[发明专利]侧流式水轮机的结构方法

说明书

侧流式水轮机，是一种动力机械。这种动力机械，自身不能产生动力能量，而是靠获得水的能量后才能产生动力，就是具有将水的势能转换成机械能的动力机械。然后水轮机的轴与发电机轴对接，将机械能传递给发电机而转换成电能。

就水轮机这种动力机械而言，它已不是什么就鲜的名词了。它在我国的水利发电事业中，早已普遍使用。但本水轮机与以往的水能机相比，几乎完全改变了原有的结构方式与工作方式。首先，从与发电机的组合方式上讲，它已不须再分什么卧式，立式等类型了，因为本水轮机从四面八方，360°度每个方位上均可以与发电机组对接，即现场场地适应发电机怎么安装，水轮机就可以相应怎样安装与之匹配。

其次、在自然水资源利用方面，也有着相当广泛的适应性，原有水轮机的结构对水资源的利用只能从一边流向另一边，这样在某些特定的场合就不能使用了。而本水轮机可以双向运行，且轴始终朝顺时针方向旋转。当水从A边进入，从B边流出(见说明书附图)，轴是向顺时针方向旋转的；当水从B边进入，从A边流出时，轴依然还是朝顺时针方向旋转，这种进水结构方式，我们称其为：双向侧流式水轮机。这种水轮机的最大好处是，可以放在自然的往返式流水中，如自然潮流发电，在海南省的琼洲海峡，就可以安装这种水轮机利用自然潮流发电。琼洲海峡呈东西走向，涨潮时，巨大潮水从东流向西；退潮时，则从西向东原路返回，一天一往返，其水能资源巨大，且取之不尽用之不竭。

原有的水轮机必须栏坝蓄水，提高水的势能，才能发电，并且对其水源资只能利用一次，即从水轮机的前边进去，从后面出来后就被排入了河道。本水轮机则是有水库更好，没有水库，只要在有水资源的地方，按其泾流安装上相应的管道，然后将水引至一定的落差后，就可以装上水轮机；在水轮机上又装上管道，管道上又可装上水轮机。能够这样反复使用一条水资源的组合方式，称之为管道侧流式水轮机。如果水资源能量能带动。10万千瓦以上的大型发电机，我们就可以设计成多级叶轮组合式水轮机，称之为多级侧流式水轮机。

下面就根据说明书附图，阐述其具体的结构方法，本附图是一个综合型侧流式水轮机装配图(本图是管道侧流式水轮机，又是双向侧流式水轮机)。1为法兰盘，上缸体与下缸体均有这样的法兰盘，它是上下缸体的结合面。2是法兰盘1上的螺孔，待转子叶轮安装进下缸体后，盖上上缸体，螺栓就此孔穿过，并拧紧，使上下缸成为一体，且不能漏水。3为叶片，叶片一般做成流线型状，前迎水面做成凹型是为了达到最佳受力状态，背水面做成凸型是为了分流减少运行的阻力。设计中、叶片的大小应略等于，于本水轮机相接的进水管的截面面积。4是缸体的底面，是一个异形的结构体，它的深度和容积要视进水管的截面面积的大小来定，要求缸体的内截面面积等于，于本机相接的进水管的截面面积。缸体的中心有一孔，叶轮的轴从此穿过。7和10从纵向看，是缸体的立面，也就是上述所说的深度；从水平方向看是一条曲线(说确切一点应该是一个曲面)这条曲线上下均以y轴平分，分成两条直径尺寸大小不同的1/4半圆线(1/4曲面)，所以各立面的图面半径也不一样，但其深度面一定要与法兰面在同一平面内。8是导流限流板，从进水管口进来的水，通过此导流板，被限定着流向一侧，并与缸体立面10组成新的流水路线，这条路线偏向X轴轴心的一侧，同时也是转子(轴)的下侧，使水头顺着这条通道涌向叶片推动叶轮旋转，同样8的深度面与7和10一样要与法兰面在同一平面内。5是叶柄，它和叶片组合成叶轮，中心有孔，轴从中穿过，并用键将两者牢固去结合在一起。6为轴，轴和叶轮结合在一起，将叶轮所获得的能量输送出去带动发电机发电。9所指的是一个三角区，这个三角区实际是一个偏心圆锥体的一半。为什是这个形状呢？因为4所指的上下缸体是一个平面，而进水口11和14是一个同心圆的圆管，所以，首先是从圆面过度到平面；其次是从是流量面积的需要考虑；其三是因为导流的需要，所以做成这个偏心半圆锥体。11和14是一对法兰盘，同有与进水管同径孔13，这对法兰盘通过点进线12处的内6角螺栓联接，法兰盘11和缸体铸为一体。法兰盘14另一端有内螺纹15与外界进(出)水管相接。另外当进出口水管管径小于2英时时，用螺纹联接；当管口大于2英寸时，就用焊接的方式联接。16为旁通管口，主要用于机组的调速及增压。

在生产制造过程中，由于本水轮机几乎是完全改变了原有的结构方式，所以生产与安装都有不同。在结构上，本水轮机与火力发电所用的汽轮机一样，汽轮机有上汽缸，下汽缸之分，上汽缸与下汽缸用法兰螺栓组合，汽缸中是转子，即叶片、轴等。本水轮机也有上、下缸之分。在生产过程中，缸体一般都采用铸造生产工艺来完成。关于叶轮的制造：若采用铸造的方式时，可以将叶片和叶柄两者铸成一个整体；分制时可以将叶片、叶柄分别制造成形后，再焊接成一个整体。为了叙述方便，在本说明书附图中，其法兰盘的分界位置是沿转子的纵向方向分为上下缸的，在实际生产过程程中，也可以以转子轴的水平方向作为上下缸法兰的分界线，这是较普遍的分法。在以上下缸法兰分界的两种方法中，前者适用于小型、功率不大的侧流式水轮机用，因为承轴座是一个同心圆没有剖开，可以直接用成品轴承；后者适用于功率大的侧流式水轮机，大功率水轮机的轴不能用成品轴承，只能用轴瓦，而这种分界法正适应轴瓦的安装，同时这样的结构便于安装及拆卸检修。