[发明专利]水力机械和防止这种机械磨损的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水力机械和防止这种机械磨损的方法。

背景技术

在本发明的背景中，水力机械可以是例如在水电发电厂中使用的水轮机、泵或涡轮泵。就水轮机而言，该机械连续地安装或/和被供给来自水库的水，在所述水库中有一条或多条水道排空。根据它们流经的场地环境和天气情况，水道携带大量磨粒、例如沙子或沉淀物。当这些磨粒通过水轮机时，它们对由水流润湿的表面造成磨损，这提高了维持运行的费用或如果在早期阶段未识别出磨损的情况下甚至可能会带来停机的风险。

然而，从US-A-1942995可以得知，建立通道以供水给混流式水轮机(Francis wheel)的轮毂的内部容积，水通过安装在叶片上的管道被带到叶轮叶片的表面。其目的旨在改善水流在叶片下侧上的粘附力。当供给水轮机的水携带有磨粒时，这些磨粒在轮毂的供水通道中积聚，或者甚至阻塞管道，从而显著降低水轮机的效率。因此，所述水轮机并不适合在流经水轮机轮的主水流可能携带有磨粒的区域内工作。

从DE-C-920234和GB-A-750862中得知的设备也是这样的情况，其不具有使携带有大量磨粒的水流适应于水轮机工作环境的装置。

泵和涡轮泵也存在相似的问题。

发明内容

本发明特别通过提供一种水力机械的新结构来解决这些问题，其中，可以降低或者消除由流经该机械的主水流所造成的被湿润表面的磨损，因而这可提高该机械的工作寿命。

因而，本发明涉及一种主水流流经的水力机械，所述机械包括：至少一部件，其表面被主水流湿润；和喷射装置，其在被湿润表面处喷射辅助水流。该机械的特征在于，所述喷射装置包括：减少装置，其减少构成所述主水流源头的水流的一部分的磨粒含量；和从所述减少装置朝所述被湿润表面输送辅助水流的装置，辅助水流的磨粒含量低于主水流的磨粒含量。

根据本发明，减少所述机械的入口水流一部分的磨粒含量的减少装置允许使用一些“干净”或相对干净的水，这些水能在机械内使用以便在被湿润表面处、即在该表面上或紧邻该表面的附近，喷射其磨粒含量小于主水流磨粒含量的一定量的水。这能够在该水流和被湿润表面之间形成水股流或水层，其含有比主水流更少的磨粒；这些股流和该水层比起主水流，将更少倾向于磨损被湿润表面。换句话说，减少磨粒含量的装置和输送磨粒含量相对较低的水的装置允许喷射装置将全部或部分的被湿润表面与具有高含量磨粒的主水流隔离开，例如，坏天气后在水路流经的并被供给该机械的地理区域中。特别在雨季或冰雪融化时期就是这种情况。

根据本发明的非限制性但优选的特点，这样一种机械可以包括一个或多个以下特征：

所述喷射装置包括调节辅助水流的流量和/或压力的装置。

所述喷射装置包括至少一个通道，所述通道用于构成辅助水流的股流流动，所述通道的出口位于所述被湿润表面上或其附近。

形成所述被润湿表面的所述部件至少部分是中空的；并且，所述部件的一部分设置有至少一孔，所述孔用作水在所述部件的内部容积与所述被湿润表面之间的通道。这样，有利的是，所述部件包括孔列，所述孔列在整体垂直于主水流前进方向的方向上延伸于这些孔敞开的区域内。

所述形成被湿润表面的部件是实心的，并且具有在所述表面处供给辅助水流的供给通路。

根据本发明的第一实施例，所述形成被湿润表面的部件是用于导引所述主水流至混流式水轮机的导流件或预导流件。

根据本发明的另一实施例，所述部件是水轮机的、泵的或涡轮泵的叶轮。这样，所述水轮机是混流式水轮机，其叶片是中空的，且所述喷射装置包括在至少一叶片的侧壁内的孔，并且输送管路既在所述水轮机的固定部分内延伸，又在所述叶轮的顶盖或带部内延伸。

根据本发明的第三实施例，表面被湿润的部件限定环形入口部位，其用于在迷宫密封中的主水流的一部分以形成水支承；而所述喷射装置集成在所述机械的固定部分内，并能将辅助水流导引到支撑被湿润表面的所述机械的旋转部。

根据本发明的第四实施例，所述包括被湿润表面的部件是向水轮机叶轮供水的喷射器；而所述喷射装置能将辅助水流的一定量的水供给到所述喷射器的针部的周表面上和/或喷射到形成针部座的表面上。

本发明还涉及防止如上所述的水力机械磨损的方法，特别的是，该方法包括以下步骤：

减少构成主水流源头的水流的一部分的磨粒含量，并且

在机械的被湿润表面喷射来自所述水流的所述一部分的辅助水流，其中所述水流的所述一部分的磨粒含量已经减少。