[发明专利]改良的水力涡轮机

说明书

技术领域

本发明一般涉及水力涡轮机，其在驱动尤其是用于发电的机械组件及类似组件，具有达致更高效率及更好的能量转化性质的改良的水流入及流出功能。本发明集中于控制液体以轴向方向流入涡轮机转轮，并沿径向轴线流出。

背景技术

水力涡轮机有多种配置、形状及尺码，种类由相对简单的，至水力发电厂里使用计算机控制配合多个涡轮最复杂的。常见的水力涡轮机类别是法兰西斯式水轮机、卡普兰水轮机、佩尔顿水轮机、班基式水轮机及斜流式水轮机。该等水力涡轮机把来自液体的能量转化机械能量，再转化至电能。现有水力涡轮机的配置存有差异，尤其是关于水的流入及流出方向、转轮的使用、离心力对水流的影响及对水流的阻碍。

在一些水力涡轮机配置中，尤其是佩尔顿水轮机、班基式水轮机及斜流式水轮机类别，转轮的使用一般为低，只有若干部分的转轮在任何时刻被使用以转化能量。由于该等涡轮机的特定能量转化(kW/kg)较低，该等涡轮机对低水头位置通常昂贵，即需要使用大量的材料，才能得到同等输出量。

由于离开该等水轮机的水流的扭力性质所致，因空穴而出现的能量流失常见于法兰西斯式水轮机及卡普兰水轮机。该等空穴难以处理，致使该等水轮机不适用于扭力效果更严重的高水头应用。长远而言，空穴亦对水轮机转轮造成损害。

而且，在其它水轮机设计，水头致使转轮转动产生的水中的离心力与自然水水力对抗。因此，可供能量转化的净力受限制于离心力。其对法兰西斯式水轮机及卡普兰水轮机亦然。减少转轮的特定能量转化系数(kW/kg)，致使该等水轮机不适用于低水头应用。

此外，在一些现有设计如卡普兰水轮机及班基式水轮机，水轮轴按设计沿着水道设置，对水流造成阻碍。这致使效率及能源输出量减低。

因此，对低、中、高水头应用的更高特定能量转化系数(kW/kg)、转轮更高效的能量转化过程及更多面的设计为一般优选。

因此，本发明的目的是提供水力涡轮机组件的另类配置，其给出高生产力、使用更为多面，容许所有在低、中、高水压水头应用的运作，并使运作高效。本发明的另一目的是提供改良的水力涡轮机组件，其生产最少量的及/或不会生产漩涡及空穴，因而造成低量的维修需要。本发明的改良的水力涡轮机名为DAENG水力涡轮机，乃参照Dual Axis Engineering，即本申请的申请人。

发明内容

本发明的目的是提供一水力涡轮机组件，其通过转轮使用的最大化具有更高能量转化的性质。

本发明的另一目的是提供一水力涡轮机组件，其中水向着离心力的相同方向流出，其在由转动转轮所产生的径向方向上起作用，引致更高的能量转化。

此外，本发明的另一目的是提供一水力涡轮机组件，其不会在涡轮机出口对水产生扭力作用，造成最少量的且甚至不会产生空穴。

本发明的该等及其它目的通过提供以下物件实现：

一水力涡轮机(1)，其最少包括一进水接头(2)、一内侧外壳(3)及一外侧外壳(4)；及

一设置成内向着所述进水接头(2)末端并设置于外侧外壳(4)及内侧外壳(3)之间的涡轮机转轮(6)，所述涡轮机转轮(6)机械连接至一水轮轴(7)，其设有通过水轮轴(7)转动而产生机械能量的装置；

其特征在于：

所述进水接头(2)及涡轮机转轮(6)被设置成使水沿着与水轮轴(7)相同的轴线但从对面末端进入所述涡轮机，通过一弯曲锥形组件(11)的使用改变其方向至径向方向，进入转轮叶旋桨(8)之间的空穴及向径向方向离开转轮(6)，而不会被水轮轴(7)阻碍。

优选地，涡轮机转轮(6)具有多个叶旋桨，叶旋桨表面设置成使进入转轮的水穿过叶旋桨之间的空隙，被引导至向着与转动转轮的离心力的相同方向流出转轮。

然而，亦应为优选的是，一控制圆环(9)与涡轮机组件结合，以控制涡轮机的能量输出量。

而且，亦应为优选的是，转轮于涡轮机运作期间的所有时间被设置为湿润状态。

亦应为优选的是，水力涡轮机可以于由低至高水头运作的广泛范围运作。

附图说明

本发明实施例现将参照附图说明(仅为举例说明)，其中：

图1是根据本发明实施例配置的水力涡轮机组件的立体图。

图2是根据本发明实施例配置的水力涡轮机组件的局部横剖视立体图。

图3是本发明具有单一圆盘的涡轮机转轮及水轮轴设置的立体图。

图4是涡轮机转轮及水轮轴设置的另一立体图，转轮具有多个圆盘。