[发明专利]压力叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及桨叶轮，一种把水道和潮汐中的势能或动能转化为机械能和/或电能的设备。

背景技术

现有的利用水流在自然流动方向的水能的叶轮，是通过连接到旋转轴的盘和支撑轮辐装配在旋转轴上桨叶轮。水从底部或侧面通过入口闸门进入，和所述桨叶不只是在水入口侧打开，而且还朝叶轮的内部打开。

在19世纪发展了不同的类型，最著名是在法国的Poncelet和Sagebien叶轮以及在德国的Zuppinger叶轮。对于所有这些叶轮，其在朝着水流方向上工作和使用侧面入口，入流在低位且涉及速度非常慢，由于这些参数必须适应于叶轮桨叶的设计以使得在没有压力冲击或向叶轮内部溢流的情况下维护水力装置，这些因素明显地减少了流动速率。这是在19世纪末期为什么这些叶轮遭弃用而偏爱涡轮机的主要原因。

在所有这些叶轮中，桨叶仅仅被部分地填充，仅桨叶之间容积的大约30％被使用。

到今为止，没有同时用100％容积使用和零内部溢流的装配有传统桨叶的河流驱动叶轮被设计。

本桨叶涡轮叶轮用防止水向叶轮内部的溢流桨叶设计更新了传统的桨叶叶轮，允许高旋转速度和桨叶之间的整个空间不受限制的填充。这两因素允许更高的吞吐量和允许桨叶轮变得在性能方面可以与涡轮机匹敌。

水通过包括防止进入叶轮的水流的压力冲击的多方向副翼的上游分配器被送到叶轮。这使上游和下游水位之间距离相关的所有势能被使用且允许系统的增压操作。这种势能被转化为机械能。

发明内容

本发明涉及使水道和潮汐中的势能和动能转化为机械能的桨叶轮，机械能自身可以被转换为电能。其包括：

-称为转子的旋转部分(1)，包括被盘(3)支撑的桨叶(4)。所述盘通过轮辐(2)连接到驱动轴(A)，所述轮辐(2)的形状和数量随传输的力而变。旋转轴通过容纳在轴承箱中的轴承在每个端部被支撑。

-低位腔室(5)，具有等于两个相邻桨叶之间距离的最小宽度，以使在桨叶之后恒定地维持推力(P)。为维持该压力，必须总是至少一个桨叶在腔室(5)处，具有相对于涡轮机的减小的间隙。

-上游分配器(6)，包括几个多方向副翼(7)。

为了便于读者更好地理解本发明，在附图1至3中对本发明进行了图示。

具体实施方式

图1提供了这样的叶轮的总截面图，包括：

-设备的旋转部分(1)包括旋转支撑轴(A)-轮辐(2)-盘(3)-桨叶(4)。在目前的例子中，存在16个桨叶，但是此数目取决于叶轮的几何特性，可以更大或更小，该几何特性可以根据装配地点的特性而变化。位于上游水位和下游水位之间的旋转部分的部分是完全浸在水中的。

-低位腔室(5)，一固定的部件，其宽度至少是两个桨叶之间的距离的尺寸以维持通过水头(H)产生的压力(P)，这就是上游水位和下游水位之间的距离。当所述桨叶离开所述室时，压力P以在叶轮上的运动的形式释放，这引起轴(A)旋转。此运动可以被用于机械的或电能的用途。

所述设备因此为所谓的加压水轮，其仅仅在所述室(5)内有压力(P)时工作，压力能量在桨叶运动离开时压力P降低而被释放。

-分配器(6)，由多个方向副翼(7)组成，在当前情况下为4个。

-在图1中这些是体现在打开位置的以让水进入叶轮，同时在图2中它们是在关闭位置，其防止水进入叶轮和阻止叶轮工作。

该分配器防止水流直接冲击叶轮，其是压力震动和逆流源。它分布了水流的冲力，引导其如何和调节流出和流动速度，因此允许叶轮以最佳方式被填充。

桨叶的路径占用有限大小的外部圆柱体积，释放出内部体积以使轴被安装，该轴的直径匹配于被覆盖的长度。

总的形状是圆柱状的和可以是任何长度-中间轮辐需要是长圆柱。

图3更详细地示出了这些桨叶的横截面形状。所述桨叶分两个部分：主弯曲部分(8)，此目的是接收水流且使其转移到所述桨叶的顶部以消除压力冲击和因此消除负载损失，和与桨叶临近连接的直线部分(9)。这些在桨叶之间的连接部件从叶轮的内部关闭桨叶并因此防止水穿透叶轮，因此，由于被所述副翼(7)调节，允许通过水头-和与进入水的分布和方向结合的桨叶的弯曲来填充和增压(P)，其设计成防止任何可以在该后壁上通过水的流入而触发的压力冲击。