[实用新型]可调射流角度的多喷嘴斜击式水轮机

说明书

技术领域

本实用新型属于斜击式水轮机设计制造领域，尤其属于斜击式水轮机的多喷嘴设计制造，特别涉及喷嘴设置结构。

背景技术

冲击式水轮机利用喷嘴把水流的压力能变成速度能，把水流的位能变成喷嘴出口的高速度动能。水流自离开喷嘴，进入转轮直至离开转轮的整个工作过程，不是在一个封闭系统内，而是在充满大气的机壳中进行，形成自由射流。射流与斗叶接触后，开始与绕流斗叶工作面进行能量交换。

冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)和斜击式两类。水斗式是由喷嘴喷射的高速射流沿转轮圆周切线方向冲击水斗的水轮机，它的转轮是由若干个瓢形水斗固定在轮缘上所组成，适用水头一般为100～2000m。而斜击式水轮机的结构与水斗式水轮机基本相同，只是射流方向不是与圆周切线方向一致，而是具有一个倾角，并且同一时刻往往有3～4个斗叶在接受同一喷嘴流量大小不等的自由射流。喷嘴出口射流中心与转轮进水边平面呈一定的夹角a，该夹角a为22.5度～25度。转轮形状如半个瓢形水斗，接收水流量较小，只有单一喷嘴，通常因而只用于小型机组。

中国专利ZL200910308180.9公开了一种多喷嘴斜击式水轮机，该专利公开的多喷嘴斜击式水轮机可以大大提高单一喷嘴水轮机的比转速，但该专利所述斜击式水轮机的喷嘴数增多后容易出现射流以及斗叶内部水流相互干涉，并且不同的喷嘴数其出现射流以及斗叶内部水流相互干涉情况不同，降低了水轮机效率。并且斜击式水轮机常用环境水资源不稳定，水轮机需要根据及时的水量适应开启不同数量的喷嘴运行，目前简单开闭不同数量的喷嘴不能最大可能地发挥水资源的效率，同时水轮机运行也不稳定，不能实现能源效率最大化。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足公开了一种可调射流角度的多喷嘴斜击式水轮机。本实用新型要解决的问题是提供一种喷嘴可转动以改变喷嘴出口射流中心与转轮进水边平面夹角调整的多喷嘴斜击式水轮机；通过改变单一喷嘴以及多喷嘴斜击式水轮机喷嘴射流角度固定不变的结构型式，实现喷嘴射流角度可以随着水流流量的大小调整。

本实用新型通过以下技术方案实现：

可调射流角度的多喷嘴斜击式水轮机，包括引水管、与引水管连通的多个喷嘴和转轮，其特征是：所述喷嘴可转动。

进一步所述喷嘴转动角度范围是5.5度～6.5度，从而构成喷嘴水射流方向与转轮水平面的夹角是17度～25度。

具体喷嘴水射流方向与转轮水平面的夹角a与喷嘴数Z的关系是：

Z＝1    a＝22.5度～25度

Z＝2    a＝21.5度～22.5度

Z＝3    a＝19.5度～21.5度

Z＝4    a＝17.5度～19.5度

Z＝6    a＝17度～17.5度

所述喷嘴对称设置在转轮圆平面上方。

更进一步所述引水管与喷嘴连接处可转动。

所述引水管与喷嘴连接处是可调栓距孔的法兰转动连接结构。

另一种结构是引水管与喷嘴连接处是嵌入滑套转动连接结构。

本实用新型将改变单一喷嘴以及多喷嘴斜击式水轮机喷嘴射流角度固定不变的结构型式，实现喷嘴射流角度可以随着水流流量的大小，也就是随着投入的喷嘴数的多少改变射流角度，这样不同流量下斜击式水轮机进入斜击式斗叶的水流绕流能够更好地绕流，不至于产生绕流漩涡，减少了绕流的水力损失，能够更好地提高斜击式水轮机，特别是多喷嘴斜击式水轮机的水力效率。

实现本实用新型后，可以大大提高斜击式水轮机的使用范围，提高斜击式的流量和出力，使得斜击式水轮机能够应用于大中型机组中。

本实用新型喷嘴的转动结构可以是机械手动式，也可以采用程序控制的自动转动结构。

本实用新型的有益性：本实用新型实现可调入射角度后，可根据流量大小，以及运行喷嘴数的多少，保证斗叶内部流动与单喷嘴运行时一致，即不产生射流与内流的相互干涉问题；可以实现水力损失最小，达到提高斜击式水轮机水力效率的目的；可以实现多喷嘴运行时，斜击式水轮机轴向力适当减小的目的。因为斜击式水轮机与切击式水轮机不同，因水流入射角度原因产生轴向力，而且喷嘴数增加后，其轴向力也将增大，此时降低喷嘴的角度，其轴向力将减少。

本实用新型将喷嘴的射流角度与运行喷嘴数联合匹配，将喷嘴的射流角度设置为可调角度，本实用新型最大可能地发挥水资源的效率，同时水轮机运行更稳定，实现能源效率最大化。

附图说明

图1是本实用新型喷嘴射流角度示意图；