[发明专利]用于水力机械的径向流转轮

说明书

一种弗朗西斯型转轮，其包括顶部、多个叶片，每一个叶片由压力表面、吸力表面、邻接高压侧的边缘以及间隔开的邻接低压侧的边缘所限定，其中顶部包括密封装置以相对于来自高压侧的水密封顶部上方的空间，其中所述转轮包括至少一个通道，所述至少一个通道能够将高压泄漏水排放到低压侧，并且所述通道包括入口孔，该入口孔位于顶部的一部分中，该入口孔暴露于高压泄漏水，其中所述通道位于叶片内，并且所述通道从入口孔通向同一叶片的邻接低压侧的边缘，其中所述通道被成形为在邻接低压侧的同一边缘中形成连续开口。

技术领域

本发明总体上涉及水电涡轮机或泵装置，其包括弗朗西斯(Francis)型径向流转轮。

背景技术

包括弗朗西斯型径向流转轮的水力机械会受到施加到水力机械的转轮上的轴向推力。由于转轮与水通道的高压侧之间的密封不能做到完美紧密，所以水可能会进入水力机械的顶盖与转轮顶部之间的空间，从而导致高的轴向推力。为了减少轴向推力，现有技术已经提出了几种概念。一种概念包括平衡管，该平衡管将经过密封件的水排放到水通道的低压侧(参见例如Moody的US 1,820,150)。另一种概念包括在转轮顶部内的平衡孔，该平衡孔通向转轮轮毂或通向转轮的叶片之间的空间(参见例如Seiichi和Syoji的US 4,086,020)。平衡管是昂贵的。现有技术的平衡孔的有效性取决于转轮转速和叶片几何形状，因此就减少推力而言，并不总是得到令人满意的结果。特别是在现代化项目的情况下，当不得不将依赖于平衡孔的现有转轮更换为新转轮时，可能发生这样的情况：已知类型的平衡孔不能适应现代叶片几何形状，并且由于现有的水力机械是嵌入到混凝土中的，故安装平衡管是不切实际的。在许多现代化项目中期望具有新转轮，该新转轮的叶片在转轮顶部附近的后缘处延伸得更靠近旋转轴线。这种几何形状提供了改进的性能特性，但是在许多情况下，这种几何形状由于轴法兰下方的转轮顶部空间内的径向泵送效应而使得在转轮顶部中使用平衡孔在减小推力上效果不佳。在将转轮连接到轴的法兰处于相对较低的高度的一些情况下，在转轮顶部法兰中可能不再有足够的可用空间来容纳已知类型的平衡孔，因此需要替代的解决方案来减少推力。

发明内容

本发明的目的是提出一种比平衡管便宜且容易在现代化项目中应用的用于减少轴向推力的替代概念。

该目的通过本发明的转轮来实现。

发明人已经认识到，能够通过一种转轮来减小轴向推力，该转轮包括至少一个通道，所述至少一个通道从转轮顶部通向至少一个转轮叶片的后缘。发明人还认识到，使泄漏水离开后缘可以减小转轮旋转时的阻力，并且导致水力效率提高。

具体地，本发明提供了一种用于水力涡轮机或泵的弗朗西斯型的转轮，所述转轮包括低压侧和高压侧、顶部、多个叶片，每一个叶片由压力表面、相反面向的吸力表面、邻接所述转轮的高压侧的边缘以及邻接所述转轮的低压侧的、间隔开的边缘所限定，其中所述顶部包括密封装置，以相对于来自所述高压侧的水密封所述顶部上方的空间，其中所述转轮包括至少一个通道，所述通道能够将经过所述密封装置的高压泄漏水排放到所述低压侧，并且所述通道包括入口孔，所述入口孔位于所述顶部的一部分中，所述入口孔在运行期间暴露于高压泄漏水，其特征在于，所述通道位于叶片内并且从所述入口孔通向同一叶片的邻接所述低压侧的所述边缘，其中所述通道被成形为在邻接所述低压侧的同一边缘中形成连续开口。

优选地，所述连续开口在邻接所述低压侧的所述边缘的展开长度的至少15％上延伸。

优选地，所述连续开口的位置与所述入口孔相比在距所述转轮的旋转轴线相同或较大的径向距离处。

优选地，在所述连续开口的区域中，在从邻接所述高压侧的所述边缘沿着截面的弧面曲线测量的情况下，所述压力表面比所述吸力表面延伸得远。