[其他]垂直轴转桨式水轮机的供水槽

说明书

本发明有关一种垂直转转桨式低水头水轮机。

水头低时，也就是当高度一般为几米至几十米时，常用垂直轴转桨式水轮机，这水轮机用一个水室供水，也就是用开敞的或有加荷的供水槽供水。传统上还使用一个下游收敛的截头锥形配水器，这里用的配水器是向着下方收敛。

然而在用缩小的模型试验时，显现了一些失调的现象;

例如，在一个水室中有若干静水区，促使在该水室中的其他部位中发生涡流，而这些静水区本身也会造成旋涡。

此外，在该水轮机的轴或套管的下游，产生水的分流，也有旋流出现。旋流增多，便携带自由表面下面的空气，使旋流转变为吸力旋涡。

形成本发明主题内容的改进，目的是克服上述两个缺点，制造一条垂直轴转桨式水轮机的供水槽，一方面可以消灭上述槽中的静水区，而另一方面则可以避免吸力旋涡的形成。

为了这个目的，本发明所提出的供水槽的垂直侧壁逐渐收敛，从而，在与水轮机的高度相平时，该水槽的宽度，略为大于位于水轮机上方的配水器的直径，而且，在水槽中和水轮机的下游设有装置，防止水轮机轴下游形成吸力涡流。

参考附图阅读下面的说明，对本发明便容易理解，附图内容如下：

图1    表示一台垂直轴转桨式水轮机的垂直剖视，水轮机通过具有本发明的改进之处的水室供水。

图2    为其沿Ⅱ-Ⅱ线（图1）的剖视。

图3    为与图1相似的视图，但所示是利用加荷导管供水，而不用水室。

参见附图，图1概略表示垂直轴转桨式水轮机的水压装置。可以看到安装在套管2中的垂直轴下端上的水轮机1，放在一个配水器3的下方，配水器有载头锥形壁，其中有导向叶片4，把配水器的壁和水轮机1的轴向的套管相连。

水通过有自由表面的水槽5，向水轮机1供给，水槽的上方用板块6盖闭。据观察，供水槽里的用号7标志的液体自由表面的上游，在板块6的下面，远离板块6。

根据本发明，如图2所示，水槽5的垂直侧壁5a及5b，在上述水槽的垂直对称面的方向上逐渐靠近，使两壁与这水槽的圆形端面5c连接，圆形端面5c的直径，略大于导向叶片4的外径D。

如上文所指出，传统水室的静水区，促使涡流形成，或自身形成旋涡。而与此相反，由于水槽5的壁5a，5b，在水轮机区中有逐渐靠近的形状，因而可以消灭静水区，并且就旋涡的形成而言，可以消灭静水区所有的缺点。

假如水槽5是一条加荷的导管8，如图3中所示，那么当然可以把水轮机区里的垂直侧壁，作成逐渐靠近的形式，如图2中所示。

至于自由表面，在水轮机1的轴的套管2的下游，产生一个水的分流，同时出现旋涡，旋涡增多时，携带水槽5的自由表面上方的空气前进。然后这种旋涡改变成为吸力涡流。这种涡流是振动和不稳定运转的根源。

根据本发明，水的分流可以用三种类型的装置消灭。

首先，上述水轮机轴的套管2可以有一定的形状，因而使其横向剖面是有空气动力特点的卵形。

还可以在水轮机下游的水槽的隔间中，设置一个浮子。这浮子形成水的自由表面7上方的自由空气和水之间的一个屏壁，因此当旋涡形成时把旋涡破坏。然而在槽壁上固定浮子有困难，尤其在水轮机设有一个上游的断流阀时，断流阀关闭时可以把相应的水槽或导管排放。

根据本发明，选择作消灭水轮机下游的吸力涡流的器件中，有一个固定壁或罩9，从上游向下游朝下方倾斜，并位于水轮机轴的套管2的下游。

由于有了本发明，水槽5中的水7的自由表面的高度H，可以大为减低，局限在1.4d（d＝水轮机1的直径）左右，然而没有本发明的器件时，最低高度必须在2d左右。这个高度在两种情况下，无论使用有自由表面的水槽，还是使用加压的导管8，都是特别重要的，因为供水导管的量度有可能下降约30%。

此外，还必须现解到上面的叙述，只是作为举例而提出，毫不限制发明的范畴，仅用其他的任何等同条件，代替上述实施方法的细节，并不能超出本发明的范围。