[发明专利]转轮出口可调式水轮机

说明书

本发明是一种转轮出口可调式水轮机，属水轮机技术领域。

目前在水电站使用的反击式水轮机有几种典型的系列：混流式、斜流式、轴流式、贯流式。随着技术的发展，这些水轮机的性能正日趋完善，它们的共同点都是利用具有活动导叶的导水机构在转轮叶片的进水处控制和调节流经转轮的水流量，随着水轮机向高水头，（一般指200米或更高水头）大型化方向发展，这种典型结构的水轮机所潜在问题愈显严重和突出，如导叶磨损严重，调节系统复杂，机构庞大，转轮最优效率未被完全挖掘，机组运行噪声大等，这些问题严重地阻碍了水轮机向高水头、大型化方向发展。

本发明就是针对解决目前存在的这些问题而设计出来的一种结构简单、制造方便、综合性能优良的新型水轮机。

本发明是通过改传统水轮机在转轮叶片进口处调节水流为在转轮叶片出口处调节水流来完成的。调节机构由活动导叶的开关调节流量改为导流锥的直线移动调节流量，即取消了原来具有活动导叶的调节机构，在转轮出口处安置一可沿轴向上、下直线运动的导流锥。导流锥集水轮机导水机构、转轮泄水锥、阀门的作用于一体，用操作系统控制它的运动，操作系统可以是液压调节，在小型机组中也可以是机械的螺旋调节。运行中，导流锥随转轮一起旋转。（机械调节时不随转轮旋转）机组停机时，导流锥处于尾水管进口段具有密封圈的座圈上，水流被截住，开机时导流锥向上移动直至水轮机所需流量和负荷。

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图（1）是本发明的结构示意图，也是本发明的实施例之一（采用油压调节）

涡壳[1]、座环[2]、转轮[3]、导流锥[4]、接力器缸[5]、主轴[6]、活塞[7]]、高压油管[8]、活塞管[9]、螺母[10]、尾水管[11]、受油器[12]

参见图1，转轮出口可调式水轮机的埋入部分由涡壳[1]、座环[2]、尾水管[11]、组成，转轮[3]位于座环[2]中央，转轮[3]叶片出口处安置导流锥[4]、转轮[3]叶片出口边直径在同一直径的圆柱面上，接力器缸[5]与转轮[3]、主轴[6]用螺栓把合后位于导流锥[4]腔内，带有活塞[7]的活塞杆[9]穿过接力器缸[5]底部的圆柱孔，用过盈配合固定于导流锥[4]锥部的圆柱孔内，并用螺母[10]拧紧。来自受油器[12]（机组顶部、图1上未画出）的高压油管[8]，一根穿过活塞杆壁通至接力器缸[5]内活塞[7]上部的油室B内，一根穿过活塞杆壁通至缸内活塞[7]下部的油室A内。停机时，导流锥[4]座落在带有密封圈的尾水管[11]进口段的座圈上、图示全关位置，此时，水流被完全截住，开机时，启动液压系统，A腔油压大于B腔，活塞[7]、活塞杆[9]向上移动，带动导流锥向上移动，直至水轮机所需流量和负荷。当导流锥[4]上升至最高位置时，相当于最大开度，图示全开位置，这时导流锥的表面与转轮上冠成一流面。机组停机时，启动液压系统，B腔油压大于A腔，活塞[7]下移，带动导流锥[4]下移，直至回到原全关位置，控制导流锥[4]运动的速度即可使机组压力和速度上升不超过允许值。

对于小型机组，控制导流锥运动的操作系统可不用上例中的油压操作，而改用机械操作，将螺杆焊于导流锥圆柱孔内，通过螺旋即可达到导流锥的上下运动。

导流锥的操作系统也可安置在尾水管中心处。

本新型水轮机运用于混流式、灯泡式、斜流式机组。

本转轮出口可调式水轮机与传统水轮机相比具有如下优点：

1、传统水轮机为实现导叶的开关必须对调节机构中的各种运动形式进行转换，从而使得调节系统复杂，导水机构庞大，而本发明的导流锥运动形式单一，仅沿轴向作直线运动，故只需一个简单的液压系统即可实现其操作，调节机构简单，体积缩小，从而使水轮机总体尺寸结构紧凑、尺寸缩小，大大降低了造价、简化了制造。

2、在本水轮机中由于导水机构不存在了，由导叶引起的水力损失也随之消除，同时导叶出口与转轮进口间的空腔中流态也接近设计流态，转轮出口流态也得到改善，故转轮进、出口水力损失都减小，水轮机的总水力损失大大下降，最优效率高于传统水轮机，汽蚀、磨损减轻。

3、在正常运行范围内尾水管中压力脉动幅度减小，机组运行稳定性提高。