高压水锥壶轮机制造技术

本发明专利技术公开了一种高压水锥壶轮机，包括三者同轴线布置且相对固定的传动轴、锥壶外壳和若干水轮叶；锥壶外壳顶部开口处设有与其间隔布置的锥壶上盖，两者之间的间隙构成凹口；水轮叶位于锥壶外壳内且与凹口位置相对应；锥壶外壳的底部设有垂直排水孔。本发明专利技术提供的高压水锥壶轮机，结构简单，体积小，而且能量转换效率高。率高。率高。

【技术实现步骤摘要】
高压水锥壶轮机


[0001]本专利技术涉及水轮机领域，尤其涉及一种高压水锥壶轮机。

技术介绍

[0002]在“海波能发电”项目(专利申请号2021108861066等)的研发过程中，发现目前的高压水发电水轮机型号极少且体积较大，难以找到适配的型号，同时现有的高压水发电水轮机的能量转换率偏低。目前的水轮机能量转换效率一般在90％左右，最高的为96％。而高压水轮机一般采用水斗式，其能量转换效率一般在91％左右。
[0003]然而，水斗式高压水轮机存在不易小型化的问题，而且高压水一次冲击就被排掉，而排掉的水仍然具备较高的动能，导致高压水能量收集不彻底。
[0004]基于以上原因，有必要研发一种能量转换率高且易于小型化的高压水发电水轮机。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高压水锥壶轮机，结构简单，体积小，而且能量转换效率高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种高压水锥壶轮机，包括三者同轴线布置且相对固定的传动轴、锥壶外壳和若干水轮叶；锥壶外壳顶部开口处设有与其间隔布置的锥壶上盖，两者之间的间隙构成凹口；水轮叶位于锥壶外壳内且与凹口位置相对应；锥壶外壳的底部设有垂直排水孔。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述锥壶外壳的底部侧壁上设有侧向排水孔。
[0008]作为本专利技术的更进一步改进，所述垂直排水孔的半径为R1，所述侧向排水孔定位圆的半径为R2，1.2R1≤R2≤2.0R1。
[0009]作为本专利技术的更进一步改进，所述锥壶外壳的最大半径为R3，垂直排水孔的半径为R1，R1≤R3/20。
[0010]作为本专利技术的更进一步改进，所述锥壶外壳的内腔中连接有减旋肋板。
[0011]作为本专利技术的更进一步改进，所述减旋肋板为至少两块且绕锥壶外壳中心线呈放射状布置。
[0012]作为本专利技术的更进一步改进，所述锥壶上盖下侧中部连接有壶盖内圆弧板，壶盖内圆弧板下端边缘连接有壶盖下封口板；所述若干水轮叶绕壶盖内圆弧板的外侧布置。
[0013]有益效果
[0014]与现有技术相比，本专利技术的高压水锥壶轮机的优点为：
[0015]1、高压水由凹口射入击打水轮叶，驱动锥壶轮转动。高压水顺水轮叶向壶心运动并在重力作用下落入壶中。水在重力作用下在壶中高速向下旋转，同时聚向壶中轴。水剩余能量绝大部分被以减旋肋板为主的壶体吸收变为机械能。水由垂直排水空孔及侧向排水孔排出。该过程中高压水的动能基本被锥壶轮回收，能量转换效率高，能量转换效率做到98％
以上。
[0016]2、垂直排水孔R1应小于R3/20，此时在该排水口排出的水的蜗旋惯性能量可以忽略不计，则说明高压水的动能基本被锥壶轮回收。
[0017]3、由于垂直排水孔的孔径不能过大，因此其排水量是有限的，剩余的水必须由侧向排水孔排出。通过排水孔位置和面积的设置，使侧向排出的水的能量最低，即可最大化锥壶轮的能量回收效率。
[0018]4、侧向排水孔定位圆的半径为R2，1.2R1≤R2≤2.0R1，此时从侧向排水孔排出的水能量极微小，进一步确保高压水的动能基本被锥壶轮回收。
[0019]5、由于不需要在锥壶轮外加防水外罩，因此体积大幅减少，可以很好地做到小型精细化，水流基本不会溅出锥壶轮外，全部进入锥壶轮内，仅从垂直排水孔和侧向排水孔排出。
[0020]通过以下的描述并结合附图，本专利技术将变得更加清晰，这些附图用于解释本专利技术的实施例。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为高压水锥壶轮机的主视图；
[0023]图2为高压水锥壶轮机的俯视图；
[0024]图3为图2的A
‑
A方向视图；
[0025]图4为高压水锥壶轮机的工作状态图之一；
[0026]图5为压水锥壶轮机的工作状态图之二；
[0027]图6为图3的B
‑
B向视图；
[0028]图7为图3的C
‑
C向视图；
[0029]图8为图3的D
‑
D向视图；
[0030]图9为图3的E
‑
E向视图；
[0031]图10为R2的示意图。
具体实施方式
[0032]现在参考附图描述本专利技术的实施例。
[0033]实施例
[0034]本专利技术的具体实施方式如图1至图10所示，一种高压水锥壶轮机，包括三者同轴线布置且相对固定的传动轴1、锥壶外壳6和若干水轮叶3。锥壶外壳6顶部开口处设有与其间隔布置的锥壶上盖2，两者之间的间隙构成凹口11。水轮叶3位于锥壶外壳6内且与凹口11位置相对应。锥壶外壳6的底部设有垂直排水孔8。
[0035]锥壶外壳6的内腔中连接有减旋肋板7。减旋肋板7为至少两块且绕锥壶外壳6中心线呈放射状布置。
[0036]锥壶上盖2下侧中部连接有壶盖内圆弧板4，壶盖内圆弧板4下端边缘连接有壶盖下封口板5。若干水轮叶3绕壶盖内圆弧板4的外侧布置。
[0037]锥壶外壳6底部设有壶底封口板9，垂直排水孔8设置在壶底封口板9上。
[0038]本实施例中，减旋肋板7内侧、锥壶上盖2和壶盖下封口板5均与传动轴1连接，减旋肋板7外侧与锥壶外壳6的内壁连接，水轮叶3与壶盖内圆弧板4、锥壶上盖2连接。
[0039]锥壶外壳6的底部侧壁上设有侧向排水孔10。侧向排水孔10的数量为两个且绕垂直排水孔8的中心线对称布置。
[0040]垂直排水孔8的半径为R1，侧向排水孔10定位圆的半径为R2，1.2R1≤R2≤2.0R1。本实施例中，R2＝1.8R1。
[0041]锥壶外壳6的最大半径为R3，R1≤R3/20。
[0042]使用时，传动轴1上端与发电机13的输入端连接，传动轴1中部转动连接有轴承支座12，如图4所示。水轮叶3的迎水面与锥壶外壳6的径向呈夹角，如图5所示，高压水沿切向从凹口11射入锥壶轮内并冲击水轮叶3时，高压水在水平方向的分量出现锐角的偏转。水轮叶3被推动并带动锥壶轮整体旋转，而高压水此时仍具备较大的动能，水在重力作用下在壶中高速向下旋转，同时聚向壶中轴。水剩余能量绝大部分被以减旋肋板为主的壶体吸收变为机械能。水由垂直排水空孔及侧向排水孔排出。该过程中高压水的动能基本被锥壶轮回收，能量转换效率高，能量转换效率做到98％以上。
[0043]依据能量守恒原理：
[0044]Q
出
＝Q
高
‑
Q
排
+Q
h
‑
Q
w
[0045]Q
出
——净输出机械能量
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压水锥壶轮机，其特征在于，包括三者同轴线布置且相对固定的传动轴(1)、锥壶外壳(6)和若干水轮叶(3)；锥壶外壳(6)顶部开口处设有与其间隔布置的锥壶上盖(2)，两者之间的间隙构成凹口(11)；水轮叶(3)位于锥壶外壳(6)内且与凹口(11)位置相对应；锥壶外壳(6)的底部设有垂直排水孔(8)。2.根据权利要求1所述的一种高压水锥壶轮机，其特征在于，所述锥壶外壳(6)的底部侧壁上设有侧向排水孔(10)。3.根据权利要求2所述的一种高压水锥壶轮机，其特征在于，所述垂直排水孔(8)的半径为R1，所述侧向排水孔(10)定位圆的半径为R2，1.2R1≤R2≤2.0R1。4.根据权利要求1或2或3所述的一种高压水锥壶轮机，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾昭达，黄硕，万瑜，曾宪越，
申请(专利权)人：广东信稳能控技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：