專利名稱：水力渦輪機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種水力渦輪系統(tǒng)。
水電渦輪機(jī)系統(tǒng)已被用為電力的來(lái)源很久。正如美國(guó)專利4,441,029和5,780,935中所陳述，這種機(jī)械裝置的效率逐年有所改進(jìn)。
可是，現(xiàn)有系統(tǒng)中所用的由閥門和葉片操作，將發(fā)電機(jī)傳動(dòng)軸安置于液流中的構(gòu)造仍有它一定的缺點(diǎn)。不能有效地滲氣并更新由壩后深水處流過(guò)系統(tǒng)的水中缺氧和其他不足之處是它們?nèi)秉c(diǎn)中的一部份。更明確地，它們不能有效地同時(shí)滲氣和拌和出口的水。這是因?yàn)楝F(xiàn)有系統(tǒng)沒有正確地裝設(shè)好渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和尾水渠的相關(guān)位置和不恰當(dāng)?shù)匾帽M所有的動(dòng)能。
另一個(gè)現(xiàn)有工藝中水力渦輪系統(tǒng)的缺陷是轉(zhuǎn)輪上的葉片不易有效地調(diào)整以適用于不同的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。現(xiàn)有系統(tǒng)另外的一個(gè)缺點(diǎn)是它們包括很多聳出的表面造成很大的魚類死亡。
因此本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一個(gè)水力渦輪系統(tǒng)使它的轉(zhuǎn)輪葉片部份浸沒在尾水面下以達(dá)到最大限度的滲氣和紊流攪拌。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)水力渦輪系統(tǒng)使它的葉片上緣弧線構(gòu)筑在一個(gè)拋物面中，而且葉片中段外緣圍繞著一個(gè)流槽環(huán)使葉片穩(wěn)定及減少漏水的損失。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)水力渦輪系統(tǒng)浪水流向上在反重力加速方向通過(guò)等距葉片間形成逐漸擴(kuò)散的向外溢流。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)水力渦輪系統(tǒng)使它的葉片上緣構(gòu)駐于一個(gè)拋物面中以供給一個(gè)高度提高理論上的動(dòng)能回收率，而且用部份的動(dòng)力對(duì)出口流體滲氣。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)有浮力的流量控制針閥使它的操作位置可以有效地受一個(gè)容積泵所控制。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)水力渦輪系統(tǒng)使它可以很容易保養(yǎng)和維修。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)水力渦輪系統(tǒng)它基本上沒有尖銳聳出的邊緣，進(jìn)而減少魚類的死亡。
本機(jī)械特別是對(duì)專利號(hào)5,780,935的一項(xiàng)改進(jìn)。
這些和其它的實(shí)體，對(duì)那些在這項(xiàng)工藝方面有技能的人是明確的。
在本發(fā)明的水力渦輪機(jī)的基座部件上有一個(gè)進(jìn)流口和一個(gè)出流口，出流口在進(jìn)流口的上方，如此設(shè)置導(dǎo)致流體向上流出基座部份。有一個(gè)有上，下端的垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸和垂直細(xì)長(zhǎng)中軸，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸通常是由發(fā)電機(jī)軸負(fù)承。轉(zhuǎn)動(dòng)軸的下方裝置在基座部份上出流口的部位。轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝置有數(shù)片弧形葉片的轉(zhuǎn)輪，它們被裝置并延伸到出流口之內(nèi)。葉片的上緣形成拋物線形的弧面。
葉片間的空間呈上大下小的楔形造成逐漸擴(kuò)散的出口流體通道。葉片的弧形內(nèi)緣按裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的表面形成一道螺線方向。葉片的定位可促使向上的液流從垂直于由上緣形成的拋物弧面流出。
一個(gè)和逐漸擴(kuò)散形的出流管相配合的流槽環(huán)被用來(lái)裝置在葉片中段的外緣上。
在基座的中空部裝設(shè)了一個(gè)可上下滑行的針閥，它可以從最低位置流體進(jìn)口全開的部位向上移動(dòng)到將入流口全部關(guān)閉。流體可從一條管道引入針閥底部基座內(nèi)用來(lái)調(diào)整針閥的位置。連接在基座的底部還有另一條流管，它是用來(lái)隨時(shí)平衡兩者之間的液壓的。
使用本渦輪機(jī)的方法包括將渦輪一部份浸沒在儲(chǔ)水壩下方尾水面下，一部份延伸在尾水上方，如此可造成葉片射流噴撒水滴帶氣進(jìn)入尾水體內(nèi)，在此同時(shí)潛沒部份的葉片造成旋轉(zhuǎn)紊流攪和。如此紊流攪和的操作是設(shè)計(jì)好讓水曝氣的方法。水滴重入水體和水中氣泡的形成都可增加水和空氣的接觸面，有效地促進(jìn)滲氣作用。
直接和水力發(fā)電相關(guān)的主要環(huán)境問(wèn)題之一是它對(duì)下游水質(zhì)的影響。蓄水可引起相當(dāng)大的水質(zhì)變遷使它和原來(lái)自然河流水質(zhì)不同。最明顯的水質(zhì)變化是由水庫(kù)中溫度和水中含氧量的分層化。當(dāng)水力發(fā)電站從水庫(kù)底層(Hypolimniondepth水深在10米或三十英尺以下)取水時(shí)，一般是這種做法，它對(duì)下游的水質(zhì)影響最突出，這是由于層底水中一般都缺氧或根本沒有溶解氧。根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r，在這樣深度的水中一般都含有很高量的氮?dú)?。傳統(tǒng)的水力發(fā)電系統(tǒng)多浪水流從進(jìn)水口到尾水池通過(guò)潛流方式進(jìn)入下游水道。這樣做嚴(yán)重地限制了排出水流的曝氣和移去飽和氣體的可能性。
在本渦輪機(jī)10中，水向上流穿過(guò)轉(zhuǎn)輪自由地出口進(jìn)入尾水池14近水面16的大氣中。這項(xiàng)基礎(chǔ)性的設(shè)計(jì)改變，加強(qiáng)了自然曝氣過(guò)程，空氣輸入和紊流攪拌進(jìn)而增加溶解氧的吸入和超飽和氣體，譬如氮?dú)獾呐懦觯詭椭牧枷掠嗡鞯乃|(zhì)。
為了達(dá)成最佳效果的氣泡輸入和空氣和水的攪拌，渦輪機(jī)的葉片80須要浸沒在水面16以下，部份暴露在大氣中，像圖3所示。渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪77暴露的部份和葉片80允許水滴144(圖3)的形成，增加空氣和水的接觸面。當(dāng)水滴重回入水中時(shí)，它們帶入氣泡116(圖3)到尾水14中增強(qiáng)空氣輸入。浸沒在水中渦輪葉片部用葉片的動(dòng)作和剩余的流體動(dòng)能產(chǎn)生紊流攪拌的行動(dòng)(參閱圖3中箭頭118)。如此進(jìn)一步增加空氣和水的接觸和加強(qiáng)吸氣及除氣的過(guò)程。
因?yàn)橐毫髟跍u輪10中是向上的方向，它可能取得某些優(yōu)越性。其中之一是它可以將出口水流中的剩余動(dòng)能減少到最小限度和提高水力發(fā)電的效率。為達(dá)到類似的部份動(dòng)能回收，傳統(tǒng)的系統(tǒng)需要又長(zhǎng)又昂貴的尾水管。本發(fā)明本身就可讓部份出水的功能回收。在設(shè)計(jì)這個(gè)轉(zhuǎn)輪-擴(kuò)散器時(shí)，基本的考慮是不產(chǎn)生水流不從轉(zhuǎn)輪的葉片表面分離。在流體動(dòng)力學(xué)中，可用來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)擴(kuò)散器的理論包括臨界層分離理論和重力流場(chǎng)中能量不減原理。
臨界層分離理論可以簡(jiǎn)略敘述如后當(dāng)臨界層內(nèi)在垂直于液流方向的流速梯度值(y=0)消失時(shí)，液流即達(dá)到了它的分離點(diǎn)。[∂Vx∂Y]y=0=0]]>在此處Vx=x-方向的流速，x垂直于y-方向。
通過(guò)此理論在水平管道流系統(tǒng)上的應(yīng)用，在液流方向擴(kuò)散角被局限于不超出7到9度。在液流向下的系統(tǒng)中，這個(gè)角度受到更大的限制。這幫助解釋為什么傳統(tǒng)向下出流的水力發(fā)電系統(tǒng)需要用很長(zhǎng)的尾水管才能從渦輪排水液流中回收較大的動(dòng)能。因?yàn)榱黧w在渦輪機(jī)10中是向上流的，基本能量不減原理可以用來(lái)防止液流分離。因此，雖然一個(gè)流體系統(tǒng)中的能量可能是勢(shì)能，動(dòng)能，和/或彈性(壓)能的組合，并且它們可能由于液流情況的改變從一種能量形態(tài)部份或全部轉(zhuǎn)換到另一種形態(tài)，而維持它的總量不變。[ρgz+ρv22+P]=K]]>在此處ρ=水的質(zhì)量密度；g=重力加速常數(shù)；Z=標(biāo)高；V=流速；P=壓力；及K=定值常數(shù)當(dāng)水流通過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)良的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪時(shí)，水流中所含的壓力水頭全部轉(zhuǎn)換成對(duì)渦輪一發(fā)電機(jī)所做的功?；谶@個(gè)原理，人們可以估算流速減少，隨標(biāo)高增加的函數(shù)關(guān)系(動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能)或者反過(guò)來(lái)也是一樣。當(dāng)水向上流過(guò)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪時(shí)可用如后的關(guān)系式[流速減量]2=[Z×重力加速×標(biāo)高增量]Δ(V)2=2gΔz在此處Δ=增量值；V=流速G=重力加速常數(shù)；及Z=標(biāo)高這個(gè)方程式可以用在由鄰近葉片80所形成的擴(kuò)散型液流通道的初步設(shè)計(jì)。這個(gè)關(guān)系式唯一適用于裝置在近自由水面，向上過(guò)流的反力式渦輪機(jī)如圖10中所示。在像那些傳統(tǒng)式的水力發(fā)電系統(tǒng)中，流體通過(guò)有限的過(guò)流斷面，處于閉管式操作情況下的渦輪，它是不適用的。
在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪77的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，人們可以用質(zhì)量不滅原理來(lái)估算最大充許出流口面積。這個(gè)原理通常用連續(xù)方程式，用過(guò)流斷面和垂直于該斷面的流速來(lái)表達(dá)。它的形式可寫成[流速×面積]在斷面i=[流速×面積]在斷面i[Vn×A]i=[Vn×A]e在此處Vn=垂直于液流斷面A流速分量在進(jìn)口斷面-i處的流量和面積乘積是取決于水電廠的供水情況。出口斷面-e處的流速可用上述能量不滅原理計(jì)算。僅剩下出口斷面-e的面積是未知數(shù)，此時(shí)可容易的決定。這計(jì)算出來(lái)的面積給的是出口斷面的極限值。選擇一個(gè)比計(jì)算值較小的出口流面，在大多數(shù)的情況下，可以自動(dòng)地滿足臨界層分離理論和液流在重力場(chǎng)中的要求。一旦出口流速知道后，動(dòng)能的回收效率也可以決定了。
將葉片80上拋物線形邊緣82和圓形邊緣相比較，可決定出葉片80，它的邊緣82可形成一個(gè)拋物線形曲面，產(chǎn)生較高的出口流速，尤其是靠中心的出流部份，這樣可能會(huì)給更有效水的噴撒。此外，拋物線形的拱頂?shù)臏u輪中央部份沒有圓球形拱頂升出尾水面那么高，因此不犧牲那么多的有效水頭。
半園形的拱頂提供比較大的出流面積，因此，較小的出水速度，可以達(dá)到理論動(dòng)能回收率約[{1-(1/21.73)}×100=95.4％]。這比傳統(tǒng)的尾水管用[{1-(1/16)}×100=94％]設(shè)計(jì)的動(dòng)能回收率還要高。從另一方面，用拋物線形拱頂設(shè)計(jì)的葉片80，在相似渦輪大小和尺寸情況下，給一個(gè)理論動(dòng)能回收值[{1-(1/8.65)}×100=89.4％]。這個(gè)意思是后者存有較多的剩余動(dòng)能為改良下游水質(zhì)而滲氣和紊流攪和做功。
針閥以在廣泛的液流情況下高效操作見著。在渦輪10里，針閥56是設(shè)計(jì)用來(lái)在垂直方向操作并成為均勻徑向分布進(jìn)流的集成部份。將針閥56的底部空室38用一個(gè)小的傳壓管50和渦輪液流系統(tǒng)本身相連接，針閥56可被平衡到近乎自然漂浮的狀態(tài)。這樣使得針閥56可用非常小的外來(lái)液壓進(jìn)行操作。需要用來(lái)操作針閥56的液壓流體(可用水)是從流管42和46中由容積泵44供給。
當(dāng)針閥進(jìn)行打開的操作時(shí)，針閥鼓下面的水壓可由可逆運(yùn)轉(zhuǎn)式的容積泵44徑管道46逐步抽減。這樣可以造成空室38的下部部份真空。讓作用在針閥56上部的大氣壓力將閥向下推向打開的位置。如此更進(jìn)一步保證針閥易于用極小的外力來(lái)操作。
傳統(tǒng)水力發(fā)電系統(tǒng)讓高壓水圍繞著渦輪和發(fā)電機(jī)之間的傳動(dòng)軸進(jìn)入渦輪發(fā)電機(jī)組。這種安排需要在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的四周用上高壓密封裝置以防向發(fā)電機(jī)室漏水，而且要周期性地重裝“填充箱”中的密封材料。取決于原設(shè)計(jì)中采用的特定方法，這種周期性的維修工作可以頻繁而困難，而且造成不受歡迎的停電。由于采用垂直向上出流和自由水面排水的安排，渦輪機(jī)10的發(fā)電機(jī)傳動(dòng)軸是被安裝在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上方并高出平常尾水面16。此項(xiàng)新設(shè)計(jì)提供了好些明顯的優(yōu)點(diǎn)。它消除了高壓水沿動(dòng)力傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)軸向發(fā)電機(jī)室滲水的可能性。它對(duì)系統(tǒng)的按裝和維修提供更容易的通道。它增加了部件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靈活性。
由于允許無(wú)尾水管自由水面排水，本新型渦輪系統(tǒng)沒有液流氣蝕。暴露于渦輪機(jī)出口尾水管中流體動(dòng)力沖擊和氣蝕(部份真空)是造成通過(guò)水輪機(jī)系統(tǒng)的魚類受傷和死亡的主要原因。
和水力發(fā)電相關(guān)的魚類死亡可能是多種因素的綜合，它包括外傷(撞擊在像旋轉(zhuǎn)柵門之類阻礙液流的部件上)，內(nèi)傷(通過(guò)氣蝕低壓區(qū))，和下游水中缺氧。由于氮?dú)膺^(guò)飽和而造成的氣泡病也被引述為一種可能的原因。通過(guò)減少阻礙液流的部件使用和氣蝕的消除，渦輪機(jī)10將減少魚類的外傷和內(nèi)傷。由于通過(guò)曝氣和剝氣改進(jìn)了下游渠道中的水質(zhì)，魚類死亡也將減少。鑒于這些基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上的改進(jìn)，魚類死亡的減少是可以預(yù)期的。
從上文所述，可見本發(fā)明最少可達(dá)成它所有宣稱的目的。


圖一是本發(fā)明的透視圖；圖二是小尺度部件分解圖；圖二A是大尺度渦輪葉片裝置透視圖；圖二B是圖二A延2B-2B線的選擇視面，顯示葉片上緣；圖二C是圖二A延2C-2C線的選擇視面，顯示葉片底緣；圖二D是流槽環(huán)的透視圖，在安裝完整的單元中，它固定裝置在葉片上；圖三是本發(fā)明的上部剖面，顯示部份浸沒和運(yùn)轉(zhuǎn)情況；圖四是本發(fā)明縱向放大剖面，顯示如圖六中所示，當(dāng)針閥在最大開放的位置；圖五是像圖四一般的剖面，顯示針閥完全關(guān)閉；圖六是本發(fā)明渦輪機(jī)縮小比尺的剖面，顯示它在水電壩址裝設(shè)在尾水環(huán)境中的情況。
發(fā)電機(jī)室26裝置在地基板27上，機(jī)室內(nèi)裝設(shè)有傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)28。發(fā)電機(jī)28有一個(gè)垂直的輸入傳動(dòng)軸30。
渦輪機(jī)10包括一個(gè)中空?qǐng)@柱形基座32和底盤34(圖2，圖4和圖5)?；?2有一個(gè)法蘭盤，它被用很多個(gè)傳統(tǒng)的螺釘和螺帽37固定在基座32上(圖1)。園柱形基座內(nèi)部有一個(gè)園柱空室38(圖3)，空室有個(gè)底板40(圖4和圖5)。基座32內(nèi)園柱空室38的下部和一個(gè)流體管道42相通聯(lián)，該管道又和一個(gè)可逆操作的正壓移動(dòng)式泵44相聯(lián)接，它又轉(zhuǎn)而經(jīng)由流管46通往流源。泵44可用傳統(tǒng)的方法來(lái)控制它的操作，泵流的方向可用人工或電腦來(lái)控制。流管42上裝有一個(gè)閥門48。閥門48也可以像泵44一樣的遙控。
在此處來(lái)討論一下聯(lián)接在園柱空室38底部40和渦輪流體進(jìn)口之間，裝有閥門52的一段小細(xì)管50。閥門52可以和閥門48同樣的操作法。小管50的管徑一般在3/8英寸上下，和管徑48相比，后者約在3/4英寸到1英寸之間。
針閥中心軸54被裝置在基座32的中心部位34。針閥56本身可沿著中心軸54穿過(guò)一個(gè)垂直園孔58上下滑動(dòng)。針閥56的上部60呈中凹形，在這中凹曲面和垂直園周墻交接面64之間有一個(gè)環(huán)繞整個(gè)園周的密封圈62。
一個(gè)園環(huán)形的進(jìn)流管66和園柱形基座32結(jié)合在一起，這可以從圖3，圖4和圖5中看得清楚。園環(huán)進(jìn)流管66和園柱空室38及進(jìn)流管68相通連，進(jìn)流管68的另一端接通到攔水壩18內(nèi)的水庫(kù)20中。
參照?qǐng)D2和圖3所示，按裝在園環(huán)進(jìn)流管66上方直立的螺釘72是用來(lái)連接出流槽72底部法蘭盤74的。流槽72的上部向外擴(kuò)張呈喇叭口形76并形成渦輪機(jī)的出流部份。圖4顯示出針閥打開的位置，圖5顯示出針閥關(guān)閉的位置。針閥可從圖4的位置移動(dòng)到圖5的位置經(jīng)由，首先關(guān)閉小細(xì)管50上的閥門52，再打開流管42上的閥門48。泵44這時(shí)開始操作并將流體壓送入園柱形空室38的底部。促使針閥56沿著針閥軸54在園柱形空室38中上升滑行。針閥56可以上升到任何想要的地部，直到像圖5所示最高關(guān)閉的位置。當(dāng)針閥移動(dòng)到想要的位置時(shí)，閥門48就關(guān)閉上，并將閥門52打開，如此可讓流管66和空室38中的水壓互相平衡。針閥56可以從圖5所示關(guān)閉的位置移動(dòng)到圖4中打開的位置使用和以上相反的步驟，其中，前將小細(xì)管50上的閥門52關(guān)閉，流管42上的閥門48打開，泵54反相從空室38中抽出液體。當(dāng)針閥到達(dá)想要的位置，泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，閥門48關(guān)閉，同時(shí)將閥門52打開。
參照?qǐng)D1到圖6所示，渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪77有一個(gè)垂直設(shè)置的傳動(dòng)軸78，數(shù)片渦輪葉片80用焊接或其他方法固定在軸上。一如圖5中所示，軸78的底端有個(gè)凹入的園錐口79，它正好和針閥軸54上端凸出的園錐體相結(jié)合。
渦輪機(jī)葉片80(圖2A)上緣82，呈拋物弧線形。所有葉片上緣共同形成一個(gè)拋物線弧面。數(shù)碼84注明葉片的上緣。葉片的內(nèi)緣86由它的上緣隨螺線向下延伸到下端88。葉片內(nèi)緣的螺旋線路順傳動(dòng)軸78的外表面向下延伸。葉片有一個(gè)下緣90，它從內(nèi)緣86的下端88向外水平延伸。每個(gè)葉片的中段外緣92順著流槽72呈喇叭口形的表面76(圖2)由外下端90向上，向外延伸。數(shù)碼94注明葉片上緣82的較低一端。
槽環(huán)95(圖2D)是用任何方便的方法安裝在葉片80的中段外緣92上。槽環(huán)95有一個(gè)喇叭形的表面95A，它和輸出流槽72的喇叭形表面相配合。槽環(huán)95有一個(gè)開敞的中心。槽環(huán)95使葉片80得到加固，并減少可能的漏水。槽環(huán)95的深度大致和葉片80的中段外緣92的長(zhǎng)度相似。
參照?qǐng)D2B所示，箭頭96標(biāo)明徑向變值鄰近兩葉片80上緣84的周界距離。同樣的，箭頭98(圖2C)標(biāo)明葉片80下緣88周界距離。箭頭98代表的距離要比箭頭96標(biāo)明的距離小，所以兩個(gè)鄰近葉片間的空間體積從底端逐漸增到上端，因?yàn)樯暇?2徑向長(zhǎng)度99圖2B)比下緣90的徑向長(zhǎng)度99A(圖2C)大的緣故。
在鄰近的葉片80之間存在著一個(gè)楔形的空間99B(圖2B和圖2C)，它是由葉片上緣82的拋物面，葉片的表面，通過(guò)葉片底緣90的平面，和傳動(dòng)軸上在兩條螺旋線86之間曝露的表面所形成。因此，一個(gè)從底到頂逐漸向上，向外擴(kuò)張的流道99B就形成了。
發(fā)電機(jī)的輸入傳動(dòng)軸30的下端可用一個(gè)慣用的連接器100和渦輪機(jī)的輸出傳動(dòng)軸78相連接(圖1)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)水力渦輪，包括一個(gè)有進(jìn)流口的基座部份；在基座中進(jìn)流口的上方有一個(gè)向上向外呈喇叭形的出流口，并被放在能讓流體從基座上方出口的位置；一個(gè)有上端和下端的垂直傳動(dòng)軸和垂直細(xì)長(zhǎng)中軸，支承于傳動(dòng)軸接近液體出口一端的方法；一組數(shù)片彼此間隔的弧形葉片，上緣邊固定在流體出口處的傳動(dòng)軸上，而中段邊緣和向上，向外呈喇叭形的出流口的形狀相對(duì)稱；以及一個(gè)和向外呈喇叭形的出流口相對(duì)稱，被固定在葉片中段邊緣，并部份延伸入出流口內(nèi)的流槽環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力渦輪機(jī)械裝置中，其特征是該弧形葉片有一條被固定在旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸上的弧形內(nèi)緣，它并在該傳動(dòng)軸的外部表面向螺線方向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力渦輪機(jī)械裝置中，其特征是該葉片的下緣徑向長(zhǎng)度比該上緣短，因此一個(gè)楔形的空間就被劃定在兩個(gè)臨近葉片之間，并由拋物面限定該空間的上方及通過(guò)該下緣的水平面限定該空間的底部，該空間所包含的面積以上部較大于下部，因此形成一個(gè)由底部向頂部逐漸向上和向外擴(kuò)散的液流通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力渦輪機(jī)械裝置中，其特征是該葉片被安置在流體出口處的位置使得從該基座向上的液體從垂直于由葉片上緣劃定的拋物線形球面的方向流出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力渦輪機(jī)械裝置中，其特征是該弧形葉片有上緣和下緣，它的下緣定出葉片的導(dǎo)向角度，還有一個(gè)被連接在靠近葉片下緣處傳動(dòng)軸上可延伸的構(gòu)件，和用該傳動(dòng)軸移動(dòng)該可延伸構(gòu)件進(jìn)而改變?nèi)~片下緣的導(dǎo)向角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力渦輪機(jī)械裝置中，其特征是基座部份在流體進(jìn)口的下方有一個(gè)園柱形的空室，該空室中裝有一個(gè)垂直針閥，它可以合適地從低處開啟的位置移動(dòng)到將上面提到該進(jìn)流口關(guān)閉的高處關(guān)閉的位置，并在進(jìn)流口和該針閥的下方設(shè)有一條連接管使得該針閥的上面和下面的液壓大致平衡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水力渦輪機(jī)械裝置中，其特征是裝設(shè)了一臺(tái)液泵將一個(gè)液體源點(diǎn)和該針閥下方的空室在液流互通上相連接，進(jìn)而分別地向該空室注入有壓力的液體和從該空室中抽出液體，分別地使得該針閥在該空室中上升和下降，分別地導(dǎo)致進(jìn)流口的關(guān)閉和開啟。
全文摘要
本發(fā)明是水力渦輪機(jī)系統(tǒng)。現(xiàn)有技術(shù)的裝置效率不高,結(jié)構(gòu)不盡合理。本水力渦輪機(jī)系統(tǒng)具有一個(gè)中空的基座,在它的上部有一個(gè)和儲(chǔ)存有壓力的水相連通的進(jìn)流管。進(jìn)流口的上方設(shè)有一個(gè)喇叭形的出流口。在中空的基座中裝置了一個(gè)可滑動(dòng),易懸浮的針閥用來(lái)開或關(guān)出流口的液流量。出流口內(nèi)安裝著一個(gè)經(jīng)由垂直傳動(dòng)軸和發(fā)電機(jī)相連接的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。在傳動(dòng)軸的下端和出流口毗鄰處裝有很多片的渦輪葉片。渦輪葉片的上緣形成一個(gè)拋物面。一個(gè)和喇叭形出流管形狀相似的流槽環(huán)連接在葉片中段外緣的四周并延伸入出流管中。部分葉片和流槽環(huán)被浸沒在退水渠中,藉以增強(qiáng)排出水流的滲氣及同時(shí)攪和。
文檔編號(hào)F03B1/00GK1323950SQ01113409
公開日2001年11月28日 申請(qǐng)日期2001年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月8日
發(fā)明者高德瑜 申請(qǐng)人:高德瑜