转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边的制作方法

本实用新型涉及转桨式水轮机领域，尤其是一种转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边。

背景技术：

轴流式水轮机及贯流式水轮机在我国低水头大流量水力资源开发中占有重要的地位，被广泛应用到了水资源相对丰富且经济较发达的中东部地区水资源开发项目中；由于电站尾水位普遍较低，且电站开挖深度有限等原因，水轮机经常处于空化状态下运行，空化及空蚀现象普遍存在，轴贯流水轮机广泛采用转桨式结构以增强水轮机适应水头变化的能力；转桨式水轮机的结构可从中国专利申请号201820864220.2的实用新型涉及的一种转桨式水轮机获得了解；由于转桨式水轮机的叶片与轮毂及转轮室间存在一定的间隙，在叶片正背面压力差的作用下，水流通过细小间隙并形成高速水流，造成局部压力急剧降低，形成间隙空化；大量的实践及研究表明，随着水轮机尾水位的降低，间隙空化最先出现，是轴贯流水轮机转轮内部空化的主要形式；因此，设计一种改善乃至消除叶片轮毂侧间隙空化的转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服目前由于叶片与轮毂间存在一定的间隙，在叶片正背面压力差的作用下，水流通过细小间隙并形成高速水流，造成局部压力急剧降低，形成间隙空化的不足，提供一种使叶片轮毂侧间隙不易空化的转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边。

本实用新型的具体技术方案是：

一种转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，包括：转轮室，位于转轮室中的转轮；转轮包括：由沿轴向从前至后依次连接的圆柱段、圆弧过渡段、球面段、泄水锥段构成的轮毂，多个沿轮毂圆周分布的叶片；叶片的轮毂侧端部设有与球面段枢接的枢轴；叶片处于最大开度时叶片的轮毂侧端部与轮毂外侧围贴合；所述的叶片进水边的吸力面侧前端连接有抗空蚀边；叶片处于最大开度时，抗空蚀边与轮毂外侧围贴合。

作为优选，所述的抗空蚀边包括：依次连接的与圆柱段对应的前过渡段，与圆弧过渡段对应的主体段，与球面段对应的后过渡段；叶片处于最大开度时，前过渡段与圆柱段外侧围贴合，主体段与圆弧过渡段外侧围贴合，后过渡段与球面段外侧围贴合。

作为优选，所述的抗空蚀边外缘径向高度b为转轮直径d的0.4%至1%。

作为优选，所述的抗空蚀边与轮毂外侧围贴合时，抗空蚀边的周向宽度h为叶片轮毂侧端部周向宽度h的0.15倍至0.3倍。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本技术：
的抗空蚀边设于叶片进水边的吸力面侧前端，改善了叶片轮毂间隙处的空化；通过在转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙设置抗空蚀边，有效地增加叶片轮毂间隙的长度，减小间隙区域的压力梯度，减小间隙处的漏水量，并将间隙出口漩涡送到远离叶片的下游，从而减轻甚至消除叶片轮毂间隙附近和轮毂表面的空蚀；所述的抗空蚀边结构简单，加工制造方便、周期短，体积小，对叶片重量影响较小；所述的抗空蚀边对水轮机的水力性能基本无影响；上述优点使得在较短的周期内且只需较小的成本即可在现有电站水轮机转轮叶片上安装该抗空蚀边，起到减轻甚至消除叶轮轮毂侧间隙空化的目的，从而提高电站的经济效益。叶片处于最大开度时，抗空蚀边的前过渡段与圆柱段外侧围贴合，主体段与圆弧过渡段外侧围贴合，后过渡段与球面段外侧围贴合，减小间隙区域的压力梯度，减小间隙处的漏水量，效果更好。抗空蚀边的周向宽度h为叶片轮毂侧端部周向宽度h的0.15倍至0.3倍、沿轮毂径向的高度b为转轮直径d的0.4%至1.0%，既满足间隙处防空化的目的，又因本身体积较小，对叶片重量的影响小。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是抗空蚀边安装位置示意图；

图3是抗空蚀边的结构示意图；

图4是图3的a-a视图。

图中：转轮室1，圆柱段2，圆弧过渡段3，球面段4，泄水锥段5，轮毂6，叶片7，轮毂侧端部8，枢轴9，叶片进水边10，吸力面11，抗空蚀边12，前过渡段13，主体段14，后过渡段15，轮缘侧端部16，叶片出水边17，压力面11，抗空蚀边外缘径向高度b，转轮直径d，抗空蚀边周向宽度h，叶片轮毂侧端部周向宽度h。

具体实施方式

下面结合附图所示对本实用新型进行进一步描述。

如附图1、附图2、附图3、附图4所示：一种转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，包括：转轮室1，位于转轮室1中的转轮；转轮包括：由沿轴向从前至后依次一体构成连接的圆柱段2、圆弧过渡段3、球面段4、泄水锥段5构成的轮毂6，多个沿轮毂6圆周均布的叶片7；叶片7的轮毂侧端部8设有与球面段4通过轴承枢接的枢轴9；叶片7处于最大开度时叶片7的轮毂侧端部8与轮毂6外侧围贴合；所述的叶片进水边10的吸力面11侧前端焊接有抗空蚀边12；叶片7处于最大开度时，抗空蚀边12与轮毂6外侧围贴合。

所述的抗空蚀边12包括：依次一体构成连接的与圆柱段2对应的前过渡段13，与圆弧过渡段3对应的主体段14，与球面段4对应的后过渡段15；叶片7处于最大开度时，前过渡段13与圆柱段2外侧围贴合，主体段14与圆弧过渡段3外侧围贴合，后过渡段15与球面段4外侧围贴合。

所述的抗空蚀边12外缘径向高度b为转轮直径d的0.7%。

所述的抗空蚀边12与轮毂6外侧围贴合时，抗空蚀边12周向宽度h为叶片7的轮毂侧端部8周向宽度h的0.2倍。

本申请的抗空蚀边设于叶片进水边的吸力面侧前端，改善了叶片轮毂间隙处的空蚀；通过在转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙设置抗空蚀边，有效地增加叶片轮毂间隙的长度，减小间隙区域的压力梯度，减小间隙处的漏水量，并将间隙出口漩涡送到远离叶片的下游，从而减轻甚至消除叶片轮毂间隙附近和轮毂表面的空蚀；所述的抗空蚀边结构简单，加工制造方便、周期短，体积小，对叶片重量影响小；所述的抗空蚀边对水轮机的水力性能基本无影响；上述优点使得在较短的周期内且只需较小的成本即可在现有电站水轮机转轮叶片上安装该抗空蚀边，起到减轻甚至消除叶轮轮毂侧间隙空化的目的，从而提高电站的经济效益。

除上述实施例外，在本实用新型的权利要求书及说明书所公开的范围内，本实用新型的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本实用新型没有详细描述的实施例也应视为本实用新型的具体实施例而在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，包括：转轮室，位于转轮室中的转轮；转轮包括：由沿轴向从前至后依次连接的圆柱段、圆弧过渡段、球面段、泄水锥段构成的轮毂，多个沿轮毂圆周分布的叶片；叶片的轮毂侧端部设有与球面段枢接的枢轴；叶片处于最大开度时叶片的轮毂侧端部与轮毂外侧围贴合；其特征是，所述的叶片进水边的吸力面侧前端连接有抗空蚀边；叶片处于最大开度时，抗空蚀边与轮毂外侧围贴合。

2.根据权利要求1所述的转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，其特征是，所述的抗空蚀边包括：依次连接的与圆柱段对应的前过渡段，与圆弧过渡段对应的主体段，与球面段对应的后过渡段；叶片处于最大开度时，前过渡段与圆柱段外侧围贴合，主体段与圆弧过渡段外侧围贴合，后过渡段与球面段外侧围贴合。

3.根据权利要求1或2所述的转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，其特征是，所述的抗空蚀边外缘径向高度（b）为转轮直径（d）的0.4%至1%。

4.根据权利要求1或2所述的转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，其特征是，所述的抗空蚀边与轮毂外侧围贴合时，抗空蚀边的周向宽度（h）为叶片轮毂侧端部周向宽度（h）的0.15倍至0.3倍。

技术总结
本实用新型涉及一种转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，包括：转轮室，位于转轮室中的转轮；转轮包括：由沿轴向从前至后依次连接的圆柱段、圆弧过渡段、球面段、泄水锥段构成的轮毂，多个沿轮毂圆周分布的叶片；叶片的轮毂侧端部设有与球面段枢接的枢轴；叶片处于最大开度时叶片的轮毂侧端部与轮毂外侧围贴合；所述的叶片进水边的吸力面侧前端连接有抗空蚀边；叶片处于最大开度时，抗空蚀边与轮毂外侧围贴合。所述的转桨式水轮机叶片轮毂侧间隙抗空蚀边，使叶片轮毂侧间隙不易空化。

技术研发人员：李昀哲;马建峰;张炜;周叶;童哲铭;刘思靓;刘奇林;曹登峰
受保护的技术使用者：浙江富春江水电设备有限公司
技术研发日：2020.08.20
技术公布日：2021.05.11