微水头流速型水轮泵的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水轮栗技术领域，具体涉及微水头流速型水轮栗。
【背景技术】
[0002] 水轮栗由水轮机和水栗两部分组成，其基本原理为用水流推动水轮机转轮叶片旋 转做功，从而带动安装在水轮机转轮上的主轴旋转，使主轴获得一定的旋转机械能，通过主 轴将机械能传递给水栗叶轮，使水栗桨叶旋转，桨叶推动一部分水流旋转，将水流流体从低 处送至高处，水栗叶轮机械能就转变为该水体的势能，从而达到了将水栗中流过的较小水 体提升到高处的目的。这种直接提水方式，免去了水力发电及将用电能通过电动机驱动水 栗提水过程中的若干中间能量转换环节，省去了输变电系统，效率高、投资省。它还具有不 用油，不耗电，无污染的优点，所以这样一种经济实惠的水力提灌机械在能源和水资源都极 度匮乏的当代中国对人们的农、林、牧业生产、生活用水当中仍能起到重要作用。
[0003] 然而传统的水轮栗结构较为复杂，对水流的水头要求比较高，因此在地势梯度不 明显的平原地带，传统水轮栗的使用受到了有效工作时间少、工作效益低下等缺点的限制。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明提供了微水头流速型水轮栗，在相同水头下，它比低水头常用的 轴流式水轮机通过的流量要大1/4左右，因此功率也大；同时其具有扬程高、流量连续均 匀、效率高和结构简单等优点。
[0005] 技术方案：本发明的微水头流速型水轮栗，具体包括以下几个步骤：
[0006] 微水头流速型水轮栗，包括水轮机、水栗和栗轴；所述的水轮机包括水轮机进水流 道、水轮机转轮室和尾水管，所述的水栗包括进水栗进水流道、水栗叶轮室和蜗壳，所述的 水轮机进水流道和水轮机转轮室为一体式设计，水轮机转轮室与尾水管相连，尾水管与轴 承体为一体式设计，尾水管为喇叭状金属外壳，轴承体通过4个周向均匀分布的螺栓与蜗 壳的一端相连，蜗壳的另一端与水栗进水流道连接，在水栗进水流道的进口设有水栗进水 流道进口，在水轮机进水流道的入口设有水轮机进水流道进口；在栗轴的前端设置导水锥， 导水锥位于水轮机进水流道内；所述的栗轴分为第一段栗轴及第二段栗轴，转轮叶片设置 在第一段栗轴上，水栗叶轮室设置在第二段栗轴上；转轮叶片与轮毂焊接固定，轮毂通过键 槽固定在栗轴上。
[0007] 水轮机转轮室为一球形金属外壳，转轮叶片转轮直径D1，水轮机转轮室长度L1与 转轮直径D1的比值为0. 133~0. 141 ;水轮机进水流道为一长度为0. 92D1的渐缩筒型金 属外壳，水轮机进水流道进口为一个1. 08D1直径的圆孔；轮毂直径Dh与转轮直径D1的比 值为0. 156~0. 164,轮毂长度L0与转轮直径D1的比值为0. 106~0. 114 ;转轮叶片的转 轴直径D0与转轮直径D1的比值为0. 112~0. 120 ;水栗进水流道为一渐缩筒型金属外壳， 长度为〇. 3D1，水栗进水流道进口为一个0. 33D1直径的圆孔，水栗进水流道进口的出口为 一个0. 2D1直径的圆孔。
[0008] 所述的栗轴的顶端设有螺纹，在导水锥底部设置有与栗轴2顶端的螺纹配合的螺 钉孔。
[0009] 所述的水栗叶轮的桨叶与离心栗前后盖板焊接成一体，蜗壳设置在所述的水栗叶 轮外侧。
[0010] 所述的导水锥与径向均匀分布的3个支墩焊接成一体，3个支墩的另一端均分别 焊接在水轮机进水流道内壁上。
[0011] 在所述的水轮机进水流道外侧焊接一圈法兰，在法兰四周均匀设置6个螺栓孔； 在水轮机转轮室出口外侧和尾水管进口外侧均分别焊接一圈法兰，在法兰四周都均匀布置 6个螺栓孔；在所述的水栗进水流道进口的外侧焊接一圈法兰，在法兰四周均匀设置4个螺 栓孔。
[0012] 所述的轴承体内设置有一对轴承，轴承为不锈钢201深沟球轴承；在所述的轴承 体上设有顶盖，顶盖通过3个周向均匀分布的螺钉固定。
[0013] 所述的水栗叶轮室中的水栗桨叶桨叶数为5~7个，水栗桨叶由一个等厚度翼型 沿轴向拉伸而成，其桨叶包角为120°。
[0014] 有益效果：与现有技术相比，本发明的微水头流速型水轮栗结构简单，制造工艺简 单，通过利用水流流动产生的动能作为动力解决了传统水轮栗在平原地区无法使用或者有 效工作时间少的问题，并保持了传统水轮栗节能、环保、无污染、能源利用率高的特性；在相 同水头下，它比低水头常用的轴流式水轮机通过的流量要大1/4左右。设计并推广适用于 平原的流速型水轮栗有极大的现实意义，不仅能有效改进平原地区农业灌溉方式，提高灌 溉效率，并且能有效减少能源水资源负载，提高生产效益，具备很好的实用性。
【附图说明】
[0015] 图1是微水头流速型水轮栗整体结构示意图；
[0016] 图2是水轮机转轮各部分尺寸示意图；
[0017] 图3是水轮机转轮叶片在轮毂处的翼型分布及形状示意图；
[0018] 图4是水轮机转轮叶片在0. 6D1处的翼型分布及形状示意图；
[0019] 图5是水轮机转轮叶片在D1处的翼型分布及形状示意图；
[0020] 图6是水轮机转轮叶片立体结构示意图；
[0021] 图7是水栗蜗壳不意图；
[0022] 图8是水栗桨叶翼型形状示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图及具体实例对本发明作进一步说明。
[0024] 如图1~8所示，其包含如下零部件和尺寸标记：水轮机进水流道进口 1、栗轴2、 转轮叶片3、水轮机转轮室4、尾水管5、尾水管出口 6、轴承7、蜗壳8、水栗进水流道进口 9、 水轮机进水流道10、导水锥11、支墩12、轮毂13、轴承体14、顶盖15、密封圈16、水栗叶轮室 17、水栗进水流道18、水栗桨叶19 ;转轮直径D1、转轴直径D0、轮毂直径Dh、轮毂长度L0、叶 轮室长度L1 ;叶轮叶片翼型弦长1、叶轮叶片栅距t、叶轮叶片处翼型最大厚度d、叶轮叶片 翼型最大厚度点到前缘距离xd、叶轮叶片翼型最大弯度f、叶轮叶片翼型最大弯度点到前缘 距离xf、叶轮叶片翼型边侧厚度b、蜗壳螺旋线第1段圆弧R1、蜗壳螺旋线第2段圆弧R2、蜗 壳螺旋线第3段圆弧R3 (注：下标1~3分别代表水轮机转轮叶片在轮毂、0. 6D1及D1处 翼型参数，下表P代表水栗桨叶的翼型参数）。
[0025] 如图1~8所示，微水头流速型水轮栗包括水轮机、水栗和栗轴2。水轮机包括进 水轮机进水流道10、水轮机转轮室4和尾水管5,水栗包括进水栗进水流道18、水栗叶轮室 17和蜗壳8,栗轴2分为第一段轴及第二段轴，第一段栗轴用于固定水轮机转轮室4,第二段 栗轴用于固定水栗叶轮室17。在栗轴顶端加工有螺纹。在第一段轴上固定设置转轮叶片3， 在栗轴2的前端设置有导水锥11，导水锥11与径向均匀分布的3个支墩12焊接成一体，3 个支墩12的另一端均分别焊接在水轮机进水流道10内壁上，在导水锥11底部设置有螺钉 孔，与栗轴2顶端的螺栓间隙配合；在第二段轴上固定有水栗叶轮室17,水栗叶轮室17桨 叶与离心栗前后盖板焊接成一体，在水栗叶轮室17外侧设置有矩形断面的蜗壳8。密封圈 16设置在蜗壳8和水栗叶轮室17的贴合处外表面上，用于防止蜗壳8和水栗叶轮室17的 水从间隙中漏出。
[0026] 为了避免水流流经栗轴2时发生剧烈的撞击，减少水力损失，在进水流道10内设 置了流线型导水锥11 ;支墩12为等截面的柱体，起到支撑转轮叶片3和减少栗轴2的径向 振动的作用。
[0027] 其中，水轮机进水流道10和水轮机转轮室4加工成为一个整体，在水轮机进水流 道10外侧焊接一圈法兰，在法兰四周均匀设置6个螺栓孔，方便抽水灌溉时装置的固定。在 水轮机转轮室4出口外侧和尾水管5进口外侧均分别焊接一圈法兰，在法兰四周都均匀布 置6个螺栓孔，通过螺栓将法兰固定从而将水轮机转轮室4与尾水管5