专利名称：卧轴冲击式水轮机自然补气装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水力发电机技术领域，具体涉及一种卧轴冲击式水轮机的补气装置，适用于单喷嘴、双喷嘴以及三喷嘴等卧轴冲击式水轮机。
背景技术：
卧轴冲击式水轮机在正常运行时，作完功的水流在转轮离心力的作用下，大部分被甩到机壳壁上，并顺机壳壁向下流动，形成水帘。由于一般尾水通气高度只有O. 6m
O.8m,故随着机组负荷的增大(一般在>50%开度后)，水帘厚度增加，达到一定厚度的水帘流下与尾水相连封住了通气通道。随着机组的不停运行，机壳水流不停地外流，外流的水流不断地将机壳内的空气带走，当从尾水水帘进入的空气少于尾水带走的空气时，机壳内就逐渐形成真空。以上所述为卧轴冲击式水轮机的真空形成机理。 随着机壳内的气压降低、真空的形成，一方面会导致转轮吸附作完功的水流在转轮外圆周围形成珍珠链，造成转轮的旋转阻力增大，从而降低效率，带来巨大的经济损失；另一方面真空会导致转轮和喷针的汽蚀损坏，并会产生较大的噪音、造成机组振动等。综上所述，冲击式水轮机的转轮必须是在大气中旋转，才能最有效的将水流的动能转换为机械能再通过发电机转换成电能。然而，大多数卧轴冲击式水轮机都没有配备补气装置，少数配备补气装置的卧轴冲击式水轮机，又存在a)补气装置安装位置不对，无法将大气补入，甚至将机壳内的水流引出，使得水流飞溅，损坏其他电气设备山)补气装置的设计制造成本高，需要机械的或电力以及仪器仪表等人工操作；c)补气装置的设置影响机壳内的检修等一系列问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种安全可靠、制造运行成本低、易于布置的卧轴冲击式水轮机自然补气装置。为此，本实用新型所采用的技术方案是一种卧轴冲击式水轮机自然补气装置，包括机壳，以及设置在机壳内的喷嘴和转轮，所述转轮的轴线水平设置且左右延伸，关键在于所述机壳的后侧壁外设置有左、右进气管，机壳内设置有左、右补气管，所述左补气管通过左进气管向上引伸后与大气相通、右补气管通过右进气管向上引伸后与大气相通；所述左、右补气管位于转轮下方，左、右补气管的轴线平行于转轮的水斗分水刃面，且左、右补气管在水斗分水刃面的左右两侧对称设置。根据卧轴冲击式水轮机的真空形成机理，在机壳内找到水帘最薄的位置，S卩补气管在机壳内的最佳安装位置。补气管分为左右两根，左右对称布置在机壳后侧壁内，补气管位于转轮下方，且补气管的轴线平行于转轮的水斗分水刃面，满足上述安装要求的补气管，其轴线必然也垂直于转轮轴线。在该位置安装的补气管，穿过水帘厚度，就能顺利地将大气自动补入机壳，从而消除机壳内的真空。依靠大气压的压力自然补气，即机壳内一旦形成真空，大气压就将空气自动补入机壳内，不需要另外机械的或电力以及仪器仪表等人工操作。[0008]作为本方案的优选，所述左补气管与左进气管相连的一端通过补气法兰和螺钉固定在机壳的后侧壁上，右补气管与右进气管相连的一端通过补气法兰和螺钉固定在机壳的后侧壁上，左、右补气管的另一端分别设置有补气弯管，所述补气弯管的轴线向下倾斜；补气管通过补气法兰和螺钉与机壳后侧壁相连，当需要在机壳内检修喷嘴、转轮等部件时，可以很方便将左、右补气管取下；另外，在补气管的末端设置补气弯管，可防止转轮转动时的水流直接冲入补气管内。所述左、右进气管靠近大气的一端通过进气弯管、扩气锥管和进气法兰向上引伸至厂房墙后方再与大气相通，在扩气锥管与进气法兰之间还设置有滤网。优化结构布置的同时，通过设置滤网，防止外部异物或人为将异物投入补气管内，将进气管、补气管堵塞。其有益效果是该自然补气装置补气效果好、造价低、运行可靠、安装更换方便、使用寿命长，提高了转轮的效率、增加了电站的经济效益，同时控制了喷针、喷嘴的汽蚀损坏，
减少了水轮机的噪音，提高了水轮机的可靠性，确保了电站的经济效益和运行安全；适用于卧轴单喷嘴冲击式水轮机、卧轴双喷嘴冲击式水轮机以及卧轴三喷嘴冲击式水轮机等卧轴冲击式水轮机。
图I是单喷嘴的卧轴冲击式水轮机自然补气装置。图2是双喷嘴的卧轴冲击式水轮机自然补气装置。图3是三喷嘴的卧轴冲击式水轮机自然补气装置。图4是图I—图3的A向局部视图。图5是图I—图3的B-B剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如图I所示为单喷嘴的卧轴冲击式水轮机自然补气装置，由机壳1，以及设置在机壳I内的喷嘴2和转轮3等组成。机壳I内共设置有一个喷嘴2，喷嘴2绕在转轮3的外周且均朝向转轮3设置，喷嘴2的射流轴线2a与转轮3的节圆相切，转轮3的轴线水平设置且左右延伸，因此称为单喷嘴的卧轴冲击式水轮机。图2所示为双喷嘴的卧轴冲击式水轮机自然补气装置，与单喷嘴的卧轴冲击式水轮机的区别在于喷嘴2的数量为两个。两个喷嘴2绕在转轮3的外周且均朝向转轮3设置，每个喷嘴2的射流轴线2a均与转轮3的节圆相切，每个喷嘴2对应设置有一个喷嘴进水管17。图3所示为三喷嘴的卧轴冲击式水轮机自然补气装置，与单喷嘴的卧轴冲击式水轮机的区别在于喷嘴2的数量为三个。三个喷嘴2绕在转轮3的外周且均朝向转轮3设置，每个喷嘴2的射流轴线2a均与转轮3的节圆相切，每个喷嘴2对应设置有一个喷嘴进水管17。结合图I——图3、图5所示，面对喷嘴2的进水方向，确定前后方位。机壳I的后侧壁外设置有左进气管4和右进气管5，机壳I内设置有左补气管6和右补气管7，左补气管6通过左进气管4向上引伸后与大气相通、右补气管7通过右进气管5向上引伸后与大气相通。左补气管6、右补气管7均位于转轮3下方，且左补气管6和右补气管7的轴线均平行于转轮3的水斗分水刃面3a。如图5所示,转轮3为对称件,水斗分水刃面3a为转轮3的左右对称分界面。左补气管6和右补气管7的轴线平行于转轮3的水斗分水刃面3a，那么，左补气管6和右补气管7的轴线也必然垂直于转轮3的轴线，并且左、右补气管6、7在水斗分水刃面3a的左右两侧对称设置。如图I——3，转轮3转动所形成的水帘18，机壳I内水帘18最薄的位置就是补气
管的最佳安装位置。如图I—3所示，左补气管6与左进气管4相连的一端通过补气法兰10和螺钉11固定在机壳I的后侧壁上，右补气管7与右进气管5相连的一端通过补气法兰10和螺钉11固定在机壳I的后侧壁上，左补气管6和右补气管7的另一端分别设置有补气弯管8。左补气管6、右补气管7、补气弯管8最好均由无缝钢管制成,管径为C>50mm Φ400mm,左补气管6、右补气管7的长度大于IOOmm ;如图5所不，左补气管6到机壳I左侧·壁的距离、右补气管7到机壳I右侧壁的距离分别为50mm 1000mm。如图I—3，左进气管4和右进气管5靠近大气的一端通过进气弯管15、扩气锥管14和进气法兰13向上引伸至厂房墙12后方再与大气相通，结合图4所示，在扩气锥管14与进气法兰13之间最好还设置有滤网16。也可以不设置进气弯管15、扩气锥管14和进气法兰13，而由左进气管4、右进气管5直接与大气相通；左进气管4、右进气管5与大气相通的一端还设置在水轮机的机座旁。左进气管4和右进气管5的结构布置形式多样，只要能将大气引入左补气管6及右补气管7中即可。安装时，左、右补气管6、7的轴线距离厂房地坪面9最好为O. Im 3m。以上所述仅为实用新型的较佳实施例而已，并不以此作为实用新型的限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种卧轴冲击式水轮机自然补气装置，包括机壳(I)，以及设置在机壳(I)内的喷嘴(2)和转轮(3)，所述转轮(3)的轴线水平设置且左右延伸，其特征在于所述机壳(I)的后侧壁外设置有左、右进气管(4、5),机壳(I)内设置有左、右补气管(6、7),所述左补气管(6)通过左进气管(4)向上引伸后与大气相通、右补气管(7)通过右进气管(5)向上引伸后与大气相通；所述左、右补气管(6、7)位于转轮(3)下方，左、右补气管(6、7)的轴线平行于转轮(3)的水斗分水刃面(3a)，且左、右补气管(6、7)在水斗分水刃面(3a)的左右两侧对称设置。
2.按照权利要求I所述的卧轴冲击式水轮机自然补气装置，其特征在于所述左补气管(6)与左进气管(4)相连的一端通过补气法兰(10)和螺钉(11)固定在机壳(I)的后侧壁上，右补气管(7)与右进气管(5)相连的一端通过补气法兰(10)和螺钉(11)固定在机壳(I)的后侧壁上，左、右补气管出、7)的另一端分别设置有补气弯管(8)。
3.按照权利要求2所述的卧轴冲击式水轮机自然补气装置，其特征在于所述左补气管(6)、右补气管(7)、补气弯管(8)均由无缝钢管制成,管径为Φ50ι πι C>400mm,左补气管(6)、右补气管(7)的长度大于IOOmm0
4.按照权利要求I或2所述的卧轴冲击式水轮机自然补气装置，其特征在于所述左补气管￠)到机壳(I)左侧壁的距离、右补气管(7)到机壳(I)右侧壁的距离分别为50mm 1000mm。
5.按照权利要求I一3中任一项所述的卧轴冲击式水轮机自然补气装置，其特征在于所述左、右进气管(4、5)靠近大气的一端通过进气弯管(15)、扩气锥管(14)和进气法兰(13)向上引伸至厂房墙(12)后方再与大气相通，在扩气锥管(14)与进气法兰(13)之间还设置有滤网(16)。
专利摘要本实用新型公开了一种卧轴冲击式水轮机自然补气装置，包括机壳、喷嘴和转轮，机壳的后侧壁外设置有左、右进气管，机壳内设置有左、右补气管，所述左补气管通过左进气管向上引伸后与大气相通、右补气管通过右进气管向上引伸后与大气相通；所述左、右补气管位于转轮下方，左、右补气管的轴线平行于转轮的水斗分水刃面，且左、右补气管在水斗分水刃面的左右两侧对称设置。根据冲击式水轮机的真空形成机理，找到机壳水帘最薄的位置，并在该位置上安装补气管，机壳内一旦形成真空，大气压就将空气自动补入机壳内，不需要另外机械的或电力以及仪器仪表等人工操作。
文档编号F03B1/00GK202707345SQ201220332798
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者杨小松 申请人:重庆立崧电机设备有限公司