一种中开式水轮机的制作方法

本实用新型涉及水轮机，特别是一种中开式水轮机。

背景技术：

水轮机作为优秀的水力透平，广泛用于水力发电，在液力能回收领域也逐渐开始有所应用。常规水轮机在运行过程中有较大的轴向水推力，轴承需要承受较大的荷载，轴承寿命缩短，不利于机组的稳定运行，需要一种轴向水推力较小的水轮机改善机组运行情况。

目前，国内中、小型水电站使用的卧式混流式水轮机由于结构紧凑、维护方便被较多的选用，但由于结构上的问题，受制于现有水机型号中单位流量的限制，往往需要布置较多的混流式机组，设备投资大，另一方面，水轮机在工业循环水余压回收利用中，工业循环水系统可利用水能参数普遍具有低水头、大流量的特点，且随着季节、气温变化流量变化范围大；由于现场条件限制，结构紧凑、易于维护的混流式机组更多被应用，工业循环水余压回收项目多为改造项目，现场场地极为有限，盘柜间隔稀缺，电气控制系统复杂，安全保护要求极高，但由于现有设备结构上存在的问题，很难满足以上需求，而且，施工不方便，运行不稳定，因此，对现有水轮机结构的改进和创新势在必行，以满足水轮机单位流量大，足以媲美轴/贯流机组减小设备投资，又兼具卧式混流式机组结构紧凑、维修方便，且过流能力大、高效稳定、便于施工、易于维护。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种中开式水轮机，可有效解决水轮机设备投资高、过流能力小、施工不便和运行不稳定的问题。

为实现上述目的，本实用新型解决的技术方案是，一种中开式水轮机，包括转轮、蜗壳和尾水管，所述的蜗壳出口处与转轮的2个转轮环的外面周边连接，蜗壳出口处内装有均布的固定导叶，转轮包括轮毂、叶栅和转轮环，叶栅包括左叶栅和右叶栅，左叶栅和右叶栅出水方向沿主轴反向设置，轮毂位于叶栅出水方向中部，转轮环分布于轮毂两侧，左叶栅和右叶栅经轮毂相连，另一侧分别与转轮环相连，轮毂的内侧面经键或螺纹与主轴的外周面固定连接，主轴的两端经轴承装在轴承箱上，2个转轮环的侧边装有与蜗壳出口处的蜗壳壁相连的尾水管，蜗壳的进水口、出水口和尾水管连通构成液流的通道，穿过尾水管与尾水管的管壁接触的主轴上装有轴封。

本实用新型结构简单，设计新颖独特，操作方便，机组运行稳定，安全可靠，过流能力强，减少了设备数量，减小工程量，降低单位投资，社会和经济效益显著。

附图说明

图1是本实用新型俯视剖视结构图。

图2是本实用新型图1中a-a面剖面结构图。

图3是本实用新型转轮立体结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体情况对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

结合附图给出，一种中开式水轮机，包括转轮、蜗壳和尾水管，所述的蜗壳4出口处与转轮1的2个转轮环1-3的外面1-31周边连接，蜗壳4出口处内装有均布的固定导叶3，转轮1包括轮毂1-1、叶栅1-2和转轮环1-3，叶栅1-2包括左叶栅1-21和右叶栅1-22，左叶栅1-21和右叶栅1-22出水方向沿主轴8反向设置，轮毂1-1位于叶栅1-2出水方向中部，转轮环1-3分布于轮毂1-1两侧，左叶栅1-21和右叶栅1-22经轮毂1-1相连，另一侧分别与转轮环1-3相连，轮毂1-1的内侧面经键或螺纹与主轴8的外周面固定连接，主轴8的两端经轴承7装在轴承箱9上，2个转轮环1-3的侧边1-32装有与蜗壳4出口处的蜗壳壁相连的尾水管5，蜗壳4的进水口4-1、出水口和尾水管5连通构成液流的通道，穿过尾水管5与尾水管5的管壁接触的主轴8上装有轴封6。

为保证更好的实施效果，所述的左叶栅1-21和右叶栅1-22呈沿轴向反向设置或沿旋转方向间隔角度相连。

所述的左叶栅1-21和右叶栅1-22为混流式、斜流式或可逆式水轮机型式的叶栅。

所述的轴封6为机械密封或填料密封，轴封处压力较蜗壳进水口4-1小，有利于减小轴封泄漏。

所述的轴8水平固定在轴承箱9上。

所述的蜗壳4出口处内部在固定导叶3内侧相间开的经轴装有活动导叶2。

所述的活动导叶2的轴上装有齿轮，齿轮与蜗壳4外部的圆形齿轮环啮合，活动导叶2的开度由齿轮传动控制。

所述的蜗壳4的进水口4-1外面上固定有支架10。

本实用新型在具体使用时，液流由蜗壳的进水口进入蜗壳，从蜗壳出水口处流经固定导叶和活动导叶，进入转轮，每个活动导叶的轴上均装有齿轮，齿轮与蜗壳外部的圆形齿轮环啮合，由齿轮与圆形齿轮环的齿轮传动控制活动导叶的开度，适于不同液流的需求，液流在转轮的轮毂处分成两股，分别进入反向布置的左叶栅和右叶栅，由于转轮的轮毂与轴固定连接，转轮左叶栅和右叶栅的转动会带动主轴旋转，液流经能量转换后分别从左叶栅和右叶栅的出口排入尾水管。

本实用新型经实际使用，效果非常理想，具体实验资料如下：

一种双开式水轮机用于工业循环水余压回收发电项目，系统可利用水头为16m，循环水量为48000m³/h，受现场条件限制无法使用轴/贯流式水轮机，选择本实用新型中开式水轮机，选用3台中开式水轮机配3台630kw发电机组，机组运行工况点为（n11=80r/min、q11=2.713m³/s），转轮直径0.64m机组的单位流量不但远大于现有的混流式水轮机，也超过现有的轴/贯流机组，机组选用金属蜗壳，卧式布置，活动导叶开度控制使用齿轮传动。在项目设计阶段，作为对比方案的是6台普通的水轮机配6台315kw发电机，转轮直径为为0.64m，运行工况点（n11=80r/min、q11=1.356m³/s），对比方案建设投资较高，占地空间大，工程量大，电气控制盘柜占用间隔多，被排除。项目所选用的中开式水轮机方案具有普通卧式机组结构紧凑的优点，比常规机型单位流量大大增加，且高于现有的轴/贯流机组，机组运行中轴向水推力极小，振动小，运行稳定，高效区宽，取得理想的效果。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、结构简单，设计新颖独特，具有较小的轴向水推力，运行稳定，振动小，工作环境友好；

2、转轮具有较好的过流能力，较常规水轮机单位流量大幅增加，可以减少设备台数，降低建设投资；

3、转轮具有较宽的高效区范围，可以在更大的流量变化范围内保持高效运行，流量变化范围可提高100%以上；

4、可广泛用于中小型水力发电项目和各类液力能回收中，用于发电或者驱动动力设备，具有巨大的经济效益和社会效益。

技术特征：

1.一种中开式水轮机，包括转轮、蜗壳和尾水管，其特征在于，所述的蜗壳（4）出口处与转轮（1）的2个转轮环（1-3）的外面（1-31）周边连接，蜗壳（4）出口处内装有均布的固定导叶（3），转轮（1）包括轮毂（1-1）、叶栅（1-2）和转轮环（1-3），叶栅（1-2）包括左叶栅（1-21）和右叶栅（1-22），左叶栅（1-21）和右叶栅（1-22）出水方向沿主轴（8）反向设置，轮毂（1-1）位于叶栅（1-2）出水方向中部，转轮环（1-3）分布于轮毂（1-1）两侧，左叶栅（1-21）和右叶栅（1-22）经轮毂（1-1）相连，另一侧分别与转轮环（1-3）相连，轮毂（1-1）的内侧面经键或螺纹与主轴（8）的外周面固定连接，主轴（8）的两端经轴承（7）装在轴承箱（9）上，2个转轮环（1-3）的侧边（1-32）装有与蜗壳（4）出口处的蜗壳壁相连的尾水管（5），蜗壳（4）的进水口（4-1）、出水口和尾水管（5）连通构成液流的通道，穿过尾水管（5）与尾水管（5）的管壁接触的主轴（8）上装有轴封（6）。

2.根据权利要求1所述的中开式水轮机，其特征在于，所述的左叶栅（1-21）和右叶栅（1-22）呈沿轴向反向设置或沿旋转方向间隔角度相连。

3.根据权利要求2所述的中开式水轮机，其特征在于，所述的左叶栅（1-21）和右叶栅（1-22）为混流式、斜流式或可逆式水轮机型式的叶栅。

4.根据权利要求1所述的中开式水轮机，其特征在于，所述的轴封（6）为机械密封或填料密封。

5.根据权利要求1所述的中开式水轮机，其特征在于，所述的主轴（8）水平固定在轴承箱（9）上。

6.根据权利要求1所述的中开式水轮机，其特征在于，所述的蜗壳（4）出口处内部在固定导叶（3）内侧相间开的经轴装有活动导叶（2）。

7.根据权利要求6所述的中开式水轮机，其特征在于，所述的活动导叶（2）的轴上装有齿轮，齿轮与蜗壳（4）外部的圆形齿轮环啮合，活动导叶（2）的开度由齿轮传动控制。

8.根据权利要求1所述的中开式水轮机，其特征在于，所述的蜗壳（4）的进水口（4-1）外面上固定有支架（10）。

技术总结
一种中开式水轮机，蜗壳出口处与转轮的2个转轮环的外面周边连接，蜗壳出口处内装有均布的固定导叶，转轮包括轮毂、叶栅和转轮环，左叶栅和右叶栅出水方向沿主轴反向设置，轮毂位于叶栅出水方向中部，转轮环分布于轮毂两侧，左叶栅和右叶栅经轮毂相连，另一侧分别与转轮环相连，轮毂的内侧面经键或螺纹与主轴的外周面固定连接，主轴的两端经轴承装在轴承箱上，2个转轮环的侧边装有与蜗壳出口处的蜗壳壁相连的尾水管，蜗壳的进水口、出水口和尾水管连通构成液流的通道，穿过尾水管与尾水管的管壁接触的主轴上装有轴封，结构简单，设计新颖独特，操作方便，过流能力强，减少了设备数量，降低单位投资，社会和经济效益显著。

技术研发人员：刘安然;庞辉春;陈德新;李延频
受保护的技术使用者：河南新飞纪元节能科技股份有限公司
技术研发日：2020.03.02
技术公布日：2020.12.22