一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮的制作方法

本发明涉及水轮机，具体为一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮。

背景技术：

1、经检索，专利申请号为cn201310475506.3的申请书中，公开了一种低水头水轮机叶轮，包括若干s形叶片、上冠、下环；若干sx形叶片1均匀焊接固定在上冠2和下环3之间；sx叶片的结构是，sx叶片在转轮的进水口处均有负倾角,负倾角为1.5°～10°，即sx型叶片的进水边近上冠部分向内负倾斜；靠近上冠处翼形为负曲率；叶片进水边与出水边外沿均成s形，sx叶片在进水口看去，sx型叶片的进水边与出水边亦成x型交叉；叶片曲面形成空间扭曲形状；同时，为适应能量转换和出口条件的要求，叶片出水边成一弧线。

2、现有的水轮机叶轮决定了水轮机的转化效率，根据冷却循环水特性，水轮机必须具有所需扬程低、内腔压力损耗小，外型微型化、效率高等特点，并且水轮机的压力损耗越小越好，确保冷却塔喷头淋水压力；超低压高效混流式水轮机主要是应用于回收冷却塔多余水能量来驱动冷却塔的风机，其效率亦如上述，仍有大幅提高的余地。

3、因此，我们提出了一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮，在冷却塔回水低压力时的水轮机转轮能把水流动能转化为高效机械能，水轮机叶轮通过与冷却塔风机的直联传动旋转，达到所需要的冷却风量的核心叶轮技术。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮，包括叶轮片，所述叶轮片装配在上冠座与下环座之间，所述叶轮片在进水口处设置有前负倾角，且前负倾角为1.5°～10°，所述叶轮片的顶侧翼端为负曲率，所述叶轮片进水边与出水边外沿均为后掠角形，且叶轮片的进水边与出水边呈x型交叉，所述叶轮片外侧曲面为空间扭曲面，且叶轮片出水边为斜曲状弧线。

5、优选的，所述叶轮片进水边近上冠部分向内负倾斜,所述叶轮片的进水处尺寸是出水处尺寸的0.34倍至1倍之间。

6、优选的，所述上冠座与下环座之间叶轮片的数量为17至23之间。

7、优选的，所述叶轮片翼形最小厚度与最大厚度之比为0.5。

8、优选的，所述叶轮片、上冠座和下环座组装体应用于3－10米的水头、超低水头混流式水轮机。

9、(三)有益效果

10、本发明提供了一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮。具备以下有益效果：

11、1、该超低压三元流后掠型水轮机叶轮，相邻叶片间流道内的流动趋于顺畅,消除了常规叶片正面常见的“横流”现象,有利于提高水轮机的运行效率，同时叶轮内的流动更加均匀,负荷分布趋于均匀,减轻了叶片近下环处的负荷集中,有利于提高叶轮的过流量和改善转轮的空化性能，此外，由于叶片上的受力更加均匀以及上冠的特殊形状,使得这种叶片的受力趋于合理,减少了叶片根部的应力集中。使转轮具有较好的受力特性。

12、2、该超低压三元流后掠型叶轮水轮机转轮，通过对三元流大后掠角型叶片进出口几何参数对转轮出口流态以及运行稳定性等方面的影响的研究分析和模拟测试，本发明的三元流大后掠角型叶片叶轮制造的混流水轮机效率提高到93.5％以上。

13、3、该超低压三元流后掠型水轮机叶轮，由于叶轮片采用了“负倾角”,同时叶片上冠型线更加合理,在上冠进口处(叶片横向)的无局部漩涡，上、下环区的流速均匀,负荷一致；流过转轮内的水流能量消耗小,叶片间的流动顺畅,速度和负荷分布趋于均匀。

14、4、该超低压三元流后掠型水轮机叶轮，三元流大后掠角型叶片从上冠到下环,从进口到出口,正背面的压力分布均匀，不易形成空化破坏，水流对叶片不发生正面脱流，叶片背面无负撞击水力损失极小。

15、5、该超低压三元流后掠型水轮机叶轮，由于三元流大后掠角型叶片压力分布特点,使其受力趋于合理,三元流大后掠角型叶片从上冠到下环负荷分布均匀,合力作用点到叶片上冠根部的力臂较小,从而使得叶片根部应力值相对减小。

16、6、该超低压三元流后掠型水轮机叶轮，三元流大后掠角型叶片具有外凸的上冠翼形,相对常规叶片内凹的上冠翼形而言,叶片根部(上冠处)的受力方式发生了改变,这也使叶片根部应力从进口到出口分布更加趋于均匀。

技术特征：

1.一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮，其特征在于：包括叶轮片(1)，所述叶轮片(1)装配在上冠座(3)与下环座(2)之间，所述叶轮片(1)在进水口处设置有前负倾角，且前负倾角为1.5°～10°，所述叶轮片(1)的顶侧翼端为负曲率，所述叶轮片(1)进水边与出水边外沿均为后掠角形，且叶轮片(1)的进水边与出水边呈x型交叉，所述叶轮片(1)外侧曲面为空间扭曲面，且叶轮片(1)出水边为斜曲状弧线。

2.根据权利要求1所述的一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮，其特征在于：所述叶轮片(1)进水边近上冠部分向内负倾斜,所述叶轮片(1)的进水处尺寸是出水处尺寸的0.34倍至1倍之间。

3.根据权利要求1所述的一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮，其特征在于：所述上冠座(3)与下环座(2)之间叶轮片(1)的数量为17至23之间。

4.根据权利要求1所述的一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮，其特征在于：所述叶轮片(1)翼形最小厚度与最大厚度之比为0.5。

5.根据权利要求1所述的一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮，其特征在于：所述叶轮片(1)、上冠座(3)和下环座(2)组装体应用于3－10米水头的超低水头混流式水轮机。

技术总结
本发明公开了一种超低压三元流后掠型水轮机叶轮，包括叶轮片，所述叶轮片装配在上冠座与下环座之间，所述叶轮片在进水口处设置有前负倾角，且前负倾角为1.5°～10°，所述叶轮片的顶侧翼端为负曲率，所述叶轮片进水边与出水边外沿均为后掠角形，且叶轮片的进水边与出水边呈S型交叉，所述叶轮片外侧曲面为多维空间扭曲面，且叶轮片出水边为斜曲状弧线；该超低压三元流后掠型水轮机叶轮，相邻叶片间流道内的流动趋于顺畅,消除了常规叶片正面常见的“横流”现象,减少了叶轮中的水力损失。有利于提高水轮机的运行效率，同时转轮内的流动更加均匀,负荷分布趋于均匀,减轻了叶片近下环处的负荷集中,有利于提高转轮的过流量和改善转轮的空化性能。

技术研发人员：许康健,何胜清,田善,夏和林
受保护的技术使用者：江苏佳能机械制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12