專利名稱：液壓發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及液壓動力工程，具體涉及反動液壓發(fā)動機，意圖用于水電站的液壓動力機構(gòu)，它在寬范圍的落差上使用工作流體-水。液壓發(fā)動機能夠用于產(chǎn)生機械能和工作流體的壓力供給。
背景技術(shù)：
已知液壓發(fā)動機包括蝸殼式 渦輪機殼體、多翼片導向組件的翼片、葉輪和供水及出水口部件，其中，蝸殼式渦輪機殼體連接到渦輪定子的圓周帶，多翼片導向組件安裝在渦輪定子的圓周帶之間，葉輪安裝在葉輪腔室中并且剛性地附接到軸上(RF專利No. 2306452、IPC F03B3/00, 2005 年 10 月 28 日提出，2007 年 8 月 20 日公開)。所述已知的液壓發(fā)動機的缺點是它的設計復雜，其特征是順序地環(huán)繞葉輪的液壓發(fā)動機的導向組件、渦輪定子和蝸殼式渦輪機殼體尺寸很大，因而相對于所述葉輪的尺寸而增加渦輪機水平尺寸2到3倍。水流在這種渦輪機中承受多重變形，導致相當大的液壓損失，這降低了渦輪機的性能和功能性。就技術(shù)實質(zhì)和實現(xiàn)的技術(shù)效果而言,最接近要求保護的技術(shù)方案是Kwiatkowski液壓發(fā)動機(參見“rHApaBJiHHecKHe Typ6HHU”液壓潤輪機，TsNIIt中央科學研究院]重型發(fā)電和運輸機械制造廠，序列18-7-75，莫斯科，1975,第 127 頁。(“rHApaBJiHqecKHeTypeHHU” [Hydraul ic Turbines]TsNII[Central Scientific Research Institute]of Heavy PowerGeneration andTransportation Machine Building Industry, series 18—7—75，Moscow，1975，p. 127))，它包括導向組件、渦輪機殼體、葉輪和尾水管(draft tube)，其中，所述葉輪包括葉片安裝于其上的本體并且可拆卸地安裝到在軸承中裝配的軸上。在已知的液壓發(fā)動機中，所述渦輪機殼體具有螺旋形的形狀，它的軸線定位在同一平面中。所述螺旋形的渦輪機殼體利用鑲襯剛性地附接到定子的兩個圓周帶上，在它們之間安裝有支柱。所述導向組件利用它的上部和下部環(huán)連接到所述定子的上部帶和下部帶，其中所述導向組件翼片安裝在所述環(huán)之間，具有使用驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動的可能性。所述具有葉片的葉輪定位在特定的葉輪腔室中，特定的葉輪腔室的形狀為球形的一部分，置于所述導向組件后面。所述已知液壓發(fā)動機的缺點是它的設計復雜和它的制造和安裝的高勞動量，因使用尺寸大和金屬密集的部件螺旋形的殼體、定子、尾水管和葉輪，以及需要使用特別龐大的轉(zhuǎn)動機構(gòu)來改變導向組件葉片的位置。所述已知液壓發(fā)動機的這種設計布置也需要大勞動消耗來進行工廠制造，單個部件的運輸和安裝。所述已知液壓發(fā)動機還具有低的單位功率和有限的性能及功能。這是由于水流在液壓渦輪機的多回路流動通道中移動，即在所述螺旋形殼體中的轉(zhuǎn)動、在所述定子支柱之間的出口、在導向組件翼片之間的通道、在所述葉輪上的轉(zhuǎn)動和在所述彎曲的尾水管中轉(zhuǎn)動。由于在液壓發(fā)動機的單個部件中不均勻的幾何橫截面，這引起速度在所述流動中不均勻地分布，該水流導致在所述流動通道的各部件中相當大的液壓損失，尤其在所述正在旋轉(zhuǎn)的水流實際上沒有被存儲的尾水管中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的基礎在于如下目的利用單個部件的新構(gòu)造和相對位置改進所述液壓發(fā)動機設計，便于通過改進動態(tài)特性并且通過高效地使用水流的勢能來優(yōu)化所述發(fā)動機流動通道中的水流管線，這使得簡化所述液壓發(fā)動機的設計且降低所述液壓發(fā)動機的總尺寸，增加它的通過量和單位功率，以及提高液壓發(fā)動機的性能和擴展它的功能性同時保證它的
高效率。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種液壓發(fā)動機解決，所述液壓發(fā)動機包括導向組件、渦輪機殼體、葉輪和尾水管，其中，所述葉輪包括葉片安裝于其上的本體并且可拆卸地裝配在軸承中安裝的軸上，其要點是渦輪機殼體被制造成中空的螺旋狀圓柱體，它的一個端部 連接到所述導向組件并且另一端部連接到尾水管。所述葉輪葉片直接定位在所述螺旋狀圓柱體的空腔中，并且所述導向組件在所述渦輪機殼體之前安裝。另一要點是所述渦輪機殼體的標稱內(nèi)直徑等于所述葉輪直徑，并且所述導向組件制造成扇形選通裝置的形式，它安裝在樞軸支撐上的它的腔室中。另外的要點是所述導向組件制造成選通組件，它包括兩個扇形選通裝置，它們相對于所述水管的軸線對稱地安裝并且每個扇形選通裝置定位在樞軸支撐上的各自腔室中，從而在“關閉”位置中，它們具有共同的聯(lián)接管線。所提議液壓發(fā)動機的優(yōu)點是使所述渦輪機殼體的形狀為中空的螺旋狀圓柱體以及葉輪葉片的位置直接在所述渦輪機殼體的螺旋腔室中確保從導向組件到尾水管的水流的均勻橫截面，這導致改善所述流動的動態(tài)特性。這使增加所述液壓發(fā)動機的通過量和單位功率成為可能，液壓發(fā)動機顯著提高它的性能和擴展它的功能使在大范圍的落差上使用它成為可能。另外，在所述液壓發(fā)動機設計中，所述螺旋渦輪機殼體還用作所述葉輪腔室，并且由于這個原因，它的尺寸被減小到所述葉輪腔室的尺寸；在這里優(yōu)選的是，所述渦輪機殼體的標稱內(nèi)直徑等于所述葉輪腔室。這也有助于簡化設計并且因而減小所述液壓發(fā)動機的主部件的總尺寸一所述組件用于將排水落差轉(zhuǎn)變成機械能。所述導向組件在所述液壓發(fā)動機的總構(gòu)造中的位置在所述渦輪機殼體以前，這確保供給到它的水具有最小能量損失。由于所述液壓發(fā)動機的單個部件的新構(gòu)造，實現(xiàn)了使所述渦輪機殼體的形狀成型為中空螺旋圓柱體和使所述導向組件定位在所述渦輪機殼體前面而實現(xiàn)了輸送水流的最優(yōu)路線，由于所述液壓發(fā)動機流動通道中的旋壓數(shù)量的減少而顯著地改善了流動的動態(tài)特性。因為流過所述發(fā)動機流動通道的所述水流遭受雙倍變形，圍繞所述導向組件平穩(wěn)地流動并且沿著所述渦輪機殼體中的螺旋軌跡移動，這是可能的。這確保沿著所述液壓發(fā)動機的流動通道的能量損失的降低和水流速度均勻性的增加，使所述單位功率和通過量的增加稱為可能，提高它的性能和擴展它的功能并且簡化它的設計同時確保它的效率。另外，使所述導向組件制造為扇形選通裝置的形式，在所述發(fā)動機的總構(gòu)造中提供對水流的最小液壓阻力并且在所述“全開”位置中在所述流動外側(cè)，且實際上不對工作流體產(chǎn)生液壓阻力，這使得最大限度地使用水流的液壓勢能成為可能并且改進了所述液壓發(fā)動機流動通道的動態(tài)特性。并且它使得擴展所述液壓發(fā)動機的功能成為可能，能夠在具有非常低的落差的水管使用有它，無論所述水管的形狀和橫截面。使所述導向組件的形式制造為這樣的選通組件，即所述選通組件包括兩個扇形選通裝置，它們相對于所述水管的軸線對稱地安裝并且分別定位在樞軸支撐上的各自腔室中，使得能夠通過從0%到100%改變所述水管的有用橫截面更平滑地控制液壓發(fā)動機功率，并因而能夠提供流過所述渦輪機殼體的特定的水流，進而擴展所述液壓發(fā)動機的功能。


下面將使用它的實施方式的具體事例和附圖解釋本發(fā)明，在附圖中圖I示意性地顯示所述液壓發(fā)動機；圖2是圖I中的截面A-A ；圖3是圖I中的視圖B;圖4是圖I中的截面B-B (所述選通裝置處于“全開位置”)；圖5是圖I中的截面B-B (所述選通裝置處于“關閉位置”)；圖6顯示所述選通組件，其中所述液壓發(fā)動機水管中的第一和第二選通裝置處于“關閉”位置(圖I中的截面B-B);以及圖7顯示所述選通組件，其中所述液壓發(fā)動機水管中的第一和第二選通裝置處于“打開”位置(圖I中的截面B-B)。
具體實施例方式所述液壓發(fā)動機包括渦輪機殼體1，它的形狀制成為中空雙螺距螺旋圓柱體。渦輪機殼體I的一個端部2例如利用焊接固定地附接到導向組件3，導向組件3又具有驅(qū)動器4，當將水供給到渦輪機殼體I時，驅(qū)動器4用于打開或關閉導向組件3。導向組件3的形式制成為扇形選通裝置5，扇形選通裝置5定位在封閉腔室6中并且在樞軸支撐7中轉(zhuǎn)動。葉輪9的本體8的直徑等于渦輪機殼體I的標稱直徑，葉輪9的本體8可拆卸地安裝到軸10上，軸10安裝到軸承11上并且以運動學方式聯(lián)結(jié)到外側(cè)發(fā)動機(未顯示)。葉輪9的葉片12剛性地裝配到葉輪9的本體8上并且安裝到渦輪機殼體I的腔室中。葉片12可裝配到本體8上，它具有相對于以相對于所述渦輪機軸線以一個角度，例如直角定位的軸線轉(zhuǎn)動的可能性。渦輪機殼體I的另一端部13剛性連接到尾水管14，尾水管14制成為直流管。所述液壓發(fā)動機導向組件的形式能夠制成為選通組件，它包括選通裝置5和扇形裝置15，選通裝置5安裝到封閉腔室6中，扇形裝置15相對于水管17的軸線與扇形裝置5對稱地安裝。扇形裝置15以這樣的方式安裝，即兩個扇形裝置15和5完全關閉時，它們形成共同的聯(lián)接管線18。所述液壓發(fā)動機以如下方式工作。水通過導向組件3的打開的選通裝置5從壓力水管17在上部水池壓力下供給到渦輪機殼體I。供給到渦輪機殼體I的水的排放使用驅(qū)動器4進行控制，驅(qū)動器4朝向打開或關閉來轉(zhuǎn)動在封閉腔室6中安裝的扇形選通裝置5。當使用扇形選通裝置5和15相對于水管17的軸線對稱地安裝的選通組件時，這些裝置同步地朝向打開或關閉轉(zhuǎn)動。然后，沿著渦輪機殼體I的螺旋腔室中的螺旋軌跡移動的水流穿過葉輪9的葉片12之間的空間，從螺旋渦輪機殼體的另一端部13離開，并且通過尾水管14進入下游水池。在水流過葉輪9時，水釋放它的壓力和速度落差能量，它轉(zhuǎn)變成軸10的機械能，藉此產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。機械能從葉輪9傳遞到發(fā)電機的轉(zhuǎn)子(未顯示)。當液壓發(fā)動機以泵送模式運行時，機械能傳遞到葉輪9,葉輪9在相反方向上轉(zhuǎn)動并且將能量傳遞到反向的水流。所要求保護的液壓發(fā)動機是緊湊的，其特征在于它的高通過量和單位功率，并且能夠連接具有任意橫截面的壓力水管。由于這個原因，所述發(fā)動機能夠在寬范圍的低水落差，例如從Im到50m上使用。它的相對小的總尺寸和使用所述液壓發(fā)動機的可能性以任意三維構(gòu)造但不增加結(jié)構(gòu)部件，這能夠在低落差水電站中使用所要求保護的液壓發(fā)動機，取代復雜的浸沒的水電單元。在這里，將所述葉輪掩藏在下水池液面以下以便避免成穴不需要施工工程。在水電的和泵送儲存的水電站的液壓動力裝置中使用所要求保護的液壓發(fā)動 機，這能夠高效地使用低落差維持的能量并且構(gòu)成具有更小尺寸的建筑物。工業(yè)實用性所要求保護的液壓發(fā)動機的工業(yè)實用性由使用存在的裝備在工業(yè)使用條件下和使用存在的家用材料和設備制造它的可能性來證明。
權(quán)利要求
1.一種液壓發(fā)動機，包括導向組件、渦輪機殼體、葉輪和尾水管，所述葉輪包括具有葉片安裝于其上的本體且可拆卸地裝配到在軸承中裝配的軸上，其特征在于， 所述渦輪機殼體制造成中空螺旋圓柱體的形狀，其中，它的一個端部連接到所述導向組件并且另一端部連接尾水管，所述葉輪葉片直接定位在所述螺旋圓柱體的空腔中，并且所述導向組件在所述渦輪機殼體之前被安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓發(fā)動機，其特征在于， 所述渦輪機殼體的標稱內(nèi)直徑等于所述葉輪直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓發(fā)動機，其特征在于， 所述導向組件制造成扇形選通裝置的形式，它安裝在樞軸支撐上的它的腔室中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓發(fā)動機，其特征在于， 所述導向組件制造成選通裝置的形式，它包括兩個扇形選通裝置，所述兩個扇形選通裝置相對于所述水管的軸線對稱地安裝并且分別位于回轉(zhuǎn)支撐上的它的各自腔室中，從而在“關閉”位置中，它們具有共同的聯(lián)接管線。
全文摘要
本發(fā)明涉及液壓動力工程，尤其涉及反動液壓發(fā)動機。所述液壓發(fā)動機包括導向組件3，渦輪機殼體1，葉輪9,和尾水管，葉輪9包括具有葉片安裝于其上的本體并且附接到在軸承中裝配的軸上。渦輪機殼體1制造成中空圓柱體的形狀，其中，它的一個端部連接到導向組件3，另一端部連接到尾水管14，并且葉輪葉片直接定位在圓柱體的空腔中。導向組件3在渦輪機殼體1之前被安裝。所述葉輪可拆卸地裝配到所述軸上。所述液壓發(fā)動機設計被簡化，并且它的性能被提高且功能被擴展。
文檔編號F03B11/02GK102918259SQ201180026549
公開日2013年2月6日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者E·G·薩莫于倫科 申請人:E·G·薩莫于倫科