微水頭流速型水輪泵的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于水輪栗技術領域，具體涉及微水頭流速型水輪栗。
【背景技術】
[0002] 水輪栗由水輪機和水栗兩部分組成，其基本原理為用水流推動水輪機轉(zhuǎn)輪葉片旋 轉(zhuǎn)做功，從而帶動安裝在水輪機轉(zhuǎn)輪上的主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸獲得一定的旋轉(zhuǎn)機械能，通過主 軸將機械能傳遞給水栗葉輪，使水栗槳葉旋轉(zhuǎn)，槳葉推動一部分水流旋轉(zhuǎn)，將水流流體從低 處送至高處，水栗葉輪機械能就轉(zhuǎn)變?yōu)樵撍w的勢能，從而達到了將水栗中流過的較小水 體提升到高處的目的。這種直接提水方式，免去了水力發(fā)電及將用電能通過電動機驅(qū)動水 栗提水過程中的若干中間能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，省去了輸變電系統(tǒng)，效率高、投資省。它還具有不 用油，不耗電，無污染的優(yōu)點，所以這樣一種經(jīng)濟實惠的水力提灌機械在能源和水資源都極 度匱乏的當代中國對人們的農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)、生活用水當中仍能起到重要作用。
[0003] 然而傳統(tǒng)的水輪栗結(jié)構(gòu)較為復雜，對水流的水頭要求比較高，因此在地勢梯度不 明顯的平原地帶，傳統(tǒng)水輪栗的使用受到了有效工作時間少、工作效益低下等缺點的限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明提供了微水頭流速型水輪栗，在相同水頭下，它比低水頭常用的 軸流式水輪機通過的流量要大1/4左右，因此功率也大；同時其具有揚程高、流量連續(xù)均 勻、效率高和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。
[0005] 技術方案：本發(fā)明的微水頭流速型水輪栗，具體包括以下幾個步驟：
[0006] 微水頭流速型水輪栗，包括水輪機、水栗和栗軸；所述的水輪機包括水輪機進水流 道、水輪機轉(zhuǎn)輪室和尾水管，所述的水栗包括進水栗進水流道、水栗葉輪室和蝸殼，所述的 水輪機進水流道和水輪機轉(zhuǎn)輪室為一體式設計，水輪機轉(zhuǎn)輪室與尾水管相連，尾水管與軸 承體為一體式設計，尾水管為喇叭狀金屬外殼，軸承體通過4個周向均勻分布的螺栓與蝸 殼的一端相連，蝸殼的另一端與水栗進水流道連接，在水栗進水流道的進口設有水栗進水 流道進口，在水輪機進水流道的入口設有水輪機進水流道進口；在栗軸的前端設置導水錐， 導水錐位于水輪機進水流道內(nèi)；所述的栗軸分為第一段栗軸及第二段栗軸，轉(zhuǎn)輪葉片設置 在第一段栗軸上，水栗葉輪室設置在第二段栗軸上；轉(zhuǎn)輪葉片與輪轂焊接固定，輪轂通過鍵 槽固定在栗軸上。
[0007] 水輪機轉(zhuǎn)輪室為一球形金屬外殼，轉(zhuǎn)輪葉片轉(zhuǎn)輪直徑D1，水輪機轉(zhuǎn)輪室長度L1與 轉(zhuǎn)輪直徑D1的比值為0. 133~0. 141 ;水輪機進水流道為一長度為0. 92D1的漸縮筒型金 屬外殼，水輪機進水流道進口為一個1. 08D1直徑的圓孔；輪轂直徑Dh與轉(zhuǎn)輪直徑D1的比 值為0. 156~0. 164,輪轂長度L0與轉(zhuǎn)輪直徑D1的比值為0. 106~0. 114 ;轉(zhuǎn)輪葉片的轉(zhuǎn) 軸直徑D0與轉(zhuǎn)輪直徑D1的比值為0. 112~0. 120 ;水栗進水流道為一漸縮筒型金屬外殼， 長度為〇. 3D1，水栗進水流道進口為一個0. 33D1直徑的圓孔，水栗進水流道進口的出口為 一個0. 2D1直徑的圓孔。
[0008] 所述的栗軸的頂端設有螺紋，在導水錐底部設置有與栗軸2頂端的螺紋配合的螺 釘孔。
[0009] 所述的水栗葉輪的槳葉與離心栗前后蓋板焊接成一體，蝸殼設置在所述的水栗葉 輪外側(cè)。
[0010] 所述的導水錐與徑向均勻分布的3個支墩焊接成一體，3個支墩的另一端均分別 焊接在水輪機進水流道內(nèi)壁上。
[0011] 在所述的水輪機進水流道外側(cè)焊接一圈法蘭，在法蘭四周均勻設置6個螺栓孔； 在水輪機轉(zhuǎn)輪室出口外側(cè)和尾水管進口外側(cè)均分別焊接一圈法蘭，在法蘭四周都均勻布置 6個螺栓孔；在所述的水栗進水流道進口的外側(cè)焊接一圈法蘭，在法蘭四周均勻設置4個螺 栓孔。
[0012] 所述的軸承體內(nèi)設置有一對軸承，軸承為不銹鋼201深溝球軸承；在所述的軸承 體上設有頂蓋，頂蓋通過3個周向均勻分布的螺釘固定。
[0013] 所述的水栗葉輪室中的水栗槳葉槳葉數(shù)為5~7個，水栗槳葉由一個等厚度翼型 沿軸向拉伸而成，其槳葉包角為120°。
[0014] 有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的微水頭流速型水輪栗結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝簡 單，通過利用水流流動產(chǎn)生的動能作為動力解決了傳統(tǒng)水輪栗在平原地區(qū)無法使用或者有 效工作時間少的問題，并保持了傳統(tǒng)水輪栗節(jié)能、環(huán)保、無污染、能源利用率高的特性；在相 同水頭下，它比低水頭常用的軸流式水輪機通過的流量要大1/4左右。設計并推廣適用于 平原的流速型水輪栗有極大的現(xiàn)實意義，不僅能有效改進平原地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉方式，提高灌 溉效率，并且能有效減少能源水資源負載，提高生產(chǎn)效益，具備很好的實用性。
【附圖說明】
[0015] 圖1是微水頭流速型水輪栗整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2是水輪機轉(zhuǎn)輪各部分尺寸示意圖；
[0017] 圖3是水輪機轉(zhuǎn)輪葉片在輪轂處的翼型分布及形狀示意圖；
[0018] 圖4是水輪機轉(zhuǎn)輪葉片在0. 6D1處的翼型分布及形狀示意圖；
[0019] 圖5是水輪機轉(zhuǎn)輪葉片在D1處的翼型分布及形狀示意圖；
[0020] 圖6是水輪機轉(zhuǎn)輪葉片立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖7是水栗蝸殼不意圖；
[0022] 圖8是水栗槳葉翼型形狀示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖及具體實例對本發(fā)明作進一步說明。
[0024] 如圖1~8所示，其包含如下零部件和尺寸標記：水輪機進水流道進口 1、栗軸2、 轉(zhuǎn)輪葉片3、水輪機轉(zhuǎn)輪室4、尾水管5、尾水管出口 6、軸承7、蝸殼8、水栗進水流道進口 9、 水輪機進水流道10、導水錐11、支墩12、輪轂13、軸承體14、頂蓋15、密封圈16、水栗葉輪室 17、水栗進水流道18、水栗槳葉19 ;轉(zhuǎn)輪直徑D1、轉(zhuǎn)軸直徑D0、輪轂直徑Dh、輪轂長度L0、葉 輪室長度L1 ;葉輪葉片翼型弦長1、葉輪葉片柵距t、葉輪葉片處翼型最大厚度d、葉輪葉片 翼型最大厚度點到前緣距離xd、葉輪葉片翼型最大彎度f、葉輪葉片翼型最大彎度點到前緣 距離xf、葉輪葉片翼型邊側(cè)厚度b、蝸殼螺旋線第1段圓弧R1、蝸殼螺旋線第2段圓弧R2、蝸 殼螺旋線第3段圓弧R3 (注：下標1~3分別代表水輪機轉(zhuǎn)輪葉片在輪轂、0. 6D1及D1處 翼型參數(shù)，下表P代表水栗槳葉的翼型參數(shù)）。
[0025] 如圖1~8所示，微水頭流速型水輪栗包括水輪機、水栗和栗軸2。水輪機包括進 水輪機進水流道10、水輪機轉(zhuǎn)輪室4和尾水管5,水栗包括進水栗進水流道18、水栗葉輪室 17和蝸殼8,栗軸2分為第一段軸及第二段軸，第一段栗軸用于固定水輪機轉(zhuǎn)輪室4,第二段 栗軸用于固定水栗葉輪室17。在栗軸頂端加工有螺紋。在第一段軸上固定設置轉(zhuǎn)輪葉片3， 在栗軸2的前端設置有導水錐11，導水錐11與徑向均勻分布的3個支墩12焊接成一體，3 個支墩12的另一端均分別焊接在水輪機進水流道10內(nèi)壁上，在導水錐11底部設置有螺釘 孔，與栗軸2頂端的螺栓間隙配合；在第二段軸上固定有水栗葉輪室17,水栗葉輪室17槳 葉與離心栗前后蓋板焊接成一體，在水栗葉輪室17外側(cè)設置有矩形斷面的蝸殼8。密封圈 16設置在蝸殼8和水栗葉輪室17的貼合處外表面上，用于防止蝸殼8和水栗葉輪室17的 水從間隙中漏出。
[0026] 為了避免水流流經(jīng)栗軸2時發(fā)生劇烈的撞擊，減少水力損失，在進水流道10內(nèi)設 置了流線型導水錐11 ;支墩12為等截面的柱體，起到支撐轉(zhuǎn)輪葉片3和減少栗軸2的徑向 振動的作用。
[0027] 其中，水輪機進水流道10和水輪機轉(zhuǎn)輪室4加工成為一個整體，在水輪機進水流 道10外側(cè)焊接一圈法蘭，在法蘭四周均勻設置6個螺栓孔，方便抽水灌溉時裝置的固定。在 水輪機轉(zhuǎn)輪室4出口外側(cè)和尾水管5進口外側(cè)均分別焊接一圈法蘭，在法蘭四周都均勻布 置6個螺栓孔，通過螺栓將法蘭固定從而將水輪機轉(zhuǎn)輪室4與尾水管5