液壓機(jī)器的旋轉(zhuǎn)部分、設(shè)有此類旋轉(zhuǎn)部分的液壓機(jī)器及包括此類機(jī)器的用于轉(zhuǎn)換能量的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于與液壓機(jī)器相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部分、液壓機(jī)器，W及包括此類機(jī)器的用于 轉(zhuǎn)換能量的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或電能的領(lǐng)域中，使用液壓機(jī)器如滿輪、累或弗朗西斯 型滿輪累是已知的。在滿輪模式中，液壓機(jī)器旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)軸，因此將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。 所述能量轉(zhuǎn)換借助于輪實(shí)現(xiàn)，該輪形成旋轉(zhuǎn)部分，并且包括圍繞輪的旋轉(zhuǎn)軸線分布的轉(zhuǎn)輪。 轉(zhuǎn)輪在分別在操作期間為用于水流的前緣和后緣的第一邊緣與第二邊緣之間延伸。
[0003] 弗朗西斯式滿輪中存留的挑戰(zhàn)中的一個(gè)在于研究旋轉(zhuǎn)部分下游可能的最佳流動(dòng) 質(zhì)量。例如，重要的是能夠控制離開輪的流的速度的分布，W避免空化現(xiàn)象或還保存流的穩(wěn) 定性，即是說，避免形成端流或滿流。
[0004] 為此，具有非可動(dòng)轉(zhuǎn)輪的輪具有最佳操作流速，對(duì)于該最佳操作流速，離開轉(zhuǎn)輪的 后緣的水的方向相對(duì)平行于輪的旋轉(zhuǎn)軸線，具有相對(duì)一致的輸出速度分布。在所述構(gòu)造中， 離開后緣的水的方向具有有限的旋轉(zhuǎn)分量，并且流的性質(zhì)允許在入口導(dǎo)管內(nèi)避免的此類滿 流的有害現(xiàn)象。
[0005] 在另一方面，對(duì)于不同于最佳操作流速的流速，輪的旋轉(zhuǎn)引起離開后緣的水具有 相對(duì)于輪的旋轉(zhuǎn)軸線偏轉(zhuǎn)的方向，并且同時(shí)存在輸出速度的一致性的降低。因此，離開輪的 流具有較低的質(zhì)量，并且甚至更可能引起損失、滿流和不穩(wěn)定性的增大。
[0006] 類似的問題關(guān)于其它類型的滿輪出現(xiàn)，特別是螺旋獎(jiǎng)型滿輪。
[0007] 為了解決所述問題，已知的是使用受控的機(jī)構(gòu)來根據(jù)滿輪流速使Kaplan、Bu化e或 Deriaz滿輪的轉(zhuǎn)輪移位，W便保持輪下游的良好流質(zhì)量。然而，所述機(jī)構(gòu)增加滿輪的最終成 本，并且它們的使用限于施加于滿輪的壓頭的有限高度。
[0008] 本發(fā)明更具體地旨在通過提出液壓機(jī)器來補(bǔ)救所述缺點(diǎn)，該液壓機(jī)器允許離開輪 的流的質(zhì)量在較寬范圍的流速之上改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為此，本發(fā)明關(guān)于液壓機(jī)器的旋轉(zhuǎn)部分，其在其由水流橫穿時(shí)，圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋 轉(zhuǎn)，并且包括轉(zhuǎn)輪，該轉(zhuǎn)輪圍繞旋轉(zhuǎn)軸線分布，并且均在前緣與后緣之間延伸。根據(jù)本發(fā)明， 旋轉(zhuǎn)部分的各個(gè)轉(zhuǎn)輪包括限定其前緣的第一部分，W及附接于第一部分并且至少部分地限 定其后緣的第二部分，而第二部分能夠W可逆方式相對(duì)于第一部分在水流的作用下彈性地 變形或移位，所述第二部分在機(jī)器操作時(shí)限定轉(zhuǎn)輪下游的水流的方向。
[0010] 由于本發(fā)明，轉(zhuǎn)輪根據(jù)到來的水的流速變形，W便沿改變的方向引導(dǎo)離開后緣的 水，運(yùn)優(yōu)化了離開輪的流的質(zhì)量。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的有利但非強(qiáng)制性的方面，與液壓機(jī)器相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部分可并入W技 術(shù)上可容許的所有組合取得的W下特征中的一個(gè)或若干個(gè)：
[0012] 所述部分包括轉(zhuǎn)輪與限定旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的軸之間的連接部件，而各個(gè)轉(zhuǎn)輪 的第一部分與連接部件集成，并且各個(gè)轉(zhuǎn)輪的第二部分并未與連接部件集成。
[0013] 轉(zhuǎn)輪的第二部分固定在第一部分上，并且W可彈性變形的材料實(shí)現(xiàn)，該可彈性變 形的材料的彈性模量小于構(gòu)成第一部分的材料的彈性模量。
[0014] 作為變型，轉(zhuǎn)輪的第二部分由與第一部分成整體的W剛性材料的忍部和W可彈性 變形的材料實(shí)現(xiàn)的覆蓋物形成，該可彈性變形的材料的彈性模量小于構(gòu)成第一部分的材料 的彈性模量。
[0015] 作為變型，轉(zhuǎn)輪的第二部分由固定于第一部分的W樹脂的輪廓和W復(fù)合材料的殼 形成。
[0016] 作為變型，轉(zhuǎn)輪的第二部分W較接方式安裝在第一部分上。在該情況中，轉(zhuǎn)輪W有 利方式包括用于使第二部分彈性地返回到預(yù)定位置的器件。
[0017] 第二部分在前緣與后緣之間測(cè)得的轉(zhuǎn)輪的長度的大約=分之一之上延伸。
[0018] 第二部分完全限定后緣。
[0019] 作為變型，第一部分限定后緣的第一部分，并且第二部分限定后緣的第二部分。
[0020] 轉(zhuǎn)輪的第二部分由若干單獨(dú)元件形成，該若干單獨(dú)元件能夠相對(duì)于第一部分獨(dú)立 于彼此彈性地變形或移位。
[0021] 在其至第一部分的附接區(qū)域與后緣之間測(cè)得的第二部分的長度能夠沿后緣變化。
[0022] 當(dāng)機(jī)器操作時(shí)，第二部分沿更有利的方向引導(dǎo)水流(該更有利的方向可由旋轉(zhuǎn)分 量的減小構(gòu)成），W便產(chǎn)生總體上更平行于旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)軸線的流。
[0023] 旋轉(zhuǎn)部分為弗朗西斯式滿輪輪，其包括冠部與帶，轉(zhuǎn)輪在其間延伸，各個(gè)轉(zhuǎn)輪的第 一部分固定于冠部和帶，而第二部分固定或不固定于冠部或帶。
[0024] 作為變型，旋轉(zhuǎn)部分與螺旋獎(jiǎng)型、球狀型、Kaplan型或Deriaz型滿輪相關(guān)聯(lián)，并且 包括穀和相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線從穀沿徑向延伸的轉(zhuǎn)輪，而各個(gè)轉(zhuǎn)輪的第一部分安裝在穀上，并 且各個(gè)轉(zhuǎn)輪的第二部分固定或不固定在穀上。
[0025] 本發(fā)明還關(guān)于一種包括如前文限定的旋轉(zhuǎn)部分的液壓機(jī)器。
[0026] 本發(fā)明最后關(guān)于一種用于將液壓能轉(zhuǎn)換成電能或機(jī)械能的設(shè)備，其包括如前文限 定的液壓機(jī)器。
【附圖說明】
[0027] 鑒于僅經(jīng)由實(shí)例給出并且參照附圖的、將遵循與液壓機(jī)器相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部分的屯 個(gè)實(shí)施例的描述，將更好理解本發(fā)明，并且其其它優(yōu)點(diǎn)將更清楚地出現(xiàn)，在該附圖中：
[0028] 圖1為并入也根據(jù)本發(fā)明的弗朗西斯式滿輪的根據(jù)本發(fā)明的用于能量轉(zhuǎn)換的設(shè)備 的基本軸向截面，
[0029] 圖2為圖1的滿輪的輪的側(cè)視圖，
[0030] 圖3為與圖2的輪相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)輪的細(xì)節(jié)的視圖，即，能夠從所述圖的左側(cè)看到的第 五轉(zhuǎn)輪，
[0031] 圖4為在不同使用構(gòu)造中示出的圖3的轉(zhuǎn)輪的截面，
[0032] 圖5為與根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的輪相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)輪的類似于圖4的截面，
[0033] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的第=實(shí)施例的設(shè)備的、類似于圖I的右側(cè)部分并且W較大比例 的截面，
[0034] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的設(shè)備的類似于圖6的視圖，
[0035] 圖8為根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的設(shè)備的類似于圖6和7的視圖，
[0036] 圖9為沿圖8中的線IX-IX的轉(zhuǎn)輪的截面，
[0037] 圖10為與本發(fā)明的第六實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)輪的類似于圖4的截面，
[0038] 圖11為圖10中的環(huán)繞部分XI的細(xì)節(jié)的視圖，
[0039] 圖12為并入根據(jù)本發(fā)明的第屯實(shí)施例的螺旋獎(jiǎng)型滿輪的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的基 本軸向截面，W及
[0040] 圖13為與現(xiàn)有技術(shù)的輪相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)輪的類似于圖4的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于轉(zhuǎn)換能量的設(shè)備2。用于轉(zhuǎn)換能量的所述設(shè)備2包括 液壓機(jī)器20,其在實(shí)例中為弗朗西斯式滿輪。因此，滿輪20的旋轉(zhuǎn)部分為弗朗西斯型輪202。 所述輪202圍繞垂直軸線Z202旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸204。在本情況中，傳動(dòng)軸204連 接于交流發(fā)電機(jī)206, W便產(chǎn)生電力。水儲(chǔ)存在未示出的水容積的上游。接著，其借助于具有 壓頭高度的給水栓22傳送直至液壓滿輪20,該壓頭高度由水容積與滿輪20之間的高度差限 定。給水栓22通向槽24,其包繞輪202,并且允許水W相當(dāng)規(guī)則的方式圍繞輪202內(nèi)的軸線 Z202分配。更準(zhǔn)確地說，水在布置在輪202的冠部2022與帶2020之間的轉(zhuǎn)輪208之間循環(huán)。所 述轉(zhuǎn)輪208均包括水從槽24相對(duì)于其到達(dá)的前緣2080, W及水從其逸出到入口導(dǎo)管26的后 緣2082。轉(zhuǎn)輪208具有非對(duì)稱的輪廓，其具有下表面2084和上表面2086。循環(huán)穿過滿輪20的 水的方向在圖1中由箭頭E示出。
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