[发明专利]液力能的转化设备和这类设备的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及将液力能转化为电能或机械能的转化设备，这类设备包括液力涡轮机、将强制水流引向涡轮机的引水导道、和当该强制水流离开涡轮机时排送该水流的排送导道。

背景技术

在已知的设备中，涡轮机的轮体下游的水流根据涡轮机的运行点波动，涡轮机的运行点特别是取决于向涡轮机导引的水流量。在某些运行点，趋于形成通常被定义为“炬(torches)”的涡流或湍流，并且引起压力和/或功率的波动。

为了回应这种问题，已知地，例如在文献WO-A-2005/038243中，配备轴同辐流式涡轮机的轮体，轮体具有一尖端，尖端包括两个表面，分别地在轮体的转动轴线的方向上是会聚的和发散的，这在很大程度上对湍流进行限制。然而，在某些工况下，湍流依然存在。

为了消除这种效率损失，在文献US-A-2007/0009352中设计可回缩的叶片。这些可回缩的叶片并不适于涡轮机的所有运行点，和在某些运行条件下，这种可回缩的叶片对设备效率的影响是非常负面的。

已知地在文献JP-A-57108468中，在涡轮机的输出流的排送导道中，在一固定叶片上部安装在转动方面是活动的一叶片。至少在某些工况，固定叶片对流动形成干扰。

此外，空化(cavitation)的问题会伴随已知的设备突然出现。

发明内容

本发明更为特别地旨在通过提出如上所述类型的能量转化设备来消除这些弊端，在其中，在排送导道中经过的水流可被稳定，而不在设备的不同运行点降低设备的效率。

为此，本发明涉及如上所述类型的设备，在其中，每个导引叶片在围绕与排送导道的壁体相交的一轴线的转动方面是活动的，这种设备包括叶片围绕其转动轴线的角位置的控制部件，和每个在转动方面活动的叶片在排送导道的壁体中是可回缩的，和设备包括该叶片在壁体中嵌插的调节部件。

借助于本发明，可能的是，调适所述导引叶片的取向、以及导引叶片相对于排送导道或吸水导道的壁体凸出的方式，同时考虑到水流在离开涡轮机时可能的转动分量的方向。

根据本发明的有利的但非强制性的方面，这类设备可包括一个或多个下述特征，根据所有技术上可行的组合：

-控制部件能够根据水流的至少一表示参数固定导引叶片的角位置。

-该或每个在转动方面活动的叶片相对于排送导道的壁体，从该导道内部是可拆卸的。作为变型，设备包括进入排送导道的壁体的外表面的一进入槽道，和该或每个叶片相对于该壁体，从该槽道是可拆卸的。

-每个叶片与滑动安装的一活塞，平行于叶片的转动轴线，相对于在壁体上固定的一构件，相连在一起，和包括叶片和活塞的一子组件以具有围绕叶片的转动轴线转动的可能性被安装，和在于该子组件包括与子组件的在围绕叶片的转动轴线的转动方面的驱动部件进行配合的部件。

-每个活动叶片在其转动轴线两侧延伸。

-设备包括多个在转动方面活动的导引叶片，每个围绕与排送导道的壁体相交的一轴线在转动方面是活动的，和控制部件按分组的方式作用在导引叶片上。作为变型，控制部件单个地作用在导引叶片上。

本发明还涉及可与如上所述的设备一起使用的一种方法，和更为特别地，液力能转化为电能或机械能的转化设备的一种控制方法，所述转化设备包括一液力涡轮机，将一强制水流引向涡轮机的一引水导道和排送从涡轮机出离的水流的一排送导道，和水流在排送导道中的至少一导引叶片，其特征在于，该方法包括一步骤，该步骤在于控制水流在排送导道中的每个导引叶片的围绕与排送导道的壁体相交的一轴线的角位置，以及一步骤，该步骤在于控制每个活动叶片在排送导道的壁体中嵌插的位置。

该方法可包括一或多个下述有利的和作为选择的特征：

-叶片的角位置根据水流的至少一表示参数进行控制，尤其是流量。

-设备包括分布在排送管的壁体上的多个叶片，和对叶片的位置按分组的方式进行控制。作为变型，对每个叶片的位置单个地进行控制。

-通过对一腔室——腔室布置在从属于一子组件的一本体中和由与叶片相连在一起的一活塞界定——供给或不供给来自引水导道的承压水，来控制每个活动叶片在排送导道的壁体中的嵌插位置。

附图说明

通过阅读接下来的对根据本发明的原理的设备和其控制方法的两实施方式的描述——该描述仅作为示例给出且参照附图，本发明将更好地得到理解，且本发明的其它优点将更为清晰地得到展示，附图中：

-图1是根据本发明的第一实施方式的设备的轴向剖面的原理示意图；

-图2是图1的细节II的放大比例视图；