[发明专利]用于水力涡轮的充气系统

说明书

技术领域

本发明涉及水力涡轮的叶轮内部的充气系统的设计，其提高了包含在循环通过水力涡轮的水中的溶解氧气水平。

背景技术

在水电厂的水力储池的源头中，尤其在温暖气候和尤其具有超过15m深的水力储池中已经观测到在水力储池中发生了源头分层，其引起水中较低的溶解氧气水平：尤其当水中的溶解氧气水平低于5mg/l时，水生生物直接受到影响，并且大多数鱼类的压力水平显著地增加。在这种条件下，为了增加包含在水中的溶解氧气水平，将空气注入到水电厂的水力涡轮的水道中。

在现有技术状态下存在若干种已经知晓的技术用于将空气注入到水力涡轮的水道中：然而，各种技术具有将空气注入水力涡轮中的有限能力，因此导致水中不同的溶解氧气增强水平。此外，这些技术均以不同的方式影响水力涡轮内部的水压力分布和流速流线，这对涡轮性能和特征具有影响。

因此，现有技术状态已知的将空气注入水力涡轮的水道中的方案具有有限的空气注入能力，并且对于涡轮性能具有大的影响。

本发明致力于改善上述技术状态中存在的限制。

发明内容

本发明涉及水力涡轮的叶轮内部的充气系统的设计，其以有效的方式提高了包含在循环通过水力涡轮的水中的溶解氧气水平，最大限度地减小了对涡轮性能的影响。

具体地说，本发明的充气系统包括多个水翼，其定位在水力涡轮的水道的叶片间沟槽中，这些叶片间沟槽用于使空气进入水流中，因而增加包含在循环通过水力涡轮的水中的溶解氧气水平。

附图说明

本发明的前述目的和许多伴随的优点将通过参考以下结合附图所作的详细说明而变得更容易理解，其中。

图1显示了根据本发明的典型水力涡轮的正视图，其包括限定了叶片间沟槽的多个叶片，其中多个水翼将被定位来用于构成充气系统。

图2显示了根据本发明的典型水力涡轮，例如图1所示的水力涡轮中的叶轮的侧视图，其包括叶片间沟槽，其中多个水翼将被定位来用于构成充气系统。

图3显示了图1或图2的典型水力涡轮中的叶片的详图。

图4显示了根据本发明的具有充气系统的水力涡轮的叶轮的3D视图，其包括定位在叶片间沟槽中的多个水翼。

图5显示了根据本发明的水力涡轮叶轮中的充气系统中的叶片间水翼的详图。

图6显示了根据本发明的水力涡轮叶轮中的充气系统中的水翼设计的详图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的用于能量转换的装置。该装置包括水力涡轮31，其在图1中是费朗西斯涡轮。在该图1中，水力涡轮31的旋转部分是费朗西斯类型的叶轮10。该叶轮10围绕竖向轴线202旋转，驱动传动轴204的旋转。传动轴204联接在发电机206上，用于产生电力。然而，还可能使用产生的机械能来驱动另一装置。水储存在图1未显示的上游水池中。水然后通过压力管道22提供至水力涡轮31中，压力管道22具有在水池和水力涡轮31之间的高度差异所限定的高度落差。压力管22终止于盖子24中，盖子24包围叶轮10并容许水基本均匀地围绕竖向轴线202而分布在叶轮10中。更具体地说，水在叶轮叶片2之间流动，叶轮叶片2设置在叶轮10的冠部2022和带部2020之间。这些叶片2均包括前缘2080和后缘2082，其中水来自盖子24，并且水从后缘2082逃逸到尾水管26中。叶片2具有非对称的轮廓，其具有下表面2084和上表面2086。水流过水力涡轮31的方向在图1中如箭头E所示。

本发明涉及水力涡轮的叶轮10中的一种充气系统100。本发明的充气系统100包括多个水翼12，其定位在水力涡轮的水道的叶片间沟槽11中，这些叶片间沟槽11用于使空气进入水流中，因而增加包含在循环通过水力涡轮的水中的溶解氧气水平。在图1至6中显示了本发明的充气系统100。

本发明的充气系统100的水翼12定位在叶轮10的叶片间沟槽11的内部。各个水翼12连接在叶片间沟槽11的压力侧101或叶片吸力侧102或这两侧101和102上。根据本发明，需要叶轮10的至少一个叶片2包括充气沟槽20以便将空气传送至水翼12，该叶片与水翼12相接触。该沟槽20可在叶轮冠部或叶轮带部处将空气入口连接至水翼上。本发明的水翼12的轮廓是非轴线对称的。水翼12可由两个板13和14制成，其之间具有自由通道，或者可由一个板制成，其内部具有充气沟槽，以容许在水翼12的后缘或其一侧进气。

水翼12定位在叶片间沟槽11内部，其中水流条件针对涡轮操作点将自然进气和溶解氧气的增强优化至最佳。