[发明专利]一种冲击式水轮机转轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲击式水轮机转轮，属于流体机械及工程设备技术领域。

背景技术

随着我国经济的发展和生活水平的不断提高，能源危机日趋加重，城市建筑的日渐增多。利用城市高楼对生活污水和雨水进行能量回收，对发展新能源和减少碳排量显得尤为重要。同时对山区的一些高水头小流量的水能利用，小水电微水电的利用也在逐步开展，这些水能利用有一个共同的特点：水头具有一定的落差，一般为超过30米水头，水流为间歇流动或者小流量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供了一种冲击式水轮机转轮，当水射流冲击水斗时，水斗带动转轮和轴一起旋转，通过发电机将水能转换为电能。

为解决上述问题，本发明提供一种冲击式水轮机转轮，包括圆盘，在圆盘一周均匀布置12个水斗，在圆盘中心固定有轴，轴与发电机相连；所述水斗通过螺栓穿过水斗固定孔将水斗根部固定在圆盘一周；所述水斗由两个形状相同的半球面对称铸造而成，该两个半球面并未闭合，中间留有间隙，在固定水斗时，该间隙朝外；所述半球面远离水斗根部的一侧有缺口；

每个水斗内表面是空间三维扭曲曲面，以两个半球面中间对称轴的根部为原点建立坐标系，水斗的半球面由下述特征点拟合而成：

其中，Line1—Line8表示特征点所在的特征曲线，x、y、z为特征点的三维坐标。

前述的圆盘包括圆盘本体，水斗固定孔和轴孔，所述圆盘本体具有一定的厚度，在圆盘本体的边缘均匀布置有12对水斗固定孔；所述水斗固定孔贯穿圆盘本体，每对水斗固定孔都与圆盘本体的圆心处于一条直线上，每对水斗固定孔用于固定一个水斗；所述圆盘本体的中心位置开设轴孔；所述轴孔两侧各有一个方形凹槽。

前述的轴包括轴的上部，轴的下部，所述轴的上部与发电机相连，轴的下部与水轮机相连，所述轴的下部两侧各有一个凸起方块；所述凸起方块与轴孔两侧的方形凹槽相配合，使轴固定在轴孔内；所述轴的上部和轴的下部通过法兰相连。

前述的特征点拟合的8条特征曲线为：

Line1：z＝-7E-05x³+0.0352x²-5.8401x+297.11

Line2：z＝8E-07x⁴-0.0004x³+0.0856x²-7.1867x+177.66

Line3：z＝4E-07x⁴-0.0002x³+0.0385x²-3.5024x+57.605

Line4：z＝2E-07x⁴-0.0001x³+0.0242x²-2.5185x-3.8722

Line5：z＝2E-07x⁴-0.0001x³+0.0242x²-2.5185x-3.8722

Line6：z＝-3E-10x⁵+4E-07x⁴-0.0002x³+0.0304x²-2.6152x-12.247

Line7：z＝-9E-10x⁵+8E-07x⁴-0.0002x³+0.0392x²-2.8755x+4.0202

Line8：z＝-3E-08x⁴+1E-05x³+0.0026x²-0.8703x+6.3994。

前述的缺口的宽度b、深度d，水斗的宽度B、深度D满足：b:B＝0.56:1；d:D＝0.65:1；所述缺口为弧形，缺口的宽度定义为弧形的两个端点之间的距离；缺口的深度定义为弧形的最低点到半球面的上表面的垂直距离；水斗的宽度定义为半球面的外边缘上一点与对称轴的最大垂直距离；水斗的深度定义为半球面的最低点到半球面的上表面之间的垂直距离。

前述的轴半径R1，圆盘半径R2，水斗外缘半径R3，满足如下关系：R1：R2：R3＝0.095：0.542：1；所述水斗外缘半径定义为水斗外边缘上一点到圆盘圆心的最大距离。