一种复合喷射水平轴水轮机结构

一种复合喷射水平轴水轮机结构，解决提高水轮机的效率的技术问题，采用的技术方案是，水轮机进水口和水轮机出水口呈90°设置在水轮机壳体上，叶片的叶盆上设置有复合喷射集水槽，叶背上设置有经叶片与复合喷射集水槽连通的复合喷射管。本发明的有益效果是，基于水轮机的基本结构的基础上，大大提高水轮机的效率，结构简单，生产工艺简单，理论计算及实验证明，可提高水轮机的效率1-3%。

技术领域
本发明涉及一种水轮机结构，特别是一种复合喷射水平轴水轮机结构。
背景技术
水轮机是一种普遍使用的将具有动能的水流转换成机械转动的动力装置，广泛应用于水利发电等使用。水轮机的效率，即将水流的动能转换成机械转动的转换率是水轮机设计的核心，不断提高水轮机的效率是本行业不断追求水轮机技术进步的核心技术问题。现有技术中，为提高水轮机的效率普遍采用在叶片形状上加以不断的改进。发明目的为提高水轮机的效率，克服现有技术采用对叶片形状上加以不断的改进达到为提高水轮机的效率的技术问题，本发明通过将进入水轮机内的水流，对叶片首次冲击后，该水流通过叶片对下级叶片进行再次冲击，依次实现的连续复合冲击，实现水流的动能被多级叶片吸收转换带动水轮机转轴转动的机械能，达到提高水轮机的效率的发明目的。本发明实现发明目的采用的技术方案是：一种复合喷射水平轴水轮机结构，包括：水轮机壳体、水轮机进水口、水轮机出水口、水平轴、叶片、叶片盖板和叶片基板，在水轮机壳体内，叶片与叶片盖板和叶片基板连接后固定安装在水平轴上，构成圆周水力冲击的开口的空腔。所述的水轮机进水口和水轮机出水口呈90°设置在水轮机壳体上；所述的叶片的叶盆上设置有复合喷射集水槽，叶背上设置有经叶片与复合喷射集水槽连通的复合喷射管。本发明的有益效果是，基于水轮机的基本结构的基础上，大大提高水轮机的效率，结构简单，生产工艺简单，理论计算及实验证明，可提高水轮机的效率1-3%。下面结合附图对本发明进行详细描述。
附图说明
图1为本发明剖面示意图。图2为附图1A-A剖面示意图。附图中，1水轮机进水口、2水轮机出水口、3水轮机壳体、4叶片、4-1喷射集水槽、4-2复合喷射管。
具体实施方式
参看附图，一种复合喷射水平轴水轮机结构，包括：水轮机壳体、水轮机进水口、水轮机出水口、水平轴、叶片、叶片盖板和叶片基板，在水轮机壳体内，叶片与叶片盖板和叶片基板连接后固定安装在水平轴上，构成圆周水力冲击的开口的空腔。所述的水轮机进水口1和水轮机出水口2呈90°设置在水轮机壳体3上。所述的叶片4的叶盆上设置有复合喷射集水槽4-1，叶背上设置有经叶片4与复合喷射集水槽4-1连通的复合喷射管4-2。本发明提高水轮机效率的核心在于，水流经进水口1进入水轮机壳体3内后，首先冲击第一级叶片，由于水流的动能没有完全被第一级叶片4吸收，水流还具有一定的动能，被复合喷射集水槽4-1收集后，经复合喷射管4-2对下一级叶片进行冲击实现水流复合对叶片喷射做功，直到水流的流速与叶片转动速度形同，可以转化的动能高效率的被叶片转化。本发明实施例中，为收集冲击该叶片的水流，所述的复合喷射集水槽4-1槽口形状在距离水平轴的远端为小于叶片4宽度的矩形，另一端为顶点与复合喷射管4-2内孔相切的三角形，复合喷射集水槽4-1内的水流被集中后进入复合喷射管4-2。达到再次加压水流的目的。本发明实施例中，为收集冲击该叶片的水流过程中兼顾水流冲击复合喷射集水槽4-1的动能转化在该叶片上，所述的复合喷射集水槽4-1深度方向断面为锥形。本发明实施例中，为减少复合喷射管4-2出口水流的离散带来的动能转换损失，所述的复合喷射管4-2为锥形管。为增大水流冲击下一级叶片力矩，复合喷射管4-2设置的角度为，复合喷射管4-2的轴线在下一级叶片（4）上的喷射集水槽4-1内，复合喷射管4-2的轴线与下一级叶片（4）上的喷射集水槽4-1矩形端面距离为1-1.5倍的复合喷射管4-2内孔半径。上述结构保证复合喷射管4-2出口水流进入下一级叶片的喷射集水槽4-1内，同时作用力点在叶片的远端。所述的复合喷射管4-2为锥形管，复合喷射管4-2设置的角度为，复合喷射管4-2的轴线在喷射集水槽4-1内，复合喷射管4-2的轴线与喷射集水槽4-1矩形端面距离为1-1.3倍的复合喷射管4-2出水端内孔半径。本发明实施例中，为提高喷射集水槽4-1的集水效率，所述的复合喷射集水槽4-1长度大于叶片4叶盆母线长度的1/2，喷射集水槽4-1矩形端距离叶片4外端面为叶片4叶盆母线长度的2-10%。叶盆母线即为叶片沿长度方向的断面轮廓线。本发明实施例中，为进一步提高复合喷射管4-2对下一级叶片的冲击力矩和保证其流量，所述的复合喷射管4-2是叶片4宽度方向为长轴的椭圆形。椭圆形复合喷射管4-2的短轴大大减小沿叶片长度方向的尺寸。