一种冲击式水轮机转轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106968866A(43)申请公布日2017.07.21(21)申请号201710191030.9(22)申请日2017.03.28(71)申请人河海大学地址211100江苏省南京市江宁区佛城西路8号(72)发明人葛新峰陈慧楠徐旭姚婷婷池宇凯臧伟蒋文青(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人董建林张赏(51)Int.Cl.F03B1/00(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图5页(54)发明名称一种冲击式水轮机转轮(57)摘要本发明公开了一种冲击式水轮机转轮，包括圆盘，在圆盘一周均匀布置个水斗，在圆盘中心固定有轴，轴与发电机相连，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，半球面远离水斗根部的一侧有缺口。冲击式水轮机通过轴与发电机相连，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。本发明能够使用在高水头小流量的水能转换发电系统中，提高水能的转换效率。CN106968866ACN106968866A权利要求书1/3页1.一种冲击式水轮机转轮，其特征在于，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：2CN106968866A权利要求书2/3页其中，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。2.根据权利要求1所述的所述一种冲击式水轮机转轮，其特征在于，所述圆盘包括圆盘本体，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。3.根据权利要求2所述的所述一种冲击式水轮机转轮，其特征在于，所述轴包括轴的上部，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。4.根据权利要求1所述的所述一种冲击式水轮机转轮，其特征在于，所述特征点拟合的8条特征曲线为：Line1：z＝-7E-05x3+0.0352x2-5.8401x+297.11Line2：z＝8E-07x4-0.0004x3+0.0856x2-7.1867x+177.66Line3：z＝4E-07x4-0.0002x3+0.0385x2-3.5024x+57.605Line4：z＝2E-07x4-0.0001x3+0.0242x2-2.5185x-3.8722Line5：z＝2E-07x4-0.0001x3+0.0242x2-2.5185x-3.8722Line6：z＝-3E-10x5+4E-07x4-0.0002x3+0.0304x2-2.6152x-12.247Line7：z＝-9E-10x5+8E-07x4-0.0002x3+0.0392x2-2.8755x+4.0202Line8：z＝-3E-08x4+1E-05x3+0.0026x2-0.8703x+6.3994。5.根据权利要求1所述的所述一种冲击式水轮机转轮，其特征在于，所述缺口的宽度b、3CN106968866A权利要求书3/3页深度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。6.根据权利要求1所述的所述一种冲击式水轮机转轮，其特征在于，所述轴半径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。7.根据权利要求1所述的所述一种冲击式水轮机转轮，其特征在于，所述转轮在制造过程中，根据所确定的转轮尺寸，依据轴半径R1、圆盘半径R2、水斗外缘半径R3三者的比值，根据水斗缺口的宽度b和水斗的宽度B比值，水斗缺口的深度d和水斗的深度D比值，水斗内表面特征点或