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1、(10)申请公布号 CN 102947581 A (43)申请公布日 2013.02.27 C N 1 0 2 9 4 7 5 8 1 A *CN102947581A* (21)申请号 201180024956.X (22)申请日 2011.04.21 102010024475.9 2010.06.21 DE F03B 1/04(2006.01) (71)申请人福伊特专利公司 地址德国海登海姆 (72)发明人雷纳麦克 沃尔夫冈勒内 (74)专利代理机构北京友联知识产权代理事务 所(普通合伙) 11343 代理人尚志峰 汪海屏 (54) 发明名称 具有排水系统的水斗式水轮机 (57) 摘要 本发。
2、明涉及一种水斗式水轮机，所述水斗式 水轮机具有：叶轮，所述叶轮在其圆周上支承了 多个水斗；两个或多个用于把水注施加在水斗上 的喷嘴体；在叶轮的每一侧上以及在水斗的外部 沿径向设有相对于旋转轴为环状的导流壁，用于 导出喷水；导流壁具有用于容纳一个相应的喷嘴 体的开口；每个喷嘴体的嘴部延伸直至至少导流 壁的内半径处。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.11.20 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2011/002067 2011.04.21 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/160742 DE 2011.12.29 (51)Int.Cl. 权利要求书。
3、1页 说明书3页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1页 2 1.水斗式水轮机，所述水斗式水轮机包括： 1.1叶轮（1），所述叶轮在其圆周上支承了多个水斗（2）； 1.2两个或多个用于把水注（5.1、5.2、5.3）施加在所述水斗（2）上的喷嘴体（3.1、3.2、 3.3）； 1.3导流壁（9.1、9.2），在所述叶轮（1）的至少一侧上以及在所述水斗（2）的径向外部， 相对于所述旋转轴（1.1）为环状，用于导出喷水； 1.4所述导流壁（9.1、9.2）具有用于容纳一个相应的喷嘴体（3.1、3.2、3.3）。
4、的开口； 1.5每个喷嘴体（3.1、3.2、3.3）的嘴部延伸直至至少所述导流壁（9.1、9.2）的内半径 处。 2.根据权利要求1所述的水斗式水轮机，其特征在于，所述导流壁（9.1、9.2）设计为与 所述叶轮（1）的所述旋转轴（1.1）共轴。 3.根据权利要求1或2所述的水斗式水轮机，其特征在于，所述导流壁（9.1、9.2）是圆 锥形或圆柱形，或者以距所述叶轮（1）距离增大的方式喇叭状延伸。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的水斗式水轮机，其特征在于，所述水斗（2）的 径向外部的端部和所述导流壁（9.1、9.2）的径向内部的端部之间的距离至少等于每个水斗 （2）的径向延伸。 5.根据权利要。
5、求1至4中任一项所述的水斗式水轮机，其特征在于，在所述叶轮（1）的 每一侧上以及在所述水斗（2）的径向内部设置另一个环状的导流壁（10.1、10.2），用于排 出喷水。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的水斗式水轮机，其特征在于，单个的导流壁 （9.1、9.2）和/或（10.1、10.2）包括沿周向延伸的片段。 7.根据权利要求6所述的水斗式水轮机，其特征在于，在两个彼此相邻的片段的朝向 彼此的端部之间设置用于引导喷嘴体（3.1、3.2、3.3）穿过的开口。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的水斗式水轮机，其特征在于，所述喷嘴体（3.1、 3.2、3.3）与所述导流壁（10.1、10.2）。
6、非固定地机械连接。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的水斗式水轮机，其特征在于，所述水斗式水轮机 具有如下特征： 9.1所述叶轮（1）的所述旋转轴（1.1）水平地延伸或者与水平面倾斜； 9.2至少一个所述导流壁（9.1、9.2、10.1、10.2）仅是一个环形片段，所述环形片段将 所述叶轮的底部圆周的至少一个实质部分留为开口。 10.根据权利要求1至8中任一项所述的水斗式水轮机，其特征在于，所述水斗式水轮 机具有如下特征： 10.1所述叶轮（1）的所述旋转轴（1.1）垂直延伸； 10.2至少一个所述导流壁（9.1、9.2、10.1、10.2）仅是一个环形片段，所述环形片段将 所述叶轮的底部圆。
7、周的至少一个实质部分留为开口。 权 利 要 求 书CN 102947581 A 1/3页 3 具有排水系统的水斗式水轮机 技术领域 0001 本发明涉及一种水斗式水轮机，所述水斗式水轮机包括：具有多个水斗的叶轮； 两个或多个喷嘴，用于把水注施加在斗上，以及在叶轮的两侧设有分别一个相对于叶轮共 轴的环状的导流壁用于导出喷水。参见WO2006/066691A1。 背景技术 0002 水斗式水轮机中有效落差在喷嘴中转化为动能。斗通常是双斗，其两个碗彼此被 叶片分开。水注在斗中被转向近180度。因此，几乎在叶轮圆周上的水注的所有动能都被 转化为机械能。在转向的水注中残留的剩余能量仍约为2至4%。转向的。
8、水注作为喷水基本 上在轴向上离开叶轮的平面并撞击在水轮机壳体上或放水路的自由表面上。 0003 通过所述的导流壁把喷水导出。由此实现了在具有水平轴的水斗式水轮机中减小 所谓的放水路水位升高，进而减小了叶轮轴和下游水平面之间的距离。由此可以获得降低 的高度。由于改进了喷水输出，所以还可以设置更多数量的喷嘴。由此增大能量密度。 0004 在根据所述文献的已知的实施方案中，用于施加水注的喷嘴体沿径向布置在导出 喷水的导流壁外部。导流壁因此具有钻孔，水注流经钻孔。已知地，根据水量，水注具有不 同大小的直径。钻孔具有内径，以便能够接纳具有最大可能直径的水注。从而避免水注接 触钻孔的内面，因为由此将发生减。
9、小水轮机效率的摩擦能。 发明内容 0005 本发明的目的在于，以尤其通过喷嘴和导流壁的区域中的措施更进一步地改进效 率的方式提供根据权利要求1的前序部分所述的水斗式水轮机。 0006 发明人已经意识到，导流壁中过大的钻孔直径同样是不利的，在这样的导流壁中 在水注和钻孔的内面之间留有充气的环形空间。 0007 因此，导流壁具有开口，开口不仅能接纳水注，而且还能接纳直径显著较大的喷嘴 头。此外，喷嘴被引导经过相关的导流壁，从而喷嘴的嘴部位于导流壁的接触喷水的径向内 面上。嘴部也可以径向向内突出超过导流壁的喷水接触表面。因此在这种构造中，水注不 直接经过导流壁中的钻孔流出，而是作为完全未被引导的自由。
10、喷射流从喷嘴的嘴部出来并 直接到达斗。 0008 此外，发明人还已知，在现有技术中喷射水在水注撞击到水斗上之后喷射回钻孔 中并干扰喷射流。在根据本发明的实施方案中不发生这种干扰。 0009 已经表明，由此相对于已知的实施方案改进了效率。水注和钻孔的内面之间的接 触被避免。 附图说明 0010 根据附图进一步描述现有技术以及本发明，附图中详细地示出： 0011 图1示出根据现有技术的实施方案，即根据前述文献WO2006/066691A1的实施方 说 明 书CN 102947581 A 2/3页 4 案； 0012 图2示出根据图1的水斗式水轮机的轴向垂直截面图； 0013 图3示出根据本发明的水。
11、轮机的轴向截面图； 0014 图4示出根据图3的水轮机的轴向垂直截面图。 具体实施方式 0015 图1和2中示出的水斗式水轮机具有带有水平旋转轴1.1的叶轮1。在叶轮1的 圆周上固定了多个水斗2。 0016 示意图示出了三个喷嘴。它们分别具有喷嘴体3.1、3.2、3.3。每个喷嘴体在其自 由端上支承有喷头，即4.1或4.2或4.3。 0017 水注5.1、5.2和5.3从喷嘴排出，且指向水斗2。如从图2可以看出的那样，还设 置了另外两个用于接纳另一个喷头的接纳开口。 0018 水斗式水轮机具有壳体6。在斗中转向的喷水朝着壳体6的内壁被喷出并到达具 有水平面7.1的放水路7中。所谓的自由悬挂8是。
12、叶轮1的旋转轴1.1和下游水平面7.1 之间的距离。 0019 如图1所示，在叶轮1的两侧且在水斗2的径向外部设置了两个环状的导流壁 9.1、9.2。此外，设置了两个相应的导流壁10.1、10.2，即同样在叶轮1两侧，然而在水斗2 的径向内部。 0020 该导流壁对提供了喷水排出通道11.1、11.2，分别在叶轮1的一侧上通过喷水排 出通道11.1、11.2，将来自水斗2的喷射水引导开。 0021 特别有利地布置了喷头4.1、4.2、4.3。该喷头基本上位于导流壁9.1、9.2的径向 外部。导流壁具有钻孔，其中仅能看到钻孔9.1.1。由相关的喷嘴体流出的水注穿过所述的 钻孔并进而到达水斗2。钻。
13、孔的内径大到足以使大直径的水注可以穿过。 0022 参见图3和4，根据本发明的水轮机看起来是不同的。在此，在径向外部导流壁 9.1、9.2中设置了足够大的开口，相关的喷头4.1、4.2、4.3被引导经过该开口，即径向向内 直到其嘴部位于导流壁9.1、9.2的径向内部的端部上为止。相关的水注此时作为完全自由 的喷射流从相关的喷头4.1、4.2、4.3的嘴部排出，而喷射流不必通过例如钻孔9.1.1的钻 孔。这导致根据现有技术的水轮机的整个水斗式水轮机的效率显著增大。 0023 尽管在这种情况下，导流壁9.1、9.2和10.1、10.2的水引导面具有相对于叶轮1 的旋转轴1.1的倾斜。然而，其也能以。
14、相对于旋转轴的其它角度设置，例如平行于旋转轴延 伸。 0024 还可以设想，省略内导流壁10.2。 0025 根据本发明的另一个构思，导流壁9.1、9.2和/或10.1、10.2不被设计为连续的 环，而是由彼此联接形成环的环形片段组成。 0026 这些片段可以为弧形。然而也可以为直线形。 0027 如果导流壁以这种方式被分段，那么两个彼此相邻的片段的两个端部具有距离彼 此的距离，在该距离中具有用于喷嘴体3.1、3.2、3.3的足够的空间。 0028 喷嘴体可以与导流壁固定地连接。然而也可以与导流壁不固定地安装并与壳体6 固定地连接。 说 明 书CN 102947581 A 3/3页 5 002。
15、9 上述片段的构造方式的优点是在加装传统的水轮机的情况下安装简单且容易。 0030 外部和/或内部的导流壁可以在结构上一致，或者由整体的构件组成。这同样适 合于具有连续的环的实施方案或适合于分段的实施方案。 0031 水轮机可以具有垂直的或水平的旋转轴。旋转轴也可以朝着水平面倾斜。 0032 如果涉及具有水平的或朝着水平面倾斜的旋转轴的水轮机，那么可以使用仅由圆 弧片段组成的导流壁，该圆弧片段围住了叶轮的上部或上部区域。 0033 附图标记列表 0034 1叶轮 0035 1.1叶轮的旋转轴 0036 2水斗 0037 3.1喷嘴体 0038 3.2喷嘴体 0039 3.3喷嘴体 0040 4.1喷头 0041 4.2喷头 0042 4.3喷头 0043 5.1水注 0044 5.2水注 0045 5.3水注 0046 6壳体 0047 7放水路 0048 7.1下游水平面 0049 8自由悬挂 0050 9.1导流壁 0051 9.1.1钻孔 0052 9.2导流壁 0053 10.1导流壁 0054 10.2导流壁 说 明 书CN 102947581 A 1/3页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102947581 A 2/3页 7 图2 说 明 书 附 图CN 102947581 A 3/3页 8 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102947581 A 。