液壓機器的旋轉部分、設有此類旋轉部分的液壓機器及包括此類機器的用于轉換能量的設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明關于與液壓機器相關聯的旋轉部分、液壓機器，W及包括此類機器的用于 轉換能量的設備。
【背景技術】
[0002] 在將液壓能轉換成機械能或電能的領域中，使用液壓機器如滿輪、累或弗朗西斯 型滿輪累是已知的。在滿輪模式中，液壓機器旋轉地驅動軸，因此將液壓能轉換成機械能。 所述能量轉換借助于輪實現，該輪形成旋轉部分，并且包括圍繞輪的旋轉軸線分布的轉輪。 轉輪在分別在操作期間為用于水流的前緣和后緣的第一邊緣與第二邊緣之間延伸。
[0003] 弗朗西斯式滿輪中存留的挑戰中的一個在于研究旋轉部分下游可能的最佳流動 質量。例如，重要的是能夠控制離開輪的流的速度的分布，W避免空化現象或還保存流的穩 定性，即是說，避免形成端流或滿流。
[0004] 為此，具有非可動轉輪的輪具有最佳操作流速，對于該最佳操作流速，離開轉輪的 后緣的水的方向相對平行于輪的旋轉軸線，具有相對一致的輸出速度分布。在所述構造中， 離開后緣的水的方向具有有限的旋轉分量，并且流的性質允許在入口導管內避免的此類滿 流的有害現象。
[0005] 在另一方面，對于不同于最佳操作流速的流速，輪的旋轉引起離開后緣的水具有 相對于輪的旋轉軸線偏轉的方向，并且同時存在輸出速度的一致性的降低。因此，離開輪的 流具有較低的質量，并且甚至更可能引起損失、滿流和不穩定性的增大。
[0006] 類似的問題關于其它類型的滿輪出現，特別是螺旋獎型滿輪。
[0007] 為了解決所述問題，已知的是使用受控的機構來根據滿輪流速使Kaplan、Bu化e或 Deriaz滿輪的轉輪移位，W便保持輪下游的良好流質量。然而，所述機構增加滿輪的最終成 本，并且它們的使用限于施加于滿輪的壓頭的有限高度。
[0008] 本發明更具體地旨在通過提出液壓機器來補救所述缺點，該液壓機器允許離開輪 的流的質量在較寬范圍的流速之上改進。
【發明內容】
[0009] 為此，本發明關于液壓機器的旋轉部分，其在其由水流橫穿時，圍繞旋轉軸線旋 轉，并且包括轉輪，該轉輪圍繞旋轉軸線分布，并且均在前緣與后緣之間延伸。根據本發明， 旋轉部分的各個轉輪包括限定其前緣的第一部分，W及附接于第一部分并且至少部分地限 定其后緣的第二部分，而第二部分能夠W可逆方式相對于第一部分在水流的作用下彈性地 變形或移位，所述第二部分在機器操作時限定轉輪下游的水流的方向。
[0010] 由于本發明，轉輪根據到來的水的流速變形，W便沿改變的方向引導離開后緣的 水，運優化了離開輪的流的質量。
[0011] 根據本發明的有利但非強制性的方面，與液壓機器相關聯的旋轉部分可并入W技 術上可容許的所有組合取得的W下特征中的一個或若干個：
[0012] 所述部分包括轉輪與限定旋轉部分的旋轉軸線的軸之間的連接部件，而各個轉輪 的第一部分與連接部件集成，并且各個轉輪的第二部分并未與連接部件集成。
[0013] 轉輪的第二部分固定在第一部分上，并且W可彈性變形的材料實現，該可彈性變 形的材料的彈性模量小于構成第一部分的材料的彈性模量。
[0014] 作為變型，轉輪的第二部分由與第一部分成整體的W剛性材料的忍部和W可彈性 變形的材料實現的覆蓋物形成，該可彈性變形的材料的彈性模量小于構成第一部分的材料 的彈性模量。
[0015] 作為變型，轉輪的第二部分由固定于第一部分的W樹脂的輪廓和W復合材料的殼 形成。
[0016] 作為變型，轉輪的第二部分W較接方式安裝在第一部分上。在該情況中，轉輪W有 利方式包括用于使第二部分彈性地返回到預定位置的器件。
[0017] 第二部分在前緣與后緣之間測得的轉輪的長度的大約=分之一之上延伸。
[0018] 第二部分完全限定后緣。
[0019] 作為變型，第一部分限定后緣的第一部分，并且第二部分限定后緣的第二部分。
[0020] 轉輪的第二部分由若干單獨元件形成，該若干單獨元件能夠相對于第一部分獨立 于彼此彈性地變形或移位。
[0021] 在其至第一部分的附接區域與后緣之間測得的第二部分的長度能夠沿后緣變化。
[0022] 當機器操作時，第二部分沿更有利的方向引導水流(該更有利的方向可由旋轉分 量的減小構成），W便產生總體上更平行于旋轉部分的旋轉軸線的流。
[0023] 旋轉部分為弗朗西斯式滿輪輪，其包括冠部與帶，轉輪在其間延伸，各個轉輪的第 一部分固定于冠部和帶，而第二部分固定或不固定于冠部或帶。
[0024] 作為變型，旋轉部分與螺旋獎型、球狀型、Kaplan型或Deriaz型滿輪相關聯，并且 包括穀和相對于旋轉軸線從穀沿徑向延伸的轉輪，而各個轉輪的第一部分安裝在穀上，并 且各個轉輪的第二部分固定或不固定在穀上。
[0025] 本發明還關于一種包括如前文限定的旋轉部分的液壓機器。
[0026] 本發明最后關于一種用于將液壓能轉換成電能或機械能的設備，其包括如前文限 定的液壓機器。
【附圖說明】
[0027] 鑒于僅經由實例給出并且參照附圖的、將遵循與液壓機器相關聯的旋轉部分的屯 個實施例的描述，將更好理解本發明，并且其其它優點將更清楚地出現，在該附圖中：
[0028] 圖1為并入也根據本發明的弗朗西斯式滿輪的根據本發明的用于能量轉換的設備 的基本軸向截面，
[0029] 圖2為圖1的滿輪的輪的側視圖，
[0030] 圖3為與圖2的輪相關聯的轉輪的細節的視圖，即，能夠從所述圖的左側看到的第 五轉輪，
[0031] 圖4為在不同使用構造中示出的圖3的轉輪的截面，
[0032] 圖5為與根據本發明的第二實施例的輪相關聯的轉輪的類似于圖4的截面，
[0033] 圖6為根據本發明的第=實施例的設備的、類似于圖I的右側部分并且W較大比例 的截面，
[0034] 圖7為根據本發明的第四實施例的設備的類似于圖6的視圖，
[0035] 圖8為根據本發明的第五實施例的設備的類似于圖6和7的視圖，
[0036] 圖9為沿圖8中的線IX-IX的轉輪的截面，
[0037] 圖10為與本發明的第六實施例相關聯的轉輪的類似于圖4的截面，
[0038] 圖11為圖10中的環繞部分XI的細節的視圖，
[0039] 圖12為并入根據本發明的第屯實施例的螺旋獎型滿輪的根據本發明的設備的基 本軸向截面，W及
[0040] 圖13為與現有技術的輪相關聯的轉輪的類似于圖4的視圖。
【具體實施方式】
[0041] 圖1示出了根據本發明的用于轉換能量的設備2。用于轉換能量的所述設備2包括 液壓機器20,其在實例中為弗朗西斯式滿輪。因此，滿輪20的旋轉部分為弗朗西斯型輪202。 所述輪202圍繞垂直軸線Z202旋轉，并且旋轉地驅動傳動軸204。在本情況中，傳動軸204連 接于交流發電機206, W便產生電力。水儲存在未示出的水容積的上游。接著，其借助于具有 壓頭高度的給水栓22傳送直至液壓滿輪20,該壓頭高度由水容積與滿輪20之間的高度差限 定。給水栓22通向槽24,其包繞輪202,并且允許水W相當規則的方式圍繞輪202內的軸線 Z202分配。更準確地說，水在布置在輪202的冠部2022與帶2020之間的轉輪208之間循環。所 述轉輪208均包括水從槽24相對于其到達的前緣2080, W及水從其逸出到入口導管26的后 緣2082。轉輪208具有非對稱的輪廓，其具有下表面2084和上表面2086。循環穿過滿輪20的 水的方向在圖1中由箭頭E示出。
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