折向器及设有该折向器的水轮机的制作方法

本实用新型涉及水力机械工程领域，特别是涉及一种折向器及设有该折向器的水轮机。

背景技术：

水轮机是一种把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，水轮机通常安装在水电站内，将上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机的转轮旋转，从而带动发电机发电。

当需要关闭水轮机时，水轮机的转轮在惯性的影响下仍然处在高速旋转的状态，从而导致转轮的蜗壳内压力升高，影响水轮机的稳定性。目前，通常采用安装反向制动装置的方法对水轮机的转轮进行制动，以使转轮的转速快下降直至停止，但由于增加了新的结构，因而提升了水轮机整体结构的复杂程度，不利于水轮机的维护。

技术实现要素：

基于此，有必要针对安装反向制动装置提升了水轮机整体结构的复杂程度的问题，提供一种可制动水轮机转轮而保持水轮机结构简洁的折向器及设有该折向器的水轮机。

一种折向器，设置于转轮的一侧，所述转轮包括迎水面及背向所述迎水面的背水面，包括设有挡水面的挡水结构，所述挡水结构中的所述挡水面可选择地位于射向所述迎水面的水流的入射路径上，并形成相对所述入射路径呈一定角度用于阻挡所述水流的第一出射路径；所述挡水面上还开设有折向孔，所述折向孔的内壁形成与所述挡水面呈一定角度的折向面，所述折向面相对所述第一出射路径呈一定角度并形成用于引导所述水流射向所述背水面的第二出射路径。

上述折向器，挡水面可选择地位于水流的入射路径上从而形成与入射路径呈一定角度的第一出射路径，从而避免转轮的迎水面受到水流冲击。同时，挡水面上开设的折向孔可使入射水流通过折向面折向，进而形成与第一出射路径呈一定角度的第二出射路径而引导水流射向转轮的背水面，从而对转轮施加与其旋转方向相反的作用力，以对转轮进行反向制动，从而无需额外设置单独的反向制动装置，节省成本的同时消除了一个故障点，便于设有该折向器的水轮机的维护。

在其中一个实施例中，所述折向器还包括驱动结构，所述驱动结构可驱动所述挡水结构转动以使所述挡水面可选择地位于所述入射路径上。

在其中一个实施例中，所述挡水结构包括相对的第一端与第二端，所述挡水结构的第一端设有所述挡水面，所述挡水结构的第二端与所述驱动结构可转动连接，所述第一端与所述第二端之间设有铰接点，所述驱动结构可带动所述挡水结构绕所述铰接点转动。

在其中一个实施例中，所述驱动结构包括连接臂与设于所述连接臂一端的液压缸，所述连接臂另一端连接所述挡水结构，所述液压缸的活动端用于驱动所述连接臂运动以带动所述挡水结构转动。

一种水轮机，包括上述的折向器。

在其中一个实施例中，所述水轮机还包括间隔设置的机身与转轮，所述折向器位于所述机身与所述转轮之间，所述机身靠近所述折向器一端设有用于喷射所述水流的喷嘴。

在其中一个实施例中，所述挡水结构可相对所述机身转动以位于离开所述入射路径的第一位置与位于所述入射路径上的第二位置，当位于所述第二位置时，所述挡水面形成用于引导所述水流向偏离所述迎水面射出的所述第一出射路径，所述折向面形成引导所述水流射向所述背水面的所述第二出射路径。

在其中一个实施例中，当所述挡水结构位于所述第二位置时，所述折向孔的中心轴线与所述入射路径之间的夹角呈90°。

在其中一个实施例中，当所述挡水结构位于所述第二位置时，所述挡水面与所述入射路径之间的夹角呈45°。

在其中一个实施例中，所述第一出射路径远离所述转轮，所述第二出射路径朝向所述转轮。

附图说明

图1为一实施方式的水轮机的结构示意图；

图2为图1所示的水轮机的折向器折向前的示意图；

图3为图1所示的水轮机的折向器折向后的示意图；

图4为图3所示的水轮机的局部放大示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1、图2及图3所示，本较佳实施例的一种折向器20，该折向器20设置于水轮机100的转轮60的一侧，转轮60包括迎水面62及背向迎水面62的背水面64，转轮60可在水轮机100的机身40不断喷射出的水流的作用下转动，进而带动发电机发电。

具体地，折向器20包括设有挡水面242的挡水结构24，挡水结构24中的挡水面242可选择地位于射向转轮60的迎水面62的水流的入射路径上，并形成相对入射路径呈一定角度用于阻挡水流的第一出射路径。挡水面242上还开设有折向孔2422，折向孔2422的内壁形成与挡水面242呈一定角度的折向面，折向面相对第一出射路径呈一定角度并形成用于引导水流射向转轮60的背水面64的第二出射路径。

上述折向器20，挡水面242可选择地位于水流的入射路径上从而形成与入射路径呈一定角度的第一出射路径，从而避免转轮60的迎水面62受到水流冲击。同时，挡水面242上开设的折向孔2422可使入射水流通过折向面折向，进而形成与第一出射路径呈一定角度的第二出射路径而引导水流射向转轮60的背水面64，从而对转轮60施加与其旋转方向相反的作用力，以对转轮60进行反向制动，从而无需额外设置单独的反向制动装置，节省成本的同时消除了一个故障点，便于设有该折向器20的水轮机100的维护。

请参阅图2、图3及图4，折向器20还包括驱动结构22，驱动结构22可驱动挡水结构24转动以使挡水面242可选择地位于水流的入射路径上。

如此，当需要水流驱动转轮60正常工作时，挡水面242脱离入射路径而使水流全部射在转轮60的迎水面62上以带动转轮60转动。当水轮机100发生甩负荷(有功功率突然下降至零)等现象时，驱动结构22可驱动挡水结构24转动而使挡水面242位于水流的入射路径上，从而使部分水流折向而沿第一出射路径射出，避免射在转轮60上，另一部分水流则沿第二出射路径射出而作用于转轮60的背水面64，从而产生与转轮60的转动方向相反的力以制动转轮60。

更具体地，挡水结构24包括相对的第一端与第二端，挡水结构24的第一端设有挡水面242，挡水结构24的第二端与驱动结构22可转动连接，第一端与第二端之间设有与机身40铰接的铰接点244，驱动结构22可带动挡水结构24绕铰接点244转动，从而改变挡水结构24与机身40的相对位置。

在本实施例中，驱动结构22包括连接臂224与设于连接臂224一端的液压缸222，连接臂224的另一端可转动地连接于挡水结构24的第二端，液压缸222的活动端可沿连接臂224延伸方向运动以驱动连接臂224运动，从而带动挡水结构24转动。具体地，液压缸222的活动端伸长时可带动连接臂224向远离机身40的方向伸长，从而带动挡水结构24的第二端向机身40方向逆时针转动，从而使挡水面242脱离入射路径。液压缸222的活动端缩短时可带动连接臂224向靠近机身40的方向回收，从而带动挡水结构24的第二端向远离机身40方向顺时针转动而位于水流的入射路径上。

上述折向器20，可在将射向转轮60的水流折向而避免水流射向转轮60的同时，引导部分水流射向转轮60的背水面64以作用于与转轮60转动相反的方向，从而使转轮60的转速下降直至停止旋转，而无需安装反向制动装置以制动转轮60，简化了安装有该折向器20的水轮机100的整体结构，便于该水轮机100的维修，节省了成本，具有显著的经济效益。

如图1、图2及图3所示，本较佳实施例的一种水轮机100，包括上述折向器20及间隔设置的机身40与转轮60。折向器20位于机身40与转轮60之间，机身40靠近折向器20一端设有用于喷射水流的喷嘴42。

挡水结构24可在驱动结构22的驱动下相对机身40转动以位于离开入射路径的第一位置与位于入射路径上的第二位置。如此当挡水结构24位于第二位置时，挡水面242形成用于引导水流向偏离转轮60的迎水面62射出的第一出射路径，折向面形成引导水流射向转轮60的背水面64的第二出射路径以制动转轮60。

进一步地，当挡水结构24位于第二位置时，折向孔2422的中心轴线与入射路径之间的夹角呈90°，挡水面242与入射路径之间的夹角呈45°。如此，射在折向孔2422的折向面上的水流沿折向孔2422的侧壁(即第二出射路径)射在转轮60上，射在挡水面242上的水流在挡水面242的作用下折向并沿挡水面242(即第一出射路径)射出。

更进一步地，在本实施例中，折向孔2422位于挡水面242底面的中心点与水流的入射路径的中心轴的距离为入射水流直径的三分之一至五分之一。

上述水轮机100，由于设有带有制动功能的折向器20，因此无需单独安装反向制动装置，简化了水轮机100的整体结构且减少了故障点，有利于水轮机100的稳定运行，方便检修与维护，并节省了反向制动装置的使用、安装及维修的成本，具有较高的经济效益。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。