一种冲击式水轮机用水斗装置的制作方法

1.本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种冲击式水轮机用水斗装置。


背景技术：

2.冲击式水轮机是一种通过特殊导水机构，将水引入压力管道，利用喷嘴射出具有动能的射流，使其冲向转轮上的水斗，令转轮旋转做功，从而带动发电机转子旋转发电，将水能转换成机械能的水力原动机。
3.现有冲击式水轮在运行时，因水头较高，其水流下落势能较大，当水流湍急且量大时，喷嘴射出的射流动能较强，当水流冲击在水斗表面时，其所造成的冲击力过大，若水斗长期处于高强度的冲击下，水斗的根部极易产生断裂的问题，从而造成飞斗现象，导致转轮无法继续运转，影响水轮机的发电工作，此外，当上游水库水量减少时，压力管道内水流量变小，水流变缓，则水斗圆周速度不足，导致转轮转动缓慢，进而造成水轮机发电效率不高，供电不足的问题。


技术实现要素：

4.针对背景技术中提出的现有冲击式水轮机在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种冲击式水轮机用水斗装置，具备当水流急速时，水斗可自主缓冲，避免受力过强而断裂，当水流缓慢时，水斗可自主加速，避免圆周速度不足的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
5.本发明提供如下技术方案：一种冲击式水轮机用水斗装置，包括轴承，所述轴承的外部固定套接有转轮，所述转轮的表面固定安装有固定板，所述固定板的内侧固定安装有水斗壳体，所述水斗壳体的内腔两侧固定安装有两个防脱磁块，两个所述防脱磁块的内侧底端固定安装有增益板，所述增益板的顶端两侧固定安装有位于防脱磁块的内部的四个弹簧，四个所述弹簧的顶端固定安装有两个固定磁块，两个所述固定磁块的内侧活动安装有连接磁块，所述连接磁块的内侧固定安装有水斗勺体，所述水斗壳体的一侧表面固定安装有排水口，所述转轮的内部固定安装有位于水斗壳体的另一侧表面的回收管。
6.优选的，所述水斗壳体的内腔前后两侧表面，且是位于连接磁块所在的位置处，开设有与连接磁块的两端相适配的槽道，所述水斗壳体的底端开设有通口，其通口的长宽值大小与增益板的长宽值大小一致。
7.优选的，所述防脱磁块具有磁性，且与连接磁块的磁性相同，所述防脱磁块的厚度大小是连接磁块的厚度大小的三倍。
8.优选的，所述增益板由两部分组成，其上部为具有弹性的片状膜，其下部为具有刚性的方形块，所述增益板的下部方形块的形状呈等腰梯形，且方形块在片状膜的底端表面均匀分布。
9.优选的，所述固定磁块的形状呈长方形，且固定磁块具有磁性，所述固定磁块的磁性与连接磁块的磁性相反，且固定磁块的厚度大小是连接磁块的厚度大小的两倍。
10.优选的，所述回收管的管体形状呈v字型，所述回收管的一端开口位于转轮的表面，且正对于两个水斗勺体的边缘相交的位置处，所述回收管的另一端与水斗壳体的一侧相连且相互贯通。
11.本发明具备以下有益效果：
12.1、本发明通过设置固定磁块、连接磁块、防脱磁块，若水流的冲击力超出固定磁块和连接磁块之间的吸力差，致使固定磁块和连接磁块发生了脱落，水斗勺体在水流的冲击下，带动连接磁块向下移动，此时，连接磁块与防脱磁块的间距变小，防脱磁块对连接磁块产生斥力，因防脱磁块对连接磁块的斥力大于水流对连接磁块的冲力，则两者之间的力的差值，对水斗勺体造成磁力反弹，使水斗勺体进行复位移动，令连接磁块和固定磁块无法完全脱离，同时，利用防脱磁块的斥力对水斗勺体进行磁力缓冲，避免固定磁块和连接磁块完全脱离时，水斗勺体飞速下落，形成飞斗现象，导致转轮无法进行旋转，使水电站无法供电的问题。
13.2、本发明通过设计增益板，利用水流与水斗勺体的表面撞击时，会形成迸射水花，迸开并脱落水斗勺体的表面，且对水斗勺体不造成冲击的水花，沿其自然抛物方向进入回收管的管内，并流入水斗壳体的内腔，水流至增益板的表面，使增益板发生形变，则增益板的重心发生向下偏移，促使水斗壳体产生向下的运动趋势，因初始动力加大，则水斗壳体进行圆周运动的初始速度也变大，从而有效避免因水斗勺体和水斗壳体的圆周速度不足，而导致转轮转动缓慢，造成水轮机发电效率不高，供电不足的问题。
14.3、本发明通过设置增益板和弹簧，利用水流迸开时，其溅起的水花给予增益板一个向上的压力，进而对弹簧造成压缩，弹簧受压反弹，使增益板进行往返弹性运动，而砸在增益板表面的水花，受增益板的弹性运动影响，而进行反向回弹，回弹的水花，再次形成小型水流，对水斗勺体的表面进行冲击，从而有效利用分散的水花，加强了水能与机械能的转换效率，使水斗勺体的转动效果更好。
附图说明
15.图1为本发明结构剖面正视示意图；
16.图2为本发明结构剖面侧视示意图；
17.图3为本发明转轮正视示意图。
18.图中：1、轴承；2、转轮；3、固定板；4、水斗壳体；5、防脱磁块；6、增益板；7、弹簧；8、固定磁块；9、连接磁块；10、水斗勺体；11、排水口；12、回收管。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1-3，一种冲击式水轮机用水斗装置，包括轴承1，轴承1的外部固定套接有转轮2，转轮2的表面固定安装有固定板3，固定板3的内侧固定安装有水斗壳体4，水斗壳体4的内腔两侧固定安装有两个防脱磁块5，两个防脱磁块5的内侧底端固定安装有增益板
6，增益板6的顶端两侧固定安装有位于防脱磁块5的内部的四个弹簧7，四个弹簧7的顶端固定安装有两个固定磁块8，两个固定磁块8的内侧活动安装有连接磁块9，连接磁块9的内侧固定安装有水斗勺体10，通过设置固定磁块8和连接磁块9，令两者相吸，从而固定水斗勺体10，当上游水库内水流量大时，喷嘴将水流喷射到水斗勺体10的内部，给予水斗勺体10一个冲击力，同时，冲击力也对固定磁块8和连接磁块9之间的吸力产生影响，通过设置固定磁块8给予连接磁块9的吸力远大于连接磁块9给予固定磁块8的吸力，利用吸力差，平衡冲击力对固定磁块8和连接磁块9之间的冲力剪切，可有效避免固定磁块8和连接磁块9发生瞬间脱落，而导致水斗勺体10无法进行旋转运动，若水流的冲击力超出固定磁块8和连接磁块9之间的吸力差，致使固定磁块8和连接磁块9发生了脱落，水斗勺体10在水流的冲击下，带动连接磁块9向下移动，此时，连接磁块9与防脱磁块5的间距变小，防脱磁块5对连接磁块9产生斥力，因防脱磁块5对连接磁块9的斥力，即为f1，大于水流对连接磁块9的冲力，即为f2，则差值f3＝f1-f2，f3对水斗勺体10造成一个磁力反弹，使水斗勺体10根据差值f3大小而进行复位移动，从而达到连接磁块9和固定磁块8无法完全脱离，利用斥力对水斗勺体10进行磁力缓冲，避免水斗勺体10下落脱离，形成飞斗现象，导致转轮2无法进行旋转，造成水电站无法供电的问题，水斗壳体4的一侧表面固定安装有排水口11，转轮2的内部固定安装有位于水斗壳体4的另一侧表面的回收管12。
21.请参阅图1-图2，其中，水斗壳体4的内腔前后两侧表面，且是位于连接磁块9所在的位置处，开设有与连接磁块9的两端相适配的槽道，水斗壳体4的底端开设有通口，其通口的长宽值大小与增益板6的长宽值大小一致。
22.请参阅图1，其中，防脱磁块5具有磁性，且与连接磁块9的磁性相同，防脱磁块5的厚度大小是连接磁块9的厚度大小的三倍。
23.请参阅图1-图2，其中，增益板6由两部分组成，其上部为具有弹性的片状膜，其下部为具有刚性的方形块，增益板6的下部方形块的形状呈等腰梯形，且方形块在片状膜的底端表面均匀分布，若遇到上游水库水量减少，压力管道内水流量变小，水流变缓时，通过设计增益板6，当喷嘴喷射水流至水斗勺体10的内部时，因水流与水斗勺体10的表面撞击，使水流形成迸射状，迸开并脱落且对水斗勺体10不造成冲击的水花，沿着水斗勺体10的边缘自然抛起，随抛物方向进入回收管12的管内，随其管道流入水斗壳体4的内腔，水流至增益板6的表面，因水自身重力大于增益板6的自身重力，进而使增益板6发生形变，水聚成一团被增益板6包裹，向下形成水囊状，则增益板6的重心向下偏移，对水斗壳体4造成一个向下的拉扯，促使水斗壳体4产生向下的趋势，因初始动力加大，则水斗壳体4进行圆周运动的初始速度也变大，从而有效避免水斗勺体10和水斗壳体4的圆周速度不足，而导致转轮2转动缓慢，造成水轮机发电效率不高，供电不足的问题。
24.此外，当水流迸开时，其溅起的水花存在向相邻上方的水斗壳体4的底端飞溅的趋势，当飞溅的水花砸向增益板6的底端时，因增益板6的下部为等腰梯形的方形块，则方形块边缘相互抵压，促使增益板6的上部无法形变，此时，飞溅的水花给予增益板6一个向上的压力，进而对弹簧7造成压缩，弹簧7受压反弹，使增益板6进行往返弹性运动，而砸在增益板6表面的水花，受增益板6的弹性运动影响，而进行反向回弹，回弹的水花，再次形成小型水流，对水斗勺体10的表面进行冲击，从而有效利用分散的水花，加强了水能与机械能的转换效率，使水斗勺体10的转动效果更好。
25.请参阅图1，其中，固定磁块8的形状呈长方形，且固定磁块8具有磁性，固定磁块8的磁性与连接磁块9的磁性相反，且固定磁块8的厚度大小是连接磁块9的厚度大小的两倍。
26.请参阅图1，其中，回收管12的管体形状呈v字型，回收管12的一端开口位于转轮2的表面，且正对于两个水斗勺体10的边缘相交的位置处，回收管12的另一端与水斗壳体4的一侧相连且相互贯通。
27.本发明的使用方法工作原理如下：
28.当上游水库内部水量充足，且水流量大时，通过现有喷嘴装置，将水流喷射呈射流，并射入水斗勺体10的内部，给予水斗勺体10一个冲击力，令其带动水斗壳体4一同向下进行圆周转动，进而带动转轮2进行旋转，从而带动发电机进行发电。
29.若喷射的水流所造成的冲击力，超过固定磁块8和连接磁块9之间的吸力差，使固定磁块8和连接磁块9发生分离，则水斗勺体10在水流的冲击下，带动连接磁块9向下移动，此时，连接磁块9的底端靠近防脱磁块5的顶端，防脱磁块5对连接磁块9产生相斥力，因防脱磁块5对连接磁块9的斥力大于水流对连接磁块9的冲力，则水斗勺体10受上下相反的两个力的差值影响，进行反向复位运动，使连接磁块9和固定磁块8无法完全脱离，保证水斗勺体10的正常运作。
30.若遇到上游水库水量减少，压力管道内水流量变小，水流变缓时，喷嘴喷射水流至水斗勺体10的内部，水流与水斗勺体10的表面撞击，而形成迸射状水花，其中对水斗勺体10不造成冲击且向外抛出的水花，沿着水斗勺体10的边缘自然抛入回收管12的管内，并流入水斗壳体4的内腔，当水流至增益板6的表面，因水自身重力大于增益板6的自身重力，则增益板6发生形变，向下形成水囊状，对水斗壳体4造成一个向下的拉扯，因水斗壳体4所受初始动力加大，则水斗壳体4进行圆周运动的初始速度也变大，从而有效避免因水斗勺体10和水斗壳体4的圆周速度不足，而导致转轮2转动缓慢的问题。
31.与此同时，当水流迸开时，飞溅的水花砸向增益板6的底端，使增益板6进行往返弹性运动，而砸在增益板6表面的水花，进行反向回弹，回弹的水花，对水斗勺体10的表面进行冲击，从而加强水能与机械能的转换效率。
32.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种冲击式水轮机用水斗装置，包括轴承(1)，其特征在于：所述轴承(1)的外部固定套接有转轮(2)，所述转轮(2)的表面固定安装有固定板(3)，所述固定板(3)的内侧固定安装有水斗壳体(4)，所述水斗壳体(4)的内腔两侧固定安装有两个防脱磁块(5)，两个所述防脱磁块(5)的内侧底端固定安装有增益板(6)，所述增益板(6)的顶端两侧固定安装有位于防脱磁块(5)的内部的四个弹簧(7)，四个所述弹簧(7)的顶端固定安装有两个固定磁块(8)，两个所述固定磁块(8)的内侧活动安装有连接磁块(9)，所述连接磁块(9)的内侧固定安装有水斗勺体(10)，所述水斗壳体(4)的一侧表面固定安装有排水口(11)，所述转轮(2)的内部固定安装有位于水斗壳体(4)的另一侧表面的回收管(12)。2.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机用水斗装置，其特征在于：所述水斗壳体(4)的内腔前后两侧表面，且是位于连接磁块(9)所在的位置处，开设有与连接磁块(9)的两端相适配的槽道，所述水斗壳体(4)的底端开设有通口，其通口的长宽值大小与增益板(6)的长宽值大小一致。3.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机用水斗装置，其特征在于：所述防脱磁块(5)具有磁性，且与连接磁块(9)的磁性相同，所述防脱磁块(5)的厚度大小是连接磁块(9)的厚度大小的三倍。4.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机用水斗装置，其特征在于：所述增益板(6)由两部分组成，其上部为具有弹性的片状膜，其下部为具有刚性的方形块，所述增益板(6)的下部方形块的形状呈等腰梯形，且方形块在片状膜的底端表面均匀分布。5.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机用水斗装置，其特征在于：所述固定磁块(8)的形状呈长方形，且固定磁块(8)具有磁性，所述固定磁块(8)的磁性与连接磁块(9)的磁性相反，且固定磁块(8)的厚度大小是连接磁块(9)的厚度大小的两倍。6.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机用水斗装置，其特征在于：所述回收管(12)的管体形状呈v字型，所述回收管(12)的一端开口位于转轮(2)的表面，且正对于两个水斗勺体(10)的边缘相交的位置处，所述回收管(12)的另一端与水斗壳体(4)的一侧相连且相互贯通。

技术总结
本发明涉及水利工程技术领域，且公开了一种冲击式水轮机用水斗装置，包括轴承，所述轴承的外部固定套接有转轮，所述转轮的表面固定安装有固定板，所述固定板的内侧固定安装有水斗壳体。本发明通过设置固定磁块、连接磁块、防脱磁块，利用防脱磁块的斥力对水斗勺体进行磁力缓冲，避免固定磁块和连接磁块完全脱离时，水斗勺体飞速下落，形成飞斗现象，通过设计增益板，利用水流使增益板发生形变，使水斗壳体产生向下的运动趋势，进行圆周运动的初始速度也变大，有效避免转轮转动缓慢的问题，通过设置增益板和弹簧，使砸在增益板表面的水花，受增益板的弹性运动影响，进行反向回弹，有效利用分散的水花，加强了水能与机械能的转换效率。率。率。


技术研发人员：张勇
受保护的技术使用者：张勇
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/8