一种带平衡盘的水轮机

1.本实用新型涉及水轮机，特别是一种带平衡盘的水轮机。


背景技术：

2.水轮机设计中常选用滑动轴承和稀油润滑方式，但系统复杂、运维要求高，选用脂润滑的滚动轴承虽便于灵活布置和维护，但轴向水推力较大时候承载能力不足，平衡过大的轴向水推力是系统简化的关键，常规减弱轴向水推力的措施包括上冠平压孔、顶盖减压等，但实际减压效果有限且具有泄漏量大的缺点，因此研究更为有效的水轮机水推力平衡措施十分必要。


技术实现要素：

3.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种带平衡盘的水轮机，可有效解决小微型水轮机因轴向水推力过大导致承载能力不足，但常规措施减压效果有限且泄漏量大的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型解决的技术方案是，一种带平衡盘的水轮机，包括转轮、活动导叶、固定导叶和蜗壳，蜗壳外面左侧装有顶盖，蜗壳出口处与尾水管相连通，蜗壳内装有均布的固定导叶，固定导叶内侧同心装有相间开的活动导叶，活动导叶内侧同心置有转轮，所述的转轮中心轴孔经键与主轴固定连接，转轮左侧的主轴上从右向左依次套装有平衡盘、主轴密封和轴承，轴承外面装有轴承箱，平衡盘外缘与装在顶盖上的平衡环之间设有均匀的间隙，构成间隙配合，平衡盘与转轮上冠之间的腔体构成压力室，平衡盘与主轴密封之间的腔体构成平衡室，平衡室经连通管与尾水管相连通。
5.本实用新型结构简单，设计新颖独特，适用于小微型水轮机轴向水推力的平衡，达到简化系统，提高运行稳定性的目的，有效的克服了小微型水轮机因轴向水推力过大选用滑动轴承所造成的系统复杂、运维要求较高的问题，具有安全可靠，经济效益显著的优点。
附图说明
6.图1是本实用新型结构示意图。
7.图2是本实用新型过流部件俯视示意图。
8.图3是本实用新型平衡盘正视图（剖视）。
9.图4是本实用新型平衡盘侧视图。
具体实施方式
10.以下结合附图和具体情况对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
11.结合附图给出，一种带平衡盘的水轮机，包括转轮1、活动导叶2、固定导叶3和蜗壳4，蜗壳4外面左侧装有顶盖11，蜗壳4出口处与尾水管5相连通，蜗壳4内装有均布的固定导叶3，固定导叶3内侧同心装有相间开的活动导叶2，活动导叶2内侧同心置有转轮1，所述的
转轮1中心轴孔经键与主轴8固定连接，转轮1左侧的主轴8上从右向左依次套装有平衡盘7、主轴密封12和轴承，轴承外面装有轴承箱10，平衡盘7外缘与装在顶盖11上的平衡环6之间设有均匀的间隙，构成间隙配合，平衡盘7与转轮1上冠之间的腔体构成压力室14，平衡盘7与主轴密封12之间的腔体构成平衡室15，平衡室15经连通管13与尾水管5相连通。
12.为保证更好的实施效果，所述的平衡盘7呈圆盘状，经中心处的轴孔通过键与主轴8固定连接，随转轮1同步旋转，平衡环6固定装在顶盖11内侧，平衡盘7与转轮1上冠之间腔体为压力室14，具有较高压力，平衡盘7与主轴密封12之间的腔体为平衡室15，压力较低，运行过程水流从转轮1上冠的迷宫环进入压力室14，在压差作用下水流经平衡盘7与平衡环6之间的间隙流入平衡室15，然后通过连通管13进入尾水管5，在压差作用下产生作用在平衡盘7上的轴向力从压力室14指向平衡室15，与转轮1上的轴向力相互平衡。
13.所述的水轮机为水电站水轮机、水泵水轮机或余能回收水轮机。
14.所述的轴承包括第一轴承9-1和第二轴承9-2，第一轴承9-1和第二轴承9-2为滚动轴承或滑动轴承。
15.本实用新型在具体使用时，水流从蜗壳4流入并顺次流经固定导叶3和活动导叶2后进入转轮1做功，同时在转轮1上产生轴向水推力沿轴指向尾水方向，做功水流后经尾水管5排出，平衡环6固定在顶盖9上与平衡盘7形成间隙配合，水力通过时候产生压降，平衡盘7两侧水压力不同产生了指向轴承箱10方向的平衡水推力，平衡盘7上的平衡水推力与转轮1所受到轴向水推力反向，运行中通过平衡盘7与平衡环6之间的间隙配合达到平衡，轴承9-1和轴承9-2承受很小的水推力或者无水推力，仅有较小的径向力，受力条件得到改善。
16.本实用新型结构简单，设计巧妙，经实际工程检验效果非常好，相关资料如下：
17.一种带平衡盘的水轮机，设计流量约3000 m
³
/h，工作水头为50m，转速为1000r/min，用于输水管网的余压回收发电，采用常规水轮机需要将主轴加粗并使用滑动轴承和稀油润滑，系统较为复杂，通过增加平衡盘几乎将全部轴向水推力平衡掉，轴承受力条件得到改善，最终采用脂润滑和滚动轴承，机组得到简化，运行维护容易，实际运行状态稳定，取得良好的效果。
18.本发明新型独特，易生产制造，与现有技术相比具有以下优点：
19.1、本实用新型一种带平衡盘的水轮机通过平衡盘将转轮上的水推力平衡掉，为机组选用滚动轴承和脂润滑创造了条件，系统得到简化、运行维护简单，性能十分优良；
20.2、本实用新型一种带平衡盘的水轮机采用平衡盘平衡转轮轴向力，在运行中平衡盘与平衡环之间的间隙会根据转轮轴向力的大小自动浮动，始终保持轴向力近似为零，轴承受力稳定，运行可靠；
21.3、使用本实用新型的一种带平衡盘的水轮机，具有良好的经济和社会效益。


技术特征：
1.一种带平衡盘的水轮机，包括转轮（1）、活动导叶（2）、固定导叶（3）和蜗壳（4），蜗壳（4）外面左侧装有顶盖（11），蜗壳（4）出口处与尾水管（5）相连通，蜗壳（4）内装有均布的固定导叶（3），固定导叶（3）内侧同心装有相间开的活动导叶（2），活动导叶（2）内侧同心置有转轮（1），其特征在于，所述的转轮（1）中心轴孔经键与主轴（8）固定连接，转轮（1）左侧的主轴（8）上从右向左依次套装有平衡盘（7）、主轴密封（12）和轴承，轴承外面装有轴承箱（10），平衡盘（7）外缘与装在顶盖（11）上的平衡环（6）之间设有均匀的间隙，构成间隙配合，平衡盘（7）与转轮（1）上冠之间的腔体构成压力室（14），平衡盘（7）与主轴密封（12）之间的腔体构成平衡室（15），平衡室（15）经连通管（13）与尾水管（5）相连通。2.根据权利要求1所述的带平衡盘的水轮机，其特征在于，所述的平衡盘（7）呈圆盘状，经中心处的轴孔通过键与主轴（8）固定连接，随转轮（1）同步旋转，平衡环（6）固定装在顶盖（11）内侧，运行过程水流从转轮（1）上冠进入压力室（14），在压差作用下水流经平衡盘（7）与平衡环（6）之间的间隙流入平衡室（15），然后通过连通管（13）进入尾水管（5），在压差作用下产生作用在平衡盘（7）上的轴向力从压力室（14）指向平衡室（15），与转轮（1）上的轴向力相互平衡。3.根据权利要求1所述的带平衡盘的水轮机，其特征在于，所述的水轮机为水电站水轮机、水泵水轮机或余能回收水轮机。4.根据权利要求1所述的带平衡盘的水轮机，其特征在于，所述的轴承包括第一轴承（9-1）和第二轴承（9-2），第一轴承（9-1）和第二轴承（9-2）为滚动轴承或滑动轴承。

技术总结
一种带平衡盘的水轮机，蜗壳出口处与尾水管相连通，蜗壳内装有固定导叶，固定导叶内侧装有活动导叶，活动导叶内侧置有转轮，转轮中心轴孔与主轴固定连接，转轮左侧的主轴上从右向左依次套装有平衡盘、主轴密封和轴承，轴承外面装有轴承箱，平衡盘外缘与装在顶盖上的平衡环之间设有均匀的间隙，构成间隙配合，平衡盘与转轮上冠之间的腔体构成压力室，平衡盘与主轴密封之间的腔体构成平衡室，平衡室经连通管与尾水管相连通。本实用新型结构简单，适用于小微型水轮机轴向水推力的平衡，提高运行稳定性的目的，有效的克服了小微型水轮机因轴向水推力过大选用滑动轴承所造成的系统复杂、运维要求较高的问题，具有安全可靠，经济效益显著的优点。著的优点。著的优点。


技术研发人员：刘安然 李延频 陈德新 寇攀高 张自超 张利红 付斌
受保护的技术使用者：华北水利水电大学
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/8/5