转轮及混流式水轮机

1.本技术属于水轮机技术领域，尤其涉及一种转轮及混流式水轮机。


背景技术：

2.随着人们环保节能观念的不断增强，社会对利用清洁可再生能源以实现节能减排、减少环境污染的需求也在不断增高，使得水力发电行业备受青睐。其中，水轮机是一种能够把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，当水流被引至水轮机的转轮时，水流能够推动转轮旋转从而带动发电机进行发电。
3.但是，当水流中掺杂有泥沙或其他杂质时，杂质易对转轮的叶片造成磨损或冲击，使得转轮易损坏，降低了转轮的工作可靠性，也降低了转轮的使用寿命，使得水轮机的具有较高的检修维护成本。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种转轮及混流式水轮机，旨在提高转轮的工作可靠性。
5.第一方面，本技术实施例提供一种转轮，转轮用于混流式水轮机，转轮包括上冠、下环、多个第一叶片以及多个第二叶片，多个第一叶片连接于上冠与下环之间，多个第一叶片环绕轴线间隔分布，第一叶片包括第一进口边、第一出口边，第一出口边位于第一进口边靠近轴线的一侧，第一叶片具有从第一入口边向第一出口边延伸的第一虚拟流线；多个第二叶片连接于上冠与下环之间，多个第二叶片环绕轴线间隔分布，第二叶片包括第二进口边与第二出口边，第二出口边位于第二进口边靠近轴线的一侧，第二叶片具有从第二入口边向第二出口边延伸的第二虚拟流线，其中，第一虚拟流线的长度与第二虚拟流线的长度的比例为0.66至0.8。
6.根据本技术第一方面的实施方式，第一进口边与轴线间的间距等于第二进口边与轴线间的间距。
7.根据本技术第一方面的前述任一实施方式，第一叶片还包括连接于第一进口边与第一出口边间的第一表面与第二表面，第一虚拟流线与第一表面间的间距等于第一虚拟流线与第二表面间的间距；第二叶片还包括连接于第二进口边与第二出口边间的第三表面与第四表面，第二虚拟流线与第三表面间的间距等于第二虚拟流线与第四表面间的间距。
8.根据本技术第一方面的前述任一实施方式，第一叶片还包括连接于第一表面与第二表面间的第一上表面与第一下表面，第一上表面与上冠连接，第一下表面与下环连接，第一虚拟流线的延伸路径上具有第一参考点和第二参考点，第一参考点至第一上表面的距离与第一参考点至第一下表面的距离之间具有第一比值，第二参考点至第一上表面的距离与第二参考点至第一下表面的距离之间具有第二比值，第一比值和第二比值相等；和/或，第二叶片还包括连接于第三表面与第四表面间的第二上表面与第二下表面，第二上表面与上冠连接，第二下表面与下环连接，第二虚拟流线的延伸路径上具有第三参考点和第四参考点，第三参考点至第二上表面的距离与第三参考点至第二下表面的距离之间具有第三比
值，第四参考点至第二上表面的距离与第四参考点至第二下表面的距离之间具有第四比值，第三比值和第四比值相等。
9.根据本技术第一方面的前述任一实施方式，在从上冠指向下环的方向上，第一叶片和第二叶片分别具有n条第一虚拟流线和n条第二虚拟流线，其中，位于轴向上同一高度的第i条第一虚拟流线的长度与第i条第二虚拟流线的长度间的比例为0.66至0.8。
10.根据本技术第一方面的前述任一实施方式，第一虚拟流线的长度与第二虚拟流线的长度间的比例为0.8。
11.根据本技术第一方面的前述任一实施方式，第一叶片的数量为7个，第二叶片的数量为7个。
12.根据本技术第一方面的前述任一实施方式，第一叶片的包角为38
°
至49.7
°
；和/或，第一叶片的安放角为15
°
至20
°
。
13.根据本技术第一方面的前述任一实施方式，第一叶片与第二叶片沿周向交替分布。
14.第二方面，本技术实施例提供一种混流式水轮机，混流式水轮机包括如前述第一方面任一实施方式中的转轮。
15.本技术实施例提供的一种转轮包括上冠、下环、多个第一叶片以及多个第二叶片。多个第一叶片环绕轴线间隔分布，多个第二叶片环绕轴线间隔分布，水流能够从第一进口边和第二进口边侧流入各第一叶片和各第二叶片间的间隔中，并作用于第一叶片与第二叶片的表面以推动转轮的旋转，然后从第一出口边和第二出口边侧流出转轮。第一叶片具有从第一入口边向第一出口边延伸的第一虚拟流线，第二叶片具有从第二入口边向第二出口边延伸的第二虚拟流线，通过设置第一虚拟流线的长度与第二虚拟流线的长度的比例为0.66至0.8，使得第一叶片在从第一进口边指向第一出口边的方向上的延伸尺寸大于第二叶片在从第二进口边指向第二出口边的方向上的延伸尺寸，使得水流能够在转轮内具有较好的流场涡旋结构，提高了转轮工作效率及运行稳定性，且由于第一虚拟流线的长度与第二虚拟流线的长度的比例为0.66至0.8，使得转轮在工作时，水流不会相对于转轮具有过大的相对流速，使得水流与转轮间不易发生较为严重的磨损和冲击，从而提高了转轮的工作可靠性和使用寿命。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术一些实施例的转轮的结构示意图；
18.图2为本技术一些实施例的第一叶片的结构示意图；
19.图3为本技术一些实施例的转轮去掉上冠后的俯视结构示意图；
20.图4为本技术一些实施例的转轮的侧视结构示意图；
21.图5为本技术另一些实施例的第一叶片的结构示意图；
22.图6为本技术一些实施例的第二叶片的结构示意图。
23.附图标记说明：
24.1-转轮；
25.11-上冠；
26.12-下环；121-开口；
27.13-第一叶片；13a-第一虚拟流线；13b-第一轮廓线；13c-第一参考点；13d-第二参考点；131-第一进口边；132-第一出口边；133-第一表面；134-第二表面；135-第一上表面；136-第一下表面；
28.14-第二叶片；14a-第二虚拟流线；14b-第二轮廓线；14c-第三参考点；14d-第四参考点；141-第二进口边；142-第二出口边；143-第三表面；144-第四表面；145-第二上表面；146-第二下表面；
29.a-轴线；
30.x-轴向；
31.r-周向。
具体实施方式
32.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本技术，而不是限定本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术更好的理解，在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本技术造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
33.需要说明的是，在本文中，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
34.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本技术的实施例的具体结构进行限定。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.随着人们环保节能观念的不断增强，社会对利用清洁可再生能源以实现节能减
排、减少环境污染的需求也在不断增高，使得水力发电行业备受青睐。其中，水轮机是一种能够把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，当水流被引至水轮机的转轮时，水流能够推动转轮旋转从而带动发电机进行发电。但是，当水流中掺杂有泥沙或其他杂质时，杂质易对转轮的叶片造成磨损或冲击，使得转轮易损坏，降低了转轮的工作可靠性，也降低了转轮的使用寿命，使得水轮机的具有较高的检修维护成本。
36.为了解决上述技术问题，提供了本技术。为了更好地理解本技术，下面结合附图对本技术实施例的转轮及混流式水轮机进行详细描述。
37.图1为本技术一些实施例的转轮1的结构示意图，图2为本技术一些实施例的第一叶片13的结构示意图，图3为本技术一些实施例的转轮1去掉上冠11后的俯视结构示意图，图4为本技术一些实施例的转轮1的侧视结构示意图，图5为本技术另一些实施例的第一叶片13的结构示意图，图6为本技术一些实施例的第二叶片14的结构示意图，图中x方向为轴向即轴线a的延伸方向，图中r方向为周向，图5中位于第一表面133的第一轮廓线13b为虚线，图5中位于第二表面134的第一轮廓线13b为实线，图6中位于第三表面143的第二轮廓线14b为虚线，图6中位于第四表面144的第二轮廓线14b为实线。
38.如图1至图6所示，本技术实施例提供一种转轮1，转轮1用于混流式水轮机，转轮1包括上冠11、下环12、多个第一叶片13以及多个第二叶片14，多个第一叶片13连接于上冠11与下环12之间，多个第一叶片13环绕轴线a间隔分布，第一叶片13包括第一进口边131、第一出口边132，第一出口边132位于第一进口边131靠近轴线a的一侧，第一叶片13具有从第一入口边向第一出口边132延伸的第一虚拟流线13a；多个第二叶片14连接于上冠11与下环12之间，多个第二叶片14环绕轴线a间隔分布，第二叶片14包括第二进口边141与第二出口边142，第二出口边142位于第二进口边141靠近轴线a的一侧，第二叶片14具有从第二入口边向第二出口边142延伸的第二虚拟流线14a，其中，第一虚拟流线13a的长度与第二虚拟流线14a的长度的比例为0.66至0.8。
39.本技术实施例提供的一种转轮1包括上冠11、下环12、多个第一叶片13以及多个第二叶片14。多个第一叶片13环绕轴线a间隔分布，多个第二叶片14环绕轴线a间隔分布，水流能够从第一进口边131和第二进口边141侧流入各第一叶片13和各第二叶片14间的间隔中，并作用于第一叶片13与第二叶片14的表面以推动转轮1的旋转，然后从第一出口边132和第二出口边142侧流出转轮1。第一叶片13具有从第一入口边向第一出口边132延伸的第一虚拟流线13a，第二叶片14具有从第二入口边向第二出口边142延伸的第二虚拟流线14a，通过设置第一虚拟流线13a的长度与第二虚拟流线14a的长度的比例为0.66至0.8，使得第一叶片13在从第一进口边131指向第一出口边132的方向上的延伸尺寸大于第二叶片14在从第二进口边141指向第二出口边142的方向上的延伸尺寸，使得水流能够在转轮1内具有较好的流场涡旋结构，提高了转轮1工作效率及运行稳定性，且由于第一虚拟流线13a的长度与第二虚拟流线14a的长度的比例为0.66至0.8，使得转轮1在工作时，水流不会相对于转轮1具有过大的相对流速，使得水流与转轮1间不易发生较为严重的磨损和冲击，从而提高了转轮1的工作可靠性和使用寿命。
40.在一些实施例中，第一叶片13与上冠11和下环12间的连接方式可以有多种，第二叶片14与上冠11和下环12间的连接方式也可以有多种，例如，第一叶片13与上冠11和下环12间可通过焊接的方式进行连接，第二叶片14与上冠11和下环12间也可通过焊接的方式进
行连接。
41.如图1所示，在一些实施例中，下环12具有沿轴向x贯穿设置的开口121，第一叶片13与第二叶片14连接于下环12朝向开口121一侧的内壁和上冠11之间，从第一出口边132和第二出口边142流出的水流能够从开口121流出转轮1。
42.在一些实施例中，第一叶片13和第二叶片14可以为x型叶片，如图2所示，即在从第一进口边131指向第一出口边132的方向上，第一进口边131的投影与第一出口边132的投影相交并呈x型。同理，在从第二进口边141指向第二出口边142的方向上，第二进口边141的投影与第二出口边142的投影相交并呈x型。x型叶片的设置能够使得转轮1工作时第一叶片13与第二叶片14上的压力分布较为均匀，使得从第一出口边132和第二出口边142流出水流的流态更加合理。
43.如图3所示，在一些实施例中，第一叶片13与第二叶片14沿周向r交替分布，使得转轮1中第一叶片13与第二叶片14的排布较为均匀，在转轮1中流动的水流具有较好的流态。
44.如图3所示，在一些实施例中，第一叶片13的数量为7个，第二叶片14的数量为7个。通过合理的设置第一叶片13与第二叶片14的数量，使得第一叶片13与第二叶片14间具有较为合适的空间尺寸以便于水流的通过，从而使得水流能够在转轮1中流动顺畅，水流不会相对于转轮1具有过大的相对流速。
45.如图4所示，在一些实施例中，第一进口边131与轴线a间的间距可以等于第二进口边141与轴线a间的间距，由于第一叶片13在从第一进口边131指向第一出口边132的方向上的延伸尺寸大于第二叶片14在从第二进口边141指向第二出口边142的方向上的延伸尺寸，使得第一出口边132与轴线a间的间距小于第二出口边142与轴线a间的间距，从而使得水流在转轮1内能够较为顺畅的流通，尤其水流在转轮1中流至下环12附近时，水流不会相对于转轮1具有较大的相对流速，使得水流与下环12处的转轮1间不易发生较为严重的磨损和冲击，从而提高了转轮1的工作可靠性和使用寿命。
46.在一些实施例中，第一进口边131与轴线a间的间距等于第二进口边141与轴线a间的间距，可以指的是在轴向x上处于同一高度的第一进口边131上的一点和第二进口边141上的一点均与轴线a的间具有相同的间距。同理，在一些实施例中，第一出口边132与轴线a间的间距小于第二出口边142与轴线a间的间距，可以指的是第一出口边132上任意一点与轴线a的间的间距小于与该点处于同一高度的第二出口边142上一点与轴线a的间的间距。
47.在本技术一些实施例中所描述的某点与某直线间或某点与某一曲线间的间距，可以指的是某点与某直线间或某点至某一曲线间的最小间距。
48.在本技术一些实施例中所描述的某点在轴向x上的高度，可以指的是某点至垂直于轴线a方向任一参考平面的相对距离，该相对距离可正可负，当某点位于该参考平面一侧且该点与参考平面的相对距离(即高度)为正时，那么位于参考平面另一侧的其他点与参考平面的相对距离(即高度)则为负，例如，参考平面可为下环12上靠近上冠11一侧的上表面，第一进口边131和第二进口边141上位于下环12上表面靠近上冠11一侧的点的高度均可为正，第一进口边131和第二进口边141上位于下环12上表面远离上冠11一侧的点的高度均可为负。
49.在一些实施例中，第一叶片13还包括连接于第一进口边131与第一出口边132间的第一表面133与第二表面134，第二叶片14还包括连接于第二进口边141与第二出口边142间
的第三表面143与第四表面144，在一些实施例中，第一虚拟流线13a可以位于第一叶片13的第一表面133或第二表面134，第二虚拟流线14a可以位于第二叶片14的第三表面143或第四表面144。
50.在另一些实施例中，如图5所示，第一虚拟流线13a可以位于第一叶片13的第一表面133与第二表面134间的中心部分，例如，第一虚拟流线13a可以位于第一表面133和第二表面134上沿轴向x与其具有相同高度的相邻两个第一轮廓线13b之间。如图6所示，第二虚拟流线14a可以位于第二叶片14的第三表面143与第四表面144间的中心部分，例如，第二虚拟流线14a可以位于第三表面143和第四表面144上沿轴向x与其具有相同高度的相邻两个第二轮廓线14b之间。
51.在本实施例中，第一虚拟流线13a与第一表面133间的间距可以等于第一虚拟流线13a与第二表面134间的间距，第二虚拟流线14a与第三表面143间的间距可以等于第二虚拟流线14a与第四表面144间的间距。使得可以在第一叶片13的基础上进行加工以得到第二叶片14，例如，可将第一叶片13进行切割以得到具有第二虚拟流线14a的处于半成品状态的第二叶片14，此时处于半成品状态的第二叶片14具有连接于第二进口边141与第二出口边142间的第三初表面和第四初表面，为了使得成品状态的第二叶片14在第二出口边142附近具有较小的厚度和较好的过渡形状，还需要再对处于半成品状态的第二叶片14的第三初表面和第四初表面进行加工，以调整厚度并得到具有第三表面143和第四表面144的成品状态的第二叶片14。
52.因此，当第一虚拟流线13a位于第一叶片13的第一表面133与第二表面134间的中心部分，且第二虚拟流线14a位于第二叶片14的第三表面143与第四表面144间的中心部分时，对第三初表面和第四初表面进行加工时不易改变第二虚拟流线14a的长度，使得第二虚拟流线14a的长度在对第一叶片13进行切割时就能够得到较好的控制。而当第一虚拟流线13a位于第一叶片13的第一表面133或第二表面134，且第二虚拟流线14a位于第二叶片14的第三表面143或第四表面144时，对处于半成品状态的第二叶片14的表面进行加工时会改变第二虚拟流线14a的长度，不易与对处于成品状态的第二叶片14的第二虚拟流线14a的长度有较好的控制。
53.在一些实施例中，在某一工况条件下设计第一叶片13的厚度时，可以将第一叶片13的厚度相较于该工况下常规叶片的厚度均匀加厚15％至20％，以便于在第一叶片13的基础上加工形成第二叶片14时能够对第二叶片14的厚度进行减薄过渡处理，并不会使得第二叶片14具有过薄的厚度。
54.在一些实施例中，第一虚拟流线13a与第一表面133间的间距等于第一虚拟流线13a与第二表面134间的间距，可以指的是第一虚拟流线13a上任意一点与第一表面133间的间距等于该点与第二表面134间的间距，第二虚拟流线14a与第三表面143间的间距等于第二虚拟流线14a与第四表面144间的间距，可以指的是第二虚拟流线14a上任意一点与第三表面143间的间距等于该点与第四表面144间的间距。其中，在本技术一些实施例中所描述的某点与某面间的间距，可以指的是某点与某面间的最小间距。
55.在一些实施例中，如图5所示，第一叶片13还包括连接于第一表面133与第二表面134间的第一上表面135与第一下表面136，第一上表面135与上冠11连接，第一下表面136与下环12连接，第一虚拟流线13a的延伸路径上具有第一参考点13c和第二参考点13d，第一参
考点13c至第一上表面135的距离(例如，图5中l1)与第一参考点13c至第一下表面136的距离(例如，图5中l2)之间具有第一比值，第二参考点13d至第一上表面135的距离(例如，图5中l3)与第二参考点13d至第一下表面136的距离(例如，图5中l4)之间具有第二比值，第一比值和第二比值相等；和/或，如图6所示，第二叶片14还包括连接于第三表面143与第四表面144间的第二上表面145与第二下表面146，第二上表面145与上冠11连接，第二下表面146与下环12连接，第二虚拟流线14a的延伸路径上具有第三参考点14c和第四参考点14d，第三参考点14c至第二上表面145的距离(例如，图6中l5)与第三参考点14c至第二下表面146的距离(例如，图6中l6)之间具有第三比值，第四参考点14d至第二上表面145的距离(例如，图6中l7)与第四参考点14d至第二下表面146的距离(例如，图6中l8)之间具有第四比值，第三比值和第四比值相等。
56.在一些实施例中，第一参考点13c可以为第一虚拟流线13a上的任意一点，第二参考点13d可以为第一虚拟流线13a上除第一参考点13c外的任意一点。例如，当第一比值与第二比值均为1时，第一虚拟流线13a上任意一点与第一上表面135间的距离等于该点与第一下表面136间的距离。又例如，当第一比值与第二比值均为2时，第一虚拟流线13a上任意一点与第一上表面135间的距离等于该点与第一下表面136间的距离的2倍。
57.在一些实施例中，第三参考点14c可以为第二虚拟流线14a上的任意一点，第四参考点14d可以为第二虚拟流线14a上除第三参考点14c外的任意一点。例如，当第三比值与第四比值均为1时，第二虚拟流线14a上任意一点与第二上表面145间的距离等于该点与第二下表面146间的距离。又例如，当第三比值与第四比值均为2时，第二虚拟流线14a上任意一点与第二上表面145间的距离等于该点与第二下表面146间的距离的2倍。
58.通过设置第一比值和第二比值相等，使得第一虚拟流线13a的走向能够较好的代表和体现第一叶片13的形状，通过设置第三比值和第四比值相等，也使得第二虚拟流线14a的走向能够较好的代表和体现第二叶片14的形状，从而使得第一叶片13在从第一进口边131指向第一出口边132的方向上的延伸尺寸能够较为均匀的大于第二叶片14在从第二进口边141指向第二出口边142的方向上的延伸尺寸。
59.如图5与图6所示，在一些实施例中，在从上冠11指向下环12的方向上，第一叶片13和第二叶片14分别具有n条第一虚拟流线13a和n条第二虚拟流线14a，其中，位于轴向x上同一高度的第i条第一虚拟流线13a的长度与第i条第二虚拟流线14a的长度间的比例为0.66至0.8。
60.本技术对第一虚拟流线13a和第二虚拟流线14a的具体条数不做限定，但第一虚拟流线13a的条数需要等于第二虚拟流线14a的条数，以使任意一条第一虚拟流线13a能够具有对应的在轴向x上位于同一高度的第二虚拟流线14a以进行比较，或以使任意一条第二虚拟流线14a能够具有对应的在轴向x上位于同一高度的第一虚拟流线13a以进行比较。
61.在一些实施例中，如图5与图6所示，第一虚拟流线13a和第二虚拟流线14a的数量可以大于或等于五条，当第一虚拟流线13a和第二虚拟流线14a设置的越多时，第一虚拟流线13a就能更进一步的代表第一叶片13在从第一进口边131指向第一出口边132方向上的延伸形状。同理，第二虚拟流线14a也能更进一步的代表第二叶片14在从第二进口边141指向第二出口边142方向上的延伸形状，从而使得当位于轴向x上同一高度的第i条第一虚拟流线13a的长度与第i条第二虚拟流线14a的长度间的比例为0.66至0.8时，水流不易相对于转
轮1具有超过30.8m/s的相对流速，使得水流与转轮1间不易发生较为严重的磨损和冲击。并且，也使得第一入口边与第一出口边132间的压差较小，以及第二入口边与第二出口边142间的压差较小，转轮1内的最小压力较大，使得转轮1工作时不易发生空化现象，从而提高了转轮1的工作可靠性和使用寿命。
62.在一些实施例中，第i条第一虚拟流线13a与第i条第二虚拟流线14a位于轴向x上的同一高度，可以指的是第i条第一虚拟流线13a与第一进口边131的交点与第i条第二虚拟流线14a与第二进口边141的交点位于轴向x上的同一高度。
63.在一些实施例中，位于轴向x上同一高度的第i条第一虚拟流线13a与第i条第二虚拟流线14a的第一比值、第二比值、第三比值和第四比值均相等，以使得第一叶片13的形状尺寸与第二叶片14的形状尺寸间具有较好的关联，在加工第一叶片13与第二叶片14时，能够便于控制位于轴向x上同一高度的第i条第一虚拟流线13a的长度与第i条第二虚拟流线14a的长度间的比例为0.66至0.8。
64.在一些实施例中，第一叶片13的包角为38
°
至49.7
°
；和/或，第一叶片13的安放角为15
°
至20
°
。通过合理的设置第一叶片13的包角与第一叶片13的安放角，能够使得水流在转轮1中流至下环12附近时，水流不会相对于转轮1具有较大的相对流速，使得水流与下环12处的转轮1间不易发生较为严重的磨损和冲击，也提高了转轮1的水力性能，使得空化现象不易发生，使得转轮1能够较为平稳的运行。
65.在一些实施例中，第一虚拟流线13a的长度与第二虚拟流线14a的长度间的比例为0.8。通过设置第一虚拟流线13a的长度与第二虚拟流线14a的长度间的比例为0.8，使得转轮1能够具有较好的综合性能，即使得水流不易相对于转轮1具有超过30.8m/s的相对流速，使得水流与转轮1间不易发生较为严重的磨损和冲击，也使得第一入口边与第一出口边132间的压差较小，以及第二入口边与第二出口边142间的压差较小，转轮1内的最小压力能够大于-1*105pa，使得转轮1工作时不易发生空化现象，从而提高了转轮1的工作可靠性和使用寿命。在提高转轮1的工作可靠性的同时，第一虚拟流线13a的长度与第二虚拟流线14a的长度间的比例为0.8时，转轮1还能具有较大且较为稳定的功率，且转轮1在偏离设计工况运行时，仍能保持高效率，使得转轮1运行稳定。
66.根据本技术的一些实施例，本技术还提供了一种混流式水轮机，混流式水轮机包括如前述任一实施例所述的转轮1。该混流式水轮机能够具有较好的工作可靠性。
67.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种转轮，用于混流式水轮机，其特征在于，包括：上冠；下环；多个第一叶片，连接于所述上冠与下环之间，多个所述第一叶片环绕轴线间隔分布，所述第一叶片包括第一进口边、第一出口边，所述第一出口边位于所述第一进口边靠近所述轴线的一侧，所述第一叶片具有从所述第一入口边向所述第一出口边延伸的第一虚拟流线；多个第二叶片，连接于所述上冠与下环之间，多个所述第二叶片环绕所述轴线间隔分布，所述第二叶片包括第二进口边与第二出口边，所述第二出口边位于所述第二进口边靠近所述轴线的一侧，所述第二叶片具有从所述第二入口边向所述第二出口边延伸的第二虚拟流线，其中，所述第一虚拟流线的长度与所述第二虚拟流线的长度的比例为0.66至0.8。2.根据权利要求1所述的转轮，其特征在于，所述第一进口边与所述轴线间的间距等于所述第二进口边与所述轴线间的间距。3.根据权利要求1所述的转轮，其特征在于，所述第一叶片还包括连接于所述第一进口边与第一出口边间的第一表面与第二表面，所述第一虚拟流线与所述第一表面间的间距等于所述第一虚拟流线与所述第二表面间的间距；所述第二叶片还包括连接于所述第二进口边与第二出口边间的第三表面与第四表面，所述第二虚拟流线与所述第三表面间的间距等于所述第二虚拟流线与所述第四表面间的间距。4.根据权利要求3所述的转轮，其特征在于，所述第一叶片还包括连接于所述第一表面与所述第二表面间的第一上表面与第一下表面，所述第一上表面与所述上冠连接，所述第一下表面与所述下环连接，所述第一虚拟流线的延伸路径上具有第一参考点和第二参考点，所述第一参考点至所述第一上表面的距离与所述第一参考点至所述第一下表面的距离之间具有第一比值，所述第二参考点至所述第一上表面的距离与所述第二参考点至第一下表面的距离之间具有第二比值，所述第一比值和所述第二比值相等；和/或，所述第二叶片还包括连接于所述第三表面与所述第四表面间的第二上表面与第二下表面，所述第二上表面与所述上冠连接，所述第二下表面与所述下环连接，所述第二虚拟流线的延伸路径上具有第三参考点和第四参考点，所述第三参考点至所述第二上表面的距离与所述第三参考点至所述第二下表面的距离之间具有第三比值，所述第四参考点至所述第二上表面的距离与所述第四参考点至第二下表面的距离之间具有第四比值，所述第三比值和所述第四比值相等。5.根据权利要求1所述的转轮，其特征在于，在从所述上冠指向所述下环的方向上，所述第一叶片和所述第二叶片分别具有n条所述第一虚拟流线和n条所述第二虚拟流线，其中，位于轴向上同一高度的第i条所述第一虚拟流线的长度与第i条所述第二虚拟流线的长度间的比例为0.66至0.8。6.根据权利要求1至5任一项所述的转轮，其特征在于，所述第一虚拟流线的长度与所述第二虚拟流线的长度间的比例为0.8。7.根据权利要求1至5任一项所述的转轮，其特征在于，所述第一叶片的数量为7个，所
述第二叶片的数量为7个。8.根据权利要求1至5任一项所述的转轮，其特征在于，所述第一叶片的包角为38
°
至49.7
°
；和/或，所述第一叶片的安放角为15
°
至20
°
。9.根据权利要求1至5任一项所述的转轮，其特征在于，所述第一叶片与所述第二叶片沿周向交替分布。10.一种混流式水轮机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的转轮。

技术总结
本申请公开了一种转轮及混流式水轮机。转轮包括上冠、下环、多个第一叶片以及多个第二叶片，多个第一叶片连接于上冠与下环之间，多个第一叶片环绕轴线间隔分布，第一叶片包括第一进口边、第一出口边，第一出口边位于第一进口边靠近轴线的一侧，第一叶片具有从第一入口边向第一出口边延伸的第一虚拟流线；多个第二叶片连接于上冠与下环之间，多个第二叶片环绕轴线间隔分布，第二叶片包括第二进口边与第二出口边，第二出口边位于第二进口边靠近轴线的一侧，第二叶片具有从第二入口边向第二出口边延伸的第二虚拟流线，其中，第一虚拟流线的长度与第二虚拟流线的长度的比例为0.66至0.8。本申请提供的转轮具有较好的工作稳定性。本申请提供的转轮具有较好的工作稳定性。本申请提供的转轮具有较好的工作稳定性。


技术研发人员：王正伟 黄星星 李辉楚
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/6/12