一种动力反转式自由液面漩涡抑制消除装置及方法与流程
本发明属于漩涡抑制消除，具体涉及一种动力反转式自由液面漩涡抑制消除装置及方法。
背景技术：
1、各种类型的水泵站是水网建设中的重要组成部分，包括传统水电站、抽水蓄能电站以及建设于地下的污水处理厂采用的各种泵站。在各种类型的水泵站建设中，均包含水库工程。在泵站内，水库起到集水的功能，水源经泵组输送到下游的工程设施。在水电站中，水库可以完成积水的功能，利用水轮发电机将水资源的势能转变为机械能，最后再将机械能转化为电能，并经过并网输送到电力负荷中心，从而达到对经济的支持。在抽水蓄能电站中，上水库和下水库都可以完成集水及积水作用，从而可以达到双向发电及输水目的，这个过程是由水泵水轮机机组完成。
2、然而，由于水位、流量、流速以及库区几何形态等诸多原因，可能会引起自由液面产生吸气漩涡，这些漩涡将水体中的气体卷入到泵站或水轮机组内部，从而影响整个系统的运行效率。经研究表明，此类涡旋对机组的运行效率有着不容忽视的影响，如果过多的空气被抽入，将会造成机组失稳。因此，如何有效地抑制和消除此种涡旋，保证水库的整体稳定和高效地运转，有着十分重要的作用。现有的各类漩涡抑制消除装置，普遍具有漩涡抑制消除效率低以及装置稳定性差等原因，从而无法满足使用需求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种动力反转式自由液面漩涡抑制消除装置及方法，可有效解决上述问题。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、本发明提供一种动力反转式自由液面漩涡抑制消除装置，包括浮力盖板(3)、刃型凸起(5)、叶片(6)、主动转动轴套(7)、从动转轴(8)、提涡螺旋轮(12)和传动单元；
4、所述浮力盖板(3)水平设置；所述主动转动轴套(7)垂直设置，并且，所述主动转动轴套(7)的顶端与所述浮力盖板(3)的中心转动连接；在所述主动转动轴套(7)的靠近所述浮力盖板(3)的周向安装多个所述叶片(6)，每个所述叶片(6)的端部固定安装所述刃型凸起(5)；所述主动转动轴套(7)的底端通过所述传动单元同轴安装所述从动转轴(8)，当所述主动转动轴套(7)旋转时，通过所述传动单元驱动所述从动转轴(8)反向旋转；所述从动转轴(8)在位于所述主动转动轴套(7)下方的周向安装所述提涡螺旋轮(12)。
5、优选的，所述提涡螺旋轮(12)为螺旋形叶片，并且，按自下向上方向，其螺旋半径逐渐增大；每个所述叶片(6)的截面为梯形，其叶片宽度自上向下逐渐减小。
6、优选的，所述浮力盖板(3)的侧部周向设置垃圾护栏(4)。
7、优选的，所述浮力盖板(3)在靠近中心的位置开设多个浮力盖板流通孔(13)。
8、优选的，在所述浮力盖板(3)的上表面固定安装顶盖(2)；设置固定轴套(11)，使所述固定轴套(11)的顶端与所述顶盖(2)的中心固定，所述固定轴套(11)的底部穿过所述浮力盖板(3)的中心通孔而延伸到所述浮力盖板(3)的下方；
9、在所述固定轴套(11)的外部套设安装所述主动转动轴套(7)，并使所述主动转动轴套(7)相对于所述固定轴套(11)可转动；
10、所述从动转轴(8)的上部位于所述固定轴套(11)的内部，并相对于所述固定轴套(11)可转动；所述从动转轴(8)的下部延伸到所述固定轴套(11)的下方，并在所述从动转轴(8)的下部安装所述提涡螺旋轮(12)。
11、优选的，在所述浮力盖板(3)的中心通孔安装第一推力轴承(16)，所述主动转动轴套(7)的顶部螺纹安装主动转动轴套锥形套环(19)，所述主动转动轴套锥形套环(19)安装于所述第一推力轴承(16)的内部；所述主动转动轴套(7)的底部和所述固定轴套(11)之间设置第一轴承(14)，从而实现对所述主动转动轴套(7)的转动与轴向定位，实现所述主动转动轴套(7)的稳定性旋转；
12、在所述顶盖(2)的中心通孔安装第二推力轴承(17)，所述从动转轴(8)的顶部螺纹安装从动转轴锥形套环(18)，所述从动转轴锥形套环(18)安装于所述第二推力轴承(17)的内部；所述从动转轴(8)的底部和所述固定轴套(11)之间设置第二轴承(15)，从而实现对所述从动转轴(8)的转动与轴向定位，实现所述从动转轴(8)的稳定性旋转。
13、优选的，所述传动单元包括主动转动齿轮(9)、从动转动齿轮(10)和传动机构；
14、所述主动转动轴套(7)的底部焊接固定安装所述主动转动齿轮(9)；所述从动转轴(8)在靠近所述主动转动轴套(7)底部的位置焊接固定安装所述从动转动齿轮(10)；所述主动转动齿轮(9)和所述从动转动齿轮(10)之间安装所述传动机构，所述主动转动轴套(7)旋转时，通过所述传动机构驱动所述从动转轴(8)反向旋转。
15、优选的，所述传动机构包括第一齿轮(20)、第一齿轮轴(21)、第一固定装置(22)、第二齿轮(23)、第二齿轮轴(24)和第二固定装置(25)；
16、所述主动转动齿轮(9)为内齿轮，所述第一齿轮(20)非共轴设置于所述主动转动齿轮(9)的内侧，所述第一齿轮(20)的外齿与所述主动转动齿轮(9)的内齿啮合；所述第一齿轮(20)的第一齿轮轴(21)通过所述第一固定装置(22)与所述固定轴套(11)固定，以实现对所述第一齿轮(20)的旋转支撑；
17、所述从动转动齿轮(10)为内齿轮，所述第二齿轮(23)非共轴设置于所述从动转动齿轮(10)的内侧，所述第二齿轮(23)的外齿与所述从动转动齿轮(10)的内齿啮合；所述第二齿轮(23)的第二齿轮轴(24)通过所述第二固定装置(25)与所述固定轴套(11)固定，以实现对所述第二齿轮(23)的旋转支撑；
18、所述第一齿轮(20)的外齿和所述第二齿轮(23)的外齿啮合。
19、本发明还提供一种所述的动力反转式自由液面漩涡抑制消除装置的方法，包括以下步骤：
20、步骤1，动力反转式自由液面漩涡抑制消除装置通过浮力盖板(3)在水面上所产生的浮力而漂浮在水面；
21、步骤2，当水面出现自由液面漩涡时，在漩涡周围水流向漩涡中心旋转聚拢，由于浮力盖板(3)的作用，整个动力反转式自由液面漩涡抑制消除装置随着水流向漩涡中心移动，并且由于吸气漩涡自水面开始，其中心向半径两侧线速度逐渐降低，从而带动叶片(6)在第一方向转动；
22、步骤3，当叶片(6)在第一方向转动时，带动主动转动轴套(7)在第一方向转动；当主动转动轴套(7)在第一方向转动时，通过传动单元带动从动转轴(8)在第二方向转动，其中，第二方向与第一方向反向；当从动转轴(8)在第二方向转动时，带动提涡螺旋轮(12)在第二方向转动；
23、因此，叶片(6)和提涡螺旋轮(12)旋转方向相反，反向转动切断自由液面吸气漩涡的发展，并且，由于提涡螺旋轮(12)与漩涡旋转方向相反，其螺旋形叶片将自由液面吸气漩涡裹挟的拟向液面以下输运的空气反向提升至自由液面附近，从根本上阻断空气被自由液面漩涡裹挟输运至下一级；
24、由于主动转动轴套(7)和从动转轴(8)旋转方向相反，使得整个装置的转矩互相抵消，从而使得装置运行稳定，不易侧翻；由于浮力盖板(3)的作用，整个装置不易沉没。
25、优选的，通过在浮力盖板(3)开设浮力盖板流通孔(13)，使提涡螺旋轮(12)反向输运至自由液面周围的空气通过浮力盖板流通孔(13)相通到大气。
26、本发明提供的一种动力反转式自由液面漩涡抑制消除装置及方法具有以下优点：
27、本发明装置是一种利用漩涡运动本身提供运行动力，运行稳定高效，能够及时监控定位，并能有效防止沉没的一种在水库内自由液面漩涡抑制及消除装置，并且具有绿色环保的特点。
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