渦輪機械的導流設備的製作方法

2023-10-05 08:28:39 4

專利名稱：渦輪機械的導流設備的製作方法
渦輪機械的導流設備本發明涉及一種用於連續流動機械的導流葉片組件，尤其用於Francis式或Kaplan式渦輪機或用於泵或泵式渦輪機，該導流葉片組件具有多個導流葉片，每個導流葉片均由公用調節元件上的一個連杆促動，其中，設有多個安全元件。導流葉片組件上的調節元件是已知的，其中，每個第二傳動機構均具有安全元件，該安全元件限制在關閉操作期間傳遞給導流葉片的轉矩。這些安全元件用於在固體意外地進入兩個相鄰導流葉片之間時、防止促動裝置所能施加給該共用調節元件的全部轉矩都集中到被阻止關閉的導流葉片上，這種轉矩集中會對導流葉片或調節元件造成損壞。在使用中，這種安全元件包括剪切銷或張力剪切銷，它在達到最大允許轉矩之前就會斷裂，同時將導流葉片從支架上釋放。例如，這種調節裝置在CH 444 787中示出。其他已有的安全元件是鉸接的彎曲連杆(例如參見JP 8074725 A)、帶有彈簧元件的復位安全元件(例如參見GB 0989828 A)以及液壓系統(例如參見DE 1503299 Al)。本發明的目的是克服上述已知安全元件的缺點，同時保證導流葉片和調節元件之間的簡單、低成本、準確且安全的連接。本發明的特徵在於:使用彎曲斷裂連杆作為安全元件，其中，該安全元件可以具有彎曲元件和螺紋連接件。本發明的創新在於通過彎曲和斷裂的組合來提供安全元件。本發明的一種優選方案的特徵在於，所述螺紋連接件被套管包圍。本發明的優選的進一步擴展方案的特徵在於，具有預定的破裂斷面的預應力拉緊螺栓被提供為螺紋連接件。通過將能改變自身形狀的延性材料和能斷裂的脆性高強度材料相組合，獲得了非常適合用於過載保護裝置的切斷特性。通過所述的實施例，一方面能防止導流葉片和調節裝置或機械調節系統受到損壞，另一方面，該實施例也能防止影響到相鄰的導流葉片。現在，將基於附圖所示的例子來描述本發明，其中，

圖1示出了根據本發明的具有彎曲斷裂連杆的Francis式渦輪機的導流葉片組件，圖2提供了根據本發明的彎曲斷裂連杆的詳細展示。圖1示出了 Francis式潤輪機的導流葉片組件I的截面。圖中可以看到導流葉片的軸2，該軸2經由導流葉片杆3和連杆4、通過鉸接連接而固定到調整環或調節環5上的杆。由此，通過轉動該調節環5，能夠經由導流葉片的軸2來均勻地調節所有導流葉片。在一個最終位置，導流葉片還用作關閉閥(shut-off valves)。由於異物能在水流中進入潤輪機和導流葉片組件，所以存在如下風險:異物被導流葉片組件捕獲並阻礙導流葉片關閉。如果沒有可用的安全元件，所述的這一對導流葉片將在關閉操作中被損壞。即使有一對導流葉片因為異物被捕獲在這一對導流葉片之間而不能關閉，安全元件也保證了渦輪機中的其他導流葉片能夠安全關閉。當超過預定的力時，被阻塞的、帶有安全元件的導流葉片被排除在導流葉片組件I的整體運動之外，從而能保護其不受任何損壞。在本例中，僅每個第二導流葉片的傳動機構配備有根據本發明的彎曲斷裂連杆6。它們之間的導流葉片的傳動機構仍具有非屈服式連杆4。本發明不限於所示的例子。例如，也可以將每個連杆4都設計為彎曲斷裂連杆6。
圖2示出了根據本發明的彎曲斷裂連杆6。彎曲斷裂連杆6包括彎曲元件(彎曲輪廓)7，該彎曲元件7 —方面連接到導流葉片的杆3，另一方面連接到調節環5。螺紋連接件用作增強件。該螺紋連接件包括預應力拉緊螺栓8，該預應力拉緊螺栓8旋接在兩個凸緣9之間並用螺母10固定。在兩個凸緣9之間的區域內，該拉緊螺栓8被套管11包圍。彎曲元件7和該螺紋連接件的組合能夠傳遞所需的定位力。彎曲斷裂連杆6的鬆脫力(trippingforce)由預應力拉緊螺栓8的破裂斷面12限定。在本情況中，破裂斷面12大致位於該拉緊螺栓的中部，但是，它例如也可以位於從套管11到凸緣9的過渡部分處。如果該連杆發生斷裂，則導流葉片由彎曲元件7保持。這防止了該導流葉片在水流中完全自由移動。由於該螺紋連接件和彎曲元件7的組合形成了非常大的慣性轉矩，所以該安全元件在到達到過載極限之前不會發生永久變形。當超過載荷極限時，拉緊螺栓8在破裂斷面12處斷裂，彎曲斷裂連杆6的慣性轉矩大幅下降，並且導流葉片上的負載立即減輕。這提供了相對於簡單彎曲連杆(例如JP 8074725 A中描述的簡單彎曲連杆)的決定性優勢。簡單彎曲連杆具有不良的鬆脫特性，因為彎曲連杆不會在限定點處被觸發。這是因為:在彎曲操作期間存在有承載儲備量。在本發明中，彎曲斷裂連杆6處的鬆脫力和拉緊螺栓8斷裂後的保持力可以通過破裂斷面12的尺寸和彎曲元件7的截面而彼此獨立地選定。該鬆脫力不依賴於臨界壓縮力與裝配長度之比。因此，彎曲斷裂連杆6也能用於Francis式潤輪機,在Francis式渦輪機中，由於缺少有效長度而不能使用鉸接元件。彎曲斷裂連杆6不會像剪切銷或鉸接連杆同等程度地分散鬆脫力。由於在彎曲體7和拉緊螺栓8處的更大離心率，這通過預應力螺紋連接件的觸發和(在調節環5和導流葉片連杆3上的)軸承的低摩擦作用而得到保證。所述計算使用了靜態計算模型，所以也有助於鬆脫力的極低分散。相比之下，鉸接式連杆由於其不穩定的失效而很難被定尺寸為安全元件。鬆脫力的分散也相應地高。由於彎曲斷裂連杆6處的鬆脫力的分散較低，所以，可選擇低的鬆脫力，同時提供相同程度的安全性。由此，能夠減小其餘導流葉片組件部件的尺寸。根據本發明的彎曲斷裂連杆6非常適合用於具有高動態負載的渦輪機和泵式渦輪機。由於該預應力拉緊螺栓8，斷面12處的負載被減小，並且消除了疲勞強度問題。彎曲斷裂連杆6是一種簡單、低成本的部件。在被觸發以後以及在安裝好的渦輪機或泵式渦輪機中，它能非常簡單地更換，因為調節裝置在外部安裝在渦輪機蓋上。
權利要求
1.用於連續流動機械的導流葉片組件，尤其用於Francis式或Kaplan式潤輪機以及用於泵或泵式渦輪機，所述導流葉片組件具有多個導流葉片，每個導流葉片均由公用調節元件(5)上的一個連杆(4)促動，其中，設有多個安全元件，其特徵在於，彎曲斷裂連杆(6)被提供為安全元件。
2.根據權利要求1所述的導流葉片組件，其特徵在於，所述安全元件具有彎曲元件(7)和螺紋連接件。
3.根據權利要求1或2所述的導流葉片組件，其特徵在於，所述安全元件的慣性轉矩大幅下降。
4.根據權利要求2或3所述的導流葉片組件，其特徵在於，所述螺紋連接件(8)被套管(11)包圍。
5.根據權利要求2-4中的一項所述的導流葉片組件，其特徵在於，具有預定的破裂斷面(12)的預應力拉緊螺栓(8)被提供為螺紋連接件。
全文摘要
本發明涉及一種用於渦輪機械的導流設備，尤其用於Francis式或Kaplan式渦輪機或用於泵或泵式渦輪機，其具有多個導流葉片(3)，該多個導流葉片(3)在各個情況下均由公用調節元件(5)上的一個連杆(4)促動。這裡，每個導流葉片或每個第二導流葉片配備有安全元件。其原理特徵在於，能夠具有螺紋連接件和彎曲體(7)的防彎曲連杆(6)被提供為安全元件。該螺紋連接件被預施加應力並構造有預定的破裂斷面(12)。因此，能彼此獨立地選擇彎曲斷裂連杆(6)上的觸發力以及該安全元件斷裂後的保持力。在該導流設備中，導流葉片受到保護而不被異物損壞。
文檔編號F03B3/18GK103119287SQ201180039512
公開日2013年5月22日 申請日期2011年8月19日 優先權日2010年8月30日
發明者彼得·諾維茨基, 克里斯多福·阿貝利, 克勞斯·庫恩 申請人:安德裡茨水電有限公司