[發明專利]一種組合式的沖擊式水輪發電機轉輪的結構及制造方法

有效

• 申請號: 201210338809.6
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102865177A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 徐超;胡浩;于川;李廣俊;張正緯
• 申請（專利權）人: 沈陽市盛華特種鑄造有限公司
• 主分類號: F03B1/02
• 分類號: F03B1/02;B23P15/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及一種組合式結構的沖擊式水輪發電機轉輪的結構及制造方法，尤其是勺斗部件由雙輪轂夾持結構的組合式結構沖擊式水輪發電機轉輪的結構和制造工藝。

背景技術

隨著國家對電力建設的結構性調整和對環境保護的重視，積極發展水電已成為我國電力工業建設的指導方針。水電屬于可再生的清潔能源，發展水電，提高大型高水頭沖擊式水輪機組的設計、制造和生產能力，是促進國民經濟發展的和促進機械工業發展的需求。

隨著水輪機出力的提高，水電站水頭越來越高，高水頭水輪機技術主要體現的是其沖擊式轉輪的制造。轉輪水斗是沖擊式水電站的核心部件，其制造水平的高低直接影響水輪機的效率、壽命和使用的安全性，因此世界各國都高度重視轉輪制造技術的研究與發展。

對于高水頭沖擊式轉輪，其直徑一般為0.6~4米，更大的直徑可達6米以上，使用中主要的危險是斗根開裂，裂穿輪轂造成飛斗，發生重大安全事故。同時，由于轉輪制造成本較高，對其使用壽命的要求也越來越高。

國內通常有四種生產工藝生產沖擊式轉輪：

1、整體砂型鑄造：優點是生產成本低，缺點是由于工藝造成的材料自身缺陷使用壽命較低，同時使用安全性不高，很容易產生飛斗事故；

2、分體鑄造焊接成轉輪，即輪轂與水斗分別獨立制造，然后通過鉚接或焊接將輪轂與水斗連接成一個整體組合式轉輪：優點是制造成本較低，缺點是使用安全性很差。當轉輪運行時，水斗受到水射流的脈沖交變載荷的作用，水斗與輪轂的焊縫將產生疲勞而發生開裂；

3、整體鑄造圓餅型坯料，數控加工成型：優點是制造成本稍低，型線準確出力好，缺點是使用壽命低，安全性較差；

4、鍛造圓餅型坯料，數控加工成型：優點是型線準確出力好，使用壽命很高、安全性很好，缺點是成本極高。目前，這是高水頭轉輪的主要制造工藝。

目前，國內外高水頭沖擊式轉輪制造，主要采用鍛造毛坯，然后數控加工的工藝方法，這是由于鍛造工藝能夠有效的減少轉輪缺陷，提高轉輪的使用安全性。但在實際生產中這種工藝存在很大問題，首先是鍛件的加工量大，材料利用率不到50％；其次，對于生產大型沖擊式轉輪，由于輪徑較大，所需要的鍛坯一般需要上萬噸的大型鍛壓機才能生產，使轉輪的制造成本極高。

發明內容

為了克服整體鍛造圓餅毛坯加工成本高昂及焊接結構轉輪安全性不足的缺點，本發明提供一種組合式的沖擊式水輪發電機轉輪的結構及制造方法。

本發明的技術方案是：

一種組合式的沖擊式水輪發電機轉輪的結構，該轉輪設有：勺斗部件、輪轂，輪轂為兩圓盤輪轂夾持結構，勺斗部件的一端夾設于兩圓盤輪轂夾持結構之間，相鄰勺斗部件之間相互連接。

所述的組合式的沖擊式水輪發電機轉輪的結構，勺斗部件與輪轂采用以下一種或一種以上組合方式連接：

（1）在輪轂與勺斗部件的連接位置，輪轂和勺斗部件之間通過相對應的貫通式孔和連接件固定；

（2）在輪轂與勺斗部件的連接位置，輪轂和勺斗部件之間通過相對應的非貫通式孔和連接件固定；

（3）在輪轂與勺斗部件的連接位置，輪轂和勺斗部件之間通過圓柱形凸臺和相應的凹槽定位；

（4）在輪轂與勺斗部件的連接位置，輪轂和勺斗部件之間通過斜條形凸臺和相應的凹槽定位；

（5）在輪轂與勺斗部件的連接位置，輪轂和勺斗部件之間通過梯形凸臺和相應的凹槽定位。

所述的組合式的沖擊式水輪發電機轉輪的結構，在連接方式（1）中，輪轂與勺斗部件采用整根螺栓或鉚接件通過貫通式孔緊固夾持。

所述的組合式的沖擊式水輪發電機轉輪的結構，在連接方式（2）中，輪轂與勺斗部件采用兩側各通過一根螺栓或鉚接件通過非貫通式孔固定。

所述的組合式的沖擊式水輪發電機轉輪的結構，螺栓與輪轂間通過放置增加對輪轂夾持面積的墊塊。

所述的組合式的沖擊式水輪發電機轉輪的結構，相鄰勺斗部件之間采用以下一種或一種以上組合方式連接：

（1）勺斗部件兩側分別開有楔形凹槽，相鄰勺斗部件之間通過X形楔塊和楔形凹槽配合連接；

（2）勺斗部件兩側分別設有楔形凹槽和楔形凸臺，相鄰勺斗部件之間直接通過楔形凹槽和楔形凸臺配合連接；

（3）勺斗部件兩側分別設有半楔形凹槽和半楔形凸臺，相鄰勺斗部件之間直接通過半楔形凹槽和半楔形凸臺配合連接；

（4）勺斗部件兩側鄰接面分別設有鄰接面凸臺和鄰接面凹槽，鄰接面凸臺和鄰接面凹槽配合，用于勺斗部件的軸向精確定位。