[發明專利]水輪機葉片

有效

• 申請號: 201380032028.7
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN104379922A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 英格麗·雷;京特·霍恩
• 申請（專利權）人: 福伊特專利公司
• 主分類號: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 褚海英;曹正建

技術領域

本發明涉及水輪機，具體地涉及諸如卡普蘭水輪機(Kaplan?turbine)之類的軸流式水輪機。比如參見DE?10100963AI。

背景技術

這類水輪機包括作為基本部件的葉輪、導向輪以及外殼。葉輪包括軸以及多個葉片，這些葉片通過軸的帶動而旋轉。葉片通常可圍繞與所述軸的縱軸垂直的轉動軸調節。

調節葉片的目的在于優化水輪機的效率度，并且實際上超出整個工作面積。此外，基于所述調節可降低或避免渦凹(cavitation)。

渦凹經常會引起嚴重的問題。它發生在當流體速度增加時流體的靜壓下降的地方。例如，這是在葉片的根部區域中的情況，在該根部區域中出現所謂的凹槽應力。

為避免任何凹槽應力，已知的是可在材料中設置凹槽，并于是設置可以避免突然的輪廓變化的凹處，并且建立輪廓的軟過渡。

水輪機的葉片由鑄鋼制成。因此它們質量非常大。

不可否認，卸荷槽的切割很大程度上消除了高凹槽應力的危害。但是，由于用于形成凹槽的空腔引起了流體的擾動并由此降低了水輪機的效率度，因此該空腔是不利的。為此，使用填料對凹槽進行填充。因此，對填料的表面進行處理和拋光。該操作使得能夠恢復葉片的原有輪廓，即恢復切割之前的卸荷槽的輪廓。

以上所實現的目的如下：

避免了凹槽(即凹槽應力)的不利影響，并且即使在凹槽區域周圍中也可以有流體流過葉片，就如同完全沒有卸荷槽一樣。但是這引起了其他問題：將填料固定在凹槽中比較費力，并且不可靠。應當注意，存在如下危險，即具體是在層厚度最小的填料的釋放區，填料的整個或部分在運行期間不從凹槽中掉落。

發明內容

本發明的目的是將根據權利要求的前序部分的水輪機的葉片構造成使得在卸荷槽的形成的地方，填料可以可靠地、持久地固定而不干擾流動。

所述目的由獨立權利要求的特征達到。最顯著的特征如下：

槽表面裝配有保持主體，在安裝后的狀態中，所述保持主體嵌入在填料中。

所述保持主體具有突起，一旦填料被固化，該突起可避免填料的掉落。

保持主體優選為銷、螺栓或螺絲。所述主體與葉片的槽表面例如通過焊接剛性連接。

螺絲在某種程度是理想的，這是因為它們不需要進一步處理。螺紋和螺絲頭使得填料下陷在適當位置。

另外，可設置被彎曲成直角的銷形保持主體。其他方案包括設置兩個以上銷形保持主體，以通過它們的縱軸的不同朝向而避免填料掉落。

附圖說明

參考附圖將更好地理解現有技術和本發明。圖示具體如下：

圖1示出了在正視圖中以及局部截面圖中的具有可調節葉片的已知卡普蘭水輪機。

圖2示出了正視圖中的具有葉根和未填充的卸荷槽的葉片的圖示。

圖3再次示出了根據現有技術的具有葉根和已填充的卸荷槽的葉片。

圖4示出了根據本發明的具有葉片、根部、填料以及保持主體的螺絲的一種實施例。

圖5以3D圖示出了根據本發明的具有保持主體的槽表面。

具體實施方式

圖1中示出的卡普蘭水輪機包括由軸2帶動的葉輪1。軸2垂直地布置。葉輪包括可調節的葉片1.1。

葉輪被載流壁3包圍。此外，還設置有導葉冠4。其安裝在壁3中。導葉4.1也是可調節的。

調節由根據本發明的調節單元進行，該調節使得能夠施加與下落高度成比例的調節力。

圖2示出了具有葉根1.2的卡普蘭水輪機的傳統葉片1.1。葉片1.1包括位于根部區域中的兩個卸荷槽5。所述卸荷槽還未使用填料進行填充。

圖3示出了具有轉子葉片1.1、轉子葉根1.2以及填料6的實施例的已知形式。填料6通過環氧樹脂層7粘合至卸荷槽5的底部，而且填料6再次與葉片1.1焊接(參見焊縫8)。

圖4則是根據本發明的具有葉片1.2、填料6以及保持主體10的葉根1.1的圖示。填料6由固化材料制成，例如由雙組份粘合劑或聚合物材料制成。此外，其還包含例如由金屬絲制成的纖維纏繞物。

圖4示出了槽表面5.1。在此圖中，槽表面5.1呈現出圓弓形。相對于葉片1.2，槽表面5.1是環形的。在本示例中，保持主體為螺絲10。它們的一端被焊接至槽表面5.1。

在安裝后的狀態中，螺絲10伸入至填料6中，螺絲10充分嵌入在填料6中，并且將它們的爪陷入在纖維纏繞物中，從而使得在填料固化后，填料可被可靠地固定。

螺絲可以朝向各個角度，并且更多的螺絲也是如此，這是因為螺絲可以一起避免填料6掉落。