佩爾頓渦輪葉輪和包括這種葉輪的佩爾頓渦輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種佩爾頓(Pelton)渦輪葉輪和包括這種葉輪的佩爾頓渦輪。本發(fā)明還涉及一種用于將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或電能的裝置，其包括這種佩爾頓渦輪。
【背景技術(shù)】
[0002]佩爾頓渦輪傳統(tǒng)地用于將流體，例如瀑布的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。佩爾頓渦輪包括葉輪，其包括中心輪緣，中心輪緣適合于固定到軸上。輪緣支撐若干個(gè)碗狀葉片，其是碗狀的。一個(gè)或多個(gè)噴水器設(shè)置在葉輪的周邊，并且產(chǎn)生水射流，其沖擊各個(gè)葉輪的葉片，從而導(dǎo)致葉輪旋轉(zhuǎn)。
[0003]在傳統(tǒng)的佩爾頓渦輪葉輪中，葉片在一個(gè)末端處附連在輪緣上。從噴射器發(fā)射的水射流的離心力和功率機(jī)械地?cái)D壓葉片和輪緣之間的連接。這樣葉輪會(huì)由于疲勞而受到嚴(yán)重的破壞。
[0004]為了克服這個(gè)缺陷，從W0-A-9949213中已經(jīng)知道為佩爾頓渦輪葉輪裝備分為兩部分的輪緣和兩個(gè)環(huán)形凸緣，環(huán)形凸緣各與輪緣的一部分構(gòu)成整體。各個(gè)環(huán)形凸緣限定了開口，其用于接收葉輪的葉片。這樣葉片就保持在環(huán)形凸緣的開口中。更精確地說(shuō)，葉片的外部凸面與環(huán)形凸緣保持接觸。因此，負(fù)載從葉片的外部凸面?zhèn)鬟f給輪緣，并且在葉片和輪緣之間的連接較少受到外部負(fù)載的壓力。
[0005]然而，由于葉片和環(huán)形凸緣在水射流的作用力和離心力下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，葉片可能在環(huán)形凸緣上略微地移動(dòng)，從而導(dǎo)致凸緣和葉片的外部凸面的摩擦和磨損。這減少了渦輪的壽命，并可能導(dǎo)致長(zhǎng)且昂貴的停機(jī)時(shí)間，因?yàn)橥咕壥请y以修理的構(gòu)件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明意圖通過(guò)提出一種佩爾頓渦輪葉輪而克服這些缺陷，其具有延長(zhǎng)的壽命。
[0007]為此，本發(fā)明涉及一種佩爾頓渦輪葉輪，其包括輪緣、分布在輪緣的周邊的葉片以及至少一個(gè)環(huán)形凸緣，環(huán)形凸緣固定在輪緣周圍并設(shè)有用于接收葉片的開口，葉片各自具有面向開口的壁的外部凸面。根據(jù)本發(fā)明，葉輪還包括耐磨板，其置于葉片的外部凸面和開口的壁之間。
[0008]由于本發(fā)明，耐磨板限制了在所述凸緣或各個(gè)凸緣和葉片之間的摩擦。這減少了由于疲勞造成的破壞，并且延長(zhǎng)了佩爾頓渦輪葉輪的壽命。
[0009]下面規(guī)定了進(jìn)一步有利的但非強(qiáng)制性的方面:
-各個(gè)耐磨板與葉片的外部凸面的平面部分保持接觸。
[0010]-各個(gè)耐磨板容納在開口的壁中所限定的凹部中。
[0011]-葉輪包括緊固裝置，其用于將耐磨板緊固到所述或各個(gè)環(huán)形凸緣上。
[0012]-緊固裝置包括至少一個(gè)螺釘和銷，螺釘通過(guò)耐磨板的孔接合在凸緣的螺紋孔中，并且銷通過(guò)耐磨板的孔接合在凸緣的殼體中。
[0013]-葉輪包括兩個(gè)彼此相向的環(huán)形凸緣。
[0014]-葉片各自在環(huán)形凸緣的任一側(cè)部突出。
[0015]-各個(gè)葉片設(shè)有至少一個(gè)用于接收鎖緊螺釘?shù)穆菁y孔。
[0016]-各個(gè)葉片包括連接在一起的兩個(gè)碗體，各個(gè)碗體具有用于接收鎖緊螺釘?shù)穆菁y孔。
[0017]-各個(gè)葉片包括用于附連到輪緣上的耳部。
[0018]-耐磨板由低摩擦材料制成。
[0019]-耐磨板包括低摩擦材料形成的覆層。
[0020]-耐磨板被涂覆低摩擦材料。
[0021]本發(fā)明還涉及一種包括之前限定的葉輪的佩爾頓渦輪，以及用于將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或電能的裝置，該裝置包括這種佩爾頓渦輪。
【附圖說(shuō)明】
[0022]現(xiàn)在將參照附圖，并作為一個(gè)說(shuō)明性的示例，在不限制本發(fā)明目的的條件下解釋本發(fā)明。圖中:
-圖1是根據(jù)本發(fā)明的佩爾頓渦輪葉輪的半剖視圖，其中葉輪的葉片、環(huán)形凸緣和輪緣被部分地切開，
-圖2是圖1的細(xì)節(jié)II的放大圖，
-圖3是根據(jù)圖2的線II1-1II的剖視圖，且 -圖4是圖3的細(xì)節(jié)IV的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1至4代表佩爾頓渦輪葉輪2，其適合于裝配在佩爾頓渦輪中。出于附圖的清晰起見，在圖1中只展示了葉輪2的一半。在實(shí)踐中，這種佩爾頓渦輪集成在用于將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或電能的未展示的裝置中。佩爾頓渦輪葉輪2在旋轉(zhuǎn)軸線X2上居中，并包括中心輪緣4，其被設(shè)置成固定到未展示的軸上，用于傳遞葉輪2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這個(gè)軸可連接在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，從而產(chǎn)生電力，或者可為任何機(jī)械裝置提供功率。輪緣4可分為一個(gè)或多個(gè)部分。在所考慮的實(shí)施例中，輪緣4分為兩部分，其適合于彼此附連在一起。
[0024]多個(gè)葉片8以圓形圖案均勻地分布在輪緣4的周邊上。葉片8具有碗狀形狀。一個(gè)或多個(gè)未展示的噴水器實(shí)際分布在葉輪2的周圍，使得它們各自產(chǎn)生水射流，水射流相對(duì)于葉輪2以切線方向全方位地沖擊葉片8。這導(dǎo)致葉輪2圍繞軸線X2旋轉(zhuǎn)。例如，噴水器可使用瀑布的勢(shì)能，以產(chǎn)生水射流。
[0025]如圖2中所示，各個(gè)葉片8沿著軸線Z8全方位地延伸，軸線Z8相對(duì)于軸線X2是徑向的。各個(gè)葉片8包括用于附連到輪緣4上的耳部82。更精確地說(shuō)，耳部82限定了供銷10插入的孔。銷10是略微圓錐形狀，并配置為用于插入未展示的互補(bǔ)形狀的對(duì)開套管中。然后通過(guò)楔體作用使銷10固定在耳部的孔中。
[0026]如圖3中所示，各個(gè)葉片8包括兩個(gè)連接在一起的碗體84和84’。各個(gè)葉片8具有內(nèi)部凸面S81和外部凸面S83，內(nèi)部凸面S81在操作條件下受到水射流的沖擊。外部凸面S83包括兩個(gè)分別由碗體84和84’限定的平坦部分S83a和S’ 83a。這些平坦部分S83a和S’ 83a可能被更好地稱為葉片8的“軌道”。平坦部分S83a和S’ 83a平行于軸線Z8，并且在圖2的配置中定位在葉片8的背部。
[0027]佩爾頓渦輪葉輪2還包括兩個(gè)環(huán)形凸緣6和6’，其固定在輪緣4的周圍，而且彼此相向。更精確地說(shuō)，凸緣6與輪緣4的一部分是成整體的，而凸緣6’與輪緣4的另一部分是成整體的。在實(shí)踐中，兩個(gè)凸緣6和6’彼此通過(guò)銷10而附連在一起。此外，在葉輪2裝配在軸上的狀態(tài)下，螺柱將輪緣4的兩個(gè)部分連接到軸上，并有助于將輪緣4的兩個(gè)部分保持在一起。凸緣6在軸線X2上居中，這個(gè)軸線X2垂直于凸緣6和6’的厚度。凸緣6和6’在軸線X2的方向上彼此相對(duì)偏離。凸緣6和6’各自限定了若干個(gè)用于接收和保持葉片8的開口 60。凸緣6和6’容許在操作條件下減少應(yīng)用于輪緣4和葉片8之間的連接上的負(fù)載，因?yàn)樨?fù)載的一部分受到凸緣6和6’的支撐。這個(gè)負(fù)載包括離心力和水射流力。
[0028]葉片8的碗體84和84’各自分別在凸緣6和6’的任一側(cè)部突出來(lái)。S60表示開口 60的凸壁。凸壁S60具有與葉片8的相對(duì)應(yīng)的凸面S83互補(bǔ)的形狀。
[0029]在本文獻(xiàn)中，假定凸面或凸壁可包括平坦部分。例如，葉片8的外部凸面S83包括兩個(gè)平坦部分S83a和S’ 83a，并且開口 60的凸壁S60包括面向軌道S83a或S’ 83a的平坦部分S60a。