CN102808716A - 推进器及其液压机及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

用于液压机的推进器(1)旨在由流体流动通过并且包括沿推进器(1)的转动轴线(X-X)延伸的毂部(3)以及从毂部(3)伸出的叶片(2)。推进器(1)包含多个区段(4)，每个区段包括一旦区段(4)进行组装一起形成毂部(3)的主体，并且每个叶片(2)牢牢地连接到区段(4)的主体上。为了形成推进器(1)，通过至少一个围绕区段(4)的主体布置的收缩环(6)，区段(4)组装在一起。毂部(3)是中空的。每个区段(4)包括侧壁(50)以及凸起(54)，该凸起(54)牢牢地连连到侧壁(50)上并且垂直于轴线(X-X)向毂部(3)的内侧突出。为了形成推进器(1)，通过至少一个组装到每个区段(4)的凸起(54)上的垫圈(9)，通过附加的连接元件(10)，在毂部(3)的内部，区段(4)组装在一起。

Description

推进器及其液压机及其组装方法
技术领域
本发明涉及一种用于液压机的推进器，尤其是涡轮类型的，以及涉及一种配备有这样的推进器的液压机，和用于组装这样的推进器的方法。
背景技术
在本发明的意义上，液压机可以是涡轮、泵或涡轮泵，例如用于产生水电的发电厂中所使用的。发明的推进器由水的强制流动穿过。在下文中，上游表示相对于该流动的下游在较高水平上的流动的一侧。当机械是涡轮时，这样的上游至下游流动具有驱动推进器转动的效果。当机器是泵时，推进器的转动在相反方向上驱动从下游至上游的这样的流动。
某些液压机推进器具有大于6米的直径。非常不容易的，乃至不可能经由陆地、海洋或航空线路(考虑运输基础结构的限制)将这样的推进器运输到它们的使用位置上。为了能够运输这样的推进器，公知的是如何将它们分别的单独部件带到现场，在现场组装。例如，叶片在现场焊接到推进器的中心轮毂上。然而，考虑到将进行大量的焊接并且将使用大量的焊接设备，通过焊接的这样的组装相对较长并且单调乏味。此外，一旦叶片焊接到毂部上，为了调整推进器的外径的尺寸，推进器的叶片的周边不得不加工，尤其是为了控制推进器的外部流线体与叶片的端部之间的间距的尺寸。这些加工工作在现场不是很容易进行。此外，传统地，为了改进其机械特性，由此组装的推进器不得不经受热处理，这还需要必须运输到现场的庞大的设备。
为了找到这些缺点的补救措施，公知的是如何通过将每个都包含毂部部分和叶片的多个区段组装在一起制造出用于液压机的推进器。因此，文件CA-A-874235提出了通过在毂部的两个轴向端部定位的环将这样的区段连接组装。这些环是收缩环：它们被加热，这使得它们膨胀并且允许它们围绕彼此抵靠的区段定位。一旦它们在应有的位置上，将环冷却，这使得它们的直径缩小，从而环紧紧地将不同的区段维持在组装结构上。
在室温下，当环没有围绕毂部定位时，在将布置环的位置中进行测量时，环的内径小于毂部的直径，从而产生了固定力。固定力的大小取决于环的内径与毂部的外径之间的直径差。该直径差越大，该固定力越大。
固定力还取决于环的横截面以及使用的材料的机械性能，尤其是它们的硬度。
在加热环时，在没有修正其机械性能的情况下，其内径的最大加宽取决于可以加热的最大温度。现在，有必要，在环的加热期间，其充分地膨胀从而在环的内径与毂部之间获得间隙，从而允许环围绕区段放置。另一方面，环的直径越小、环的膨胀越小是非常显著的。
当毂部的直径很小时，收缩环的使用是不适当的，尤其是如果需要获得必然的固定力以及足够的间隙以允许环的放置时。
此外，在小直径毂部的情况下，由于拥挤的原因，毂部的下游端的几何形状通常不允许收缩环的安装。
US-A-3,973,876还公开了一种由多个区段制成的液压机推进器，每个区段都包含毂部部分和叶片。多个张紧螺钉布置在其为中空的毂部内部，并且用于将两个区段相对于毂部组装。布置在毂部的每个端部处的收缩环加固该组件。当叶片的数目是奇数时，该解决方案是不适用的。此外，收缩环不适于小直径毂部。因此，毂部的拥挤相对显著，这对推进器的效率以及液压工作情况是一种损失。
文件US-A-2009/0092495以及US-A-2009/0092496每个都公开了一种液压机的推进器，其包括叶片组装在其上的一件式中心毂部。每个叶片都牢固地连接到凸缘上并且毂部的外表面具有用于接收凸缘的专门的适应区域。螺栓用来将凸缘连接到毂部上。为了允许凸缘的组装，毂部的直径不得不相对较大。在某些情况下，毂部的直径增加的目的仅仅是为了允许凸缘的组装，其需要整个液压机的尺寸的增大。因此，这种解决方案是费钱的。此外，其需要用于加工毂部和叶片的大量的工作，这也会导致增加这种推进器的成本。
发明内容
通过提出用于液压机的容易运输，以及在现场容易组装的推进器，本发明尤其旨在找到对于这些缺点的补救措施。本发明的另一目标是提出一种推进器，中心毂的直径从上游至下游是可变减小的，并且在小直径端部具有相对小的毂部直径。
为此，本发明的目的是用于旨在由流体流动通过的液压机的推进器，该推进器包括沿推进器的转动轴线延伸的毂部以及从毂部伸出的叶片。推进器包含多个区段，每个包括一旦区段进行组装一起形成毂部的主体。每个叶片牢牢地连接到区段的主体上。为了形成推进器，通过至少一个围绕区段的主体布置的收缩环，区段组装在一起。毂部是中空的，每个区段包括侧壁以及凸起，该凸起牢牢地连接到侧壁上并且垂直于轴线向毂部的内侧突出。为了形成推进器，通过至少一个组装到每个区段的凸起上的垫圈，通过附加的连接元件，在毂部的内部，区段组装在一起。
通过本发明，通过收缩环以及组装元件实现了不同区段的组装。本发明的推进器尤其适于球形的圆锥毂部，其小直径的端部具有相对较小，或甚至为零的直径，因为，在这种情况下，环缩小到毂部的较大直径的端部上，该端部大部分时间具有允许有效缩小的充分大的直径。这允许减小推进器的毂部的笨重以及改进了其效率和其液压特性。组装元件连接到毂部的内部从而其不需要修改用于放置连接元件的毂部的外部径向表面，即，工作时为湿的的液压表面。此外，这样的组装在现场相对容易进行并且不需要精制的设备的运输。
根据本发明的有利的但是非强制性的方面，这样的推进器可以以任意技术可允许的组合方式合并以下的一个或多个特征：
-毂部是球形的截头圆锥形并且具有朝向流体流动的上游的第一轴向端部，以及朝向流体流动的下游的第二轴向端部，
-垂直于轴线测量的其最大外部径向尺寸小于第一轴向端部的最大外部径向尺寸。
-环缩小到毂部的第一轴向端部上。
-毂部的第一轴向端部向轴线延伸，第一轴向端部具有壁，该壁包括用于接收环的凹槽，该凹槽在垂直于轴线的平面上延伸。
-连接元件由螺栓和/或销形成。
-区段是一片式的区段，尤其由铸造模具制成。
-区段通过将叶片中的一个组装到主体中的一个上而形成，尤其通过焊接。
本发明还涉及一种配备有这样的推进器的液压机。
最后，本发明涉及一种用于组装这样的推进器的方法，其包括多个步骤，其中：
环围绕每个区段的主体缩小，
-至少一个垫圈组装到每个区段的凸起上。
有利地，至少一个垫圈通过附加的连接元件组装到每个区段的凸起上，尤其是螺栓和/或销。
附图说明
仅通过示例以及参照附图，在用于液压机的推进器的以下描述中，将会更好地理解本发明并且其优点将会变得更加清楚，其中：
-图1是根据本发明的推进器的俯视图；
-图2是沿图1的线II-II的放大剖视图；以及
-图3是制成图1的推进器的区段中的一个的透视图，其属于图1和2的推进器的环的一个部分和垫圈的一个部分。
具体实施方式
图1和2示出了旨在装配液压机的推进器1，未示出，例如涡轮、泵或涡轮-泵。工作期间，来自未示出的管道的流体流动穿过推进器1，然后该推进器围绕中心轴线X-X转动。
推进器1包括有规则地围绕轴线X-X分布的螺旋状的五个叶片2，并且其从推进器1的中心毂部3延伸。毂部3是中空的并且沿着轴线X-X延伸。毂部3是以具有轴线X-X的锥形部分的形状的球状。推进器1通过组装五个相同的区段形成，其中一个在图3中示出。其几何形状在下文中更详细地描述的每个区段4，包含牢固地连接到叶片2上的主体5。在组装推进器1之后，主体5用来形成毂部3的一部分。
每个区段4可以是一片式的区段，即，包含单片并且由铸造模具制成。可替换地，每个区段4的主体5和叶片2单独地制造出，例如，铸造模具、锻造或机加工并且然后例如通过焊接组装。
在下文中，一种方向被描述为《径向》方向，其垂直于轴线X-X，并且通过轴线X-X。垂直于径向的表面，例如，具有圆形截面的轴线X-X的圆柱表面，并且通过延伸围绕轴线X-X轴对称的表面，例如锥形表面，被称作《径向》表面。
毂部3具有外径D1的第一轴向端部31，以及其外径D2小于直径D1的第二轴向端部32。工作期间，第一端部31朝向流体流动的上游侧转动并且第二端部32朝向下游侧转动。在涡轮模式和泵模式中，该方向对于推进器1的使用是有效的。直径D1对应于在轴向端部31与32之间的毂部3的最大直径。毂部3的径向侧壁标作30，其在端部31与32之间延伸。径向壁30是轴对称的，即，其具有围绕轴线X-X回转的对称。
在毂部3的第一端部31处的径向壁30径向地向毂部3的内侧延伸，即，通过垂直于轴线X-X的第一环形壁33朝向轴线X-X。取决于液压机的类型，为了例如通过螺栓将推进器1组装到为输入轴或输出轴的传动轴上，孔36在第一壁33中穿过。在第一壁33中切割出其底部垂直于轴线X-X并且其侧壁平行于轴线X-X的环形槽7。凹槽7在垂直于轴线X-X的平面上延伸。通过围绕轴线X-X转动稍为弯曲的区段获得径向壁30的外部形状。
垂直于轴线X-X的毂部3的第二环形壁34在毂部3内部向轴线X-X突出。第二壁34在第二端部31的侧面上位于沿轴线X-X测量的毂部3的高度的约三分之一处，但可替代地，第二壁34可以向毂部3的端部31或32移动。孔37，尤其在图3的区段4上可见，在壁34中穿过并且沿两个同心的圆形轮廓制出。如在下文中更详细地描述，第二壁34形成了连接板。
如图3所示，每个主体5都具有锥形部分，其在主体5的第一侧缘51与第二侧缘52之间以72°延伸。
侧边51与52是在同一平面上的并且一旦推进器1组装，这些平面径向地定向，即，它们平行于轴线X-X并且通过轴线X-X。可替换地，侧缘51与52可以具有任何几何形状，例如是曲线或螺旋形状的，一旦区段4组装，区段4的侧缘51与52彼此接触。
每个区段4的主体5的径向侧壁标号为50。每个主体5通过第一凸起53和第二凸起54向轴线X-X延伸，一旦区段4分别组装，一起形成毂部3的第一壁33和第二壁34。
下文的描述涉及一种通过环6和垫圈9组装推进器1的方法。图3中，由虚线示出了一旦组装区段4，不与图3的区段4接触的环6的部分和垫圈9的部分。环6具有矩形截面，并且容纳在凹槽7中。垫圈9穿透孔97，该孔87与第二壁34的孔37相对应沿两个同心圆形轮廓制成。可替换地，圆形轮廓的数目可以大于或小于两个。
在第一组装步骤中，使环6缩小。为了这样，环6被加热并且膨胀。如图3的箭头F1所示，然后将环6插入到凹槽7中。当环6冷却时，其直径减小并且在凸起53处环6将区段4扣紧在一起，为了形成第一壁33其彼此抵靠，将它们保持在适当的位置。环6的收缩产生的力垂直于轴线X-X，并且被第一壁33和被侧缘51和52吸收。显然，凹槽7的外径大于环6的外径，当环6通过加热膨胀时，这允许将环6放置在凹槽7中。
在第二组装步骤中，垫圈9通过每个都包括螺钉11的螺栓10组装到每个区段4的第二凸起54上，该螺钉11与第二凸起54的孔37中的一个、垫圈的孔97中的一个和螺母12配合。在图3中，示出了单个螺栓10，应当理解，其它螺栓10，实际上，也与每个孔37和97配合。由图3中的箭头F2示出了在毂部3的端部31的侧面上的不同凸起54上的垫圈9的放置。可替换地，垫圈9可以布置在凸起54的另一面上，即，在毂部3的端部32一侧上。每个螺栓10的螺母12的紧固允许垫圈9与第二凸起54之间的摩擦力可调整以控制组装。因此垫圈9形成了用于组装区段4的元件。
一旦完成推进器1的组装，每个区段4的主体5的侧壁50的第一侧缘51和第二侧缘52分别与两个相邻区段4的第二侧缘52和第一侧缘51相接触。
以公知的方式，收缩不适于小直径的毂部，因为环的直径对于其充分膨胀以及允许其围绕区段布置而言太小，尽管提供了足够的张紧力。另一方面，在小直径毂部的情况下，由于拥挤的原因，毂部的下游端的几何形状通常不允许收缩环的安装。
通过环6和垫圈9的区段4的安装尤其适于圆锥形或球圆锥形的推进器1，由于环6在大直径端部的第一端部31上收缩。本发明允许一种毂部3的相对显著的锥形，由于毂部3的为小直径端部的第二端部32不收缩。因此，通过本发明，直径D2相对较小，这允许减少毂部3的庞大体积。此外，减小直径D2对推进器1的液压特性具有良好的影响。在本发明范围内，第二端32的直径D2可以为零，在这种情况下第二端是钉状的。
因此，通过本发明，直径D1作为分母，直径D2作为分子的比率相对较小。
而且，垫圈9的现场组装相对容易，因为不需要提供庞大的设备并且应用不复杂，其足以将垫圈9置于在凸起54上然后放置螺栓10。此外，不需要修正毂部3的径向壁30的几何形状或用于连接垫圈9的尺寸，因为通过螺栓10组装在为该目的专门设置的并且位于毂部3内部的第二壁34上。此外，区段3的数目可以是奇数或偶数。
毂部3是球形的截头圆锥形，但可替换地，其可以具有任何几何形状，例如，具有圆形或多边形的基体的圆柱几何体或具有多边形横截面的圆锥体。在这种情况下，直径D1和D2对应于毂部3的最大径向或横向外部尺寸，即，垂直于轴线X-X测量。例如，在具有方形截面的毂部的情况下，毂部的最大外部尺寸对应于方形截面的对角线。
可替换地，当毂部3不是截头圆锥形时，垫圈9不是环状的。例如，取决于毂部3的径向壁30和第二壁34的形状，垫圈9可以是正方形、六角形或多边形的形状。
可替换地，垫圈9通过销或通过销和螺栓的组合组装到第二壁34上。销强制地敲入孔37和97中，并且提供为吸收径向负载。
可替换地，两个垫圈9用来组装推进器1并且组装在第二壁34的任一侧上。垫圈9的数目还可以大于2。因此，推进器1包括至少一个垫圈9。
可替换地，每个区段4的主体5包括分布在毂部3的第一端31与第二端32之间的两个凸起54。在这种情况下，一个或两个垫圈9可以用来将凸起54组装在一起，一旦区段4组装，一起形成两个第二壁34中的一个。
可替换地，某些区段4不包括任何叶片2。例如，两个中的一个区段4可以不包括任何叶片2。
可替换地，推进器1包括类似于环6的一个或多个其它的环并且在围绕区段4的主体5上收缩。
可替换地，区段4的数目不同于五个。例如，推进器1可以通过在三个或十二个区段之间组装形成。在这种情况下并且当缘51与52在同一平面上时，每个主体5在等于由360°除以区段4的数目的角度区段上延伸。
可替换地，叶片2的数目不同于五个。
可替换地，凹槽7可以被切为径向壁30，并且其侧面垂直于轴线X-X。然而，环6暴露在水中，这会导致其老化。此外，不能确保径向壁30与环6之间的连续性风险，并且在径向壁30与环6之间产生间隔风险，这产生了涡流和空化。通过布置如图所示的凹槽7消除了这些缺陷，由于位于毂部3的第一端31的侧面上的径向壁30的端部保护了环6不暴露水中。
为了提供本发明的其它实施例，如上所述的不同的可替换实施例可以全部或部分地结合在一起。

Claims (10)

1.一种用于液压机的推进器(1)，其旨在由流体流动穿过，推进器(1)包括沿推进器(1)的转动轴线(X-X)延伸的毂部(3)以及从毂部(3)伸出的叶片(2)，推进器(1)包含多个区段(4)，每个区段包括一旦区段(4)进行组装一起形成毂部(3)的主体(5)，并且每个叶片(2)牢牢地连接到区段(4)的主体(5)上，为了形成推进器(1)，通过至少一个围绕区段(4)的主体(5)布置的收缩环(6)，区段(4)组装在一起，推进器(1)的特征在于毂部(3)是中空的，其中每个区段(4)包括侧壁(50)以及凸起(54)，该凸起(54)牢牢地连接到侧壁(50)上并且垂直于轴线(X-X)向毂部(3)的内侧突出，并且其中为了形成推进器(1)，通过至少一个组装到每个区段(4)的凸起(54)上的垫圈(9)，通过附加的连接元件(10)，在毂部(3)的内部，进一步将区段(4)组装在一起。
2.根据权利要求1所述的推进器(1)，其特征在于毂部(3)是球形的截头圆锥形并且具有朝向流体流动的上游的第一轴向端部(31)，以及朝向流体流动的下游的第二轴向端部(32)，垂直于轴线(X-X)测量的其最大外部径向尺寸(D2)小于第一轴向端(31)的最大外部径向尺寸(D1)。
3.根据权利要求2所述的推进器(1)，其特征在于环(6)缩小到毂部(3)的第一轴向端部(31)上。
4.根据权利要求3所述的推进器(1)，其特征在于毂部(3)的第一轴向端部(31)向轴线(X-X)延伸，第一轴向端具有壁(33)，该壁包括用于接收环(6)的凹槽(7)，该凹槽(7)在垂直于轴线(X-X)的平面上延伸。
5.根据权利要求1-4之一所述的推进器(1)，其特征在于连接元件(10)由螺栓和/或销形成。
6.根据权利要求1-4之一所述的推进器(1)，其特征在于区段(4)是一片式的区段，尤其由铸造模具制成。
7.根据权利要求1-4之一所述的推进器(1)，其特征在于区段(4)通过将叶片(2)中的一个组装到主体(5)中的一个上而形成，尤其通过焊接。
8.一种液压机，其特征在于其配备了根据权利要求1-4之一所述的推进器(1)。
9.一种用于组装根据权利要求1-4之一所述的推进器(1)的方法，其特征在于该方法包括多个步骤，其中：
-环(6)围绕每个区段(4)的主体(5)缩小(F1)，
-至少一个垫圈(9)组装(F2)到每个区段(4)的凸起(54)上。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于至少一个垫圈(9)通过附加的连接元件(10)组装到每个区段的凸起(54)上，连接元件尤其是螺栓和/或销。
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