CN103842642B - 用于水轮机转轮中的水斗连接装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于水轮机转轮中的水斗连接装置，水轮机转轮(1)包括多个环绕中心圆盘(2)设置的水斗(4)，至少一个水斗(4)与中心圆盘(2)枢接或铰接，操作时水斗(4)相对于中心圆盘(2)的位置通过水斗(4)与支撑件(16)之间的抵靠部(22)设定，支撑件(16)与中心圆盘(2)上的一部分相连，或支撑件(16)是中心圆盘(2)上的一部分，抵靠部由支撑件(16)上的抵靠表面(18)和水斗(4)上的抵靠表面(20)组成，支撑件(16)上的抵靠表面(18)是非平面状的，其上形成有弯曲面(19)，水斗(4)的抵靠表面(20)上形成有反向弯曲面(21)，反向弯曲面(21)与支撑件(16)的抵靠表面(18)上的弯曲面(19)相适配，抵靠部(22)能够调节作用于水斗(4)上的切向力和径向力。

Description

用于水轮机转轮中的水斗连接装置
技术领域
本发明涉及一种用于水轮机转轮中的水斗连接装置，尤其涉及一种用于水轮机转轮中的水斗连接装置，该水轮机中包含多个环绕中心圆盘设置的水斗。
背景技术
本发明主要涉及一种中心圆盘安装在轴杆上的水斗式水轮机转轮，其具有多个环绕中心圆盘设置的杯形叶片，也称为水斗。一个或多个加压水喷嘴作用于该水斗。
目前，这种水斗是通过两个或多个螺栓固定在中心圆盘上。这种连接方式在相对较低的水压下还能满足要求，但当使用较高的水压时，螺栓连接处就会出现疲劳的问题。
为了克服上述疲劳问题，水轮机转轮被制作成为一种特定的形状，而后再机加工和磨削制作相应形状的水斗。显然，这种制作方式会相当昂贵。
而当水被污染时，通常是被沙子污染，水斗的磨损会增加。这种磨损可以通过焊接进行修复。焊接会引发热量并施力于水斗的材料上，而水斗如没有经过适当的热处理，便会导致裂纹的产生。当对水斗进行热处理以克服上述问题时，水轮机转轮中相对接近的几何公差可能会被破坏。
如果在制作水斗时进行其他的加工处理，例如粉刷涂料，是很难在水斗的所有磨损表面上实现的，因为水斗安装在中心圆盘时会具有一些呈直角的必要组件。
挪威专利NO322857显示了一种用于水轮机转轮中的转盘，其中，多个水斗可替换地连接在转盘上，且由从转盘上延伸的支撑组件沿切向支撑。
发明内容
本发明的目的在于克服或减小现有技术中的至少一个缺点。
本发明的目的可通过下文描述的特征实现。
本发明提供了一种用于水轮机转轮中的水斗连接装置，其中，水轮机包括多个环绕中心圆盘设置的水斗，至少一个水斗与中心圆盘为枢接或铰接。
水斗可通过销轴与中心圆盘连接。
术语“枢接”可理解为包括水斗通过销轴与中心圆盘连接的方式，术语“销轴”可包括螺栓、轴杆、管或类似的部件；而术语“铰接”包括例如在中心圆盘的径向上，水斗的一部分与中心圆盘的一部分相互邻接的连接方式。
由于水斗相对于中心圆盘枢接或铰接，许多产生在水斗与中心圆盘之间的固定连接处的力就可避免。进而当水斗相对于中心圆盘调整位置时，可以显著地减小计算连接处产生的力的复杂程度。
在运行时，施加在水斗上的离心力可以使水斗保持在正确的位置。
在运行时，水斗相对于中心圆盘的位置可通过水斗与支撑件之间的抵靠部进行设定，其中，支撑件与中心圆盘的一部分相连，或支撑件为中心圆盘的一部分。
支撑件和水斗分别提供了组成抵靠部的抵靠表面。抵靠表面可以是非平面状的，以便抵靠部能够调节施加在水斗上的切向力和径向力。
由此当水流喷嘴对水斗施加力时，水斗相对于中心圆盘的位置也是不变的。
相对于第一直线，水斗的连接轴线设置在水斗的运转方向侧，第一直线穿过水轮机转轮的中心轴线和水斗的重心。在说明书的具体实施方式中，连接轴线与第一直线之间的距离被标记为“a”。
连接轴线是水斗的枢接轴线或铰接轴线。连接轴线的位置使得离心力会驱使水斗偏向抵靠部。
抵靠部的一个表面可以相对连接轴线设置为一定的位置和角度，以在中心圆盘和水斗上形成有利的载荷模式。
还可设置有止动件，止动件固定在中心圆盘上，可以是设置在水斗上的相对于抵靠部的另一侧。可选择的是，止动件是设置在中心圆盘和每一个水斗之间的交接处的孔中。止动件的功能是限制水斗的枢轴移动或铰接移动，特别是在停止和起动阶段。
本发明的水斗连接装置克服了在相对较高的水压和水被污染时，整体式水轮机转轮存在的多个缺点。
另外，水斗在支撑件处的部分的宽度可以大于水斗的末端的宽度。在水斗上的水流喷嘴工作区域增加宽度对于水斗的强化是有利的，由此也增加了水斗的使用寿命。
因为施加在这种简单的连接方式上的力是众所周知的，故其中所包含的组件的设计也是相对简单的。
每一个水斗都可以从中心圆盘上移除，以进行更换和维修，而不需要再对整个水轮机转轮进行热处理。相对于生产相同尺寸的整体式水轮机转轮，生产这种转轮的成本是相当低的。
附图说明
下面的附图中示出了一个优选的实施例，其中：
图1示出了根据本发明的水轮机转轮的立体图；
图2示出了水斗和部分中心圆盘的侧视图；
图3示出了图1中的水斗和中心圆盘的平面图。
具体实施方式
在附图中，附图标记1表示水轮机转轮，水轮机转轮包括中心圆盘2和多个围绕中心圆盘2设置的水斗4。每一个水斗4都通过销轴6连接到中心圆盘上，销轴6的中心轴线构成了中心圆盘2和水斗4之间的连接轴线8。连接轴线8与水轮机转轮1的中心轴线10基本上平行。
中心圆盘2安装在轴杆上（图中未示），轴杆穿过中心圆盘2的中心孔12。中心圆盘2为每一个水斗4都设置有销轴孔14。在优选的实施例中，水斗4通过销轴6连接在中心圆盘2上，销轴6穿过中心圆盘2上的销轴孔14和水斗4上相应的孔（图中未示）。在图2中，销轴6的直径大于销轴孔14的直径。由于销轴的紧固方式对于本领域的技术人员是熟知的，此处不再详述。
中心圆盘2包括多个呈突出物样式的支撑件16，且在每一对水斗4之间，支撑件16从中心圆盘2上沿径向延伸。每一个支撑件16具有至少一个抵靠表面18。
支撑件16上的抵靠表面18是非平面状的，其上形成有弯曲面19。因此，抵靠表面18便兼具切向部分和径向部分。
每一个水斗4上都具有抵靠表面20，抵靠表面20与中心圆盘2上对应的抵靠表面18接触，以形成抵靠部22。每一个水斗的抵靠表面20上都具有反向弯曲面21，反向弯曲面21与支撑件16上的抵靠表面18相适配。因此，抵靠部22能够调节作用于水斗4上的切向力和径向力。
如图2所示，水斗4具有重心24。连接轴线8与第一直线26之间的距离为“a”，第一直线26穿过水轮机转轮1的中心轴线10和水斗4的重心24。优选的是，连接轴线8设置在水斗4的工作面28上相对于第一直线26的另一侧。
止动件32设置在孔34中，并延伸通过水斗4后进入中心圆盘2，用于防止水斗4绕销轴6过度转动，特别是在起动阶段。本实施例中，止动件为圆柱形部件。
当操作时，水斗4在离心力的作用下相对于连接轴线8偏向中心圆盘2的抵靠表面18。而当水流喷嘴（图中未示）作用于水斗4的工作面28上时，水斗4更进一步地靠向抵靠表面18。
从图3的平面图中可以看出，本实施例中的水斗4略呈心形。水斗4的宽度从末端朝向中心圆盘2逐渐变宽，在支撑件16的抵靠表面18处，水斗的宽度达到最大值，接着水斗的宽度朝向连接轴线8逐渐缩小。承受水流喷嘴（图 中未示）施加的作用力的工作面28的宽度的增加可以增强其承受能力，进而提高水斗4的使用寿命。

Claims (5)

1.一种用于水轮机转轮中的水斗连接装置，水轮机转轮(1)包括多个环绕中心圆盘(2)设置的水斗(4)，至少一个水斗(4)与中心圆盘(2)枢接或铰接，操作时水斗(4)相对于中心圆盘(2)的位置通过水斗(4)与支撑件(16)之间的抵靠部(22)设定，支撑件(16)与中心圆盘(2)上的一部分相连，或支撑件(16)是中心圆盘(2)上的一部分，抵靠部由支撑件(16)上的抵靠表面(18)和水斗(4)上的抵靠表面(20)组成，其特征在于，支撑件(16)上的抵靠表面(18)是非平面状的，其上形成有弯曲面(19)，水斗(4)的抵靠表面(20)上形成有反向弯曲面(21)，反向弯曲面(21)与支撑件(16)的抵靠表面(18)上的弯曲面(19)相适配，抵靠部(22)能够调节作用于水斗(4)上的切向力和径向力。
2.根据权利要求1所述的水斗连接装置，其特征在于，水斗(4)通过销轴(6)与中心圆盘(2)相连。
3.根据权利要求1所述的水斗连接装置，其特征在于，水斗(4)的连接轴线(8)设置在水斗(4)上的相对第一直线(26)的运转方向侧，第一直线(26)穿过水轮机转轮(1)的中心轴线(10)和水斗(4)的重心(24)。
4.根据权利要求1所述的水斗连接装置，其特征在于，固定在中心圆盘(2)上的止动件(32)设置在水斗(4)上相对抵靠部(22)的另一侧。
5.根据上述任一权利要求所述的水斗连接装置，其特征在于，水斗(4)在支撑件(16)处的部分的宽度大于水斗(4)的末端的宽度。
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