CN216975101U - 一种水轮机桨叶传动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水轮机桨叶传动机构，包括第一铜瓦、第二铜瓦、转臂和枢轴，所述第一铜瓦、第二铜瓦共中心轴线，且第一铜瓦的内径大于第二铜瓦的内径，所述枢轴依次穿过第一铜瓦、转臂和第二铜瓦，所述枢轴与第一铜瓦和第二铜瓦分别可转动连接；所述第二铜瓦朝向转臂的端面为斜面，所述斜面朝远离第二铜瓦的方向倾斜，所述斜面的法线与枢轴的中心轴线的夹角为0.01‑0.06°，所述转臂朝向第一铜瓦的端面与所述斜面配合。本实用新型的水轮机桨叶传动机构服役时不易出现偏磨现象，服役寿命更长。

Description

一种水轮机桨叶传动机构

技术领域

本实用新型涉及一种水轮机桨叶传动机构，尤其涉及一种转桨式水轮机桨叶传动机构。

背景技术

转桨式水轮机主要用于低水头、大流量的水电站，其转轮桨叶为悬臂梁结构，桨叶通过枢轴将轴向水推力、水力矩及桨叶重力、离心力作用在转轮体轴瓦上。在机组运行桨叶开度调节过程中，轴瓦(即铜瓦)和枢轴之间不可避免地会产生摩擦，从而形成枢轴与轴瓦表面之间的磨损。如果轴瓦材料性能较差，甚至会出现在压力的作用下轴瓦基体破碎的状况。由于转桨式水轮机转轮结构所固有的特点，桨叶枢轴中心与转轮体轴瓦中心存在一定的倾斜角度，这导致轴瓦受力不均匀，其磨损状态必然为偏磨。

桨叶轴瓦的轴向磨损会造成机组运行时桨叶与转轮室间隙变小，并由于灯泡贯流式水轮机的运行特点，桨叶运行位置不同间隙变化的大小同，此种运行状态更加剧了桨叶运行间隙的不均匀度，将导致压力脉动增加、机组的振动摆度值增加、噪音增加。

当桨叶轴瓦端面磨损达到一定数值后，会导致桨叶与转轮室产生金属碰撞，此碰撞为周期性的旋转撞击，易导致转轮室产生疲劳裂纹，使电站出现灾难性的重大事故。

桨叶轴瓦的径向磨损造成桨叶枢轴两侧的密封压紧量不一致，严重缩短桨叶密封使用寿命。桨叶密封失效，会使转轮轮毂内的透平油渗漏到河道内，给环境造成严重污染。

由于现有转桨式所固有的特点，枢轴的中心轴线5与铜瓦的中心轴线4会存在一定的倾斜角度ɑ，如图1所示，这会导致与转臂配合的第一铜瓦1受力不均匀，其磨损状态必然为偏磨。当第一铜瓦1被磨损时，导致倾斜角度ɑ增大，第一铜瓦1的止推抗磨板端面与转臂端面磨斜角度增大，出现偏磨现象，磨损速度加快，会导致桨叶与转轮室间隙的变化，严重时出现桨叶“扫膛“的现象，严重影响电厂的经济效益和社会效益。

当铜瓦磨损量较大或出现损坏时，导致桨叶的枢轴的中心轴线与轴瓦的中心轴线的夹角(倾斜角)增大，桨叶密封补偿量不足，出现转轮漏油、进水的现象。因此转桨式水轮机转轮枢轴轴瓦的性能直接影响桨叶密封的使用效果，枢轴轴瓦的使用寿命决定了机组的大修周期，甚至影响机组的正常运行；桨叶轴瓦的端面磨损，会导致桨叶与转轮室间隙的变化，严重时出现桨叶“扫膛“的现象，严重影响电厂的经济效益和社会效益。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种水轮机桨叶传动机构，以延长传动机构的服役寿命。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种水轮机桨叶传动机构，包括第一铜瓦、第二铜瓦、转臂和枢轴，所述第一铜瓦、第二铜瓦共中心轴线，且第一铜瓦的内径大于第二铜瓦的内径，所述枢轴依次穿过第一铜瓦、转臂和第二铜瓦，所述枢轴与第一铜瓦和第二铜瓦分别可转动连接；所述第二铜瓦朝向转臂的端面为斜面，所述斜面朝远离第二铜瓦的方向倾斜，所述斜面的法线与枢轴的中心轴线的夹角为0.01-0.06°，所述转臂朝向第一铜瓦的端面与所述斜面配合。

如此，可保证转臂朝向第一铜瓦的端面与所述斜面均匀接触，使得第一铜瓦和转臂之间的摩擦面受力均匀，有效防止偏磨现象的出现，提升第一铜瓦的服役寿命，进而延长整个转轮结构的服役寿命。

进一步地，所述斜面的法线与枢轴的中心轴线的夹角为0.02-0.05°。

进一步地，所述斜面的法线与枢轴的中心轴线的夹角为0.03-0.04°。

进一步地，所述第一铜瓦包括管状段和环状段，所述环状段与管状段靠近转臂的端面一体连接，所述环状段的内径与管状段的内径相等，所述环状段的外径大于管状段的外径。

进一步地，铜瓦由自润滑铜合金制成。采用自润滑铜合金，可进一步提高铜瓦的服役寿命，延长发电厂机组的大修周期。可选地，所述自润滑铜合金可选用PCT/CN2013/082961、PCT/CN2016/076442等现有技术所述的自润滑铜合金。

与现有技术相比，本实用新型的水轮机桨叶传动机构服役时不易出现偏磨现象，可服役寿命更长。

附图说明

图1是水轮机桨叶传动机构发生偏磨时的结构原理图。

图2是本实用新型的一种水轮机桨叶传动机构的剖面结构简图。

图3是本实用新型的第一铜瓦的结构简图。

图4是本实用新型的第一铜瓦的剖视图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

参见图2，一种水轮机桨叶传动机构，包括第一铜瓦1、第二铜瓦2、转臂3和枢轴6，所述第一铜瓦1、第二铜瓦2共中心轴线，所述第一铜瓦1、第二铜瓦2设于转轮体7上，且第一铜瓦1的内径大于第二铜瓦2的内径，所述枢轴6依次穿过第一铜瓦1、转臂3和第二铜瓦2，所述枢轴6与第一铜瓦1和第二铜瓦2分别可转动连接；所述第二铜瓦2朝向转臂3的端面为斜面，所述斜面朝远离第二铜瓦2的方向倾斜，所述斜面的法线与枢轴6的中心轴线的夹角为0.035°，所述转臂3朝向第一铜瓦1的端面与所述斜面配合。铜瓦由自润滑铜合金制成，可选为PCT/CN2013/082961所述的铜合金。

可选地，所述第一铜瓦1包括管状段101和环状段102，所述环状段102与管状段101靠近转臂3的端面一体连接，所述环状段102的内径与管状段101的内径相等，所述环状段102的外径大于管状段101的外径，如此，环状段102可用作止推抗磨板，结合斜面的设置，可使得转臂与第一铜瓦之间的接触面较大，可增大受力面积，减少单位载荷，进一步降低磨损。

可选地，所述第一铜瓦1具有沿其周向分布的第一区段和第二区段，第一区段位于第二区段上方，所述第一区段和第二区段的两端分别一体连接形成第一铜瓦1，所述第一区段内设有多个第一减磨块8；所述第二区段的内壁开设有若干油槽9，第二区段内设有多个第二减磨块10。第一减磨块8在第一区段内的排布密度大于第二减磨块10在第二区段内的排布密度。所述多个第一减磨块8分为11排且沿本体1的周向依次均匀排布，每一排第一减磨块8的数量为4个。所述油槽9包括相互垂直设置的周向油槽901和轴向油槽902，所述周向油槽901的数量为1条，所述轴向油槽902的数量为5条且沿本体1的周向依次排布；所述周向油槽901和轴向油槽902将第二区段的内壁划分为多个网格，每个网格所对应的区域设有1个第二减磨块10。所述第二区段所对应的弧度为0.5π。减磨块嵌埋在相应区段内。减磨块由聚四氟乙烯制成。如此，将第一铜瓦沿周向划分为2个区段，并在第一区段布设较多的减磨块，在第二区段布设较少的减磨块并开设油槽，使得第一区段具有较好的润滑效果和略差的承载能力，第二区段的减磨块相对较少且承载能力更高，但结合油槽的设置，也可取得较好的润滑效果，服役时，可将第一区段设置于受力较小的位置，将第二区段设置于受力较大的位置，充分发挥各区段优势，保证良好的润滑效果和承载能力。

申请人对上述水轮机桨叶传动机构进行了试用，发现其效果良好，能提高第二铜瓦的工作寿命，延长电厂机组的大修周期。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种水轮机桨叶传动机构，包括第一铜瓦(1)、第二铜瓦(2)、转臂(3)和枢轴(6)，所述第一铜瓦(1)、第二铜瓦(2)共中心轴线，且第一铜瓦(1)的内径大于第二铜瓦(2)的内径，所述枢轴(6)依次穿过第一铜瓦(1)、转臂(3)和第二铜瓦(2)，所述枢轴(6)与第一铜瓦(1)和第二铜瓦(2)分别可转动连接；其特征在于，所述第二铜瓦(2)朝向转臂(3)的端面为斜面，所述斜面朝远离第二铜瓦(2)的方向倾斜，所述斜面的法线与枢轴(6)的中心轴线的夹角为0.01-0.06°，所述转臂(3)朝向第一铜瓦(1)的端面与所述斜面配合。

2.根据权利要求1所述的水轮机桨叶传动机构，其特征在于，所述斜面的法线与枢轴(6)的中心轴线的夹角为0.02-0.05°。

3.根据权利要求1所述的水轮机桨叶传动机构，其特征在于，所述斜面的法线与枢轴(6)的中心轴线的夹角为0.03-0.04°。

4.根据权利要求1-3任一项所述的水轮机桨叶传动机构，其特征在于，所述第一铜瓦(1)包括管状段(101)和环状段(102)，所述环状段(102)与管状段(101)靠近转臂(3)的端面一体连接，所述环状段(102)的内径与管状段(101)的内径相等，所述环状段(102)的外径大于管状段(101)的外径。

5.根据权利要求1-3任一项所述的水轮机桨叶传动机构，其特征在于，铜瓦由自润滑铜合金制成。

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