FI89200C - Skovel till stroemningsmaskin - Google Patents

Description

1 89200

Virtauskoneen siipi Kääntyväsiipisen virtauskoneen, jossa väliaineena on neste, esimerkiksi Kaplan-turpiinin, juoksupyörän siivet koostuvat lavasta ja laipasta. Lapa on pituuteensa nähden ohut ja leveä ja lavan ja laipan liitoskohdassa yleensä leveämpi kuin laippa. Siivet kiinnitetään 5 yleensä juoksupyörän napaan siiven lapaan liittyvän laipan avulla. Laipan ulkokehä toimii yleensä myös siiven laipan ja navan tiivistyspintana. Siiven lavan ja juoksupyörän navan välyksen tulisi olla vuotohäviöiden takia mahdollisimman pieni. Tästä syystä, sekä myös siiven laipan ja juoksupyörän navan välisen tiiveyden vuoksi, lavan ja laipan välisen nurkan Uliisi olla teräväkulmainen. Siiven lavassa olevien jännitysten jakaantumisen sekä 10 lovivaikutuksen takia terävä kulma on kuitenkin pyöristettävä, jotta nurkkaan ei tulisi siiven lavan väsymislujuutta huonontavia jännityshuippuja. Tämä tapahtuu koneistamalla nurkkaan pyöreäreunainen kolo. Kolo aiheuttaa kuitenkin koneen käydessä virtaushäviöitä sekä myös vuotohäviöitä siiven painepuolelta imupuolelle.

On tunnettua, että yllämainittua koloa on pyritty peittämään kiinnittämällä ruuveilla tai 15 vastaavilla koloon peitekappaleita. Tällöin siiven lavan materiaaliin joudutaan koneistamaan reikiä tai koloja tai tekemään ulokkeita peitekappaleiden kiinnittämiseksi paikoilleen.

Tunnetun tekniikaan haitat ovat ilmiselvät. Jos koloa ei peitetä, syntyy virtaushäviöitä, jotka johtavat pienehköön hyötysuhteen ja tehon sekä turpiineissa ajan mukana saadun 20 energian menetykseen. Käytetyt peittämisratkaisut ovat johtaneet myös jännitysjakaumien kannalta epäedulliseen ratkaisuun.

Turpiinin hyötysuhteen jatkuva parantaminen on johtanut aikaisempaa ohuempien siipien käyttöön, mikä on aiheuttanut siiven lavan materiaaliin tehtyjen reikien, kolojen tai muiden epäjatkuvuuskohtien haittojen korostumista. Lujuusopillisten laskutapojen 25 kehittyessä on toisaalta myös jännitysten jakautuminen paremmin hallittavissa.

Tässä keksinnössä lähtökohtana on, että jännitysten kannalta katsoen mahdollisimman edulliseksi, asiaan kuuluvat pinnat pyöristämällä, muotoiltuun koloon tehdään täytekappale, jonka muoto ja kiinnitys ei vaikuta mitenkään siiven lavassa olevien 2 89200 jännitysten jakaantumiseen ja joka voidaan muotoilla tarkoin siiven pintojen mukaan.

Keksinnön tunnusmerkilliset ominaisuudet on määritetty yksityiskohtaisesti oheisissa patenttivaatimuksissa.

Seuraavassa selostetaan keksintöä tarkemmin: S K u v a 1 esittää tyypillistä turpiinin siipeä, jossa lapa (1) liittyy siiven kiinnityslaippaan (2). Siiven pyörimissuuntaan nähden edellä kulkeva siiven reuna on tuloreuna (3) ja vastaavasti toinen reuna on jättöreuna (4). Laipan (2) ja lavan (1) väliseen liittymäkohtaan, nurkkaan, joita voi olla siipeä kohti kaksi (5a ja 5b), on koneistettu jännityshuippu-jen eliminoimiseksi kolot (6a ja 6b).

10 K u v a 2 esittää toista siiven koloista, tässä tapauksessa jättöreunan (4) puoleista koloa (6b), suurennettuna ja siiven päältä päin nähtynä. Kieleke (7) muodostetaan koloa koneistettaessa ja sen tarkoitus on estää koloon tulevaa täytekappaletta pääsemästä pois kolosta siiven laipan (2) suuntaan.

K u v a 3 esittää siiven jättöreunan (4) puoleista koloa (6b) ja siihen tulevan täytteen, 15 jonka osat ovat (8a, 8b), periaatetta leikattuna siten, että kolo (6b) näkyy siiven paksuuden suunnassa. Kolon täytteen osat (8a, 8b) liitetään toisiinsa jollakin tarkoitukseen sopivalla kiinnityselimellä, esimerkiksi ruuvilla (9). Täyte on jaettu kahteen osaan jakosaumalla (10), joka muodostetaan täytteen valmistuksen yhteydessä.

Siiven kummankin reunan (3, 4) puoleiset kolot tehdään saman periaatteen mukaan. 20 Allaolevassa tekstissä käytetään esimerkkinä jättöreunan puoleista koloa (6b). Kuvasta 2 nähdään, että kolon (6b) reunaan koneistettu kieleke (7) sijaitsee siiven lavan jännitysten kannalta vaarattomalla alueella, sekä lisäksi, kuten kuvasta 3 nähdään, voidaan kolo ja kolon reunat koneistaa mahdollisimman edullisesti ottaen jännitysjakautuma huomioon. Kuvat 2 ja 3 esittävät kolon muodon periaatteet riippumatta siitä, onko kyseessä siiven 25 etu- tai takareunan puoleinen kolo. Kolo voi kuitenkin olla laipan halkaisijasta ja siiven paksuudesta riippuen kaaren muotoon taipunut. Kolon muoto ei myöskään rajoitu mihinkään säännölliseen geometriseen muotoon.

3 89200

Keksinnön mukaisesti koloon (6b) tuleva täyte (8a, 8b) voidaan tehdä monella tunnetulla tavalla. Edullisesti se tehdään kuitenkin valamalla se esimerkiksi kavitaatiovaurioiden korjaukseen tarkoitetusta muovimetallista kaksiosaisena suoraan koloon käyttäen koloa muottina. Täyte voi olla myös komposiittirakenteinen. Täytepuoliskoiden runkona ja 5 vahvikkeena voi olla erilaisia vahvikerakenteita, kuten esimerkiksi metalliholkki, jota voidaan käyttää myös kiinnityselimen (9) tukena. Keksinnön mukaisella tavalla menetellen voidaan siiven lapaan (1) koneistettu kolo (6b) muotoilla vapaasti siten, että lavassa vallitsevat jännitykset jakaantuvat halutulla tavalla. Kolon molemmat päät muistuttavat torvimaista muotoa. Tämä yhdessä kolon kielekkeen (7) kanssa pitää täytteen muotosul-10 keisesti lujasti paikallaan senjälkeen kun täytteen puolikkaat (8a, 8b) on esimerkiksi ruuvilla (9) kiinnitetty toisiinsa. Kolon täyte muotoillaan ulkopinnoiltaan siiven lavan pintojen mukaisesti, mikä on virtausteknisesti edullista.

Keksinnön mukaisella konstruktiolla saadaan myös mahdollisimman pienet vuotohäviöt navan ja siiven lavan välille, mikä omalta osaltaan vaikuttaa edullisesti koneen hyötysuh-15 teeseen.

Keksinnön mukaisessa konstruktiossa täytteen (8a, 8b) kuormitustaso jää koneen käydessä alhaiseksi, koska täyte ei siipi- ja täytemateriaalin ratkaisevasti erilaisten kimmo-ominaisuuksien vuoksi ole kantava rakenneosa. Konstruktio helpottaa myös huoltotoimenpiteitä, koska täyte voidaan poistaa ja asentaa takaisin paikalleen - 20 jakosaumansa ja esimerkiksi ruuvikiinnityksen ansiosta irroittamatta siipeä navasta.

Claims (6)

1. Käänty väsiipisen, nestettä väliaineena käyttävän, virtauskoneen siipi, jossa siiven lavan (1) ja siiven laipan (2) muodostamaan nurkkaan (5b) on tehty mekaanisia jännityksiä pienentävä, siiven lavan (1) jännitysten sekä lovivaikutuksen kannalta edullisesti muotoiltu 5 kolo (6b), tunnettu siitä, että koloon (6) on sijoitettu muotosulkeisesti kiinnittyvä, kolon ja siiven pintoja noudattava, täyte (8a, 8b).

2. Vaatimuksen 1 mukainen siipi, tunnettu siitä, että kolossa (6b) on kieleke (7).

3. Vaatimusten 1 ja 2 mukainen siipi, tunnettu siitä, että kolo (6b) on muotoiltu siiven paksuussuunnassa sisäänpäin supistuvaksi.

4. Vaatimusten 1-3 mukainen siipi, tunnettu siitä, että kolossa (6b) on täyte, joka voidaan jakaa kahteen osaan (8a, 8b).

4 89200

5. Vaatimusten 1-4 mukainen siipi, tunnettu siitä, että täytteen osat (8a, 8b) on kiristetty yhteen kiinnityselimellä (9).

6. Vaatimusten 1-5 mukainen siipi, tunnettu siitä, että täytekappale (8a, 8b) on, 15 käyttäen koloa (6b) muottina, valmistettu valamalla, kemiallisesti kovettuvasta aineesta tai komposiittimateriaalista. 5 89200