NO126862B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av løpehjul for francisturbiner,

samt løpehjul fremstilt etter fremgangsmåten.

Det er tidligere kjent å fremstille løpe-hjul for francisturbiner på den måte at skovlene fremstilles for seg og bearbeides ferdig i rett tilstand samt deretter bøyes til sin endelige form og gjøres fast til nav og krans. Ved disse såkalte fabrikerte løpehjul fremstilles skovlene vanligvis av valset plate, som enten er jevntykke eller skrått-valset, i det siste tilfelle med avtagende tykkelse fra nav mot krans. På den annen side er det også allerede foreslått å fremstille hver skovl som et separat, rett støpe-stykke med strømlinjeformet eller såkalt fiskeformet profil. Ved anvendelse av pla-ter har man fordelen av plane flater, som lett lar seg bearbeide, og ved en støpt skovl har man fordelen av en riktig formgivning som gir god hydraulisk virkningsgrad og lite materialspill ved bearbeidelsen, men også ulempen ved at de krumme flater er vanskelige å bearbeide maskinelt. Den fore-liggende oppfinnelse går ut på en mellom-form, hvorved man søker såvidt mulig å kombinere fordelene ved begge de kjente metoder uten at deres ulemper samtidig gjør seg merkbart gjeldende. Dette oppnås ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som vesentlig karakteriseres ved at skovlene støpes med flatsider, som på mindre kantpartier nær er helt plane, og som danner en liten vinkel med hverandre, idet skovlens tykkelse avtar lineært såvel i retningen fra den kant som skal danne innløpskant i det ferdige løpehjul, som i retningen fra den kant som skal gjø-res fast i navet, mot den kant som skal gjø-res fast til kransen. Ved denne fremstil-lingsmåte blir bearbeidelsen av flatene i høy grad lettet på grunn av de store plane flater, samtidig som det bare behøves å skjære bort meget lite gods og skovlen får en form som oppfyller kravene med hensyn til hydraulisk virkningsgrad og fasthet i forskjellige punkter, og som bare inne-bærer en ubetydelig avvikelse fra den teo-retisk fullkomne form.

Oppfinnelsen går også ut på et løpe-hjul for en francisturbin, fremstilt etter den ovenfor angitte fremgangsmåte. Dette løpehjul er karakterisert ved at skovlene har en tykkelse som over praktisk talt hele skovlen avtar lineært såvel i retningen fra innløpskanten mot avløpskanten som i retningen fra navet mot kransen.

Oppfinnelsen skal i det følgende be-skrives nærmere under henvisning til teg-ningen som viser forskjellige stadier av fremstillingen av et løpehjul ifølge oppfinnelsen. Fig. 1—4 viser formen av den støpte skovl innen den bøyes, idet fig. 1 er et grunnriss, fig. 2 et kantriss sett etter linjen II— II på fig. 1, fig. 3 et kantriss etter linjen III— III på fig. 1, og fig. 4 et perspektivriss. Fig. 5 er et perspektivriss som viser formen av skovlene etter bøyning, og hvor-ledes de innsettes mellom løpehjulets nav og krans.

Francisløpehjulet ifølge oppfinnelsen settes sammen av et nav 11, en krans 13 og et antall separat fremstilte skovler 15. Hver skovl fremstilles av et særskilt støpe-stykke, som umiddelbart etter støpningen har den form som er vist på fig. 1—4. Det begrenses således av to store flate sider 17,

19 og fire smale kantflater 21, 23, 25 og 27. Kantflaten 21 som skal danne skovlens inn-

løpskant og kantflaten 23 dens avløpskant.

Ved kantflaten 25 skal skovlen forbindes

med navet 11, og ved kantflaten 27 med kransen 13. Kantflaten 21 er rett i sin lengderetning, men er omtrent halvelliptisk krummet i tverr-retningen, slik at den går glatt over i de flate sider 17 og 19, mens de andre kantflater er omtrent plane i sin bredderetning og danner skarpe hjørner med flatsidene. Når man unntar visse kant-

partier, spesielt langs kantene 21 og 23, er de flate sider 17, 19 helt plane, men har naturligvis den ved støpegods vanlige grove overflatestruktur. Hver flatside ligger med stor nøyaktighet i ett og samme plan på

minst 80 å 90 pst. og ofte opp til 95 pst.

av sitt areal. Flatsidene danner en liten vinkel med hverandre, og skovlens tykkelse er derfor ikke konstant, men varierer line-

ært langs en vilkårlig rett linje i fla-

ten. Tykkelsen av skovlen avtar såvel fra kanten 21 i retning mot kanten 23 som. fra kanten 25 i retning mot kanten 27. Den førstnevnte minskning av tykkelsen henger sammen med at man av hensyn til risikoen for hvirvler ved vannets strømning langs skovlflatene i den arbeidende turbin vil la skovltykkelsen avta svakt mot avløpskan-

ten, og den sistnevnte minskning av tyk-

kelsen er betinget av fasthetshensyn, idet de deler av skovlen som befinner seg nær-

mest kransen, er mindre påkjent enn de deler som befinner seg nærmere navet, som jo skal overføre drivmomentet til akselen.

Den nevnte variasjon av tykkelsen fremgår

spesielt tydelig av fig. 4, hvor skovlen med strekprikkede linjer er vist innskrevet i et dobbelt-kileformet legeme begrenset av seks plan. Skovlens midtplan 25 og dens skjæringslinjer med kantflåtene er også

antydet på denne figur, og man ser at skov-

len er symmetrisk om midtplanet.

Støpningen av et skovlemne av den

beskrevne rette form blir betydelig forenk-

let sammenlignet med støpningen av en krum skovl. På grunn av de store plane flater er modellen lett å fremstille, og vi-

dere medfører den valgte formgivning at volumet av såvel støpekasser som form-

masse minskes til et minimum.

Etter at den ferdigstøpte skovl er ren-

set og varmebehandlet, blir dens overflate bearbeidet. Den overveiende del av dette arbeide utføres maskinelt, og man kan her-

til anvende maskiner som i høy grad ar-

beider automatisk, men allikevel har enkel konstruksjon. F. eks. kan skovlen spennes fast og på et bord som er bevegelig i to på

hverandre loddrette retninger, og som fremmates slik at et stillestående verktøy,

f. eks. et høvelstål, et freseverktøy og frem-

for alt en roterende slipetrinse, suksessivt bearbeider alle de deler av den oppadven-

dende skovlside som tilhører det plane parti. De relativt begrensende kantsoner av skovlens flatsider samt dens kantsider bearbeides med håndverktøy. De skarpe hjørner mellom kantflaten 23 og flatsidene freses bort, slik at kanten blir avrundet el-

ler tilspisset, og kanten slipes sluttelig ved anvendelse av en håndslipemaskin. Kant-

flåtene 25, 27 jevnes av og hjørnene av-

fases for å levne plass til senere anbragte sveisefuger.

Den således ferdig bearbeidede skovl

plaseres deretter mellom formblokker i en kraftig hydraulisk presse og bøyes til den endelige form som den skal ha i det ferdige løpehjul. Den skarpeste krumning skjer herunder på de linjer av flaten som lig-

ger parallelt med kanten 21, mens linjer i rett vinkel til denne kant forblir praktisk talt rette eller har meget svak krumning. Formpressingen skjer således uten noen

egentlig strekning i materialet.

Når skovlformen er kontrollert og

eventuelt justert, innsettes skovlen mellom navet og kransen på den måte som er vist på fig. 5, og festes til disse deler ved sveis-

ning. De på forhånd tilveiebragte avfas-

ninger ved kantene 25 og 27 blir herunder utfylt med sveisefuger. Når alle skovlene er sveiset fast, er løpehjulet ferdig. Sveise-

fugene kan komme til å måtte avj evnes men dette er også den eneste slipning som behøver å foretas på det sammensatte løpe-

hjul.

Som det fremgår av den ovenstående beskrivelse, medfører den valgte skovlform med lineært foranderlig godstykkelse over praktisk talt hele skovlflaten en enkel og billig fremstilling.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av løpehjul for francisturbiner, hvor skovlene fremstilles for seg og bearbeides ferdig i rett tilstand, samt deretter bøyes og gjøres fast til nav og krans, karakterisert ved at skovlene støpes med flatsider (17, 19) som er helt plane så nær som på mindre kant-

partier, og som danner en liten vinkel med hverandre, og det slik at skovlens tykkelse

avtar lineært såvel i retning fra den kant (21) som skal danne innløpskant i det ferdige løpehjul, mot den kant (23) som skal danne avløpskant, som i retning fra den kant (25) som skal gjøres fast til navet, mot den kant (27) som skal gjøres fast til kransen.

2. Løpehjul for francisturbin, fremstilt ifølge fremgangsmåten som angitt i på-

stand 1, karakterisert ved at skovlene har en tykkelse som over praktisk talt hele skovlen avtar lineært såvel i retning fra innløpskanten (21) mot avløpskanten (23) som i retning fra navet (11) mot kransen (13).