NO322857B1 - Pelton wheel - Google Patents
Pelton wheel Download PDFInfo
- Publication number
- NO322857B1 NO322857B1 NO19984049A NO984049A NO322857B1 NO 322857 B1 NO322857 B1 NO 322857B1 NO 19984049 A NO19984049 A NO 19984049A NO 984049 A NO984049 A NO 984049A NO 322857 B1 NO322857 B1 NO 322857B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pelton
- wheel
- blade
- vanes
- wheel according
- Prior art date
Links
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 claims description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- VLCQZHSMCYCDJL-UHFFFAOYSA-N tribenuron methyl Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1S(=O)(=O)NC(=O)N(C)C1=NC(C)=NC(OC)=N1 VLCQZHSMCYCDJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
- F03B1/02—Buckets; Bucket-carrying rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2230/00—Manufacture
- F05B2230/60—Assembly methods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2230/00—Manufacture
- F05B2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Table Devices Or Equipment (AREA)
Abstract
Description
Oppfinnelsen angår et peltonhjul med en hjulskive og med enkle, separat fremstilte skovler med føtter som er festet løsbare i hjulskiven med forankringselementer. The invention relates to a pelton wheel with a wheel disc and with simple, separately produced vanes with feet which are fixed releasably in the wheel disc with anchoring elements.
Peltonturbiner blir anvendt i fjellområder hvor det er passende høye vannfall til strømproduksjon. Her er det også et behov for kompaktturbiner for strømforsyningen i enkelte landsbyer i ytelsesområdet 1MW for å forsyne avsidesliggende og vanskelig tilgjengelige områder med strøm. Den største ulempen ved å gjøre slike peltonturbiner nødvendige utenom industrielt styrte kraftverk ligger i de høye omkostningene for turbinhjul og i nødvendigheten av å måtte sette inn høyt utdannet og dyktig fagpersonell for vedlikeholdet av disse. Peltonhjul i ett stykke krever en omfattende demontering, omsorgsfull reparasjonssveising på skovlene som for det meste blir utsatt for slitasje og videre avspenningsgløding av hjulet og deretter polering og utjevning av overtrekk. Sam-mensatte peltonhjul er i sin fremstilling og montering likeledes meget kostbare. DE 3 938 357 viser et peltonhjul som på de enkelte skovleføttene med to hjulskiver på sidene er sammenføyd til en hjulstjerne. En slik konstruksjon er stadig nokså komplisert og forutsetter en fullstendig demontering av hjulet når en skovle må skiftes ut. Pelton turbines are used in mountain areas where there are suitably high water falls for electricity production. Here there is also a need for compact turbines for the power supply in some villages in the performance range of 1MW to supply remote and hard-to-reach areas with electricity. The biggest disadvantage of making such pelton turbines necessary outside of industrially controlled power plants lies in the high costs of turbine wheels and in the necessity of having to deploy highly trained and skilled professional personnel for their maintenance. One-piece Pelton wheels require extensive disassembly, careful repair welding of the vanes which are mostly exposed to wear and further stress annealing of the wheel and then polishing and smoothing of overcoats. Composite pelton wheels are also very expensive in their manufacture and assembly. DE 3 938 357 shows a pelton wheel which is joined to a wheel star on the individual paddle feet with two wheel disks on the sides. Such a construction is still quite complicated and requires a complete dismantling of the wheel when a blade has to be replaced.
Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe et omkostningsmessig gunstig peltonhjul hvor skovlene på en enkel måte kan skiftes ut. Ifølge oppfinnelsen oppnås dette formål ved at skovlene på deres bakside i tangensial retning er støttet opp av en støtteskulder på hjulskiven som i radial retning står en lengde "a" lenger utover enn kanten på navsiden av skovlen for å fange opp de angripende kreftene fra en dysestråle på skovlene. The purpose of the present invention is to provide a cost-effective pelton wheel where the blades can be replaced in a simple way. According to the invention, this object is achieved by the vanes on their rear side in the tangential direction being supported by a support shoulder on the wheel disc which in the radial direction stands a length "a" further outward than the edge on the hub side of the vane to absorb the attacking forces from a nozzle jet on the shovels.
Denne anordningen har den fordelen at bøyningsmomentene som skapes av dysestrålen i skovlefoten blir mindre og at størstedelen av kraften blir tatt opp gjennom støtteskuldrene som består av et like høyverdig materiale som hjulskivene av fremstillingmessige årsaker må være laget av. Denne støtten tillater at veggtykkelsen til skovlene på undersiden holdes liten og også skovlefoten holdes slank, slik at massen for en fullstendig skovledel er liten og dermed er det mulig med relativt enkle sikrings-elementer til opptak av svingkreftene skapt av skovledelene. This arrangement has the advantage that the bending moments created by the nozzle jet in the vane foot are smaller and that the majority of the force is taken up through the support shoulders, which consist of the same high-quality material as the wheel disks must be made of for manufacturing reasons. This support allows the wall thickness of the blades on the underside to be kept small and also the blade foot to be kept slim, so that the mass of a complete blade part is small and thus it is possible with relatively simple securing elements to absorb the turning forces created by the blade parts.
Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Slik kan virkningen av støtteskuldrene vesentlig forbedres, når de stikker ut med mer enn en tredjedel av den radiale skovlelengden ut over den øvre kanten til skovlene på navsiden i radial retning. Advantageous embodiments of the invention are indicated in the independent claims. In this way, the effect of the support shoulders can be significantly improved, when they protrude by more than a third of the radial blade length beyond the upper edge of the blades on the hub side in the radial direction.
En annen forbedring til forenkling av sikringselementene består i valget av lette materialer for skovlene. Skovler av kunststoff, fiberforsterket kunststoff eller lettmetallegeringer gir en ytterligere reduksjon av svingkreftene på skovleføttene. Kunststoffskovler lar seg for eksempel fremstille i form med stor formnøyaktighet og rimelig. Another improvement to simplify the securing elements consists in the choice of light materials for the vanes. Blades made of plastic, fiber-reinforced plastic or light metal alloys provide a further reduction of the turning forces on the blade feet. Plastic paddles, for example, can be produced in a shape with great shape accuracy and at a reasonable price.
En annen forbedring består i å anvende en radial innskyvning, eventuelt med en svingning for skovlene. Hjulskiven blir for dette på periferien forsynt med et radialt innsnitt, slik at det oppstår parvis anordnede støtteskuldre mens rommet fra innsnittet kan brukes til forsterkerkammer ved skovlefoten, som tjener til sentreringen og sideveis støtte for skovlene på hjulskiven og som samtidig øker bøyningsstivheten ved skovlefoten. På denne måten kan det på tvers av hjulskiven bli anbrakt sikringsboker som bare med et delområde av periferien hviler på skovleføttene og sikrer disse mot å falle ut. Kammene kan være trukket så langt langs innsnittet at de i montert stilling berører hverandre gjensidig i innsnittet, anledningsvis med en forhåndsbestemt forspenning. Another improvement consists in using a radial insertion, possibly with an oscillation for the vanes. For this purpose, the wheel disc is provided on the periphery with a radial incision, so that support shoulders arranged in pairs are created, while the space from the incision can be used for an amplifier chamber at the blade base, which serves for the centering and lateral support for the blades on the wheel disc and which at the same time increases the bending stiffness at the blade base. In this way, securing blocks can be placed across the wheel disc which only rest with a partial area of the periphery on the vane feet and secure these against falling out. The combs can be drawn so far along the notch that in the assembled position they mutually touch each other in the notch, occasionally with a predetermined bias.
Et annet tiltak kan bestå i å forme innsnittet lett konisk innover for å skape en lett presspasning med passende konisk formede forsterkningskammer. Another measure may consist of shaping the incision slightly conical inwards to create an easy press fit with suitably conically shaped reinforcement chambers.
En annen monteringsart består i å utforme skovlefoten sylindrisk og som ved et skovlfeste å skyve aksialt inn i en passende utsparing i hjulskiven, hvorved det med frem- og tilbakesprang likeledes oppstår et direkte feste. Another type of assembly consists in designing the paddle foot cylindrically and, as with a paddle attachment, pushing it axially into a suitable recess in the wheel disc, whereby a direct attachment is also created with forward and backward jumps.
En annen fordel ligger i at alle vesentlige masser er bestemt av hjulskiven og at monteringen eller utskiftingen av en skovle på en ferdig installert hjulskive kan foregå med en gjennomsnitts mekaniker. Ved at skovlene er konsipert som enkelt utskiftbare slitasjedeler kan uforutsette skader eksempelvis av steiner som blir ført med av vannet og også slitasje, eksempelvis av medført sand løses ved utskifting av skovlene. Den spesielle arten av opphenging, og støtte for skovlene tillater bruk av lettere og mekanisk svakere materialer enn materialet i hjulskiven. Således viser skovler av fiber- eller vevsforsterkede kunststoffer som eksempelvis vevsforsterket epoxyharpiks helt brukbare resultater. Som fibere kan også karbonfibere, glassfibere eller kunststoffibere anvendes. Som kunststoff kan for eksempel epoxyharpiks, polyester eller polyuretan anvendes. Når man begrenser formomkostningene ved begrensning av skovlestørrelsen til et forhåndsbestemt trinn, så resulterer det i forsvarlige fremstillingsomkostninger for skovlene. Den egentlige fordelen ligger i vedlikeholdet, når det ikke hver gang må komme en spesialist tilreisende for å skifte et skovle. Fremstillingsomkostningene er likeledes beskjedne da bare en smidd hjuldel er nødvendig. På grunn av den slanke hjulformen oppstår likeledes bare små slepetap på grunn av vannsprut. Another advantage lies in the fact that all significant masses are determined by the wheel disc and that the installation or replacement of a vane on a fully installed wheel disc can be done by an average mechanic. Because the shovels are designed as easily replaceable wear parts, unforeseen damage, for example from stones carried away by the water and also wear and tear, for example from carried sand, can be solved by replacing the shovels. The special nature of suspension and support for the blades allows the use of lighter and mechanically weaker materials than the material in the wheel disc. Thus, paddles made of fiber or tissue-reinforced plastics such as tissue-reinforced epoxy resin show completely usable results. Carbon fibers, glass fibers or synthetic fibers can also be used as fibers. For example, epoxy resin, polyester or polyurethane can be used as plastic. When one limits the mold costs by limiting the vane size to a predetermined step, it results in reasonable manufacturing costs for the vanes. The real advantage lies in the maintenance, when a specialist does not have to come every time to change a shovel. Manufacturing costs are also modest as only one forged wheel part is required. Due to the slim wheel shape, only small towing losses occur due to splashing water.
I det følgende blir oppfinnelsen beskrevet med utformingseksempler. Her viser figur 1 skjematisk et utsnitt av periferien til en hjulskive under monteringen, figur 2 skjematisk et snitt gjennom en skovle før det blir satt inn radialt i hjulskiven fra figur 1, figur 3 viser skjematisk et snitt gjennom figur 1, figur 4 viser skjematisk et skovle fra figur 2 sett ovenfra, figur 5 viser skjematisk et utsnitt av periferien til en hjulskive med en løsning hvor skovlene ved den radiale innsettingen i tillegg får en svingning, figur 6 viser skjematisk en skovle fra figur 5 sett ovenfra, figur 7 viser skjematisk et utsnitt analogt med figur 1 hvor en i aksial retning sylindrisk skovlefot kan festes ved aksial innskyving i en hjulskive, figur 8 viser skjematisk et utsnitt ifølge anordningen i figur 7 hvor festingen av en skovlefot som kan skyves inn aksialt er forandret, figur 9 viser skjematisk en skovle fra figur 8 sett ovenfra og figur 10 viser et snitt gjennom skovlen fra figur 9. In the following, the invention is described with design examples. Here figure 1 schematically shows a section of the periphery of a wheel disc during assembly, figure 2 schematically shows a section through a vane before it is inserted radially into the wheel disc from figure 1, figure 3 schematically shows a section through figure 1, figure 4 schematically shows a vane from figure 2 viewed from above, figure 5 schematically shows a section of the periphery of a wheel disc with a solution where the vanes also get an oscillation due to the radial insertion, figure 6 schematically shows a vane from figure 5 seen from above, figure 7 schematically shows a section analogous to figure 1 where an axially cylindrical shovel foot can be attached by axial insertion into a wheel disc, figure 8 schematically shows a section according to the device in figure 7 where the attachment of a shovel foot that can be pushed in axially has been changed, figure 9 schematically shows a vane from figure 8 seen from above and figure 10 shows a section through the vane from figure 9.
Figurene viser et peltonhjul med en hjulskive 1 og med enkle separat fremstilte skovler 2 som med sine føtter 3 er festet løsbare i hjulskiven med forankringselementer 4. Skovlene 2 kan med sine føtter skyves inn i radial eller aksial retning i hjulskiven, hvor skovlene 2 på sin bakside 6 i tangensial retning er støttet opp av en støtteskulder 7 på hjulskiven som i radial retning står en lengde "a" lenger utover enn kanten på navsiden 8 av skovlen 2 for å fange opp de angripende kreftene fra en dysestråle på skovlene. The figures show a pelton wheel with a wheel disc 1 and with simple, separately manufactured blades 2 which are fixed with their feet 3 releasably in the wheel disc with anchoring elements 4. The blades 2 can be pushed with their feet in a radial or axial direction into the wheel disc, where the blades 2 on their rear side 6 in the tangential direction is supported by a support shoulder 7 on the wheel disc which in the radial direction stands a length "a" further outward than the edge on the hub side 8 of the vane 2 to capture the attacking forces from a nozzle jet on the vanes.
I figurene 1-4 er et første utformingseksempel vist. En hjulskive 1 for et peltonhjul er i periferien på midten forsynt med et radialt innsnitt 10. Av sideveggene som begrenser dette innsnittet er det av hver utarbeidet en kontur som passer til en relativt tynn skovlefot 3, hvor skovlefoten på begge sider stikker opp over det dypeste punktet på innsnittet 10 for å føre foten 3 selv. På skovlefoten 3 er det på midten anbrakt en forsterkningskam lia, 11b som passer i innsnittet 10, hvor høyden er tilpasset delingen av hjulet. Denne kammen gir foten 3 i tillegg bøyestivhet og støtter seg, når peltonhjulet er fullstendig bestykket i periferiretningen på kammen ved siden av. Den egentlige skovlefoten 3 tilsvarer bare omtrent skovlehøyden, slik at på hjulskiven 1 blir støtteskuldrene 7, 7a, 7b stående som kan ta opp store krefter i tangensialretningen. Ved at disse støtteskuldrene i montert tilstand fra skovlekanten 8 på navsiden i radial retning stikker opp utover tilnærmet inntil halvparten av den radiale skovlevidden 9, blir størstedelen av trykkraften som blir avgitt på skovlene 2 fra en dysestråle gitt videre til støtteskuldrene 7, 7a, 7b og det oppstår reduserte bøyningsmomenter på skovlefoten 3. Jo større avstanden "a" for en støtteskulder 7, 7a, 7b blir valgt fra kanten 8 på navsiden av skovleet, desto mindre av bøyningsmomentene som skal kompenseres faller ut i skovlen. En liten høyde av skovle og fot en nok til å kompensere disse bøyningsmomentene. Samtidig blir vekten av skovlen 2 og foten 3 redusert, noe som fører til en enklere opphenging og kompensasjon for svingkreftene. I det foreliggende eksemplet er skovlene 2 fremstilt av en karbonfiberforsterket epoxyharpiks som i forhold til legert stål fører til enda en reduksjon av svingkreftene. Hjulskiven består av smidd legert stål med 13 % krom og 4 % nikkel slik det er vanlig for vannturbiner. Til monteringen blir skovlene 2 med sine føtter tilnærmet radialt 5 skjøvet inn på den monterte hjulskiven 1 inntil føttene 3 ligger an mot et bakre anlegg og hviler på støtteflatene 17 på støtteskuldrene. Sikringen Figures 1-4 show a first design example. A wheel disk 1 for a pelton wheel is provided with a radial incision 10 on the periphery in the middle. Of the side walls that limit this incision, a contour has been prepared from each that fits a relatively thin blade foot 3, where the blade foot on both sides protrudes above the deepest the point on the incision 10 to guide the foot 3 itself. On the blade foot 3, a reinforcement cam 11a, 11b is placed in the middle which fits in the notch 10, the height of which is adapted to the division of the wheel. This cam also gives the foot 3 bending stiffness and supports itself, when the pelton wheel is completely covered in the peripheral direction on the cam next to it. The actual vane foot 3 corresponds only approximately to the vane height, so that on the wheel disc 1 the support shoulders 7, 7a, 7b remain standing which can take up large forces in the tangential direction. By the fact that these support shoulders in the mounted state from the vane edge 8 on the hub side in the radial direction protrude outwards approximately up to half of the radial vane width 9, the majority of the pressure force that is released on the vanes 2 from a nozzle jet is passed on to the support shoulders 7, 7a, 7b and reduced bending moments occur on the blade foot 3. The greater the distance "a" for a support shoulder 7, 7a, 7b is chosen from the edge 8 on the hub side of the blade, the less of the bending moments to be compensated falls out in the blade. A small height of blade and foot is enough to compensate these bending moments. At the same time, the weight of the vane 2 and the foot 3 is reduced, which leads to easier suspension and compensation for the turning forces. In the present example, the vanes 2 are made of a carbon fiber-reinforced epoxy resin which, in relation to alloy steel, leads to a further reduction of the turning forces. The impeller consists of forged alloy steel with 13% chromium and 4% nickel as is common for water turbines. For assembly, the vanes 2 with their feet are pushed approximately radially 5 onto the assembled wheel disc 1 until the feet 3 rest against a rear device and rest on the support surfaces 17 on the support shoulders. The fuse
mot svingkreftene foregår med en bolt 12 som i aksial retning blir skjøvet inn i en utboring og med halve siden ligger an mot skovlefoten og på støtteskulderen som ligger against the turning forces takes place with a bolt 12 which is pushed in an axial direction into a bore and with half the side rests against the blade foot and on the support shoulder which is
over. Ved at denne utboringen er anbrakt i et tilnærmet radialt forløpende skilleplan mellom skovlefot 3 og den overliggende støtteskulderen 7 dannes det en motskulder 18 som hindrer at boltene 12 og foten 3 faller ut. Bolten 12 blir dermed bare utsatt for trykk og skjæringskrefter i et aksialt plan. Anlegget for innskyvningen av skovlen 2 har en toleranse, slik at bolten 12 ligger an mot motskulderen 18 under lett forspenning. Bolten 12 er i aksial retning fiksert til høyre og til venstre med en forsenket skrue i hjulskiven med et fremstikkende hode på siden som griper inn i en utsparing på bolten. På denne måten stikker det ingen skuldre over det udelte peltonhjulet med passende slank kontur av hjulskiven 1 som kunne forstyrre sprøytevannsavløpet. Ved skovlefoten 3 overfører holdeflaten 24 bøyningskreftene og svingkreftene til bolten 12 som den gir videre til motskulderen 18. En del av bøyningskreftene blir også overført direkte over skuldrene 25 fra skovlefoten 3 til hjulskiven. above. By the fact that this bore is placed in an approximately radially extending dividing plane between the blade foot 3 and the overlying support shoulder 7, a counter shoulder 18 is formed which prevents the bolts 12 and the foot 3 from falling out. The bolt 12 is thus only exposed to pressure and shear forces in an axial plane. The device for inserting the vane 2 has a tolerance, so that the bolt 12 rests against the counter shoulder 18 under slight preload. The bolt 12 is fixed in the axial direction to the right and to the left with a countersunk screw in the wheel disc with a protruding head on the side which engages in a recess on the bolt. In this way, there are no shoulders protruding above the undivided pelton wheel with a suitably slim contour of the wheel disk 1 which could interfere with the spray water drain. At the blade foot 3, the holding surface 24 transfers the bending forces and the turning forces to the bolt 12 which it passes on to the counter shoulder 18. Part of the bending forces is also transferred directly over the shoulders 25 from the blade foot 3 to the wheel disc.
For utskiftingen av en skovle blir først sikringsskruen 19 løst og bolten 12 banket ut. Uttrekkingen av skovlen 2 kan bli understøttet med en kileformet tilsnittet kunststoffplate 26 når denne istedenfor bolten 12 blir slått inn i utboringen i aksial retning. Det nye skovlen blir skjøvet inn radialt og banket på til det hviler på støtteflaten 17 og på en dypanlegg. Videre blir bolten 12 i passende vinkelstilling slått inn og sikret med skruene 19. For en slik operasjon kan hjulskiven bli på akselen sin. Da hjulskiven 1 med skovlene ble veid, som har en enhetsvekt og også det utskiftede skovlen har denne enhetsvekten, så er ubalansen som oppstår ved skovleutskiftingen innenfor den tillatte toleransen. To replace a shovel, the securing screw 19 is first loosened and the bolt 12 knocked out. The extraction of the vane 2 can be supported with a wedge-shaped cut-to-size plastic plate 26 when this instead of the bolt 12 is driven into the bore in the axial direction. The new vane is pushed in radially and tapped until it rests on the support surface 17 and on a deep installation. Furthermore, the bolt 12 is driven in at a suitable angle and secured with the screws 19. For such an operation, the wheel disc can remain on its axle. When the wheel disc 1 with the vanes was weighed, which has a unit weight and also the replaced vane has this unit weight, then the imbalance that occurs during the vane replacement is within the permitted tolerance.
Et annet utformingseksempel er vist i figurene 5 og 6. Det skiller seg fra det første eksemplet ved at til sikring mot å falle ut er skovlefoten 3 utformet som krok 22 som i tillegg må svinges inn i en innføringsretning 23 ved radial innskyvning for å gripe inn bak en motskulder 18 på hjulskiven, og at det dessuten på hver forsterkningskam 1 la, 11b hviler på en holdeflate 24a, 24b en bolt 12 som sikringselement stukket aksialt gjennom en støtteskulder 7. Kammene 1 la, 1 lb berører ingen nabokammer 1 lb, 1 la. En forandring av vinkelstillingen 16 av støtteflatene 17 på støtteskuldrene 7 relativt til sentrum i hjulskiven tvinger derfor ikke til grunnleggende nye skovler 2, men bare til en avsnittsvis svingning av konturen for skovleholdet og til forandring av andre holdeflater 24a, 24b på forsterkerkammene lia, 11b. Et slikt konsept tillater med en enhetsstørrelse for skovler å bestykke hjulskiver 1 med forskjellige diametre og å innta en vinkelstilling 16 som under disse omstendigheter tilsvarer en optimal påsprutingsretning for en dysestråle 20. På denne måten kan med få skovlestørrelser et helt område dekkes, og samtidig blir på grunn av det større skovleantallet prisen pr, skovle lavere. Dette inntreffer spesielt når formgivningen av skovlene skjer ved utstøping i former, da formomkostningsandelen er omvendt proporsjonal med antall produserte skovler. Skovler av kunststoff eller lettmetall kan under dette aspektet være omkostningsgunstige. Another design example is shown in Figures 5 and 6. It differs from the first example in that, to prevent falling out, the shovel foot 3 is designed as a hook 22 which must also be swung into an insertion direction 23 by radial insertion in order to engage behind a counter shoulder 18 on the wheel disc, and that in addition on each reinforcing cam 1 la, 11b rests on a holding surface 24a, 24b a bolt 12 as a securing element inserted axially through a support shoulder 7. The cams 1 la, 1 lb do not touch any neighboring chambers 1 lb, 1 let. A change in the angular position 16 of the support surfaces 17 on the support shoulders 7 relative to the center of the wheel disc therefore does not force fundamentally new vanes 2, but only to a partial fluctuation of the contour for the vane holding and to a change of other holding surfaces 24a, 24b on the reinforcing cams 11a, 11b. Such a concept allows, with a unit size of vanes, to equip wheel disks 1 with different diameters and to adopt an angular position 16 which, under these circumstances, corresponds to an optimal spraying direction for a nozzle jet 20. In this way, with a few vane sizes, an entire area can be covered, and at the same time due to the larger number of shovels, the price per shovel is lower. This occurs in particular when the shaping of the shovels takes place by casting in moulds, as the mold cost share is inversely proportional to the number of shovels produced. Buckets made of plastic or light metal can be cost-effective under this aspect.
Figur 7 viser en utforming hvor skovlene 2 i aksial retning har sylindriske skovleføtter 3 som med holdeflatene 24c, 24d hviler på motskuldren 18a, 18b på hjulskiven. Skovlene blir satt inn i aksial retning og sikret på midten med en sentreringsskrue 27 som gjennom et avlangt hull 28 griper inn på skovleundersiden 6. En del av støtteflaten 17 er satt av i form av et trinn for å danne en motskulder 18b. Figure 7 shows a design where the vanes 2 in the axial direction have cylindrical vane feet 3 which with the holding surfaces 24c, 24d rest on the opposite shoulder 18a, 18b of the wheel disc. The vanes are inserted in the axial direction and secured in the middle with a centering screw 27 which engages through an elongated hole 28 on the underside of the vane 6. Part of the support surface 17 is set off in the form of a step to form a counter shoulder 18b.
Når skovledelingen Di/B2 (hvor Di = strålesirkeldiameter og B2 = skovlebredde) antar små verdier kan det av plassgrunner være fordelaktig å forenkle løsningen som er vist i figur 7 ytterligere. When the blade division Di/B2 (where Di = beam circle diameter and B2 = blade width) assumes small values, it may be advantageous for reasons of space to further simplify the solution shown in figure 7.
I figurene 8, 9 og 10 er en slik forenklet løsning vist. Holdeflaten 24 og motskulderen 18 er i aksial retning løpende sirkelsylindriske flater 29 med et sentrum 30. Under den aksiale innføringen av skovlen 2 er dette stadig svingbart med en vinkel 34 om sentrum 30, slik at skovlen med en svingning kan hvile på en plan opplagringsflate 17 på skulderen 7. Denne oppdelingen i sirkelsylindrisk flate 29 og i plan opplagringsflate 17 tillater en enkel bearbeiding av hjulskiven ved boring og fresing. En omtrentlig midtstilling for skovlekanten i aksial retning blir oppnådd med en sikringsskrue 32 som kan anvendes i en lomme 35 på støtteskulderen 7 og presser skovlen 2 mot støtte-skulderen 17. Den nøyaktige midtstilling for skovlen 2 skulle være likt i området tiendedelsmillimeter i forhold til dysestrålen. Ved en utskifting av skovlen 2 med innebygd hjulskive 1 blir derfor en anvisningsinnretning som markerer midten av dysestrålen brukt på dysen i en repeterbar oppspenning, og den ene skovlen etter den andre blir dreiet igjennom. Den sideveis klaringen for holdeskruen 32 i planet for opplagringsflaten er målt så stor, at etter å ha løst holdeskruen ved sideveis slag på skovlefoten kan den anviste midtstilling innstilles og kan sikres ved tiltrekning av holdeskruen. En enkel markerende anvisningsinnretning finnes med en LASER POINTER som kan spennes opp på dysen. På grunn av den berøringsløse men presise markeringen av parallelt førte lysstråler kan alle skovler bli innstilt uten å løsne oppspen-ningsinnretningen. Figures 8, 9 and 10 show such a simplified solution. The holding surface 24 and the opposite shoulder 18 are circular cylindrical surfaces 29 running in the axial direction with a center 30. During the axial introduction of the bucket 2, this is constantly pivotable at an angle 34 about the center 30, so that the bucket can rest with a swing on a flat storage surface 17 on the shoulder 7. This division into circular-cylindrical surface 29 and flat bearing surface 17 allows a simple processing of the wheel disc by drilling and milling. An approximate center position for the blade edge in the axial direction is achieved with a securing screw 32 which can be used in a pocket 35 on the support shoulder 7 and presses the blade 2 against the support shoulder 17. The exact center position for the blade 2 should be equal in the range of tenths of a millimeter in relation to the nozzle jet . When replacing the vane 2 with built-in wheel disc 1, an indication device that marks the center of the nozzle jet is therefore used on the nozzle in a repeatable tension, and one vane after the other is turned through. The lateral clearance for the holding screw 32 in the plane of the bearing surface is measured to be so large that after loosening the holding screw by striking the blade foot laterally, the designated center position can be set and can be secured by tightening the holding screw. A simple marking device is available with a LASER POINTER that can be clamped onto the nozzle. Due to the non-contact but precise marking of parallel light beams, all vanes can be adjusted without loosening the clamping device.
Holdeskruen 32 sikrer skovlen 2 mot å løsne fra støtteflaten 17. En økning av presskraften mellom skovlen 2 og støtteflaten 17 blir det når tyngdepunktet 31 for skovleet 2 ligger i en avstand 33 ovenfor en forlenget rett forbindelseslinje 36 som forbinder midtpunktet M på hjulskiven 1 med sentrum 30 for den svingbare skovlefoten. Med roterende peltonhjul danner så sentripetalkraft i tyngdepunktet 3 et moment i omdreiningsretningen som presser skovlen mot støtteflaten 17. For ikke å belaste holdeskruen vil man med en slik konstruksjon ifølge figurene 8, 9 og 10 neppe bremse ned peltonhjulet med bremsestråler som treffer skovlene mot løperetningen, men isteden anvende en bremseinnretning som ikke angriper skovlene, som eksempelvis mekaniske bremsebakker på rotoren til peltonturbinen. Med en skovle av kunststoff kan en metallisk The retaining screw 32 secures the blade 2 against loosening from the support surface 17. An increase in the pressure force between the blade 2 and the support surface 17 occurs when the center of gravity 31 of the blade 2 is at a distance 33 above an extended straight connecting line 36 which connects the center point M of the wheel disc 1 with the center 30 for the swiveling paddle foot. With a rotating pelton wheel, centripetal force in the center of gravity 3 then forms a moment in the direction of rotation which presses the blade against the support surface 17. In order not to load the retaining screw, with such a construction according to figures 8, 9 and 10 it is unlikely to slow down the pelton wheel with brake jets that hit the blades in the direction of travel, but instead use a braking device that does not attack the blades, such as mechanical brake shoes on the rotor of the pelton turbine. With a plastic shovel, a metallic one can
Fordelen med denne konstruksjonen ligger i at man kan forminske skovledelingen Di/B2 ned mot en verdi 2,5, til tross for at skovlene er utskiftbare. The advantage of this construction lies in the fact that the blade division Di/B2 can be reduced to a value of 2.5, despite the fact that the blades are replaceable.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97810630A EP0900935A1 (en) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | Attachment of rotor buckets to a Pelton rotor disc |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO984049D0 NO984049D0 (en) | 1998-09-03 |
| NO984049L NO984049L (en) | 1999-03-05 |
| NO322857B1 true NO322857B1 (en) | 2006-12-11 |
Family
ID=8230367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19984049A NO322857B1 (en) | 1997-09-04 | 1998-09-03 | Pelton wheel |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0900935A1 (en) |
| AT (1) | ATE246313T1 (en) |
| DE (1) | DE59809143D1 (en) |
| ES (1) | ES2202784T3 (en) |
| NO (1) | NO322857B1 (en) |
| PE (1) | PE51899A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010024686A1 (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Rovas As | Water turbine and turbine blades |
| WO2013051942A1 (en) | 2011-10-04 | 2013-04-11 | Dynavec As | A bucket connection for a turbine runner |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2398840B (en) * | 2003-02-28 | 2005-12-07 | Gilbert Gilkes & Gordon Ltd | Improvements in or relating to turbines and in particular pelton wheel turbines |
| CN113236466A (en) * | 2021-06-25 | 2021-08-10 | 东北大学 | Bucket type impact runner with brand new structure of water turbine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH111442A (en) * | 1924-08-19 | 1925-09-01 | Fulpius Edmond | Device for fixing blades for turbine wheels. |
| CH159487A (en) * | 1931-11-16 | 1933-01-15 | Blum Adolf | Pelton wheel. |
| AT394093B (en) | 1988-11-21 | 1992-01-27 | Efg Turbinen Und Kraftwerksanl | PELTON WHEEL |
-
1997
- 1997-09-04 EP EP97810630A patent/EP0900935A1/en not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-06-17 ES ES98810553T patent/ES2202784T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-17 AT AT98810553T patent/ATE246313T1/en active
- 1998-06-17 DE DE59809143T patent/DE59809143D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-02 PE PE1998000817A patent/PE51899A1/en not_active Application Discontinuation
- 1998-09-03 NO NO19984049A patent/NO322857B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010024686A1 (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Rovas As | Water turbine and turbine blades |
| NO329157B1 (en) * | 2008-08-22 | 2010-08-30 | Rovas As | Water turbine device and water turbine blades |
| WO2013051942A1 (en) | 2011-10-04 | 2013-04-11 | Dynavec As | A bucket connection for a turbine runner |
| NO333946B1 (en) * | 2011-10-04 | 2013-10-28 | Dynavec As | DRAGON CONNECTION FOR A TURBIN FLOWER WHEEL |
| US9488058B2 (en) | 2011-10-04 | 2016-11-08 | Dynavec As | Bucket connection for a turbine runner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0900935A1 (en) | 1999-03-10 |
| ATE246313T1 (en) | 2003-08-15 |
| NO984049L (en) | 1999-03-05 |
| PE51899A1 (en) | 1999-06-11 |
| DE59809143D1 (en) | 2003-09-04 |
| NO984049D0 (en) | 1998-09-03 |
| ES2202784T3 (en) | 2004-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20130168477A1 (en) | Mallet with a cutting insert and a basic element | |
| FI95214B (en) | Cleaning blade rotating blade | |
| NO322857B1 (en) | Pelton wheel | |
| JPH01203052A (en) | Leading end holder for mineral crusher | |
| DK2719578T3 (en) | Coupling device as well as heavy load transport vehicle with such coupling device | |
| CA2675074A1 (en) | Skate with pivoting rocker and replaceable blade | |
| CN202762480U (en) | Vertical shaft impact crusher rotor | |
| WO2010009532A1 (en) | Rotary retention latch for replaceable skate blade systems | |
| CN101509467B (en) | Large-sized wind driven generator combined crankshaft | |
| NO148663B (en) | CONNECTION DEVICE ON A SHOOTING SHOE. | |
| US5484111A (en) | Hammers for hammer mills | |
| CN113236466A (en) | Bucket type impact runner with brand new structure of water turbine | |
| NO333946B1 (en) | DRAGON CONNECTION FOR A TURBIN FLOWER WHEEL | |
| NO324742B1 (en) | Method of assembling a pelton turbine wheel | |
| NO332542B1 (en) | Control device and method for controlling masts as well as a telescopic arm | |
| CA1178894A (en) | Power stage of a gas turbine | |
| CN205925854U (en) | Hammer crusher's hammer disks structure | |
| NO325848B1 (en) | Process for producing a hydraulic turbine component | |
| CN210358081U (en) | Static blade mechanism of powder concentrator | |
| DK151290B (en) | KUTTER BLADE | |
| CN211636746U (en) | Split type wear-resisting hammer | |
| CN201731260U (en) | Spring guide-wheel device of dry gas chamber for adjusting piston movement deviation | |
| KR100990907B1 (en) | Vertical Axis Wind Generators with Plate Hubs | |
| CN219663928U (en) | Vertical shaft impact crusher rotor body with protection block and crusher | |
| CN211537991U (en) | Wear-resistant hammer head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |