NO325998B1 - Stromningsmaskin, spesielt vannturbin - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår strømningsmaskiner som vannturbiner, vannpumper eller pumpeturbiner. Den angår særlig de komponentene i slike maskiner, som har vannførende flater. Således dreier det seg i første rekke om de områdene på slike komponenter som det strømmer vann på under drift.

Som man vet kan vann som strømmer gjennom slike maskiner, inneholde faste stoffer som steiner, tre eller annet drivgods. Avhengig av plasseringsstedet til maskinen kommer det i den kalde årstiden også isbiter inn i turbinen. Alle disse stoffene har en sterk abrasiv (slipende) virkning. Derfor er de aktuelle komponentene, i det minste de utsatte områdene, belagt med et abrasjonsminskende materiale.

Et kjent beskyttelsesjikt består av polyuretan (PU).

Under normale forhold, som under strømning som fører med seg moderate til midlere mengder av drivgods, utgjør beskyttelsesjiktet en meget god beskyttelse av de belagte metalliske komponentene mot beskadigelse. Imidlertid har det i den senere tid vært hyppigere tilfeller der elven har ført med seg en høyere andel av tyngre deler som steiner og jord eller øvrig drivgods, og som ikke kan bli fjernet på grunn av de stedlige forhold. De faste stoffene opptrer således med større hyppighet og har høyere vekt. Derfor og på grunn av den høye hastigheten støter også disse gjenstandene med høyere energi mot beskyttelsesjiktet. Dessuten tilkommer det stedlige spennings-spisser. Dette fører ved hyppige og gjentatte treff av gjenstander til at beskyttelsessjiktet stedvis bryter sammen og endelig til en beskadigelse av de underliggende metalliske flatene. Overflatene til beskyttelsesjiktet blir ru og ujevne, delvis også fjernet, hvilket fører til en forringelse av strømføringen og dermed minst til en forverring av virkningsgraden, om det ikke helt fører til følgeskader på turbinen eller andre komponenter.

Man har allerede tenkt på dette, ved å fremstille de utsatte lagene av metalliske komponenter i turbiner eller liknende med lett utbyttbare lag av ekstremt slitasjesterke materialer, og fra tid til annen å bytte ut disse lagene. Dette har imidlertid ikke vist seg gjennomførbart ved de nevnte ekstreme tilstandene i strømmene.

Oppfinnelsen legger oppgaven til grunn å treffe tiltak, ved hvilke de vannførende flatene av metalliske komponenter i strømningsmaskiner, særlig i vannturbiner, pumpeturbiner eller pumper, kan bli beskyttet i en slik grad at beskyttelsen blir beholdt i en vesentlig lengre varighet, enn det som tidligere var tilfellet.

Oppfinnelsen har således gått opp en ny retning. Den tar utgangspunkt i den i og for seg kjente og pålitelige PU-besjiktningen. Samtidig har man i tillegg innført fiberlag i disse beleggene, og som riktignok er et aromatisk polyamid (såkalt aramid) eller av et kunststoff med lik støtstyrke.

Mer spesifikt er oppfinnelsen rettet mot en komponent av metall til en vannturbin eller en annen strømningsmaskin, som kjennetegnet ved et beskyttelsesjikt som er påført på områder av komponenten og danner de vannførende flatene, og minst et fiberlag som er innleiret i beskyttelsesjiktet, idet materialet i fiberlaget er utvalgt fra et aromatisk polyamid eller liknende kunststoff eller med liknende støtstyrke.

Det nevnte materialet er av avgjørende betydning. Praksis har vist at det er velegnet på en ideell måte for å unngå lokale spennings-spisser, ved at det omleder og avleder støtenergien loddrett på støtretningen, slik at de stedlige spennings-spissene oppnår vesentlig lavere verdier. Beskyttelsessjiktet med fiberlaget forblir som følge av dette opprettholdt over et lengre tidsrom. De tidsmessige avstandene mellom to reparasjoner blir således mye større, enn det som har vært tidligere.

De nevnte fiberlagene blir hensiktsmessig måte påført sammen, det vil si som vev, strikket stoff eller strikket duk. Dermed kommer en lerretsbinding i betraktning, men også en enhets- (Koper-) eller atlasbinding. Enhets- og lerretsbinding har vist seg som særlig gunstig i laboratoriet.

Når det gjelder aramid-fibre bør det velges et fibermateriale med en spesielt høy strekkfasthet. Verdier på mellom 2500 til 3000 MPa bør tilstrebes, og det beste er fra 2900 MPa. Trekk-E-modulen bør ligge mellom 100 til 150 GPa, og det beste er i størrelsesorden fra 130.

Fibrene må være fullstendig innleiret i PU-materialet, slik at de ikke rekker utenfor den vannførende ytre flaten.

I et tverrsnitt gjennom beskyttelsesjiktet kan man også se flere lag som er anordnet over hverandre, for eksempel to eller flere lag eller vev.

Istedenfor en polyuretan-besjiktning kan andre besjiktningsmaterialer som beskytter mot erosjon, komme i betraktning.

Claims (9)

1. Komponent av metall til en vannturbin eller en annen strømningsmaskin, karakterisert ved

1.1 et beskyttelsesjikt som er påført på områder av komponenten og danner de vannførende flatene;

1.2 med minst et fiberlag som er innleiret i beskyttelsesjiktet;

1.3 materialet i fiberlaget er utvalgt fra et aromatisk polyamid eller liknende kunststoff eller med liknende støtstyrke.

2. Komponent i følge krav 1, karakterisert ved at fibrene består av høymodul materiale.

3. Komponent i følge krav 2, karakterisert ved at strekkfastheten til fibrene utgjør minst 2500 MPa, og trekk-E-modulen utgjør minst 100 GPa.

4. Komponent i følge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at fibrene foreligger i form av lagte eller vevde eller virkede eller strikkede.

5. Komponent i følge krav 4, karakterisert ved at fibrene foreligger i form av en lerretsbinding eller en enhetsbinding eller en atlasbinding.

6. Komponent i følge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at i et tverrsnitt gjennom beskyttelsesjiktet kan man se at den er forsynt med flere fiberlag.

7. Komponent i følge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at fibrene ikke strekker seg utenfor de vannførende platene til beskyttelse-sjiktet.

8. Komponent i følge krav 7, karakterisert ved at flatene som berøres av vannet utelukkende er dannet av materialet med beskyttelsesjiktet.

9. Komponent i følge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at beskyttelsesjiktet består av polyuretan.