NO334130B1

NO334130B1 - Anordning ved løpehjul for hydraulisk strømningsmaskin

Info

Publication number: NO334130B1
Application number: NO20121011A
Authority: NO
Inventors: Per Egil Skaare
Original assignee: Dynavec As
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-12-16
Also published as: NO20121011A1; PE20150557A1; WO2014038949A1; CA2883586C; EP2895737A4; EP2895737B1; IN2015DN01871A; US9909553B2; EP2895737A1; CL2015000479A1; CN104603451A; BR112015004935B1; US20150252773A1; CN104603451B; BR112015004935A2; CA2883586A1

Description

ANORDNING VED LØPEHJUL FOR HYDRAULISK STRØMNINGSMASKIN

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved et løpehjul for en hydraulisk strømningsma-skin. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen en anordning ved et løpehjul for en hydraulisk strømningsmaskin, hvor løpehjulet omfatter en flerhet skovler løsbart festet til en løpehjulshub om løpehjulets senteraske, og hvor skovlene er festet til løpehjulshuben ved hjelp av sokler som passer komplementært til spor i løpehjulshuben. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte ved tilveiebringelse av et løpehjul for en hydraulisk strømningsmaskin.

Løpehjul for hydrauliske strømningsmaskiner så som pumper og turbiner kan være utsatt for betydelig slitasje. Spesielt utsatt er løpehjul hvorigjennom partikkelholdige fluider ledes. For eksempel har sandholdig elvevann med harde partikler vist seg å kunne slite ut løpehjul i turbiner etter kort tids bruk.

Fra patentskrift NO 327520 Bl er det kjent et løpehjul for en fluidmaskin med skovler løsbart koblet til løpehjulet. Skovlene kobles til en løpehjulshub ved hjelp av sokler, som passer komplementært til spor i løpehjulshuben, og skruforbindelser. Patentskrif-tet beskriver også hvordan skovlene og andre løpehjulskomponenter kan belegges med et hardt belegg, for eksempel et karbid, for å øke slitasjemotstanden, og dermed levetiden, til en fluidmaskin som er utsatt for stor slitasje og erosjon.

Patentskrift US 20080286130 Al beskriver et løpehjul med løsbare og fleksibelt plasserbare skovler.

Løpehjul i henhold til kjent teknikk har vist seg å være utsatt for slitasje fra partikkelholdige fluider til tross for avansert optimalisering av skovlgeometri og belegning av løpehjulskomponenter med et hardt belegg. Det har blant annet vist seg at hjørner, skarpe kanter og overganger mellom ulike komponenter av løpehjulet er ekstra utsatt for slitasje, og da spesielt hjørner, kanter osv. hvorimot vannstrømmen har stor hastighet og en stor normalkomponent inn mot løpehjulsmaterialet.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent tek-

nikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen en anordning ved et løpehjul for en hydraulisk strømningsmaskin, hvor løpehjulet omfatter en løpehjulshub og et antall skovler fordelt omkring løpehjulets senterakse, hvor skovlene er løsbart koblet til løpehjulet ved hjelp av sokler som passer komplementært i spor i løpehjulshuben, kjennetegnet ved at sporene i løpehjulshuben i det minste ved ett av løpehjulshubens ytre kantparti eller indre kantparti strekker seg henholdsvis helt ut til eller helt inn til kantpartiet, hvorved soklene kan strekke seg radielt ut til eller inn til i det minste ett av løpe-hjulshubens henholdsvis ytre kantparti eller indre kantparti.

Fordelen med dette er overgangen mellom sokkelen og løpehjulshuben, som er et parti som er spesielt utsatt for slitasje, flyttes ut til eller over løpehjulshubens ytre kantparti og/eller indre kantparti. Overgangen(e) flyttes således bort fra et områ-de/områder av løpehjulet hvor vannhastigheten, og således slitasjen, under normal bruk er spesielt stor.

I én utførelsesform kan sporene i løpehjulshuben strekke seg helt ut til og helt inn til

både løpehjulshubens henholdsvis ytre kantparti og indre kantparti. Det vil si at ovennevnte problemer med slitasje og erosjon kan unngås eller i det minste reduseres bå-de ved løpehjulets innløp og utløp, idet soklene kan strekkes helt ut til eller over både ytre og indre sidekant av løpehjulshuben.

I én utførelsesform kan sporene i løpehjulshuben være tangentielt bredere ved løpe-hjulshubens ytre kantparti enn ved løpehjulshubens indre kantparti. Dette vil kunne være hensiktsmessig når løpehjulet benyttes i en turbin der vannhastigheten, og således slitasjen, er størst ved innløpet, det vil si ved løpehjulets ytre kantparti. Et bredere spor vil tillate en bredere, mer slitasjestrek sokkel, hvorved levetiden til den hydrauliske strømningsmaskinen kan forbedres ytterligere.

I én utførelsesform kan løpehjulet være lukket ved hjelp av en ring. Ringen kan, i det minste i et parti, være utformet med spor tilsvarende sporene i løpehjulshuben, hvorved skovlebladene kan fastholdes mellom ringen og løpehjulshuben. Sporene i ringen vil på samme måte som i løpehjulshuben kunne strekke helt ut til og/eller inn til henholdsvis løpehjulshubens ytre kantparti og indre kantparti.

I én utførelsesform kan skovlene være utformet med en hulkile i sin overgang mot løpehjulshuben. Dette vil forbedre slitasjemotstanden i overgangen mellom skovl og løpehjulshub.

I én utførelsesform kan skovlene være utformet med en hulkile i sin overgang mot ringen. Dette har samme fordel som nevnt ovenfor.

I én utførelsesform kan soklene være festet til løpehjulshuben ved hjelp av boltforbindelser. Dette vil bedre innfesting av skovlene til løpehjulshuben. Soklene kan også festes til ringen ved hjelp av boltforbindelser.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte ved tilveiebringelse av et løpehjul for en hydraulisk strømningsmaskin, hvor løpehjulet omfatter en løpehjulshub og et antall skovler fordelt omkring løpehjulets senterakse, hvor skovlene er løsbart koblet til løpehjulet ved hjelp av sokler som passer komplementært til spor i løpe-hjulshuben, kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter trinnet: - å utforme løpehjulshuben med spor som i det minste ved ett av løpehjulshubens ytre kantparti eller indre kantparti strekker seg henholdsvis helt ut til eller helt inn til kantpartiet, hvorved soklene kan strekkes radielt ut til eller inn til i det minste ett av løpe-hjulshubens ytre kantparti eller indre kantparti.

Det beskrives også en hydraulisk strømningsmaskin omfattende et løpehjul i henhold til ovenstående beskrivelse.

I én utførelsesform kan den hydrauliske strømningsmaskinene være en turbin.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser sett i perspektiv en løpehjulshub i henhold til kjent teknikk; Fig. 2 viser sett fra siden løpehjulshuben fra figur 1; Fig. 3 viser sett fra siden en løpehjulshub i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 4 viser sett ovenfra en løpehjulshub i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 5 viser sett i perspektiv en løpehjulshub i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 6 viser sett ovenfra en løpehjulshub i henhold til den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 7 viser sett fra siden og i større målestokk et snitt sett gjennom en løpe-hjulshub og en skovl i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

I det følgende angir henvisningstallet 1 et løpehjul i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Løpehjulet 1 omfatter en løpehjulshub 2 hvortil en flerhet skovler 4 er innret-tet til å kunne festes.

Øverst på figur 1 vises et løpehjul 1' med en løpehjulshub 2' i henhold til kjent teknikk. Løpehjulshuben 2' er utformet med ti spor 21' hvori skovler 4 kan innfestes. På figuren er kun ett av sporene 21' forsynt med en skovl 4 for oversiktens skyld. Sporene 21', som strekker seg både radielt og tangentielt over løpehjulshuben 2', følger i det vesentlige skovlenes 4 krumning. Som det kan sees best nederst på figur 1, hvor et forstørret parti av løpehjulshuben 2' er vist, er det en radiell klaring mellom sporet 21' og løpehjulshubens 2' ytre kantparti 23. Denne klaringen gjør at vann, som strømmer inn med stor hastighet i det vesentlige tangentielt til løpehjulshubens 2' ytre kantparti 23, vil ha en stor hastighetskomponent normalt på overgangen mellom et ytre kantparti 45 av skovlen 4 og løpehjulshuben 2', hvor overgangen utgjøres av en hulkile 43. Som beskrevet ovenfor vil dette kunne medføre spesielt stor slitasje på overgang mellom skovlen 4 og løpehjulshuben 2', noe som reduserer levetiden til en hydraulisk strømningsmaskin hvori løpehjulet 1' roterer om en akse S, se figur 4.

Øverst på figur 2 vises løpehjulshuben fra figur 1 sett fra siden. Nederst på figuren vises en forstørret detalj, hvor skovlens 4 overgang mot løpehjulshuben 2' via hulkilen 43 er godt synlig.

Figur 3 viser en løpehjulshub 2 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Også denne løpehjulshuben 2 er vist med kun én skovl 4 for oversiktens skyld. En forstørret detalj er vist nederst på figuren. I motsetning til løpehjulshuben 2' fra figurene 1 og 2 strekker et spor 21 i løpehjulshuben 2 seg helt ut til løpehjulshubens 2 ytre kantparti 23 og helt inn til løpehjulshubens 2 indre kantparti 25, hvor sistnevnte kan sees best på figur 5. En sokkel 41 på skovlen 4 er lagt i sporet 21 på løpehjulshuben 2. Sokkelen 41 er videre skrudd inn i løpehjulshuben 2 ved hjelp av skruforbindelser 3, se figur 7. Som det kan sees på figuren strekker sokkelen 41 seg helt ut til løpehjulshubens 2 ytre kantparti 23 i sporet 21. Et parti av løpehjulet 1 som er svært utsatt for slitasje, overgangen mellom skovlen 4 løpehjulshuben 2, flyttes dermed bort fra et område med høy vannhastighet og ut mot en ikke vist spalte mellom løpehjulet 1 og ikke viste

stasjonære deler av en hydraulisk strømningsmaskin.

Figurene 4 og 5 viser løpehjulshuben 2 fra figur 3 sett henholdsvis ovenfra og i perspektiv. Pa figur 5 vises også det indre kantpartiet 25 av løpehjulshuben 2. Figur 6 viser et løpehjul 1 i henhold til den foreliggende oppfinnelse med ti skovler 4 festet til løpehjulshuben 2. Skovlene 4 er også utformet med øvre sokler 42 for innfesting til en ikke vist ring som monteres oppå skovlene 4 for å lukke løpehjulet 1, se for eksempel ovennevnte patentskrift NO 327520 Bl. Figur 7 viser et snitt gjennom et parti av en løpehjulshub 2 med en skovl 4 festet deri. Figuren viser også tydelig skovlens 4 overgang til sokkelen 41 via hulkilen 43. En fes-tebolt 3 er skrudd inn i sokkelen 41 fra løpehjulshubens 2 underside for å bedre inn-festingen av skovlen 4 til løpehjulshuben 2

Claims

1. Anordning ved løpehjul (1) for hydraulisk strømningsmaskin, hvor løpehjulet (1) omfatter en løpehjulshub (2) og et antall skovler (4) fordelt omkring løpe-hjulets (1) senterakse (S), hvor skovlene(4) er løsbart koblet til løpehjulet (1) ved hjelp av sokler (41) som passer komplementært i spor (21) i løpehjulshu-ben (2),karakterisert vedat sporene (21) i løpe-hjulshuben (2) i det minste ved ett av løpehjulshubens (2) ytre kantparti (23) eller indre kantparti (25) strekker seg henholdsvis helt ut til eller helt inn til kantpartiet (23, 25), hvorved soklene (41) kan strekke seg radielt ut til eller inn til i det minste ett av løpehjulshubens (2) henholdsvis ytre kantparti (23) eller indre kantparti (25).

2. Anordning i henhold til krav 1, hvor sporene (21) strekker som helt ut til lø-pehjulshubens (2) ytre kantparti (23) og helt inn til løpehjulshubens (2) indre kantparti (25).

3. Anordning i henhold til krav 1 eller 2, hvor sporene (21) i løpehjulshuben (2) er tangentielt bredere ved løpehjulshubens (2) ytre kantparti (23) enn ved lø-pehjulshubens (2) indre kantparti (25).

4. Anordning i henholdt til krav 1, 2 eller 3, hvor løpehjulet (1) er lukket ved hjelp av en ring.

5. Anordning i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor skovlene (4) er utformet med en hulkile (43) i sin overgang mot løpehjulshuben (2).

6. Anordning i henholdt til krav 4, hvor skovlene (4) er utformet med en hulkile (43) i sin overgang mot ringen.

7. Anordning i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, hvor sokkelen (41) er forbundet til løpehjulshuben (2) ved hjelp av en boltforbindelse (3).

8. Hydraulisk strømningsmaskin omfattende et løpehjul (1) i henhold til krav 1.

9. Turbin omfattende et løpehjul (1) i henhold til krav 1.

10. Fremgangsmåte ved tilveiebringelse av et løpehjul (1) for en hydraulisk strømningsmaskin, hvor løpehjulet (1) omfatter en løpehjulshub (2) og et antall skovler (4) fordelt omkring løpehjulets (1) senterakse (S), hvor skovlene (4) er løsbart koblet til løpehjulet (1) ved hjelp av sokler (41) som passer komplementært til spor (21) i løpehjulshuben (2),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter trinnet: - å utforme løpehjulshuben (2) med spor (21) som i det minste ved ett av lø-pehjulshubens (2) ytre kantparti (23) eller indre kantparti (25) strekker seg henholdsvis helt ut til eller helt inn til kantpartiet (23, 25), hvorved soklene (41) kan strekkes radielt ut til eller inn til i det minste ett av løpehjulshubens (2) henholdsvis ytre kantparti (23) eller indre kantparti (25).