[发明专利]水轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及水轮机，具体地涉及诸如卡普兰水轮机(Kaplan turbine)之类的轴流式水轮机。比如参见DE 10100963AI。

背景技术

这类水轮机包括作为基本部件的叶轮、导向轮以及外壳。叶轮包括轴以及多个叶片，这些叶片通过轴的带动而旋转。叶片通常可围绕与所述轴的纵轴垂直的转动轴调节。

调节叶片的目的在于优化水轮机的效率度，并且实际上超出整个工作面积。此外，基于所述调节可降低或避免涡凹(cavitation)。

涡凹经常会引起严重的问题。它发生在当流体速度增加时流体的静压下降的地方。例如，这是在叶片的根部区域中的情况，在该根部区域中出现所谓的凹槽应力。

为避免任何凹槽应力，已知的是可在材料中设置凹槽，并于是设置可以避免突然的轮廓变化的凹处，并且建立轮廓的软过渡。

水轮机的叶片由铸钢制成。因此它们质量非常大。

不可否认，卸荷槽的切割很大程度上消除了高凹槽应力的危害。但是，由于用于形成凹槽的空腔引起了流体的扰动并由此降低了水轮机的效率度，因此该空腔是不利的。为此，使用填料对凹槽进行填充。因此，对填料的表面进行处理和抛光。该操作使得能够恢复叶片的原有轮廓，即恢复切割之前的卸荷槽的轮廓。

以上所实现的目的如下：

避免了凹槽(即凹槽应力)的不利影响，并且即使在凹槽区域周围中也可以有流体流过叶片，就如同完全没有卸荷槽一样。但是这引起了其他问题：将填料固定在凹槽中比较费力，并且不可靠。应当注意，存在如下危险，即具体是在层厚度最小的填料的释放区，填料的整个或部分在运行期间不从凹槽中掉落。

发明内容

本发明的目的是将根据权利要求的前序部分的水轮机的叶片构造成使得在卸荷槽的形成的地方，填料可以可靠地、持久地固定而不干扰流动。

所述目的由独立权利要求的特征达到。最显著的特征如下：

槽表面装配有保持主体，在安装后的状态中，所述保持主体嵌入在填料中。

所述保持主体具有突起，一旦填料被固化，该突起可避免填料的掉落。

保持主体优选为销、螺栓或螺丝。所述主体与叶片的槽表面例如通过焊接刚性连接。

螺丝在某种程度是理想的，这是因为它们不需要进一步处理。螺纹和螺丝头使得填料下陷在适当位置。

另外，可设置被弯曲成直角的销形保持主体。其他方案包括设置两个以上销形保持主体，以通过它们的纵轴的不同朝向而避免填料掉落。

附图说明

参考附图将更好地理解现有技术和本发明。图示具体如下：

图1示出了在正视图中以及局部截面图中的具有可调节叶片的已知卡普兰水轮机。

图2示出了正视图中的具有叶根和未填充的卸荷槽的叶片的图示。

图3再次示出了根据现有技术的具有叶根和已填充的卸荷槽的叶片。

图4示出了根据本发明的具有叶片、根部、填料以及保持主体的螺丝的一种实施例。

图5以3D图示出了根据本发明的具有保持主体的槽表面。

具体实施方式

图1中示出的卡普兰水轮机包括由轴2带动的叶轮1。轴2垂直地布置。叶轮包括可调节的叶片1.1。

叶轮被载流壁3包围。此外，还设置有导叶冠4。其安装在壁3中。导叶4.1也是可调节的。

调节由根据本发明的调节单元进行，该调节使得能够施加与下落高度成比例的调节力。

图2示出了具有叶根1.2的卡普兰水轮机的传统叶片1.1。叶片1.1包括位于根部区域中的两个卸荷槽5。所述卸荷槽还未使用填料进行填充。

图3示出了具有转子叶片1.1、转子叶根1.2以及填料6的实施例的已知形式。填料6通过环氧树脂层7粘合至卸荷槽5的底部，而且填料6再次与叶片1.1焊接(参见焊缝8)。

图4则是根据本发明的具有叶片1.2、填料6以及保持主体10的叶根1.1的图示。填料6由固化材料制成，例如由双组份粘合剂或聚合物材料制成。此外，其还包含例如由金属丝制成的纤维缠绕物。

图4示出了槽表面5.1。在此图中，槽表面5.1呈现出圆弓形。相对于叶片1.2，槽表面5.1是环形的。在本示例中，保持主体为螺丝10。它们的一端被焊接至槽表面5.1。

在安装后的状态中，螺丝10伸入至填料6中，螺丝10充分嵌入在填料6中，并且将它们的爪陷入在纤维缠绕物中，从而使得在填料固化后，填料可被可靠地固定。

螺丝可以朝向各个角度，并且更多的螺丝也是如此，这是因为螺丝可以一起避免填料6掉落。