专利名称：分离的弗朗西斯水轮机转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种弗朗西斯式水轮机转子(Francis type turbinerunners)，尤其设计一种分离的弗朗西斯式水轮机转子(a split Francistype runner)。
背景技术：
弗朗西斯水轮机转子包括冠部，底环以及在冠部和底环之间延伸的多个水轮机叶片。在制造过程中，叶片通常通过焊接固定到冠部和底环上。例如，当转子直径超过5米时，众所周知，通过沿着转子轴线的平面将水轮机转子分割成两个彼此分开的部分，从而使得转子能够从制造场所运送到坝址。该径向平面贯穿冠部，底环和部分叶片。
在坝址，分离的转子部分通过对冠部，底环和分离的叶片采用焊接连接而进行组装。由于在水轮机工作过程中叶片会产生应力，叶片的焊接需要格外小心。这些焊接连接通常使用通过焊后热处理硬化的铁-铬-镍-钼合金的基础材料为CA-6NM的填充金属。在焊后热处理过程中，焊接连接对裂缝敏感，这就需要焊接连接进行再加工，直到在目前的连接上没有裂缝为止。
因此，在制造分离的弗朗西斯式水轮机转子的过程中，任何改进都是有利的，只要这种改进不会导致转子叶片的焊接连接和焊后热处理过程中叶片连接的潜在裂缝。
发明内容
本发明涉及一种包括至少两个转子部分的分离的弗朗西斯水轮机转子，所述两个转子部分适于沿着其相对表面部分连接起来以形成复合转子，所述复合转子具有冠部，底环，以及在冠部和底环之间延伸并且连接到冠部和底环上的多个叶片。本发明的改进涉及转子部分的相对表面部分，该相对表面部分只沿着冠部部分和底环部分设置，并且该转子部分的相对表面部分位于复合转子的相邻叶片之间并以一定距离间隔开。由于相对表面部分只是沿着冠部部分和底环部分设置，没有叶片被分开，因此消除了在坝址复合转子成型过程中的叶片焊接。因此，复合转子不需要在叶片上进行焊接连接，所述叶片为转子的高应力工作部分。
在一实施例中，转子部分通过焊接连接连接在一起。所述焊接可以包括部分熔透焊接。在另一实施例中，转子部分的冠部可以通过机械紧固件如螺钉和螺栓进行连接。此外，规定在焊接连接中使用的焊接材料为不需要焊后热处理的材料。例如这样的材料为E309L焊接材料。
参照如下详细的说明并结合附图，可以更好地理解本发明的本质和目标，其中图1为使用弗朗西斯水轮机的分离转子的平面图；图2为图1中分离转子的侧视图。
具体实施例方式
本发明涉及一种在水轮机上使用的弗朗西斯式水轮机转子，并且尤其涉及一种分离的弗朗西斯式的转子10。在图1和图2中示出的分离转子10包括两个转子部分12和14。在这些图中示出的两个转子部分12和14以一定距离间隔开。在制造场所的制造过程中，这些部分通常经过机械加工而彼此接触。同样，在坝址，当对两个部分之间进行焊接连接以形成复合转子时，部分12和14将彼此连接。
根据本发明，这些转子部分12和14适于沿着冠部相对表面部分16和16a以及底环相对表面部分18和18a连接起来以形成复合转子。应当理解，附图所示的分离转子10有两个部分，但是转子可以被分割成多于两个部分。但是，由于在坝址每个增加的部分需要更多的装配，因此这些部分的数量应该为最小值。显然，选择的这些部分的数量是由转子的大小和沿着从制造场所到坝址的运输路线运送转子部分的限制而决定的。
复合转子包括冠部28，底环30和在冠部28和底环30之间延伸的并且连接到冠部28和底环30上的多个叶片32。
转子部分12，14的相对表面部分16，16a和18，18a只是沿着冠部28的部分34和底环30的部分36设置。转子部分12，14的相对表面部分16，16a和18，18a在转子10的相邻叶片32a和32b之间设置并间隔有一定距离。在图中示出的每个叶片32以预定的轮廓沿着相对表面50，52弯曲。相对表面部分16，16a(图2)和18，18a同样沿着与冠部28相邻和与底环30相邻的叶片轮廓类似的轮廓延伸。优选的，相对表面部分16，16a和18，18a设置在相邻叶片32a，32b之间的中间位置，即叶片32a，32b与冠部28和底环30的相交处。该位置为与更高应力叶片相距最佳距离的焊接连接位置。
在图1中可以最佳的看到，分离转子10和合成的复合转子具有中心轴线60和冠部28具有中心环形的开口62。图1平面图中的冠部28的相对表面部分16，16a从中心开口62径向偏离中心轴60延伸。
转子部分12和14通过焊接接头连接在一起，并且设置在相对表面部分16，16a和18，18a之间。优选的，在焊接连接中使用的焊接材料不需要焊后热处理并且包括E309L焊接材料。该焊接过程可以包括部分熔透焊接。
尽管本发明通过非常具体的实施例进行了说明，本领域技术人员能够认识到，本发明可以在附加权利要求的范围内进行修改的基础上得以实施。
权利要求
1.一种用于弗朗西斯水轮机的分离转子(10)，包括至少两个转子部分(12，14)，所述两个转子部分适于沿着其相对表面部分(16，16a，18，18a)连接起来以形成复合转子，所述复合转子具有冠部(28)，底环(30)，以及在冠部(28)和底环(30)之间延伸并且连接到冠部(28)和底环(30)上的多个叶片(32)，转子部分的相对表面部分(16，16a，18，18a)只沿着冠部部分(34)和底环部分(36)设置，转子部分(12，14)的相对表面部分(16，16a，18，18a)位于复合转子的相邻叶片(32a，32b)之间并以一定距离间隔开。
2.如权利要求1所述的分离转子，其中转子部分(12，14)通过焊接连接连接起来。
3.如权利要求2所述的分离转子，其中在焊接连接中使用的焊接材料不需要焊后热处理。
4.如权利要求3所述的分离转子，其中焊接材料包括E309L焊接材料。
5.如权利要求2所述的分离转子，其中相对表面部分(16，16a，18，18a)设置在相邻叶片(32a，32b)之间的中间位置。
6.如权利要求1所述的分离转子，其中相对表面部分(16，16a，18，18a)设置在相邻叶片(32a，32b)之间的中间位置。
7.如权利要求1所述的分离转子，其中多个叶片(32)中的每一个具有预定轮廓的相对表面(50，52)，并且相对表面部分(16，16a，18，18a)沿着冠部(28)的部分和底环(30)的部分延伸，沿着与邻近冠部(28)和邻近底环(30)的叶片轮廓相应的叶片轮廓延伸。
8.如权利要求1所述的分离转子，其中复合转子具有中心轴线(60)并且冠部具有中心环形的开口(62)，平面图中的冠部(28)的部分(34)的相对表面部分(16，16a)从中心开口(62)径向偏离中心轴(60)延伸。
9.如权利要求7所述的分离转子，其中复合转子具有中心轴线(60)并且冠部具有中心环形的开口(62)，平面图中的冠部(28)的部分(34)的相对表面部分(16，16a)从中心开口(62)径向偏离中心轴(60)延伸。
10.如权利要求9所述的分离转子，其中相对表面部分(16，16a，18，18a)设置在相邻叶片(32a，32b)之间的中间位置。
全文摘要
本发明涉及一种用于弗朗西斯水轮机的分离转子，所述分离转子具有转子部分，该转子部分适于沿着其相对表面部分连接起来以形成复合转子，所述复合转子具有冠部，底环，以及在冠部和底环之间延伸的多个叶片。转子部分的相对表面部分只沿着冠部部分和底环部分设置，转子部分的相对表面部分位于复合转子的相邻叶片之间并以一定距离间隔开。由于相对表面部分只沿着冠部部分和底环部分设置，没有叶片被分割，从而避免了复合转子成型过程中的叶片焊接。因此，复合转子在叶片中没有形成焊接连接，所述叶片为转子的高应力工作部分。
文档编号F03B3/02GK1912380SQ20061012122
公开日2007年2月14日 申请日期2006年7月14日 优先权日2005年7月14日
发明者P·G·胡伯, A·库图, E·泰鲁瓦, J·莫林, M·哈梅尔 申请人:通用电器(加拿大)公司