专利名称：涡轮机械的导流设备的制作方法
涡轮机械的导流设备本发明涉及一种用于连续流动机械的导流叶片组件，尤其用于Francis式或Kaplan式涡轮机或用于泵或泵式涡轮机，该导流叶片组件具有多个导流叶片，每个导流叶片均由公用调节元件上的一个连杆促动，其中，设有多个安全元件。导流叶片组件上的调节元件是已知的，其中，每个第二传动机构均具有安全元件，该安全元件限制在关闭操作期间传递给导流叶片的转矩。这些安全元件用于在固体意外地进入两个相邻导流叶片之间时、防止促动装置所能施加给该共用调节元件的全部转矩都集中到被阻止关闭的导流叶片上，这种转矩集中会对导流叶片或调节元件造成损坏。在使用中，这种安全元件包括剪切销或张力剪切销，它在达到最大允许转矩之前就会断裂，同时将导流叶片从支架上释放。例如，这种调节装置在CH 444 787中示出。其他已有的安全元件是铰接的弯曲连杆(例如参见JP 8074725 A)、带有弹簧元件的复位安全元件(例如参见GB 0989828 A)以及液压系统(例如参见DE 1503299 Al)。本发明的目的是克服上述已知安全元件的缺点，同时保证导流叶片和调节元件之间的简单、低成本、准确且安全的连接。本发明的特征在于:使用弯曲断裂连杆作为安全元件，其中，该安全元件可以具有弯曲元件和螺纹连接件。本发明的创新在于通过弯曲和断裂的组合来提供安全元件。本发明的一种优选方案的特征在于，所述螺纹连接件被套管包围。本发明的优选的进一步扩展方案的特征在于，具有预定的破裂断面的预应力拉紧螺栓被提供为螺纹连接件。通过将能改变自身形状的延性材料和能断裂的脆性高强度材料相组合，获得了非常适合用于过载保护装置的切断特性。通过所述的实施例，一方面能防止导流叶片和调节装置或机械调节系统受到损坏，另一方面，该实施例也能防止影响到相邻的导流叶片。现在，将基于附图所示的例子来描述本发明，其中，
图1示出了根据本发明的具有弯曲断裂连杆的Francis式涡轮机的导流叶片组件，图2提供了根据本发明的弯曲断裂连杆的详细展示。图1示出了 Francis式润轮机的导流叶片组件I的截面。图中可以看到导流叶片的轴2，该轴2经由导流叶片杆3和连杆4、通过铰接连接而固定到调整环或调节环5上的杆。由此，通过转动该调节环5，能够经由导流叶片的轴2来均匀地调节所有导流叶片。在一个最终位置，导流叶片还用作关闭阀(shut-off valves)。由于异物能在水流中进入润轮机和导流叶片组件，所以存在如下风险:异物被导流叶片组件捕获并阻碍导流叶片关闭。如果没有可用的安全元件，所述的这一对导流叶片将在关闭操作中被损坏。即使有一对导流叶片因为异物被捕获在这一对导流叶片之间而不能关闭，安全元件也保证了涡轮机中的其他导流叶片能够安全关闭。当超过预定的力时，被阻塞的、带有安全元件的导流叶片被排除在导流叶片组件I的整体运动之外，从而能保护其不受任何损坏。在本例中，仅每个第二导流叶片的传动机构配备有根据本发明的弯曲断裂连杆6。它们之间的导流叶片的传动机构仍具有非屈服式连杆4。本发明不限于所示的例子。例如，也可以将每个连杆4都设计为弯曲断裂连杆6。
图2示出了根据本发明的弯曲断裂连杆6。弯曲断裂连杆6包括弯曲元件(弯曲轮廓)7，该弯曲元件7 —方面连接到导流叶片的杆3，另一方面连接到调节环5。螺纹连接件用作增强件。该螺纹连接件包括预应力拉紧螺栓8，该预应力拉紧螺栓8旋接在两个凸缘9之间并用螺母10固定。在两个凸缘9之间的区域内，该拉紧螺栓8被套管11包围。弯曲元件7和该螺纹连接件的组合能够传递所需的定位力。弯曲断裂连杆6的松脱力(trippingforce)由预应力拉紧螺栓8的破裂断面12限定。在本情况中，破裂断面12大致位于该拉紧螺栓的中部，但是，它例如也可以位于从套管11到凸缘9的过渡部分处。如果该连杆发生断裂，则导流叶片由弯曲元件7保持。这防止了该导流叶片在水流中完全自由移动。由于该螺纹连接件和弯曲元件7的组合形成了非常大的惯性转矩，所以该安全元件在到达到过载极限之前不会发生永久变形。当超过载荷极限时，拉紧螺栓8在破裂断面12处断裂，弯曲断裂连杆6的惯性转矩大幅下降，并且导流叶片上的负载立即减轻。这提供了相对于简单弯曲连杆(例如JP 8074725 A中描述的简单弯曲连杆)的决定性优势。简单弯曲连杆具有不良的松脱特性，因为弯曲连杆不会在限定点处被触发。这是因为:在弯曲操作期间存在有承载储备量。在本发明中，弯曲断裂连杆6处的松脱力和拉紧螺栓8断裂后的保持力可以通过破裂断面12的尺寸和弯曲元件7的截面而彼此独立地选定。该松脱力不依赖于临界压缩力与装配长度之比。因此，弯曲断裂连杆6也能用于Francis式润轮机,在Francis式涡轮机中，由于缺少有效长度而不能使用铰接元件。弯曲断裂连杆6不会像剪切销或铰接连杆同等程度地分散松脱力。由于在弯曲体7和拉紧螺栓8处的更大离心率，这通过预应力螺纹连接件的触发和(在调节环5和导流叶片连杆3上的)轴承的低摩擦作用而得到保证。所述计算使用了静态计算模型，所以也有助于松脱力的极低分散。相比之下，铰接式连杆由于其不稳定的失效而很难被定尺寸为安全元件。松脱力的分散也相应地高。由于弯曲断裂连杆6处的松脱力的分散较低，所以，可选择低的松脱力，同时提供相同程度的安全性。由此，能够减小其余导流叶片组件部件的尺寸。根据本发明的弯曲断裂连杆6非常适合用于具有高动态负载的涡轮机和泵式涡轮机。由于该预应力拉紧螺栓8，断面12处的负载被减小，并且消除了疲劳强度问题。弯曲断裂连杆6是一种简单、低成本的部件。在被触发以后以及在安装好的涡轮机或泵式涡轮机中，它能非常简单地更换，因为调节装置在外部安装在涡轮机盖上。
权利要求
1.用于连续流动机械的导流叶片组件，尤其用于Francis式或Kaplan式润轮机以及用于泵或泵式涡轮机，所述导流叶片组件具有多个导流叶片，每个导流叶片均由公用调节元件(5)上的一个连杆(4)促动，其中，设有多个安全元件，其特征在于，弯曲断裂连杆(6)被提供为安全元件。
2.根据权利要求1所述的导流叶片组件，其特征在于，所述安全元件具有弯曲元件(7)和螺纹连接件。
3.根据权利要求1或2所述的导流叶片组件，其特征在于，所述安全元件的惯性转矩大幅下降。
4.根据权利要求2或3所述的导流叶片组件，其特征在于，所述螺纹连接件(8)被套管(11)包围。
5.根据权利要求2-4中的一项所述的导流叶片组件，其特征在于，具有预定的破裂断面(12)的预应力拉紧螺栓(8)被提供为螺纹连接件。
全文摘要
本发明涉及一种用于涡轮机械的导流设备，尤其用于Francis式或Kaplan式涡轮机或用于泵或泵式涡轮机，其具有多个导流叶片(3)，该多个导流叶片(3)在各个情况下均由公用调节元件(5)上的一个连杆(4)促动。这里，每个导流叶片或每个第二导流叶片配备有安全元件。其原理特征在于，能够具有螺纹连接件和弯曲体(7)的防弯曲连杆(6)被提供为安全元件。该螺纹连接件被预施加应力并构造有预定的破裂断面(12)。因此，能彼此独立地选择弯曲断裂连杆(6)上的触发力以及该安全元件断裂后的保持力。在该导流设备中，导流叶片受到保护而不被异物损坏。
文档编号F03B3/18GK103119287SQ201180039512
公开日2013年5月22日 申请日期2011年8月19日 优先权日2010年8月30日
发明者彼得·诺维茨基, 克里斯托弗·阿贝利, 克劳斯·库恩 申请人:安德里茨水电有限公司