[发明专利]皮尔敦涡轮机转子装配方法

说明书

本发明涉及一皮尔敦涡轮机转子装配方法、用于这种转子的斗及装配有这种斗的转子。

皮尔敦涡轮机一般用于将一流体如瀑布的水的动能转换成机械能。这种转换是这样的：分布在转子周围的一个或若干个喷射器中喷射出的水流向轮辋周围的斗上施加一切向力，在该切向力的作用下，涡轮机转子旋转而实现能量转换。

由国际专利申请WO-A-99/49 213中可知，使用和轮辋连起来的两环形侧板，来支撑皮尔敦涡轮机转子的斗，这可将斗所承受的力进行最佳分配，这样，机械应力不再集中在斗与轮辋连接的区域里。在该已知装置里，每一斗均通过一凸面抵在侧板的辐射臂上，靠一锁紧螺钉相对于每一侧板固定。

这种涡轮机转子的斗承受了来自喷射器的传动液射流造成的大量碰撞。这些碰撞使得每一斗交替贴紧它抵靠的辐射臂，因此使斗及侧板的构成材料受到交变荷载作用。另外，斗在侧板上的表面支承要求每一斗的外廓尺寸和侧板内的相应凹槽精确配合。该配合使斗石具有互换性，这增加了这种转子生产和维护的复杂性。

正由于这些缺陷，所以本发明提出了一种如WO-A-99/49 213中已知的转子的装配方法，所述装配法可避免传动液射流对斗产生相对于轮辋或侧板的疲劳磨损及/或交变荷载，以克服上述不足之处。该方法在于：

—把斗预定位在一侧板的一凹槽里，所述斗通过其部分外凸面抵着所述凹槽边缘，同时所述斗外径向部分的凸面和所述边缘之间留有一间隙，

—从斗内侧，把该斗铰接到轮辋和/或侧板上，

—在斗的外径向部分上施加一向侧板接近的第一校准力，

—在该校准力下，确定该外径向部分和该边缘之间的距离，

—释放该校准力，

—把一厚度大致等于上述距离的垫片安放在该外径向部分和该边缘之间，

—在该外径向部分上施加并保持向该边缘接近的第二力，该第二力的强度大于或等于第一力的强度。

借助该发明，装配在转子上的斗承受了由第二校准力形成的一预应力，所述第二力将转子相对于侧板牢牢紧固，并靠垫片消除了斗的外径向部分和侧板之间的间隙。建立预应力后，垫片可“过滤”施加在斗上，尤其在其外径向部分处的动态力。使用厚度根据斗和侧板的准确几何形状及斗对第一靠近校准力的反作用力来确定的垫片，可使斗具有互换性，只有每一垫片的厚度必须根据周围零件的几何形状进行精确调节。

根据本发明的第一优化特征，该方法在于通过一锁紧螺钉施加校准力，所述锁紧螺钉被接纳在侧板的一凹槽里，并插入斗的外径向部分内的一螺丝孔内。因此，校准力可通过一测力扳手或任何其它受控紧固装置来实施，特别当转子直径很大时。

根据本发明的另一有利特征，上述第一、二接近校准力强度大致相同。因此，在转子的装配结构中，每一斗在用来确定该垫片厚度的校准力作用下，抵在相应垫片上。通过过滤由于射流碰撞产生的交变X，该装配可使锁紧螺钉中的力恒定。

本发明还涉及一可实施上述方法的涡轮机转子的斗，尤其这种斗，它包括供转子传动流体流动的一双凹面和可与与转子轮辋相连的至少一环形侧板相协作的一凸面。该斗的特征在于，其凸面形成至少一个抵靠侧板的局部支承区和至少一个在斗的外径向部分远离侧板的区域，所述远离侧板的区域可通过一校准力靠近和侧板相对的部分。

根据本发明若干优化、但非强制性特征，该斗包含以下特征之一或若干：

—斗的所述凸面在斗的内径向部分还形成一远离侧板的区域。因此，侧板上的局部支承区只形成于该凸面的中部，这允许斗沿一径向方向作一定位移。

—斗在其凹面的外径向部分和/或内径向部分处，包括至少一个导向装置，所述导向装置可赋予上述流体流一个相对于斗的中棱突出的一发散分量。该导向装置可避免流动中的流体冲击与斗的凹面相对的侧板的辐射臂。还可使该导向装置适于将流体一直导引到和该凹面相对的侧板辐射臂上的一出口(dégagement)处。有利地是，该导向装置由一肋形成，该肋从斗的外径向端部区朝斗的内径向部分延伸，该肋沿着斗的外凹口的边。

最后，本发明涉及一皮尔敦涡轮机转子，该转子包括一轮辋、至少一环形侧板和至少一上述斗，所述侧板和轮辋连成一体，并设有接纳斗的凹槽。

有利地是，这种转子包括一个为该斗或为每一斗安放在上述远离区和侧板之间的垫片，该斗或每一斗承受着接近该远离区和侧板的校准力。

根据本发明的另一有利特征，该侧板或各侧板装配有从各斗凹面来的涡轮机传动流体流的出口，出口形成于侧板的外侧面上。

后文将参照附图，举例描述符合本发明原理的皮尔敦涡轮机转子的两实施例，以更好地理解本发明及其其它特征。附图中：