[实用新型]水轮机压缩间隙蜗壳

说明书

技术领域

本实用新型涉及水电站蜗壳结构领域，特别是水电机组中的水轮机压缩间隙蜗壳。

背景技术

随着水电事业的不断发展，大批的水电站需要建设，水轮机组的单机容量也将越来越大，向水轮机组提供平稳水流并且要承受水轮发电机组结构传来静、动荷载的蜗壳组合结构显得日趋重要。

工程上常用的蜗壳结构型式主要有直埋、充水保压和垫层蜗壳三种结构型式。

直埋蜗壳结构是指直接在金属蜗壳外围配置钢筋、浇筑混凝土，内水压力主要由外围钢筋混凝土结构承担，这种蜗壳结构形式主要优点是承载能力高，缺点是金属蜗壳强度没有充分发挥，钢筋用量大，在内水压力作用下，在部分范围会出现相对较宽的裂缝，对结构整体性和稳定性不利。充水保压蜗壳是指金属蜗壳在充水预压状态下浇筑外围混凝土，利用保压水头控制外围混凝土分担的内水压力，减少外围混凝土受力，充水保压蜗壳需增加保压设备，费用高，且施工过程复杂，工期长。垫层蜗壳结构是指在金属蜗壳表面铺设一定范围的垫层后再浇筑混凝土，此垫层具有一定的传力作用，可以有效的分配外围混凝土和蜗壳钢板各自承担的内水压力，其施工方便、造价较低，但是垫层材料在几十年乃至上百年长期运行过程中的力学稳定及耐久性问题尚无明确结论，当这种传力垫层失效时对蜗壳座环受力非常不利。因此需要找到一种可以形成稳定压缩间隙的、受材料耐久性及力学稳定性影响较小的水电站蜗壳结构型式。

发明内容

本发明的目的是提供一种水轮机压缩间隙蜗壳结构，该蜗壳结构利用软性材料在受金属蜗壳传来的内水压力作用下产生塑性变形，形成比较稳定的压缩间隙，从而来实现人为控制金属蜗壳与外围钢筋混凝土结构分担内水压力的比例。它避免了垫层蜗壳结构中垫层材料力学性能不稳定及耐久性问题，解决了垫层蜗壳结构不能准确确定传力比例的关键问题，可以充分发挥金属蜗壳承载能力，减少外围混凝土受力，提高了蜗壳结构的整体性，有利于水电机组长期安全稳定运行。且其造价低、施工简便，可满足各种水头的水电站蜗壳结构需要。

本实用新型的技术方案是水轮机压缩间隙蜗壳，它包括金属蜗壳及其外围混凝土，金属蜗壳的进口端是一段直管段，引水钢管与金属蜗壳进口端的直管段连接，直管段末端为蜗向0°断面，金属蜗壳外表面的蜗状结构内圈处设置有座环，其特征是：金属蜗壳与外围混凝土之间固定有软性材料，软性材料受压产生塑性变形，形成压缩间隙，软性材料的传力系数不大于50MPa/m，软性材料的变形模量为0.05MPa至0.5MPa，软性材料的厚度不大于10mm。

所述的软性材料的起始位置位于金属蜗壳的进口端，软性材料的蜗向末端位于金属蜗壳的蜗向310°之前。

所述的软性材料蜗向段的子午向铺设起始位置是距座环上环板的15°至45°位置，软性材料蜗向段的子午向末端位置是距座环上环板的90°至225°之间。

所述的软性材料在直管段的子午向末端铺设位置是不超过腰线以下35°。

所述的软性材料是泡沫板。

所述的软性材料的表面涂抹有砂浆保护层。

本实用新型的特点是：软性材料在机组运行过程中在金属蜗壳传来的水压力荷载作用下受压产生塑性变形，形成稳定的压缩间隙，从而实现比较准确的控制蜗壳钢板承担的内水压力大小的目的。它避免了垫层蜗壳结构中垫层材料力学性能不稳定及耐久性问题，可以充分发挥金属蜗壳承载能力，减少外围混凝土受力，提高了蜗壳结构的整体性，有利于水电机组长期安全稳定运行,且施工方便、造价低、经久耐用，软性材料和铺设范围也容易选择。

附图说明

下面将结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是水电机组金属蜗壳结构的示意图。

图2是图1中I—I剖向示意图。

图中：1、直管段；2、金属蜗壳；3、软性材料；4、外围混凝土；5、座环。

具体实施方式

实施例1