專利名稱：分離的弗朗西斯水輪機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種弗朗西斯式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子(Francis type turbinerunners)，尤其設(shè)計(jì)一種分離的弗朗西斯式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子(a split Francistype runner)。
背景技術(shù)：
弗朗西斯水輪機(jī)轉(zhuǎn)子包括冠部，底環(huán)以及在冠部和底環(huán)之間延伸的多個(gè)水輪機(jī)葉片。在制造過(guò)程中，葉片通常通過(guò)焊接固定到冠部和底環(huán)上。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子直徑超過(guò)5米時(shí)，眾所周知，通過(guò)沿著轉(zhuǎn)子軸線的平面將水輪機(jī)轉(zhuǎn)子分割成兩個(gè)彼此分開(kāi)的部分，從而使得轉(zhuǎn)子能夠從制造場(chǎng)所運(yùn)送到壩址。該徑向平面貫穿冠部，底環(huán)和部分葉片。
在壩址，分離的轉(zhuǎn)子部分通過(guò)對(duì)冠部，底環(huán)和分離的葉片采用焊接連接而進(jìn)行組裝。由于在水輪機(jī)工作過(guò)程中葉片會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，葉片的焊接需要格外小心。這些焊接連接通常使用通過(guò)焊后熱處理硬化的鐵-鉻-鎳-鉬合金的基礎(chǔ)材料為CA-6NM的填充金屬。在焊后熱處理過(guò)程中，焊接連接對(duì)裂縫敏感，這就需要焊接連接進(jìn)行再加工，直到在目前的連接上沒(méi)有裂縫為止。
因此，在制造分離的弗朗西斯式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子的過(guò)程中，任何改進(jìn)都是有利的，只要這種改進(jìn)不會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的焊接連接和焊后熱處理過(guò)程中葉片連接的潛在裂縫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種包括至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子部分的分離的弗朗西斯水輪機(jī)轉(zhuǎn)子，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子部分適于沿著其相對(duì)表面部分連接起來(lái)以形成復(fù)合轉(zhuǎn)子，所述復(fù)合轉(zhuǎn)子具有冠部，底環(huán)，以及在冠部和底環(huán)之間延伸并且連接到冠部和底環(huán)上的多個(gè)葉片。本發(fā)明的改進(jìn)涉及轉(zhuǎn)子部分的相對(duì)表面部分，該相對(duì)表面部分只沿著冠部部分和底環(huán)部分設(shè)置，并且該轉(zhuǎn)子部分的相對(duì)表面部分位于復(fù)合轉(zhuǎn)子的相鄰葉片之間并以一定距離間隔開(kāi)。由于相對(duì)表面部分只是沿著冠部部分和底環(huán)部分設(shè)置，沒(méi)有葉片被分開(kāi)，因此消除了在壩址復(fù)合轉(zhuǎn)子成型過(guò)程中的葉片焊接。因此，復(fù)合轉(zhuǎn)子不需要在葉片上進(jìn)行焊接連接，所述葉片為轉(zhuǎn)子的高應(yīng)力工作部分。
在一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子部分通過(guò)焊接連接連接在一起。所述焊接可以包括部分熔透焊接。在另一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子部分的冠部可以通過(guò)機(jī)械緊固件如螺釘和螺栓進(jìn)行連接。此外，規(guī)定在焊接連接中使用的焊接材料為不需要焊后熱處理的材料。例如這樣的材料為E309L焊接材料。


參照如下詳細(xì)的說(shuō)明并結(jié)合附圖，可以更好地理解本發(fā)明的本質(zhì)和目標(biāo)，其中圖1為使用弗朗西斯水輪機(jī)的分離轉(zhuǎn)子的平面圖；圖2為圖1中分離轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種在水輪機(jī)上使用的弗朗西斯式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子，并且尤其涉及一種分離的弗朗西斯式的轉(zhuǎn)子10。在圖1和圖2中示出的分離轉(zhuǎn)子10包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子部分12和14。在這些圖中示出的兩個(gè)轉(zhuǎn)子部分12和14以一定距離間隔開(kāi)。在制造場(chǎng)所的制造過(guò)程中，這些部分通常經(jīng)過(guò)機(jī)械加工而彼此接觸。同樣，在壩址，當(dāng)對(duì)兩個(gè)部分之間進(jìn)行焊接連接以形成復(fù)合轉(zhuǎn)子時(shí)，部分12和14將彼此連接。
根據(jù)本發(fā)明，這些轉(zhuǎn)子部分12和14適于沿著冠部相對(duì)表面部分16和16a以及底環(huán)相對(duì)表面部分18和18a連接起來(lái)以形成復(fù)合轉(zhuǎn)子。應(yīng)當(dāng)理解，附圖所示的分離轉(zhuǎn)子10有兩個(gè)部分，但是轉(zhuǎn)子可以被分割成多于兩個(gè)部分。但是，由于在壩址每個(gè)增加的部分需要更多的裝配，因此這些部分的數(shù)量應(yīng)該為最小值。顯然，選擇的這些部分的數(shù)量是由轉(zhuǎn)子的大小和沿著從制造場(chǎng)所到壩址的運(yùn)輸路線運(yùn)送轉(zhuǎn)子部分的限制而決定的。
復(fù)合轉(zhuǎn)子包括冠部28，底環(huán)30和在冠部28和底環(huán)30之間延伸的并且連接到冠部28和底環(huán)30上的多個(gè)葉片32。
轉(zhuǎn)子部分12，14的相對(duì)表面部分16，16a和18，18a只是沿著冠部28的部分34和底環(huán)30的部分36設(shè)置。轉(zhuǎn)子部分12，14的相對(duì)表面部分16，16a和18，18a在轉(zhuǎn)子10的相鄰葉片32a和32b之間設(shè)置并間隔有一定距離。在圖中示出的每個(gè)葉片32以預(yù)定的輪廓沿著相對(duì)表面50，52彎曲。相對(duì)表面部分16，16a(圖2)和18，18a同樣沿著與冠部28相鄰和與底環(huán)30相鄰的葉片輪廓類似的輪廓延伸。優(yōu)選的，相對(duì)表面部分16，16a和18，18a設(shè)置在相鄰葉片32a，32b之間的中間位置，即葉片32a，32b與冠部28和底環(huán)30的相交處。該位置為與更高應(yīng)力葉片相距最佳距離的焊接連接位置。
在圖1中可以最佳的看到，分離轉(zhuǎn)子10和合成的復(fù)合轉(zhuǎn)子具有中心軸線60和冠部28具有中心環(huán)形的開(kāi)口62。圖1平面圖中的冠部28的相對(duì)表面部分16，16a從中心開(kāi)口62徑向偏離中心軸60延伸。
轉(zhuǎn)子部分12和14通過(guò)焊接接頭連接在一起，并且設(shè)置在相對(duì)表面部分16，16a和18，18a之間。優(yōu)選的，在焊接連接中使用的焊接材料不需要焊后熱處理并且包括E309L焊接材料。該焊接過(guò)程可以包括部分熔透焊接。
盡管本發(fā)明通過(guò)非常具體的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以在附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行修改的基礎(chǔ)上得以實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于弗朗西斯水輪機(jī)的分離轉(zhuǎn)子(10)，包括至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子部分(12，14)，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子部分適于沿著其相對(duì)表面部分(16，16a，18，18a)連接起來(lái)以形成復(fù)合轉(zhuǎn)子，所述復(fù)合轉(zhuǎn)子具有冠部(28)，底環(huán)(30)，以及在冠部(28)和底環(huán)(30)之間延伸并且連接到冠部(28)和底環(huán)(30)上的多個(gè)葉片(32)，轉(zhuǎn)子部分的相對(duì)表面部分(16，16a，18，18a)只沿著冠部部分(34)和底環(huán)部分(36)設(shè)置，轉(zhuǎn)子部分(12，14)的相對(duì)表面部分(16，16a，18，18a)位于復(fù)合轉(zhuǎn)子的相鄰葉片(32a，32b)之間并以一定距離間隔開(kāi)。
2.如權(quán)利要求1所述的分離轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子部分(12，14)通過(guò)焊接連接連接起來(lái)。
3.如權(quán)利要求2所述的分離轉(zhuǎn)子，其中在焊接連接中使用的焊接材料不需要焊后熱處理。
4.如權(quán)利要求3所述的分離轉(zhuǎn)子，其中焊接材料包括E309L焊接材料。
5.如權(quán)利要求2所述的分離轉(zhuǎn)子，其中相對(duì)表面部分(16，16a，18，18a)設(shè)置在相鄰葉片(32a，32b)之間的中間位置。
6.如權(quán)利要求1所述的分離轉(zhuǎn)子，其中相對(duì)表面部分(16，16a，18，18a)設(shè)置在相鄰葉片(32a，32b)之間的中間位置。
7.如權(quán)利要求1所述的分離轉(zhuǎn)子，其中多個(gè)葉片(32)中的每一個(gè)具有預(yù)定輪廓的相對(duì)表面(50，52)，并且相對(duì)表面部分(16，16a，18，18a)沿著冠部(28)的部分和底環(huán)(30)的部分延伸，沿著與鄰近冠部(28)和鄰近底環(huán)(30)的葉片輪廓相應(yīng)的葉片輪廓延伸。
8.如權(quán)利要求1所述的分離轉(zhuǎn)子，其中復(fù)合轉(zhuǎn)子具有中心軸線(60)并且冠部具有中心環(huán)形的開(kāi)口(62)，平面圖中的冠部(28)的部分(34)的相對(duì)表面部分(16，16a)從中心開(kāi)口(62)徑向偏離中心軸(60)延伸。
9.如權(quán)利要求7所述的分離轉(zhuǎn)子，其中復(fù)合轉(zhuǎn)子具有中心軸線(60)并且冠部具有中心環(huán)形的開(kāi)口(62)，平面圖中的冠部(28)的部分(34)的相對(duì)表面部分(16，16a)從中心開(kāi)口(62)徑向偏離中心軸(60)延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的分離轉(zhuǎn)子，其中相對(duì)表面部分(16，16a，18，18a)設(shè)置在相鄰葉片(32a，32b)之間的中間位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于弗朗西斯水輪機(jī)的分離轉(zhuǎn)子，所述分離轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子部分，該轉(zhuǎn)子部分適于沿著其相對(duì)表面部分連接起來(lái)以形成復(fù)合轉(zhuǎn)子，所述復(fù)合轉(zhuǎn)子具有冠部，底環(huán)，以及在冠部和底環(huán)之間延伸的多個(gè)葉片。轉(zhuǎn)子部分的相對(duì)表面部分只沿著冠部部分和底環(huán)部分設(shè)置，轉(zhuǎn)子部分的相對(duì)表面部分位于復(fù)合轉(zhuǎn)子的相鄰葉片之間并以一定距離間隔開(kāi)。由于相對(duì)表面部分只沿著冠部部分和底環(huán)部分設(shè)置，沒(méi)有葉片被分割，從而避免了復(fù)合轉(zhuǎn)子成型過(guò)程中的葉片焊接。因此，復(fù)合轉(zhuǎn)子在葉片中沒(méi)有形成焊接連接，所述葉片為轉(zhuǎn)子的高應(yīng)力工作部分。
文檔編號(hào)F03B3/02GK1912380SQ20061012122
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者P·G·胡伯, A·庫(kù)圖, E·泰魯瓦, J·莫林, M·哈梅爾 申請(qǐng)人:通用電器(加拿大)公司