专利名称：带有特殊形状螺旋壳体的液压机的制作方法
带有特殊形状螺旋壳体的液压机
本发明涉及一种符合权利要求1上位概念的液压机，尤其是一种水力涡轮 机、泵涡轮机或泵。这种液压机既可以是混流式或轴流式，也可以是其它型式。 最主要的是，这种机器带有一个蜗壳。
作为例子，请参阅美国专利US-A-4 496 282或德国专利DE L99 50 228 Al 。 这种机器的蜗壳围绕着叶轮。蜗壳位于一个与叶轮旋转轴垂直的平面内。由于叶 轮轴通常是垂直的，这个平面也就是一个水平平面。
蜗壳内壁的切线与叶轮的旋转方向相反。蜗壳具有一个环绕在内壁的槽，这 样介质就可以通过这个布满蜗壳整个内壁的槽从蜗壳流到叶轮上。这个槽是由两 个环形棱边构成的。
这个槽连接到一个从流动方向来看的横向环上。这个环由两个半壳构成，它 们的安装位置与叶轮的旋转轴同心，并且在轴向方向上相互之间有一定的距离。 两个半壳通过拉杆相互连接，也就是通常所称的横梁。此外，蜗壳的两个环形边 缘的其中一个，与两个半壳的其中一个牢固地连接。
横向环的作用是，防止蜗壳在内部的高压作用下膨胀。
这样，力就作用到拉杆上，此外还作用到相关的横向环半壳和蜗壳环形棱边 之间的连接点上。连接必须完全可靠，并且可以承受很高的作用力。此时必须考 虑到，在蜗壳内也可能出现压力波动的现象。
对此，人们已经做出很多努力，要把这种连接设计地牢固、可靠，同时尽量 减少材料的使用。通常，相关的蜗壳环形棱边和对应的横向环半壳之间是用焊接 连接的。事实已经证明，这种连接的加工是成本很高的。本发明的任务是，设计一种前面所述具有蜗壳和横向环的液压机，使相关的 蜗壳环形棱边和对应的横向环半壳之间的连接比如今机器上的更加牢固 通过权利要求1中的特征完成了这个任务。
据此，从轴向截面方向看，蜗壳的环形边缘部位是这样设计的使这个部位 几乎与叶轮的旋转轴平行。允许与完全平行稍有偏差。但是不得大于ll度。1、
2、 3、 4、 5、 6度的微小偏差是符合要求的，从而使环形边缘稍稍指向叶轮旋转 轴的相反方向。实际上，偏差一般在5度到11度之间。
蜗壳通常是由扇形壳组成的。从轴向截面看，扇形壳的形状接近圆弧，当然 这不包括边缘部位。但是在边缘部位之外，扇形壳也可能具有与圆弧不一样的 形状，如图所示。
本发明具有下列优点
在整个蜗壳上的张力是稳定的。施加在横梁上的力和力矩保持在最低水平。 在蜗壳边缘和横向环之间的连接点部位，出现很小的弯曲张力。
由于均匀的张力分布，所有相关部件都能设计为最佳形状。从而将蜗壳的 壁厚和横向环的截面积减小到最低程度。
这是通过下列方法实现的
相关的蜗壳边缘部位是这样的形状使穿过边缘的蜗壳切面与涡轮机轴几乎 平行。在这种情况下，蜗壳的截面形状与圆弧形有偏差，这是正常的，但只出 现在连接部位。
从下面可以看出这样设计的优点此时出现的径向向内和向外作用的拉力 分量很小，这种分量会影响到蜗壳的内壁。
利用图纸详细描述了目前通行的技术和本发明。详述如下
图1 以子午截面展示了一个常规的混流式水轮机的主要部件。 图2 又以子午截面展示了一个带有两个横向环半壳的蜗壳，符合本发明 的第一个结构形式。
图3 又以子午截面展示了一个带有两个横向环半壳的蜗壳，符合本发明
4的第二个结构形式。
图4 以三维视图展示了本发明的第一个结构形式。
在图1中展示的混流式水轮机具有叶轮l。这个叶轮具有很多叶片l.l。叶 轮l围绕旋转轴2运行。
叶轮1被蜗壳3包围。示例中的蜗壳3截面呈圆弧形。蜗壳具有一个环绕 的槽形开口，对准叶轮l。开口槽周围是环形边缘3. 1和3.2。
环形的、由边缘3. l和3.2构成的槽与横向环4相连接。这个横向环具有 两个半壳4. 1和4. 2。横梁4. 3起到拉杆作用。
蜗壳的环形边缘3. 1和3. 2部位与横向环半壳4. 1、 4. 2焊接在一起。
在横向环和叶轮之间设计了一个带有导流叶片5的导流装置。
从液流方向来看，在叶轮1上连接了分为几段的吸气管6。
如图所示，蜗壳的截面呈圆弧形。在与两个横向环半壳4. 1、 4.2的连接点 处，环形边缘部位向垂直方向倾斜。这意味着，蜗壳的边缘部位不与叶轮1的 旋转轴2平行。参阅图l中的角a，接近15到40度。
图2和图3展示了本发明两种不同的结构形式。此外，所属的液压机也可 以同样采用如图1所示液压机的结构。
图2和图3所示的两种结构形式有一点是共同的，即在环形边缘3. 1、 3.2 部位的蜗壳是几乎垂直于所属横向环半壳4. 1、 4.2的连接面。
在图2所示的结构形式中，这一点是参照圆弧形将蜗壳3的边缘部位成型而 实现的。这个边缘部位与图l所示的旋转轴2平行。通过焊缝7将其固定。
在图3所示的第二种结构形式中，横向环4. 1、 4.2又具有常规的形状和排 列方式。边缘部位3. 1、 3. 2与横向环半壳4. 1、 4. 2重新垂直，与叶轮1的旋 转轴2平行。蜗壳3的其它截面接近椭圆形。
考虑到张力分布的均匀性，优先使用图2所示的结构形式，而尽量不采用图 3所示的结构形式。
图4所示的本发明第三种结构形式又具有在近乎常规形式的横向环半壳4.1、 4.2.但是蜗壳的截面不构成一个圆形，而是由三个圆弧组成，也就是第一 个圆弧3.3、第二和第三圆弧3.4、 3.5。第一个圆弧3.3具有相对较大的半径 Rl，而另两个圆弧3.4、 3.5具有相对较小的半径R2。
蜗壳3，在这里也就是两个圆弧3.4、 3.5，与横向环半壳4. 1、 4.2之间的 连接点，相互之间几乎成直角。
拉杆4.3的延伸方向，与蜗壳3环形边缘3. 1、 3.2的两个边缘部位的方向 相同。拉杆4.3与圆弧3.4、 3.5边缘部位中的拉伸张力作用线相互对准，排成 一条直线。
附图标记列表
1叶轮
1.1叶片
2旋转轴
3蜗壳
3.1蜗壳的环形边缘
3.2蜗壳的环形边缘
3.3较大直径的第一个圆弧
3.4较小直径的第二个圆弧
3.5较小直径的第三个圆弧
4横向环
4.1横向环半壳
4.2横向环半壳
4.3横梁
5导流叶片
6吸气管
7焊丝
权利要求
1. 一种液压机，1. 1带有叶轮(1)，该叶轮具有大量叶片(1.1)；1. 2带有蜗壳(3)，该蜗壳围绕叶轮(1)，并通过一个由两个环形边缘(3.1，3.2)构成的环形槽开口，并与叶轮反向；1. 3带有一个横向环(4)，包括两个用拉杆(4.3)相互连接的横向环半壳(4.1，4.2)；1. 4蜗壳(3)在环形边缘(3.1，3.2)部位与横向环半壳(4.1，4.2)连接；其特征在于1. 5环形边缘部位是这样设计和/或布置的两个环形边缘都平行于叶轮(1)的旋转轴(2)，或者与其之间形成不超过11度的α角。
2. 如权利要求1所述的液压机，其特征在于，从经线截面看，蜗壳(3)是由 不同直径的圆弧构成的。
3. 如权利要求1所述的液压机，其特征在于，蜗壳是由两个圆弧(3.4， 3.5)构 成的，这两个圆弧离横向环半壳(4. 1， 4. 2)较近并且直径较小，另一个圆弧(3. 3) 离横向环半壳(4.1， 4.2)较远并且具有较大的半径。
全文摘要
本发明公开了一种具有以下特征的液压机具有多个叶片的叶轮；具有围绕叶轮的蜗形壳体，蜗壳通过由两个环形边缘构成的环形槽与叶轮呈反向；具有由两个带状体构成的横向移动环，带状体之间通过拉杆连接；蜗壳在环形边缘部位内连接至横向移动环带状体的工作面。液压机的特征在于以下结构环形边缘部位是这样设计和/或布置的两个环形边缘都平行于叶轮的旋转轴，或者与叶轮的旋转轴之间形成不超过11度的α角。
文档编号F03B3/18GK101548095SQ200780039860
公开日2009年9月30日 申请日期2007年8月18日 优先权日2006年10月25日
发明者博多·夸施维茨 申请人:沃易斯水电控股两合公司