水电机组垫层蜗壳结构的制作方法
【专利摘要】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垫层蜗壳结构。它包括金属蜗壳及其外围钢筋混凝土，金属蜗壳的进口端是一段直管段，引水钢管与金属蜗壳的进口端的直管段连接，直管段末端为蜗向0°断面，金属蜗壳结构蜗状内圈设置有座环，其特征是：金属蜗壳与外围混凝土之间固定有垫层，垫层的传力系数在60MPa/m至250MPa/m。由于在金属蜗壳外围与混凝土接触部位固定有合理传力系数及铺设范围的垫层，因此可以充分发挥金属蜗壳承受内水压力的强度能力及外围钢筋混凝土结构的刚度能力，从而保证了蜗壳结构长期承受静、动荷载的整体性，保证了机组长期安全稳定运行。
【专利说明】水电机组垫层蜗壳结构
【技术领域】
[0001]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垫层蜗壳结构。
【背景技术】
[0002]蜗壳结构作为水轮发电机组的支撑体系，其结构型式选择是否正确，不仅是重大的技术经济问题，而且还关系到电站是否能够长期安全稳定运行问题。工程上常用的蜗壳结构型式主要有直埋蜗壳、充水保压蜗壳、垫层蜗壳。
[0003]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蜗壳表面铺设一定范围的垫层材料后再浇筑外围混凝土，利用垫层调节蜗壳外围混凝土承担的内水压力，有效减少外围混凝土的开裂，提高外围混凝土的浇筑质量，且施工简便、造价较低。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种水电机组垫层蜗壳结构，通过合理的选取垫层参数及铺设范围，充分发挥金属蜗壳承担内水压力的能力，减小金属蜗壳外围混凝土承担的内水压力，使金属壳外围钢筋混凝土结构不出现、少出现贯穿性裂缝，即使出现少量贯穿性裂缝也可以控制其开展宽度，从而保证蜗壳结构长期承受静、动荷载的整体性，为水电机组能够长期安全稳定的运行提供重要保障。
[0005]本实用新型的技术方案是水电机组垫层蜗壳结构，它包括金属蜗壳及其外围钢筋混凝土，金属蜗壳的进口端是一段直管段，引水钢管与金属蜗壳的进口端的直管段连接，直管段末端为蜗向0°断面，金属蜗壳结构蜗状内圈设置有座环，其特征是:金属蜗壳与外围混凝土之间固定有垫层，垫层的传力系数在60MPa/m至250MPa/m。
[0006]所述的垫层的蜗向起始位置位于金属蜗壳的进口端，垫层的蜗向末端位于金属蜗壳的蜗向225°至310°之间。
[0007]所述的垫层蜗向段的子午向起始铺设位置是距座环上环板的15°至30°位置，垫层蜗向段的子午向末端铺设位置是不超过子午向腰线以下35°。
[0008]所述的垫层在直管段子午向末端铺设位置是不超过腰线以下35°。
[0009]所述的垫层是聚胺脂软木板或聚苯乙烯泡沫板或高压聚乙烯闭孔泡沫板。
[0010]本实用新型的特点是，水电机组垫层蜗壳结构由于在金属蜗壳外围与混凝土接触部位固定有合理传力系数及铺设范围的垫层，因此可以充分发挥金属蜗壳承受内水压力的强度能力及外围钢筋混凝土结构的刚度能力，从而保证了蜗壳结构长期承受静、动荷载的整体性，保证了机组长期安全稳定运行，且其施工简便，造价低，具有很强的实用价值，能广泛的应用于各种水头的水电站金属蜗壳结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面将结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0012]图1是水电机组金属蜗壳结构的示意图。
[0013]图2是图1中I—I剖向示意图。
[0014]图中:1、直管段；2、金属蜗壳；3、垫层；4、外围混凝土 ；5、座环。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]本实用新型水电机组垫层蜗壳结构实施例平面示意图见图1，它包括金属蜗壳2及外围混凝土 4，金属蜗壳2的进口端是一段直管段1，引水钢管与金属蜗壳的进口端的直管段I连接，直管段I末端为蜗向0°断面，金属蜗壳2蜗向内圈设置有座环5，金属蜗壳2与外围混凝土 4之间固定有垫层3，垫层3的传力系数在60MPa/m至250MPa/m。
[0017]垫层3是聚胺脂软木板或聚苯乙烯泡沫板或高压聚乙烯闭孔泡沫板。
[0018]本水电机组蜗壳结构由于在金属蜗壳2外围与混凝土 4接触部位固定有合理传力系数及铺设范围的垫层3，因此可以充分发挥金属蜗壳自身的承载力，减小座环受到的扭转力及外围混凝土的受力，保证了机组长期安全稳定运行，且其施工简便，造价低，具有很强的实用价值。
[0019]实施例2
[0020]如图2所示，垫层3的蜗向起始位置位于金属蜗壳2的进口端，垫层3的蜗向末端位于金属蜗壳2的蜗向225°至310°。
[0021]垫层3蜗向段的子午向起始铺设位置是距座环5上环板的15°至30°位置，垫层3蜗向段的子午向末端铺设位置是不超过子午向腰线以下35°。
[0022]垫层3的直管段I子午向末端铺设位置是不超过腰线以下35°。
[0023]金属蜗壳2的蜗向是指从金属蜗壳直管段I末端向金属蜗壳蜗向末端延伸的方向；子午向是指在金属蜗壳2的径向外表面上的方向，即如图2中断面呈近似圆形，子午向是指该近似圆形断面的圆周表面，子午向腰线是指穿过座环5的上、下环板的中心及金属蜗壳2断面圆心的直径。
[0024]在没有铺设垫层3的金属蜗壳2区域，直接浇筑外围混凝土 4，大部分内水压力直接传递给外围混凝土 4 ;由于对金属蜗壳2表面铺设的垫层3横向与纵向的铺设范围同时作出限制，并配合有效的传力系数范围，传递给外围混凝土 4的内水压力可以通过调整垫层3传力系数得到控制，充分发挥金属蜗壳2自身承担内水压力的能力，减少了外围混凝土4的配筋量，提高外围混凝土 4浇筑质量。
[0025]由于金属蜗壳2铺设垫层3后，金属蜗壳2环壳内外表面上的法向压强差不相等，人为改变了金属蜗壳2结构自身结构特性，也可以有效的减少座环5的受力，控制了座环5的变形，并且保证了整个机组的安全稳定运行。
[0026]实施例3
[0027]本实施例与实施例2的结构基本相同，本实施例中如图1和图2所示，垫层3蜗向末端位于金属蜗壳2从起始位置起沿蜗向310°的位置；垫层3子午向铺设范围起始端位于距座环5的上环板处15°位置，末端位于子午向腰线以下35°，垫层3的传力系数为250MPa/m。
[0028]本实例给出的垫层3铺设范围已达到本实用新型所提出的最大垫层铺设范围，但不是所有的金属蜗壳2结构都必须按本实例给出的垫层3的范围铺设。
[0029]垫层3所选材料其垫层传力系数控制在60MPa/m至250MPa/m，如果大范围的铺设垫层3，正如本实例给出的最大垫层3铺设范围，为保证整个结构的刚度，而且尽可能的减少外围混凝土 4承担内水压力，可以选择垫层3的传力系数为250MPa/m。
[0030]结合具体工程金属蜗壳2结构可以选取本实用新型中提出的金属蜗壳2结构表面铺设的垫层范围和垫层传力系数，不同的垫层参数对于不同的蜗壳结构其影响效果不一样，达到的效果也不一样。
[0031]上述实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
【权利要求】
1.水电机组垫层蜗壳结构，它包括金属蜗壳(2)以及金属蜗壳(2)外围的混凝土(4)，金属蜗壳(2)的进口端是一段直管段(1)，引水钢管与金属蜗壳进口端的直管段(I)连接，直管段(I)末端为蜗向0°断面，金属蜗壳(2)蜗状结构内圈设置有座环(5)，其特征是:金属蜗壳(2)与外围混凝土(4)之间固定有垫层(3)，垫层(3)的传力系数在60MPa/m至250MPa/m 之间。
2.根据权利要求1所述的水电机组垫层蜗壳结构，其特征是:所述的垫层(3)的蜗向起始位置位于金属蜗壳(2)的进口端，垫层(3)的蜗向末端位于金属蜗壳(2)的蜗向225°至310°之间。
3.根据权利要求1所述的水电机组垫层蜗壳结构，其特征是:所述的垫层(3)蜗向段的子午向起始铺设位置是距座环(5)上环板的15°至30°位置，垫层(3)蜗向段的子午向末端铺设位置不超过子午向腰线以下35°。
4.根据权利要求1所述的水电机组垫层蜗壳结构，其特征是:所述的垫层(3)在直管段(I)子午向末端铺设位置是不超过腰线以下35°。
5.根据权利要求1所述的水电机组垫层蜗壳结构，其特征是:所述的垫层(3)是聚胺脂软木板或聚苯乙烯泡沫板或高压聚乙烯闭孔泡沫板。
【文档编号】F03B11/02GK204140264SQ201420532570
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】姚栓喜, 王冬条, 刘静, 孙春华, 张曼曼, 魏燕, 张新民, 景浩, 胡兴伟 申请人:中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司