冲击式水轮机的液压喷射器及用于此类喷射器的部分拆卸的方法
【专利摘要】冲击式水轮机的该液压喷射器(2)包括定心在中心喷射轴线(Y2)上的喷嘴(4)、同轴地布置在喷嘴的内部中的套筒(8)，以及沿中心喷射轴线关于套筒可移动地安装的针(10)。针(10)能够关于套筒(8)围绕中心轴线(Y2)在其轴向地装固于套筒的第一位置与其可沿轴向与套筒解除接合的第二位置之间枢转。
【专利说明】
冲击式水轮机的液压喷射器及用于此类喷射器的部分拆卸的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种冲击式水轮机的液压喷射器，以及用于此类喷射器的部分拆卸的方法。
【背景技术】
[0002]冲击式水轮机的喷射器以本身已知的方式包括定心在中心喷射轴线上的喷嘴、同轴地布置在喷嘴的内部中的套筒，以及沿中心轴线装固在套筒的一个末端处的针。
[0003]水在针与喷嘴之间喷射，并且在其从喷射器离开时形成射流，该射流沿中心喷射轴线引导，并且撞击涡轮轮的槽。围绕轮分布的多个喷射器因此容许轮通过将液压能转化成机械能而被弓I起旋转。如果需要，则该机械能借助于交流发电机转换成电能。
[0004]当前，针通过螺栓连接装固于喷射器的套筒。这容许了防止针在液压压力下变为与套筒解除接合。然而，由于穿过涡轮的流通常承载有其砂或具有引起对针的损坏的潜能的一些其它磨蚀产品，故喷射器的针在与水接触时快速磨损。因此，必要的是定期清洁、修理或替换喷射器的针。为了进行这一切，针必须从套筒拆卸。然而，尽管套筒上的针的构想的解决方案在机械强度方面令人满意，但该解决方案对于拆卸针而言不实用。实际上，操作者不容易接近螺栓，并且针的拆卸所需的时间为长的。在针的拆卸期间，涡轮并未起作用，并且发电停止。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于具体通过提出一种冲击式水轮机的喷射器来弥补这些缺点，在该喷射器中，针关于套筒的拆卸便利并且更快速。
[0006]出于该目的，本发明涉及一种冲击式水轮机的液压喷射器，其包括定心在中心喷射轴线上的喷嘴、同轴地布置在喷嘴的内部中的套筒，以及沿中心喷射轴线关于套筒可移动地安装的针。根据本发明，针能够关于套筒围绕中心轴线在其轴向地装固于套筒的第一位置与其可沿轴向与套筒解除接合的第二位置之间枢转。
[0007]由于本发明，故喷射器的针通过引起其围绕中心轴线从其第一位置朝其第二位置旋转来简单地拆卸。在该第二位置，其可通过轴向平移移动来从套筒除去。
[0008]根据本发明的有利但非强制性方面，一种冲击式水轮机的喷射器可包括以任何技术上可接受的组合的一个或多个以下特征:
[0009]针覆盖套筒，并且其枢转围绕套筒发生。
[0010]针在其内表面上承载至少一个肋，其朝中心轴线沿径向突出并且沿中心轴线的周向的方向延伸，而凹槽在套筒的末端处沿轴向延伸并且排放到周向壳体上，凹槽和周向壳体适于在针与套筒之间的相对枢转移动期间引导针的肋。
[0011]肋在定心在中心轴线上的成角扇段上延伸，其顶角大致等于或小于凹槽的根据中心轴线的周向的方向取得的孔径角。肋具有平行于中心轴线测得的厚度，其大致等于周向壳体的平行于中心轴线测得的宽度。
[0012]喷射器包括用于将针锁定在其第一位置的器件，所述器件以围绕中心轴线的旋转固定方式装固针和套筒。
[0013]锁定器件包括键，其适于在针处于其第一位置时沿径向插入穿过针到设在套筒中的壳体中。
[0014]锁定器件包括沿轴向安装在针的肋与套筒之间的至少一个球和弹簧，弹簧将轴向弹性负载力施加在球上，以便将球保持在肋的壳体中。
[0015]本发明同样涉及一种冲击式水轮机，其包括设有多个槽的轮和液压喷射器，槽在由喷射器沿槽的方向发射的水射流的作用下围绕旋转轴线驱动轮，喷射器如上文所述。
[0016]最后，本发明涉及一种用于喷射器的部分拆卸的方法，其包括涉及以下的步骤:
[0017]a)引起针围绕中心喷射轴线从其第一位置枢转至其第二位置，以及
[0018]b)使针与喷射器的套筒沿轴向解除接合。
[0019]根据该方法的有利但非强制性的方面，其包括阶段a)的前一阶段，该前一阶段涉及停用锁定器件以便允许针在其第一位置与其第二位置之间枢转。
【附图说明】
[0020]本发明及其其它优点将鉴于符合其原理的冲击式水轮机的喷射器的两个实施例的以下描述更清楚地显现，该描述仅经由实例提供并且参照附图作出，在该附图中:
[0021]图1为绘出包括根据本发明的喷射器的冲击式水轮机的原理的截面；
[0022]图2为图1中的插入框II的详图，
[0023]图3为图2中的插入框III的更大比例的视图，
[0024]图4为两者属于图2中的喷射器的套筒和针的分解构造的透视图，
[0025]图5为图3中的套筒和针的组装构造和局部断面的视图，
[0026]图6为沿图2中的线V1-VI的截面，其中仅绘出了套筒和针，
[0027]图7为类似于图6中绘出的截面，其中针鉴于从套筒拆卸而绕轴转动(tilt)，
[0028]图8为依照本发明的第二实施例的喷射器的类似于图2中绘出的截面，以及
[0029]图9为图7中的插入框IX的更大比例的视图。
【具体实施方式】
[0030]图1中绘出了冲击式水轮机T。该冲击式水轮机T包括轮R，其设有在轮R的整个外周之上规则分布的多个槽I。轮R以旋转固定方式装固于轴3，轴3布置在轮R的中心处，并且定心在旋转轴线X-X上。四个喷射器2围绕轮R分布，并且设计成产生能够撞击轮R的槽I的基部的水射流Jο以该方式，由射流J对槽I的冲击提供的液压能引起轮R围绕轴线X-X旋转。如果需要，则轴3以如下方式连接于交流发电机，以便将液压能转换成电能。
[0031]作为变型，喷射器2的数量可为除四个之外的。所有喷射器都相同。下面描述了这些中的仅一个。在本文献中，喷射器的前部表示上游方向，而后部表示下游方向。
[0032]喷射器2在图2中详细绘出。该喷射器2包括喷嘴4，其定心在限定射流J的方向的中心喷射轴线Y2上。套筒8同轴地布置在喷嘴4内部中，并且针10可移动地安装在套筒8的一个末端处。套筒8大体上具有定心在轴线Y2上的圆形截面的圆柱形几何形状，而针10具有圆锥形且中空的几何形状。还注意102，针10的圆锥形外表面和106，针10的圆锥形内表面。套筒8同样为中空的，并且包含心轴12，其借助于螺栓14装固于套筒8。心轴12沿轴线Y2的位移因此同样引起套筒8的位移。使由套筒8和针10形成的组合移位的事实容许了水流在其从喷射器2离开时的修改。实际上，该水流调整成以便保持轮R在恒定速度下旋转。
[0033]例如，穿过涡轮T的水流E源自上游的水储蓄器，并且在套筒2与喷嘴4之间排放到喷射器2中。流E在图2中仅出于示范性目的绘出，因为在图2中所绘的构造中，由于喷射器2未操作而不存在水流。
[0034]端件6布置在喷嘴4与针10之间。还注意62，端件6的大体上截顶的内表面。在图2中所绘的构造中，喷射器2并未起作用，因为针10的外表面102与端件6的内表面62接触。针10关于端件6朝后部(即是说上游)的位移允许了表面62和102之间的水流，并且导致了射流J的形成。
[0035]如可在图3中认识到的，键24沿轴线Y2的径向插入穿过针10，并且以如下方式凹入到套筒8中的闭塞壳体84中，并且凹入到针10中的通孔104中，以便以围绕轴线Y2的旋转固定方式装固套筒8和针10。
[0036]如可在图4中认识到的，针10具有设计成收纳套筒8的末端的孔口010。在套筒8上的针10的组装构造中，针10因此覆盖套筒8的前部。换言之，针10包绕套筒8。朝中心轴线Y2沿径向突出的两个内部肋16布置在针10的内部中，即是说，在针10的径向内表面106上。这些肋16以关于轴线Y2的直径相对的方式布置，并且沿轴线Y2的周向的方向延伸。实际上，肋16在定心在轴线Y2上的成角扇段上延伸，其在垂直于轴线Y2的平面中测得的顶角A16在45°至Ij90°之间的范围中，并且特别是大约60°。
[0037]套筒8包括板20，其布置在套筒8的前部上，但在螺栓14的后部。当针10在垂直于轴线Y2并且在肋16的水平的轴向上取得的平面中分段时，板20的轮廓与孔口 010的轮廓互补。实际上，板20具有两个凹槽18，其在定心在轴线Y2上的成角扇段上以轴线Y2的周向的方式延伸，其顶角A18大致等于或略大于针10的肋16的角A16。实际上，角A18位于47°到92°之间，并且优选为大约62°。角A18代表凹槽18的孔径角，该孔径角沿中心轴线Y2的周向的方向测量。因此，针10可在肋16与凹槽18对准时安装在套筒8上。凹槽18限定它们之间的耳部21。
[0038]如可在图4中认识到的，板20关于套筒8的其余部分突出，以使其界定周向壳体23。该周向壳体23布置在板20的后部处，更确切地在板20与套筒8的径向外肩部22之间。该壳体23具有平行于轴线Y2测得的宽度e23，其对应于板20与肩部22之间的距离。该宽度e23略大于或等于同样平行于轴线Y2测得的针10的肋16的厚度el6。该壳体23在凹槽18的水平处中断。其实际上由分别布置至耳部21的后部的周向凹槽的两个区段形成。
[0039]因此，为了将针10安装在套筒8上，针应当首先沿轴向10定位在套筒8上，注意将肋16与凹槽18对准，并且以如下方式沿套筒8的方向施加推力，使得肋16在凹槽18中沿轴向滑动并且到达周向壳体23。转矩Cl接着施加于针10，以便引起其旋转Rl，即是说，以便引起其围绕中心轴线Y2枢转，以使肋16围绕套筒8在壳体23中滑动。因此，凹槽18为轴向引导凹槽，而壳体23对应于周向凹槽用于引导肋16围绕套筒8旋转。
[0040 ]如可在图6中认识到的，当针1的肋16接合在周向壳体23中时，板20的耳部21抵抗针10朝前部的任何轴向收缩移动。这称为卡口类型的固定。换言之，周向壳体23中的肋16的接合导致针10沿轴向装固于套筒8。此外，针10围绕轴线Y2枢转，直到针10中的钻孔104与套筒8的闭塞壳体84径向对准。键24接着插入到钻孔104中，并且接合在壳体84中以便防止针10围绕套筒8绕轴转动。以该方式防止了针10在流E的压力下解除接合。因此，键24连同钻孔104和壳体84形成了用于在针10安装在套筒8上时锁定针10的器件Ml。该键24以围绕轴线Y2的旋转方式装固针10和套筒8。
[0041]为了将针10从套筒8拆卸，锁定器件Ml必须首先停用。为了进行这一切，键24由操作者以如下方式除去，以便使针10围绕套筒8自由旋转。转矩C2接着围绕轴线Y2施加于针1，以便使针1以旋转移动R2成角枢转。因此，针1从图6中绘出并且针1沿轴向装固于套筒8的第一位置枢转至图7中绘出的第二位置。
[0042]在图6和7中，转矩C2与用于组装的转矩Cl方向相反。作为变型并且考虑壳体23排放到凹槽18中，其可沿相同方向。旋转Rl和R2因此沿相反方向或相同方向。
[0043]如图7中所绘，针10的该枢转容许了针10的肋16与套筒8的凹槽18对准。实际上，针10枢转大约角A16的角幅度。在图7中的构造中，有可能通过朝前部施加轴向力来使针10与套筒8简单地解除接合，因为肋16能够在凹槽18中沿轴向滑动。
[0044]图8和9中绘出了喷射器2的第二实施例。在该第二实施例中，与最先的模式相同的那些元件保留它们的标记，并且添加的任何元件带有其它标记。与最先的实施例的差异在于，按照该第二实施例的喷射器2装备有用于将针10锁定在套筒8上的器件M’l，该器件包括球26和弹簧28。球26和弹簧28安装在针10的肋16与套筒8的肩部22之间。更确切地，球26和弹簧28收纳在套筒8中的盲孔84中。在锁定构造中，即是说，在图8和9中绘出的构造中，球26部分地接合在同样属于器件M’l的肋16的闭塞壳体164中。球16经受朝前部的轴向弹性负载力F2，其由弹簧28施加。以该方式，球26保持在其接合在其壳体164中的位置。因此，球26默认防止针10围绕中心轴线Y2的枢转。在针10的拆卸期间，高转矩为必要的，以便使球26与设在肋16中的壳体解除接合。这构成了装固形式，因为针10不能够仅在液压压力的作用下关于套筒8转动。在球28与壳体解除接合之后，其不再抵抗针10的枢转。
[0045]在针10组装在按照第二实施例的喷射器的套筒8上期间，当壳体164关于球26沿轴向到达其行程的端部时，球28在弹簧28的作用下插入到肋16的壳体162中。这接着标记了针10在套筒8上的组装的结束。
[0046]在此处未绘出的变型中，可使用用于将针10旋转锁定在套筒8上的其它手段。
[0047]在此处未绘出的变型中，套筒8为中空的，并且具有孔口，针10穿透到该孔口中，以使套筒8包绕针10。在该情况下，套筒8具有在它们之间限定用于针10的突出部分的通路的一个或多个周向径向肋。
[0048]在此处未绘出的变型中，针10承载单个肋16，并且单个凹槽18布置在套筒8中。同样，针10可承载在数量上严格大于两个的一定数量的肋16，各个肋16对应于套筒8中的凹槽18。
[0049]在此处未绘出的变型中，锁定器件M’I包括多个球28，其均适于接合在肋16中的闭塞壳体164中。
[0050]上文考虑的实施例和变型的技术特征可与彼此组合以便产生本发明的新实施例。
【主权项】
1.冲击式水轮机(T)的液压喷射器(2)，其包括: 喷嘴(4)，其定心在中心喷射轴线(Y2)上， 套筒(8)，其同轴地布置在所述喷嘴(4)的内部中，以及 针(10)，其沿所述中心喷射轴线(Y2)关于所述套筒(8)可移动地安装， 其特征在于，所述针(10)能够关于所述套筒(8)围绕所述中心轴线(Y2)在其轴向地装固于所述套筒(8)的第一位置与其可沿轴向与所述套筒(8)解除接合的第二位置之间枢转。2.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述针(10)在其内表面(106)上承载至少一个肋(16)，其朝所述中心轴线(Y2)沿径向突出，并且沿所述中心轴线的周向的方向延伸，并且凹槽(18)在所述套筒(8)的末端处沿轴向延伸，并且排放到周向壳体(23)上，所述凹槽和所述周向壳体适于在所述针(10)与所述套筒(8)之间的相对枢转移动期间引导所述针的所述肋。3.根据权利要求2所述的喷射器，其特征在于，所述肋(16)在定心在所述中心轴线(Y2)上的成角扇段上延伸，其顶角(A16)大致等于或小于所述凹槽(18)的根据所述中心轴线的周向的方向取得的孔径角(A18)。4.根据权利要求3所述的喷射器，其特征在于，所述肋(16)具有平行于所述中心轴线测得的厚度(el6)，其大致等于所述周向壳体(23)的平行于所述中心轴线测得的宽度(e23)。5.根据前述权利要求中的一项所述的喷射器，其特征在于，其包括用于将所述针(10)锁定在其第一位置的器件(Ml ;M’I)，所述器件以围绕所述中心轴线(Y2)的旋转固定方式装固所述针和所述套筒(8)。6.根据前述权利要求所述的喷射器，其特征在于，所述锁定器件(Ml)包括键(24)，其适于在所述针处于其第一位置时沿径向插入穿过所述针(10)到设在所述套筒(8)中的壳体(84)中。7.根据权利要求5所述的喷射器，其特征在于，所述锁定器件(M’I)包括至少一个球(26)和弹簧(28)，它们沿轴向安装在所述针(10)的肋(16)与所述套筒(8)之间，所述弹簧将轴向弹性负载力(F2)施加在所述球上，以便将所述球保持在所述肋的壳体中。8.冲击式水轮机(T)，其包括设有多个槽(I)的轮(R)和液压喷射器(2)，所述槽在由所述喷射器沿所述槽的方向发射的水射流(J)的作用下围绕旋转轴线(X-X)驱动所述轮，其特征在于，所述喷射器按照权利要求1至权利要求7中的一项。9.用于根据权利要求1至权利要求7中的一项所述的喷射器的部分拆卸的方法，其特征在于，所述方法包括涉及以下的步骤: a)引起所述针(10)围绕所述中心喷射轴线(Y2)从其第一位置枢转至其第二位置，以及 b)使所述针与所述喷射器的所述套筒(8)沿轴向解除接合。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述喷射器(2)按照权利要求5至权利要求7中的一项，并且所述方法包括阶段a)的前一阶段，其涉及停用所述锁定器件(Ml ;M’I)，以便允许所述针(10)在其第一位置与其第二位置之间枢转。
【文档编号】F03B1/04GK105829706SQ201480050070
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年8月20日
【发明人】J-F·伯蒂, S·特罗伊洛
【申请人】阿尔斯通再生能源技术公司