專利名稱：具有耐磨損的加強邊緣的液力機部件以及使用該部件的液力機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
因此需要增加遭受磨粒作用的液力機的液力部件的耐用性，以及 需要方便這些部件的磨損區(qū)域的修補。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個特點，液力部件包括用于可拆卸的堅固元件的 固定裝置，所述固定裝置用于確保所述可拆卸的堅固元件的至少 一部分被_ 置于壓緊下。以這樣的方式將所述可拆卸的堅固元件置于壓緊下具有增加 可拆卸的堅固元件的機械強度的優(yōu)點，特別地，如果所述可拆卸的堅固元 件是由工業(yè)陶瓷制成的，更是這樣。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，該液力機的液力部件被設(shè)計 成形成佩爾頓渦輪機(Pelton turbine,水庫式[沖擊式水輪機)噴嘴的流 控制頂端，并且包括可拆卸的堅固元件堆疊在其上的主體，這些可拆卸的 堅固元件的第一個具有通常成環(huán)形的形狀，該環(huán)形形狀具有通常成圓錐形 漸縮形狀的外部表面，而最后一個可拆卸的堅固元件具有成圓錐形漸縮頂 端的形狀，其具有比第一個可拆卸的堅固元件的公稱直徑小的公稱直徑。 在一實施變型中，該固定裝置適合于壓住除了最后一個可拆卸的堅固元件 外的所有可拆卸的堅固元件。因此，所述固定裝置可以適合于施加張緊力 到最后一個可拆卸的堅固元件，以這種方式所述第 一個可拆卸的堅固元件 的至少一部分被置于壓緊下。將至少一個堅固元件件處于壓緊下產(chǎn)生了預(yù) 加應(yīng)力，這有助于改進該堅固元件的機械特性，這種改進是相對于同一堅 固元件在未預(yù)加應(yīng)力的狀態(tài)下空閑時的機械特性而言。因此，根據(jù)本發(fā)明 將該堅固元件置于壓緊下相當大程度地增加了其對于大于300nm尺寸的 顆粒的偶然撞擊的抵抗力以及其對于錘打的抵抗力，即由小于200jim尺寸 的顆粒形成的頻繁撞擊的抵抗力。附圖6為弗朗西斯渦輪機類型的本發(fā)明的液力機的示意性軸向剖 面圖，其中葉輪為本發(fā)明的液力部件。
具體實施例方式
[28因此，本發(fā)明提出一液力機的液力部件，其中潤濕表面的某些部 分，更特別地是至少一個邊緣，是由具有高耐磨損性的可拆卸的堅固元件 組成。指導(dǎo)性地，這種液力部件將首先在作為如附

圖1中所示的佩爾頓渦 輪機的噴嘴使用時進行描述，并且作為一整體以參考標記l表示，然而應(yīng)當明白的是，本發(fā)明的部件能夠在各種其它類型的液力機中使用。
[29在附圖1中，僅示出佩爾頓渦輪機的噴嘴l，因為佩爾頓渦輪機的 整個裝置，即其葉輪和其應(yīng)用所需的各種附件對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是 眾所周知的，因此不需要進一步的解釋。通常，佩爾頓渦輪機的噴嘴l具 有通常為圓柱形狀的主體2，該主體2界定出(delimits )用于從未示出的 水渠(penstock)供應(yīng)水流的管路3。因此管路3的端部由噴口 4限定， 在此情形下噴口 4由本發(fā)明的液力部件形成。
[30為了控制通過噴口 4的水流，噴嘴1還包括流控制頂端5，其能夠 在如附圖1所示的噴嘴的關(guān)閉位置和縮回的打開位置(未顯示)之間移動， 其中在該關(guān)閉位置該流控制頂端抵靠在噴口 4上，而在該打開位置流控制 頂端5離開噴口 4一段距離，從而允許驅(qū)動渦輪機的水通過。因此，能夠 根據(jù)流控制頂端5相對于噴口 4的相對位置來調(diào)節(jié)水流。在所圖示的實例 中，該流控制頂端5同樣由本發(fā)明的液力部件形成。
[31形成根據(jù)本發(fā)明的液力機的液力部件的噴口 1包括具有通孔ll的 主體10，通孔11的內(nèi)部表面12 4皮供應(yīng)至渦輪才幾的水潤濕。內(nèi)孔11具有 從管路3的內(nèi)部朝向其外部會聚的形狀，并且更特別地朝著噴出孔13會聚。 在所圖示的實例中，限制噴出孔13的潤濕表面12的邊緣由一可拆卸的堅 固元件14形成，該堅固元件14由具有高耐磨損性的材料制成。該堅固元 件14具有通常為環(huán)形的形狀，其包含由會聚的內(nèi)部部分15和發(fā)散的外部 部分16限制的噴出孔13。該堅固元件14通過例如粉末冶金按以下的方式 制成其形成包括金屬基體的整體的工業(yè)陶瓷元件，在該金屬基體中分布 有由一種或多種堅硬的耐磨損材料組成的加強粉末。
[32為了增加堅固元件14的機械強度，該堅固元件14包括作為其固 定裝置的圍條17。該圍條17以其能夠安裝在互補形狀的孔18內(nèi)的方式制 成，所述孔18形成在主體10內(nèi)。圍條17設(shè)置在孔18內(nèi)，從而使得所述 圍條17與堅固元件14 一起形成的組件能夠被取出，進而使得該堅固元件 14能夠被替換。圍條17以下面的方式通過收縮裝配法安裝于堅固元件14: 當圍條17冷卻時，圍條17將堅固元件14置于壓緊下并因此有助于增大其 金屬特性，特別是其抗撞擊性。在所圖示的情形下，堅固元件具有大約10cm
8的高度h，大約30cm的外部直徑D，以及大約20cm的內(nèi)部直徑d。
[33流控制頂端5同樣由一液力部件形成，該液力部件的一個邊緣以 及潤濕表面的至少一部分是根據(jù)本發(fā)明加強的。因此該流控制頂端5包括 具有關(guān)于軸線A旋轉(zhuǎn)對稱的主體20,該流控制頂端5的外部表面形成了一 連串的直徑減小的環(huán)形的圓柱狀支承表面。該流控制頂端5還包括四個可 拆卸的堅固元件21至24。第一個可拆卸的堅固元件21為具有圓柱狀中心 孔的通常為環(huán)形的形狀，該圓柱狀中心孔的形狀與主體20的形狀互補，其 能夠以這樣的一種方式安裝在主體20上而不具有徑向移動的可能。中間的 可拆卸的堅固元件22和23具有和第 一個可拆卸的堅固元件21非常相似或 者相同的形狀，但是具有減小的公稱直徑。最后一個可拆卸的堅固元件24 具有通常成圓錐形漸縮頂端的形狀?？刹鹦兜膱怨淘?1至24的每一個 的外部表面以下面的方式制成當可拆卸的堅固元件堆疊起來時，所述可 拆卸的堅固元件的外表面形成通常成圓錐形漸縮形狀的基本上連續(xù)的表 面。此外，當固定于主體20時，最后一個可拆卸的堅固元件24可防止該 可拆卸的堅固元件21至24的疊堆的任何的軸向移動。為了固定，最后一 個可拆卸的堅固元件24具有核心體25，在該核心體25的中心形成有用于 容納固定螺釘27的螺紋孔26，固定螺釘27嚙合在主體20的末端孔28內(nèi)。 核心體25和螺釘27被制造成這樣由螺釘27施加的張緊力使得第一個可 拆卸的堅固元件21和兩個中間的可拆卸的堅固元件22和23被置于壓緊 下。為此，主體20的尺寸和中間的堅固元件22和23的基本形狀被限定成 這樣由孔26施加的壓緊僅傳遞至可拆卸的堅固元件21， 22和23。這樣 主體20作為用于中間的堅固元件22和23的軸向?qū)蚣?br> [34應(yīng)當注意的是，第一可拆卸的堅固元件21形成流控制頂端5的近 邊緣，而最后一個可拆卸的堅固元件形成了該流控制頂端的遠邊緣。
[35顯然地，可拆卸的堅固元件21至23可通過一不同的方法被置于 壓緊下。例如，附圖4示出流控制頂端5的一個變型實施例，其中為第一 個可拆卸的堅固元件21和中間的可拆卸的堅固元件22提供壓縮環(huán)30和 31，從而將相應(yīng)的可拆卸的堅固元件置于壓緊下。相對于每個堅固元件在 未加壓狀態(tài)下具有的強度而言，這種處于壓緊下的布置、或者預(yù)加應(yīng)力增加了每個堅固元件的機械強度。
[36如附圖5所示，本發(fā)明的部件還可形成用于佩爾頓渦輪機的葉輪 的庫斗50。在傳統(tǒng)的方式中，庫斗50具有由一中心脊53分開的兩個半杯 部，該中心脊53形成該庫斗50的導(dǎo)引緣。半杯部51和52的每一個分別 具有側(cè)脊55和56，該側(cè)脊55和56與中心脊53相對布置，并形成戽斗50 的側(cè)面尾流緣。在所圖示的實例中，庫斗50包括由耐磨損材料制成的兩個 可拆卸的堅固元件57和58?？刹鹦兜膱怨淘?7和58形成毗鄰于尾流 緣55和56的半杯部51和52的內(nèi)部表面的一部分。然后每個可拆卸的堅 固元件57和58分別地由另一個可拆卸的堅固元件59和60固定，堅固元 件59和60由具有高耐磨損性的材料制成，其形成相應(yīng)的半個庫斗的尾流 緣。然后每個可拆卸的堅固元件59和60通過螺釘61被固定，所述螺釘 61將所述可拆卸的堅固元件59和60與相鄰的可拆卸的堅固元件57、 58 一起部分地置于壓緊下。類似地，中心脊53由具有高耐磨損性的材料制成 的可拆卸的堅固元件62形成，堅固元件62為楔形形狀并且其緊壓呈插入 件形式的兩個可拆卸的堅固元件63、 64，這兩個可拆卸的堅固元件63和 64限定毗鄰于中心脊53的半杯部51和52的表面的一部分。然后可拆卸 的堅固元件62通過穿過庫斗50主體的緊固螺釘65固定?？刹鹦兜膱怨淘?件57至63的使用增加了庫斗50在包含有固體顆粒的水沖擊的地方的耐磨 損性。
[37顯然地，本發(fā)明的液力部件并非必需地用于佩爾頓渦輪機中，而 是可同樣地很好地用于其它的機器，諸如用于如附圖6所示的弗朗西斯渦 輪機中。在此實例中，本發(fā)明的液力部件形成弗朗西斯葉輪70，葉輪70 的在下部密封的迷宮結(jié)構(gòu)71的位置處的邊緣由一連串可拆卸的堅固元件 限定。
[38顯然地，可在權(quán)利要求的范圍內(nèi)對本發(fā)明的液力部件進行各種的 其它改進。
權(quán)利要求
1.液力機的液力部件，其中至少一水流通過該液力部件，該液力部件包括在所述液力部件的兩個邊緣之間延伸的至少一個潤濕表面(12)，其特征在于所述液力部件的至少一個邊緣以及部分的毗鄰的潤濕表面由至少一個可拆卸的堅固元件(14，21，22，23，24)加強和形成，所述可拆卸的堅固元件由具有高耐磨損性的材料制成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液力部件，其特征在于所述液力部件包括 用于固定所述可拆卸的堅固元件(14， 21， 22， 23, 24)的固定裝置(17， 27， 30, 31)，所述固定裝置適合于將所述可拆卸的堅固元件的至少一部 分置于壓緊下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液力部件，其特征在于所述液力部件 包括多個可拆卸的堅固元件(21， 22, 23， 24)，所述多個可拆卸的堅固 元件并列布置，以形成所述液力部件的加強邊緣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的液力部件，其特征在于所述 加強邊緣為所述液力部件的導(dǎo)引緣(53)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的液力部件，其特征在于所述 加強邊緣為所述液力部件的尾流緣(55， 56)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的液力部件，其特征在于每個 可拆卸的堅固元件由具有1000HV或更大維氏硬度的材料制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的液力部件，其特征在于制成 每個堅固元件所采用的材料為工業(yè)陶瓷，所述工業(yè)陶瓷包括金屬基體，一 種或多種堅硬的耐磨損材料的粉末分散在該金屬基體中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2以及權(quán)利要求3至7中任一項所述的液力部件，其 特征在于所述液力部件被設(shè)計成形成佩爾頓渦輪機噴嘴的流控制頂端(5)，并且所述液力部件包括主體(20)，在所述主體(20)上堆疊有可 拆卸的堅固元件(21至24),這些可拆卸的堅固元件中的第一個(21)具 有通常為環(huán)形的形狀，其具有通常為圓錐形漸縮的形狀的外部表面，而最 后一個可拆卸的堅固元件(24)具有圓錐形漸縮頂端的形狀，其公稱直徑小于所述第一個可拆卸的堅固元件的公稱直徑，所述固定裝置適合于在所 述最后一個可拆卸的堅固元件上施加張緊力，以使所述第一個可拆卸的堅 固元件的至少一部分處于壓緊之下。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2以及權(quán)利要求3至7中任一項所述的液力部件，其 特征在于所述液力部件被設(shè)計成形成佩爾頓渦輪機的噴嘴口 (4);并且， 所述液力部件一方面包括主體(10)，所述主體(10)包括通孔(11)， 而所述液力部件另一方面包括所述可拆卸的堅固元件(14)，所述可拆卸 的堅固元件(14)被安裝在所述通孔內(nèi)，并具有基本環(huán)形的形狀，從而形 成一液力噴出孔(13)和用于控制所述流動的噴嘴(2)的頂端(5)的支 承座，所述堅固元件(14)被一圍帶(17)所環(huán)繞，所述圍帶(17)用于 將所述堅固元件置于壓緊下。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的液力部件，其特征在于所 述液力部件被設(shè)計成形成佩爾頓渦輪機葉輪的庫斗(50)，并且所述液力 部件包括至少一個中心的可拆卸的堅固元件(62)和至少兩個側(cè)向的可拆 卸的堅固元件(59， 60)，所述至少一個中心的可拆卸的堅固元件形成該 戽斗的一中心脊(53)的導(dǎo)引緣，所述至少兩個側(cè)向的可拆卸的堅固元件(59, 60)的每一個形成所述庫斗的側(cè)向尾流緣(55， 56)的一部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的液力部件，其特征在于所 述液力部件形成弗朗西斯渦輪機的或可逆渦輪機的葉輪(70)，并且所述 可拆卸的堅固元件形成至少一個迷宮式結(jié)構(gòu)(71)。
12. 液力機，其包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項的液力部件。
全文摘要
此液力機的液力部件具有通過它的至少一水流，并且包括在所述液力部件的兩個邊緣之間延伸的至少一個潤濕表面，所述液力部件的至少一個邊緣以及毗鄰的潤濕表面的一部分通過至少一個可拆卸的堅固元件加強和形成，所述可拆卸的堅固元件由具有高耐磨損性的材料制成。
文檔編號F03B13/00GK101560942SQ20091020398
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者S·普里讓 申請人:阿爾斯通水電設(shè)備法國公司