沖擊式水輪機的液壓噴射器及用于此類噴射器的部分拆卸的方法
【專利摘要】沖擊式水輪機的該液壓噴射器(2)包括定心在中心噴射軸線(Y2)上的噴嘴(4)、同軸地布置在噴嘴的內部中的套筒(8)，以及沿中心噴射軸線關于套筒可移動地安裝的針(10)。針(10)能夠關于套筒(8)圍繞中心軸線(Y2)在其軸向地裝固于套筒的第一位置與其可沿軸向與套筒解除接合的第二位置之間樞轉。
【專利說明】
沖擊式水輪機的液壓噴射器及用于此類噴射器的部分拆卸的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種沖擊式水輪機的液壓噴射器，以及用于此類噴射器的部分拆卸的方法。
【背景技術】
[0002]沖擊式水輪機的噴射器以本身已知的方式包括定心在中心噴射軸線上的噴嘴、同軸地布置在噴嘴的內部中的套筒，以及沿中心軸線裝固在套筒的一個末端處的針。
[0003]水在針與噴嘴之間噴射，并且在其從噴射器離開時形成射流，該射流沿中心噴射軸線引導，并且撞擊渦輪輪的槽。圍繞輪分布的多個噴射器因此容許輪通過將液壓能轉化成機械能而被弓I起旋轉。如果需要，則該機械能借助于交流發電機轉換成電能。
[0004]當前，針通過螺栓連接裝固于噴射器的套筒。這容許了防止針在液壓壓力下變為與套筒解除接合。然而，由于穿過渦輪的流通常承載有其砂或具有引起對針的損壞的潛能的一些其它磨蝕產品，故噴射器的針在與水接觸時快速磨損。因此，必要的是定期清潔、修理或替換噴射器的針。為了進行這一切，針必須從套筒拆卸。然而，盡管套筒上的針的構想的解決方案在機械強度方面令人滿意，但該解決方案對于拆卸針而言不實用。實際上，操作者不容易接近螺栓，并且針的拆卸所需的時間為長的。在針的拆卸期間，渦輪并未起作用，并且發電停止。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于具體通過提出一種沖擊式水輪機的噴射器來彌補這些缺點，在該噴射器中，針關于套筒的拆卸便利并且更快速。
[0006]出于該目的，本發明涉及一種沖擊式水輪機的液壓噴射器，其包括定心在中心噴射軸線上的噴嘴、同軸地布置在噴嘴的內部中的套筒，以及沿中心噴射軸線關于套筒可移動地安裝的針。根據本發明，針能夠關于套筒圍繞中心軸線在其軸向地裝固于套筒的第一位置與其可沿軸向與套筒解除接合的第二位置之間樞轉。
[0007]由于本發明，故噴射器的針通過引起其圍繞中心軸線從其第一位置朝其第二位置旋轉來簡單地拆卸。在該第二位置，其可通過軸向平移移動來從套筒除去。
[0008]根據本發明的有利但非強制性方面，一種沖擊式水輪機的噴射器可包括以任何技術上可接受的組合的一個或多個以下特征:
[0009]針覆蓋套筒，并且其樞轉圍繞套筒發生。
[0010]針在其內表面上承載至少一個肋，其朝中心軸線沿徑向突出并且沿中心軸線的周向的方向延伸，而凹槽在套筒的末端處沿軸向延伸并且排放到周向殼體上，凹槽和周向殼體適于在針與套筒之間的相對樞轉移動期間引導針的肋。
[0011]肋在定心在中心軸線上的成角扇段上延伸，其頂角大致等于或小于凹槽的根據中心軸線的周向的方向取得的孔徑角。肋具有平行于中心軸線測得的厚度，其大致等于周向殼體的平行于中心軸線測得的寬度。
[0012]噴射器包括用于將針鎖定在其第一位置的器件，所述器件以圍繞中心軸線的旋轉固定方式裝固針和套筒。
[0013]鎖定器件包括鍵，其適于在針處于其第一位置時沿徑向插入穿過針到設在套筒中的殼體中。
[0014]鎖定器件包括沿軸向安裝在針的肋與套筒之間的至少一個球和彈簧，彈簧將軸向彈性負載力施加在球上，以便將球保持在肋的殼體中。
[0015]本發明同樣涉及一種沖擊式水輪機，其包括設有多個槽的輪和液壓噴射器，槽在由噴射器沿槽的方向發射的水射流的作用下圍繞旋轉軸線驅動輪，噴射器如上文所述。
[0016]最后，本發明涉及一種用于噴射器的部分拆卸的方法，其包括涉及以下的步驟:
[0017]a)引起針圍繞中心噴射軸線從其第一位置樞轉至其第二位置，以及
[0018]b)使針與噴射器的套筒沿軸向解除接合。
[0019]根據該方法的有利但非強制性的方面，其包括階段a)的前一階段，該前一階段涉及停用鎖定器件以便允許針在其第一位置與其第二位置之間樞轉。
【附圖說明】
[0020]本發明及其其它優點將鑒于符合其原理的沖擊式水輪機的噴射器的兩個實施例的以下描述更清楚地顯現，該描述僅經由實例提供并且參照附圖作出，在該附圖中:
[0021]圖1為繪出包括根據本發明的噴射器的沖擊式水輪機的原理的截面；
[0022]圖2為圖1中的插入框II的詳圖，
[0023]圖3為圖2中的插入框III的更大比例的視圖，
[0024]圖4為兩者屬于圖2中的噴射器的套筒和針的分解構造的透視圖，
[0025]圖5為圖3中的套筒和針的組裝構造和局部斷面的視圖，
[0026]圖6為沿圖2中的線V1-VI的截面，其中僅繪出了套筒和針，
[0027]圖7為類似于圖6中繪出的截面，其中針鑒于從套筒拆卸而繞軸轉動(tilt)，
[0028]圖8為依照本發明的第二實施例的噴射器的類似于圖2中繪出的截面，以及
[0029]圖9為圖7中的插入框IX的更大比例的視圖。
【具體實施方式】
[0030]圖1中繪出了沖擊式水輪機T。該沖擊式水輪機T包括輪R，其設有在輪R的整個外周之上規則分布的多個槽I。輪R以旋轉固定方式裝固于軸3，軸3布置在輪R的中心處，并且定心在旋轉軸線X-X上。四個噴射器2圍繞輪R分布，并且設計成產生能夠撞擊輪R的槽I的基部的水射流Jο以該方式，由射流J對槽I的沖擊提供的液壓能引起輪R圍繞軸線X-X旋轉。如果需要，則軸3以如下方式連接于交流發電機，以便將液壓能轉換成電能。
[0031]作為變型，噴射器2的數量可為除四個之外的。所有噴射器都相同。下面描述了這些中的僅一個。在本文獻中，噴射器的前部表示上游方向，而后部表示下游方向。
[0032]噴射器2在圖2中詳細繪出。該噴射器2包括噴嘴4，其定心在限定射流J的方向的中心噴射軸線Y2上。套筒8同軸地布置在噴嘴4內部中，并且針10可移動地安裝在套筒8的一個末端處。套筒8大體上具有定心在軸線Y2上的圓形截面的圓柱形幾何形狀，而針10具有圓錐形且中空的幾何形狀。還注意102，針10的圓錐形外表面和106，針10的圓錐形內表面。套筒8同樣為中空的，并且包含心軸12，其借助于螺栓14裝固于套筒8。心軸12沿軸線Y2的位移因此同樣引起套筒8的位移。使由套筒8和針10形成的組合移位的事實容許了水流在其從噴射器2離開時的修改。實際上，該水流調整成以便保持輪R在恒定速度下旋轉。
[0033]例如，穿過渦輪T的水流E源自上游的水儲蓄器，并且在套筒2與噴嘴4之間排放到噴射器2中。流E在圖2中僅出于示范性目的繪出，因為在圖2中所繪的構造中，由于噴射器2未操作而不存在水流。
[0034]端件6布置在噴嘴4與針10之間。還注意62，端件6的大體上截頂的內表面。在圖2中所繪的構造中，噴射器2并未起作用，因為針10的外表面102與端件6的內表面62接觸。針10關于端件6朝后部(即是說上游)的位移允許了表面62和102之間的水流，并且導致了射流J的形成。
[0035]如可在圖3中認識到的，鍵24沿軸線Y2的徑向插入穿過針10，并且以如下方式凹入到套筒8中的閉塞殼體84中，并且凹入到針10中的通孔104中，以便以圍繞軸線Y2的旋轉固定方式裝固套筒8和針10。
[0036]如可在圖4中認識到的，針10具有設計成收納套筒8的末端的孔口010。在套筒8上的針10的組裝構造中，針10因此覆蓋套筒8的前部。換言之，針10包繞套筒8。朝中心軸線Y2沿徑向突出的兩個內部肋16布置在針10的內部中，即是說，在針10的徑向內表面106上。這些肋16以關于軸線Y2的直徑相對的方式布置，并且沿軸線Y2的周向的方向延伸。實際上，肋16在定心在軸線Y2上的成角扇段上延伸，其在垂直于軸線Y2的平面中測得的頂角A16在45°至Ij90°之間的范圍中，并且特別是大約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。當針10在垂直于軸線Y2并且在肋16的水平的軸向上取得的平面中分段時，板20的輪廓與孔口 010的輪廓互補。實際上，板20具有兩個凹槽18，其在定心在軸線Y2上的成角扇段上以軸線Y2的周向的方式延伸，其頂角A18大致等于或略大于針10的肋16的角A16。實際上，角A18位于47°到92°之間，并且優選為大約62°。角A18代表凹槽18的孔徑角，該孔徑角沿中心軸線Y2的周向的方向測量。因此，針10可在肋16與凹槽18對準時安裝在套筒8上。凹槽18限定它們之間的耳部21。
[0038]如可在圖4中認識到的，板20關于套筒8的其余部分突出，以使其界定周向殼體23。該周向殼體23布置在板20的后部處，更確切地在板20與套筒8的徑向外肩部22之間。該殼體23具有平行于軸線Y2測得的寬度e23，其對應于板20與肩部22之間的距離。該寬度e23略大于或等于同樣平行于軸線Y2測得的針10的肋16的厚度el6。該殼體23在凹槽18的水平處中斷。其實際上由分別布置至耳部21的后部的周向凹槽的兩個區段形成。
[0039]因此，為了將針10安裝在套筒8上，針應當首先沿軸向10定位在套筒8上，注意將肋16與凹槽18對準，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中沿軸向滑動并且到達周向殼體23。轉矩Cl接著施加于針10，以便引起其旋轉Rl，即是說，以便引起其圍繞中心軸線Y2樞轉，以使肋16圍繞套筒8在殼體23中滑動。因此，凹槽18為軸向引導凹槽，而殼體23對應于周向凹槽用于引導肋16圍繞套筒8旋轉。
[0040 ]如可在圖6中認識到的，當針1的肋16接合在周向殼體23中時，板20的耳部21抵抗針10朝前部的任何軸向收縮移動。這稱為卡口類型的固定。換言之，周向殼體23中的肋16的接合導致針10沿軸向裝固于套筒8。此外，針10圍繞軸線Y2樞轉，直到針10中的鉆孔104與套筒8的閉塞殼體84徑向對準。鍵24接著插入到鉆孔104中，并且接合在殼體84中以便防止針10圍繞套筒8繞軸轉動。以該方式防止了針10在流E的壓力下解除接合。因此，鍵24連同鉆孔104和殼體84形成了用于在針10安裝在套筒8上時鎖定針10的器件Ml。該鍵24以圍繞軸線Y2的旋轉方式裝固針10和套筒8。
[0041]為了將針10從套筒8拆卸，鎖定器件Ml必須首先停用。為了進行這一切，鍵24由操作者以如下方式除去，以便使針10圍繞套筒8自由旋轉。轉矩C2接著圍繞軸線Y2施加于針1，以便使針1以旋轉移動R2成角樞轉。因此，針1從圖6中繪出并且針1沿軸向裝固于套筒8的第一位置樞轉至圖7中繪出的第二位置。
[0042]在圖6和7中，轉矩C2與用于組裝的轉矩Cl方向相反。作為變型并且考慮殼體23排放到凹槽18中，其可沿相同方向。旋轉Rl和R2因此沿相反方向或相同方向。
[0043]如圖7中所繪，針10的該樞轉容許了針10的肋16與套筒8的凹槽18對準。實際上，針10樞轉大約角A16的角幅度。在圖7中的構造中，有可能通過朝前部施加軸向力來使針10與套筒8簡單地解除接合，因為肋16能夠在凹槽18中沿軸向滑動。
[0044]圖8和9中繪出了噴射器2的第二實施例。在該第二實施例中，與最先的模式相同的那些元件保留它們的標記，并且添加的任何元件帶有其它標記。與最先的實施例的差異在于，按照該第二實施例的噴射器2裝備有用于將針10鎖定在套筒8上的器件M’l，該器件包括球26和彈簧28。球26和彈簧28安裝在針10的肋16與套筒8的肩部22之間。更確切地，球26和彈簧28收納在套筒8中的盲孔84中。在鎖定構造中，即是說，在圖8和9中繪出的構造中，球26部分地接合在同樣屬于器件M’l的肋16的閉塞殼體164中。球16經受朝前部的軸向彈性負載力F2，其由彈簧28施加。以該方式，球26保持在其接合在其殼體164中的位置。因此，球26默認防止針10圍繞中心軸線Y2的樞轉。在針10的拆卸期間，高轉矩為必要的，以便使球26與設在肋16中的殼體解除接合。這構成了裝固形式，因為針10不能夠僅在液壓壓力的作用下關于套筒8轉動。在球28與殼體解除接合之后，其不再抵抗針10的樞轉。
[0045]在針10組裝在按照第二實施例的噴射器的套筒8上期間，當殼體164關于球26沿軸向到達其行程的端部時，球28在彈簧28的作用下插入到肋16的殼體162中。這接著標記了針10在套筒8上的組裝的結束。
[0046]在此處未繪出的變型中，可使用用于將針10旋轉鎖定在套筒8上的其它手段。
[0047]在此處未繪出的變型中，套筒8為中空的，并且具有孔口，針10穿透到該孔口中，以使套筒8包繞針10。在該情況下，套筒8具有在它們之間限定用于針10的突出部分的通路的一個或多個周向徑向肋。
[0048]在此處未繪出的變型中，針10承載單個肋16，并且單個凹槽18布置在套筒8中。同樣，針10可承載在數量上嚴格大于兩個的一定數量的肋16，各個肋16對應于套筒8中的凹槽18。
[0049]在此處未繪出的變型中，鎖定器件M’I包括多個球28，其均適于接合在肋16中的閉塞殼體164中。
[0050]上文考慮的實施例和變型的技術特征可與彼此組合以便產生本發明的新實施例。
【主權項】
1.沖擊式水輪機(T)的液壓噴射器(2)，其包括: 噴嘴(4)，其定心在中心噴射軸線(Y2)上， 套筒(8)，其同軸地布置在所述噴嘴(4)的內部中，以及 針(10)，其沿所述中心噴射軸線(Y2)關于所述套筒(8)可移動地安裝， 其特征在于，所述針(10)能夠關于所述套筒(8)圍繞所述中心軸線(Y2)在其軸向地裝固于所述套筒(8)的第一位置與其可沿軸向與所述套筒(8)解除接合的第二位置之間樞轉。2.根據權利要求1所述的噴射器，其特征在于，所述針(10)在其內表面(106)上承載至少一個肋(16)，其朝所述中心軸線(Y2)沿徑向突出，并且沿所述中心軸線的周向的方向延伸，并且凹槽(18)在所述套筒(8)的末端處沿軸向延伸，并且排放到周向殼體(23)上，所述凹槽和所述周向殼體適于在所述針(10)與所述套筒(8)之間的相對樞轉移動期間引導所述針的所述肋。3.根據權利要求2所述的噴射器，其特征在于，所述肋(16)在定心在所述中心軸線(Y2)上的成角扇段上延伸，其頂角(A16)大致等于或小于所述凹槽(18)的根據所述中心軸線的周向的方向取得的孔徑角(A18)。4.根據權利要求3所述的噴射器，其特征在于，所述肋(16)具有平行于所述中心軸線測得的厚度(el6)，其大致等于所述周向殼體(23)的平行于所述中心軸線測得的寬度(e23)。5.根據前述權利要求中的一項所述的噴射器，其特征在于，其包括用于將所述針(10)鎖定在其第一位置的器件(Ml ;M’I)，所述器件以圍繞所述中心軸線(Y2)的旋轉固定方式裝固所述針和所述套筒(8)。6.根據前述權利要求所述的噴射器，其特征在于，所述鎖定器件(Ml)包括鍵(24)，其適于在所述針處于其第一位置時沿徑向插入穿過所述針(10)到設在所述套筒(8)中的殼體(84)中。7.根據權利要求5所述的噴射器，其特征在于，所述鎖定器件(M’I)包括至少一個球(26)和彈簧(28)，它們沿軸向安裝在所述針(10)的肋(16)與所述套筒(8)之間，所述彈簧將軸向彈性負載力(F2)施加在所述球上，以便將所述球保持在所述肋的殼體中。8.沖擊式水輪機(T)，其包括設有多個槽(I)的輪(R)和液壓噴射器(2)，所述槽在由所述噴射器沿所述槽的方向發射的水射流(J)的作用下圍繞旋轉軸線(X-X)驅動所述輪，其特征在于，所述噴射器按照權利要求1至權利要求7中的一項。9.用于根據權利要求1至權利要求7中的一項所述的噴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驟: a)引起所述針(10)圍繞所述中心噴射軸線(Y2)從其第一位置樞轉至其第二位置，以及 b)使所述針與所述噴射器的所述套筒(8)沿軸向解除接合。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述噴射器(2)按照權利要求5至權利要求7中的一項，并且所述方法包括階段a)的前一階段，其涉及停用所述鎖定器件(Ml ;M’I)，以便允許所述針(10)在其第一位置與其第二位置之間樞轉。
【文檔編號】F03B1/04GK105829706SQ201480050070
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年8月20日
【發明人】J-F·伯蒂, S·特羅伊洛
【申請人】阿爾斯通再生能源技術公司