Περίβλημα Volute

Ένα περίβλημα Volute αναφέρεται συνήθως ως θάλαμος εισαγωγής νερού σε σχήμα α, που συντομεύεται ως "κέλυφος σαλιγκαριού". Για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη παροχή νερού στον μηχανισμό καθοδήγησης νερού, η διατομή του μειώνεται σταδιακά. Επιπλέον, μπορεί να δημιουργήσει τον απαραίτητο στροβιλισμό για τη μείωση του φόρτου εργασίας του μηχανισμού καθοδήγησης νερού.

Θα πρέπει να έχει το κατάλληλο μέγεθος ώστε να ελαχιστοποιεί τις υδραυλικές απώλειες και να μειώνει τις διαστάσεις της εγκατάστασης και των επενδύσεων πολιτικού μηχανικού. Είναι μια κλειστή διάταξη από οπλισμένο σκυρόδεμα ή μέταλλο, προσαρμόσιμη σε διάφορες απαιτήσεις κεφαλής και χωρητικότητας. Το κέλυφος του σαλιγκαριού είναι ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος θάλαμος εισαγωγής σε τουρμπίνες αντίδρασης.

Ταξινόμηση:

Τα κελύφη του στροβίλου μπορούν να χωριστούν σε μέταλλο και σκυρόδεμα.

Μέταλλο:

Η γωνία που περικλείεται από το άκρο της μύτης προς το τμήμα εισόδου ονομάζεται περιλαμβανόμενη γωνία του κελύφους του σαλιγκαριού. Οι στρόβιλοι υψηλής κεφαλής χρησιμοποιούν κυρίως μέταλλο. Το μέταλλο μπορεί να ταξινομηθεί σε συγκολλημένα, χυτά συγκολλημένα και χυτά σύμφωνα με τις μεθόδους κατασκευής τους. Ο δομικός τύπος μετάλλου σχετίζεται στενά με την κεφαλή και το μέγεθος του στροβίλου. Οι χυτοσυγκολλημένες και χυτές χρησιμοποιούνται γενικά για τουρμπίνες μικτής ροής υψηλής κεφαλής με διάμετρο D1 έως 3 m. Η διατομή του μετάλλου είναι συνήθως κυκλική για εξοικονόμηση χάλυβα και το πάχος των χαλύβδινων πλακών πρέπει να ποικίλλει ανάλογα με τις διαφορετικές συνθήκες τάσης του τμήματος του. Γενικά, το πάχος του τμήματος εισόδου του κελύφους του σαλιγκαριού είναι μεγαλύτερο και μειώνεται προς το άκρο της μύτης.

Η κατάσταση καταπόνησης του μετάλλου είναι πολύπλοκη και περιλαμβάνει όχι μόνο τάσεις λεπτού τοιχώματος που προκαλείται από την εσωτερική πίεση του νερού αλλά και τοπικές καταπονήσεις που προκαλούνται από διαφορές στην ακαμψία στη σύνδεση μεταξύ του κελύφους του σαλιγκαριού και του δακτυλίου έδρας και στη σύνδεση μεταξύ χαλύβδινων πλακών διαφορετικού πάχους εντός του ίδιου αξονικού τμήματος.

Το κέλυφος του σαλιγκαριού πρέπει να υπολογιστεί με βάση την εσωτερική πίεση του νερού, υποθέτοντας ότι η εσωτερική πίεση νερού του κελύφους του σαλιγκαριού βαρύνει εξ ολοκλήρου το ίδιο το κέλυφος του σαλιγκαριού, για να προσδιοριστεί το πάχος της χαλύβδινης πλάκας του κελύφους σαλιγκαριού για να διασφαλιστεί η κανονική λειτουργία του. Εκτός από την πίεση λεπτού τοιχώματος, λόγω της μεγάλης ακαμψίας και της μικρής παραμόρφωσης των άκρων του δίσκου του δακτυλίου καθίσματος, το κέλυφος του σαλιγκαριού μπορεί να θεωρηθεί άκαμπτα συνδεδεμένο με τον δακτύλιο του καθίσματος, γεγονός που δημιουργεί πρόσθετες τοπικές τάσεις στη χαλύβδινη πλάκα του κελύφους σαλιγκαριού. Επιπλέον, στη σύνδεση χαλύβδινων πλακών διαφορετικού πάχους εντός του ίδιου αξονικού τμήματος, θα δημιουργηθούν επίσης πρόσθετες τοπικές τάσεις λόγω των διαφορετικών πάχους των χαλύβδινων πλακών, παρόμοια με την κατάσταση στη σύνδεση μεταξύ του κελύφους του σαλιγκαριού και του δακτυλίου καθίσματος. Ο υπολογισμός αντοχής αυτού του τμήματος μπορεί να αναφέρεται σε σχετικά υλικά.

Οι στρόβιλοι μικτής ροής μεγάλης και μέσης κεφαλής χρησιμοποιούν γενικά συγκολλημένες δομές από χαλύβδινη πλάκα. Η σύνδεση μεταξύ του κελύφους του σαλιγκαριού και του δακτυλίου του καθίσματος είναι επίσης συγκολλημένη. Ο αριθμός των συγκολλημένων τμημάτων για συγκολλημένα κελύφη σαλιγκαριού δεν πρέπει να είναι πολύ μικρός, καθώς θα επηρεάσει την υδραυλική απόδοση του κελύφους σαλιγκαριού. Ωστόσο, η χρήση πάρα πολλών τμημάτων για να γίνει το προφίλ του κελύφους σαλιγκαριού όσο το δυνατόν πιο λείο και να βελτιωθεί η υδραυλική του απόδοση θα φέρει δυσκολίες και αντιοικονομικές πτυχές στην κατασκευή και την εγκατάσταση.

Τα χυτά κελύφη σαλιγκαριών έχουν μεγαλύτερη ακαμψία και μπορούν να αντέξουν ορισμένες εξωτερικές πιέσεις, χρησιμεύοντας συχνά ως σημεία στήριξης των στροβίλων και τοποθετώντας απευθείας τον μηχανισμό οδήγησης και τις συσκευές μετάδοσης του πάνω τους. Τα χυτά κοχύλια σαλιγκαριών γενικά δεν είναι εντελώς θαμμένα σε σκυρόδεμα. Σύμφωνα με διαφορετικές κεφαλές εφαρμογής, διαφορετικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για χυτά κελύφη σαλιγκαριών. Ο χυτοσίδηρος χρησιμοποιείται γενικά για μικρές μονάδες με κεφαλές μικρότερες από 120 m. Ο χυτός χάλυβας χρησιμοποιείται κυρίως όταν η κεφαλή υπερβαίνει τα 120 μέτρα. και ο ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για χυτά κελύφη σαλιγκαριού όταν το κεφάλι είναι πολύ ψηλό και το νερό περιέχει μεγάλο αριθμό στερεών σωματιδίων.

Τα χυτά συγκολλημένα κελύφη σαλιγκαριού είναι κατάλληλα για τουρμπίνες μικτής ροής υψηλής κεφαλής με μικρές διαστάσεις, παρόμοιες με τα κελύφη χυτού σαλιγκαριού. Το εξωτερικό κέλυφος των κελυφών σαλιγκαριού με χυτή συγκόλληση συμπιέζεται από χαλύβδινες πλάκες και τα σταθερά πτερύγια οδήγησης και οι δακτύλιοι καθίσματος γενικά χυτεύονται και στη συνέχεια συγκολλούνται για να σχηματίσουν ένα αναπόσπαστο μέρος. Απαιτείται η απαραίτητη θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση για την εξάλειψη της πίεσης συγκόλλησης.

Κοχύλια σαλιγκαριού από σκυρόδεμα:

Χρησιμοποιούνται γενικά για μεγάλους και μεσαίους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με κεφαλές κάτω από 40 μέτρα, που δημιουργούνται κυρίως ως σπειροειδής κοιλότητα απευθείας μέσα σε μεγάλο όγκο σκυροδέματος στο υποβρύχιο τμήμα του σταθμού παραγωγής ενέργειας. Κατά την έκχυση του υποβρύχιου τμήματος του σταθμού παραγωγής ενέργειας, το σπειροειδές πρότυπο είναι προεγκατεστημένο και μετά την αφαίρεση του προτύπου, γίνεται το κέλυφος του σαλιγκαριού. Για την ενίσχυση του κελύφους του σαλιγκαριού, προστίθεται μεγάλος αριθμός ράβδων οπλισμού στο σκυρόδεμα, γι' αυτό μερικές φορές ονομάζεται και κοχύλια σαλιγκαριού από οπλισμένο σκυρόδεμα.