排氣蝸殼的排氣方式有軸向排氣和兩側(cè)排氣的設(shè)計(jì)形式。

（1）軸向排氣方案

渦輪排氣端不帶負(fù)載的可用軸向排氣方案。軸向排氣時(shí)可在蝸殼中間加導(dǎo)流錐，形成擴(kuò)壓通道。航空發(fā)動機(jī)常采用這種擴(kuò)壓通道，陸用燃機(jī)采用此種形式時(shí)，可把渦輪排氣端的軸承座設(shè)置在導(dǎo)流錐內(nèi)。航機(jī)改裝的燃機(jī)，多采用軸向進(jìn)氣方案。在進(jìn)氣道中間加裝整流罩形成收斂通道，是廣泛采用的進(jìn)氣蝸殼。進(jìn)氣蝸殼與排氣蝸殼的形式相反，設(shè)計(jì)原則不變。

（2）兩側(cè)排氣方案

在大型燃機(jī)中，因機(jī)組結(jié)構(gòu)布置的需要，有些排氣蝸殼用兩側(cè)排氣的形式，在離心式壓氣機(jī)或燃機(jī)的燃燒室為切向布置時(shí)，還有采用切向進(jìn)氣或切向排氣的蝸殼。

在蝸殼的初步設(shè)計(jì)方案敲定后，常做模型進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，測定其氣流的流動情況，阻力損失及擴(kuò)壓效率等，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對蝸殼作進(jìn)一步修改 。

一般的排氣蝸殼由環(huán)向流道和周向流道組成。

環(huán)向流道為擴(kuò)壓器，氣體在其中完成所需的擴(kuò)壓要求，然后流入周向流道由排氣口排出。周向流道起導(dǎo)向作用，上部應(yīng)能均勻地收集擴(kuò)壓器流出來的氣體，使擴(kuò)壓器中各處氣流均勻，這樣就可獲得好的擴(kuò)壓效率。

環(huán)向流道與周向流道之間過渡面的變化直接影響氣流的流速穩(wěn)定與否。排氣蝸殼的擴(kuò)壓器通常采用兩個(gè)圓錐形壁面形成的擴(kuò)壓通道，其擴(kuò)壓角控制在10°~20°之內(nèi)，這種直線型擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)簡潔，加工方便，擴(kuò)壓效果很好，唯一的缺點(diǎn)是軸向尺寸偏大。

還有一些機(jī)組為了縮短擴(kuò)壓器的軸向尺寸，采用轉(zhuǎn)角度的擴(kuò)壓器，這種形式的擴(kuò)壓器加工工藝較麻煩，而且使排氣蝸殼的徑向尺寸變得偏大。還有一種排氣蝸殼的擴(kuò)壓在其出口處，安裝了環(huán)形導(dǎo)流葉扇，它可使擴(kuò)壓器出公氣流較平順地轉(zhuǎn)變，不產(chǎn)生紊流，減少了流動損失 。

排氣蝸殼的設(shè)計(jì)應(yīng)注意三點(diǎn)：

（1）應(yīng)盡可能減少氣體在蝸殼中的流動損失，使蝸殼的外形尺寸達(dá)到預(yù)定的擴(kuò)壓要求。

（2）蝸殼的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足重量輕、剛性好。流過蝸殼的氣流不會引起蝸殼鋼板的振動。

（3）應(yīng)滿足燃機(jī)使用現(xiàn)場的排氣方向要求，確定蝸殼排氣口的方向，使之能方便地變換方向。

設(shè)計(jì)排氣蝸殼時(shí)要考慮氣動和工藝兩方面的要求，盡量達(dá)到氣體流動損失小、氣流均勻，然后再考慮蝸殼的加工工藝性，力求工藝簡單、形狀不復(fù)雜、好加工。

因渦輪內(nèi)、外氣體的壓差很小，對蝸殼的作用力也小，此類蝸殼可用薄鋼板焊接。對于大中型燃機(jī)，排氣蝸殼尺寸較大，常將其分為兩個(gè)部分：安裝在蝸殼內(nèi)的擴(kuò)壓機(jī)匣和排氣蝸殼。排氣蝸殼不承力，尺寸較大，而擴(kuò)壓機(jī)匣承力，但尺寸較小，而且結(jié)構(gòu)簡單，一般鑄造成形 。

蝸殼的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮擴(kuò)壓機(jī)匣和蝸殼的連接與分開，蝸殼的焊接、加筋等。環(huán)形通道的擴(kuò)壓機(jī)匣與蝸殼禱用兩個(gè)垂直法蘭連接。擴(kuò)壓機(jī)匣一般鑄造成型。蝸殼尺寸較大的，用薄鋼板焊接成后，在各表面焊有加強(qiáng)筋。尺寸較小的蝸殼，采用沖壓方式?jīng)_出凸出的槽做加強(qiáng)筋，不需另加焊筋了。有的小型機(jī)組的排氣蝸殼，設(shè)計(jì)成弧形光滑面，加工工藝較復(fù)雜。

關(guān)于蝸殼排氣方向的問題，設(shè)計(jì)時(shí)，對于軸向裝配式蝸殼可考慮旋轉(zhuǎn)角度裝配的結(jié)構(gòu)，將蝸殼和擴(kuò)壓機(jī)匣連接的兩個(gè)垂直法蘭螺孔數(shù)相對應(yīng)，調(diào)整螺孔的裝配位置就能改變蝸殼的出氣方向了。對于水平中分式蝸殼，需按使用現(xiàn)場對方向的要求，確定上、下、左、右四個(gè)方向，蝸殼只需兩種結(jié)構(gòu)即可，上下通用，左右通用 。2100433B

1.測流原理

具有一定流速的水流流經(jīng)蝸殼時(shí)，由于蝸殼中心線彎曲，水流在彎曲流道上產(chǎn)生離心力，使得蝸殼內(nèi)、外緣2點(diǎn)產(chǎn)生壓力差，該壓力差的大小與水流流速有關(guān)。對于截面積已成為定值的蝸殼某截面來說，平均流速大小正比于流經(jīng)該截面的流量，因此蝸殼內(nèi)、外緣的壓力差(差壓值) 就可以反映流過水輪機(jī)的流量相對值。

流量與蝸殼差壓的算術(shù)平方根成正比。對于不同的機(jī)組蝸殼或同一蝸殼不同的測壓孔而言，蝸殼流量系數(shù)是不同的常數(shù)。對于同1臺機(jī)組同2根測壓管，只要取壓狀態(tài)不改變，可以用差壓變送器測取。

2.測壓斷面及測壓孔的選取

差壓測取首先必須使高壓取壓孔中心與幾個(gè)低壓孔中心在同一測壓斷面內(nèi)，這個(gè)測壓斷面是過水輪機(jī)中心的蝸殼橫截面；其次，是該橫截面應(yīng)選在蝸殼水流發(fā)生旋轉(zhuǎn)的地方。

3.穩(wěn)壓措施

因被測壓力一般都有波動，得到準(zhǔn)確的讀數(shù)比較困難，為減少或消除這種波動的穩(wěn)壓措施就是在傳遞壓力系統(tǒng)上增加阻尼。對這種阻尼的要求是對稱的線性阻尼。

最常見的穩(wěn)壓措施有：

(1) 節(jié)流穩(wěn)壓

穩(wěn)壓設(shè)備常常利用現(xiàn)有的閥門，即用測壓管路上或差壓計(jì)上的閥門，通過關(guān)小閥門形成節(jié)流來達(dá)到穩(wěn)壓的效果。用這種方法進(jìn)行穩(wěn)壓時(shí)，要求適當(dāng)控制節(jié)流的程度，往往不易準(zhǔn)確掌握，在實(shí)際測試中應(yīng)用較少；

(2) 專用的穩(wěn)壓裝置(穩(wěn)壓筒)

用穩(wěn)壓筒進(jìn)行穩(wěn)壓可以達(dá)到良好的效果，但需要正確設(shè)計(jì)穩(wěn)壓筒。穩(wěn)壓筒也分2種，即節(jié)流式穩(wěn)壓筒及空氣阻尼式穩(wěn)壓筒。實(shí)際測試中常用的是空氣阻尼式穩(wěn)壓筒，即利用筒內(nèi)一段壓縮空氣的彈性產(chǎn)生阻尼將壓力的波動化解，測得的是平均壓力。實(shí)用結(jié)果表明，其穩(wěn)壓效果較好。

在水頭高于40m以上的水電站中，由于強(qiáng)度的需要，一般采用金屬蝸殼或金屬鋼板與混凝土聯(lián)合作用的蝸殼。金屬蝸殼按其制造方法，有焊接、鑄造、鑄焊三種類型。

埋入部件焊接蝸殼

這種蝸殼，包括座環(huán)在內(nèi)全部用焊接結(jié)構(gòu)，鋼板沿著整個(gè)圓周焊接到座環(huán)的上、下蝶形邊上。一般用在尺寸較大的中低水頭電站的混流式水輪機(jī)中。焊接蝸殼由若干個(gè)節(jié)組成，每節(jié)又由幾塊鋼板拼成，整個(gè)蝸殼的裝配和焊接在工地安裝時(shí)進(jìn)行。工廠只完成鋼板下料和卷制成單個(gè)環(huán)形節(jié)。焊接蝸殼的節(jié)數(shù)不應(yīng)太少，否則將影響蝸殼的水力性能。鋼板的厚度應(yīng)根據(jù)有關(guān)強(qiáng)度計(jì)算確定，通常蝸殼進(jìn)口斷面厚度較大，越接近鼻端厚度越小。同一斷面上鋼板厚度也不相同，在接近座環(huán)上、下端的鋼板較在斷面中間的要厚一些。焊接

蝸殼的焊縫應(yīng)盡量減少，遇到十字交錯(cuò)焊縫時(shí)必須錯(cuò)開300mm以上。

焊接蝸殼平面尺寸較大，需全部埋入混凝土中。由于蝸殼壁薄、剛性差，不能承受外部荷載，所以在蝸殼上部與混凝土之間。一般要鋪設(shè)由瀝青、石棉、毛氈等材料組成的彈性墊層，以避免水壓直接傳遞到混凝土上和上部基礎(chǔ)傳來的外荷載直接作用在蝸殼上。目前，對于大型機(jī)組埋設(shè)蝸殼，多采用充水保壓新技術(shù)，取消了彈性墊層，增強(qiáng)了蝸殼的剛度，如三峽機(jī)組蝸殼即采用了這一新技術(shù)。

埋入部件鑄造蝸殼

這種蝸殼的剛度較大，能承受一定的外壓，常作為水輪機(jī)的支承點(diǎn)并在它上面直接布，置導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及其傳動裝置。鑄造蝸殼一般不全部埋入混凝土。根據(jù)應(yīng)用水頭不同，鑄造蝸殼可采用不同的材料，水頭小于120m的小型機(jī)組一般用鑄鐵件，水頭大于120m時(shí)則多用鑄鋼制作。

埋入部件鑄焊蝸殼

這種蝸殼與鑄造蝸殼一樣，適用于尺寸不大的高水頭混流式水輪機(jī)。鑄焊蝸殼的外殼用鋼板壓制而成，固定導(dǎo)葉的支柱和座環(huán)一般是鑄造，然后用焊接方法把它們聯(lián)成整體。焊接后需進(jìn)行必要的熱處理以消除焊接應(yīng)力。

大中型機(jī)組的蝸殼上設(shè)有進(jìn)入孔和排水孔。一般進(jìn)入孔直徑為650mm，位置設(shè)在蝸殼的底部，并與蝸殼圓形斷面中垂線成15°，這樣是為了打開進(jìn)入門時(shí)不會有積水漏出。

另外，在蝸殼內(nèi)部最低處，均設(shè)有排水閥，以便檢修時(shí)排出積水。在廠房的基礎(chǔ)上，設(shè)有若干個(gè)均布的支墩，用于安放蝸殼，并用千斤頂和拉桿拉緊，把金屬蝸殼牢固地固定在基礎(chǔ)上，以免澆注混凝土?xí)r蝸殼位置變動 。

中文名稱

蝸殼埋設(shè)方式

英文名稱

spiral casing embedded forme

定　　義

蝸殼周圍混凝土的澆筑方式。有直埋、保壓澆筑、加彈性墊層等方法。

應(yīng)用學(xué)科

電力（一級學(xué)科），水力機(jī)械及輔助設(shè)備（二級學(xué)科）