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

關于蝸殼排氣方向的問題，設計時，對于軸向裝配式蝸殼可考慮旋轉角度裝配的結構，將蝸殼和擴壓機匣連接的兩個垂直法蘭螺孔數(shù)相對應，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、右四個方向，蝸殼只需兩種結構即可，上下通用，左右通用 。2100433B

排氣蝸殼的排氣方式有軸向排氣和兩側排氣的設計形式。

（1）軸向排氣方案

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

（2）兩側排氣方案

在大型燃機中，因機組結構布置的需要，有些排氣蝸殼用兩側排氣的形式，在離心式壓氣機或燃機的燃燒室為切向布置時，還有采用切向進氣或切向排氣的蝸殼。

在蝸殼的初步設計方案敲定后，常做模型進行風洞實驗，測定其氣流的流動情況，阻力損失及擴壓效率等，再根據(jù)實驗結果對蝸殼作進一步修改 。

一般的排氣蝸殼由環(huán)向流道和周向流道組成。

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

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。排氣蝸殼的擴壓器通常采用兩個圓錐形壁面形成的擴壓通道，其擴壓角控制在10°~20°之內(nèi)，這種直線型擴壓器的結構簡潔，加工方便，擴壓效果很好，唯一的缺點是軸向尺寸偏大。

還有一些機組為了縮短擴壓器的軸向尺寸，采用轉角度的擴壓器，這種形式的擴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壓在其出口處，安裝了環(huán)形導流葉扇，它可使擴壓器出公氣流較平順地轉變，不產(chǎn)生紊流，減少了流動損失 。

排氣蝸殼的設計應注意三點：

（1）應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到預定的擴壓要求。

（2）蝸殼的結構應滿足重量輕、剛性好。流過蝸殼的氣流不會引起蝸殼鋼板的振動。

（3）應滿足燃機使用現(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。

設計排氣蝸殼時要考慮氣動和工藝兩方面的要求，盡量達到氣體流動損失小、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，排氣蝸殼尺寸較大，常將其分為兩個部分：安裝在蝸殼內(nèi)的擴壓機匣和排氣蝸殼。排氣蝸殼不承力，尺寸較大，而擴壓機匣承力，但尺寸較小，而且結構簡單，一般鑄造成形 。

1.測流原理

具有一定流速的水流流經(jīng)蝸殼時，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點產(chǎn)生壓力差，該壓力差的大小與水流流速有關。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的流量相對值。

流量與蝸殼差壓的算術平方根成正比。對于不同的機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低壓孔中心在同一測壓斷面內(nèi)，這個測壓斷面是過水輪機中心的蝸殼橫截面；其次，是該橫截面應選在蝸殼水流發(fā)生旋轉的地方。

3.穩(wěn)壓措施

因被測壓力一般都有波動，得到準確的讀數(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)壓設備常常利用現(xiàn)有的閥門，即用測壓管路上或差壓計上的閥門，通過關小閥門形成節(jié)流來達到穩(wěn)壓的效果。用這種方法進行穩(wěn)壓時，要求適當控制節(jié)流的程度，往往不易準確掌握，在實際測試中應用較少；

(2) 專用的穩(wěn)壓裝置(穩(wěn)壓筒)

用穩(wěn)壓筒進行穩(wěn)壓可以達到良好的效果，但需要正確設計穩(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。實用結果表明，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)全部用焊接結構，鋼板沿著整個圓周焊接到座環(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中。焊接蝸殼由若干個節(jié)組成，每節(jié)又由幾塊鋼板拼成，整個蝸殼的裝配和焊接在工地安裝時進行。工廠只完成鋼板下料和卷制成單個環(huán)形節(jié)。焊接蝸殼的節(jié)數(shù)不應太少，否則將影響蝸殼的水力性能。鋼板的厚度應根據(jù)有關強度計算確定，通常蝸殼進口斷面厚度較大，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

蝸殼的焊縫應盡量減少，遇到十字交錯焊縫時必須錯開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傳來的外荷載直接作用在蝸殼上。目前，對于大型機組埋設蝸殼，多采用充水保壓新技術，取消了彈性墊層，增強了蝸殼的剛度，如三峽機組蝸殼即采用了這一新技術。

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，常作為水輪機的支承點并在它上面直接布，置導水機構及其傳動裝置。鑄造蝸殼一般不全部埋入混凝土。根據(jù)應用水頭不同，鑄造蝸殼可采用不同的材料，水頭小于120m的小型機組一般用鑄鐵件，水頭大于120m時則多用鑄鋼制作。

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。鑄焊蝸殼的外殼用鋼板壓制而成，固定導葉的支柱和座環(huán)一般是鑄造，然后用焊接方法把它們聯(lián)成整體。焊接后需進行必要的熱處理以消除焊接應力。

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

另外，在蝸殼內(nèi)部最低處，均設有排水閥，以便檢修時排出積水。在廠房的基礎上，設有若干個均布的支墩，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上，以免澆注混凝土時蝸殼位置變動 。

中文名稱

蝸殼埋設方式

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。

應用學科

電力（一級學科），水力機械及輔助設備（二級學科）