混流式水轮机转轮流道的石膏模型制法及其分型剂制造技术

本发明专利技术公开一种分型剂，包括木薯淀粉、无水乙醇和水。公开了一种分型剂的制备方法，在20℃～25℃的温度条件下，木薯淀粉、无水乙醇和水以比例混合成分型剂。还公开了一种水轮机转轮流道的石膏模具制法，包括：于转轮叶片表壁上涂抹上述的分型剂；调制石膏浆料；对调制的石膏浆料进行除气；灌浆；起模。公开了木薯淀粉在分型剂制备中的应用。以木薯淀粉为原料配制的分型剂，对石膏模具表面进行修补，方便石膏模型的脱模，使石膏模型的曲面数据能够无限贴近水轮机转轮叶片本体的曲面数据，脱模后在石膏表面呈现自然亚光，适合激光扫描仪对石膏模型表面的扫描，解决了扫描仪无法扫描到水轮机转轮内狭窄空间的数据而无法获得转轮精确的三维模型的问题。

Gypsum model making method and its parting agent for runner channel of Francis turbine

【技术实现步骤摘要】
混流式水轮机转轮流道的石膏模型制法及其分型剂
本专利技术涉及石膏模具
，尤其涉及一种混流式水轮机转轮流道的石膏模型制法及其分型剂，石膏模型专门用于混流式水轮机转轮流道扫描应用。
技术介绍
混流式水轮机的转轮是一种直接将水流能量转换为旋转体的机械能的装置，是水轮机能量转换的关键部件，其中叶片是构成转轮的重要组成部分。一般而言，混流式水轮机转轮的叶片表面总是由两张曲面组合构成，一张是叶片的工作面，另外一张是叶片的背面。这两张曲面都是空间扭曲的自由曲面，形状非常复杂。在转轮的生产制造过程中，人们主要依据平面木模图对其进行加工及放样。由平面木模图得到叶片的型值点，依据由点连线、由线成面、由面构体的实体建模方法来创建混流式叶片的三维模型。这个过程称为混流式叶片的三维建模。研究人员通过建模得到的转轮的叶片的三维实体可以借助有限元计算软件展开转轮的强度计算；也可以借助数值模拟软件进行转轮流场的流体动力学数值计算分析。而在实际的工程中，由于众所周知的原因，叶片叶形数据是水轮机生产厂家的核心保密数据，大多数的混流式水轮机转轮三维模型数据因为涉及到技术秘密是难以从水轮机原生产厂获得的。近年来随着测量技术和计算机技术的快速发展，以转轮实际产品为研究对象，可以使用逆向工程技术对水电站现有的混流式水轮机转轮叶片进行现场测绘、在电脑上建模、仿真计算、进而达到对叶片的性能进行优化的目的，这种技术手段逐渐成为现代混流式水轮机设计的主要手段之一。与叶片的正向设计方法不同，逆向工程技术是指借助三坐标测量机等接触式或激光扫描仪非接触式测量设备和测量方法将混流式水轮机转轮叶片的物理模型转化为测量的数据点，然后根据这些数据点建立叶片的三维模型，并在此基础上对已有叶片实物进行分析和再设计的过程。这种逆向工程技术随着我国水电市场的不断发展而得到广泛应用，这是因为水轮机研究人员迫切需要缩短水轮机叶片的研发周期，而水电站运行人员在水轮机维修和故障诊断等方面也非常需要获得实物混流式水轮机转轮叶片的数字化模型，逆向工程技术正是解决以上诸多需求的有效技术手段，尤其是非接触式的激光扫描仪是目前广泛应用的逆向工程技术的常用工具。一般常用的激光扫描仪，其参数为：激光波长660nm，景深300mm，扫描速度18000个测量/秒，扫描精度50μm。值得注意的是，通常的混流式水轮机转轮叶片的制造误差要求小于0.1mm，甚至有些水电站的水轮机转轮的制造误差要求更小。这无疑要求逆向工程技术测量系统的测量误差也要达到与制造误差一致的数量级才能建立高精度转轮三维模型，确保叶片的曲面形状和原厂的叶片曲面形状误差达到最小。研究人员只有应用逆向工程技术获得了高精度的水轮机转轮叶片表面点云数据，才能在电脑里建立高精度的水轮机转轮数字化三维模型。但是在实际工程现场，应用非接触式的激光扫描仪对混流式水轮机转轮叶片进行扫描，获得整个叶片表面曲面形状的过程中，却常常难以获得令人满意的扫描精度。因为工程现场的混流式水轮机转轮叶片已经被焊接在上冠和下环的两块圆环型结构里面，如图1所示，两块叶片之间构成的流体通道是一块长条形状的扭曲的空间，转轮叶片之间流道的复杂曲面结构对通视的限制，不可避免地出现测量盲区，转轮叶片出水区域的三维形状呈狭长扭曲型，是扫描仪不能扫描到的区域，高精度的激光扫描仪不能完全扫描到这样一个狭窄的扭曲空间。以图1示出的常规混流式水轮机转轮为例，图中1-上冠，2-叶片，3-下环。该转轮直径是4.9m，这个直径的水轮机转轮一般在水力发电行业用在中等规模水电站，有15个叶片，由2个叶片和上冠、下环围成的流道三维结构，如图2所示，其进水区域呈矩形，约1.37m*0.9m(高*宽)，而出水区域呈狭长扭曲型，约2m*0.27m(高*宽)，针对这样的扭曲的三维异型空间，在实际的扫描过程中，扫描仪只能从混流式水轮机转轮进水开始扫描，大约扫到叶片长度的2/3处，接近叶片出水区域就不能进行下去了，也就是说，高精度的激光扫描仪面对这样的扭曲的三维异型空间只能获得部分表面点云数据。而对于直径小于4.9m的混流式水轮机转轮，其流道将更加变得狭窄，扫描仪更加无法在这个扭曲的流道对叶片表面实施直接扫描。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种混流式水轮机转轮流道的石膏模型制法及其分型剂。为了实现上述目的，本公开提供一种分型剂，包括木薯淀粉、无水乙醇和水。可选地，木薯淀粉为湿法工艺生产。可选地，木薯淀粉的颗粒中位直径为10～15μm。分型剂的制备方法，在20℃～25℃的温度条件下，木薯淀粉、无水乙醇和水以2g：1mL：1mL的比例混合成分型剂。可选地，制备时的温度条件高于25℃，将木薯淀粉、无水乙醇和水的混合比例提高至2g：1mL：1.2mL。混流式水轮机转轮流道的石膏模具制法，包括以下内容：S1，于转轮叶片表壁上涂抹上述的分型剂；S2，调制石膏浆料；S3，对调制的石膏浆料进行除气；S4，灌浆；S5，起模。可选地，在调制的石膏浆料进入半糊状态时进行S4的操作。木薯淀粉在分型剂制备中的应用。本专利技术的有益效果在于：本专利技术以木薯淀粉为原料配制的分型剂，在石膏模型对混流式水轮机转轮进行拓印的过程中，既能方便石膏模型的脱模，又对石膏模具表面进行修补，此时石膏模具表面呈现亚光效果，使石膏模型的曲面数据能够无限贴近水轮机转轮本体的曲面数据，即使扫描仪直接扫描石膏模型所得的曲面数据能够满足制造所需精度，同时扫描仪直接扫描石膏模型所得的曲面数据在允许的数值误差范围内，解决了扫描仪无法扫描到水轮机转轮内狭窄空间的数据而无法获得转轮精确的三维模型的问题。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本专利技术所述的混流式水轮机转轮轴剖面图；图2是本专利技术所述的叶片流道的结构示意图。附图标记说明：1-上冠，2-叶片，3-下环，4-流道。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本专利技术涉及一种分型剂，包括木薯淀粉、无水乙醇和水。其中的木薯淀粉为湿法工艺生产，木薯淀粉的颗粒中位直径为10～15μm。特别的是，木薯淀粉在分型剂制备中的应用。日前我国石膏模型制作中，石膏模型脱模，即把石膏块从扭曲狭窄的叶道里分型取出来，有用钠皂水、药用钟皂、矿物油的，也有用桐油和石碳酸钾熬制液代用的。用上述材料作为做分型剂，模面易生污垢，影响激光扫描仪对模面的扫描精度；而有的新研制的分型剂采用了多种优质表面活性剂和高分子化合物配制，的确使得石膏模型表面的光洁度，光滑度得到了极大提高，但是面对工程中反求水轮机转轮叶片2的实际需求，借助激光扫描仪对扭曲流道4的扫描方面还是不能达到满意的精度。这是因为：当激光扫描仪对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.分型剂，其特征在于，包括木薯淀粉、无水乙醇和水。/n

【技术特征摘要】
1.分型剂，其特征在于，包括木薯淀粉、无水乙醇和水。


2.根据权利要求1所述的分型剂，其特征在于，木薯淀粉为湿法工艺生产。


3.根据权利要求1所述的分型剂，其特征在于，木薯淀粉的颗粒中位直径为10～15μm。


4.分型剂的制备方法，其特征在于，在20℃～25℃的温度条件下，木薯淀粉、无水乙醇和水以2g：1mL：1mL的比例混合成分型剂。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，制备时的温度条件高于25℃，将木...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾永忠，刘小兵，余志顺，华红，卢加兴，彭小东，杨建明，陈一平，张惠忠，李汶青，何开周，张刚勇，王斌，
申请(专利权)人：西华大学，克州新隆能源开发有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51