具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

值得说明的是，本发明中部件固定螺母12、滑动法兰板13、不锈钢密封座14、固定法兰板15、第一密封件57、球阀100、球阀基础101、球阀支腿102、滑动润滑层103等或属于现有技术，或不属于本发明的关键创新点，主要是为了展示现有技术与本发明的区别，故未再对它们的结构及工作原理做进一步阐述。

实施例1

如图1至图5所示，一种水轮机蜗壳水推力补偿结构，包括沿水流方向依次连接的球阀下游延伸段6、蜗壳法兰1，还包括力平衡法兰4，所述力平衡法兰4与所述球阀下游延伸段6可拆卸式连接，所述力平衡法兰4 与所述蜗壳法兰1连接，所述力平衡法兰4与所述球阀下游延伸段6之间具有空腔9，所述球阀下游延伸段6上开设有进水孔10，所述进水孔10从所述球阀下游延伸段6外表面延伸至空腔9。

工作时，压力水通过进水孔10进入空腔9，空腔9则具有压力，因此，力平衡法兰4受到一个与水流方向相反(本实施例为向左)的水压力。通过合理的结构和尺寸设置，只要确保力平衡法兰4受到的与水流方向相反 (本实施例为向左)的水压力与蜗壳法兰1受到的与水流方向相同(本实施例为向右)的水压力大小相等。作用在蜗壳上的两个大小相等且方向相反的力互相抵消，蜗壳不再受到水流方向的作用力。由于空腔9内有压力水具有压力，施加了一个水流方向相同(本实施例为向右)的作用力在球阀下游延伸段6上，因为球阀基础101不承担水流方向的载荷，所以此作用力经过球阀传递到上游压力管道系统上。

本发明通过力平衡法兰4，在不改变压力管道系统、水轮机蜗壳和球阀结构设计，且不增加基础载荷和不影响检修的原则下，将蜗壳所承受的水推力，完全传递到给了压力管道系统。本发明提出一种水轮机蜗壳水推力补偿结构，通过将蜗壳水推力间接传递给球阀下游延伸段6，最终由球阀上游压力管道系统承担蜗壳的水推力。

作为一种优选的技术方案，所述力平衡法兰4的位置可自适应调整。

这更便于通过调整力平衡法兰4的位置实现力平衡法兰4受到的与水流方向相反(本实施例为向左)的水压力与蜗壳法兰1受到的与水流方向相同(本实施例为向右)的水压力大小相等，调节方便，而且增加了本发明的可靠性。

作为一种优选的技术方案，所述力平衡法兰4垂直水流方向的长度可调整，从而使所述力平衡法兰4垂直水流方向的承压面积变化，控制传递水推力的大小。

这进一步便于通过调整力平衡法兰4的位置实现力平衡法兰4受到的与水流方向相反(本实施例为向左)的水压力与蜗壳法兰1受到的与水流方向相同(本实施例为向右)的水压力大小相等，调节方便，而且进一步增加了本发明的可靠性。

实施例2

如图1至图5所示，作为实施例1的进一步优化，本实施例包含了实施例1的全部技术特征，除此之外，本实施例还包括以下技术特征：

作为一种优选的技术方案，其特征在于，所述力平衡法兰4与所述蜗壳法兰1刚性连接。

刚性连接进一步保证了力的传递，使本发明功能更加稳定，可靠性进一步提高。

作为一种优选的技术方案，还包括连接螺栓2，所述力平衡法兰4与所述蜗壳法兰1通过连接螺栓2连接。

螺栓连接调试便利，提高了本发明的可操作性。

作为一种优选的技术方案，还包括设于所述力平衡法兰4与所述蜗壳法兰1之间的定距隔套3。

定距隔套3又称定位隔套，有利于进一步保证所述力平衡法兰4与所述蜗壳法兰1的位置固定，使本发明结构牢固。

作为一种优选的技术方案，所述连接螺栓2依次穿设所述力平衡法兰4、所述定距隔套3、所述蜗壳法兰1。

有利于进一步保证所述力平衡法兰4与所述蜗壳法兰1的刚性连接，使本发明结构更加牢固。

作为一种优选的技术方案，还包括设于所述力平衡法兰4与所述球阀下游延伸段6接触处的第一密封件57。

这便于防止压力水的泄漏，有利于提高力平衡的有效作用，而且便于提高本发明的使用寿命。优选的，如附图3所示，第一密封件57包括分别设于空腔9底部的底部密封件5、设于空腔9顶部的顶部密封件7，进一步保证了密封效果。

作为一种优选的技术方案，还包括设于所述球阀下游延伸段6与所述蜗壳法兰1接触处的第二密封件8。

这有利于防止压力水通过所述球阀下游延伸段6与所述蜗壳法兰1接触处进入本发明所述水推力补偿结构内造成压力干扰，同时也防止压力水及水中的杂质影响本发明的使用寿命。

作为一种优选的技术方案，所述第一密封件57与所述第二密封件8均为可调压紧量的密封圈。

密封圈密封效果好，便于安装；而可调压紧量则便于减小磨损，提高所述第一密封件57与所述第二密封件8的使用寿命。

实施例3

如图1至图5所示，本实施例提供一种更细化的实施方式。

本发明提出一种水轮机蜗壳水推力补偿结构，通过将蜗壳水推力间接传递给球阀下游延伸段，最终由球阀上游压力管道系统(优选钢管构成的压力管道系统)承担蜗壳的水推力。

球阀下游延伸段6可以在力平衡法兰4内部自由滑动，因此球阀下游延伸段6和力平衡法兰4不会约束球阀的移动，球阀基础101不承担水流方向载荷，即新结构不会增加原设计的基础载荷。

球阀下游延伸段6上开孔(进水孔10)将压力水引入球阀下游延伸段 6与力平衡法兰4形成的高压腔(空腔9)，因此，力平衡法兰4受到一个向左的水压力。通过调整力平衡法兰4沿水流方向的承压投影面积，确保力平衡法兰4受到向左的水压力与蜗壳法兰1受到的向右水压力大小相等。蜗壳法兰1与力平衡法兰4通过连接螺栓2形成刚性连接，因此作用在蜗壳上的两个大小相等且方向相反的力互相抵消，蜗壳不再受到水流方向的作用力。同时球阀下游延伸段6与力平衡法兰4形成的高压腔，施加了一个向右的作用力在球阀下游延伸段6上，因为球阀基础101不承担水流方向的载荷，所以此作用力经过球阀传递到上游压力管道系统上。

自此，通过水推力补偿法兰，在不改变压力管道系统、水轮机蜗壳和球阀结构设计，不增加基础载荷和不影响检修的原则下，将蜗壳所承受的水推力，完全传递到给了压力管道系统。

本技术方案同样适合带金属蜗壳的离心单级和多级水泵。

本发明通过在球阀下游延伸段6上开孔，将压力水引入球阀下游延伸段6与力平衡法兰4形成的腔内，以平衡蜗壳法兰1受到的水推力，由此蜗壳不再承受水流方向的推力。

本发明所述第一密封件57与所述第二密封件8，不限于手动可调压紧量的密封圈结构，可以采用性能更优秀的组合密封结构，或设置可自动调整压紧量的密封结构。

本发明球阀下游延伸段6结构不限于附图中所示，可通过焊接方式将钢管与力平衡法兰4部分连接成一个整体，也可在钢管上加工出环形槽，并单独加工力平衡法兰4部分，通过在环形槽上安装金属键将力平衡法兰4 部分与钢管部分装配到一起。

本发明球阀下游延伸段6与蜗壳法兰1之间的密封不限于附图中所示密封结构，也可以在球阀下游延伸段6内侧过流面上加工凹槽，第二密封件8插入凹槽内部进行密封。

本发明具有以下优点：

本发明蜗壳不再承担水推力，因此蜗壳上无需再设置推力环，改善了蜗壳受力状况，且节省了制造成本。

本发明蜗壳无推力传递至混凝土，因此不再需要将蜗壳浇筑在混凝土中，大大节省了土建周期和土建成本。

本发明无混凝土设置，更方便蜗壳及其附属设备的检修及蜗壳运行状态的智能监测。

本发明采用此种结构,可大幅降低上游压力管道系统应力幅值，提高上游压力管道系统疲劳寿命及可靠性。

本发明增加了连接螺栓2的长度，连接螺栓2应力幅值更低，连接螺栓2抗疲劳性能更好。

如上所述，可较好地实现本发明。

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。