在水头高于40m以上的水电站中,由于强度的需要,一般采用金属蜗壳或金属钢板与混凝土联合作用的蜗壳。金属蜗壳按其制造方法,有焊接、铸造、铸焊三种类型。
这种蜗壳,包括座环在内全部用焊接结构,钢板沿着整个圆周焊接到座环的上、下蝶形边上。一般用在尺寸较大的中低水头电站的混流式水轮机中。焊接蜗壳由若干个节组成,每节又由几块钢板拼成,整个蜗壳的装配和焊接在工地安装时进行。工厂只完成钢板下料和卷制成单个环形节。焊接蜗壳的节数不应太少,否则将影响蜗壳的水力性能。钢板的厚度应根据有关强度计算确定,通常蜗壳进口断面厚度较大,越接近鼻端厚度越小。同一断面上钢板厚度也不相同,在接近座环上、下端的钢板较在断面中间的要厚一些。焊接
蜗壳的焊缝应尽量减少,遇到十字交错焊缝时必须错开300mm以上。
焊接蜗壳平面尺寸较大,需全部埋入混凝土中。由于蜗壳壁薄、刚性差,不能承受外部荷载,所以在蜗壳上部与混凝土之间。一般要铺设由沥青、石棉、毛毡等材料组成的弹性垫层,以避免水压直接传递到混凝土上和上部基础传来的外荷载直接作用在蜗壳上。目前,对于大型机组埋设蜗壳,多采用充水保压新技术,取消了弹性垫层,增强了蜗壳的刚度,如三峡机组蜗壳即采用了这一新技术。
这种蜗壳的刚度较大,能承受一定的外压,常作为水轮机的支承点并在它上面直接布,置导水机构及其传动装置。铸造蜗壳一般不全部埋入混凝土。根据应用水头不同,铸造蜗壳可采用不同的材料,水头小于120m的小型机组一般用铸铁件,水头大于120m时则多用铸钢制作。
这种蜗壳与铸造蜗壳一样,适用于尺寸不大的高水头混流式水轮机。铸焊蜗壳的外壳用钢板压制而成,固定导叶的支柱和座环一般是铸造,然后用焊接方法把它们联成整体。焊接后需进行必要的热处理以消除焊接应力。
大中型机组的蜗壳上设有进入孔和排水孔。一般进入孔直径为650mm,位置设在蜗壳的底部,并与蜗壳圆形断面中垂线成15°,这样是为了打开进入门时不会有积水漏出。
另外,在蜗壳内部最低处,均设有排水阀,以便检修时排出积水。在厂房的基础上,设有若干个均布的支墩,用于安放蜗壳,并用千斤顶和拉杆拉紧,把金属蜗壳牢固地固定在基础上,以免浇注混凝土时蜗壳位置变动 。