CN102345613A

CN102345613A - 内置旋转式叶片角度机械调节器

Info

Publication number: CN102345613A
Application number: CN2011103102041A
Authority: CN
Inventors: 戴宏岸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-02-08

Abstract

内置旋转式叶片角度机械调节器，包括转座、箱体和可编程序控制器PLC及数字显示仪表，其特点是：所述调节器主体固定在水泵配套用主电机轴顶端，它随主电机轴的转动而同步旋转；其外罩壳安装固定在主电机外壳顶端，泵轴及主电机轴均为空心轴，空心轴内设有一根调节泵拉（推）杆；调节器箱体上设有一台小电动机，外接电源通过其外罩壳内安装固定的电器支架及供电滑环向小电动机供电；小电动机通过电器控制系统自动做正、反转动，带动传动座中的调节拉杆做上、下移动，从而带动水泵叶片转动。本发明能将调节拉杆的位移量转换成叶片角度变化量；能够根据主电机负荷或内、外河水位的变化情况自动调节泵叶片角度，适合所有全调节水泵机组使用。

Description

内置旋转式叶片角度机械调节器

技术领域

本发明涉及一种轴流泵的调节装置，具体说是一种调节泵叶片角度、并用数字显示叶片角度的全自动调节器。

背景技术

现有国内全调节轴流泵（含导叶式混流泵，以下同）配套使用的调节器主要有两种：一种为外置固定式机械调节器；另一种为水轮机、水泵叶片角度液压同步调速器。它们存在如下缺陷：

①外置固定式机械调节器安装固定在水泵配套用主电机外壳顶端。主电机工作时，尽管调节器自身不需要工作（不调节泵叶片角度），但调节器传动座内的平面轴承及传动轴却要随主电机轴高速转动，造成平面轴承长时间磨损；

②调节器工作时，平面轴承既要随泵轴高速转动，又要承担调节水泵叶片角度的轴向调节拉（推）力，导致平面轴承更加容易损坏；

③调节器自重荷载由主电机外壳承担，水泵开机抬轴时泵轴向上的冲击力既容易损坏电动机座总承轴承（推力轴承）或主电机镜板，又容易损坏调节器平面轴承；

④因水泵、主电机工作时，调节器平面轴承及传动轴需要随主电机轴高速转动，故平面轴承长期处于高温状态运行，很容易造成润滑油液化甚至部分汽化，导致调节器甩油现象突出；

⑤水轮机、水泵叶片角度液压同步调速器主体虽安装固定在主电机轴顶端，但由于上、下油缸注油孔及上油缸为小电动机供电的进线孔密封不牢（密封材料不过关），也导致调节器甩油现象突出；

⑥活塞与油缸壁之间无法完全密闭，导致上油缸向下油缸渗油；

⑦叶片角度锁定性能较差。由于油缸甩油和上油缸向下油缸渗油，导致经常出现水泵叶片“垮角度”（叶片角度由大向小转变）；

⑧无法远距离显示叶片角度。过去大泵（出水口直径1600mm以上）配套用调节器均用机械显示方法（叶片调节杆上安装一个刻度板，在刻度板上装一根指针）显示泵叶片角度变化情况，无法离开运行机组显示叶片角度；特别是中型水泵（出水口直径700-1400mm）由于转轮直径小，调节器的传动轴及叶片调节杆上、下移动的距离短，根本无法用机械显示方法清楚显示泵叶片角度变化情况；

⑨无法全自动调节泵叶片角度。现在的调节器（无论机械或是液压）只能根据泵站操作台或配电屏上的电流表（或功率表）读数人工手动或在电脑显示屏上用鼠标点击按钮调节泵叶片角度，没有实行泵叶片角度全自动调节，严重影响全调节水泵效益的发挥。

发明内容

为克服现有全调节水泵配套用调节器的上述缺陷，本发明提供了一种内置旋转式叶片角度机械调节器，以提高其使用性能，并提高轴流泵及相应配套用电机的使用效率，同时，清楚显示水泵叶片角度变化情况，使操作简便易行且能全自动调节泵叶片角度。

为解决其技术问题，本发明采用的技术方案是：设计出的内置旋转式叶片角度机械调节器，包括转座、上下箱体、上下罩壳、上下撑扳、上下防油套、单列深沟球轴承、微型轴承、骨架油封、滑环、四轴齿轮、大齿轮、传动座、撑杆、电器支架、位移传感仪、小电机、空气开关、单向接触器、转换开关、可编程序控制器PLC和数字显示仪表，它的特点是：1、所述调节器主体固定在水泵配套用主电机轴的顶端，水泵轴和主电机轴均为空心轴，空心轴内设一根叶片调节拉或推杆，调节器随主电机轴的转动而同步旋转；调节器的外罩壳固定在主电机外壳顶端，通过外罩壳上安装的电器支架及供电滑环为小电动机提供电源；调节器箱体上设有一台小电动机，小电动机正、反转动带动大齿轮正、反转动及带动传动座中的调节拉或推杆上、下移动，从而带动水泵叶片正、反转动；调节器的电器支架上装有一台位移传感仪，它能将位移量转换成泵叶片角度变化量；调节器上的小电动机和位移传感仪分别连接到配电箱上的电器自动控制系统和电子显示系统，使泵叶片角度实行远距离控制、远距离显示及全自动调节。2、全调节水泵机组的底部为主水泵，中部为主电机，上部为调节器；主电机上端为平顶，水泵轴和主电机轴均为空心轴，水泵空心轴内的调节拉或推杆向上延伸至调节器的传动座内。3、调节器主体固定在主电机轴的顶端，它随主电机轴的转动而同步旋转；它与水泵和主电机的转动部分在任何时候都处于相对静止状态。4、调节器设置有一个外罩壳，外罩壳安装固定在主电机外壳顶端，它与主电机外壳及其它静止部件在任何时候都处于绝对静止状态。5、随主电机轴旋转的调节器上箱体上设置有一台小电动机，小电动机通过电器自动控制系统做正、反转动，带动传动座中的水泵叶片调节拉或推杆做上、下移动，从而带动水泵叶片转动。6、调节器处于静止状态的外罩壳与处于旋转状态的小电动机之间通过一个供电滑环提供电源，即外罩壳上装有一个电器支架，供电滑环的静止部分固定在电器支架上，滑环静止部分通电后，通过滑环的转动部分向小电动机供电。7、调节器的下箱体内设有一个大齿轮和一个传动座，大齿轮内设有内梯牙，它与传动座外的螺纹副相契合；传动座相对于调节器主体不转动，只随小电动机带动大齿轮的转动而在大齿轮内做上、下移动，从而带动调节拉或推杆上、下移动。8、调节器的电器支架上装有一台位移传感仪，它能将其检测到的传动座的位移量转换成泵叶片角度的变化量。9、调节器控制箱内或泵站中央控制室的操作台上设置有可编程序控制器PLC，将运行单位安装在内、外河的水位传感仪采集到的水位数据信息或将主电机运行时采集到的电流（或电功率）数据信息通过换算、编程后输入到PLC内，使水泵叶片角度实行全自动调节从而使水泵时刻处于高效区运行。10、调节器上的小电动机和位移传感仪分别连接至配电箱或泵站中央控制操作台上的电器自动控制系统和电子显示系统，使泵叶片角度实行远距离显示和远距离控制，并可以带负荷操作。

与现有技术相比，本发明有如下特点和进步：

1.取消了传统机械调节器中的平面轴承这一最容易损坏的零部件；

2.大大缩短了调节器转动部件（主要是平面轴承）的转动时间，减少了机械磨损。原来的调节器转动部件的转动时间与水泵及主电机的工作（转动）时间之比为1:1，现在调节器的工作（转动）时间与水泵及主电机的工作（转动）时间之比为1:1000-3000。原因是水泵、主电机运行一天（24小时），泵叶片角度一般只需调节2-3次，而调节一次叶片角度调节器只需工作20-30秒；若外河水位比较稳定，维持2天不变时，则水泵及主电机运行了48小时，而调节器即使调节2次叶片角度，其比值也仅为：30秒×2÷48×60分=1/2880；

3.大大降低了调节器转动部件的转动速度。原来的调节器无论自身是否工作（调节器叶片角度），其转动部件都要随泵轴同步转动，其转速一般为370-730转/分；而现在的调节器由于主体固定安装在主电机轴上，它在任何时候相对主电机轴都处于静止状态，所以调节器本身不工作（不调节泵叶片角度）时即无任何零部件转动；调节器工作（调节叶片角度）时其转速通过大齿轮和四轴齿轮两次减速后仅为1转/分，因而本调节器在工作时间内基本不会造成设备升温，也就不会造成润滑油液化（采用黄油润滑）甚至汽化而甩出；

4.缓解了水泵开机抬轴的矛盾。本调节器的主体安装固定在主电机空心轴上，其重量完全由主电机轴承担，在特定的扬程范围、特别是开机后的一定时间内，水泵高速运转产生的漂浮力（向上抬轴的冲击力）与调节器主体压在主电机轴上形成的重力达到基本平衡，大大缓解了水泵开机抬轴的矛盾；

5.能够远距离且能够清楚显示泵叶片角度变化情况；

6.能够全自动调节泵叶片角度，且可带负荷操作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1本发明结构示意主视图；

图2是本发明结构示意左视图；

图3是本发明的电器原理图。

图1中： 1为单列深沟球轴承、2平键、3、4外六角螺栓、5螺母、6、7 、8、10、12为内六角螺钉、14紧定螺钉、16骨架油封、19转座、22下垫、24大齿轮、25下防油套、26上垫、27上防油套、29下撑板、30上撑板、31四轴、32衬套、33轴承盖、34平衡块、35空心轴、36电器支架、37下罩壳、38上罩壳、39密封圈、40位移传感仪、41四轴齿轮、42三轴、43二轴、44一轴、45小电机、46撑杆、47主电机轴及拉杆、48为微型轴承。

图2中：9、11、13为内六角螺钉、15轴用弹性挡圈、17滑环、18下箱体、20上箱体、21端盖、23限位块、28传动座、49、50、51为微型轴承、52为单列深沟球轴承。

图3中： AL，AH为继电器、 KMF，KMR为交流接触器、 SA为三位置转换开关、XK为数字显示仪表、 FU为熔断器、 HG，HR1，HR2为信号灯、QF为空气开关。

具体实施方式

参照附图：A, 在上箱体20上装上防油套27, 用内六角螺钉8压紧. 装骨架油封16,微型轴承48,四轴31；

B.在下箱体18上装密封圈39、下防油套25，用内六角螺钉8压紧，装下垫22、大齿轮24、上垫26。装A中内容，用内六角螺钉13压紧，装平键2，装四轴齿轮41，装衬套32，用紧定螺钉14压紧，装单列深沟球轴承1，装微型轴承51，装单列深沟球轴承52，装三轴42, 装二轴43, 装一轴44，装微型轴承50，装平衡块34，用内六角螺钉10压紧，装盖21，用内六角螺钉9压紧，装小电机45，用内六角螺钉12压紧；

C.在下箱体18下端装传动座28，装限位块23，用内六角螺钉11压紧，装下撑板29，用内六角螺钉9压紧，装撑杆46，用内六角螺钉8压紧；

D, 在撑杆46上，装上撑板30，用内六角螺钉8压紧，装空心轴35，用内六角螺钉8压紧，装微型轴承49，用轴用弹性挡圈15挡住，装滑环17，装轴承盖33，接好滑环17与小电机45的电线，装外六角螺栓4，用螺母5压紧，联接滑环输出端与电机电源线；

E.在主电机的主电机轴47及拉杆上，装转座19，用内六角螺钉6轴向压紧，用内六角螺钉7径向压紧。装外六角螺栓3，用螺母5压紧；

F, 在转座19上，装C所完成的部套，调整主电机轴47的拉杆，使水泵叶片角度为0，调整外六角螺栓4保证上端距离，调整外六角螺栓3保证下端距离，用内六角螺钉13压紧下箱体18，用内六角螺钉8压紧传动座28开口槽。校正本装置，确保平衡；

G,在主电机外壳上，装下罩壳37，用内六角螺钉8压紧，在下罩壳37上装电器支架36，装位移传感仪40，让该位移传感仪触头紧密接触电器支架感应片下端面，并将传感仪输出端、滑环17输入端连接至远端电气显示、控制系统的数字显示仪表上；

H.在控制系统(控制箱或中央控制台)中安装连接好空气开关QF，单相接触器KMF、KMR，指示灯HG、HR₂、HR₃，电容C、熔断器FU₁，电源转换开关SA及数字显示仪表XK（包括连接好内部继电器XK₁、XK₂）；

I.待所有设备及零部件安装完毕、并试车运行平稳后，合上上罩壳38。

本调节器工作过程如下：参见附图1、附图2和附图3，接通电源，指示灯HG亮，扭动SA转换开关至向上位置，指示灯HR1亮，交流接触器KMR合上，小电机正转，带动一轴44、二轴43、三轴42、四轴齿轮41及四轴31、大齿轮24正转，通过大齿轮24内与传动座28外的螺纹副，使传动座28向上移动，传动座28下端带动主电机拉或推杆向上移动，从而改变泵叶片角度向负角度变化；此时，传动座28上端带动下撑板29、撑杆46、上撑板30、空心轴35、轴承盖33向上移动，带动电器支架36的感应片和位移传感仪40触头向上移动，位移传感仪40将信号传递给数字显示仪表，显示仪表随位移量的变化显示即时的叶片角度；当叶片角度达到-6度（设定值）时，数字显示仪表内部继电器AL断开，指示灯HR1熄灭，小电机停止转动。扭动SA转换开关至中间位置，指示灯HR1、HR2都不亮，交流接触器KMR、KMF同时断开，小电机不转动。扭动SA转换开关至向下位置，指示灯HR2亮，交流接触器KMF合上，小电机反转，同样传动原理，传动座28向下移动，传动座28下端带动主电机拉或推杆向下移动，从而改变泵叶片角度向正角度变化；此时，传动座28上端带动下撑板29、撑杆46、上撑板30、空心轴35、轴承盖33向下移动，重力将电器支架36的感应片和位移传感仪40触头向下压，位移传感仪40将信号传递给数字显示仪表，显示仪表随位移量的变化显示即时的叶片角度；当叶片角度达到+6度（设定值）时，数字显示仪表内部继电器AH断开，指示灯HR2熄灭，小电机停止转动，整个调节行程结束。

Claims

1.内置旋转式叶片角度机械调节器，包括转座、上下箱体、上下罩壳、上下撑扳、上下防油套、单列深沟球轴承、微型轴承、骨架油封、滑环、四轴齿轮、大齿轮、传动座、撑杆、电器支架、位移传感仪、小电机、空气开关、单向接触器、转换开关、可编程序控制器PLC和数字显示仪表，其特征是：所述调节器主体固定在水泵配套用主电机轴的顶端，水泵轴和主电机轴均为空心轴，空心轴内设一根叶片调节拉或推杆，调节器随主电机轴的转动而同步旋转；调节器的外罩壳固定在主电机外壳顶端，通过外罩壳上安装的电器支架及供电滑环为小电动机提供电源；调节器箱体上设有一台小电动机，小电动机正、反转动带动大齿轮正、反转动及带动传动座中的调节拉或推杆上、下移动，从而带动水泵叶片正、反转动；调节器的电器支架上装有一台位移传感仪，它能将位移量转换成泵叶片角度变化量；调节器上的小电动机和位移传感仪分别连接到配电箱上的电器自动控制系统和电子显示系统，使泵叶片角度实行远距离控制、远距离显示及全自动调节。

2.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：全调节水泵机组的底部为主水泵，中部为主电机，上部为调节器；主电机上端为平顶，水泵轴和主电机轴均为空心轴，水泵空心轴内的调节拉或推杆向上延伸至调节器的传动座内。

3.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：调节器主体固定在主电机轴的顶端，它随主电机轴的转动而同步旋转；它与水泵和主电机的转动部分在任何时候都处于相对静止状态。

4.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：调节器设置有一个外罩壳，外罩壳安装固定在主电机外壳顶端，它与主电机外壳及其它静止部件在任何时候都处于绝对静止状态。

5.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：随主电机轴旋转的调节器上箱体上设置有一台小电动机，小电动机通过电器自动控制系统做正、反转动，带动传动座中的水泵叶片调节拉或推杆做上、下移动，从而带动水泵叶片转动。

6.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：调节器处于静止状态的外罩壳与处于旋转状态的小电动机之间通过一个供电滑环提供电源，即外罩壳上装有一个电器支架，供电滑环的静止部分固定在电器支架上，滑环静止部分通电后，通过滑环的转动部分向小电动机供电。

7.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：调节器的下箱体内设有一个大齿轮和一个传动座，大齿轮内设有内梯牙，它与传动座外的螺纹副相契合；传动座相对于调节器主体不转动，只随小电动机带动大齿轮的转动而在大齿轮内做上、下移动，从而带动调节拉或推杆上、下移动。

8.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：调节器的电器支架上装有一台位移传感仪，它能将其检测到的传动座的位移量转换成泵叶片角度所变化量。

9.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：调节器控制箱内或泵站中央控制室的操作台上设置有可编程序控制器PLC，将运行单位安装在内、外河的水位传感仪采集到的水位数据信息或将主电机运行时采集到的电流或电功率数据信息通过换算、编程后输入到PLC内，使水泵叶片角度实行全自动调节从而使水泵时刻处于高效区运行。

10.根据权利要求1所述的内置旋转式叶片角度机械调节器，其特征是：调节器上的小电动机和位移传感仪分别连接至配电箱或泵站中央控制操作台上的电器自动控制系统和电子显示系统，使泵叶片角度实行远距离显示和远距离控制，并可以带负荷操作。