CN107143505B - 一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于流体机械技术领域，涉及一种机械式水泵叶片角度调节装置，包括调节电机、减速机构、调节螺母和调节螺杆等，调节电机驱使减速机构运转进而驱使调节螺母旋转并最终驱使调节螺杆产生可以改变水泵叶片角度的轴向移动；本发明的特色在于：调节电机的本体可跟随调节装置本体一起运转，另外设置有针对调节螺母/调节螺杆的润滑与密封系统，通过采用密封套筒或密封构件的结构布局，将调节螺杆现有开放式的裸露布局改进为封闭系统，有效地减少了润滑介质的渗漏与甩油现象，藉此提高了装置的工作可靠性；进一步，采用独立构件形式的调节法兰盘，兼顾解决了调节螺杆对外联接的轴向就位与周向就位难题，改进了装置的可装配性与可维护性。

Description

一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，涉及一种水泵及水轮机的叶片角度调节装置，具体地说涉及一种可在役调控水泵叶片角度的机械式调节装置，更具体地说涉及一种配置有随动电机的可实时在役调控水泵叶片角度的机械式调节装置。

背景技术

众所周知，各种具有叶片(也叫桨叶)结构的水泵或水轮机，它们的工作效率与其叶片的角度亦即“攻角”密切相关。通常，对应着水泵不同的运行工况，有且必有一个最优的叶片角度，使得水泵在该叶片角度下运行时能够获取到最优的水能效率。显然，若能依照江湖水位、季节变化和水文状况等不同运行环境来实时地调控叶片的工作角度，将能优化水泵排量的输出特性并能节约大量的电费。故此，现有大型水泵及其机组无一例外地配置有用以调节叶片角度的机构或装置，以期在水泵运行时能够根据具体情况在役调控叶片的角度而获得最优的工作效率。

迄今为止，实现水泵叶片角度实时在役调节的装置主要有两种结构形式：一种是采用液压调节方式，即借助活塞和供油系统产生调节力去驱动一个连接水泵桨叶的调节拉杆，籍此改变水泵叶片的迎水角度；另一种是机械调节方式，即通过一个调节电机和减速机构去驱动一个螺母螺杆副，利用螺母螺杆副来驱动调节拉杆以达成调控水泵叶片攻角的目的。上述两种机型各有千秋，前者调节力大，但存在内泄漏而易导致保压失效，以致其调节的稳定性较差；后者易实现自锁而锁机性能好，但传统机械式调节装置采用的是静止布局的调节电机方案，其最大缺陷在于支承螺母螺杆副的推力轴承须长期处在带载运转的环境，致使推力轴承的寿命很短，此外因支撑结构不够合理而难以抵御水泵的“抬轴”冲击力，以致存在调节装置被顶开和掀翻的“炸机”事故隐患。

鉴于此，中国专利申请CN102345613A和CN202348760U提出了一种内置旋转式叶片角度机械调节器，该装置的特点在于其主体被固定安装在水泵主电机呈空心状之转子轴的顶端上，用以调节叶片角度的调节拉杆穿越水泵主电机转子的空心轴而与调节器进行联接，调节器采用一个调节电机并通过减速机构驱动一套螺母螺杆副来产生向上或者向下的轴向移动，籍此驱动调节拉杆的上下位移而最终实现水泵叶片角度的增大或者减少。上述内置旋转式叶片角度机械调节器的优势是它能大幅降低调节器主要转动部件的转动工作时间，从而可以延长它们的使用寿命。

然而，上述CN102345613A和CN202348760U提供的内置旋转式叶片角度机械调节器依然存在有不足之处，主要表现在：

1)该调节器的核心部件“螺母螺杆副”采用的是开放式的裸露结构布局形式，以至于其润滑系统不够可靠，原因在于该调节器的螺杆是裸露开发的，注意到在水泵运行时该螺杆乃一直跟随水泵的主电机不停地运转，而且螺母螺杆副采用的是垂直布局方案，一方面润滑介质会在重力的作用下顺着螺母螺杆副的配合面往下渗淌，而螺纹状构造的运动副其结合面的密封至今仍然不会解决，另一方面螺母螺杆副在旋转的状态下必然出现甩油的现象，亦即在离心力的作用下即使是采用油脂作为润滑剂也难以防止其向外飞溅，显然上述因素综合造成的后果是：①润滑介质的不断流失而危及调节器乃至水泵机组的运行安全；②润滑介质的不断流失使得用户需要频繁添加补充，既浪费润滑油又增加日常维护工作量；③润滑介质的飞溅还会产生污染而对环境不够友好；④润滑介质的渗漏对于输送饮用水的水泵来说还会危害人们的健康；凡此种种，调节器采用开放式裸露结构布局的“螺母螺杆副”显然存在缺陷。

2)该调节器采用传动座(相当于螺杆)的下端直接配接和带动布局在水泵主电机转子空心轴内拉杆的联接方案欠佳，因为如此布局将导致安装困难并容易引发它们的配合状况遭受破坏，这是由于调节叶片角度的调节拉杆连接法兰其轴向高度位置及圆周角度位置在装配上述调节器时是不能调整的，只能通过调节调整传动座(相当于螺杆)而让其法兰去适应和对接调节拉杆的法兰，此时既要保证两法兰盘在轴向方向同轴地面靠面地贴合、同时还要让两法兰盘上的连接螺栓孔一一对应配接，显然这是难以完成的任务，究其原因是由于传动座受到螺纹配接关系的制约而将其法兰的高度与转角锁定并维持在一个与导程相关的约束公式上，换句话说该传动座法兰的高度与转角的对应关系是唯一确定的，亦即意味着在装配调节器时，该调节器传动座的下端法兰将很难兼顾其与调节拉杆法兰的对接同时取得轴向定位准确与周向定位准确，由于上述缘故，必将导致调节器在实际安装时其调配过程变得非常之艰难，事实上这个调试过程需要反复地拆卸、装配以及预紧，期间不断地更换和调整各处垫片的厚度与螺栓的预紧力才能勉强调整到位，其程序之繁复工作量之繁重可以想象，换言之采用传动座的下端直接配接拉杆的联接方案因其容错容差能力欠佳而致使调节器的安装、维修与维护十分困难。

综上，现有水泵叶片角度调节装置在结构及布局方面尚存在有需要进一步改进与提升的空间。

发明内容

针对目前水泵叶片角度调节装置所存在的问题，本发明提出一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，目的在于：通过改进调节装置的结构布局尤其是其核心部件的润滑与密封系统，一方面有效提高装置的工作可靠性，另一方面有效降低装置的日常维护成本与维护程序的复杂度；进一步，通过改进及优化装置核心部件的对外连接结构与形式，使得装置的工作可靠性进一步获得提高，同时具有更好的可装配性与可维护性。

本发明的目的是这样实现的：一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，它包括有调节装置本体、调节电机、减速机构、调节螺母、调节螺杆和控制系统，所述调节螺母与调节螺杆采用螺旋构造进行配接并组成一个螺旋运动副，所述控制系统通过电刷及受电环向调节电机供电、所述调节电机可驱使减速机构运转、所述减速机构可驱使调节螺母产生旋转运动、所述调节螺母可驱使调节螺杆产生轴向移动；其特征在于：调节电机的本体可跟随调节装置本体一起作同步回转运动，在调节装置本体上紧固连接有一个承力盖座，所述调节螺母设置有至少一个承力轴肩，该承力轴肩包含有上承力面和下承力面，其中下承力面与调节装置本体存在有相互承力的关系、上承力面与承力盖座存在有相互承力的关系，在调节装置本体与承力盖座的共同约束下调节螺母只能作围绕其本身轴线的转动而不能作沿着其轴线的移动，所述调节螺母相对于调节装置本体可以有正转、反转和静止三种运行状态；另外设置有一个针对调节螺母与调节螺杆运动副的密封系统，该密封系统的结构与布局为以下两种形式中的一种：

a)设置有一个可跟随调节螺杆一起运动的密封套筒，该密封套筒呈筒状并将调节螺杆环套在其内、同时密封套筒与调节螺母作运动密封配合，调节螺母与密封套筒作运动密封配合的部位为柱面状；

b)设置有一个可跟随调节螺母一起运动的密封构件，该密封构件配装在调节螺母上、同时密封构件环抱调节螺杆并与之作运动密封配合，调节螺杆与密封构件作运动密封配合的杆段部分为光杆状。

进一步，上述调节螺母承力轴肩的下承力面与调节装置本体之间设置有主推力轴承。

进一步，上述调节螺母承力轴肩的上承力面与承力盖座之间设置有副推力轴承。

进一步，上述承力盖座与副推力轴承之间设置有缓冲垫片。

进一步，上述承力盖座与缓冲垫片之间设置有顶压缓冲垫片的弹压弹簧。

上述调节螺母与调节装置本体之间设置有下定位轴承和上定位轴承。

上述调节螺母上开设有油路将调节螺母承力轴肩的下承力面与上承力面进行连通。

上述调节螺杆上开设有轴向布局的中孔状油道，同时开设有径向布局的油孔将该油道与调节螺杆的螺纹构造部位进行连通。

上述调节装置设置有一个固定护罩，所述电刷安装在固定护罩上，所述受电环布置在调节装置本体或/和调节电机上。

上述受电环包括有三道动力环和两道控制环、两道动力环和两道控制环、三道动力环和一道控制环、两道动力环和一道控制环共四种情形，同时还布置有与受电环数量及位置呼应配接的电刷。

上述的调节螺杆上设置有调节法兰盘。

上述调节法兰盘为可以相对调节螺杆作一定角度转动位移的独立构件。

上述调节法兰盘的下部设置有包含球冠构造的缓冲球垫。

上述调节装置上设置有用以辅助加固调节电机或/和减速机构的随动加强座架，该随动加强座架紧固安装在调节装置本体或承力盖座上。

上述随动加强座架上设置有至少两组可调式紧固螺栓机构，每组可调式紧固螺栓机构包括有一个调节螺栓、一个锁紧螺母和一个压紧头。

上述可调式紧固螺栓机构中的压紧头均压紧向减速机构，并在压紧头与减速机构之间设置有保护隔垫。

本发明相比现有技术具有的突出优点是：针对调节装置的核心部件设置有专门的润滑与密封系统，采用设置密封套筒或密封构件的结构与布局，将调节螺母/调节螺杆运动副由现有技术的开放式裸露布局形式改进为封闭的密封系统，有效地减少了该配合运动副润滑介质的渗漏和甩油现象，一方面有效提高了装置的工作可靠性，另一方面有效地降低了装置的日常维护成本与维护程序的复杂度；进一步，采用独立构件形式的调节法兰盘配置在调节螺杆上，可有效兼顾调节螺杆对外联接时的轴向就位与周向就位，藉此进一步提高了装置的工作可靠性，同时还使之具有更好的可装配性与可维护性。

附图说明

图1是本发明一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置的外观主视图；

图2是本发明一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置去除固定护罩后的主机的外观主视图；

图3是图2所示本发明一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置主机的轴测图；

图4是本发明一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置配置有密封套筒的一个实施例的剖视图；

图5是本发明一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置配置有密封构件的一个实施例的剖视图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—5：

一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，它包括有调节装置本体1、调节电机2、减速机构3、调节螺母4、调节螺杆5和控制系统，其中调节装置本体1的结构型式呈基座状或者机架状(参见图4和图5)，其功能是用以支撑(或者支承)调节装置的各大部件如调节电机2、减速机构3、调节螺母4等等，调节装置本体1的结构既可以是一个整体构件(如图2至图4所示)、也可以是由多个部件配装起来的组合件(图中未示出)，包括焊接、铆接、螺接、卡接、粘接乃至叠摞等方式构成的组合件(图中未示出)，当调节装置本体1采用整体结构时将获得很好的刚性、而当调节装置本体1采用组合件的结构形式时将有利于灵活设计、灵活制造和灵活安装其它零部件；本发明调节螺母4与调节螺杆5采用螺旋构造进行配接并一起组成一个螺旋运动副，其螺旋构造可以是现有技术中的各种形式，包括螺纹构造、螺杆构造、丝杆构造(含滚珠丝杠构造)等等，需要指出的是，本发明调节螺母4与调节螺杆5所组成的螺旋运动副以具备自锁功能为最佳形式；本发明的控制系统乃决定调节装置运转的中枢，它可以通过电刷6及受电环7向调节电机2供电、所述调节电机2可驱使减速机构3运转、所述减速机构3可驱使调节螺母4产生旋转运动、所述调节螺母4可驱使调节螺杆5产生轴向移动，而调节螺杆5的轴向移动又可以通过提拉或者下推调节拉杆来实现调控水泵叶片角度的变化；在本发明中，调节电机2的本体可以跟随调节装置本体1一起作同步回转运动，亦即调节电机2的本体与调节装置本体1一道围绕调节装置本体1的回转轴线作定轴转动；在这里，调节电机2的本体乃是指电机的定子、基座壳等主要构件，所述的调节电机2、减速机构3、调节螺母4和调节螺杆5直接地或者间接地由调节装置本体1进行支撑，所谓直接支撑是指该部件与调节装置本体1发生有直接的接触关系、所谓间接支撑是指该部件经过其他中间件或者其他部件再与调节装置本体1发生联接或支撑关系；本发明的调节装置本体1被安装在水泵主电机上呈空心状之转子轴的顶端部位(可以通过调节装置本体1上的主驱法兰盘1a与之连接)，因此调节装置本体1受到水泵主电机驱动并跟随水泵主电机的转子一起作定轴回转运动(图中未示出)，而调节叶片角度的调节拉杆则穿越水泵主电机转子的空心轴然后与本调节装置的调节螺杆5进行联接(图中未示出)，水泵运转时其调节拉杆与水泵主电机转子作同步同向的回转运动，调节拉杆通过法兰构造或其它联轴节构造与调节螺杆5上配置的调节法兰盘8(如图3至图5所示)或联轴节(图中未示出)进行联接，因此调节拉杆一方面跟随水泵主电机转子一起运转、同时另一方面又可以接受调节螺杆5的驱动而产生轴向位移运动并藉此调控水泵叶片的工作角度；在本发明中，在调节装置本体1上紧固连接有一个承力盖座9(如图1至图5所示)，该承力盖座9跟随调节装置本体1一起作同步回转运动，所述的调节螺母4设置有至少一个承力轴肩10，该承力轴肩10包含有上承力面10a构造和下承力面10b的构造，其中下承力面10b与调节装置本体1存在有相互承力的关系、上承力面10a与承力盖座9存在有相互承力的关系，所谓相互承力是指它们之间存在有作用力的传递关联关系，比如承力轴肩10向下的载荷力及重力其全部或者部分经由其下承力面10b作用到调节装置本体1上，其作用方式包括下承力面10b直接接触压靠在调节装置本体1上(此时事实上承力轴肩10与调节装置本体1构成了一副止推滑动轴承副，图中未示出)，除此之外，作用方式还包括下承力面10b通过轴瓦构件(图中未示出)或者通过主推力轴承11(如图4和图5所示)间接地压靠在调节装置本体1之上；需要说明的是，承力轴肩10既可以与调节螺母4为一体结构制作(如图4和图5所示)、也可以将其单独制作后再通过各种连接方式配接到调节螺母4上(图中未示出)，其中以一体结构制作为最佳结构；本发明设置承力盖座9的好处是一方面可以对调节螺母4实施定位和预紧以增强配合件和连接件的整体刚性、另一方面还可以有效抵御“抬轴”冲击(抬轴是水泵叶片在某些运转工况下出现调节拉杆向上顶冲的现象)，而上承力面10a与承力盖座9存在有相互承力关系正好可以对付上述各种情形发生时作用力的传递与承载，此外设置承力盖座9还可以用来支撑其他零部件而起到辅助或者延展调节装置本体1支撑功能的作用(图2至图5所示乃承力盖座9帮助调节装置本体1来支撑减速机构3的情形，此时减速机构3乃至调节电机2都最终通过承力盖座9落实支撑在调节装置本体1上)，同样地，上述上承力面10a可以直接接触顶靠在承力盖座9上(此时的承力轴肩10与承力盖座9事实上构成止推滑动轴承，图中未示出)、也可以让上承力面10a通过轴瓦(图中未示出)或者通过副推力轴承12(如图4和图5所示)间接顶靠在承力盖座9上，特别是发生“抬轴”冲击时，产生的冲击力可经由调节螺母4的承力轴肩10传递给承力盖座9并最后通过承力盖座9与调节装置本体1的连接件比如螺栓等传递给调节装置本体1(图4和图5所示情形的作用力传递路径为：调节螺母4→承力轴肩10→上承力面10a→副推力轴承12→承力盖座9→调节装置本体1)；显然，在调节装置本体1与承力盖座9的共同约束下调节螺母4只能作围绕其调节螺母轴线的转动而不能作沿着调节螺母轴线的移动；另外需要指出的是，本发明中的各种轴线如调节装置本体1的回转轴线、调节螺母4的回转轴线以及调节螺杆5的回转轴线等最好采用同轴设置，亦即它们的回转轴线的最佳布局情形为共合一根定轴轴线O1(参见图1、图2、图4和图5)，此定轴轴线O1事实上可以为水泵主电机转子的轴线；本发明的调节螺母4相对于调节装置本体1可以有正转、反转和静止三种运行状态，分别对应着驱使调节螺杆5在定轴轴线O1方向的上移、下移和静止三种情形，换句话说对应着水泵调节拉杆作用于叶片而分别使其角度处于增大角度、减少角度和锁止角度的三种工作状态(或者对应着使叶片角度处于减少角度、增大角度和锁止角度的三种工作状态)，具体由水泵的设计而确定，其中调节螺母4相对于调节装置本体1的正转、反转和静止三种状态既可以由调节电机2的正转、反转和停止来决定(此时调节电机2必须具备可反转的功能，而此类情形为较佳情形)，也可以让调节电机2转向保持不变但通过离合机构和惰轮机构来予以实现；特别地，当调节电机2停止运转时(指调节电机2断电而停止自身的转动，此时调节电机2的转子与定子相对静止)，调节螺母4将相对于调节装置本体1处在相对静止的状态，此时调节螺杆5将停止轴向运动，于是调节螺母4/调节螺杆5运动副处在锁止状态，而与之相呼应的是水泵的叶片处在某一迎水角度(亦即攻角)运行并锁止在该角度工作直至下一步调节电机2又开始得电再次转动；尤其需要指出的是，当调节电机2停止运转亦即水泵维持在某一个叶片角度不变而运行时，此时调节螺母4之承力轴肩10的下承力面10b、主推力轴承11(当设置有该部件时)、调节装置本体1以及承力轴肩10的上承力面10a、副推力轴承12(当设置有该部件时)、承力盖座9，上述零部件将处于相对静止的工作状态并一起作同步同向的运转，这种情形将十分有利于提高这些部件的工作可靠性和使用寿命；本发明设置有一个专门针对调节螺母4与调节螺杆5运动副的密封系统，该密封系统的结构与布局采用为以下两种形式中的一种：a)第一种密封系统是，设置有一个可跟随调节螺杆5一起运动的密封套筒13，该密封套筒13呈筒状并将调节螺杆5环套在其内亦即密封套筒13将调节螺杆5环围在其内、同时密封套筒13与调节螺母4作运动密封配合(如图4所示)，调节螺母4与密封套筒13作运动密封配合的部位为柱面状，该柱面状包括各种构造形式，其中以圆柱面的构造为最佳形式，在这里，密封套筒13跟随调节螺杆5一起运动可以有多种方式予以实现，比如可以将密封套筒13直接连接到调节螺杆5上(图中未示出)、也可以将密封套筒13与调节螺杆5一体结构制作(图中未示出)、还可以将密封套筒13通过中间件在连接到调节螺杆5上(图4所示即为这种情形，在图4中密封套筒13通过独立构件的调节法兰盘8亦即中间件连接到调节螺杆5上)，需要说明的是，本发明所说的“该密封套筒13呈筒状并将调节螺杆5环套在其内”并不意味着密封套筒13必须要将调节螺杆5全局环套在其内，而是允许调节螺杆5有部分构造缩藏在调节螺母4内而并未被密封套筒13所覆盖或所环套、同时还允许调节螺杆5上无须润滑的部分构造(比如调节螺杆5中负责对外连接水泵调节拉杆的部位)也可以未被密封套筒13所覆盖或所环套，密封套筒13的主体结构形状以薄壳状圆筒形为最佳；b)第二种密封系统是，设置有一个可跟随调节螺母4一起运动的密封构件14，该密封构件14配装在调节螺母4上、同时密封构件14环抱调节螺杆5并与之作运动密封配合(如图5所示)，调节螺杆5与密封构件14作运动密封配合的杆段部分为光杆状，其中该光杆状的配合杆段部分其杆身以圆柱杆为最佳结构形式，在这里，密封构件14可以跟随调节螺母4一起作同步的运动，亦即意味着当调节螺杆5作沿定轴轴线O1的轴向运动时密封构件14与调节螺杆5的密封将包括有旋转密封和移动密封两种状态的复合。需要指出的是，上述两种密封系统各有优势，第一种密封系统采用密封套筒13可以有效减少调节螺母4/调节螺杆5运动副的长度，因此可以减少调节装置的总体高度，或者说在相同高度的前提下第一种密封系统可以获得更大的调节螺杆5的轴向位移行程，另外，较短长度的调节螺母4/调节螺杆5运动副也即意味着调节螺母4和调节螺杆5均拥有更短的轴向长度，换句话说它们的制作工艺可以相对更加简单；第二种密封系统采用密封构件14环抱调节螺杆5的方案，其优点是密封结构可以非常简洁，因此调节装置的安装与调整更加方便。很显然，本发明通过采用上述密封系统后，调节装置的核心部件“调节螺母4/调节螺杆5运动副”的润滑与密封已由传统的开放式裸露布局改进成为了一个相对封闭的系统，一方面有效提高了装置的工作可靠性，盖因在加装密封套筒14或者加装密封构件14之后，以往经常出现的对外渗漏现象和甩油现象由此将大幅减少乃至完全杜绝，毋庸置疑，润滑介质的有效保持可以明显提高机件的工作可靠性，另一方面，由于加装密封套筒14或者密封构件14可以有效减少润滑介质的流失，由此可以减少润滑油的添加次数、出现故障的停机次数以及维修次数，这显然有效降低了装置的日常维护成本与维护程序的复杂度；另外值得一提的是，本发明对“调节螺母4/调节螺杆5运动副”采用调节装置本体1、调节螺母4设置承力轴肩10、承力盖座9等支撑与支承的结构，这些措施均具有各部件随动转动的意味，事实上，在水泵正常工作的绝大多数时段里面，它实现了调节螺母4/调节螺杆5运动副静止不动，即使是在调整叶片角度期间该调节螺母4/调节螺杆5运动副(尤其是支承调节螺母4的轴承)的工作时间与工作转速也是非常之短少的，每次调节一般都可以在五分钟以内完成(亦即意味着支承调节螺母4的轴承其真正工作运转的时间只有几分钟、而传统调节装置之调节螺母4的支承轴承是带着载荷跟随水泵主电机一起长期运转的)、调节螺母4相对于调节螺杆5的转速(亦即支承调节螺母4的轴承相对于调节装置本体1的转速)一般都在每分钟1转至3转以内(传统调节装置之调节螺母4的支承轴承其转速通常在每分钟100转至500转之间)，故本发明调节装置的润滑与密封系统相比于传统的系统其工作环境得以明显改善，其工作强度大幅降低，以至于无须对其进行特别的冷却，再辅以本发明中配置的密封套筒13或密封构件14之后，调节装置的工作可靠性无疑可以大大提高。

进一步，本发明为了减少摩擦以提高相关部件的使用寿命，同时也为了降低调节电机2消耗的功率，可以在调节螺母4承力轴肩10的下承力面10b与调节装置本体1之间设置一个主推力轴承11(如图4和图5所示)，这样调节水泵叶片角度时所发生的调节力、以及相关部件的重力将会经由水泵调节拉杆→调节螺杆5→调节螺母4→承力轴肩10→下承力面10b→主推力轴承11→调节装置本体1，如此可以将原来承力轴肩10与调节装置本体1之间的滑动摩擦适度转化为滚动摩擦，从而达成减少摩擦磨损和减少耗电的目的。另外，还可以在调节螺母4承力轴肩10的上承力面10a与承力盖座9之间设置有副推力轴承12(如图4和图5所示)，此时对调节螺母4的预紧力以及发生“抬轴”冲击时的上顶力将会经由水泵调节拉杆→调节螺杆5→调节螺母4→承力轴肩10→上承力面10a→副推力轴承12→承力盖座9→调节装置本体1，同样地原来承力轴肩10与承力盖座9之间的滑动摩擦也可以适度转化为滚动摩擦。进一步，在承力盖座9与副推力轴承12之间设置有缓冲垫片15(如图4和图5所示)，如此安排的目的在于通过缓冲垫片15的变形吸能效应来缓解和缓冲强大的抬轴冲击力，以保护调节装置免遭损坏，缓冲垫片15的一个较佳制作材料是铜材。再进一步，还可以在承力盖座9与缓冲垫片15之间设置可顶压缓冲垫片15的弹压弹簧16(如图4和图5所示)，其中弹压弹簧16以波形弹簧为最佳结构形式，设置弹压弹簧16有利于调整承力盖座9对主推力轴承11、承力轴肩10和副推力轴承12的预紧力，使之具有更好的工作状态，并能有效消除上述零部件的配合间隙和游隙。为了安装时的对中方便，本发明可以在调节螺母4与调节装置本体1之间设置下定位轴承17和上定位轴承18(如图4和图5所示)，其中下定位轴承17及上定位轴承18的内圈可以配装在调节螺母4上、下定位轴承17及上定位轴承18的外圈则可以配装在调节装置本体1或/和承力盖座9上，设置下定位轴承17和上定位轴承18之后可以准确定位调节螺母4使其轴线与调节装置本体1的回转轴线同轴。本发明可以在调节螺母4上开设油路4a将调节螺母4的承力轴肩10的下承力面10b与上承力面10a进行连通(如图4和图5所示)；另外，本发明可以在调节螺杆5上开设轴向布局的中孔状油道4b，同时开设有径向布局的油孔4c将该油道4b与调节螺杆5的螺纹构造部位进行连通(如图4和图5所示)；开设上述各种润滑油通路的目的是让润滑介质能够在各配合副之间相互流通，一方面可以增强润滑，另一方面可以共享润滑介质，同时还可以减少运动副因内腔完全封闭而发生闭气挤油的现象。

本发明的调节装置可以设置一个固定护罩19(如图1、图4和图5所示)，该固定护罩19可以紧固安装在水泵的基座上，它是静止的，固定护罩19可将调节装置本体1、调节电机2、减速机构3、调节螺母4和调节螺杆5等调节装置的主要零部件围罩在其内从而对它们起到保护作用；所述的电刷6可以紧固安装在固定护罩19上，所述的受电环7可以布置在调节装置本体1上(图中未示出)或/和布置在调节电机2上(如图4和图5所示)，其中受电环7跟随调节装置本体1或者跟随调节电机2一起旋转，而电刷6则可以为静止的状态并保持与受电环7接触；电刷6最好能保持一定的接触压力压靠在受电环7上，以便保证供电或通讯的可靠性。进一步，受电环7包括有四种情形：三道动力环和两道控制环(如图4和图5所示，此时可以配用三相电的调节电机2，而两道控制环可以供位移传感仪作为来与回的信号通道)、两道动力环和两道控制环(图中未示出，此时可以配用两相电的调节电机2，而两道控制环可供位移传感仪作为来与回的信号通道)、三道动力环和一道控制环(图中未示出，此时可以配用三相电的调节电机2，而一道控制环可供位移传感仪作为来与回之一的信号通道，同时可以借用调节装置本体1作为另一路回路通道)、两道动力环和一道控制环(图中未示出，此时可以配用两相电的调节电机2，而一道控制环可供位移传感仪作为来与回之一的信号通道，同时可借用调节装置本体1作为另一路回路通道)，同时布置有与受电环7数量及位置呼应配接的电刷6。

本发明为了便于调节螺杆5与水泵调节拉杆的连接，可以在调节螺杆5上配接一个调节法兰盘8，调节法兰盘8可以与调节螺杆5为一体结构制作(图中未示出)，但其最佳情形是将调节法兰盘8制作为一个独立构件即可以将该调节法兰盘8单独制作后再套装在调节螺杆5上(如图4和图5所示，此时可以采用轴肩的结构形式在调节螺杆5与调节法兰盘8之间进行作用力的传递)，这样调节法兰盘8可以相对于调节螺杆5作一定角度的转动位移，如此在安装调节装置时先转动调节螺杆5、使之到位接触到水泵调节拉杆的连接法兰之后，再转动调节法兰盘8使其连接紧固孔与水泵调节拉杆连接法兰的紧固孔对准，上述做法可以很好地解决了或者说兼顾了调节螺杆5与水泵调节拉杆的轴向就位与周向定位的难题。进一步，为了能够应对调节螺杆5与水泵调节拉杆的联接对中问题，可以在上述独立构件形式的调节法兰盘8的下部设置有包含球冠构造的缓冲球垫20，利用球形构造来提高对位置误差的容错容差能力；另外，缓冲球垫20最好采用铜质的材料来进行制作，以便具有较好的缓冲吸能而保护调节装置。

本发明为了提高调节装置的工作可靠性，可以设置一个用以辅助加固调节电机2或/和减速机构3的随动加强座架21，该随动加强座架21紧固安装在调节装置本体1(图中未示出)或承力盖座上(如1至图5所示)，增设随动加强座架21后可以明显增强调节装置的刚性，增强其抵抗变形和震动的能力，最后结果是可以提高调节装置的工作可靠性，在这里，随动加强座架21可以是机架的结构形式也可以是箱座的结构形式，既可以在垂直方向也即沿定轴轴线O1的方向上去辅助调节装置本体1支撑调节电机2或者减速机构3、也可以在垂直定轴轴线O1的径向方向去支撑和加固调节电机2或者减速机构3的刚度，图1至图5所示给出的正是沿径向方向去支撑和加固减速机构3刚度的情形。进一步，可以在所述随动加强座架21上设置若干组可调式紧固螺栓机构22，其中每组可调式紧固螺栓机构22包括有一个调节螺栓22a、一个锁紧螺母22b和一个压紧头22c(参见图1至图5)，通过调整调节螺栓22a的进给和退缩可以调整压紧头22c与加固对象的距离和紧固程度，当达到要求后即可利用锁紧螺母22b对其予以锁紧或者锁定，需要说明的是，可调式紧固螺栓机构22最好有两组及两组以上，而且调节螺栓22a的轴线最好与定轴轴线O1垂直，其最佳情形是调节螺栓22a的轴线垂直定轴轴线O1且沿径向布局(参见图4和图5)。再进一步，为了不损坏所加固的对象，可以在可调式紧固螺栓机构22压紧头22c与所紧固加固的对象之间设置保护隔垫23(如图2、图4和图5所示)，其中保护隔垫23可以是各种材料，比如保护隔垫23可以为铜垫、铝垫、纸垫、胶垫乃至木垫等等。

本发明相比现有技术具有的突出优点是：采用调节电机2跟随调节装置本体1转动的随动布局方案，同时针对调节装置的核心部件设置有专门的润滑与密封系统，通过设置密封套筒13或密封构件14而将调节螺母4/调节螺杆5运动副由现有技术的开放式裸露布局形式改进为封闭的密封系统，有效地减少了该配合运动副润滑介质的渗漏和甩油现象，一方面有效提高了装置的工作可靠性，另一方面有效地降低了装置的日常维护成本与维护程序的复杂度；进一步，采用独立构件形式的调节法兰盘8配置在调节螺杆5之上，可有效兼顾调节螺杆5对外联接时的轴向就位与周向就位，藉此进一步提高了装置的工作可靠性，同时还使之具有更好的可装配性与可维护性。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，它包括有调节装置本体、调节电机、减速机构、调节螺母、调节螺杆和控制系统，所述调节螺母与调节螺杆采用螺旋构造进行配接并组成一个螺旋运动副，所述控制系统通过电刷及受电环向调节电机供电、所述调节电机可驱使减速机构运转、所述减速机构可驱使调节螺母产生旋转运动、所述调节螺母可驱使调节螺杆产生轴向移动；其特征在于：调节电机的本体可跟随调节装置本体一起作同步回转运动，在调节装置本体上紧固连接有一个承力盖座，所述调节螺母设置有至少一个承力轴肩，该承力轴肩包含有上承力面和下承力面，其中下承力面与调节装置本体存在有相互承力的关系、上承力面与承力盖座存在有相互承力的关系，在调节装置本体与承力盖座的共同约束下调节螺母只能作围绕其本身轴线的转动而不能作沿着其轴线的移动，所述调节螺母相对于调节装置本体可以有正转、反转和静止三种运行状态；另外设置有一个针对调节螺母与调节螺杆运动副的密封系统，该密封系统的结构与布局为以下两种形式中的一种：

a)设置有一个可跟随调节螺杆一起运动的密封套筒，该密封套筒呈筒状并将调节螺杆环套在其内、同时密封套筒与调节螺母作运动密封配合，调节螺母与密封套筒作运动密封配合的部位为柱面状；

b)设置有一个可跟随调节螺母一起运动的密封构件，该密封构件配装在调节螺母上、同时密封构件环抱调节螺杆并与之作运动密封配合，调节螺杆与密封构件作运动密封配合的杆段部分为光杆状。

2.根据权利要求1所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述调节螺母承力轴肩的下承力面与调节装置本体之间设置有主推力轴承。

3.根据权利要求2所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述调节螺母承力轴肩的上承力面与承力盖座之间设置有副推力轴承。

4.根据权利要求3所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述承力盖座与副推力轴承之间设置有缓冲垫片。

5.根据权利要求4所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述承力盖座与缓冲垫片之间设置有顶压缓冲垫片的弹压弹簧。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述调节螺母与调节装置本体之间设置有下定位轴承和上定位轴承。

7.根据权利要求6所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述调节螺母上开设有油路将调节螺母承力轴肩的下承力面与上承力面进行连通。

8.根据权利要求6所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述调节螺杆上开设有轴向布局的中孔状油道，同时开设有径向布局的油孔将该油道与调节螺杆的螺纹构造部位进行连通。

9.根据权利要求1至5任意一项所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：所述调节装置设置有一个固定护罩，所述电刷安装在固定护罩上，所述受电环布置在调节装置本体或/和调节电机上。

10.根据权利要求9所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：所述的受电环包括有三道动力环和两道控制环、两道动力环和两道控制环、三道动力环和一道控制环、两道动力环和一道控制环共四种情形，同时还布置有与受电环数量及位置呼应配接的电刷。

11.根据权利要求1至5任意一项所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述的调节螺杆上设置有调节法兰盘。

12.根据权利要求11所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：所述调节法兰盘为可以相对调节螺杆作一定角度转动位移的独立构件。

13.根据权利要求12所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在调节法兰盘的下部设置有包含球冠构造的缓冲球垫。

14.根据权利要求1至5任意一项所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：设置有用以辅助加固调节电机或/和减速机构的随动加强座架，该随动加强座架紧固安装在调节装置本体或承力盖座上。

15.根据权利要求14所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：在所述随动加强座架上设置有至少两组可调式紧固螺栓机构，每组可调式紧固螺栓机构包括有一个调节螺栓、一个锁紧螺母和一个压紧头。

16.根据权利要求15所述的随动电机型机械式水泵叶片角度在役调节装置，其特征在于：所述可调式紧固螺栓机构中的压紧头均压紧向减速机构，并在压紧头与减速机构之间设置有保护隔垫。