CN107165835A - 具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置 - 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：调节电机的本体跟随调节装置本体一起运转，并布置有能采集调节螺杆轴向位移信号的紧凑型位移传感仪，该位移传感仪邻近布局在调节螺母/调节螺杆运动副的区域，能大幅缩小其采集构件的空间占位，减少传递构件的穿越距离、穿越部件的数量以及交接环节的复杂度，藉此可减少装配误差、配合间隙和弹性变形等因素引发的信号失真，并降低了装置制造及装配的难度，有效了提高装置的调控精度与可靠性。

Description

具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置

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，具体地说涉及可在役调控水泵叶片角度的调节装置，更具体地说涉及一种能实时地对水泵或水轮机叶片角度进行调控的并具有紧凑位移传感仪的机械式调节装置。

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。很显然，若能依照江湖水位、季节变化以及水文状况等不同运行工况环境来实时地调控叶片的工作角度，不仅能优化水泵排量的输出特性，而且还能节约大量的电力。也因此，现有水泵尤其是大型水泵或其机组，均无一例外地配置有用以调节叶片角度的机构和装置，籍此在水泵运转时能够随时在役调控叶片的角度而获取最优的工作效率。

迄今为止，实现水泵叶片角度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，即借助活塞和油泵系统产生调节力去驱动一个连接水泵桨叶的调节杆，籍此改变水泵叶片的迎水角度；另一种是机械调节方式，即采用一个调节电机和减速机构去驱动一个螺母螺杆副，并利用螺母螺杆副来驱动调节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，以至于其调节的稳定性较差而备受使用者诟病；后者容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调节电机为静止布局的方案，由于该方案的传动方式决定了其支承螺母螺杆副的推力轴承必须长期处在带载运转的状况，因而寿命很短，另外调节装置的支撑结构还难以抵御水泵的“抬轴”冲击力，因此在使用过程中常常出现调节装置被顶开和掀翻的“炸机”事故。

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，其特点在于该调节器的主体被固定在水泵主电机上呈空心状之转子轴的顶端上，调节叶片角度的调节杆(即拉杆)穿越水泵主电机转子的空心轴而与调节器联接并接受其驱动，其中所述调节器的调节电机通过一套减速机构驱动螺母螺杆副使调节杆产生一定幅值的上或者下的轴向移动，籍此实现水泵叶片角度的增大或者减少。该内置旋转式叶片角度机械调节器的最大优势在于它可大幅降低调节器转动部件的转动工作时间，因而可以大幅度延长支撑与定位螺母螺杆副之下垫及上垫的使用寿命。

然而，从上述CN102345613A和CN202348760U所提供的技术方案看，它们虽然能有效延长调节器转动部件的寿命，但其采用的结构及布局依然存在有不足之处，具体表现在以下方面：

1)采用长杆状的撑杆作为轴向位移信号的传递构件将导致叶片角度调控不够精确，原因在于，产生轴向位移的传动座(即螺杆)布局在调节器的底部区域，而感知位移的位移传感仪却被布局在调节器的顶端，为将位移信号从底部传输至顶部，该调节器采用的是机械传递的办法，亦即依靠一根乃至多根长度很长的撑杆来穿越调节器的众多部件和区域来传递位移信息，包括“螺母螺杆副区域”、“由众多大小齿轮组成的减速装置”以及“调节电机的轴向尺度全局”等等，在历经多重迂回交接后方能将调节杆的位移信息传抵给调节器顶端的位移传感仪，由于机械传递不仅涉及的环节和零部件多而派生较多的配合间隙，而且更由于撑杆轴向尺度过长而产生较大的变形，以至于最终位移传感仪获得的位移信号失真而影响到叶片角度的真实性，众所周知，现有水泵叶片的角度变化范围普遍在-6°至+8°之间，而与之呼应的调节杆(螺杆)的位移基本在叶片每调节1°对应调节杆位移1mm至3mm，显然，过多的轴向位移误差叠加将导致较大的叶片角度波动变化，更遑论实施精确在役实时调节水泵叶片的角度。

2)采用长杆状穿越型布局的撑杆将导致调节器的安装和维护比较困难，一方面长杆状穿越式布局的撑杆需要穿越调节器的“螺母螺杆副区域”和“由众多大小齿轮组成的减速装置”这两个均为必须润滑的部件与区域，由此必然需要配用众多的密封零部件与构件，不难想象这样做不仅会增加制造成本，而且会造成装配困难，甚至由于涉及到更多的运动配合密封环节和采用更多的密封构件而必然存在更多的泄漏隐患，从而会危及调节器的正常工作，同时还会给日后的正常维护带来诸多不便。

3)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杆(即拉杆)上的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，此时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拉杆的法兰，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，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，因此导致调节器在实际安装时其调配过程非常之困难，需要反复地拆卸、装配和预紧并不断地调整各处垫片的厚度与螺栓的预紧力才能勉强调整到位，其程序繁复其工作量非常之大，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非常值得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，本发明提出一种具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，目的在于：通过改进反映叶片角度变化的位移信号传输结构及布局方式，使得调节装置在役实时调节水泵叶片角度变得更加可靠和更加精确；进一步，通过改进调节螺杆对外连接的结构与形式，使得调节装置具有更高的工作可靠性和更好的可装配性与可维护性。

本发明的目的是这样来予以实现的：一种具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，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；在调节装置本体或/和调节螺母上设置有紧凑布局的位移传感仪，该位移传感仪安装在调节装置本体上并邻近布置在调节螺母/调节螺杆运动副的区域、或者该位移传感仪直接安装在调节螺母/调节螺杆运动副上，所述位移传感仪能感知和接受调节螺杆的轴向位置及位移信号并可将该信号传输至控制系统。

进一步，上述位移传感仪感知和接受调节螺杆轴向位置及位移信号的方式包括机械触碰的接触方式、磁通感应的非接触方式和光子感应的非接触方式中的一种或者多种。

进一步，上述位移传感仪以滑动电阻器的形式采集调节螺杆的轴向位移信号。

进一步，上述以滑动电阻器形式采集的调节螺杆轴向位移信号通过受电环的结构向调节装置的控制系统输送信号。

进一步，上述的位移传感仪上配置有行程限制开关。

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，同时布置有与受电环数量及位置呼应配接的电刷。

上述位移传感仪以无线传输的方式向控制系统输送信号。

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。

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。

上述承力盖座与副推力轴承之间设置有缓冲垫片。

上述承力盖座与缓冲垫片之间设置有波形弹簧。

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。

上述调节螺杆上设置有调节法兰盘，并且该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。

上述独立构件形式的调节法兰盘的下部设置有包含球冠构造的缓冲球垫。

本发明相比现有技术具有的突出优点是：将采集调节螺杆轴向位移信号的位移传感仪邻近布局在调节螺母/调节螺杆运动副区域，由此大幅缩短了采集构件的尺寸及其传递信号的距离，并大大减少了传递构件交接的环节以及传递路径穿越的部件和区域，因此位移传感仪事实上成为紧凑型布局的仪器装置，它有效地减少了反映叶片角度变化的位移信号失真度，从而提高了调节装置在役实时调节水泵叶片角度的精度并使得调控变得更加可靠；另外采用独立构件的调节法兰盘，使得装配调节装置时更加容易对位，由此提高了装置的可装配性与可维护性。

附图说明

图1是本发明具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置的一个实施例主视图；

图2是图1所示实施例的俯视图；

图3是图1所示实施例的剖视图。

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—3：

具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，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3)，其功能是用以支撑或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3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和灵活安装调节装置的其它部件；本发明的调节螺母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；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7及受电环8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。本发明的特色之一是：调节电机2的本体跟随调节装置本体1一起作同步回转运动，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发生联接关系，在这里，调节装置本体1通常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)，正常运转时水泵的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6(参见图3)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一起运转、同时另一方面接受调节螺杆5的驱动而可以作轴向位移运动并藉此调控水泵叶片角度的变化。本发明的特色之二是：在调节装置本体1上紧固连接有一个承力盖座9(参见图3)，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3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3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、另一方面同时还可以有效抵御“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3所示乃承力盖座9帮助调节装置本体1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3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3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)；很显然，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至图3)，此定轴轴线O1事实上即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、或者使其角度处于减少角度、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、反转和停止所决定(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转向保持不变而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，亦即调节电机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处在锁止状态，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又开始得电而再次转动。本发明的特色之三是：在调节装置本体1或/和调节螺母4上安装有紧凑布局的位移传感仪13，该位移传感仪13邻近安装在调节螺母4/调节螺杆5运动副的区域(如图3所示)、或者该位移传感仪13直接安装在调节螺母4/调节螺杆5运动副上(图中未示出)，而当位移传感仪13直接安装在调节螺母4/调节螺杆5运动副上时位移传感仪13的布局将更加紧凑；本发明中的位移传感仪13可以将其所感知和接受到的调节螺杆5的轴向位移信号传输至控制系统，其中位移传感仪13可以跟随调节装置本体1或者跟随调节螺母4一起作同步回转运动，在这里，所谓“位移传感仪13邻近布局在调节螺母4/调节螺杆5运动副的区域”乃包括两重含义：第一个含义是从半径方向进行观察，至少有二分之一的位移传感仪13的本体(即构成位移传感仪13获取调节螺杆5信息的感知部分及该感知部分的主要支撑构件)落在调节装置本体1主驱法兰盘1a的最大包络圆周以内，亦即以主驱法兰盘1a的最大外缘为界限作一个环周柱面(其柱面母线与定轴轴线O1平行)，则该环周柱面将位移传感仪13本体的至少二分之一部分被围括在其内，其中又以位移传感仪13本体的全部被围括在其内为最佳布局情形(如图3所示)，如此安排的目的是让位移传感仪13从半径方向尽量靠近调节螺杆5、或者说尽量靠近定轴轴线O1；另一个含义是从轴线方向进行观察，位移传感仪13负责感知与采集的构件其主体部分至少有二分之一落在调节螺母4/调节螺杆5运动副的高低限以内，亦即以调节螺母4及调节螺杆5的结构为依据，过调节螺母4/调节螺杆5运动副最高结构部位外缘点作一个最高截面(该最高截面垂直定轴轴线O1)、同时过调节螺母4/调节螺杆5运动副可抵达最低状态时的最低结构部位的外缘点作一个最低截面(该最低截面同样垂直定轴轴线O1)，则由该最高截面与最低截面所截取的区域至少围括位移传感仪13负责感知与采集构件的至少有二分之一部分，其中又以位移传感仪13感知与采集构件的全部被围括在其内为最佳布局情形(如图3所示)，如此安排的目的是让位移传感仪13从轴向的方向亦即高度方向上尽量布局靠近调节螺杆5；本发明的位移传感仪13可以有多种方式感知和接受调节螺杆5的轴向位移信号，包括机械触碰、电磁感应、超声测距、激光测距等等各种间接的和直接的测距方法与感知传递方式，而其中又以通过机械配合的接触方式、磁通感应或/和光子感应的非接触方式来感知和接受调节螺杆5的轴向位移信号为较佳情形，因为这些方式比较容易实现也比较可靠，其中磁通感应可以是各种磁触发、磁感应、磁吸附等等，而光子感乃包括光元件的各种构件如反射、折射、光通量以及光开关等等，光子感包括以光程来测距的内容；特别地，位移传感仪13感知和接受调节螺杆轴向位置及位移信号的方式可以为包括机械触碰的接触方式、磁通感应的非接触方式和光子感应的非接触方式中的一种或者多种。进一步，上述位移传感仪13以滑动电阻器的形式来采集调节螺杆5的轴向位移信号(参见图3)，此时属于机械配合接触方式的一种，通过滑动电阻器可以将位移信号以电阻值或电压值的变化为载体传输出去给控制系统，如此可以利用导线或者无线的方式非常方便地将位移信号传输出去。再进一步，上述以滑动电阻器形式采集到的调节螺杆5的轴向位移信号可以通过受电环8的结构向调节装置的控制系统输送信号。此外，本发明还可以在位移传感仪13上配置若干个行程限制开关13a(如图3所示)，设置行程限制开关的目的是防止调节螺杆5出现过度的轴线位移而损坏调节装置。

本发明的调节装置可以设置一个固定护罩14(如图1至图3所示)，该固定护罩14可以紧固安装在水泵的基座上，它是静止的；所述的电刷7可以紧固安装在固定护罩14上，所述的受电环8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3所示)，其中受电环8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7则可以为静止状态并保持与受电环8接触；电刷7最好能保持一定的接触压力压靠在受电环8上，以便保证供电或通讯的可靠性。进一步，受电环8包括有四种情形：三道动力环和两道控制环(如图3所示，此时可配用三相电的调节电机2，而两道控制环可供位移传感仪13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13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13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)、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13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8数量及位置呼应配接的电刷7。

本发明的位移传感仪13也可以采用无线传输的方式向控制系统输送信号，所谓无线传输的方式包括无线电传输、声波传输等形式的传输方式，采用无线传输的方式将使得调节装置更加简化(图中未示出)；特别地，当位移传感仪13安装在调节螺母4/调节螺杆5运动副上时，采用无线传输的方式向控制系统输送信号将更具优势，此时的位移传感仪13亦将布局更加紧凑。

本发明为了减少摩擦以提高相关部件的使用寿命，同时为了降低调节电机2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3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3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3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之间设置波形弹簧16(如图3所示)，设置波形弹簧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3所示)。

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6，调节法兰盘6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6制作为一个独立构件即可以将该调节法兰盘6单独制作后再套装在调节螺杆5上(如图3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6之间进行作用力的传递)，这样调节法兰盘6可以相对调节螺杆5作一定角度转动位移，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6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6的下部设置有包含球冠构造的缓冲球垫19，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19最好采用铜材来进行制作，以便具有较好的缓冲吸能而保护调节装置。

本发明相比现有技术具有的突出优点是：将采集调节螺杆5轴向位移信号的位移传感仪13邻近布局在调节螺母4/调节螺杆5运动副区域，由此大幅缩短了采集构件的尺寸及其传递信号的距离，并大大减少了传递构件交接的环节以及传递路径穿越的部件和区域，因此位移传感仪13事实上成为紧凑型布局的仪器装置，它有效地减少了反映叶片角度变化的位移信号失真度，从而提高了调节装置在役实时调节水泵叶片角度的精度并使得调控变得更加可靠；另外采用独立构件的调节法兰盘22，使得装配调节装置时更加容易对位，由此提高了装置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 (15)

1.一种具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，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；在调节装置本体或/和调节螺母上设置有紧凑布局的位移传感仪，该位移传感仪安装在调节装置本体上并邻近布置在调节螺母/调节螺杆运动副的区域、或者该位移传感仪直接安装在调节螺母/调节螺杆运动副上，所述位移传感仪能感知和接受调节螺杆的轴向位置及位移信号并可将该信号传输至控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：所述位移传感仪感知和接受调节螺杆轴向位置及位移信号的方式包括机械触碰的接触方式、磁通感应的非接触方式和光子感应的非接触方式中的一种或者多种。

3.根据权利要求2所述的一种具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：所述位移传感仪以滑动电阻器的形式采集调节螺杆的轴向位移信号。

4.根据权利要求3所述的一种具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：所述以滑动电阻器形式采集的调节螺杆轴向位移信号通过受电环的结构向调节装置的控制系统输送信号。

5.根据权利要求4所述的一种具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：所述的位移传感仪上配置有行程限制开关。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，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。

7.根据权利要求6所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：所述受电环包括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，同时布置有与受电环数量及位置呼应配接的电刷。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：所述位移传感仪以无线传输的方式向控制系统输送信号。

9.根据权利要求1至5任意一项所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：在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。

10.根据权利要求9所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：在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。

11.根据权利要求10所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：在承力盖座与副推力轴承之间设置有缓冲垫片。

12.根据权利要求11所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：在承力盖座与缓冲垫片之间设置有波形弹簧。

13.根据权利要求12所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：在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。

14.根据权利要求1至5任意一项所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：在调节螺杆上设置有调节法兰盘，并且该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。

15.根据权利要求14所述的具有紧凑布局位移传感仪的机械式水泵叶片角度调节装置，其特征在于：在独立构件形式的调节法兰盘的下部设置有包含球冠构造的缓冲球垫。