CN107387293A - 回转体供油控制系统和新型回转供油变桨式水轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回转体供油控制系统，设置于主轴上，包括：液压控制装置、供油装置以及制动装置；供油装置包括固定于主轴上的储油罐及油泵，储油罐通过管道与油泵及液压控制装置连通，油泵用于为液压控制装置提供压力油；制动装置包括制动盘和制动器，制动盘可转动的设置于主轴上，制动盘与油泵的驱动轴传动相连，制动盘与主轴相对转动时，带动驱动轴转动以启动油泵，制动器用于制动制动盘以使制动盘绕主轴转动。本发明还提供一种新型回转供油变桨式水轮机。本发明在制动盘相对于供油装置旋转时，通过制动盘启动油泵为液压控制装置供油，避免了输油装置和受油装置之间发生相对旋转的时候，连接处不易密封造成漏油。

Description

回转体供油控制系统和新型回转供油变桨式水轮机

技术领域

本发明涉及供油装置，特别是涉及一种回转体供油控制系统应用该系统的新型回转供油变桨式水轮机。

背景技术

现有的水轮发电机主要包括定桨式水轮机和变桨式水轮机两种。其中定桨式水轮机的桨叶是固定不变的，所以其桨叶角度无法根据水流量的变化做出相应的调整，发电效率也相对较低；而变桨式水轮发电机的桨叶则是活动的，使用过程中可以根据水流量变化有针对性的对桨叶的方向和角度做出相应的调整，以提高发电效率。

现有的变桨式水轮机利用可回转的液压设备调节和控制桨叶的角度及方向，具体的，利用外部输油装置向固定于主轴上的受油机构输送高压液压油。在使用过程中，流水冲击桨叶带动水轮机的主轴旋转来发电，所以水轮机的主轴始终处于旋转状态。对于旋转机构来说，由于接触面是始终相对运动的，因此其密封性也相对较差，所以现有的回转受油器的液压油很容易泄露。这种方式由于受油器的输油装置和受油装置之间发生相对旋转，易导致受油器漏油，造成资源浪费、损坏发电设备、污染环境等严重后果。

发明内容

基于此，有必要针对现有受油器易漏油的问题，提供一种回转体供油控制系统及应用该系统的新型回转供油变桨式水轮机。

一种回转体供油控制系统，设置于主轴上，包括：固定的设置于所述主轴上的液压控制装置、为所述液压控制装置供油的供油装置以及制动装置；

所述供油装置包括固定于所述主轴上的储油罐及油泵，所述储油罐通过所述油泵与所述液压控制装置连通，所述油泵用于为所述液压控制装置提供压力油；

所述制动装置包括制动盘和制动器，所述制动盘可转动的设置于所述主轴上，所述制动盘与所述油泵的驱动轴传动相连，所述制动盘与所述主轴相对转动时，带动所述驱动轴转动以启动所述油泵，所述制动器用于制动所述制动盘以使所述制动盘绕所述主轴转动。

在其中一个实施例中，所述制动盘包括第一齿轮，所述油泵的驱动轴上固定有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合。

在其中一个实施例中，所述制动盘通过轴承可转动的设置于所述主轴上。

在其中一个实施例中，所述液压控制装置包括：用于控制液压油供油方向的换向阀、用于防止液压油回流的液控单向阀、用于防止液压油压力过大的溢流阀及用于阀块安装和油路连通的液压集成块。

在其中一个实施例中，所述制动器包括制动油缸，所述制动油缸的活塞上设有用于制动所述制动盘的制动片。

在其中一个实施例中，所述制动器固定于制动支架上，所述制动支架包括固定杆和设置于固定杆上的加强件。

在其中一个实施例中，所述储油罐的数量为多个，且多个所述储油罐沿所述主轴的周向间隔分布，多个所述储油罐之间互相连通。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种新型回转供油变桨式水轮机，包括主轴和可调节的桨叶，还包括上述任一项所述的回转体供油控制系统，其中，所述液压控制装置固定于所述主轴上并与控制所述桨叶的桨叶控制油缸相连，所述供油装置固定于所述主轴上，所述制动盘转动的设置于所述主轴上。

在其中一个实施例中，所述主轴内形成输油管，所述输油管与所述液压控制器的输出端相连通。

本发明的实施例，在制动盘相对于供油装置旋转时，通过制动盘启动油泵为液压控制装置供油，同时，由于储油罐、油泵和液压控制装置均固定于主轴上，所以储油罐、油泵、液压控制装置和主轴之间的相对位置是固定不变的，避免了使用过程中，各部件之间发生相对旋转的时候，连接处不易密封造成漏液。

附图说明

图1为本发明回转体供油控制系统一个实施例的结构示意图；

图2为图1中液压控制装置的结构示意图；

图3为本发明一个实施例中制动支架的结构示意图；

图4为本发明一个实施例中回转体供油控制系统的安装状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提出一种回转体供油控制系统。

应当理解的是，该回转体供油控制系统主要应用于回转状态下为液压控制装置10供油，并进一步由液压控制装置10执行进一步操作，其可以应用于机床、水轮机或泵组等各种旋转设备上，本实施例中以应用于水轮机上为例说明，在本实施例中，该回转体供油控制系统固定于一变桨式水轮机的主轴2上，并用于驱动桨叶角度调整。

如图1和图4所示，在一实施例中，该回转体供油控制系统包括：液压控制装置10、为液压控制装置10供油的供油装置20、以及制动装置30。

如图2所示，本实施例中，该液压控制装置10用于为液系统调节压力和进行压力油分配，在本实施例中，该液压控制装置10包括换向阀11、液控单向阀12、溢流阀13和液压集成块14。本实施例中液压集成块14通过管道与桨叶控制油缸(图未示)相连，使用过程中，换向阀11切换液压油的供油方向以实现高压油对桨叶的控制。本实施例中的液控单向阀12主要用于防止桨叶控制油缸中的液压油通过液压控制装置10渗漏，应当理解的是，桨叶控制油缸中的液压油因液压控制装置10可能存在内部渗漏时，则可能会导致其回流，本实施例中通过设置液控单向阀12使其可以限制液压油的流动方向，仅在液控单向阀打开时，液压油才能回流。本实施例中的溢流阀13则是为了控制油泵输出的最高压力，当输出的液压油的压力大于预设值时，将通过该溢流阀13泄压，以确保液压油的压力不会过高。本实施例中的液压集成块14则用于阀块安装和油路连通，其具体结构可参考现有及改进的液压集成块。

供油装置20包括储油罐21，该储油罐21内容纳有液压油，其容积可根据使用条件有针对性的确定，例如，对于大型水轮机来说，可能需要更多的液压油，因此储油罐21的容积也应当相对增大，而对于小型水轮机来说，需要的液压油相对较少，所以储油罐21的容积也小于大型水轮机上的储油罐21的容积。

应当理解的是，如果单个储油罐21的容积过大，其质量较大会导致其转动惯量也相对较大，在其绕主轴2旋转过程中，会在主轴2产生一个径向的维持储油罐21旋转的向心力，从而可能使主轴2产生破坏。

进一步的，在某些具体实施方式中，多个小容积的储油罐21对按角度均匀的环绕主轴2分布设置。例如，如果设置了三个储油罐21，则沿主轴2的轴向观察时，以主轴2为中心，每两个储油罐21之间的夹角均为120度，本实施例中以设置了两个储油罐21为例，则这两个储油罐21对称的设置于主轴2的侧面。这种设置方式使得维持每一储油罐21旋转的向心力在主轴2中央位置被平衡抵消，避免受力不均对主轴2可能产生的破坏。

在某一实施例中，为了使各储油罐21中的油量保持相等，多个储油罐21的底部通过输油管(图未示)相连，则根据连通器原理，多个储油罐21内液压油的液面高度将保持一致，实现了控制多个储油罐21内液压油的油量相等。

供油装置20还包括油泵22，该油泵22的输入端通过输油管(图未示)连接至储油罐21，油泵22的输出端则通过输油管(图未示)连接至液压控制装置10，在油泵22启动时，则将储油罐21中的液压油抽出，并输送至液压控制装置10中。

同样的，在某些具体实施方式中，为了平衡维持油泵22旋转的向心力，可以通过计算并合理设置储油罐21、液压控制装置10、油泵22之间的相对位置以平衡各部件的向心力。

在一具体实施方式中，将油泵22和液压控制装置10对称的设置于主轴2的两侧，以通过维持液压控制装置10旋转的向心力来平衡维持油泵22旋转的向心力。因为对于多个小容积储油罐21来说，维持其选择的所需向心力在主轴2中央处互相抵消，且由于储油罐21中的液压油会被输送至液压控制装置10中，所以储油罐21的质量实际上处于一变化过程中，多个储油罐21本身就可以维持一种动态平衡。应当理解的是，油泵22和液压控制装置10的转动惯量虽然可能不相同，但是可以通过对称设置油泵22和液压控制装置10将其影响降至最低。为了进一步平衡油泵22和液压控制装置10的转动惯量，本实施例中还可以通过增加配重块使油泵22和液压控制装置10的转动惯量达到平衡。

制动装置30包括制动盘31，本实施例中的制动盘31设置于主轴2上，且可以与主轴2发生相对转动，在某些具体实施方式中，该制动盘31的中央位置设有一轴承311，并通过轴承311固定于主轴2上，使得制动盘31可以绕主轴2转动，在正常工作过程中，不受外力作用时，该制动盘31是随主轴2一起转动的。该制动盘31与油泵22的驱动轴(不可见)传动相连，由于油泵22是固定于主轴2上的，所以当制动盘31绕主轴2转动时，制动盘31与油泵22之间的相对位置也发生了变化，此时，在制动盘31的控制下，油泵22的驱动轴也随之转动，从而启动油泵22并将储油罐21中的液压油抽出并输送至液压控制装置10中。

制动装置30还包括制动器32，该制动器32相对于地面固定，该制动器32在工作时用于使制动盘31制动。应当理解的是，制动盘31与油泵22是传动相连的，在主轴2转动时，虽然制动盘31可相对于主轴2转动，但是由于摩擦力的存在，也会使制动盘31随主轴2同步转动。当需要为液压控制装置10供油时，制动器32启动以使制动盘31制动。由于制动器32相对于地面固定，而主轴2相对于地面旋转，所以在制动盘31被制动后，其实际上是相对于主轴2旋转，从而使油泵22启动为液压控制装置10供油。

本实施例的技术方案中，在通过制动装置30使制动盘31相对于供油装置20旋转时，通过制动盘31启动油泵22为液压控制装置10供油，所以储油罐21、油泵22和液压控制装置10之间的相对位置是固定不变的，避免了由于储油罐21和液压装置发生相对旋转而导致连接处不易密封造成漏油。同时，由于克服了因旋转可能产生的漏油问题，因此对加工工艺的要求也相对降低，有助于降低成本，同时在使用过程中也不需要设置于主轴2的端部，突破了转桨式机组受油器只能安装在轴端的局限性。

在一实施例中，液压控制装置10和供油装置20通过安装支架(未标识)固定于主轴2上，在一实施例中，该安装支架包括互相对合的第一抱箍(不可见)和第二抱箍(不可见)，该第一抱箍和第二抱箍优选均为半圆形，第一抱箍和第二抱箍之间在对合时形成直径与主轴2直径相等的主轴槽，使用时，将第一抱箍和第二抱箍对合与主轴上，并利用紧固件将第一抱箍和第二抱箍固定。

进一步的，为了便于安装液压控制装置10和供油装置20，本实施例中进一步设置了安装板(未标识)，安装板固定于第一抱箍和第二抱箍上，具体的，可通过紧固件固定，也可以利用焊接等方式固定，本实施例中对此不作限制。在将而储油罐21、油泵22和液压控制装置10均固定于安装板上，实现了液压控制装置10和供油装置20的固定连接。

在一实施例中，制动盘31通过齿轮和油泵22的驱动轴传动连接。在某些具体实施方式中，制动盘31底部包括第一齿轮312，该第一齿轮312可以通过紧固件固定于主轴2上，也可以与主轴2一体成型，本实施例对此不作限制。在油泵22的驱动轴设有第二齿轮221，第二齿轮221与油泵22的驱动轴固定并同轴转动。在安装完成后，第一齿轮312与第二齿轮221的互相啮合的，当制动盘31相对于主轴2旋转时，第一齿轮312随之旋转，而油泵22相对于主轴2的位置是固定不变的，因此油泵22和制动盘31的相对位置发生变化，所以第二齿轮221也随之旋转，从而带动油泵22的驱动轴转动。

在其他一些具体实施方式中，还可以通过其他方式实现制动盘31与油泵22的驱动装置的传动相连，本实施例对此不作限制。

在一个实施例中，制动器32包括制动油缸321，制动油缸321的活塞上设有用于制动制动盘31的制动片制动油缸321的活塞伸出至制动片322与制动盘31相接触通过摩擦力使制动盘停止转动，从而使制动盘31与主轴2发生相对转动，从而启动油泵22，输出高压油。

请参阅图2，应当理解的是，对于水轮机来说，其主轴2的旋转速度是非常快的，因此本实施例中的为了提高制动器32的强度，将制动器32固定于制动支架33上。

应当注意的是，制动支架33的结构和位置并不是固定不变的，而是应当根据安装现场的具体情况选择合适的固定结构和固定位置。在其中一个具体实施方式中，制动支架33包括固定杆331和设置于固定杆331上的加强件332。其中，固定杆331沿制动盘31的法向设置，加强件332为两块加强板，且对称的设置于固定杆331的两侧，以增加制动支架33的强度。在某一具体实施方式中，每一加强板的宽度沿远离制动器32的方向逐渐增加，本实施例中，该加强板具体为三角形，可以进一步增加制动支架33的强度。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种变桨式水轮机，包括主轴2、桨叶(图未示)和用于调节桨叶的桨叶调节装置(图未示)，桨叶调节装置包括上述任一项的回转体供油控制系统1，其中，液压控制装置10固定于主轴2上，并与控制所述桨叶的桨叶控制油缸相连，供油装置20固定于主轴2上，制动盘31转动的设置于主轴2上。由于本实施例的技术方案包括上述全部技术方案，因此至少具有上述全部技术效果，此处不再一一赘述。

如图4所示，在本实施例的技术方案中，主轴2内形成输油管(不可见)，输油管的数量为两条，且分别与液压控制装置10和桨叶控制油缸的接口相连通，为了提高主轴2的稳定性，该输油管形成于主轴2的中央，且沿主轴2的轴向延伸，具体的，从该回转体供油控制系统1处一直延伸至桨叶处，以实现通过液压控制装置10提供高压油源以有针对性的对桨叶的角度进行调节。

本发明的变桨式水轮机，在通过制动装置30使制动盘31相对于供油装置20旋转时，通过制动盘31启动油泵22为液压控制装置10供油，所以储油罐21、油泵22和液压控制装置10之间的相对位置是固定不变的，避免了由于液压油在输送过程中由于各部件之间发生相对旋转而导致连接处不易密封造成漏油。

现有的回转受油器在与主轴的连接处由于存在与主轴的相对旋转而发生漏油，且由于加工精度等条件的限制，这种漏油现象随尺寸的增加而变得更加严重，所以由于这种尺寸上的限制，导致现有回转受油器只能设置于主轴的端部，给水轮机的设计和安装造成一定限制。而本实施例的回转体供油控制系统由于克服了因部件之间相对旋转可能产生的漏油问题，因此对加工工艺的要求也相对降低，有助于降低成本。此外，由于输油过程中，各部件不存在因相对旋转而不必考虑其密封和漏油问题，所以该回转体供油控制系统1的尺寸也可以相应增加至与主轴2的尺寸相适应，并安装于主轴2中间部位等，克服了现有回转受油器给水轮机及其他需要回转供油的设备的设计和安装带来的限制。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种回转体供油控制系统，设置于主轴上，其特征在于，包括：固定的设置于所述主轴上的液压控制装置、为所述液压控制装置供油的供油装置以及制动装置；

所述供油装置包括固定于所述主轴上的储油罐及油泵，所述储油罐通过所述油泵与所述液压控制装置连通，所述油泵用于为所述液压控制装置提供压力油；

所述制动装置包括制动盘和制动器，所述制动盘可转动的设置于所述主轴上，所述制动盘与所述油泵的驱动轴传动相连，所述制动盘与所述主轴相对转动时，带动所述驱动轴转动以启动所述油泵，所述制动器用于制动所述制动盘以使所述制动盘绕所述主轴转动。

2.根据权利要求1所述的回转体供油控制系统，其特征在于，所述制动盘包括第一齿轮，所述油泵的驱动轴上固定有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的回转体供油控制系统，其特征在于，所述制动盘通过轴承可转动的设置于所述主轴上。

4.根据权利要求1所述的回转体供油控制系统，其特征在于，所述液压控制装置包括：用于控制液压油供油方向的换向阀、用于防止液压油回流的液控单向阀、用于防止液压油压力过大的溢流阀及用于阀块安装和油路连通的液压集成块。

5.根据权利要求1所述的回转体供油控制系统，其特征在于，所述制动器包括制动油缸，所述制动油缸的活塞上设有用于制动所述制动盘的制动片。

6.根据权利要求5所述的回转体供油控制系统，其特征在于，所述制动器固定于制动支架上，所述制动支架包括固定杆和设置于固定杆上的加强件。

7.根据权利要求1至6任一项所述的回转体供油控制系统，其特征在于，所述储油罐的数量为多个，且多个所述储油罐沿所述主轴的周向间隔分布，多个所述储油罐之间互相连通。

8.一种新型回转供油变桨式水轮机，包括主轴和可调节的桨叶，其特征在于，还包括权利要求1至7任一项所述的回转体供油控制系统，其中，所述液压控制装置固定于所述主轴上并与控制所述桨叶的桨叶控制油缸相连，所述供油装置固定于所述主轴上，所述制动盘转动的设置于所述主轴上。

9.根据权利要求8所述的新型回转供油变桨式水轮机，其特征在于，所述主轴内形成输油管，所述输油管与所述液压控制器的输出端相连通。