CN107605639A - 水轮机桨叶外置高油压调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水轮机技术领域，尤其涉及水轮机桨叶外置高油压调节装置，包括转轮体、油分配器和接力器，接力器位于转轮体外，接力器中滑动连接有活塞，活塞上连接有活塞杆，活塞杆与油分配器内活动连接，活塞杆与油分配器的连接处套有集油箱，集油箱的底部与活塞杆之间设有密封件，集油箱中设有导油筒，导油筒套在活塞杆上，集油箱上设有排油管，排油管连接有回油箱。本方案解决了油分配器漏油的问题，将高油压收集到集油箱中，并从集油箱的排油管中排出到回油箱中，实现了油的收集利用。

Description

水轮机桨叶外置高油压调节装置

技术领域

本发明涉及水轮机技术领域，尤其涉及水轮机桨叶外置高油压调节装置。

背景技术

水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。水轮机的重要部分就是水轮机的桨叶，水轮机的桨叶的作用就是通过反作用力将水的势能和压能转换为机组的旋转机械能。通过调节桨叶的正、反转来调节流量。

目前，桨叶的调节是通过将高压油引入到受油器中，然后经内、外油管沿着机组的空心主轴进入水轮机转轮体内的桨叶接力器中，再由桨叶接力器带动转轮体内的操作机构使叶片同时正、反转。

由于桨叶接力器位于水轮机的转轮体内，桨叶接力器中含有压力油，并且，桨叶的根部枢轴与其衬套在叶片长期承受巨大水压力而又不断转动的情况下是极易产生磨损的，磨损变形后，转轮体内的压力油很容易进入到尾水管中，进而进入到河道中，对河道造成严重污染，严重威胁着下游人民的身体健康。

为解决上述技术问题，中国专利申请号为CN200820073710.7的实用新型专利公开了控制水轮机组转轮桨叶的装置，该装置包括受油器和桨叶接力器，桨叶接力器位于转轮体的外部，与机组的转子支架固接，靠近受油器。该实用新型由于受油器、桨叶接力器的小型化和外置化并辅以高精度的加工工艺、完备的集、漏油接收系统，确保透平油不可能进入转轮内部，提高了操作油压，使结构简化、体积大大的减小、降低了成本；又根除了对下游河流的油污染的现状，使运行与维护变得十分的方便易行。

虽然桨叶接力器位于转轮体的外部，转轮体内不再进油，杜绝了转轮体内漏油对水资源造成污染。但是，受油器的内壁与受油器的活塞之间具有间隙，受油器油腔中的压力油可以通过受油器内壁与受油器活塞的间隙之间流出，从而造成压力油的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供水轮机桨叶外置高油压调节装置，以解决油分配器漏油的问题。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案是：水轮机桨叶外置高油压调节装置，包括转轮体、油分配器和接力器，接力器位于转轮体外，接力器中滑动连接有活塞，活塞上连接有活塞杆，活塞杆与油分配器内部活动连接，活塞杆与油分配器的连接处套有集油箱，集油箱的底部与活塞杆之间设有密封件，集油箱中设有导油筒，导油筒套在活塞杆上，集油箱上设有排油管，排油管连接有回油箱。

上述技术方案的工作原理为：外部的高压油进入到油分配器中，油分配器中的大部分高压油通过活塞杆内部的油道进入到接力器的油腔中，利用高压油的压力驱动接力器中的活塞上下移动，活塞带动活塞杆上下移动，从而带动与活塞杆连接的桨叶操作杆移动。油分配器中的另外一小部分高压油会通过活塞杆与油分配器之间的间隙流入到集油箱中，变成无压油，为了保证活塞杆与油分配器之间既能够相对活动，又能够避免大量漏油，将间隙控制在0.01-0.02mm之间。由于活塞杆上套有导油筒，故导油筒将从活塞杆与油分配器之间间隙流出的高压油导流入集油箱的底部，变成无压油，从而将无压油收集到集油箱中，并且，集油箱的底部与活塞杆之间设有密封件，密封件将集油箱与活塞杆之间的间隙密封，进一步阻止了集油箱中收集的无压油从集油箱与活塞杆之间的间隙中流出。集油箱收集的无压油可通过排油管排出到回油箱中，可将回油箱中的油重复利用。

采用上述技术方案时，具有以下有益效果：第一，集油箱可收集从油分配器和活塞杆之间的间隙中流出的油，并通过排油管排出到回油箱中，实现油的循环利用，防止油浪费，节约了成本。第二，导油筒将从油分配器和活塞杆之间的间隙中流出的油导入到集油箱中，导油筒起到导流的作用，可使流出的油沿导油筒流入到集油箱的底部，防止了无压油从集油箱和活塞杆之间的间隙中流出。第三，集油箱与活塞杆之间的密封件起到了一定的密封作用，将集油箱与活塞杆之间的间隙堵住，也防止了集油箱中的油从集油箱与活塞杆之间的间隙中流出。综上，本技术方案中的集油箱能够将油分配器和活塞杆之间的间隙中流出的油收集起来，还可防止集油箱中收集的油从集油箱与活塞杆之间的间隙中流出，从而防止了油的浪费，集油箱中的油通过排油管进入到回油箱中，实现了油的重复利用，节约了能源。

进一步，还包括接力器座，接力器与接力器座之间连接有第一轴承，接力器远离油分配器的一端固定连接有连接体，连接体远离接力器的一端固定连接有发电机主轴，发电机主轴内设有通孔，活塞杆的一端可拆卸连接有桨叶操作杆，桨叶操作杆活动连接在通孔内。当发电机主轴旋转时，发电机主轴带动连接体旋转，连接体带动接力器在接力器座上旋转，接力器带动接力器中的活塞杆一同转动，活塞杆的一端在油分配器内转动，活塞杆的另一端带动桨叶操作杆在通孔内转动。因活塞杆与油分配器之间转动连接，故活塞杆转动时不会带动油分配器转动，油分配器与人处于相对静止状态，方便操作人员通过控制油分配器来控制接力器中的活塞上下移动，从而控制与活塞杆连接的桨叶操作杆上下移动，无需使发电机主轴停止转动即可调节桨叶操作杆，操作简单。

进一步，油分配器内设有转动孔，活塞杆远离桨叶操作杆的一端位于转动孔内，并与转动孔的内壁之间连接有第二轴承，活塞杆位于转动孔内的直径比活塞杆位于转动孔外的直径小，油分配器的顶部设有行程指针和位移传感器。第二轴承不仅使活塞杆与转动孔相对转动，还使活塞杆与转动孔在活塞杆的轴向上保持相对静止，当活塞杆上下移动时，可通过第二轴承带动油分配器上下移动，因油分配器的顶部设有行程指针和位移传感器，故油分配器的上下移动可从行程指针和位移传感器中显示出来，从而可从行程指针和位移传感器上直接读出桨叶操作杆的移动情况，方便操作人员知道桨叶操作杆的移动情况，便于操作人员控制。另外，因活塞杆位于转动孔内的直径比活塞杆位于转动孔外的直径小，当活塞杆向上移动时，活塞杆位于转动孔外的部位顶住转动孔，不会与转动孔发生轴向的相对滑动，从而将油分配器向上顶起。

进一步，桨叶操作杆与活塞杆的连接处通过联轴套可拆卸连接。联轴套为常见的可拆卸连接件，便于配置和购买，并且联轴套的连接方式比较简单，可使桨叶操作杆和活塞杆快速连接。

进一步，接力器座上固定连接有保护罩，接力器座的截面形状为三角形，保护罩套在接力器、集油箱和油分配器的外侧。保护罩可对接力器、集油箱和油分配器起到一定的保护作用，防止外界灰尘进入到接力器、集油箱和油分配器中，对高压油造成污染。并且，接力器座的截面形状为三角形，根据三角形具有稳定性这一原理，截面为三角形的接力器座可使接力器座更加稳定。

进一步，活塞将接力器分为第一油腔和第二油腔，转动孔的孔壁上开有环形的第一油槽和环形的第二油槽，第一油槽连接第一进油管，第二油槽连接有第二进油管，活塞中设有第一通油道和第二通油道，第一通油道与第一油腔连接，第二通油道与第二油腔连接，第一通油道与第一油槽之间开有第一进油道，第二通油道与第二油槽之间开有第二进油道。第一进油管向第一油槽内供油，进入到第一油槽内的高压油通过第一进油道进入到第一油腔中，推动活塞移动。当需要活塞反向移动时，停止第一进油管进油，第二进油管向第二油槽内进油，进入到第二油槽内的高压油通过第二进油道进入到第二油腔中，从而推动活塞反向移动。第一油槽和第二油槽均为环形，当活塞杆转动过程中，第一进油道与第一油槽不断连接，保证了第一油槽中的高压油可以持续进入到第一进油道中，第二进油道与第二油槽不断连接，保证了第二油槽中的高压油可以持续进入到第二进油道中。

进一步，接力器座与保护罩之间、接力器与连接体之间、发电机主轴与连接体之间通过螺栓固定连接。螺栓为标注件，便于购买和配置，并且螺栓连接成本较低。

进一步，位移传感器为拉线式位移传感器。拉线式位移传感器具有空间尺寸较小，测量精度高的优点。

进一步，导油筒为锥形套筒，锥形套筒的大径端与集油箱的底部一体成型。锥形套筒与集油箱一体成型，而非二者直接连接而成，故锥形套筒与集油箱的底部之间不会出现连接的间隙，从而提高了集油箱的密封性。

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详细的说明：

图1为水轮机桨叶外置高油压调节装置的结构示意图；

图2为活塞杆与油分配器的配合结构示意图；

图3为集油箱的局部示意图。

具体实施方式

附图标记包括：接力器1、油分配器2、集油箱3、发电机集电环罩4、接力器座5、发电机主轴6、桨叶操作杆7、连接体8、联轴套9、活塞杆上端10、活塞杆下端11、第一轴承12、行程指针13、拉线式位移传感器14、排油管15、第一进油管16、锥形套筒17、密封圈18、第二轴承19、第一油槽20、第二油槽21、第一进油道22、第二通油道23、第一通油道24、第二进油道25、第二进油管26。

如图1-图3所示，水轮机桨叶外置高油压调节装置，包括接力器1、油分配器2和接力器座5，接力器座5通过螺栓固定在发电机集电环罩4上，接力器1与接力器座5之间通过第一轴承12连接，接力器1中滑动连接有活塞，活塞上连接有活塞杆，接力器1的上方设有油分配器2，油分配器2内设有转动孔，转动孔内开有环形的第一油槽20和环形的第二油槽21，第一油槽20连接有第一进油管16，第二油槽21连接有第二进油管26，活塞杆上端10转动连接在转动孔中，活塞杆上端10与转动孔之间的间隙为0.01-0.02mm，活塞杆中设有第一通油道24和第二通油道23，活塞将接力器1分为第一油腔和第二油腔，第一油腔与第一通油道24连通，第二油腔与第二通油道23连通，活塞杆上端10中开有第一进油道22和第二进油道25，第一进油道22与第一油槽20连通，第二进油道25与第二油槽21连通，活塞杆上端10与转动孔的内壁之间连接有第二轴承19，活塞杆上端10与转动孔的连接处设有集油箱3，集油箱3中设有锥形套筒17，锥形套筒17套在活塞杆上端10，锥形套筒17的底部为大径端，锥形套筒17的大径端与集油箱3的底部一体成型，集油箱3与活塞杆上端10之间设有密封圈18。集油箱3上连接有排油管15，排油管15与回油箱连接。油分配器2的顶部连接有行程指针13和拉线式位移传感器14。接力器1的底部通过螺栓固定连接有保护罩，保护罩将接力器1、集油箱3、油分配器2罩住。接力器1的底部通过螺栓连接有连接体8，连接体8的底部通过螺栓连接有发电机主轴6，发电机主轴6内设有通孔，活塞杆下端11与桨叶操作杆7连接，活塞杆下端11与桨叶操作杆7之间套有联轴套9，桨叶操作杆7穿过通孔。

当发电机主轴6旋转时，发电机主轴6带动连接体8转动，连接体8带动接力器1通过第一轴承12在接力器座5上转动，接力器1带动里面的活塞和活塞杆一同转动，活塞杆上端10通过第二轴承19在转动孔中旋转，活塞杆下端11通过联轴套9带动桨叶操作杆7转动。

当需要向上调节桨叶操作杆7时，可使高压油从第一进油管16进入到第一油槽20中，第一油槽20中的高压油通过第一进油道22进入到第一通油道24中，从而进入到第一油腔中，进入第一油腔中的高压油向上推动活塞，从而带动活塞杆向上移动。当需要向下调节桨叶操作杆7时，可使高压油从第二进油管26进入到第二油槽21中，第二油槽21中的高压油通过第二进油道25进入到第二通油道23中，从而进入到第二油腔中，进入第二油腔中的高压油向下推动活塞，从而带动活塞杆向下移动。因第一油槽20与第二油槽21开在转动孔的孔壁上且均为环形，故活塞杆在转动过程中，第一进油道22与第一油槽20不断连通，第二进油道25与第二油槽21不断连通，可保证第一油槽20中的油持续进入到第一进油道22中，或者第二油槽21中的油持续进入到第二进油道25中。

活塞上下移动时，活塞杆上端10和活塞杆下端11一同移动，活塞杆下端11移动，从而带动桨叶操作杆7移动，活塞杆上端10移动通过第二轴承19带动油分配器2移动，油分配器2再将移动传递给行程指针13和拉线式位移传感器14，从而方便从行程指针13和拉线式位移传感器14上读出桨叶操作杆7的移动情况。另外，活塞杆上端10位于转动孔外的部位的直径大于活塞杆上端10位于转动孔内的部位的直径。当活塞杆上端10上移时，活塞杆上端10位于转动孔外的部位可向上顶起油分配器2，从而也可使油分配器2上移。

在活塞杆上端10在转动孔中上下移动和转动过程中，油分配器2中的高压油会从活塞杆上端10与油分配器2的转动孔的内壁之间的间隙中流出，从活塞杆上端10与油分配器2的转动孔的内壁之间的间隙流入到集油箱3中，变成无压油，由于集油箱3中设有锥形套筒17，锥形套筒17套在活塞杆上端10上，锥形套筒17的底部为大径端并与集油箱3的底部一体成型，故高压油沿活塞杆上端10流入到锥形套筒17上，并沿锥形套筒17的斜面流入到集油箱3的底部，变成无压油。因锥形套筒17的顶部高于集油箱3的底部，故集油箱3中的油不会回流，防止从集油箱3的顶部与活塞杆上端10的间隙中流出。并且，集油箱3底部与活塞杆上端10之间设有密封圈18，密封圈18也起到了一定的密封作用，也可防止集油箱3中的无压油从集油箱3与活塞杆的间隙中流出。流入到集油箱3中无压油通过排油管15排回到回油箱中，实现了油的收集利用。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.水轮机桨叶外置高油压调节装置，包括转轮体、油分配器和接力器，所述接力器位于转轮体外，接力器中滑动连接有活塞，所述活塞上连接有活塞杆，所述活塞杆与油分配器内部活动连接，所述活塞杆与油分配器的连接处套有集油箱，其特征在于：所述集油箱的底部与活塞杆之间设有密封件，所述集油箱中设有导油筒，所述导油筒套在活塞杆上，所述集油箱上设有排油管，所述排油管连接有回油箱。

2.如权利要求1所述的水轮机桨叶外置高油压调节装置，其特征在于：还包括接力器座，所述接力器与接力器座之间连接有第一轴承，接力器远离油分配器的一端固定连接有连接体，所述连接体远离接力器的一端固定连接有发电机主轴，所述发电机主轴内设有通孔，所述活塞杆的一端可拆卸连接有桨叶操作杆，所述桨叶操作杆活动连接在通孔内。

3.如权利要求2所述的水轮机桨叶外置高油压调节装置，其特征在于：所述油分配器内设有转动孔，所述活塞杆远离桨叶操作杆的一端位于转动孔内，并与转动孔的内壁之间连接有第二轴承，所述活塞杆位于转动孔内的直径比活塞杆位于转动孔外的直径小，所述油分配器的顶部设有行程指针和位移传感器。

4.如权利要求3所述的水轮机桨叶外置高油压调节装置，其特征在于：所述桨叶操作杆与活塞杆的连接处通过联轴套可拆卸连接。

5.如权利要求4所述的水轮机桨叶外置高油压调节装置，其特征在于：所述接力器座上固定连接有保护罩，接力器座的截面形状为三角形，所述保护罩套在接力器、集油箱和油分配器的外侧。

6.如权利要求5所述的水轮机桨叶外置高油压调节装置，其特征在于：所述活塞将接力器分为第一油腔和第二油腔，所述转动孔的孔壁上开有环形的第一油槽和环形的第二油槽，所述第一油槽连接第一进油管，所述第二油槽连接有第二进油管，所述活塞中设有第一通油道和第二通油道，所述第一通油道与第一油腔连接，所述第二通油道与第二油腔连接，所述第一通油道与第一油槽之间开有第一进油道，所述第二通油道与第二油槽之间开有第二进油道。

7.如权利要求6所述的水轮机桨叶外置高油压调节装置，其特征在于：所述接力器座与保护罩之间、接力器与连接体之间、发电机主轴与连接体之间通过螺栓固定连接。

8.如权利要求7所述的水轮机桨叶外置高油压调节装置，其特征在于：所述位移传感器为拉线式位移传感器。

9.如权利要求8所述的水轮机桨叶外置高油压调节装置，其特征在于：所述导油筒为锥形套筒，所述锥形套筒的大径端与集油箱的底部一体成型。