CN110566392A - 一种外置式转轮接力器结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外置式转轮接力器结构，包括前主轴，活塞杆，接力器座，活塞，接力器盖和旋转接头式受油器，所述前主轴、接力器座、接力器盖和旋转接头式受油器依次首尾相连，所述前主轴为空心轴，所述活塞杆可活动的设置在所述前主轴内部的空腔内，所述接力器座内部设置有沿其轴线方向的空腔，所述活塞可活动的设置在所述接力器座内部的空腔内，所述活塞杆一端与转轮桨叶的操作架连接，另一端与所述活塞连接，位于所述活塞前后两端的接力器座的侧壁上分别设置有进油口，所述进油口通过管道与所述旋转接头式受油器的出油口连通，利用旋转接头式受油器结构，大大缩小了受油器的外形尺寸，使得受油器体积得以在灯泡体内布置。

Description

一种外置式转轮接力器结构

技术领域

本发明涉及水轮机技术领域，尤其涉及一种外置式转轮接力器结构。

背景技术

在低水头中小型水电站的开发利用中，因为轴伸贯流式水轮机采用锥形导水机构和S形弯肘管，主轴采用卧轴式布置，因此水流顺直，流场分布均匀，避免了水流拐弯形成的流速分布不均，从而导致水流损失大的问题，因此水轮机的水力效率高，加之轴伸贯流式水轮机具有单位流量大、单位转速高等许多优点，因此应用广泛。

国内已运行的轴伸贯流式水轮机多采用定桨式转轮，即水轮机转轮桨叶角度固定不变，应用在水头变化范围小的电站是可行的，但当电站的水头变化范围较大时，随着机组负荷的变化，水轮机的效率下降较快，因此定桨式转轮就不适应水头变化大的电站。

为了提高轴伸贯流式水轮机的效率，国内也有电站将转轮设计调桨式结构，也是为了满足桨叶可以随水头负荷的变化做一些调整。但最终转桨式转轮结构才是轴伸贯流式水轮机发展的方向。

一般地，轴伸贯流水轮机转轮直径D1都小于3m，因为大中型水电站多采用灯泡贯流式(灯泡贯流式水轮机直径在2.5m以上都可以设计制造了)，小型水电站多采用轴伸贯流式。而在狭小的转轮体内部布置接力器是十分困难的。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所提供的一种外置式转轮接力器结构，利用旋转接头式受油器结构，大大缩小了受油器的外形尺寸；该转轮接力器的结构直接连接水轮机的前主轴，与主轴合成一体同步运行，转轮接力器上接旋转接头式受油器，下接转轮，结构紧凑，布局合理。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种外置式转轮接力器结构，包括前主轴，活塞杆，接力器座，活塞，接力器盖和旋转接头式受油器，所述前主轴、接力器座、接力器盖和旋转接头式受油器依次首尾相连，所述前主轴为空心轴，所述活塞杆可活动的设置在所述前主轴内部的空腔内，所述接力器座内部设置有沿其轴线方向的空腔，所述活塞可活动的设置在所述接力器座内部的空腔内，所述活塞杆一端与转轮桨叶的操作架连接，另一端与所述活塞连接，位于所述活塞前后两端的接力器座的侧壁上分别设置有进油口，所述进油口通过管道与所述旋转接头式受油器的出油口连通。

在其中一个实施例中，所述旋转接头式受油器包括与所述接力器盖连接的动环；通过两轴承与所述动环旋转连接的静环；与所述静环连接的第一油管、第二油管、第三油管；位于动环与静环之间，分别与所述第一油管、第二油管、第三油管连通的第一油腔、第二油腔、第三油腔；位于所述动环内分别与所述第一油腔、第二油腔、第三油腔连通的第一操作油管、第二操作油管、第三操作油管；所述第一操作油管与位于所述活塞前端的接力器座的侧壁上的进油口连通，所述第三操作油管与位于所述活塞后端的接力器座的侧壁上的进油口连通，所述第二操作油管与所述旋转接头式受油器的保压腔连通。

在其中一个实施例中，所述接力器座与所述前主轴连接处设置有接力器密封件。

在其中一个实施例中，所述接力器座与所述前主轴通过螺纹连接方式连接。

在其中一个实施例中，所述前主轴的内腔的前后两端处分别设置有导向轴套。

与现有技术相比，本发明提供的一种外置式转轮接力器结构，具有以下几个优点：

1、旋转接头式受油器结构的采用。

旋转接头式受油器是一体式的，取消了传统的浮动瓦结构，受油器集成设计成一个单独零件，在旋转接头式受油器内完成相应油口的进出油动作。

旋转接头式受油器由内、外环组成，内环是动环，随机组同步旋转运动；外环是静环，从外部接压力油源，外环是静止不动。内、外环采用滚动轴承结构联接，热套成一个独立整体的零件，通过内、外环可分割出二个空腔，腔体之间采用轴向密封结构，保证二个空腔之间不发生窜油现象，且二个空腔通过外环上固定的进油口，可以在内环旋转的同时，360°无间断地承接从外环导入的压力油，压力油源顺着内环上的二个油路，分别与位于活塞前端和后端的接力器座的侧壁上的进油口连通，进而控制活塞左右移动并带动与活塞连接的活塞杆左右移动，进而控制与活塞杆连接的转轮桨叶的操作架移动，使得转轮桨叶可以正、反向转动，以适应水轮机的负载与水头的动态匹配要求，从而保证水轮机一直处于高效区运行。

2、转轮接力器前置

在轴伸贯流式水轮机结构中，位于机组流道前面的灯泡体比较小，通常只能布置导轴承与主轴密封，灯泡体内的操作空间狭小，传统的受油器结构是无法布置的，但是利用旋转接头式受油器结构，大大缩小了受油器的外形尺寸，使得受油器体积得以在灯泡体内布置得下，这样将转轮接力器放置在灯泡体里，转轮接力器的结构直接连接前主轴，与主轴合成一体同步运行，转轮接力器上接旋转接头式受油器，下接转轮，结构紧凑，布局合理。

3、转轮接力器的活塞杆即是推拉杆，也是导向杆。

转轮接力器通过活塞杆，直接推动轴伸贯流转桨式转轮的操作架，直接对控制转轮操作机构运动，相应地，为保证操作架前后运动路线轨迹不变，需要设计导向结构，而在本发明的技术中，在转轮接力器的活塞杆穿过主轴内径时，前主轴设置了二道导向轴套，直接将活塞杆运动路线固定下来，不需要再设计另外的导向结构了。

4、转轮接力器油缸独立，前主轴与转轮内腔均无油。

外置转轮接力器腔是全密封的，压力油只在外置转轮接力器中工作，保证了前主轴和转轮的内部均是无油，此结构设计提高了轴伸贯流转桨式水轮机的环保水平，更加符合开发绿色水电、保护环境的目的。

附图说明

图1为本发明一个实施例的剖视结构示意图；

图2为本发明中的旋转接头式受油器的主视局部剖视结构示意图。

图3为本发明中的旋转接头式受油器的内部结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1-图3所示，为了便于描述，本发明中的“上”“下”“左”“右”“前”“后”方位基准以附图1所示的方位为准；

一种外置式转轮接力器结构，包括前主轴14，活塞杆15，接力器座17，活塞18，接力器盖19和旋转接头式受油器20，前主轴14、接力器座17、接力器盖18和旋转接头式受油器19依次首尾相连，前主轴14为空心轴，活塞杆15可活动的设置在前主轴14内部的空腔内，接力器座17内部设置有沿其轴线方向的空腔，活塞18可活动的设置在接力器座17内部的空腔内，活塞杆18一端与转轮桨叶的操作架22连接，另一端与活塞18连接，位于活塞18前后两端的接力器座17的侧壁上分别设置有进油口，两个进油口通过管道与旋转接头式受油器20的出油口连通。

具体的，旋转接头式受油器20包括与接力器盖18连接的动环10；通过两轴承13与动环10旋转连接的静环11；与静环11连接的第一油管2、第二油管3、第三油管4；位于动环10与静环11之间，分别与第一油管2、第二油管3、第三油管4连通的第一油腔、第二油腔、第三油腔；位于动环10内分别与第一油腔、第二油腔、第三油腔连通的第一操作油管7、第二操作油管6、第三操作油管5；第一操作油管7与位于活塞18前端的接力器座17的侧壁上的进油口连通，第三操作油管5与位于活塞18后端的接力器座17的侧壁上的进油口连通，第二操作油管6与旋转接头式受油器20的保压腔连通。

优选的，接力器座17与前主轴14的连接处设置有接力器密封件16，保证了前主轴14和转轮的内部均是无油，此结构设计提高了轴伸贯流转桨式水轮机的环保水平，更加符合开发绿色水电、保护环境的目的。

优选的，接力器座17与前主轴14通过螺纹连接方式连接，拆装方便。

优选的，前主轴14的内腔的前后两端处分别设置有导向轴套21，在转轮接力器的活塞杆15穿过前主轴14内腔时，前主轴14设置了二道导向轴套21，直接将活塞杆15运动路线固定下来，不需要再设计另外的导向结构了。

本发明技术提供了一种外置式转轮接力器结构，总体布局形式见图一，利用前主轴14长度较短的特点，在前主轴14的上游侧方向，布置旋转接头式受油器20(参考另一个专利技术:《一种转桨式水轮机受油器及具有该受油器结构的转桨式水轮机》ZL201620752089.1)，实现了为旋转部件提供往复工作的压力油源的功能。在采用转接头式受油器20后，外置式转轮接力器结构实现了在转轮外部操作控制转轮桨叶旋转运动的目标。

外置式转轮接力器的工作原理是:在机组旋转运行的过程中，通过接力器盖19与接力器座17的连通管路，利用旋转接头式受油器20将压力油源，输送到外置转轮接力器结构的活塞18两端的工作腔中，可以实现压力油推动活塞18作往返运动。活塞杆15在活塞18的带动下，做前后运动，直接带动转轮桨叶作旋转运动，实现转轮桨叶的自由旋转，适应了机组的负荷与水头的变化要求，提高了轴伸贯流式水轮机的综合效率。

本发明其中所有的转动部件，包括旋转接头受油器20的内环10、转轮接力器及活塞杆15、前主轴14一同旋转。

外置转轮接力器的接力器座17与前主轴14刚性联接，活塞杆15穿过前主轴14的内腔，通过接力器密封件16密封，保证外置转轮接力器腔与转轮体腔的相对独立，压力油只在外置转轮接力器中工作，保证了转轮体内部无油，此结构设计提高了轴伸贯流转桨式水轮机的环保水平，更加符合开发绿色水电、保护环境的目标。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述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 (5)

1.一种外置式转轮接力器结构，其特征在于，包括前主轴，活塞杆，接力器座，活塞，接力器盖和旋转接头式受油器，所述前主轴、接力器座、接力器盖和旋转接头式受油器依次首尾相连，所述前主轴为空心轴，所述活塞杆可活动的设置在所述前主轴内部的空腔内，所述接力器座内部设置有沿其轴线方向的空腔，所述活塞可活动的设置在所述接力器座内部的空腔内，所述活塞杆一端与转轮桨叶的操作架连接，另一端与所述活塞连接，位于所述活塞前后两端的接力器座的侧壁上分别设置有进油口，所述进油口通过管道与所述旋转接头式受油器的出油口连通。

2.根据权利要求1所述的一种外置式转轮接力器结构，其特征在于，所述旋转接头式受油器包括与所述接力器盖连接的动环，通过两轴承与所述动环旋转连接的静环；与所述静环连接的第一油管、第二油管、第三油管；位于动环与静环之间，分别与所述第一油管、第二油管、第三油管连通的第一油腔、第二油腔、第三油腔；位于所述动环内分别与所述第一油腔、第二油腔、第三油腔连通的第一操作油管、第二操作油管、第三操作油管；所述第一操作油管与位于所述活塞前端的接力器座的侧壁上的进油口连通，所述第三操作油管与位于所述活塞后端的接力器座的侧壁上的进油口连通，所述第二操作油管与所述旋转接头式受油器的保压腔连通。

3.根据权利要求1所述的一种外置式转轮接力器结构，其特征在于，所述接力器座与所述前主轴连接处设置有接力器密封件。

4.根据权利要求1所述的一种外置式转轮接力器结构，其特征在于，所述接力器座与所述前主轴通过螺纹连接方式连接。

5.根据权利要求1所述的一种外置式转轮接力器结构，其特征在于，所述前主轴的内腔的前后两端处分别设置有导向轴套。