專(zhuān)利名稱(chēng)：用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沖擊式水輪機(jī)，特別涉及一種用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件。
背景技術(shù)：
在高水頭資源較豐富的山區(qū)，采用沖擊式水輪機(jī)相對(duì)于混流式水輪機(jī)具有更大的優(yōu)勢(shì)，性能優(yōu)良的沖擊式水輪機(jī)效率可達(dá)91%左右。沖擊式水輪機(jī)控制機(jī)組的核心部件就是噴嘴組件(又可以稱(chēng)之為直流噴管)。噴嘴組件的安全性能，直接關(guān)系到?jīng)_擊式水輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于傳統(tǒng)的油壓內(nèi)控式噴嘴組件，其噴針活塞皆采用雙腔油壓控制，不僅管路及系統(tǒng)復(fù)雜，并且噴針的開(kāi)啟和關(guān)閉均采用油壓控制，當(dāng)調(diào)速器失油壓情況下，噴針受力可能朝關(guān)閉或開(kāi)啟，使噴針無(wú)法完全關(guān)閉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服所述缺陷，提供一種用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，采用單腔控制噴針，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化，且在控制機(jī)構(gòu)失油壓的情況下，噴針也能夠緩慢關(guān)閉到全關(guān)位置，使用安全可靠。本發(fā)明所述的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，包括噴管本體、噴嘴、噴針、噴針桿和噴針?lè)答仚C(jī)構(gòu)，噴管本體內(nèi)設(shè)有接力器缸和水流流道，噴針?lè)答仚C(jī)構(gòu)包括接力器活塞和復(fù)位彈簧，接力器活塞設(shè)置于接力器缸內(nèi)，噴針通過(guò)接力器活塞與噴針桿固定連接，復(fù)位彈簧套于噴針桿上，噴針與接力器活塞通過(guò)噴針軸固定連接，噴針軸的直徑小于噴針尾部端面的直徑和活塞直徑，噴管本體的靠近噴針軸的內(nèi)表面繞噴針軸形成一環(huán)徑向凸緣，凸緣的內(nèi)表面與噴針軸的外表面間隙配合；凸緣與所述活塞的相鄰端面之間形成壓力油油腔，噴管本體的管壁內(nèi)設(shè)置與所述油腔連通的壓力油流道，所述壓力油流道中設(shè)置阻油裝置，凸緣與噴針尾部的相鄰端面之間形成水壓平衡腔，水壓平衡腔與水流流道連通。使用時(shí)，將壓力油流道與沖擊式水輪機(jī)專(zhuān)用調(diào)速器相連接，向壓力油油腔施以油壓后，由于水壓平衡腔的存在，噴針尾部受到向前(即朝向噴嘴口方向)的水壓推力，噴針頭部受到向后(即朝向噴嘴尾端方向)的推力，活塞靠近噴針的一側(cè)受到到向后的油壓推力、遠(yuǎn)離噴針的一側(cè)受到向前的復(fù)位彈簧的推力。此時(shí)，油壓力大于所述的水壓推力和彈簧推力，噴針向后移動(dòng)，噴嘴口開(kāi)啟，關(guān)閉時(shí)無(wú)需油壓。需要關(guān)閉噴嘴時(shí)，撤去油壓，噴針在彈簧推力和水壓推力作用下復(fù)位，噴嘴口關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了單油壓腔控制噴針及活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的效果，簡(jiǎn)化了噴針組件的結(jié)構(gòu)，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。優(yōu)選的，所述阻油裝置包括套筒管，套筒管外壁與壓力油油道內(nèi)壁螺紋連接；套筒管的內(nèi)管腔沿自身縱向包括第一腔段和第二腔段，第一腔段的內(nèi)徑小于第二腔段的內(nèi)徑， 第二腔段的遠(yuǎn)離第一腔段的一端內(nèi)套有節(jié)流塞，節(jié)流塞設(shè)置中心穿孔I，中心穿孔I為變徑孔；還包括節(jié)流片，節(jié)流片設(shè)置于第二腔段中且位于第一腔段和節(jié)流塞之間，節(jié)流片兩端部表面一一對(duì)應(yīng)頂住與其相鄰的第一腔段的端部表面和節(jié)流塞端部表面，節(jié)流片沿內(nèi)管腔縱向設(shè)置中心穿孔II，中心穿孔II由奇數(shù)個(gè)的孔段構(gòu)成，由中心穿孔II端部的孔段數(shù)起，奇數(shù)位的孔段直徑大于偶數(shù)位的直徑。使用時(shí)，通過(guò)套筒管外壁與壓力油油道內(nèi)壁螺紋連接的方式將阻油裝置安裝在壓力油流道中，第一腔段朝向噴管本體外壁，第二腔段朝向噴管本體內(nèi)壁，壓力油在壓力油流道中只能經(jīng)阻油裝置的通孔中流過(guò)，由于阻油裝置的通孔為部分孔段內(nèi)徑大、而部分孔段內(nèi)徑小的多級(jí)節(jié)流結(jié)構(gòu)，當(dāng)撤去油壓后，油腔中的壓力油只能緩慢排出，實(shí)現(xiàn)了噴針緩慢關(guān)閉。優(yōu)選的，所述復(fù)位彈簧為碟簧，相比于現(xiàn)有技術(shù)常用的圈式螺旋彈簧而言，產(chǎn)生相同的力所需碟簧尺寸較小，并且能夠克服螺旋彈簧易引起旋轉(zhuǎn)力的缺陷。優(yōu)選的，所述碟簧為兩組，并分設(shè)于噴針桿的兩端，對(duì)噴針桿的驅(qū)動(dòng)更穩(wěn)定。優(yōu)選的，噴針桿尾端設(shè)置位移傳感器，便于將噴針的位置(行程)以電氣的形式傳遞給調(diào)速器，實(shí)現(xiàn)噴針行程的精準(zhǔn)控制。優(yōu)選的，噴嘴本體的管壁內(nèi)設(shè)置漏油排放孔，排放孔的一開(kāi)口端形成在噴管本體外表面上，另一開(kāi)口端形成在凸緣的內(nèi)表面上。優(yōu)選的，所述壓力油流道沿噴管本體徑向設(shè)置，壓力油流動(dòng)更通暢。一般壓力油油道與排放孔相對(duì)設(shè)置，噴嘴組件安裝時(shí)，使排放孔豎直朝下。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明結(jié)構(gòu)的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件中，噴針與活塞通過(guò)噴針軸固定連接，噴針軸直徑小于噴針尾部端面直徑和活塞直徑，噴管本體內(nèi)表面繞噴針軸形成一環(huán)徑向凸緣，凸緣與活塞的相鄰端面之間形成壓力油油腔，凸緣與噴針尾部的相鄰端面之間形成水壓平衡腔；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明僅采用單油壓腔控制噴針移動(dòng)，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，且在控制機(jī)構(gòu)失油壓的情況下，噴針也能夠緩慢關(guān)閉到全關(guān)位置，使用安全可靠。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明阻油裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明1、本實(shí)施例的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，包括噴管本體1、噴嘴2、噴針3、噴針桿4和噴針?lè)答仚C(jī)構(gòu)，噴管本體內(nèi)設(shè)有接力器缸5和水流流道6，噴針?lè)答仚C(jī)構(gòu)包括接力器活塞7和復(fù)位彈簧8，接力器活塞7設(shè)置于接力器缸5內(nèi)，噴針3通過(guò)活塞7與噴針桿4固定連接，復(fù)位彈簧8套于噴針桿4上，本實(shí)施例中，復(fù)位彈簧為碟簧，碟簧為兩組且分設(shè)于噴針桿的兩端(如圖所示)，噴針3與活塞7又通過(guò)噴針軸9固定連接，噴針軸9的直徑小于噴針尾部端面的直徑和活塞的直徑，噴管本體的靠近噴針軸的內(nèi)表面繞噴針軸形成一環(huán)徑向凸緣10，凸緣10的內(nèi)表面與噴針軸9的外表面間隙配合；凸緣10與活塞的相鄰端面之間形成壓力油油腔11，噴管本體的管壁內(nèi)設(shè)置與油腔連通的壓力油流道 13，壓力油流道13內(nèi)設(shè)置阻油裝置19 ；凸緣10與噴針尾部的相鄰端面之間形成水壓平衡腔12，水壓平衡腔12與水流流道6連通。
使用時(shí)，將壓力油流道13與沖擊式水輪機(jī)專(zhuān)用調(diào)速器相連接，向壓力油油腔11施以油壓后，由于水壓平衡腔12的存在，噴針尾部受到向前(即朝向噴嘴口方向)的水壓推力P2，噴針頭部受到向后(即朝向噴嘴尾端方向)的推力P3,活塞靠近噴針的一側(cè)受到到向后的油壓推力P4、遠(yuǎn)離噴針的一側(cè)受到向前的碟簧推力Pp此時(shí)，油壓推力P4大于所述的水壓推力P2和碟簧推力P1,噴針向后移動(dòng)，噴嘴口開(kāi)啟，關(guān)閉時(shí)無(wú)需油壓。需要關(guān)閉噴嘴時(shí)， 撤去油壓，噴針在碟簧推力P1和水壓推力P2作用下復(fù)位，噴嘴口關(guān)閉。本實(shí)施例中，所述阻油裝置包括套筒管16，套筒管16外壁與壓力油油道13內(nèi)壁螺紋連接；套筒管的內(nèi)管腔沿自身縱向包括第一腔段161和第二腔段162，第一腔段161的內(nèi)徑小于第二腔段162的內(nèi)徑，第二腔段162的遠(yuǎn)離第一腔段的一端內(nèi)套有節(jié)流塞17，節(jié)流塞通過(guò)自身外螺紋與第二腔段內(nèi)螺紋形成螺紋連接，節(jié)流塞設(shè)置中心穿孔1171，中心穿孔1171為變徑孔；本實(shí)施例所述的阻油裝置還包括節(jié)流片18，節(jié)流片18設(shè)置于第二腔段 162中且位于第一腔段161和節(jié)流塞17之間，節(jié)流片18兩端部表面一一對(duì)應(yīng)頂住與其相鄰的第一腔段161的端部表面和節(jié)流塞17端部表面，節(jié)流片18沿內(nèi)管腔縱向設(shè)置中心穿孔 11181，中心穿孔II由奇數(shù)個(gè)的孔段構(gòu)成，由中心穿孔II端部的孔段數(shù)起，奇數(shù)位的孔段直徑大于偶數(shù)位的直徑。當(dāng)撤去油壓后，由于阻油裝置為多級(jí)節(jié)流結(jié)構(gòu)，油腔中的壓力油只能緩慢排出，實(shí)現(xiàn)了噴針緩慢復(fù)位，噴嘴口緩慢關(guān)閉。本實(shí)施例中，節(jié)流片由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的子片a對(duì)稱(chēng)層疊而成。本實(shí)施例中，噴針桿尾端設(shè)置位移傳感器14，位移傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸入外部調(diào)速器，噴嘴本體的管壁內(nèi)設(shè)置漏油排放孔15，排放孔15的一開(kāi)口端形成在噴管本體外表面上，另一開(kāi)口端形成在凸緣的內(nèi)表面上，當(dāng)壓力油向水壓平衡腔方向泄漏時(shí)，壓力油流至漏油排放孔就會(huì)停止流動(dòng)，由漏油排放孔向外排出，避免漏油流入水壓平衡腔引起水質(zhì)污染， 排放孔15為直孔，壓力油流道13與排放孔15均沿噴管本體徑向設(shè)置，使壓力油及漏油流動(dòng)更通暢。最后需要說(shuō)明，以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，包括噴管本體(1)、噴嘴O)、噴針 (3)、噴針桿⑷和噴針?lè)答仚C(jī)構(gòu)，噴管本體內(nèi)設(shè)有接力器缸(5)和水流流道(6)，噴針?lè)答仚C(jī)構(gòu)包括接力器活塞(7)和復(fù)位彈簧(8)，接力器活塞(7)設(shè)置于接力器缸( 內(nèi)，噴針(3) 通過(guò)接力器活塞(7)與噴針桿固定連接，復(fù)位彈簧(8)套于噴針桿上，其特征在于噴針(3)與接力器活塞(7)通過(guò)噴針軸(9)固定連接，噴針軸(9)的直徑小于噴針尾部端面的直徑和活塞直徑，噴管本體的靠近噴針軸的內(nèi)表面繞噴針軸(9)形成一環(huán)徑向凸緣(10)， 凸緣(10)的內(nèi)表面與噴針軸(9)的外表面間隙配合；凸緣(10)與所述活塞(7)的相鄰端面之間形成壓力油油腔(11)，噴管本體的管壁內(nèi)設(shè)置與所述油腔連通的壓力油流道(13)，所述壓力油流道(13)中設(shè)置阻油裝置(19)，凸緣 (10)與噴針尾部的相鄰端面之間形成水壓平衡腔(12)，水壓平衡腔(12)與水流流道(6) 連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，其特征在于所述阻油裝置包括套筒管(16)，套筒管(16)外壁與壓力油油道(1 內(nèi)壁螺紋連接；套筒管的內(nèi)管腔沿自身縱向包括第一腔段(161)和第二腔段(162)，第一腔段(161) 的內(nèi)徑小于第二腔段(162)的內(nèi)徑，第二腔段(16 的遠(yuǎn)離第一腔段的一端內(nèi)套有節(jié)流塞 (17)，節(jié)流塞設(shè)置中心穿孔I (171)，中心穿孔I (171)為變徑孔；還包括節(jié)流片(18)，節(jié)流片(18)設(shè)置于第二腔段(16 中且位于第一腔段(161)和節(jié)流塞(17)之間，節(jié)流片(18)兩端部表面一一對(duì)應(yīng)頂住與其相鄰的第一腔段(161)的端部表面和節(jié)流塞(17)端部表面，節(jié)流片(18)沿內(nèi)管腔縱向設(shè)置中心穿孔II (181)，中心穿孔 II由奇數(shù)個(gè)的孔段構(gòu)成，由中心穿孔II端部的孔段數(shù)起，奇數(shù)位的孔段直徑大于偶數(shù)位的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，其特征在于所述復(fù)位彈簧(8)為碟簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，其特征在于所述碟簧為兩組，并分設(shè)于噴針桿的兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，其特征在于噴針桿的尾端設(shè)置位移傳感器(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，其特征在于噴嘴本體的管壁內(nèi)設(shè)置漏油排放孔(15)，排放孔的一開(kāi)口端形成在噴管本體外表面上，另一開(kāi)口端形成在凸緣(10)的內(nèi)表面上。根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，其特征在于 所述壓力油流道(1 沿噴管本體徑向設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于沖擊式水輪機(jī)水力的單腔自控式噴嘴組件，包括噴管本體、噴嘴、噴針、噴針桿、接力器活塞和碟簧，接力器活塞設(shè)置于接力器缸內(nèi)，噴針通過(guò)活塞與噴針桿固定連接，碟簧套于噴針桿上，噴針與活塞通過(guò)噴針軸固定連接，噴管本體內(nèi)表面繞噴針軸形成一環(huán)徑向凸緣，凸緣與活塞的相鄰端面之間形成壓力油油腔，凸緣與噴針尾部的相鄰端面之間形成水壓平衡腔；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)單油壓腔控制噴針運(yùn)動(dòng)，且在控制機(jī)構(gòu)失油壓的情況下，噴針也能夠緩慢關(guān)閉到全關(guān)位置，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且使用更為安全可靠。
文檔編號(hào)F03B1/04GK102418645SQ201110439499
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者唐長(zhǎng)秋, 桂勇, 羅定旗, 黃貴斌 申請(qǐng)人:重慶水輪機(jī)廠有限責(zé)任公司