专利名称：用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲击式水轮机，特别涉及一种用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件。
背景技术：
在高水头资源较丰富的山区，采用冲击式水轮机相对于混流式水轮机具有更大的优势，性能优良的冲击式水轮机效率可达91%左右。冲击式水轮机控制机组的核心部件就是喷嘴组件(又可以称之为直流喷管)。喷嘴组件的安全性能，直接关系到冲击式水轮机组的安全稳定运行。对于传统的油压内控式喷嘴组件，其喷针活塞皆采用双腔油压控制，不仅管路及系统复杂，并且喷针的开启和关闭均采用油压控制，当调速器失油压情况下，喷针受力可能朝关闭或开启，使喷针无法完全关闭。
发明内容
本发明目的是克服所述缺陷，提供一种用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，采用单腔控制喷针，控制系统简化，且在控制机构失油压的情况下，喷针也能够缓慢关闭到全关位置，使用安全可靠。本发明所述的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，包括喷管本体、喷嘴、喷针、喷针杆和喷针反馈机构，喷管本体内设有接力器缸和水流流道，喷针反馈机构包括接力器活塞和复位弹簧，接力器活塞设置于接力器缸内，喷针通过接力器活塞与喷针杆固定连接，复位弹簧套于喷针杆上，喷针与接力器活塞通过喷针轴固定连接，喷针轴的直径小于喷针尾部端面的直径和活塞直径，喷管本体的靠近喷针轴的内表面绕喷针轴形成一环径向凸缘，凸缘的内表面与喷针轴的外表面间隙配合；凸缘与所述活塞的相邻端面之间形成压力油油腔，喷管本体的管壁内设置与所述油腔连通的压力油流道，所述压力油流道中设置阻油装置，凸缘与喷针尾部的相邻端面之间形成水压平衡腔，水压平衡腔与水流流道连通。使用时，将压力油流道与冲击式水轮机专用调速器相连接，向压力油油腔施以油压后，由于水压平衡腔的存在，喷针尾部受到向前(即朝向喷嘴口方向)的水压推力，喷针头部受到向后(即朝向喷嘴尾端方向)的推力，活塞靠近喷针的一侧受到到向后的油压推力、远离喷针的一侧受到向前的复位弹簧的推力。此时，油压力大于所述的水压推力和弹簧推力，喷针向后移动，喷嘴口开启，关闭时无需油压。需要关闭喷嘴时，撤去油压，喷针在弹簧推力和水压推力作用下复位，喷嘴口关闭，实现了单油压腔控制喷针及活塞往复运动的效果，简化了喷针组件的结构，且运行稳定可靠。优选的，所述阻油装置包括套筒管，套筒管外壁与压力油油道内壁螺纹连接；套筒管的内管腔沿自身纵向包括第一腔段和第二腔段，第一腔段的内径小于第二腔段的内径， 第二腔段的远离第一腔段的一端内套有节流塞，节流塞设置中心穿孔I，中心穿孔I为变径孔；还包括节流片，节流片设置于第二腔段中且位于第一腔段和节流塞之间，节流片两端部表面一一对应顶住与其相邻的第一腔段的端部表面和节流塞端部表面，节流片沿内管腔纵向设置中心穿孔II，中心穿孔II由奇数个的孔段构成，由中心穿孔II端部的孔段数起，奇数位的孔段直径大于偶数位的直径。使用时，通过套筒管外壁与压力油油道内壁螺纹连接的方式将阻油装置安装在压力油流道中，第一腔段朝向喷管本体外壁，第二腔段朝向喷管本体内壁，压力油在压力油流道中只能经阻油装置的通孔中流过，由于阻油装置的通孔为部分孔段内径大、而部分孔段内径小的多级节流结构，当撤去油压后，油腔中的压力油只能缓慢排出，实现了喷针缓慢关闭。优选的，所述复位弹簧为碟簧，相比于现有技术常用的圈式螺旋弹簧而言，产生相同的力所需碟簧尺寸较小，并且能够克服螺旋弹簧易引起旋转力的缺陷。优选的，所述碟簧为两组，并分设于喷针杆的两端，对喷针杆的驱动更稳定。优选的，喷针杆尾端设置位移传感器，便于将喷针的位置(行程)以电气的形式传递给调速器，实现喷针行程的精准控制。优选的，喷嘴本体的管壁内设置漏油排放孔，排放孔的一开口端形成在喷管本体外表面上，另一开口端形成在凸缘的内表面上。优选的，所述压力油流道沿喷管本体径向设置，压力油流动更通畅。一般压力油油道与排放孔相对设置，喷嘴组件安装时，使排放孔竖直朝下。本发明的有益效果本发明结构的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件中，喷针与活塞通过喷针轴固定连接，喷针轴直径小于喷针尾部端面直径和活塞直径，喷管本体内表面绕喷针轴形成一环径向凸缘，凸缘与活塞的相邻端面之间形成压力油油腔，凸缘与喷针尾部的相邻端面之间形成水压平衡腔；与现有技术相比，本发明仅采用单油压腔控制喷针移动，结构更为简单，且在控制机构失油压的情况下，喷针也能够缓慢关闭到全关位置，使用安全可靠。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明阻油装置的结构示意图。下面结合附图对本发明作进一步说明1、本实施例的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，包括喷管本体1、喷嘴2、喷针3、喷针杆4和喷针反馈机构，喷管本体内设有接力器缸5和水流流道6，喷针反馈机构包括接力器活塞7和复位弹簧8，接力器活塞7设置于接力器缸5内，喷针3通过活塞7与喷针杆4固定连接，复位弹簧8套于喷针杆4上，本实施例中，复位弹簧为碟簧，碟簧为两组且分设于喷针杆的两端(如图所示)，喷针3与活塞7又通过喷针轴9固定连接，喷针轴9的直径小于喷针尾部端面的直径和活塞的直径，喷管本体的靠近喷针轴的内表面绕喷针轴形成一环径向凸缘10，凸缘10的内表面与喷针轴9的外表面间隙配合；凸缘10与活塞的相邻端面之间形成压力油油腔11，喷管本体的管壁内设置与油腔连通的压力油流道 13，压力油流道13内设置阻油装置19 ；凸缘10与喷针尾部的相邻端面之间形成水压平衡腔12，水压平衡腔12与水流流道6连通。
使用时，将压力油流道13与冲击式水轮机专用调速器相连接，向压力油油腔11施以油压后，由于水压平衡腔12的存在，喷针尾部受到向前(即朝向喷嘴口方向)的水压推力P2，喷针头部受到向后(即朝向喷嘴尾端方向)的推力P3,活塞靠近喷针的一侧受到到向后的油压推力P4、远离喷针的一侧受到向前的碟簧推力Pp此时，油压推力P4大于所述的水压推力P2和碟簧推力P1,喷针向后移动，喷嘴口开启，关闭时无需油压。需要关闭喷嘴时， 撤去油压，喷针在碟簧推力P1和水压推力P2作用下复位，喷嘴口关闭。本实施例中，所述阻油装置包括套筒管16，套筒管16外壁与压力油油道13内壁螺纹连接；套筒管的内管腔沿自身纵向包括第一腔段161和第二腔段162，第一腔段161的内径小于第二腔段162的内径，第二腔段162的远离第一腔段的一端内套有节流塞17，节流塞通过自身外螺纹与第二腔段内螺纹形成螺纹连接，节流塞设置中心穿孔1171，中心穿孔1171为变径孔；本实施例所述的阻油装置还包括节流片18，节流片18设置于第二腔段 162中且位于第一腔段161和节流塞17之间，节流片18两端部表面一一对应顶住与其相邻的第一腔段161的端部表面和节流塞17端部表面，节流片18沿内管腔纵向设置中心穿孔 11181，中心穿孔II由奇数个的孔段构成，由中心穿孔II端部的孔段数起，奇数位的孔段直径大于偶数位的直径。当撤去油压后，由于阻油装置为多级节流结构，油腔中的压力油只能缓慢排出，实现了喷针缓慢复位，喷嘴口缓慢关闭。本实施例中，节流片由两个结构相同的子片a对称层叠而成。本实施例中，喷针杆尾端设置位移传感器14，位移传感器的检测信号输入外部调速器，喷嘴本体的管壁内设置漏油排放孔15，排放孔15的一开口端形成在喷管本体外表面上，另一开口端形成在凸缘的内表面上，当压力油向水压平衡腔方向泄漏时，压力油流至漏油排放孔就会停止流动，由漏油排放孔向外排出，避免漏油流入水压平衡腔引起水质污染， 排放孔15为直孔，压力油流道13与排放孔15均沿喷管本体径向设置，使压力油及漏油流动更通畅。最后需要说明，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。
权利要求
1.用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，包括喷管本体(1)、喷嘴O)、喷针 (3)、喷针杆⑷和喷针反馈机构，喷管本体内设有接力器缸(5)和水流流道(6)，喷针反馈机构包括接力器活塞(7)和复位弹簧(8)，接力器活塞(7)设置于接力器缸( 内，喷针(3) 通过接力器活塞(7)与喷针杆固定连接，复位弹簧(8)套于喷针杆上，其特征在于喷针(3)与接力器活塞(7)通过喷针轴(9)固定连接，喷针轴(9)的直径小于喷针尾部端面的直径和活塞直径，喷管本体的靠近喷针轴的内表面绕喷针轴(9)形成一环径向凸缘(10)， 凸缘(10)的内表面与喷针轴(9)的外表面间隙配合；凸缘(10)与所述活塞(7)的相邻端面之间形成压力油油腔(11)，喷管本体的管壁内设置与所述油腔连通的压力油流道(13)，所述压力油流道(13)中设置阻油装置(19)，凸缘 (10)与喷针尾部的相邻端面之间形成水压平衡腔(12)，水压平衡腔(12)与水流流道(6) 连通。
2.根据权利要求1所述的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，其特征在于所述阻油装置包括套筒管(16)，套筒管(16)外壁与压力油油道(1 内壁螺纹连接；套筒管的内管腔沿自身纵向包括第一腔段(161)和第二腔段(162)，第一腔段(161) 的内径小于第二腔段(162)的内径，第二腔段(16 的远离第一腔段的一端内套有节流塞 (17)，节流塞设置中心穿孔I (171)，中心穿孔I (171)为变径孔；还包括节流片(18)，节流片(18)设置于第二腔段(16 中且位于第一腔段(161)和节流塞(17)之间，节流片(18)两端部表面一一对应顶住与其相邻的第一腔段(161)的端部表面和节流塞(17)端部表面，节流片(18)沿内管腔纵向设置中心穿孔II (181)，中心穿孔 II由奇数个的孔段构成，由中心穿孔II端部的孔段数起，奇数位的孔段直径大于偶数位的直径。
3.根据权利要求2所述的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，其特征在于所述复位弹簧(8)为碟簧。
4.根据权利要求3所述的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，其特征在于所述碟簧为两组，并分设于喷针杆的两端。
5.根据权利要求1所述的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，其特征在于喷针杆的尾端设置位移传感器(14)。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，其特征在于喷嘴本体的管壁内设置漏油排放孔(15)，排放孔的一开口端形成在喷管本体外表面上，另一开口端形成在凸缘(10)的内表面上。根据权利要求5所述的用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，其特征在于 所述压力油流道(1 沿喷管本体径向设置。
全文摘要
本发明公开了一种用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件，包括喷管本体、喷嘴、喷针、喷针杆、接力器活塞和碟簧，接力器活塞设置于接力器缸内，喷针通过活塞与喷针杆固定连接，碟簧套于喷针杆上，喷针与活塞通过喷针轴固定连接，喷管本体内表面绕喷针轴形成一环径向凸缘，凸缘与活塞的相邻端面之间形成压力油油腔，凸缘与喷针尾部的相邻端面之间形成水压平衡腔；与现有技术相比，本发明通过单油压腔控制喷针运动，且在控制机构失油压的情况下，喷针也能够缓慢关闭到全关位置，不仅结构简单，而且使用更为安全可靠。
文档编号F03B1/04GK102418645SQ201110439499
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者唐长秋, 桂勇, 罗定旗, 黄贵斌 申请人:重庆水轮机厂有限责任公司