本实用新型是属于水力发电机组技术领域的冲击式水轮机的喷嘴及其控制机构。
冲击式水轮机是属于200—1760m的高水头机组，喷嘴是它的过流量调节机构，通过喷嘴调节水轮发电机组的出力，使其与外界用电负荷相平衡。众所周知，高水头机组的引水压力钢管长、额定转速高，为保证安全运行，在甩负荷时机组要求喷嘴关闭要快，但引水压力钢管又要求喷嘴关闭要慢。中国专利的《微型水轮机立式环形多喷嘴》(88202563·5)，是在环形管道中设置多个喷嘴，可使水轮转速加速，以及《冲击和斜击式水轮机带有辅助喷嘴装置》(93209962·9)是在主喷嘴另一边设置辅助喷嘴，可提高出力。本实用新型采用喷针和偏流器双重调整的新颖喷嘴结构，可以在甩负荷时先由偏流器很快将射流偏离转轮以防止机组转速升高，同时缓慢地关闭喷针以使引水钢管内不产生大的水压上升。
本实用新型设计的目的，是采用偏流器和喷针的新颖组合结构而设计成冲击式水轮机的喷嘴及其控制机构，实现直流式喷嘴引入压力水流至喷嘴口出口后成为一股自由射流，冲击转轮带动发电机转动发电；移动喷针堵住喷嘴口截断水流可停止机组转动，或改变喷针行程调节射流直径、喷嘴过流量和机组的出力；协联凸轮保证机组在任何位置稳定运行时使偏流器始终处于射流旁，只有在甩负荷时偏流器首先切入射流使其偏离转轮。
下面用实施例并结合附图对本实用新型的设计结构详细说明发下：
图1是冲击式水轮机的喷嘴及其控制机构的结构总图；
图2喷嘴及其控制机构用于立轴多喷嘴冲击式水轮机
的组合安装图。
如图1所示，本实用新型是由喷嘴管8、流体喷针座16、喷针10、平衡弹簧9、喷嘴盖17、喷嘴口11、偏流器12、回复臂7和截止阀14等组成直流式喷嘴，以及由协联凸轮1、柱塞2、活塞3、节流塞4、主配压阀体20、紧急关闭电磁阀6和管19、推拉杆18等组成喷嘴的控制机构。所述的喷嘴是由喷嘴管8左端与引水压力管连接，右端与喷嘴盖17左端连接，喷嘴盖的右收缩端与喷嘴口11螺钉连接，流体喷针座16通过带通孔的流体筋支撑在喷嘴管8中，喷针10的右柱筒和左针轴与流体喷针座16的内孔滑动连接并用密封环13、15密封，平衡弹簧9套在针轴上并使左、右端分别压紧流体喷针座16和喷针10，喷针座16的B腔通过上、下筋孔分别与管19和截止阀14连接，并通过管19与主配压阀座20的A腔连通，针轴左端与回复臂7的下端铰接连接，并通过回复臂上端与节流塞4下端铰接转动连接，偏流器12的轴与自动调速器的转轴转动连接，偏流器通过推拉杆18与协联凸轮1的摇臂铰接连接，从而组成用喷针和偏流器双重调整射流直径、喷嘴过流量和机组出力的直流式喷嘴组合结构。其中，平衡弹簧9是一个多片碟形弹簧或圆柱螺旋弹簧；喷针10的外径大于射流直径1.4倍；回复臂7与喷针轴、节流塞4为铰接连接，或为滚动轴承连接。所述喷嘴控制机构是由二位四通紧急停机电磁阀6的左面上、下通口分别接压力进油管和排油管，右面上、下通口分别接主配压阀座20上腔的上、下接口，并通过下接口与活塞3的C腔连通，活塞3的下端面与节流塞4的上端面组成节流付，节流塞4下端与回复臂7铰接连接，压力油通过节流孔5与接主配压阀座20的A腔，并通过节流塞4的内孔与主配压阀座的排油中腔相通，A腔出口通过管19与喷针座16的B腔相通，中腔出口接排油管，协联凸轮1的下凸轮边与柱塞2的上端滚轮保持接触，并由凸轮顺、逆时针方向转动带动柱塞2下、上移动，偏流器12通过推拉杆18推拉协联凸轮1转动，从而组成控制喷针移动和偏流器转动的喷嘴控制机构。其中，活塞3的下端面与节流塞4的上端面组成的节流付，可以采用平面喷嘴挡板式，或圆锥式、球形式、针形式和圆柱式；紧急停机电磁阀6还可以装在连接主配压阀座20的A腔与喷针座16的B腔的管19中间(如图1的虚线所示)；喷嘴和它的控制机构可以成整体装配，也可以如图2所示成分开装配。
本喷嘴及其控制机构，还适合与立轴多喷嘴冲击式水轮机进行组合安装，如图2所示，24是立轴，22是引水钢管，其4个控制机构23(NO1—NO4)与4个喷嘴21是分开安装的。
本喷嘴及其控制机构的工作原理如下：
1、机组启动和增加负荷时：由机组自动调速器使信流器12和协联凸轮1向开启的逆时针方向转动，活塞3在油压作用下随凸轮1向上移动，活塞3的下端面与节流塞4的上端面组成节流付的间隙增大，由于节流孔5的阻尼作用，A腔和B腔压力降低，喷针10在水压作用下向开启方向移动，此时B腔的油经节流塞4排出，回复臂7又迫使节流付的间隙减小，直到通过节流孔5的油量等于节流付排出的油量。增负荷的动作过程与上述相同。
2、机组甩负荷或关闭时：
调速器使偏流器12快速切入射流并使射流偏离转轮，协联凸轮1迫使活塞3向下移动，节流付的间隙减小，A腔和B腔的压力升高，油压克服喷针10锥面的水压，喷针向关闭方向移动，回复臂7又使节流付恢复到平衡状态为止。
3、机组稳定运行时：
此时机组发电量与外界用电量相等，调速器处于静止位置，节流付自动保持一定的间隙，从节流孔5流入A腔的油量等于A腔经节流付排出的油量，喷针10和偏流器12都处于相应的静止位置而不干涉射流作功。
总之，按本实施例设计制造的喷嘴和控制机构，就可以在机组甩负荷或关闭对首先由自动调这器使偏流器快速切入偏离射流，同时通过协联凸轮控制节流付的间隙减小，主配压阀座的A腔和喷针座的B腔压力升高，迫使喷针缓慢向关闭方向移动，直到回复臂使节流付恢复到平衡为止。相反，机组在增负荷时，要控制偏流器离开射流而喷针向开后方向转动，或者在机组稳定运行时，控制偏流器离开射流而喷针稳定在某一位置，从而实现本直流式喷嘴及其控制机构用喷针和偏流器调整射流直径、偏离射流、喷嘴过流量和机组的出力的多种功能。本实用新型的结构简单，体积小，适合组成模块式单元，并具有水力效率高，嗓音小，操作维护方便，适合用于单喷嘴或多喷嘴的冲击式水轮发电机组使用。
1、一种冲击式水轮机的喷嘴及其控制机构，它是由直流式喷嘴和喷嘴控制机构组成，其特征在于喷嘴有一个由喷嘴管(8)左端与引水压力管连接，右端与喷嘴盖(17)左端连接，喷嘴盖(17)的右收缩端与喷嘴口(11)螺钉连接，流体喷针座(16)通过带通孔的流体筋支撑在喷嘴管(8)中，喷针(10)的右柱筒和左针轴与喷针座(16)的内孔滑动连接并用密封环(13)、(15)密封，平衡弹簧(9)套在针轴上并使左、右端分别压紧喷针座(16)和喷针(10)，喷针座(16)的B腔通过上、下筋孔分别与管(19)和截止阀(14)连接，并通过管(19)与主配压阀座(20)的A腔连通，针轴左端与回复臂(7)的下端铰接转动连接，并通过回复臂(7)上端与控制机构的节流塞(4)下端铰接转动连接，偏流器(12)的轴与自动调速器的转轴转动连接，偏流器(12)通过推拉杆(18)与控制机构的协联凸轮(1)的上摇臂铰接连接，从而组成用喷针和偏流器双重调整射流直径、喷嘴过流量和机组出力的直流式喷嘴组合结构。
2、如权利要求1所述的冲击式水轮机的喷嘴及其控制机构，其特征在于喷嘴控制机构有一个二位四通紧急停机电磁阀(6)的左面上、下通口分别接压力进油管和排油管，右面上、下通口分别接主配压阀座(20)上腔的上、下接口，并通过下接口与活塞(3)的C腔连通，活塞(3)的下端与节流塞(4)的上端组成节流付，节流塞(4)的下端与回复臂(7)上端铰接连接，压力油或压力水通过节流孔(5)接主配压阀座(20)的A腔，并通过节流塞(4)的内孔与主配压阀座的排油中腔相通，A腔出口通过管(19)与喷针座(16)的B腔相通，中腔出口接排油管，协联凸轮(1)的下凸轮边与柱塞(2)的上端滚轮保持接触，并由凸轮顺、逆方向转动带动柱塞上、下移动，偏流器(12)通过推拉杆(18)推拉协联凸轮(1)转动，从而组成控制喷针移动和偏流器转动的喷嘴控制结构。
3、如权利要求1、2所述的喷嘴控制机构，其特征在于活塞(3)的下端面与节流塞(4)的上端面组成的节流付，可以采用平面喷嘴档板式、或圆锥式、球形式、针形式和圆柱式。
4、如权利要求1、2所述的喷嘴控制机构，其特征在于紧急停机电磁阀(6)还可以装在管(19)的中间，在停机时用于接通油管。
5、如权利要求1所述的冲击式水轮机的喷嘴，其特征在于平衡弹簧(9)是一个单向作用的多片碟形弹簧或圆柱螺旋弹簧。