一种油路板及带油路板的内置旋转式叶片角度液压调节器的制作方法

本技术涉及立式轴流泵（含导叶式混流泵及水轮机，以下同）叶片角度调节器，具体涉及一种带油路板的内置旋转式叶片角度液压调节器。

背景技术：

1、内置旋转式叶片角度液压调节器是全调节轴流泵配套使用的叶片调节机构之一，它由“旋转体”、“罩壳”及“电源控制显示箱”三部分组成。其中“旋转体”由“工作座（又称支撑座）”、“油缸”和“油箱”（内含液压油及所有液压、传感元器件和部分电器元器件）三大部套件组成，是调节器的主要组成部分。水泵工作时，“旋转体”随电动机主轴在水平面上同步高速旋转，且其活塞杆同时作上、下移动。泵组通过它改变水泵叶片角度，从而改变水泵的工作性能。

2、现在市面上普遍使用的内置旋转式叶片角度液压调节器，其结构布局主要有如下两种形式：一种是专利号为zl 2008100489169的“水轮机、水泵叶片角度液压同步调速器”的布局形式；另一种是本发明人研制的、申请号为cn2013103535193 的“内置旋转式叶片角度液压调机器”的布局形式。上述两种形式的内置旋转式叶片角度液压调节器均存在以下主要缺陷：

3、1、油箱内的各种元器件都分散安装在油缸顶板（即油箱底板，以下同）上或者是油箱内的隔板上而无法使其高度集成，导致油箱内的“有效使用空间”（主要是油箱内的“有效使用面积，以下同”）严重不足。油箱内的“有效使用空间”不足，会给调节器带来两个方面的严重后果：

4、一是无法安装使用足够大功率的“源动力”（即调节器自带的小电动机）。因为“内置旋转式叶片角度液压调节器”的主体是“旋转体”，而旋转体是随着主电动机轴同步旋转的。处于高速旋转状态下的“旋转体”，自然是体积越小越稳定、越安全；而同等“油缸”直径的调节器“调节力”的大、小，取决于“源动力”输出功率的大、小。“源动力”输出功率的大、小又与其自身体积的大、小息息相关。因而在调节器的系统设计中，“源动力”与各种“液压元器件”共同组成的液压站的“安装使用面积”的大、小与调节器油箱直径的大、小始终是一对矛盾。为了使调节机构的体积（主要是“油缸”直径，也即“油箱”直径）不至于做的太大，因此在“内置旋转式液压调节器”的设计中都是选用体积偏小的电动机作为“源动力”。而这种调节器的“调节力”都做不成太大，因而一遇特殊情况，如遇外河超设计、甚至超历史高水位（或者水库超设计、甚至超历史低水位）运行、或者水泵叶片长时间不调动而导致叶片转轴泥沙淤塞或者转轴锈蚀、或者叶片缠草等等，就会造成叶片“调不动”的现象发生（这种缺陷的隐蔽性较强，因为一般泵站大部分时间都在中、低水位工况下运行）；

5、二是无法使用单相、甚至三相交流电源。因为电动机自身体积的大、小，与其所使用的电源类型息息相关。对于同等“功率”的电动机而言，单相直流电动机的体积最小；单相交流电动机的体积次之；三相交流电动机的体积最大。而对于同等“调节力”的调节器而言，其“源动力”使用“单相直流电源”的性能最差；使用“单相交流电源”的性能次之；使用“三相交流电源”的性能最好；

6、特别是专利号为zl 20018100489169的水轮机、水泵叶片角度液压同步调速器，由于油箱内所有元器件均直接安装在油缸顶板上，而为方便各液压元器件之间的油路通道连接，各个液压元器件需先固定安装在为其设置的安装支架上，再将各个安装支架（连带各相应的液压元器件）固定安装在油缸顶板上；更为严重的是在油缸内的活塞顶端焊接了一根延伸杆，而且这根延伸杆需要贯穿整个油箱，因此更加严重干扰了油箱内各元器件的整体安装布局。其安装支架、紫铜管以及延伸杆等严重挤占了油箱内的有效使用空间，导致这种调节器全部只能使用单相直流电动机，而且电动机的功率也很小。

7、2、无法监测油缸上、下腔压力。及时监测油缸上、下腔工作压力很重要，它能够为“油缸”是否存在“内泄”、“油泵”工作是否正常等提供诊断依据；特别是在叶片调节不灵敏、甚至调不动的情况下，能够为诊断病因（是调节器自身原因还是泵组遭遇特殊情况）提供可靠证据。为能够监测到油缸上、下腔的即时“工作压力”，专利号为“zl 2008 1 0048916.9”的“水轮机、水泵叶片角度液压同步调速器”产品，曾经尝试过采用在“油缸下腔”表面安装一块“压力表”（压力表的探针固定于油缸上腔或者下腔内）的方式来实现这个目标，但后来被取消了。失败的主要原因：一是增加了2个向外渗油、甩油的“风险点”。二是观察数据很不方便，因为在调节器工作时，“压力表”要随着旋转体上面的“油缸”同步旋转而观察不到数据；在调节器停下来的时候，还要看“压力表”最后停留在什么位置，若停留在非“观测窗”对着的位置，则同样无法直接观测到数据。更重要的是，只要泵组工作，“压力表”就要在油缸上面随旋转体同步高速旋转，时间久了，“压力表”就有可能因表杆锈蚀而被甩脱，从而造成安全事故的发生。

8、3、无法监测油箱内的“油位”。若调节器油箱内的油量不足，油泵就会泵不到油，就会导致调节器无法工作。以前要想观察到油箱内的“油位”情况，需要先拆除调节器外罩壳的上部分（即“上罩壳”）及“内罩壳”，再拆除油箱顶盖（有时候甚至需要拆除整个液压工作站），然后用带刻度的标尺伸进油箱里头去探测，才能得到即时的油位数据，很繁琐。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种在油箱内设置一块油路板，并在这块油路板上设置油缸上、下腔压力传感器及油位传感器的内置旋转式叶片角度液压调节器。

2、本实用新型的带油路板的内置旋转式叶片角度液压调节器，其主要创新点如下：

3、第一，设计一块专用的油路板，在油路板上端面和下端面之间通过数控机床打孔开通连接油泵出口及溢流阀、单向阀、电磁组合阀进出口的输油通道。以取代安装在油缸顶板上（专利号为zl 20018100489169的“水轮机、水泵叶片角度液压同步调速器”）、且焊接在各液压元器件上的紫铜管或安装在油箱隔板下端面上（专利号为cn2013103535193 的“内置旋转式叶片角度液压调机器”）的输油管；使原来受活塞顶端延伸杆及焊接在各液压元器件上的紫铜管严重干扰（专利号为zl 2008100489169的“水轮机、水泵叶片角度液压同步调速器”）或受安装在油箱隔板下端面连通各液压元器件油路的管路干扰（专利号为cn2013103535193的“内置旋转式叶片角度液压调节器）的、分散安装在油缸顶板（或油箱内隔板）上的各个元器件得到合理布置，并使其高度集成；

4、第二，在油路板上端面安装用于检测油缸上、下腔压力的上腔压力传感器和下腔压力传感器；

5、第三，在油路板下端面安装油位传感器，用于监测油箱内的即时油位。

6、为实现上述目的，本实用新型具体采用的技术方案之一是：一种油路板，其特征在于，包括油路板本体，在油路板本体上端面开设有电动机安装孔、电磁组合阀安装孔、溢流阀安装孔、单向阀安装孔；在油路板本体下端面开设有油泵安装孔；在油路板本体上端面与下端面之间的部分开设有依次连通油泵出口、溢流阀、单向阀、电磁组合阀进出口的输油通道；在油路板本体中还开设有经由电磁组合阀最终到达油缸下腔的进油通道，以及将油缸上腔中的液压油回流至电磁组合阀的回油通道。

7、优选地，在油路板本体上端面还开设有上腔压力传感器安装孔、下腔压力传感器安装孔，其中上腔压力传感器安装孔内安装有上腔压力传感器且上腔压力传感器的探针位于回油通道内，下腔压力传感器安装孔内安装有下腔压力传感器且下腔压力传感器的探针位于进油通道内。

8、优选地，在油路板本体下端面还开设有油位传感器安装孔，在油位传感器安装孔内安装有油位传感器。

9、本实用新型油路板上的电磁组合阀为现有技术，具体是由电磁换向阀、负载平衡阀和液压锁构成且三者由上至下依次按常规方式进行固定连接。

10、本实用新型具体采用的技术方案之二是：一种带油路板的内置旋转式叶片角度液压调节器，包括旋转体、罩壳、水泵调节杆，其中旋转体位于罩壳内且相对罩壳做旋转动作；旋转体包括油箱、油缸、工作座及笼子，油箱底部固定连接油缸，油缸底部固定连接工作座，且油缸的活塞杆从工作座顶板（即油缸底板）穿过后固定连接水泵调节杆，在活塞杆上且位于工作座内的相适应位置上固定连接有一下撑板，下撑板外周局部伸出工作座外，在上撑板与下撑板伸出工作座外的局部之间固定连接有三根撑杆，三根撑杆、下撑板及上撑板构成笼子（以代替专利号为zl 20018100489169的“水轮机、水泵叶片角度液压同步调速器”中的“活塞顶端延伸杆”，否则，数控机床在油路板中部打孔连通各液压元器件的油路通道时，无法绕开这根“活塞顶端延伸杆”）；其特征在于，在油箱内部安装有油路板，在油路板下端面的油泵安装孔内安装有油泵，安装在油路板下端面的油位传感器探针伸入液压油中；在油路板上端面的电动机安装孔、电磁组合阀安装孔、溢流阀安装孔、单向阀安装孔内分别安装有电动机、电磁组合阀、溢流阀、单向阀，其中电动机通过联轴器与油泵固定连接；在油路板上端面和下端面之间通过数控机床打孔开通以获得依次连通油泵出口、溢流阀、单向阀、电磁组合阀进出口的输油通道；在油路板上固定连接有回油管、进油管，其中回油管与油路板本体上的回油通道相连通，回油管另一端从油箱壁穿出后固定连接在油箱壁和油缸壁外表面相适应位置上且与油缸上腔相连通；进油管与油路板本体上的进油通道相连通，进油管另一端从油箱壁穿出后固定连接在油箱壁和油缸壁外表面相适应位置上且与油缸下腔相连通。

11、本实用新型的叶片角度的“机械显示”和“电子显示”相应结构及安装位置可以同cn201310353519.3中的一致。如“电子显示”主要由压杆式位移传感器来实现，具体将压杆式位移传感器的压杆顶端与上撑板的下端面固定连接，压杆式位移传感器通过传感器支架固定连接在油路板上，通过活塞杆带动笼子上下动作后，进而使压杆式位移传感器得到位置变化信息，并将该信息传递给控制显示系统，由控制显示系统中的显示器进行显示，从而实现叶片角度变化的“电子显示”；而“机械显示”主要由指针、观测窗和粘贴在观测窗上面的且可透光线的刻度板来实现，具体是在上撑板上端面中心位置固定连接有一空芯轴，该空芯轴随笼子同步旋转，在空芯轴上通过滚珠轴承安装有一轴承盖，该轴承盖上开有供空芯轴从轴承盖中向上伸出的圆孔，在轴承盖上端面固定连接有一止转板，止转板上也开设有供空芯轴穿过的圆孔，止转板一端从位于油箱外的内罩壳壁上相适应位置处开设的竖条型卡槽中穿出且在该穿出的端部固定连接有一指针，在外罩壳上且对应指针的位置处开锉有一观测窗，观测窗的外表上粘贴有一可透光线的刻度板，内罩壳、止转板及指针均不旋转，止转板及指针跟随笼子做上、下动作，在这个过程中实现“机械显示”。当然，叶片角度的“机械显示”和“电子显示”相应结构及安装位置还可更为简化，如将实现“机械显示”的指针改为一字型激光发射器、安装位置可以在止转板上，也可以在止转板下面的其它地方；还可以将实现“电子显示”的压杆式位移传感器改为激光位移传感器，直接固定在旋转体的笼子上，激光位移传感器发射的激光直接投射到罩壳内顶部，其同样随笼子做上、下动作而获取位移信息。

12、与cn201310353519.3中的一致，本实用新型在空芯轴上部安装有供电滑环，供电滑环的内环紧密贴合在空芯轴上，供电滑环的外环通过卡扣扣在止转板上以使供电滑环的外环始终处于非旋转状态。

13、与现有技术相比，本实用新型具备的有益效果如下：

14、1、通过在油路板的中部打孔连接且连通包括电磁阀、负载平衡阀、液压锁、溢流阀、单向阀等在内的液压元器件的输油通道，使安装在油箱内的所有元器件都能够在这块油路板上面得到合理布置并高度集成，大大节约了各元器件在油箱内的占用面积，使油箱内有足够大的有效使用空间安装大容量的电动机，并使用性能最优的三相交流电源，而且还留有富余区间用于安装更多其它传感及电器元器件；

15、2、通过在油路板上安装油缸上、下腔压力传感器，能够即时监测油缸上下腔的工作压力，为调节器在实际运行中可能出现的问题，如油缸“内卸”、油泵不工作或者泵不到油，叶片调节不灵敏、甚至调不动等，提供可靠的诊断依据；

16、3、通过油位传感器的设置，使调节器能够即时监测到油箱内的储油量，为调节器在实际运行中可能出现的“不工作”现象是否与油箱内的储油量有关提供可靠的诊断依据。