一種水下電子導(dǎo)葉操作裝置制造方法及圖紙

電控制水下式水力發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)及方法，用于避免現(xiàn)有水力系統(tǒng)中的油污泄露。系統(tǒng)包括操作性連接于導(dǎo)葉操作環(huán)的一個或多個可浸入式電促動器，所述導(dǎo)葉操作環(huán)繼而連接于渦輪機內(nèi)的多個導(dǎo)葉。每個水下式電促動器包括與推拉桿相連的電動機，所述推拉桿構(gòu)造成可將從第一端接收的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榕c第一端相對的伸縮端的直線運動，用于將導(dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置。電促動器包括防水結(jié)構(gòu)，所述防水結(jié)構(gòu)罩住電動機和推拉桿，同時允許推拉桿的伸縮運動以轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉操作環(huán)。

Underwater electronic guide vane operating device

The utility model relates to a system and a method for electrically controlling an underwater hydraulic power generation system. The system includes one or more electrically actuated actuators connected to the guide vane operating ring, which are then connected to a plurality of guide vanes in the turbine. Each water type electric actuator comprises a motor and connected to the push rod, the push rod structure into linear motion changing rotary motion from the first end for receiving the expansion end opposite the first end of the guide vane for operating ring to the desired position. The utility model relates to an electric actuator, which comprises a waterproof structure, wherein the waterproof structure covers the electric motor and the push rod, and simultaneously, the telescopic motion of the push rod is allowed to rotate the guide vane operating ring.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請的交叉引用本申請聲明在2014年4月16日提出的美國臨時專利申請61/980122的優(yōu)先權(quán)，該申請的說明書以引用形式完整地包括在本文內(nèi)。
技術(shù)介紹
(a)
本專利技術(shù)公開的主題大體涉及渦輪機導(dǎo)葉操作裝置。(b)相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)在水力發(fā)電的生產(chǎn)中調(diào)節(jié)水流的傳統(tǒng)渦輪機利用油基液壓缸、或稱伺服電機來控制以開啟和關(guān)閉渦輪機導(dǎo)葉。這些液壓系統(tǒng)會產(chǎn)生一些污染，比如加壓線、泵、壓縮機及維持系統(tǒng)運行所需要的壓力油藏中的液壓油。這些污染大量存在，并且可能高達每臺渦輪機30000升，在尋常的壩內(nèi)高達1000000升。這種液壓伺服電機的最主要缺陷就是污染物、例如液壓油泄露到水中。過量的油泄露會發(fā)生在常規(guī)的操作中，比如維修過程中，或者在系統(tǒng)老化后的常規(guī)操作中(一些系統(tǒng)已經(jīng)服役超過75年)。當泄露發(fā)生時，油會排放進入周圍環(huán)境，污染河源。除此之外，(由通過上游過濾的河流雜物、異常水流或系統(tǒng)機械失效引起的)系統(tǒng)失效會導(dǎo)致主液壓伺服電機浸入液體多達3米深，而使整個渦輪機和渦輪機導(dǎo)葉操作系統(tǒng)浸入水中，且從液壓系統(tǒng)向河流排放大量油，從而引發(fā)嚴重的環(huán)境污染問題。為了解決上述問題，技術(shù)人員也做了一些嘗試。例如，東芝國際集團(ToshibaInternationalCorp)設(shè)計了一種非水下式系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，水流通過管道/導(dǎo)管被輸送到高于水面的結(jié)構(gòu)來驅(qū)動渦輪機的轉(zhuǎn)動，此渦輪機由伺服電機控制。圖1a和圖1b顯示了此系統(tǒng)的實例：非水下式水力發(fā)電系統(tǒng)120包括進出水管122和用于在渦輪機內(nèi)調(diào)節(jié)水流的伺服電機121。如圖1a和1b所示，系統(tǒng)120并未浸入水中，而是置于大壩殼體的外部。然而，作為一種非水下式系統(tǒng)，東芝(Toshiba)系統(tǒng)不能取代現(xiàn)有的水下水力發(fā)電的水力伺服電機系統(tǒng)，因此，只有通過新建大壩或?qū)ΜF(xiàn)有大壩進行大規(guī)模結(jié)構(gòu)改造才能應(yīng)用該非水下式系統(tǒng)。而后者基于成本角度考慮是存在問題且有時是不可行的，執(zhí)行改造而中斷運行也會導(dǎo)致電力中斷，同時有些情況下基于大壩的外形和結(jié)構(gòu)來說也是不現(xiàn)實的。因此，仍然需要一種水力發(fā)電系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)環(huán)保、同時可下水，來代替現(xiàn)有系統(tǒng)中的水力伺服電機。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本申請的實施例描述了所述水力發(fā)電系統(tǒng)。一方面，提供了一種水下式水力發(fā)電系統(tǒng)，包括：渦輪機，所述渦輪機包括多個導(dǎo)葉，所述多個導(dǎo)葉構(gòu)造成可通過開啟和關(guān)閉來控制通過渦輪機的水流；導(dǎo)葉操作環(huán)，所述導(dǎo)葉操作環(huán)操作性連接到多個導(dǎo)葉上用于在開啟位置和關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉；一個或多個電促動器，所述電促動器操作性連接到導(dǎo)葉操作環(huán)，并且構(gòu)造成響應(yīng)于控制信號地使導(dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置。每個電促動器包括電動機和推拉桿，所述推拉桿操作性地連接到電動機上，用于將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榭墒箤?dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置的直線運動。電促動器可設(shè)置在防水外殼中。防水外殼可包括具有柔性膜的防水罩，所述罩用于罩住電動機；還包括伸縮管，所述伸縮管通過柔性膜而突出，且構(gòu)造成罩住所述推拉桿，且隨著所述推拉桿的直線運動而伸長和收縮。系統(tǒng)也可包括防水的供電單元，用于提供從外殼的外部接收以傳到電動機的控制信號。在一個實施例中，防水罩、柔性膜、供電單元和伸縮管符合IP68防水標準。系統(tǒng)還可包括第一電促動器和第二電促動器，所述第一電促動器和第二電促動器連接在導(dǎo)葉操作環(huán)的相對側(cè)。第一促動器和第二促動器會以相同速率相反方向的直線運動來轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉操作環(huán)。推拉桿可包括連接于電動機轉(zhuǎn)動軸的初動軸；以及缸體，所述缸體包括圍繞所述初動軸設(shè)置的多個次動軸，所述次動軸連接于缸體且構(gòu)造成可隨著初動軸的轉(zhuǎn)動來導(dǎo)致缸體的直線運動。電動機為伺服電機。另一方面，提供電促動器來控制水下的水力發(fā)電系統(tǒng)中導(dǎo)葉操作環(huán)的開啟和關(guān)閉，所述電促動器包括：具有轉(zhuǎn)動軸的電動機和連接于導(dǎo)葉操作環(huán)的推拉桿，推拉桿能夠操作地連接于轉(zhuǎn)動軸，且構(gòu)造成將轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成用于將導(dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置的直線運動。電促動器可置于水下，并且包括符合IP68的防水外殼。防水外殼可包括具有柔性膜的防水罩，此罩用于罩住電動機；并且包括伸縮管，所述伸縮管從柔性膜突出，且構(gòu)造成罩住推拉桿且隨著推拉桿的直線運動而伸長和收縮。推拉桿可包括連接于電動機轉(zhuǎn)動軸的初動軸；以及缸體，所述缸體包括圍繞所述初動軸設(shè)置的多個次動軸，所述次動軸連接于缸體且構(gòu)造成可通過初動軸的轉(zhuǎn)動來導(dǎo)致缸體的直線運動。再進一步，提供了一種用于控制水下水力發(fā)電系統(tǒng)的操作的方法，所述系統(tǒng)包括連接到導(dǎo)葉操作環(huán)的多個導(dǎo)葉，所述方法包括：提供推拉桿，所述推拉桿構(gòu)造成將從第一端得到的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)樯炜s端的直線運動，所述伸縮端與所述第一端的位置相對；將推拉桿的第一端連接到電動機，用于基于第一端的旋轉(zhuǎn)而使得伸縮端以直線方式移動，所述伸縮端的直線運動用于轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉操作環(huán)；并且提供用于罩住電動機和推拉桿的防水結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，提供防水結(jié)構(gòu)包括：將電動機設(shè)置在具有柔性膜的防水外殼中；并將推拉桿置于防水伸縮管內(nèi)，所述伸縮管通過柔性膜而突出。所述方法也可包括將伸縮管連接于導(dǎo)葉操作環(huán)。在另一個實施例中，所述方法可包括：提供兩個不同的電動機，并將與這兩個不同的電動機相連的伸縮管連接到導(dǎo)葉操作環(huán)的相對側(cè)；并且將兩個電動機構(gòu)造成在相反方向上轉(zhuǎn)動，從而引起導(dǎo)葉操作環(huán)的轉(zhuǎn)動。在又一個實施方式中，提供了一種電促動器，所述電促動器用于控制水下水力發(fā)電系統(tǒng)中的連接到多個導(dǎo)葉的導(dǎo)葉操作環(huán)的操作，所述電促動器包括：具有轉(zhuǎn)動軸的電動機；連接于導(dǎo)葉操作環(huán)的推拉桿，所述推拉桿操作性地連接到轉(zhuǎn)動軸，并且構(gòu)造成將轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜趯?dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置的直線運動。電促動器可置于水下且包括防水外殼，所述防水外殼包括具有柔性膜的防水罩和通過所述柔性膜而延伸的伸縮管，所述防水罩適合于接納電動機，且所述伸縮管適合于接納并連接到推拉桿，且所述伸縮管隨著推拉桿的直線運動而伸長和收縮。根據(jù)一個實施例，提供了一種水下的水力發(fā)電系統(tǒng)，包括：至少一個促動器，所述促動器包括伺服電機和操作性地連接到所述伺服電機的推拉桿，所述推拉桿將伺服電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動；渦輪機，所述渦輪機包括多個葉片，所述多個葉片構(gòu)造成通過開啟和關(guān)閉控制通過渦輪機的水流；導(dǎo)葉操作環(huán)，所述導(dǎo)葉操作環(huán)一側(cè)操作性連接到渦輪機葉片，另一側(cè)操作性連接到促動器，用于根據(jù)促動器的軸向運動控制葉片的運轉(zhuǎn)。在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括一個或多個促動器，所述一個或多個促動器連接于導(dǎo)葉操作環(huán)的相對側(cè)，且構(gòu)造成在一個完整的導(dǎo)葉操作系統(tǒng)中運行。在另一個實施例中，促動器適于永久水下作業(yè)且符合IP68標準。如附圖所示，根據(jù)下述所選實施例的具體描述，本專利技術(shù)主題的技術(shù)特征和優(yōu)點可清楚呈現(xiàn)。需要理解的是，公開的要求保護的主題能夠從不同方面進行改進，只要沒有超出權(quán)利要求的范圍。相應(yīng)地，附圖和說明書應(yīng)當自然而然被視為描述性的而非限定性的，本專利技術(shù)的完整范圍記載在權(quán)利要求中。附圖說明結(jié)合附圖，本專利技術(shù)的更深層的技術(shù)特征和優(yōu)點經(jīng)過如下的詳細描述將更清晰：圖1a和圖1b顯示了傳統(tǒng)的非水下式水力發(fā)電系統(tǒng)；圖2a和圖2b為根據(jù)實施例說明水下式水力發(fā)電系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境的三維圖；圖3a為根據(jù)實施例的水下式水力發(fā)電系統(tǒng)的近距離觀察圖；圖3b根據(jù)實施例舉例說明了電促動器的直線運動如何引起操作導(dǎo)葉環(huán)的旋轉(zhuǎn)；圖4顯示了用于將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向運動的推拉桿的一個示例性本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種水下式水力發(fā)電系統(tǒng)，包括：渦輪機，所述渦輪機包括多個導(dǎo)葉，所述多個導(dǎo)葉構(gòu)造為通過開啟和關(guān)閉來控制經(jīng)過渦輪機的水流；導(dǎo)葉操作環(huán)，所述導(dǎo)葉操作環(huán)操作性地連接于多個導(dǎo)葉，用于使導(dǎo)葉在開啟位置和關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)；一個或多個電促動器，所述電促動器操作性地連接于導(dǎo)葉操作環(huán)且構(gòu)造成響應(yīng)于控制信號轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置；每個電促動器包括電動機和推拉桿，所述推拉桿操作性地連接到電動機，用于將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為用于使導(dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置的直線運動。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.04.16 US 61/980,1221.一種水下式水力發(fā)電系統(tǒng)，包括：渦輪機，所述渦輪機包括多個導(dǎo)葉，所述多個導(dǎo)葉構(gòu)造為通過開啟和關(guān)閉來控制經(jīng)過渦輪機的水流；導(dǎo)葉操作環(huán)，所述導(dǎo)葉操作環(huán)操作性地連接于多個導(dǎo)葉，用于使導(dǎo)葉在開啟位置和關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)；一個或多個電促動器，所述電促動器操作性地連接于導(dǎo)葉操作環(huán)且構(gòu)造成響應(yīng)于控制信號轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置；每個電促動器包括電動機和推拉桿，所述推拉桿操作性地連接到電動機，用于將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為用于使導(dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置的直線運動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電促動器置于防水外殼內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述防水外殼包括：具有柔性膜的防水罩，所述防水罩用于罩住電動機；和通過所述柔性膜而突出的伸縮管，所述伸縮管構(gòu)造成罩住推拉桿且同時隨著推拉桿的直線運動而伸展和收縮。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括防水供電單元，用于提供從外殼的外部接收到以傳到電動機的控制信號。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述防水罩、柔性膜、供電單元及伸縮管符合IP68防水標準。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括第一電促動器和第二電促動器，所述第一電促動器和第二電促動器分別與導(dǎo)葉操作環(huán)的相對側(cè)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電促動器和第二電促動器以相同速率相反方向進行直線運動以使導(dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)動。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述推拉桿包括：用于連接到電動機轉(zhuǎn)動軸的初動軸；缸體，所述缸體包括圍繞初動軸設(shè)置的多個次動軸，所述次動軸連接于缸體且構(gòu)造成根據(jù)所述初動軸的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致缸體的直線運動。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機是伺服電機。10.一種電促動器，所述電促動器用于控制水下式水力發(fā)電系統(tǒng)中導(dǎo)葉操作環(huán)的開啟和關(guān)閉，所述電促動器包括：具有轉(zhuǎn)動軸的電動機；連接到導(dǎo)葉操作環(huán)的推拉桿，所述推拉桿操作性地連接到所述轉(zhuǎn)動軸且構(gòu)造成將轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜谑箤?dǎo)葉操作環(huán)轉(zhuǎn)到所需位置的直線運動。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電促動器，其特征在于，所述電促動器能夠置于水下且包括符合I...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丹尼爾·圣·勞倫，托馬斯·弗蘭德，塞繆爾·布沙爾，丹尼斯·奧特斯，多納特·皮克羅恩，
申請(專利權(quán))人：富蘭克林帝國有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：加拿大;CA