一種具有遙控功能的水輪機導水系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有遙控功能的水輪機導水系統，包括中心機構、底環、若干周向均勻分布在中心機構外側的傳動機構和若干周向均勻分布在底環內側的轉向機構，所述傳動機構的數量與轉向機構的數量相等且一一對應，該具有遙控功能的水輪機導水系統通過中心機構帶動導葉旋轉，由于導葉單獨使用傳動機構，減少了機械連接的間隙，減小了驅動要求，轉向機構相對于導葉的作用力相同，使導葉的轉向一致，保證了受力均勻的同時使操作更平穩，不僅如此，在超聲波發射電路中通過超聲波傳感器、第一三極管和第二三極管組成的頻率振蕩器將電振蕩信號轉換為超聲波信號，并且采用了常規的元器件，降低了生產成本，提高了系統的實用價值。
【專利說明】
一種具有遙控功能的水輪機導水系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種具有遙控功能的水輪機導水系統。
【背景技術】
[0002]在水利發電系統中，根據電力系統負荷的使用情況，需要實時調節水輪機的發電功率，以適應系統對機組的要求，為了達到調節發電功率的目的，在水輪機的導水系統中，通常通過改變導葉的方向控制水流的流量，依次調節水流對水輪機的做功大小，從而實現水輪機發電功率的改變。
[0003]在現有的水輪機導水系統中，通常由兩個接力器操作控制環的轉動，帶動導葉角度的轉動，在運行過程中由于接力器在控制環上的作用點少從而導致需要接力器產生較大的驅動力才能推動控制環轉動從而實現導葉角度改變，同時，由于中間機械連接環節容易產生間隙，使得該操作不穩定，不僅如此，在現有的遙控裝置的超聲波發射電路中，都是采用了昂貴的集成電路來進行控制超聲波信號的發生，而且集成電路的外圍電路普遍較復雜，工藝較多，大大提高了其生產成本，降低了系統的實用價值。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:為了克服現有技術中驅動力要求高、操作不穩定且遙控設施復雜成本高的不足，提供一種驅動力要求低、操作穩定且遙控成本低的具有遙控功能的水輪機導水系統。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種具有遙控功能的水輪機導水系統，包括中心機構、底環、若干周向均勾分布在中心機構外側的傳動機構和若干周向均勾分布在底環內側的轉向機構，所述傳動機構的數量與轉向機構的數量相等且--對應，所述轉向機構設置在底環的上方，所述傳動機構設置在轉向機構的上方，所述中心機構設置在傳動機構的上方，所述中心機構通過傳動機構與轉向機構傳動連接；
[0006]所述中心機構包括豎直向下設置的驅動電機、驅動軸和水平設置驅動齒輪，所述驅動電機通過驅動軸與驅動齒輪傳動連接；
[0007]所述傳動機構包括水平設置的從動齒輪、伸縮單元和豎向設置的連接軸，所述從動齒輪固定在連接軸的頂端，所述從動齒輪與驅動齒輪嚙合，所述伸縮單元設置在連接軸的底端；
[0008]所述伸縮單元包括矩形框體和設置在框體中心的驅動輪，所述框體的內壁寬度方向兩側設有若干從動齒，所述驅動輪固定在連接軸的底端，所述驅動輪的直徑等于框體的寬度，所述驅動輪的外周上設有若干主動齒，各主動齒沿驅動輪的圓心均勻分布在驅動輪的半圓面上，所述從動齒與驅動輪的主動齒相匹配，所述框體的單側內壁上的從動齒形成齒條，所述齒條的長度等于驅動輪的圓周的周長的一半；
[0009]所述轉向機構包括轉臂、導葉軸和導葉，所述導葉軸設置在導葉的上方，所述轉臂的一端與導葉軸鉸接，所述轉臂的另一端與框體連接；
[0010]所述底環內設有中央處理器，所述驅動電機與中央處理器電連接，所述中央處理器內設有超聲波發射模塊，所述超聲波發射模塊內設有超聲波發射電路，所述超聲波發射電路包括第一電阻、第二電阻、電容、第一三極管、第二三極管、二極管、開關和超聲波傳感器，所述第一三極管的集電極和第二三極管的集電極均接地，所述第一三極管的基極與二極管的陰極連接，所述二極管的陽極接地，所述第一三極管的基極通過超聲波傳感器分別與第一三極管的發射極和第二三極管的發射極連接，所述第一三極管的發射極與第二三極管的基極連接，所述第一三極管的發射極通過第一電阻和開關組成的串聯電路外接9V直流電壓電源，所述第二三極管的發射極通過第二電阻和開關組成的串聯電路外接9V直流電壓電源，所述電容的一端接地，所述電容的另一端分別與第一電阻和第二電阻連接。
[0011]作為優選，利用T-40-16性價比高的特點，為了進一步提高超聲波發射電路的實用性，所述超聲波傳感器的型號為T-40-16。
[0012]作為優選，利用直流電機驅動力強的特點，為了提高驅動電機的驅動力，所驅動電機為直流電機。
[0013]作為優選，利用梯形齒耐磨的特點，為了提高伸縮單元的使用壽命，所述主動齒和從動齒均為梯形齒。
[0014]作為優選，為了保證伸縮單元由足夠的空間供框體移動，所述驅動齒輪的半徑大于框體的長度。
[0015]作為優選，為了提高超聲波發射電路對溫度的抗干擾能力，所述第一電阻和第二電阻的溫漂系數均為5 % ppm。
[0016]作為優選，利用三角形輪齒精度高的特點，為了提高驅動齒輪的旋轉角度，所述驅動齒輪的輪齒的形狀為三角形。
[0017]作為優選，利用合金鋼硬度高不易變形的特點，為了保證導葉角度改變過程中轉臂不變形，所述轉臂的材料為合金鋼。
[0018]本發明的有益效果是，該具有遙控功能的水輪機導水系統通過中心機構驅動傳動機構，帶動導葉沿導葉軸旋轉，由于每個導葉單獨使用一個傳動機構，減少了中間機械連接環節產生的間隙，減小了驅動要求，每個轉向機構中相對于導葉的作用力相同，從而使導葉的轉向一致，保證了受力均勻的同時，使操作更平穩，轉動力更強勁，不僅如此，在底環內的超聲波發射電路中通過超聲波傳感器、第一三極管和第二三極管組成的頻率振蕩器將電振蕩信號轉換為超聲波信號，并且采用了常規的元器件，保證了超聲波可靠發射的同時，降低了生產成本，提高了系統的實用價值。
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0020]圖1是本發明的具有遙控功能的水輪機導水系統的結構示意圖；
[0021]圖2是本發明的具有遙控功能的水輪機導水系統的結構示意圖；
[0022]圖3是本發明的具有遙控功能的水輪機導水系統的傳動機構的結構示意圖；
[0023]圖4是本發明的具有遙控功能的水輪機導水系統的傳動機構的結構示意圖；
[0024]圖5是本發明的具有遙控功能的水輪機導水系統的伸縮單元的結構示意圖；
[0025]圖6是本發明的具有遙控功能的水輪機導水系統的傳動機構的結構示意圖；
[0026]圖7是本發明的具有遙控功能的水輪機導水系統的超聲波發射電的電路原理圖；
[0027]圖中:1.驅動電機，2.驅動軸，3.驅動齒輪，4.傳動機構，5.轉臂，6.導葉軸，7.導葉，8.從動齒輪，9.連接軸，10.伸縮單元，11.驅動輪，12.框體，13.轉向機構，14.底環，15.中心機構，16.主動齒，17.從動齒，Rl.第一電阻，R2.第二電阻，Cl.電容，Ql.第一三極管，Q2.第二三極管，VDl.二極管，S1.開關，Wl.超聲波傳感器。
【具體實施方式】
[0028]現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0029]如圖1-圖7所示，一種具有遙控功能的水輪機導水系統，包括中心機構15、底環14、若干周向均勾分布在中心機構15外側的傳動機構4和若干周向均勾分布在底環14內側的轉向機構13，所述傳動機構4的數量與轉向機構13的數量相等且--對應，所述轉向機構13設置在底環14的上方，所述傳動機構4設置在轉向機構13的上方，所述中心機構15設置在傳動機構4的上方，所述中心機構15通過傳動機構4與轉向機構13傳動連接；
[0030]所述中心機構15包括豎直向下設置的驅動電機1、驅動軸2和水平設置驅動齒輪3，所述驅動電機I通過驅動軸2與驅動齒輪3傳動連接；
[0031]所述傳動機構4包括水平設置的從動齒輪8、伸縮單元10和豎向設置的連接軸9，所述從動齒輪8固定在連接軸9的頂端，所述從動齒輪8與驅動齒輪3嚙合，所述伸縮單元10設置在連接軸9的底端；
[0032]所述伸縮單元10包括矩形框體12和設置在框體12中心的驅動輪11，所述框體12的內壁寬度方向兩側設有若干從動齒17，所述驅動輪11固定在連接軸9的底端，所述驅動輪11的直徑等于框體12的寬度，所述驅動輪11的外周上設有若干主動齒16，各主動齒16沿驅動輪11的圓心均勻分布在驅動輪11的半圓面上，所述從動齒17與驅動輪11的主動齒16相匹配，所述框體11的單側內壁上的從動齒17形成齒條，所述齒條的長度等于驅動輪11的圓周的周長的一半；
[0033]所述轉向機構13包括轉臂5、導葉軸6和導葉7，所述導葉軸7設置在導葉6的上方，所述轉臂5的一端與導葉軸7鉸接，所述轉臂5的另一端與框體12連接；
[0034]所述底環14內設有中央處理器，所述驅動電機I與中央處理器電連接，所述中央處理器內設有超聲波發射模塊，所述超聲波發射模塊內設有超聲波發射電路，所述超聲波發射電路包括第一電阻Rl、第二電阻R2、電容Cl、第一三極管Ql、第二三極管Q2、二極管VDl、開關SI和超聲波傳感器Wl，所述第一三極管Ql的集電極和第二三極管Q2的集電極均接地，所述第一三極管Ql的基極與二極管VDl的陰極連接，所述二極管VDl的陽極接地，所述第一三極管Ql的基極通過超聲波傳感器Wl分別與第一三極管Ql的發射極和第二三極管Q2的發射極連接，所述第一三極管Ql的發射極與第二三極管Q2的基極連接，所述第一三極管Ql的發射極通過第一電阻Rl和開關SI組成的串聯電路外接9V直流電壓電源，所述第二三極管Q2的發射極通過第二電阻R2和開關SI組成的串聯電路外接9V直流電壓電源，所述電容Cl的一端接地，所述電容Cl的另一端分別與第一電阻Rl和第二電阻R2連接。
[0035]作為優選，利用T-40-16性價比高的特點，為了進一步提高超聲波發射電路的實用性，所述超聲波傳感器Wl的型號為T-40-16。
[0036]作為優選，利用直流電機驅動力強的特點，為了提高驅動電機I的驅動力，所驅動電機I為直流電機。
[0037]作為優選，利用梯形齒耐磨的特點，為了提高伸縮單元10的使用壽命，所述主動齒16和從動齒17均為梯形齒。
[0038]作為優選，為了保證伸縮單元10由足夠的空間供框體12移動，所述驅動齒輪3的半徑大于框體12的長度。
[0039]作為優選，為了提高超聲波發射電路對溫度的抗干擾能力，所述第一電阻Rl和第二電阻R2的溫漂系數均為5%ppm。
[0040]作為優選，利用三角形輪齒精度高的特點，為了提高驅動齒輪3的旋轉角度，所述驅動齒輪3的輪齒的形狀為三角形。
[0041]作為優選，利用合金鋼硬度高不易變形的特點，為了保證導葉7角度改變過程中轉臂5不變形，所述轉臂5的材料為合金鋼。
[0042]由引水系統導入的水流經過該導水系統時，水流通過轉向機構13中的導葉7，根據導葉7的方向水流對底環14內水輪機進行沖擊做功，使水輪機發電，當電網負荷發生變化或需要對該水輪機的發電功率進行調整時，由底環14內的中央處理器控制導葉7的轉向并以此改變水輪機的發電功率，該調節過程如下，由中央處理器控制中心機構15中的驅動電機I發生一定的角度轉動，帶動驅動齒輪3轉動，在傳動機構4中，與驅動輪3嚙合的從動齒輪8轉動，從而使伸縮單元10內的驅動輪11轉動，在驅動輪11轉動的同時，驅動輪11外周的主動齒16轉動，與框體12內壁的從動齒17相互作用，帶動從框體12作平移運動，由于框體12與轉向機構13中的轉臂5連接，轉臂5隨著框體12的移動發生一定的轉動，帶動導葉軸6旋轉，從而使導葉7沿著導葉軸6發生一定角度的轉動，實現了水輪機發電功率的調節功能。在調節過程中，由于每個導葉7單獨使用一個傳動機構4，減少了中間機械連接環節產生的間隙，減小了驅動要求，每個轉向機構4中相對于導葉7的作用力和相同，從而使導葉7的轉向一致，保證了受力均勻的同時，使操作更平穩，轉動力更強勁。
[0043]在對該系統進行遙控操作過程中，底環14內的超聲波發射電路開始工作，該電路運行時，超聲波傳感器Wl作為反饋元件和電路中的第一三極管Q1、第二三極管Q2組成了正反饋頻率振蕩器，把電振蕩信號轉換為超聲波信號，其振蕩頻率等于超聲波傳感器Wl的中心頻率40kHz。電路工作時，超聲波傳感器Wl兩端產生振蕩波近似與脈沖方波。按下開關SI時，便可發射出一連串40kHz的超聲波信號。該超聲波發射電路采用了常規的元器件，在保證了超聲波可靠發射的同時，還降低了生產成本，提高了系統的實用價值。
[0044]與現有技術相比，該具有遙控功能的水輪機導水系統通過中心機構15驅動傳動機構4，帶動導葉7沿導葉軸6旋轉，由于每個導葉7單獨使用一個傳動機構4，減少了中間機械連接環節產生的間隙，減小了驅動要求，每個轉向機構4中相對于導葉7的作用力相同，從而使導葉7的轉向一致，保證了受力均勻的同時，使操作更平穩，轉動力更強勁，不僅如此，在底環14內的超聲波發射電路中通過超聲波傳感器Wl、第一三極管Ql和第二三極管Q2組成的頻率振蕩器將電振蕩信號轉換為超聲波信號，并且采用了常規的元器件，保證了超聲波可靠發射的同時，降低了生產成本，提高了系統的實用價值。
[0045]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1.一種具有遙控功能的水輪機導水系統，其特征在于，包括中心機構(15)、底環(14)、若干周向均勾分布在中心機構(15)外側的傳動機構(4)和若干周向均勾分布在底環(14)內側的轉向機構(13)，所述傳動機構(4)的數量與轉向機構(13)的數量相等且--對應，所述轉向機構(13)設置在底環(14)的上方，所述傳動機構(4)設置在轉向機構(13)的上方，所述中心機構(I 5)設置在傳動機構(4)的上方，所述中心機構(15)通過傳動機構(4)與轉向機構(13)傳動連接； 所述中心機構(15)包括豎直向下設置的驅動電機(1)、驅動軸(2)和水平設置驅動齒輪(3)，所述驅動電機(I)通過驅動軸(2)與驅動齒輪(3)傳動連接； 所述傳動機構(4)包括水平設置的從動齒輪(8)、伸縮單元(10)和豎向設置的連接軸(9)，所述從動齒輪(8)固定在連接軸(9)的頂端，所述從動齒輪(8)與驅動齒輪(3)嚙合，所述伸縮單元(1)設置在連接軸(9)的底端； 所述伸縮單元(10)包括矩形框體(12)和設置在框體(12)中心的驅動輪(11)，所述框體(12)的內壁寬度方向兩側設有若干從動齒(17)，所述驅動輪(11)固定在連接軸(9)的底端，所述驅動輪(11)的直徑等于框體(12)的寬度，所述驅動輪(11)的外周上設有若干主動齒(16)，各主動齒(16)沿驅動輪(11)的圓心均勻分布在驅動輪(11)的半圓面上，所述從動齒(17)與驅動輪(11)的主動齒(16)相匹配，所述框體(11)的單側內壁上的從動齒(17)形成齒條，所述齒條的長度等于驅動輪(11)的圓周的周長的一半； 所述轉向機構(13)包括轉臂(5)、導葉軸(6)和導葉(7)，所述導葉軸(7)設置在導葉(6)的上方，所述轉臂(5)的一端與導葉軸(7)鉸接，所述轉臂(5)的另一端與框體(12)連接； 所述底環(14)內設有中央處理器，所述驅動電機(I)與中央處理器電連接，所述中央處理器內設有超聲波發射模塊，所述超聲波發射模塊內設有超聲波發射電路，所述超聲波發射電路包括第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、電容(Cl)、第一三極管(Ql)、第二三極管(Q2)、二極管(VDl)、開關(SI)和超聲波傳感器(Wl)，所述第一三極管(Ql)的集電極和第二三極管(Q2)的集電極均接地，所述第一三極管(Ql)的基極與二極管(VDl)的陰極連接，所述二極管(VDl)的陽極接地，所述第一三極管(Ql)的基極通過超聲波傳感器(Wl)分別與第一三極管(Ql)的發射極和第二三極管(Q2)的發射極連接，所述第一三極管(Ql)的發射極與第二三極管(Q2)的基極連接，所述第一三極管(Ql)的發射極通過第一電阻(Rl)和開關(SI)組成的串聯電路外接9V直流電壓電源，所述第二三極管(Q2)的發射極通過第二電阻(R2)和開關(SI)組成的串聯電路外接9V直流電壓電源，所述電容(Cl)的一端接地，所述電容(Cl)的另一端分別與第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)連接。2.如權利要求1所述的具有遙控功能的水輪機導水系統，其特征在于，所述超聲波傳感器(Wl)的型號為T-40-16。3.如權利要求1所述的具有遙控功能的水輪機導水系統，其特征在于，所驅動電機(I)為直流電機。4.如權利要求1所述的具有遙控功能的水輪機導水系統，其特征在于，所述主動齒(16)和從動齒(17)均為梯形齒。5.如權利要求1所述的具有遙控功能的水輪機導水系統，其特征在于，所述驅動齒輪(3)的半徑大于框體(12)的長度。6.如權利要求1所述的具有遙控功能的水輪機導水系統，其特征在于，所述第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)的溫漂系數均為5 % ppm。7.如權利要求1所述的具有遙控功能的水輪機導水系統，其特征在于，所述驅動齒輪(3)的輪齒的形狀為三角形。8.如權利要求1所述的具有遙控功能的水輪機導水系統，其特征在于，所述轉臂(5)的材料為合金鋼。
【文檔編號】G08C23/02GK105909451SQ201610267825
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】劉湘靜
【申請人】劉湘靜