[发明专利]混流式喷水推进泵的叶片大角度全调节装置

说明书

技术领域

混流式喷水推进泵的叶片大角度全调节装置，属船舶推进领域，用以提高效率，降低噪音和振动，提高抗气泡性能，改变润滑方式，并创造一种新的混流泵喷的倒航方式。 

这里所谓“提高效率”，专指多工况时的效率，即功率曲线高效区间宽。 

这里所谓“大角度全调节”，是指叶片调节角度达βz＝0-45°(见图1、图4) 

这里所谓“降噪”，是指这一发明的结构特征所带来的“本质安静型”的，数量级地降噪，而不是改良型降噪(如隔音)。 

这里所谓“提高抗气泡性能”，是指这一发明的结构特征所带来的抗气泡性能提高。 

这里所谓“改变润滑方式“，是指这一发明改变现有相近机器的油池润滑为对点的自润滑。 

这里所谓“新的倒航方式”，是指主机不停机，不换向的情况下，叶片绕自身轴线大角度动调，即“叶片大角度全调节”，实现船舶航行-驻航-倒航(见图4a、b、c)。 

本发明在完成功能前提下，结构上最为(不是更为)冼炼、简约； 

背景技术

喷水推进已有350年的历史，但对它的性能改善，和功能拓展，都已经到了十分艰难的地步，人们已把大部分精力用于开展特种推进装置的研究。 

对泵性能的调节曾经或正在使用的有三种方法，1)变速调节(变频电机发端于此)；2)前导叶调节；3)叶片安放角全调节，在这三种方式中，叶片安放角全调节为最好。 

三十多年来，国内外在寻求合理可靠的混流式叶片全调节机构的过程中，经历了拨叉、蜗轮蜗杆、螺母丝杆、齿轮齿条、圆锥齿轮、曲柄连杆、十字接轴、双杆端球形关节轴承等多种形式，其中有的还配以复杂的接力器，它们都配有冗重的油池润滑。这些形式，除结构极为繁杂外，最大的不足是不能实现大角度全调节。 

混流泵全调节技术，和泵的水力特性两项指标，成为一个国家大型水泵发展水平的标志性指标。混流泵推，已为国内外所重视并多有采用，采用混流泵推而未加入大角度全调节，则优势锐减。只有水力性能优秀的混流泵推，同时又拥有大角度全调节，才是泵推的最高目标。 

目前，大角度全调节混流泵推，尚为待垦之地。 

混流大角度全调泵推与轴流大角度全调泵推性能、功能比较，可见表一 

表一混流大角度全调泵推与轴流大角度全调泵推性能、功能比较： 

发明内容

本发明所谓“装置”，包括1)液压调节器，用以实现操作杆的左右运动(已有成套产品，本文不细述)；2)调节机构，为一空间斜交杆系，用以实现将操作杆的左右运动转变为叶片的正反向转动。 

本发明的内容为以下4项： 

1操作杆轴线与叶片轴线在同一平面内斜交，操作杆(同心地置于泵轴内)左右运动一小段距离，使得泵叶能同步地绕自身轴线正反向转动设定的角度。抽象为如下命题：主、被动两杆斜交，其轴心线交角为Ψx＝30°-45°，左右移动主动轴，被动轴能绕自身轴线正反向转动βz＝0-±22.5°；(见图1) 

2润滑方法为对点的自润滑； 

3单级泵推与双级泵推；(见图2) 

4调节力设置为系统内力。 

本发明满足工程中的空间、相应运动的数量关系、运动可行和运动唯一、构件强度、工艺可行全部实际中的约束。 

现分述如下： 

1本发明为一空间斜交杆系，其工作原理见图3 

件1操作杆与件2操作架固联，能，且只能在平面P内上下运动；件6叶片为带悬臂的简支梁，轴尾部两支承分别位于转子体内、外壳上，件6叶片与件1操作杆共面，且交角为Ψx，它与件5拐臂以键相联，它能，且只能绕自身轴线转动；件4上球铰与件5拐臂销联，只能在平面M内运动；件3下球铰与件2操作架销联，只能在平面P内运动；件3下球铰与件4上球铰的公共部位为空间闭式球面低副，内球壳上开有件3下球铰、件4上球铰相对运动时避让件3下球铰圆杆部位的槽。 

件3下球铰和件4上球铰的共同部位-球副，它既在P平面内，又在M平面内，其运动轨迹必然位于P和M平面的交线L上。 

当件1操作杆和件2操作架向上运动一段距离，件3下球铰的销部同步上移该距离，而球 部在L上移动，因3下球铰长度可知，则球心位置可定，此位置也是件4上球铰球心位置；由于件4上球铰长度已知，件5拐臂绕件6叶片轴线转动的半径已知，则件5拐臂旋转角度可求，则件6叶片的轴逆时针转动与件5拐臂相同的角度，即是说，件1操作杆的向上运动，转变为件6叶片的逆时针转动。