一种多维度无损止转型光纤旋转连接装置

1.本实用新型涉及一种光纤信号传输装置，属于旋转机械的健康监测领域，尤其涉及一种多维度无损止转型光纤旋转连接装置。


背景技术：

2.大型旋转机械（如汽轮机、发电机、压缩机、发动机等）是石化、能源、冶金、航空等诸多行业中的关键设备，尤其是大型发电机组，其转子由于功率大、转速高、结构复杂，在运行过程中易发生各种机械故障，一旦发生故障会给企业和国家带来重大经济损失。因此，对大型旋转机械转子进行结构健康监测显得尤为重要。
3.旋转机械转子到定子之间的信号传输是大型旋转机械结构健康监测的难点之一，现有方法多是采用电滑环，即电滑环通过碳刷紧靠铜环进行信号传输，但该种技术属于接触式信号传输，其在应用时需要经历大量的摩擦，不仅会产生损耗，而且摩擦过程易产生大量的碳合金粉，导致需要定期清理或更换碳刷，应用麻烦，成本也较高，此外，电滑环还存在带宽窄、实时性差、电磁兼容性差、易产生电火花等缺陷。
4.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服现有技术中存在的采用接触式信号传输、产生光损耗的缺陷与问题，提供一种采用非接触式信号传输、不产生光损耗的多维度无损止转型光纤旋转连接装置。
6.为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种多维度无损止转型光纤旋转连接装置，包括上壳体、下壳体、静止端光纤与动态端光纤，所述上壳体的外壁上套接有止转片，该止转片的两端各与一个止转单元相连接，所述上壳体内的上壳腔中设置有壳间轴承，该壳间轴承的外侧围与上壳腔的内壁进行过盈装配，壳间轴承的中部与下壳体的顶部的外壁进行过盈装配；
7.所述静止端光纤的顶端穿经机组金属罩后延伸至其上方，静止端光纤的底端穿经上壳体后延伸至上壳腔的内部，所述动态端光纤的顶端穿经下壳体后延伸至上壳腔的内部，且静止端光纤的底端、动态端光纤的顶端上下正对设置。
8.所述上壳体内开设上通纤孔与上嵌入孔，所述上通纤孔经上嵌入孔后与上壳腔相通，上嵌入孔内嵌入连接有静止端准直器的顶端，静止端准直器的底端下延至上壳腔的内部，所述静止端光纤的底端穿经上通纤孔后与静止端准直器的顶部相连接。
9.所述下壳体内开设有下通纤孔与下嵌入孔，所述下通纤孔经下嵌入孔后与上壳腔相通，下嵌入孔内嵌入连接有动态端准直器，该动态端准直器的顶部与下壳体的顶部相平齐，所述动态端光纤的顶端穿经下通纤孔后与动态端准直器的底部相连接。
10.所述止转片包括中套件及与其两端相连接的左止转臂、右止转臂，所述中套件的中部开设有止转孔，该止转孔外套接在上壳体的外壁上，所述左止转臂、右止转臂分别与一个止转单元对应连接。
11.所述止转单元包括正对设置的前止转壁、后止转壁，以及两者之间夹成的止转腔，所述前止转壁、后止转壁的壁面上都覆盖连接有原地磁铁；
12.所述左止转臂、右止转臂的外端都延伸至对应的止转腔的内部，左止转臂、右止转臂的外端的前、后侧面上都覆盖连接有外伸磁铁，且左止转臂、右止转臂与对应的止转单元进行磁力连接。
13.所述外伸磁铁在其对应的原地磁铁上的垂直投影位于原地磁铁的内部。
14.所述左止转臂、右止转臂上与外伸磁铁相连接的部位的长度为其对应的左止转臂、右止转臂的长度的四分之一至四分之三；
15.所述外伸磁铁的高度为其对应的原地磁铁的高度的四分之一至二分之一。
16.所述止转单元为u型结构，包括中止转壁以及与其两端垂直连接的前止转壁、后止转壁，所述中止转壁的顶部经上螺栓、上螺母与机组金属罩相连接。
17.所述多维度无损止转型光纤旋转连接装置还包括旋转支架，该旋转支架包括支架顶座与支架底盘，所述支架顶座的顶部开设有支架通孔以与下壳体的底部的外壁进行过盈装配，支架顶座的底部与支架底盘的中部垂直连接，支架底盘上位于支架底盘两旁的部位分别开设有螺杆孔，该螺杆孔内穿经而过有一根可调节螺杆，该可调节螺杆的底端与机组转子的顶部相连接，可调节螺杆的顶端穿经螺杆孔后与可调节螺母进行螺纹连接。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
19.1、本实用新型一种多维度无损止转型光纤旋转连接装置中，主要包括上壳体、下壳体、静止端光纤与动态端光纤，其中，上壳体内的上壳腔中设置有壳间轴承，壳间轴承的外侧围与上壳腔的内壁进行过盈装配，壳间轴承的中部与下壳体的顶部的外壁进行过盈装配；所述静止端光纤的顶端穿经机组金属罩后延伸至其上方，静止端光纤的底端穿经上壳体后延伸至上壳腔的内部，所述动态端光纤的顶端穿经下壳体后延伸至上壳腔的内部，应用时，动态端光纤经下壳体随机组转子一同转动，而静止端光纤不会随机组一并转动，只会在机组惯性、摆度作用下产生转动趋势，此时，在上壳腔的内部中，静止端光纤的底端、动态端光纤的顶端上下正对设置，静止端光纤、动态端光纤之间进行无接触光信号传输，避免了现有技术中摩擦接触的缺陷，防止光损耗的产生，而且易于操作。此外，上壳体的外壁上套接有止转片，止转片的两端各与一个止转单元相连接的设计还能对静止端光纤的转动趋势进行阻挡，确保静止端光纤不发生转动，避免静止端光纤、动态端光纤的光轴发生偏移，进一步防止光损耗的发生，尤其是能避免扭断光纤的严重情况发生。因此，本实用新型不仅采用非接触信号传输、不产生光损耗，而且能够对静止端光纤进行止转，提升运行的安全性。
20.2、本实用新型一种多维度无损止转型光纤旋转连接装置中，止转单元包括正对设置的前止转壁、后止转壁，以及两者之间夹成的止转腔，前止转壁、后止转壁的壁面上都覆盖连接有原地磁铁，同时，左止转臂、右止转臂的外端上伸入止转腔内的部位的前、后侧面上都覆盖连接有外伸磁铁，外伸磁铁、原地磁铁产生磁力作用，使得左止转臂、右止转臂与对应的止转单元进行磁力连接，应用时，该种磁力连接属于柔性力的作用范畴，不仅能够限制左止转臂、右止转臂在轴向、水平方向的抖动范围，起到止转的基本作用，避免光纤旋转
连接器中的零部件产生微小变形而导致光轴发生偏移，避免光纤缠绕，而且止转腔的内部空间，以及磁力作用都能够保证左止转臂、右止转臂在止转腔内部有一定的自由度，起到柔性止转的效果，进一步避免光纤旋转连接器中的部件发生扭曲变形，避免轴心不对中问题的产生，从而实现光信号的无损耗、不间断传输。因此，本实用新型能够实现柔性止转。
21.3、本实用新型一种多维度无损止转型光纤旋转连接装置中，左止转臂、右止转臂的外端分别伸入一个止转腔，即左止转臂、右止转臂各与一个止转腔进行磁力止转作用，此时，采取完全对称的两个止转腔进行止转，不仅可以减轻上壳体受到的部分外力，能够有效提高止转效果，而且可以很好地避免当一侧止转腔出现故障时整个止转装置失效的情况，起到冗余作用。因此，本实用新型不仅止转效果较好，而且冗余功能较强。
附图说明
22.图1是本实用新型的结构示意图。
23.图2是图1的剖视图。
24.图3是图1中左止转臂、右止转臂的俯视图。
25.图中：静止端光纤1、静止端准直器11、动态端光纤2、动态端准直器21、上壳体3、上壳腔31、壳间轴承32、上轴承321、下轴承322、上通纤孔33、上嵌入孔34、下壳体4、下通纤孔41、下嵌入孔42、止转片5、中套件51、止转孔511、左止转臂52、右止转臂53、外伸磁铁54、止转单元6、前止转壁61、后止转壁62、止转腔63、原地磁铁64、中止转壁65、机组金属罩7、上螺栓71、上螺母72、旋转支架8、支架顶座81、支架底盘82、支架通孔83、螺杆孔84、可调节螺杆85、可调节螺母86、机组转子9。
具体实施方式
26.以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
27.参见图1—图3，一种多维度无损止转型光纤旋转连接装置，包括上壳体3、下壳体4、静止端光纤1与动态端光纤2，所述上壳体3的外壁上套接有止转片5，该止转片5的两端各与一个止转单元6相连接，所述上壳体3内的上壳腔31中设置有壳间轴承32，该壳间轴承32的外侧围与上壳腔31的内壁进行过盈装配，壳间轴承32的中部与下壳体4的顶部的外壁进行过盈装配；
28.所述静止端光纤1的顶端穿经机组金属罩7后延伸至其上方，静止端光纤1的底端穿经上壳体3后延伸至上壳腔31的内部，所述动态端光纤2的顶端穿经下壳体4后延伸至上壳腔31的内部，且静止端光纤1的底端、动态端光纤2的顶端上下正对设置。
29.所述上壳体3内开设上通纤孔33与上嵌入孔34，所述上通纤孔33经上嵌入孔34后与上壳腔31相通，上嵌入孔34内嵌入连接有静止端准直器11的顶端，静止端准直器11的底端下延至上壳腔31的内部，所述静止端光纤1的底端穿经上通纤孔33后与静止端准直器11的顶部相连接。
30.所述下壳体4内开设有下通纤孔41与下嵌入孔42，所述下通纤孔41经下嵌入孔42后与上壳腔31相通，下嵌入孔42内嵌入连接有动态端准直器21，该动态端准直器21的顶部与下壳体4的顶部相平齐，所述动态端光纤2的顶端穿经下通纤孔41后与动态端准直器21的底部相连接。
31.所述止转片5包括中套件51及与其两端相连接的左止转臂52、右止转臂53，所述中套件51的中部开设有止转孔511，该止转孔511外套接在上壳体3的外壁上，所述左止转臂52、右止转臂53分别与一个止转单元6对应连接。
32.所述止转单元6包括正对设置的前止转壁61、后止转壁62，以及两者之间夹成的止转腔63，所述前止转壁61、后止转壁62的壁面上都覆盖连接有原地磁铁64；
33.所述左止转臂52、右止转臂53的外端都延伸至对应的止转腔63的内部，左止转臂52、右止转臂53的外端的前、后侧面上都覆盖连接有外伸磁铁54，且左止转臂52、右止转臂53与对应的止转单元6进行磁力连接。
34.所述外伸磁铁54在其对应的原地磁铁64上的垂直投影位于原地磁铁64的内部。
35.所述左止转臂52、右止转臂53上与外伸磁铁54相连接的部位的长度为其对应的左止转臂52、右止转臂53的长度的四分之一至四分之三；
36.所述外伸磁铁54的高度为其对应的原地磁铁64的高度的四分之一至二分之一（此处的高度指的是磁铁上下沿的高度差，不是所处位置的高度）。
37.所述止转单元6为u型结构，包括中止转壁65以及与其两端垂直连接的前止转壁61、后止转壁62，所述中止转壁65的顶部经上螺栓71、上螺母72与机组金属罩7相连接。
38.所述多维度无损止转型光纤旋转连接装置还包括旋转支架8，该旋转支架8包括支架顶座81与支架底盘82，所述支架顶座81的顶部开设有支架通孔83以与下壳体4的底部的外壁进行过盈装配，支架顶座81的底部与支架底盘82的中部垂直连接，支架底盘82上位于支架底盘82两旁的部位分别开设有螺杆孔84，该螺杆孔84内穿经而过有一根可调节螺杆85，该可调节螺杆85的底端与机组转子9的顶部相连接，可调节螺杆85的顶端穿经螺杆孔84后与可调节螺母86进行螺纹连接。
39.本实用新型的原理说明如下：
40.由于大型旋转机械运转时，机组会产生较大的振动，导致机组转子沿轴向和水平方向存在一定的摆度，此时，将光纤旋转连接器中的下壳体固定在机组转子轴心，当机组运行时，光纤旋转连接器受惯性和多维摆度（包括水平向的转动与轴向的移动）的影响，光纤旋转连接器中的上壳体也会随着机组的转动而发生旋转，会使静止端光纤发生缠绕，因而需要对其进行止转。但做到这步仅是基本作用，还得留意，不能采取硬性连接的方式对光纤旋转连接器中的上壳体进行止转，否则会使得光纤旋转连接器发生扭曲变形，导致光纤旋转连接器中上壳体、下壳体涉及的零部件发生变形，导致静止端光纤、动态端光纤之间的光轴发生偏移，进而带来光损耗，严重时会导致信号传输中断，甚至扭断光纤。
41.本实用新型中的壳间轴承32优选为并排设置的上轴承321与下轴承322，应用时，上轴承321、下轴承322的外侧围都与上壳腔31的内壁进行过盈装配，上轴承321、下轴承322的中部都与下壳体4的顶部的外壁进行过盈装配。
42.实施例1：
43.参见图1—图3，一种多维度无损止转型光纤旋转连接装置，包括上壳体3、下壳体4、静止端光纤1与动态端光纤2，所述上壳体3的外壁上套接有止转片5，该止转片5的两端各与一个止转单元6相连接，所述上壳体3内的上壳腔31中设置有壳间轴承32，该壳间轴承32的外侧围与上壳腔31的内壁进行过盈装配，壳间轴承32的中部与下壳体4的顶部的外壁进行过盈装配；所述静止端光纤1的顶端穿经机组金属罩7后延伸至其上方，静止端光纤1的底
端穿经上壳体3后延伸至上壳腔31的内部，所述动态端光纤2的顶端穿经下壳体4后延伸至上壳腔31的内部，且静止端光纤1的底端、动态端光纤2的顶端上下正对设置。
44.一种上述多维度无损止转型光纤旋转连接装置的使用方法，包括以下步骤：先在机组转子9上安装传感器，再由传感器将其测得的信号输入动态端光纤2，然后在上壳体3内，动态端光纤2将信号无接触的传递给静止端光纤1，再由静止端光纤1穿经机组金属罩7后向外输出；在振动信号的传输过程中，下壳体4随机组转子9一同转动，下壳体4、上壳体3相对转动，上壳体3在机组惯性、摆度作用下产生转动趋势，此时，止转单元6经止转片5作用于上壳体3，以抵挡转动趋势，实现止转。
45.实施例2：
46.基本内容同实施例1，不同之处在于：
47.所述止转片5包括中套件51及与其两端相连接的左止转臂52、右止转臂53，所述中套件51的中部开设有止转孔511，该止转孔511外套接在上壳体3的外壁上，所述左止转臂52、右止转臂53分别与一个止转单元6对应连接。所述止转单元6包括正对设置的前止转壁61、后止转壁62，以及两者之间夹成的止转腔63，所述前止转壁61、后止转壁62的壁面上都覆盖连接有原地磁铁64；所述左止转臂52、右止转臂53的外端都延伸至对应的止转腔63的内部，左止转臂52、右止转臂53的外端的前、后侧面上都覆盖连接有外伸磁铁54，且左止转臂52、右止转臂53与对应的止转单元6进行磁力连接。优选外伸磁铁54在其对应的原地磁铁64上的垂直投影位于原地磁铁64的内部。
48.实施例3：
49.基本内容同实施例1，不同之处在于：
50.所述多维度无损止转型光纤旋转连接装置还包括旋转支架8，该旋转支架8包括支架顶座81与支架底盘82，所述支架顶座81的顶部开设有支架通孔83以与下壳体4的底部的外壁进行过盈装配，支架顶座81的底部与支架底盘82的中部垂直连接，支架底盘82上位于支架底盘82两旁的部位分别开设有螺杆孔84，该螺杆孔84内穿经而过有一根可调节螺杆85，该可调节螺杆85的底端与机组转子9的顶部相连接，可调节螺杆85的顶端穿经螺杆孔84后与可调节螺母86进行螺纹连接。
51.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。