CN102996393A - 一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵 - Google Patents

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Abstract

一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，涉及风能吸收柱塞泵。包括控制器（1）、主轴（2）、滚动轴承（3）、第一转子（4）、柱塞（5）、横梁（6）、滚轮（7）、配流盘（8）、第二转子（9）、第三转子（10）、第四转子（11）、定子（23）和复位弹簧（24）；主轴（2）通过花键联接第一转子（4）、第二转子（9）、第三转子（10）和第四转子（11）。每个转子上沿轴向有两排柱塞副，每排柱塞副均放状布置在转子上。与传统液压泵相比，变载荷多联大功率内曲线风能吸收柱塞泵，启动及工作速度降低，流量更大，并且能适应外部载荷变化，自动调整参与工作的泵的联数，适用于风力发电、海浪发电系统中能量压缩、积聚。

Description

一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵
技术领域
本发明涉及一种风能吸收柱塞泵，特别是指一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，适用于风力发电等低速大扭矩原动机驱动的工作系统，属于低速大扭矩多联内曲线液压泵。
背景技术
目前，风力发电作为环保、可再生能源已受国内外研究工作者的广泛关注。
随着大功率等级的风机不断投入使用，硬件设备大多数都是体积大、质量大。采用齿轮箱进行增速，风力机塔架承受的载荷大，不便安装、维修，导致风电的成本居高不下。而液压系统体积小、重量轻、能量密度大、动态响应好、转矩大、变速技术成熟、调速范围宽，将为风电等低密度能源的利用提供一个新的途径。由于风力机转动时速度低、转矩大，直接利用传统普通液压泵进行系统增速效率低、负载匹配性差、冲击大，转子容易发生振颤和抖动、可靠性差、增速困难。
申请号为200610047597.0的中国专利公开了一种“内曲线径向柱塞式液压泵/马达”由转子、柱塞、传力横梁、滚轮、定子内曲线轨道组成，也具有一定的传动转矩，但并不能适合风力工况中低转速、大排量的使用。
发明内容
本发明旨在克服现有风电机械增速技术中体积大、质量大、增速性能差的缺点，开发一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，依此作为风能吸收压缩的关键装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，包括控制器、主轴、滚动轴承、第一转子、柱塞、横梁、滚轮、配流盘、第二转子、第三转子、第四转子、定子和复位弹簧；所述主轴在轴向上有四个外花键，第一转子、第二转子、第三转子和第四转子内表面有内花键，主轴通过花键联接第一转子、第二转子、第三转子和第四转子；第一转子与第二转子在轴向上对称安装；配流盘安装第一转子与第二转子之间，第一转子设有进出油口的一端面与第二转子设有进出油口的一端面分别与配流盘两端面紧贴；第三转子和第四转子与配流盘的构造和第一转子和第二转子与配流盘的构造相同；所述定子内表面采用内曲线形式，所述第一转子、第二转子、第三转子和第四转子子结构相同，每个转子，在径向上成放射性均布有八个柱塞孔，每个柱塞孔中都含有一个柱塞，柱塞内部设置有复位弹簧，在复位弹簧的作用下，柱塞抵住横梁，横梁连接有滚轮，在复位弹簧作用下，滚轮与定子的轮环始终紧贴；每个转子在轴向设置两排柱塞孔，每个转子共十六个柱塞孔。主轴上可以串联安装四组及以上的多组转子，与传统液压泵相比较，排量大幅度增加。
所述的变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，采用配流盘配流，第一转子与第二转子共用一套配流盘，第三转子与第四转子共用一套配流盘，总体结构紧凑，空间利用率高，改善了配流系统的性能。
在每个柱塞孔内设置有复位弹簧，使得滚轮在柱塞回程阶段紧贴定子的凸轮环上，确保液压泵吸油的可靠性。柱塞、配流盘采用低摩擦介质动密封，降低了泵的泄漏，使液压泵具有较高的总效率。
每联泵的进出口通过二位四通电磁换向阀进行导通或截止，控制每联泵处于非工作的浮动状态或工作的能量吸收状态，对原动机提供的能量进行自适应吸收。
本发明的有益效果是，采用了变载荷多联的方式提高柱塞泵的工作排量，能适应风力特性，起到能根据风速分级控制柱塞泵排量的作用。同时采用内曲线多作用形式，有效提高泵工况。
附图说明
图1为本发明系统结构图。
图2为本发明原理图。
图3为转子径向剖视图。
图4为柱塞动密封及柱塞复位结构图。
图中：1—控制器，2—主轴，3—滚动轴承，4—第一转子，5—柱塞，6—横梁，7—滚轮，8—配流盘，9—第二转子，10-第三转子，11-第四转子，12—第一单向阀，13—第二单向阀，14—第一二位四通电磁换向阀，15—第三单向阀，16—第二二位四通电磁换向阀，17—第四单向阀，18—第三二位四通电磁换向阀，19—第五单向阀，20—第六单向阀，21—第七单向阀，22—第八单向阀， 23—定子，24—复位弹簧，25—密封圈。
具体实施方式
变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，由控制器1、主轴2、滚动轴承3、第一转子4、柱塞5、横梁6、滚轮7、配流盘8、第二转子9、第三转子10、第四转子11、第一单向阀12、第二单向阀13、第一二位四通电磁换向阀14、第三单向阀15、第二二位四通电磁换向阀16、第四单向阀17、第三二位四通电磁换向阀18、第五单向阀19、第六单向阀20、第七单向阀21、第八单向阀22、定子23、复位弹簧24、密封圈25组成。
主轴2在轴向上有四个外花键，第一转子4、第二转子9、第三转子10和第四转子11内表面有内花键，主轴2通过滚动轴承3与定子23外端面相连。主轴2通过花键联接第一转子4、第二转子9、第三转子10和第四转子11。第一转子4与第二转子9在轴向上对称安装。配流盘8安装第一转子4与第二转子9之间，第一转子4有进出油口的一端面与第二转子9有进出油口的一端面分别与配流盘8两端面紧贴。第三转子10和第四转子11与配流盘8的构造与第一转子4和第二转子9与配流盘8的构造相同。
变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵的定子23内表面采用内曲线形式，每次工作周期有八次供油回油的机会。第一转子4、第二转子9、第三转子10和第四转子11这四个转子结构相同，针对每个转子，在径向上成放射性均布有八个柱塞孔，每个柱塞孔中都含有一个柱塞5，柱塞5内部设置有复位弹簧24，在复位弹簧24的作用下，柱塞5抵住横梁6，横梁6连接有滚轮7，在复位弹簧24作用下，每个零件紧凑连接，滚轮7与定子23的轮环始终紧贴，实现组件的平稳运动。每个转子在轴向线性分布两个柱塞孔，每个转子可放置共计十六个柱塞5。
变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵通过阀控达到可变排量调节。第五单向阀19、第六单向阀20，第七单向阀21，第八单向阀22进油口分别与第一转子4、第二转子9、第三转子10和第四转子11的一端油口相连，第一单向阀12、第二单向阀13、第三单向阀15、第四单向阀17分别与第一转子4、第二转子9、第三转子10和第四转子11的另一端油口相连，第一二位四通电磁换向阀14、第二二位四通电磁换向阀16、第三二位四通电磁换向阀18两端分别连接第二转子9、第三转子10和第四转子11的两端相连。
同时第一单向阀12、第二单向阀13、第一二位四通电磁换向阀14、第三单向阀15、第二二位四通电磁换向阀16、第四单向阀17、第三二位四通电磁换向阀18、第五单向阀19、第六单向阀20、第七单向阀21、第八单向阀22的阀体都安装在定子23上，定子23上设置有控制器1。柱塞孔中柱塞5通过密封圈25密封。
本发明的工作原理：
变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵通过主轴2串联第一转子4、第二转子9、第三转子10和第四转子11，相当于多个液压泵串联变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵通过阀控达到可变排量调节。第五单向阀19、第六单向阀20、第七单向阀21、第八单向阀22进油口分别与第一转子4、第二转子9、第三转子10和第四转子11的一端油口相连，第一单向阀12、第二单向阀13、第三单向阀15、第四单向阀17分别与第一转子4、第二转子9、第三转子10和第四转子11的另一端油口相连，防止液压油倒流。第一二位四通电磁换向阀14、第二二位四通电磁换向阀16、第三二位四通电磁换向阀18两端分别连接转子5中每个转子的出油口和进油口。外部载荷信号通过控制器1进行控制，输出电信号给电磁阀，通过四通电磁换向阀调节泵参与工作的状态。
当外部荷载较大时，四通电磁换向阀处在左位，变载荷多级大功率内曲线风能吸收柱塞泵的第一转子4、第二转子9、第三转子10、第四转子11同时工作，排量最大；当外部载荷较小时，四通电磁换向阀处在右位，负载敏感多级大功率内曲线风能吸收柱塞泵一个或多个转子进出油路导通，不参与工作，排量减小。

Claims (4)

1. 一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，其特征在于，包括控制器（1）、主轴（2）、滚动轴承（3）、第一转子（4）、柱塞（5）、横梁（6）、滚轮（7）、配流盘（8）、第二转子（9）、第三转子（10）、第四转子（11）、定子（23）和复位弹簧（24）；所述主轴（2）在轴向上有四个外花键，第一转子（4）、第二转子（9）、第三转子（10）和第四转子（11）内表面有内花键，主轴（2）通过花键联接第一转子（4）、第二转子（9）、第三转子（10）和第四转子（11）；第一转子（4）与第二转子（9）在轴向上对称安装；配流盘（8）安装第一转子（4）与第二转子（9）之间，第一转子（4）设有进出油口的一端面与第二转子（9）设有进出油口的一端面分别与配流盘（8）两端面紧贴；第三转子（10）和第四转子（11）与配流盘（8）的构造和第一转子（4）和第二转子（9）与配流盘（8）的构造相同；所述定子（23）内表面采用内曲线形式，主轴（2）通过滚动轴承（3）与定子（23）外端面相连；所述第一转子（4）、第二转子（9）、第三转子（10）和第四转子（11）子结构相同，每个转子，在径向上成放射性均布有八个柱塞孔，每个柱塞孔中都含有一个柱塞（5），柱塞（5）内部设置有复位弹簧（24），在复位弹簧（24）的作用下，柱塞（5）抵住横梁（6），横梁（6）连接有滚轮（7），在复位弹簧（24）作用下，滚轮（7）与定子（23）的轮环始终紧贴；每个转子在轴向设置两排柱塞孔，每个转子共十六个柱塞孔。
2.根据权利要求1所述的一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，其特征在于，还包括第一单向阀（12）、第二单向阀（13）、第一二位四通电磁换向阀（14）、第三单向阀（15）、第二二位四通电磁换向阀（16）、第四单向阀（17）、第三二位四通电磁换向阀（18）、第五单向阀（19）、第六单向阀（20）、第七单向阀（21）和第八单向阀（22）；所述第五单向阀（19）、第六单向阀（20）、第七单向阀（21）和第八单向阀（22）进油口分别与第一转子（4）、第二转子（9）、第三转子（10）和第四转子（11）的一端油口相连，第一单向阀（12）、第二单向阀（13）、第三单向阀（15）和第四单向阀（17）分别与第一转子（4）、第二转子（9）、第三转子（10）和第四转子（11）的另一端油口相连；第一二位四通电磁换向阀（14）、第二二位四通电磁换向阀（16）、第三二位四通电磁换向阀（18）两端分别连接第二转子（9）、第三转子（10）和第四转子（11）的两端相连；所述第一单向阀（12）、第二单向阀（13）、第一二位四通电磁换向阀（14）、第三单向阀（15）、第二二位四通电磁换向阀（16）、第四单向阀（17）、第三二位四通电磁换向阀（18）、第五单向阀（19）、第六单向阀（20）、第七单向阀（21）、第八单向阀（22）的阀体都安装在定子（23）上，定子（23）上设置有控制器（1）。
3.根据权利要求1或2所述的一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，其特征在于，每个柱塞孔中柱塞（5）通过密封圈（25）密封。
4.根据权利要求1或2所述的一种变载荷多联超低速内曲线风能吸收柱塞泵，其特征在于，所述主轴（2）上串联安装四组以上转子，增加排量。
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