CN103038509A - 流体工作机器以及运行流体工作机器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体工作机器(1)，这种流体工作机器包括一个控制器(12)以及一个工作室(2)、一个与其相关联的电子可控制的低压阀(14)以及一个与其相关联的快速高压阀(20)，其特征在于，该工作室具有与其相关联的一个慢速高压阀(30)用于控制该工作室到一个次级高压歧管(32)上的连接。根据本发明的一种流体工作机器是可以运行以使其轴(8)旋转到一个特定位置，例如，以便允许一台风力涡轮发电机(40)易于维护。

Description

流体工作机器以及运行流体工作机器的方法

技术领域

本发明涉及一种流体工作机器、一种运行流体工作机器的方法以及计算机程序代码。

背景技术

在多数常见的正排量式液压机器中，这些流体室按照一个大致正弦函数在容积上经历周期性变化。从EP0361927已知，通过将位于工作室与低压源之间一个电磁致动的阀门保持在打开的情况下可以使一个室空转。因此通过对每个工作室先填充液体、然后决定是否将液体排出返回至低压源或者在压力下将其泵送至该输出歧管的动作而改变这类合成换向机器的输出。将液体泵送返回至低压源意味着在工作室处于空转时期的过程中，需要消耗非常少量的动力，同时仍允许这些工作室以最小的等待期变为有产出。

US 4,496,847示出了从可再生能量装置(如，一台风力或潮汐涡轮机)中吸收动力的一个第一流体工作机器(一个泵)、以及驱动一台发电机产生电能的一个第二流体工作机器。然而，所发现的一个问题是由于所要求的力矩可能非常高因此在维护这个可再生能量装置时要求转动这个泵的轴。例如，在维护或起动这个可再生能量装置的过程中可以感到有这种需要。

在第一段中提及的流体工作机器具有所希望的有效性和可控制性的特性，但它不能从一个流体源中吸收能量并且不能将能量施加到它的轴上使这个轴旋转。EP0494236介绍了一种额外的运行模式及可控制的阀门，该阀门允许在向旋转轴上施加力矩的一个马达周期中使用该机器，从而允许一个可控制的双向能量流动。WO/2008/029073介绍了又一种运行模式以及一种改进的阀门，这个改进的阀门允许液压机器从静止起动，这对于EP0494236中所述的机器是不可能的。然而，这种机器所需要的阀门是复杂的并且因此是昂贵的，并且对于几乎完全作为泵来运行的流体工作机器并不提供最佳流动。

从以上情况应该认识到，存在着一些应用，在这些应用中可能希望使流体工作机器的轴转动，但这里没有足够的外部扭矩可供用于做到这一点，并且流体工作机器不能使其自身的轴转动。因此，本发明的一个目的是提供一种用于转动液压泵的轴的装置以及方法。

发明内容

在第一方面中，本发明提供了一种根据权利要求1所述的流体工作机器，在从属权利要求中列出了本发明的优选或最佳特征。

如以下更加详细说明的，这些工作室可以是机械(例如，通过一个凸轮)地连接到一个旋转轴上、线性可移位的连杆上或者任何其他适当的机械装置上，由此可以使跨越这些工作室的压力差转换成机械功。本发明因此提供了从次级高压歧管进入到工作室的一个流体路径以便能够输出机械功(如驱动该流体工作机器的一个轴)，同时消除了现有技术的机器所要求的复杂的、昂贵的以及欠佳的阀门。

优选的是，该流体工作机器包括一个可旋转轴用于周期性地驱动这些工作室或者被这些工作室周期性地驱动。因此，该可旋转轴的旋转被典型地连接到工作室容积的多个周期上。优选的是该轴是一个偏心凸轮轴。该轴可以包括一个环形凸轮。该控制器优选地包括一个相位输入，用于接收一个表示流体工作机器的多个工作室的多个容积周期的相位的相位信号。这个相位信号是可以从一个相位传感器中接收，例如，一个光学的、磁性的或感应相位传感器。这个相位传感器优选地感应这个轴的相位并且该控制器可以由这个感应的偏心凸轮轴相位来推断这个工作室的相位。

术语‘慢的’和‘低循环速率’应该解释为至少比对应地描述为‘快的’或‘高循环速率’的某物更慢。因此，这些低循环速率是慢于这些高循环速率并且这个慢速高压阀比这个快速高压阀运行得更慢。更加详细地讲，优选的是这个快速高压阀在流体工作机器的至少额定速度的多种速度下是可运行的。优选的是这些高循环速率是这些工作室在(或者实质上接近)该流体工作机器的额定速度下的循环速率。可能的情况是这个慢速高压阀仅在小于(并且优选地实质上小于)该流体工作机器的额定速度的多种速度下才是可运行的。优选的是，低循环速率是这些工作室在实质上小于该流体工作机器的额定速度下的循环速率。‘可运行在’可以表示在工作室容积的半个周期内均能够打开和关闭。‘可运行在’可以表示在实质上小于工作室容积的半个周期内能够打开或关闭。在此披露中的‘实质上小于’可以表示(例如)它的一半、五分之一、十分之一、或更少。因此，例如，这些高循环速率可以是这些工作室在该流体工作机器的额定速率下的循环速率并且这些低循环速率可以是这个速率的十分之一。

优选的是，这个快速高压阀是一个不受控制的阀门，也就是说，它不是在电子控制之下。然而，这个快速高压阀可以是一个主动控制的阀门。可能的情况是这个快速高压阀是一个直动式电磁阀。可能的情况是这个快速高压阀不能够对抗压力而打开。

优选的是，该低压阀是一个主动可控制的阀门，也就是说，它是在该控制器的电子控制之下。优选的是，该低压阀具有比这个慢速高压阀实质性更大的流量和/或实质性更大的流动面积。可能的情况是该低压阀是一个直动式电磁阀。可能的情况是该低压阀是不能够对抗压力而打开。可能的情况是该低压阀是一个压力致动的阀门或机械致动的阀门。可能的情况是多个低压阀是被一起致动的。

优选的是，这个慢速高压阀是一个主动可控制的阀门，也就是说它是在控制器的电子控制之下。优选的是，这个慢速高压阀具有比这个快速高压阀实质性更小的流量和/或实质性更小的流动面积。优选的是，这个慢速高压阀具有比该低压阀实质性更小的流量和/或实质性更小的流动面积。可能的情况是这个慢速高压阀是一个直动式电磁阀。可能的情况是这个慢速高压阀是能够对抗压力而打开的。可能的情况是这个慢速高压阀是一个压力平衡阀、或者一个压力平衡的电磁阀。可能的情况是这个慢速高压阀是一个压力致动的阀门或者机械致动的阀门。可能的情况是多个慢速高压阀是被一起致动的。

优选的是，低压歧管中的压力实质上是小于这些高压歧管中的任何一个中的压力。优选的是，将该初级高压歧管连接到一个流体负载上。优选的是，这个流体负载在使用中是作为一个高压汇收点起作用的。可能的情况是该次级高压歧管是流体性地连接到一个次级高压流体源上。可能的情况是在至少一种配置中这个次级源将高压流体供应给该流体工作机器外部的另外的装置。优选的是，该次级高压流体源将高压流体供应给一个叶片节距控制机构。可能的情况是该次级高压流体源在至少一个运行模式(它可能包括启动这个流体负载)中将高压流体供应给这个流体负载。

可能的情况是该初级和次级高压歧管是永久地流体性连接的(也就是说，这两个歧管可以是处于流体连通)。可能的情况是该初级和次级高压歧管在该流体工作机器的至少一个配置中是可连接的。可能的情况是该初级与次级高压歧管是重合的。可能的情况是该次级高压歧管是与该初级高压歧管隔离开的。

优选的是，该初级高压歧管包括阻断装置用于在这个这个慢速阀门与该次级高压歧管相通时防止流体从该工作室穿过所述初级高压歧管。优选的是，所述阻断装置位于这个快速高压阀与一个连接到该高压歧管上的流体负载之间。可能的情况是所述阻断装置是在控制器的控制之下。可能的情况是所述阻断装置是手动运行的或手动插入的，或者它可以在另一个控制器的控制之下。这个阻断装置可以是快速高压阀。这个阻断装置可以被定位在远离该流体工作机器处。可能存在着与多个工作室以及多个高压歧管相关联的多个阻断装置。所述阻断装置可以是一个阻断阀、一个球阀、一个封板或封塞。

优选的是，该流体工作机器包括多个如所述的工作室。可能的情况是该流体工作机器另外包括具有周期性改变容积的一个或多个额外的工作室、与其相关联的一个或多个额外的电子可控制的低压阀、以及与其相关联的一个或多个额外的快速高压阀。可能的情况是并非所有的工作室都具有相关联的慢速高压阀。可能的情况是并非所有的工作室都具有快速高压阀。

该控制器可以与工作室容积的多个周期成定相关系来主动地控制所述电子可控制的阀门，以便响应于这个接收的需求信号来调节这些工作室的时间平均的排量。

该流体工作机器可以仅作为一台马达、或者仅作为一个泵来起作用。可替代地，该流体工作机器可以在多种替代运行模式中或者作为一个马达或者一个泵来起作用。

优选的是，每个工作室在工作室容积的每个周期上是可运行的以便执行一个有效周期或者一个空转周期，在该有效周期中该室产生工作流体的一个净排量并且在该空转周期中该室实质上不产生该工作流体的净排量可能的情况是每个工作室是可运行的以便在一个有效周期中使工作流体的多个容积(例如，工作流体的体积一个范围)之一发生排移。这个所述的容积范围可能是不连续的，例如，工作流体的这个容积范围可以包括一个范围，该范围从实质性地没有流体净排量的一个第一最小值延伸至工作室的最大流体净排量的至多25％或40％的一个第一最大值、并且然后从工作室的最大流体净排量的至少60％或75％的一个第二最小值延伸至工作室的最大流体净排量的100％的区域中的一个第二最大值。这可能在以下情况下发生，例如，这种运行工作流体压力是充分高而不可能在工作室容积的膨胀或收缩冲程的中间打开或关闭阀门、或者流体流量是充分高而通过一个连续的容积范围运行将会使该工作室、该工作室的这些阀门、或者该流体工作机器的其他部分损坏。

用“主动地控制”的说法，我们是指在至少某些情况下通过一个控制机构使该控制器能够影响一个阀门的状态，该控制机构消耗功率并且不专门是一种被动响应(例如，仅响应于跨越一个阀的压力差来打开或关闭一个阀门)。相关的术语如“主动控制”应相应地予以解释。尽管如此，该低压阀、以及一个或多个其他阀门(当存在时)优选地也是可运行的以便通过被动的方式打开或关闭。由于在该工作室中的压力降低(如在一个进气冲程的过程中)，典型地该低压阀被动地打开。例如，该低压阀、或一个或多个其他阀门(当存在时)可以在至少某些周期的过程中由于一个压力差而被动地打开并且在该周期的一部分的过程中在该控制器的主动控制下是选择性地可关闭的。

优选的是，这些阀门还被一个偏置装置偏置打开或偏置关闭。优选的是，这些阀门在主动控制下从一个第一位置可移动到一个第二位置，并且被该偏置装置从该第二位置可移动到该第一位置。优选的是，该第一或第二位置中的一个是关闭的位置，而另一个是打开的位置。

用“主动地控制”的说法(以及相关的术语如“主动控制”)，我们包括了以下可能性，即该控制器是可运行的以便选择性地致使一个阀执行一次或多次打开、关闭、保持打开和/或保持关闭。该控制器也许只能够在一个工作周期的一部分的过程中影响一个阀门的状态。例如，当该工作室中的压力是相当大时，该控制器可能不能对抗在一个工作周期的大部分的过程中的一个压力差而打开该低压阀。典型地，该控制器通过将一个控制信号或者直接传送到一个阀门上或者传送到一个阀门驱动器(如，一个半导体开关)上来主动地控制低压阀、以及这个慢速高压阀。用“传送一个控制信号”的说法，我们包括了传送一个指示了阀门的预期状态(例如，打开或关闭的)的信号或指示一个阀门应该被改变的状态(例如，该阀门应该被打开或关闭)的一个脉冲、或指示一个阀门应该被保持的状态的一个脉冲。这个控制器可以在一个连续的基础上传送一个信号并且停止或改变这个信号以便致使一个阀门的状态的改变，例如，该低压阀、或一个或多个其他阀门，可以包括一个常闭的电磁打开的阀门，该阀门通过提供一个电流而被保持打开并且通过切断电流而被主动地关闭。

用“与工作室容积的多个周期成定相关系”的说法，我们是指参照该工作室的容积周期的相位来确定通过该低压阀、以及一个或多个其他阀门(当它们存在时)的控制器的主动控制的定时。因此，该流体工作机器典型地包括工作室相位确定装置，如一个位置传感器。例如，在工作室容积的多个周期被机械地与一个轴的旋转相联接的情况下，该流体工作机器优选地包括一个轴位置传感器、以及可任选地包括一个轴速度传感器，并且该控制器是可运行的以便从该轴位置传感器接收一个轴位置信号、并且可任选地从一个所述轴速度传感器接收一个轴速度信号。在包括多个工作室(不同工作室的容积周期之间具有一个相位差)的多个实施方案中，该控制器将典型地是可运行的以便确定多个单独的工作室的相位。

优选的是，在由一个接收的需求信号所表示的需求是充分低时，在工作室容积的一个或多个周期过程中，可运行以便使排移流体来执行该工作功能一个或多个工作室是多余的，也就是说，如果该工作室不存在或者未在运行，该流体工作机器无论如何都能够排移充分的流体从而满足这个需求而不需要改变工作室容积的多个有效周期的总频率。

优选的是，在由这个接收的需求信号所表示的需求是充分低时，通过这些可供用于执行该工作功能的工作室中的至少一个排移的所选择的流体体积对于工作室容积的至少某些周期实质上为零。在一些实施方案中，当由接收的需求信号所表示的需求充分低时，可供用于执行该工作功能的这些工作室中的至少一个在工作室容积的至少某些周期上执行一个空转周期。在一些实施方案中，其中这些工作室是可运行的以便排移工作流体的多个体积之一，当由接收的需求信号所指示的需求充分低时，通过这些可供用于执行这个工作功能的工作室中的至少一个排移的所选择的流体体积小于这些工作室中的所述至少一个可运行来排移的工作流体的最大体积。

在一些实施方案中，为每个工作室提供了一个单个的慢速高压阀。然而，可能的情况是每个慢速高压阀控制多个工作室到次级高压歧管上的连接。因此，多个工作室可以具有与其相关联的同一个慢速高压阀。

在某些实施方案中，每个慢速高压阀可以通过一个止回阀以及一个从该止回阀延伸到这个慢速高压阀的流体管线来控制一个或多个工作室到次级高压歧管的连接。在这种情况下，这个止回阀典型地直接通向该工作室。这个止回阀优选的是与该工作室直接相邻。这个止回阀在从该止回阀延伸至这个慢速高压阀的流体管线中的压力超过该工作室中的压力时是可运行的，并且在从该止回阀延伸至这个慢速高压阀的流体管线中的压力小于该工作室中的压力时是可关闭的。该止回阀可以被一个弹性偏置构件偏置关闭。

所接收的需求信号可以指示为了实现一个工作功能而被排移的(例如，接收的或者输出的)工作流体希望的体积。这个接收的需求信号可以指示一个希望的输出或输入压力。这个接收的需求信号可以指示使流体排移从而实现一个工作功能的一个希望的速率。可以提供一个流体响应传感器以便监控接收的或输出的流体的特性(例如，接收的或输出的流体的压力、或者接收的或输出的流体的排移速率)、并且用来提供一个流体响应信号。该控制器可以将流体响应信号与接收的需求信号进行比较，以便在工作室容积的每个周期上选择由一个或多个所述工作室排移的工作流体的体积，例如，用来执行闭环控制。

在一些实施方案中，该流体工作机器可以包括至少一个被连接到该旋转轴上的可拆卸的叶片。优选的是，所述至少一个可拆卸的叶片是一个能量提取装置(它是该流体工作机器的一部分)的一个叶片。优选的是，所述能量提取装置是一种风力涡轮发电机(WTG)或者潮汐能量装置。优选的是，这个流体负载是一个连接到发电机上用于发电的液动马达。优选的是，所述至少一个可拆卸的叶片是一个可控制的叶片，这个可控制的叶片在使用中的形状或节距角是可变的。

本发明在第二方面中扩展到一种控制根据该第一方面的流体工作机器的方法。优选的是，这个慢速高压阀被打开以便驱动该工作室的膨胀。优选的是，当这个慢速高压阀被打开以便驱动该工作室的膨胀时该慢速高压阀被关闭。优选的是，这个慢速高压阀在该工作室的膨胀相位开始附近被打开，以便致使该流体工作机器的轴进行希望的旋转。优选的是，这个慢速高压阀在工作室的膨胀结束之前被关闭，并且优选的是在工作室的膨胀结束之前足够远处，以便允许工作室在到达其最大容积之前降压。

可能的情况是该方法包括在至少一个所述第一叶片或第二叶片处安装或卸下至少一个配重件。可能的情况是该方法使用多个配重件，这些配重件按顺序被附接在相同或不同叶片的位置上。可能的情况是多个配重件各自具有不同的质量，每个配重件可以按照递增或递减的次序被安装或卸下。

本发明在第三方面中扩展到流体工作机器1，该流体工作机器包括一个控制器12以及一个具有周期性改变容积的工作室2，该工作室具有与其相关联的一个电子可控制的低压阀14以便控制该工作室到一个低压歧管16的连接，该控制器是可运行的以便以与工作室容积的多个周期成定相关系来主动地控制该低压阀从而在一个逐周期的基础上通过该工作室确定流体的净排量，该工作室具有与其相关联的一个第一高压阀20用于在流体工作机器的一个正常泵送模式中控制工作室到一个初级高压歧管22的连接，其特征在于，该工作室具有与其相关联的一个次级高压阀30用于控制工作室到一个高压流体源32的连接以便由此在流体工作机器的一个替代性马达模式中驱动该工作室容积的膨胀。

本发明在第四方面中扩展到一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个控制器12以及一个具有周期性改变容积的工作室2，该工作室具有与其相关联的一个电子可控制的低压阀14以便控制该工作室到一个低压歧管16的连接，该控制器是可运行的以便以与工作室容积的多个周期成定相关系来主动地控制该低压阀从而在一个逐周期的基础上通过该工作室确定流体的净排量，该工作室具有与其相关联的一个第一高压阀18用于在流体工作机器的一个正常泵送模式中控制该工作室到一个初级高压歧管20的连接，其特征在于，该工作室具有与其相关闻的一个第二高压阀24用于控制该工作室到一个高压流体源26的连接并且该方法包括在流体工作机器的一个替代性马达模式中，将所述第二高压阀打开以便由此驱动该驱动室膨胀。

在本发明的第三和第四方面中，该第一高压阀典型的是一种相对快速的高压阀而该第二高压阀典型的是一种相对慢速的高压阀。该第一和第二高压阀的另外可任选的特征对应于以上与这个快速高压阀和慢速高压阀相关所讨论的那些特征。该正常泵送模式典型的是一种在高循环速率下发生的模式而该替代性马达模式典型的是一种在低循环速率下发生的模式。所述高压流体源可以是一个高压歧管，如一个次级高压歧管。

本发明在第五方面中扩展到计算机程序代码，当其在一个流体工作机器控制器上执行时致使该流体工作机器根据参见第一、第二、第三或第四方面中的任何一个所描述的任何一种方法来运行该流体工作机器。本发明还扩展到一个根据本发明的第五方面存储计算机程序代码的计算机可读载体(如，一个内存、或者磁性的或光学存储装置)。

本发明在第六方面中扩展到一种维护或检查能量提取装置的方法，该能量提取装置包括一种根据该第一方面的流体工作机器，其中该方法包括根据第二或第四方面旋转该流体工作机器的轴并且安装或卸下多个叶片、或者进入该能量提取装置、或者对该装置进行检查。

在一些实施方案中存在多个可拆卸的叶片，该方法可以包括通过打开至少一个慢速高压阀使该流体工作机器的轴转动到该第一预定角度。该方法可以包括安装或卸下处于该第一预定角度的至少一个第一所述叶片。该方法可以包括在该控制器的控制下在打开和关闭多个慢速高压阀以便驱动所述轴转动到一个第二预定角度之后或之前安装或卸下至少一个第一所述叶片。优选的是，这个第一预定角度对应于增加进入该至少一个第一可拆卸的叶片的一个位置。优选的是，该第一预定角度对应于一个安全进入的位置，这个位置用于检查或维护该流体工作机器。优选的是，该第二预定角度对应于增加进入该至少一个第二可拆卸的叶片的一个位置。可能存在着第三、第四以及后继的预定位置，这些位置具有对应的叶片安装或卸下装置以及容易的进入途径。一个预定的角度可以是多个可接受角度的一个范围。这种旋转可以通过控制次级高压歧管中的流体压力或流动、或者通过关闭这些慢速高压阀来控制。

本发明可以至少部分地扩展到一个适当地进行编程的控制器，该控制器是可运行的以便接收关于该系统状态的输入数据(例如，包括一个涉及系统的一次启动的需求信号，例如使得系统逐步经过多个运行周期以便将一个压力差转换成该系统的一个连接部分上的机械功)从而处理该输入数据、并且根据该处理将多个控制信号输出到上述阀门。

第二至第六方面的优选特征以及任选特征与对应于该第一方面描述的那些特征。在本发明的范围之内可以做进一步的变化和修改，对于本领域的普通技术人员这将是不言自明的。

附图说明

现在将参考以下附图说明本发明的一个实例实施方案，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一方面的一个流体工作机器的一个实施方案；

图2示出了根据本发明的第一方面使用一个流体工作机器的风力涡轮发电机(WTG)；

图3示出了采用本发明的第四方面的方法在一个WTG上的维护操作；并且

图4示出了根据本发明的一个流体工作机器的一个替代性实施方案。

具体实施方式

图1展示了一个处于电子换向的液压泵/马达1形式的流体工作机器，该流体工作机器包括多个工作室2，这些工作室具有由缸4的内部表面以及活塞6限定的多个容积，这些活塞被一个偏心凸轮9从一个可旋转的曲轴8进行驱动，并且这些活塞在缸中往复运动以便周期性地改变这些工作室的容积。一个轴位置和速度传感器10确定该轴的瞬时角位置和旋转速度，并且经过信号线11将轴位置和速度信号传送到一个控制器12上，这能够使该控制器确定每个工作室的多个周期的瞬时相位。该控制器典型地是在使用中执行存储程序的一个微处理器或微控制器。

这些工作室各自与处于电子致动的面密封提升阀14形式的多个低压阀(LPV)相关联，这些提升阀面向内朝向其关联的工作室并且是可运行的以便选择性地密封一个从该工作室延伸至一个低压歧管16的通道，该通道在使用中总体上作为流体的一个净来源点或净汇收点起作用并且可以通过一个低压端口17将一个或几个工作室、或者甚至全部(如在此示出的)连接到一个储罐(未示出)上。这些LPV是常开电磁关闭的阀门，这些阀门在工作室中的压力小于低压歧管内的压力时被动地打开(即在一个进气冲程过程中)，以便使该工作室与该低压歧管发生流体连通，但这些阀在控制器的主动控制下经由多条LPV控制管线18(为了简化该图在多数情况下通过X来暗指这些连接)是选择性地可关闭的以便使该工作室与该低压歧管脱离流体连通。可以使用替代性的电子可控制的阀门，如常闭电磁打开的阀门。

这些工作室各自进一步与处于压力致动的输送阀(用作快速高压阀)形式的多个高压阀(HPV)20相关联。这些HPV从这些工作室面向外并且是可运行的以便密封一个从该工作室延伸至一个初级高压歧管22的通道，该通道在使用中作为作为流体的一个净来源点或净汇收点起作用并且该通道可以将一个或几个工作室、或者甚至全部(如在此示出的)连接到一个初级高压端口24上，该端口通向一个流体负载(未示出)。这些HPV作为一个常闭压力打开的止回阀起作用，这些高压阀在该工作室中的压力超过该初级高压歧管中的压力时被动地打开。在一个略为不同的实施方案中，一旦这些HPV受相关联的工作室中的压力而打开，这些HPV还可以作为由该控制器可以选择地保持开放的常闭电磁打开的止回阀起作用。一个压力释放阀28可以使流体工作机器免于损坏。

另外，每个第二工作室配备有一个阻断阀30(用作慢速高压阀)，该阻断阀通过该控制器是可控制的(为了简化该图在多数情况下通过X来暗指这些连接)。该阻断阀是可运行的以便密封从该工作室延伸到一个次级高压歧管32的一个通道，该次级高压歧管在使用中作为一个高压流体源起作用。该阻断阀在控制器的控制下是可运行的，这是在该次级高压歧管(而不是工作室)中存在压力，但是具有低流量时，使控制管线33开放来实现的。例如，当该工作室是以偏心凸轮9的额定每分钟转数(RPM)的十分之一进行工作时，该流量是接近该工作室的进气流动速率。一个由控制器12控制的隔离阀34(用作该阻断装置)使这些快速高压阀与这个流体负载连接或分离，同时该次级高压歧管具有一个通向次级液压泵(未示出，但用作独立源)的次级高压端口36。

在现有技术中描述的一种正常的运行模式中，该控制器在相关联的工作室周期中的最大容积点附近关闭一个或多个LPV，从而关闭了到该低压歧管的路径并且由此在随后的压缩冲程上引导流体经过相关联的HPV输出。该控制器选择LPV关闭的数量和顺序以便产生一种流动或者创建一个轴力矩以满足一个接收的指令。除了按照现有技术的方式来确定是否在逐周期的基础上打开或关闭这些LPV之外，该控制器是可运行的以便相对于工作室容积的改变来改变这些LPV关闭的精确定相。端口17、24上的箭头指示流体在该泵送模式中流动。本发明中的这些阻断阀在整个这种运行模式中是关闭的，而该隔离阀是打开的。

在根据本发明的第二方面的另一个维护、运行模式中，进入这种模式是在希望在无需一个外部力矩的协助的情况下转动该流体工作机器当前静止的轴的时候，隔离阀34被关闭，同时仅对于那些在沿着希望的方向旋转的过程中处于其周期的膨胀相位的工作室2，这些阻断阀30被打开而这些LPV 14被关闭。对于那些在沿着希望的方向旋转过程中处于其周期的收缩相位的工作室2，这些阻断阀30是闭合的并且这些LPV 14是打开的。该次级液压泵通过这些开放的阻断阀30以及次级高压歧管32向这些工作室2提供加压流体，从而致使偏心凸轮9旋转。初级高压歧管22被安排为加压、或者流体将无论怎样从该工作室穿过这些快速高压阀直到它被加压。该控制器监控速度传感器10并且根据刚刚描述的规则做出安排来打开或关闭这些阻断阀和LPV以便在这些工作室膨胀和收缩时保持旋转。

存在着几种方式来安排用于使初级高压歧管加压。可能的情况是隔离阀34是一种手动控制的阀门，例如，一个四分之一圈转动的阀门。在一个特别有利的实施方案中，该液动马达能够被配置用来阻断流体、从而将加压流体收集到初级高压歧管中。在该液动马达与该初级高压歧管之间的流体连接可以被中断和封堵。该液动马达或一个到其上的连接可以结合一个自身密封的连接，例如在液动马达或到其上的连接上的一个接合销钉可以打开一个止回阀，否则的话该止回阀将使该初级高压歧管密封。

图2展示了一个风力涡轮发电机(WTG)40(用作该能量提取装置)，该风力涡轮发电机包括一个吊舱42，该吊舱安装在一个塔44的顶部。该吊舱已经附接到一个轮毂46上并且包含流体工作机器1(之前在图1中示出但在此为了易于解释而示意地示出)，该流体工作机器是由轮毂46驱动并且经由初级高压端口24驱动一个液动马达48。马达48自身驱动一个发电机50，该发电机将电能提供给一个配电网(未示出)。该吊舱还包含次级液压泵52，该次级液压泵连接到流体工作机器1的次级高压端口36上并且与流体工作机器1以及液动马达48共享一个公用的低压连接54。叶片61、62、63被附接到该轮毂上但这些叶片是可拆卸的叶片并且可以与该轮毂脱离连接。这些叶片的节距、该吊舱的旋转、或者其他功能可以由该次级液压泵来驱动。

在该初级和该次级高压歧管是一致的或者可连接的(经由一个连接阀)的多个实施方案中，液动马达48可以作为一个泵来使用以便给该次级高压歧管提供流体压力来旋转该轴。在这种机器中，次级液压泵52可能不是必需的、或者作为高压流体的一个备份供应源可能是令人希望的。

图3展示了一种采用本发明的第四方面维护图2中的WTG的方法。在图3a中，使用这些慢速高压阀以及来自次级高压歧管的流体、通过该控制器使该风力涡轮机做好维护准备，以便将轮毂缓慢地旋转至一个位置，在该位置中第一叶片61指向下而第二叶片62和第三叶片63从水平方向绕过30度。例如，这对于直升机着陆或者将一名工程师空投到该吊舱上是一种安全的配置。当然其他朝向也可能是令人希望的，这取决于WTG的设计以及这些维护过程。当这些叶片处于所要求的朝向时，可以施加一种机械安全制动。

在图3b中，所示出的是第一叶片61被降到地面上，在这种情况下是通过一条从该轮毂延伸的绞车钢丝绳(优选地从转子附接点的中央附近延伸)，不过可以使用一台起重机。可以将这个叶片从如所示的水平朝向降下、而不是从竖直的朝向降下。

在图3c中，这个第一叶片被一个第一配重件64代替，该配重件可以按照用于卸下该第一叶片的绞升或起吊过程相反的顺序被提升到该位置上。配重件的作用是平衡轮毂46上的重量，从而使得其上的力矩对于流体工作机器1不是过高而使其旋转到下一个希望的位置。

在图3d中，该轮毂已被旋转从而使得第二叶片62处于拆卸位置，并且该第二叶片被卸下。图3e示出了附接的一个第二配重件65，而图3f示出了所有这些叶片被卸下并安装了所有配重件。这个过程可以被再次重复，这次卸下第一至第三配重件并且安装较轻的配重件或者简单地拆卸第一至第三配重件。

图4展示了本发明的一个替代性实施方案，其中多个对应的部件已用相同的标记来编号。在这种情况下，每个工作室具有与其相关联的一个次级阀门30(作为一个慢速高压阀起作用)，还具有一个额外的加压流体输送阀70，这个输送阀是一个被动打开的止回阀，该止回阀直接通入对应的工作室。这些额外的压力流体输送阀是通过一个驱动管线72a、72b、72c各自连接到一个次级阀门上。每个驱动管线上连接了多于一个被动开放的止回阀，从而使得一个次级阀门可以调节加压流体到多个工作室的流动，然而，每个次级阀是通过一条驱动管线72a、72b或72c以及多个被动打开的止回阀连接到这些工作室上，这些工作室是彼此处于同一个相位。例如，在具有四组室的机器中，第一和第三组室是彼此处于同一个相位而第二和第四组室是彼此处于同一个相位，一个次级阀门可以将流体供应给第一和第三组中的对应工作室并且任选的另一个次级阀可以将流体供应给第二和第四组中的相应的工作室。每个次级阀门调节工作流体到这些连接到其上的工作室的流动，这是通过使对应的驱动管线与次级高压歧管32处于流体连通来实现的，该次级高压歧管在控制器的控制下、通过一个泵40、或低压流体罐42来加压。该罐还将低压流体供应到低压歧管16并且通过一个压力释放阀28连接到初级高压歧管22上。

在泵的正常运行过程中，这些次级阀是处于它们的缺省状态这样使得这些驱动管线处于低压罐的压力下，因此这些额外的加压流体输送阀保持关闭。它们保持关闭，因为在正常运行过程中，或者在一个泵送周期的膨胀冲程中被输送至这些工作室的低压流体是处于一个略高于该驱动管线的压力(即，罐压力)，例如5巴对1巴，或者因为它们被偏置关闭。然而，将有可能提供一种机器，其中额外的加压流体输送阀作为一个用于这些工作室的次级低压流体源来运行。

在一种维护运行模式中，该流体工作机器控制器将这些次级阀中的至少某些打开，特别是控制加压流体到多个工作室(这些工作室处于与其进气冲程相对应的一个相位)的供给的那些次级阀。因此，加压流体通过这些额外的加压流体输送阀供应到多个工作室以便驱动该轴旋转，尽管是比正常运行过程中的额定角速度相对低的角速度。在这种运行模式过程中必须将高压歧管24保持在至少与次级高压歧管32的压力一样高的压力下。

这种安排具有以下优点，要求相对较少的受控慢速高压阀并且这些额外的加压流体输送阀可以非常接近于这些工作室定位并且因此在这些工作室仅引入最小的死容积。

这个施加的力矩是可以改变的，例如，通过调整泵40的位移来调节该次级高压歧管中的压力、或者通过调整开放的次级阀的数目、或者通过使用这些次级阀来调节工作室容积的多个周期的相位范围，其中该次级高压歧管与这些工作室是处于连通的。不必使每个工作室都具有一个额外的加压流体输送阀以及到一条驱动管线的连接。例如，在一个多组的机器中，只有每个第二工作室、或者只有某些组的工作室是可连接到一条驱动管线上的。

在这个实施方案中，该泵被展示为具有双偏心，但是本领域的普通技术人员应当认识到本发明可以通过多个替代性安排来实施，例如，可以将这些工作室连接到一个多凸起部的环形凸轮上。

对于熟悉本领域知识者在本发明范围内的进一步的修改和变形将会不言自明。

Claims (22)

1.一种流体工作机器(1)，包括一个控制器(12)以及一个具有周期性改变容积的工作室(2)，该工作室具有与其相关联的一个电子可控制的低压阀(14)以便控制该工作室到一个低压歧管(16)上的连接，该控制器是可运行的以便与工作室容积的多个周期成定相关系来主动地控制该低压阀，从而在一个逐周期的基础上确定通过该工作室的流体净排量，该工作室具有与其相关联的一个快速高压阀(20)用于在高循环速率下控制该工作室到一个初级高压歧管(22)上的连接，其特征在于，该工作室具有与其相关联的一个慢速高压阀(30)用于在低循环速率下控制该工作室至一个次级高压歧管(32)上的连接。

2.如权利要求1所述的流体工作机器，其中该控制器是可运行的以便在工作室容积的至少某些周期的一部分的过程中主动地控制这个慢速高压阀。

3.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中该快速高压阀是一种压力操作的止回阀。

4.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中该控制器是可运行的以便在工作室容积的至少某些周期的一部分的过程中主动地控制该快速高压阀。

5.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中这些高压阀在该控制器的控制下是以与工作室容积的多个周期成定相关系可运行和可关闭的。

6.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中这个慢速高压阀具有实质上低于该快速高压阀的流量。

7.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中这个慢速高压阀是可运行的以便对抗在该次级高压歧管内与该工作室中的压力相比提高的流体压力而打开。

8.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中每个慢速高压阀控制着多个流体工作室到该次级高压歧管上的连接。

9.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中每个慢速高压阀通过一个止回阀以及从该止回阀延伸至这个慢速高压阀上的一条流体管线控制着一个或多个工作室至该次级高压歧管上的连接。

10.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中该初级和次级高压歧管是流体性地相连接的。

11.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中该初级高压歧管包括阻断装置，该阻断装置用于在这个这个慢速高压阀对该次级高压歧管开放时防止流体从该工作室穿过所述初级高压歧管。

12.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，进一步包括至少一个工作室，该工作室具有与其相关联的一个低压阀和快速高压阀、但没有与其相关联的一个慢速高压阀。

13.如以上任何一项权利要求所述的流体工作机器，其中每个工作室在工作室容积的每个周期上是可运行的以便执行一个有效周期或者一个空转周期，在这个有效周期中该室产生工作流体的一个净排量并且在这个空转周期中该室实质上不产生该工作流体的净排量。

14.一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个控制器(12)以及一个具有周期性改变容积的工作室(2)，该工作室具有与其相关联的一个电子可控制的低压阀(14)以便控制该工作室到一个低压歧管(16)上的连接，该控制器是可运行的以便以与工作室容积的多个周期成定相关系来主动地控制该低压阀从而在一个逐周期的基础上确定通过该工作室的流体净排量，该工作室具有与其相关联的一个快速高压阀(18)用于在高循环速率下控制该工作室到一个初级高压歧管(20)上的连接，其特征在于，该工作室具有与其相关联的一个慢速高压阀(24)用于在低循环速率下控制该工作室到一个次级高压歧管(26)上的连接，并且其特征在于该方法包括打开所述慢速高压阀以便驱动该工作室的膨胀。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括从一个独立的高压液压流体源对该次级高压歧管进行供应。

16.如权利要求14或15所述的方法，进一步包括在该控制器的控制下将多个慢速高压阀打开和关闭以便驱动该流体工作机器的一个轴旋转至一个第一预定的角度。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述轴具有连接到其上的多个可拆卸的叶片，其中该方法包括在该控制器的控制下在打开和关闭多个慢速高压阀以便驱动所述轴旋转到一个第二预定角度之后或之前安装或卸下至少一个第一所述叶片。

18.如权利要求16所述的方法，其中该方法包括在至少一个所述叶片处安装或卸下至少一个配重件。

19.如权利要求18所述的方法，其中该方法包括用至少一个所述叶片替换至少一个所述配重件。

20.一种流体工作机器(1)，包括一个控制器(12)以及一个具有周期性改变容积的工作室(2)，该工作室具有与其相关联的一个电子可控制的低压阀(14)以便控制该工作室到一个低压歧管(16)上的连接，该控制器是可运行的以便以与工作室容积的多个周期成定相关系来主动地控制该低压阀从而在一个逐周期的基础上确定通过该工作室的流体净排量，该工作室具有与其相关联的一个第一高压阀(20)用于在该流体工作机器的一个正常泵送模式中控制该工作室到一个初级高压歧管(22)上的连接，其特征在于，该工作室具有与其相关联的一个第二高压阀(30)用于控制该工作室到一个高压流体源(32)的连接，以便由此在该流体工作机器的一种替代性马达模式中驱动该工作室容积的膨胀。

21.一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个控制器(12)以及一个具有周期性改变容积的工作室(2)，该工作室具有与其相关联的一个电子可控制的低压阀(14)以便控制该工作室到一个低压歧管(16)上的连接，该控制器是可运行的以便以与工作室容积的多个周期成定相关系来主动地控制该低压阀从而在一个逐周期的基础上确定通过该工作室的流体净排量，该工作室具有与其相关联的一个第一高压阀(18)用于在该流体工作机器的一种正常的泵送模式中控制该工作室到一个初级高压歧管(20)上的连接，其特征在于，该工作室具有与其相关联的一个第二高压阀(24)用于控制该工作室到一个高压流体源(26)的连接，并且该方法包括，在该流体工作机器的一个替代的马达模式中，将所述第二高压阀打开以便由此驱动该工作室的膨胀。

22.计算机程序代码，当其在一个流体工作机器控制器上执行时，该计算机程序代码根据权利要求14至21中任一项所述的方法来运行一个流体工作机器。

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