CN104989699B - 一种增力自锁风电液压缸 - Google Patents

Abstract

一种增力自锁风电液压缸，用于实现液压缸在任意位置的锁止。包括缸筒、活塞杆、锁紧圈、锁紧圈安装座、压紧弹簧和锁止进油管，锁紧圈安装座固定在缸筒前端且锁紧圈安装座空套在活塞杆上，在锁紧圈安装座的内腔的一侧设有内锥面，在锁紧圈安装座上设有径向安装孔，锁止进油管的一端安装在径向安装孔中；在活塞杆上套有锁紧圈，锁紧圈的外壁为外锥面，外锥面与锁紧圈安装座上的内锥面接触配合，在锁紧圈安装座上设有压紧弹簧，压紧弹簧的自由端顶在锁紧圈的大端上；在锁紧圈安装座上设有与锁紧圈接触配合的自锁活塞。当锁紧进油管处无油源时，通过锁紧圈内孔直径的改变抱住活塞杆，以实现对活塞杆的锁止。

Description

一种增力自锁风电液压缸

技术领域

本发明涉及液压缸技术领域，具体地说是一种应用于风力发电机组风电叶片调整的自锁液压缸。

背景技术

兆瓦级以上风力发电机组均采用了变桨距技术来提高了风力发电机组的发电效率，使机组在各种工况下能够获得最佳的性能的同时，减少风力对风机叶片的冲击。在常见变桨系统中，液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、执行机构响应快、系统频带宽、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点，应用广泛。液压缸是液压变桨系统的执行元件，必须能够适应风力发电机组正常运行时的连续变桨和停止状态下的全顺桨锁止两种工况的工作。特别是当液压系统由于失电等特殊情况无法供液时，液压缸必需能够实现任意位置的可靠锁止，防止对风机叶片造成损害。

另外在其他的一些特殊场合，也需要使用具有任意位置锁紧的液压缸，所以自锁液压缸的研究具有很好的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增力自锁风电液压缸，特别是应用在风力发电机组上，用于实现液压缸在任意位置的锁止。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种增力自锁风电液压缸，包括缸筒和活塞杆，在所述缸筒上设有第一进油管和第二进油管，其特征是，还包括锁紧圈、锁紧圈安装座、压紧弹簧和锁止进油管，所述锁紧圈安装座固定在缸筒前端且锁紧圈安装座空套在活塞杆上，在所述锁紧圈安装座的内腔的一侧设有内锥面，在所述锁紧圈安装座上设有与锁紧圈安装座的内腔相连通的径向安装孔，所述锁止进油管的一端安装在径向安装孔中,所述锁止进油管的另一端与第一进油管管路连接；

在所述活塞杆上套有一锁紧圈，所述锁紧圈为圆台形的薄壁结构，所述锁紧圈的外壁为外锥面，所述外锥面与锁紧圈安装座上的内锥面接触配合，在所述锁紧圈安装座的端面上设有压紧弹簧，所述压紧弹簧的自由端顶在锁紧圈的大端上；在所述锁紧圈的外壁上设有若干均匀设置的第一长槽，所述第一长槽贯穿锁紧圈的小端，所述锁紧圈的内腔为锁紧圈内孔，自然状态下所述锁紧圈内孔孔径稍大于活塞杆的外径；

在所述锁紧圈安装座上设有与锁紧圈接触配合的自锁活塞，经锁止进油管向径向安装孔中注入液压油时，液压油作用于自锁活塞并克服压紧弹簧弹力作用带动锁紧圈沿活塞杆轴向移动，此时外锥面与内锥面之间压力逐渐减小；锁止进油管处油源撤销或发生液压油泄漏时，压紧弹簧推动内锥面与外锥面之间相互挤压使得锁紧圈抱住活塞杆；

所述自锁活塞设置在径向安装孔中，所述自锁活塞可在径向安装孔中来回移动且自锁活塞与锁紧圈安装座之间密封良好；自所述自锁活塞的端面向活塞杆所在的一侧延伸有一延伸杆，在所述延伸杆上设有活塞圆锥面，所述活塞圆锥面与锁紧圈小端的驱动圆锥面接触配合，在所述自锁活塞与锁紧圈安装座之间设有自锁弹簧，在所述自锁弹簧的作用下延伸杆上的活塞圆锥面与驱动圆锥面之间脱开接触。

进一步地，所述径向安装孔为台阶孔，所述自锁弹簧设置在径向安装孔中，且自锁弹簧的两端分别顶在径向安装孔的底部和自锁活塞的底部。

进一步地，在所述锁紧圈的外壁上还设有若干第二长槽，若干所述第二长槽在同一圆周上均匀分布，且第二长槽贯穿锁紧圈的大端。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种增力自锁风电液压缸,可根据液压缸所处的工作状态，改变锁紧圈的形状，使得锁紧圈与活塞杆分离或使得锁紧圈抱住活塞杆。当锁紧圈抱住活塞杆时，活塞杆被锁止而不能沿轴向移动；当锁紧圈与活塞杆分离后，液压缸可正常工作。

附图说明

图1为本发明实施例一的外形图；

图2为图1的剖视图；

图3为图1中的A向局部向视图；

图4为图3中的B-B剖视图；

图5为锁紧圈的正视图；

图6为锁紧圈的仰视图；

图7为锁紧圈的侧视图；

图8为自锁活塞的示意图；

图9为锁紧圈安装座的剖视图；

图10为本发明实施例二的剖视图；

图11为图10中的C处局部放大图；

图中：1活塞杆，2锁紧圈，21锁紧圈内孔，22外锥面，23第一长槽，24第二长槽，25驱动圆锥面，3压紧弹簧，4自锁活塞，41活塞圆锥面，42延伸杆，5锁止进油管，51进油口，6自锁弹簧，7锁紧圈安装座，71径向安装孔，72内锥面，73环形槽，8第一进油管，9缸筒，10位移传感器，11第二进油管，12油腔，13密封圈。

具体实施方式

本发明的主体为活塞杆1和缸筒9，在缸筒上安装使得活塞杆相对缸筒静止的锁止机构，下面结合两个实施例对本发明进行详细描述。

实施例一:

如图1至图9所示，本发明实施例一主要包括活塞杆1、锁紧圈2、压紧弹簧3、自锁活塞4、锁止进油管5、自锁弹簧6、锁紧圈安装座7、第一进油管8、缸筒9和第二进油管11。

如图1、图2所示，缸筒9和活塞杆1为本发明的主体，活塞杆设置在缸筒中，在缸筒上设有三个进油管，分别为锁止进油管5、第一进油管8和第二进油管11，向第一进油管中注入液压油时，可推动活塞杆相对缸筒向右移动；当向第二进油管中注入液压油时，可推动活塞杆相对缸筒向左移动。如图3所示，在缸筒的端部设有锁紧机构，如图4所示，锁紧机构包括锁紧圈2、压紧弹簧3、自锁活塞4、锁止进油管5、自锁弹簧6和锁紧圈安装座7，如图9所示，锁紧圈安装座7为整体成圆形的金属件，且为中空结构，锁紧圈安装座空套在活塞杆上，锁紧圈安装座的安装端固定在缸筒的前端。在锁紧圈安装座的内腔壁上设有内锥面72，内锥面为圆锥形面。在锁紧圈安装座的径向方向上设有径向安装孔71，径向安装孔为台阶孔，并与锁紧圈安装座内腔连通。

如图4所示，在锁紧圈安装座的径向安装孔中设有自锁活塞4，自锁活塞可在径向安装孔中沿自身轴线方向移动，在自锁活塞的上方设有锁止进油管5，锁止进油管与径向安装孔管连接，且两者之间密封良好。锁止进油管上设有容液压油流通的进油口51，在锁止进油管的端部与自锁活塞之间设有油腔12。

如图8所示，自锁活塞4整体成圆形，在自锁活塞底部的中心固定有圆形的延伸杆42，延伸杆可与自锁活塞一体制造，也可单独制造然后焊接在自锁活塞上，在延伸杆的自由端设有倒角，使得延伸杆自由端形成活塞圆锥面41。在径向安装孔中设有自锁弹簧6，自锁弹簧的上部顶在自锁活塞的底面上。

在活塞杆上套有锁紧圈2，如图5至图7所示，锁紧圈2为整体成圆台形的薄壁结构，锁紧圈的内腔为圆形的锁紧圈内孔21，锁紧圈的外壁为圆锥形的外锥面22，锁紧圈的外锥面与锁紧圈安装座的内锥面72接触配合。在锁紧圈安装座的端面上固定有压紧弹簧3，压紧弹簧的自由端顶在锁紧圈的大端上，且压紧弹簧与锁紧圈之间具有一定的正压力；压紧弹簧的设置，对锁紧圈起到轴向限位的作用，同时给锁紧圈一定的正压力。将锁紧圈安装在锁紧圈安装座上后，在压紧弹簧的作用下，自锁活塞圆锥面与锁紧圈的小端接触配合。在锁紧圈的外壁上设有若干均匀设置的第一长槽23，第一长槽与锁紧圈的小端贯通。第一长槽的设置，可以使得锁紧圈受到径向的作用力时，锁紧圈内孔孔径变小。为更好的使得锁紧圈在受到径向作用力时，锁紧圈内孔可以及时变小，在锁紧圈的外壁上还设有第二长槽24，若干第二长槽在锁紧圈外壁上均匀设置，且第二长槽贯穿锁紧圈的大端。在锁紧圈的小端设有一驱动圆锥面25，该驱动圆锥面与活塞圆锥面的锥度相同，锁紧圈与自锁活塞面接触。

该液压缸活塞杆伸出缸筒到达工作长度后，锁止进油管5通过液压阀、管路与第一进油管8管连接，当液压缸没有油源支持或发生液压油泄漏时，锁止进油管5的进油口处压力降低，自锁弹簧受到的压力减小，自锁弹簧伸长对自锁活塞施加作用力，使得自锁活塞向远离活塞杆的一侧移动。此时，活塞圆锥面与驱动圆锥面分离，在压缩弹簧的作用下，压缩弹簧推动锁紧圈使得锁紧圈沿锁紧圈安装座轴向移动，此时锁紧圈上的外锥面与锁紧圈安装座上的内锥面挤压使得锁紧圈收缩，进而使得锁紧圈内孔孔径变小，锁紧圈内孔与活塞杆之间产生正压力，锁紧圈将活塞杆“抱住”实现对活塞杆的锁止，避免活塞杆沿自身轴线的移动。锁紧圈抱住活塞杆后，如果此时活塞杆有继续运动的趋势，该运动趋势会驱使锁紧圈更进一步锁紧活塞杆，使其抱紧趋势增强，从而避免抱紧失效、活塞杆移动。当油源向液压缸供油欲驱动活塞杆移动时，油源通过液压阀、管路向锁止进油管中注入液压油，油腔12中充满液压油，液压油对自锁活塞产生压力并迫使自锁弹簧受压缩，自锁活塞向靠近活塞杆的一侧移动，活塞圆锥面挤压驱动圆锥面，使得锁紧圈沿轴向向远离锁紧圈安装座的一侧移动，并克服压紧弹簧的弹力作用，外锥面与内锥面之间的作用力不断减小，锁紧圈内孔孔径变大，锁紧圈与活塞杆之间的作用力消失，此时液压缸可正常工作。

实施例二：

如图10、图11所示，本发明实施例二包括活塞杆1、锁紧圈2、压紧弹簧3、自锁活塞4、锁止进油管5、锁紧圈安装座7、第一进油管8、缸筒9和第二进油管11。

缸筒9和活塞杆1为本发明的主体，活塞杆设置在缸筒中，在缸筒上设有三个进油管，分别为锁止进油管5、第一进油管8和第二进油管11，向第一进油管中注入液压油时，可推动活塞杆相对缸筒向右移动；当向第二进油管中注入液压油时，可推动活塞杆相对缸筒向左移动。如图10所示，在缸筒的端部设有锁紧机构，如图11所示，锁紧机构包括锁紧圈2、压紧弹簧3、自锁活塞4、锁止进油管5和锁紧圈安装座7，锁紧圈安装座7为整体成圆形的金属件，且为中空结构，锁紧圈安装座空套在活塞杆上，锁紧圈安装座的安装端固定在缸筒前端。在锁紧圈安装座的内腔壁上设有内锥面72，内锥面为圆锥形面。在锁紧圈安装座上设有径向安装孔71，锁止进油管的端部安装在径向安装孔中。在锁紧圈安装座的内腔中设有环形槽73，将锁紧圈安装座套在活塞杆上后，环形槽与活塞杆之间围成圆环形的油腔12，该油腔与径向安装孔连通。在油腔中设有一自锁活塞4，自锁活塞为圆环形结构，自锁活塞的设置将油腔分成左右两部分，且在自锁活塞与活塞杆之间、自锁活塞与锁紧圈安装座之间分别设有密封圈13，以防止液压油的泄漏。

在活塞杆上套有锁紧圈2，除特征驱动圆锥面外，实施例二的锁紧圈与实施例一的锁紧圈结构形状完全相同。锁紧圈2为整体成圆台形的薄壁结构，锁紧圈的内腔为圆形的锁紧圈内孔21，锁紧圈的外壁为圆锥形的外锥面22，锁紧圈的外锥面与锁紧圈安装座的内锥面72接触配合。在锁紧圈安装座的端面上固定有压紧弹簧3，压紧弹簧的自由端顶在锁紧圈的大端上，且压紧弹簧与锁紧圈之间具有一定的正压力；压紧弹簧的设置，对锁紧圈起到轴向限位的作用，同时给锁紧圈一定的正压力。将锁紧圈安装在锁紧圈安装座上后，在压紧弹簧的作用下，自锁活塞的一端与锁紧圈的小端接触配合。在锁紧圈的外壁上设有若干均匀设置的第一长槽23，第一长槽与锁紧圈的小端贯通。第一长槽的设置，可以使得锁紧圈受到径向的作用力时，锁紧圈内孔孔径变小。为更好的使得锁紧圈在受到径向作用力时，锁紧圈内孔可以及时变小，在锁紧圈的外壁上还设有第二长槽24，若干第二长槽在锁紧圈外壁上均匀设置，且第二长槽贯穿锁紧圈的大端。

该液压缸活塞杆伸出缸筒到达工作长度后，锁止进油管5通过液压阀、管路与第一进油管8管连接，当液压缸没有油源支持或发生液压油泄漏时，锁止进油管5的进油口处压力降低，自锁活塞右侧的油腔12中油压减小，自锁活塞对锁紧圈的挤压作用力消失，在压缩弹簧的作用下，压缩弹簧推动锁紧圈使得锁紧圈沿锁紧圈安装座轴向移动，此时锁紧圈上的外锥面与锁紧圈安装座上的内锥面挤压使得锁紧圈收缩，进而使得锁紧圈内孔孔径变小，锁紧圈内孔与活塞杆之间产生正压力，锁紧圈将活塞杆“抱住”实现对活塞杆的锁止，避免活塞杆沿自身轴线的移动。锁紧圈抱住活塞杆后，如果此时活塞杆有继续运动的趋势，该运动趋势会驱使锁紧圈更进一步锁紧活塞杆，使其抱紧趋势增强，从而避免抱紧失效、活塞杆移动。

当油源向液压缸供油欲驱动活塞杆移动时，油源通过液压阀、管路向锁止进油管注入液压油，自锁活塞右侧的油腔中充满液压油，液压油对自锁活塞产生压力并推动自锁活塞沿轴向向靠近锁紧圈的一侧移动，并克服压紧弹簧的弹力作用，使得活塞圆锥面与驱动圆锥面之间的作用力消失，锁紧圈内孔孔径变大，锁紧圈与活塞杆之间的作用力消失，此时液压缸可正常工作。

在活塞杆的轴线上还设有位移传感器10，可以感知活塞杆的位移，以控制锁止进油管中的液压油压力。

Claims (3)

1.一种增力自锁风电液压缸，包括缸筒和活塞杆，在所述缸筒上设有第一进油管和第二进油管，其特征是，还包括锁紧圈、锁紧圈安装座、压紧弹簧和锁止进油管，所述锁紧圈安装座固定在缸筒前端且锁紧圈安装座空套在活塞杆上，在所述锁紧圈安装座的内腔的一侧设有内锥面，在所述锁紧圈安装座上设有与锁紧圈安装座的内腔相连通的径向安装孔，所述锁止进油管的一端安装在径向安装孔中,所述锁止进油管的另一端与第一进油管管路连接；

在所述活塞杆上套有一锁紧圈，所述锁紧圈为圆台形的薄壁结构，所述锁紧圈的外壁为外锥面，所述外锥面与锁紧圈安装座上的内锥面接触配合，在所述锁紧圈安装座的端面上设有压紧弹簧，所述压紧弹簧的自由端顶在锁紧圈的大端上；在所述锁紧圈的外壁上设有若干均匀设置的第一长槽，所述第一长槽贯穿锁紧圈的小端，所述锁紧圈的内腔为锁紧圈内孔，自然状态下所述锁紧圈内孔孔径稍大于活塞杆的外径；

在所述锁紧圈安装座上设有与锁紧圈接触配合的自锁活塞，经锁止进油管向径向安装孔中注入液压油时，液压油作用于自锁活塞并克服压紧弹簧弹力作用带动锁紧圈沿活塞杆轴向移动，此时外锥面与内锥面之间压力逐渐减小；锁止进油管处油源撤销或发生液压油泄漏时，压紧弹簧推动内锥面与外锥面之间相互挤压使得锁紧圈抱住活塞杆；

所述自锁活塞设置在径向安装孔中，所述自锁活塞可在径向安装孔中来回移动且自锁活塞与锁紧圈安装座之间密封良好；自所述自锁活塞的端面向活塞杆所在的一侧延伸有一延伸杆，在所述延伸杆上设有活塞圆锥面，所述活塞圆锥面与锁紧圈小端的驱动圆锥面接触配合，在所述自锁活塞与锁紧圈安装座之间设有自锁弹簧，在所述自锁弹簧的作用下延伸杆上的活塞圆锥面与驱动圆锥面之间脱开接触。

2.根据权利要求1所述的一种增力自锁风电液压缸，其特征是，所述径向安装孔为台阶孔，所述自锁弹簧设置在径向安装孔中，且自锁弹簧的两端分别顶在径向安装孔的底部和自锁活塞的底部。

3.根据权利要求1所述的一种增力自锁风电液压缸，其特征是，在所述锁紧圈的外壁上还设有若干第二长槽，若干所述第二长槽在同一圆周上均匀分布，且第二长槽贯穿锁紧圈的大端。