CN105065363A - 一种高精度抗侧力自锁风电液压缸 - Google Patents

Abstract

一种高精度抗侧力自锁风电液压缸，用于实现液压缸在任意位置的锁止。包括缸筒、活塞杆和自锁结构，自锁结构包括固定在缸筒前端的安装座，在安装座的第一内腔中设有套在活塞杆上的若干内锁紧环，在相邻的两内锁紧环之间设有第一外锁紧环，第一外锁紧环上的内锥面与内锁紧环上的外锥面接触；在内锁紧环的两端设置第二外锁紧环，第二外锁紧环上的内锥面也与内锁紧环的外锥面接触，在第二内腔中设有自锁活塞，自锁活塞的一端与第二外锁紧环接触，在自锁活塞另一端与缸筒之间设有压紧弹簧。当活塞杆伸出工作长度后，通过内锁紧环与第一、第二外锁紧环之间的挤压实现对活塞杆的锁止，内锁紧环对活塞杆的支撑作用提高了活塞杆运动的精度。

Description

一种高精度抗侧力自锁风电液压缸

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高精度抗侧力自锁液压缸。

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高精度抗侧力自锁风电液压缸，特别是应用在风力发电机组上，用于实现液压缸活塞杆和缸筒自适应定心、抵抗活塞杆承受的侧向力和在任意位置的锁止。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种高精度抗侧力自锁风电液压缸，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，还包括内锁紧环、第一外锁紧环、安装座、压紧弹簧和锁止进油管，所述安装座固定在缸筒前端并空套在活塞杆上，在所述安装座上设有与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；

沿轴向方向所述安装座的内腔包括第一内腔和第二内腔，在位于第一内腔中的活塞杆上套有若干相互分开的圆环形的内锁紧环，在每一所述内锁紧环的外壁上设有两个对称设置的外锥面，在所述内锁紧环上设有缺口；在位于两端的内锁紧环的外围分别设有第一外锁紧环，在所述第一外锁紧环的内腔壁上设有与内锁紧环上的外锥面接触的内锥面，所述第一外锁紧环的外壁与第一内腔的内壁接触；

在所述第二内腔中套置有圆环形的自锁活塞，在所述自锁活塞与安装座之间、自锁活塞与活塞杆之间分别设有密封圈，所述自锁活塞的一端与第一外锁紧环接触，在所述自锁活塞左侧设有与径向安装孔连通的油腔，在所述自锁活塞的另一端与安装座之间设有压紧弹簧；当向径向安装孔中注入液压油时，液压油进入到油腔中推动自锁活塞向远离内锁紧环的一侧移动并压缩压紧弹簧。

进一步地，所述内锁紧环为一个，所述第一外锁紧环为两个。

进一步地，所述内锁紧环为两个以上，在每相邻的两内锁紧环之间设有第二外锁紧环，在所述第二外锁紧环的内腔壁上设有两对称设置的内锥面，所述第二外锁紧环的外壁与第一内腔的内壁接触，两所述内锥面分别与两相邻的内锁紧环上的外锥面接触。

进一步地，所述第二内腔的内径大于第一内腔的内径。

进一步地，所述油腔由自锁活塞与安装座围成。

进一步地，所述第一外锁紧环为第二外锁紧环的一半。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种高精度抗侧力自锁风电液压缸,可根据液压缸所处的工作状态，改变自锁活塞的位置，自锁活塞向内锁紧环的一侧移动挤压第一外锁紧环时，第一外锁紧环挤压内锁紧环使得内锁紧环内孔直径变小，进而内锁紧环抱住活塞杆实现锁止。自锁活塞反向移动时，第二外锁紧环与内锁紧环、第一外锁紧环与内锁紧环之间的压力消失，内锁紧环与活塞杆分离，此时液压缸可正常工作。内锁紧环对活塞杆进行支撑，提高活塞杆定心精度和承受侧向力能力。该装置应用在风力发电机组上，用于实现液压缸活塞杆和缸筒自适应定心、抵抗活塞杆承受的侧向力和在任意位置的锁止。

附图说明

图1为本发明的外形图；

图2为图1的剖视图；

图3为自锁结构的示意图；

图4为内锁紧环、第一外锁紧环和第二外锁紧环的装配示意图；

图5为安装座的剖视示意图；

图6为第二外锁紧环的剖视图；；

图7为内锁紧环的剖视图；

图8为第一外锁紧环的剖视图；

图中：1活塞杆，2内锁紧环，21外锥面，22缺口，3压紧弹簧，4自锁活塞，5锁止进油管，60第一外锁紧环，6第二外锁紧环，61内锥面，7安装座，71径向安装孔，72第一内腔，73第二内腔，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

如图1至图8所示，本发明主要包括活塞杆1、内锁紧环2、压紧弹簧3、自锁活塞4、锁止进油管5、第一外锁紧环60、第二外锁紧环6、安装座7、第一进油管8、缸筒9和第二进油管11，下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1至图3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。

在缸筒的端部设有自锁结构，如图3所示，自锁结构包括内锁紧环2、压紧弹簧3、自锁活塞4、锁止进油管5、第一外锁紧环60、第二外锁紧环6和安装座7，如图5所示，安装座7为整体成圆形的金属件，且为中空结构，安装座空套在活塞杆上，安装座的安装端固定在缸筒的前端。在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，并与安装座内腔连通。沿轴向方向安装座的内腔包括左右两部分，分别为第一内腔72和第二内腔73，且第一内腔的内径小于第二内腔的内径，径向安装孔与第二内腔连通。锁止进油管5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。

在第一内腔中装配有内锁紧环2、第二外锁紧环6和第一外锁紧环60，如图6所示，第二外锁紧环6为圆环形的金属件，在第二外锁紧环的内腔壁上设有两个对称设置的内锥面61，且两个内锥面的小端接触。如图7所示，内锁紧环2为圆环形的金属件，在内锁紧环的外壁上设有一对外锥面21，两外锥面的大端接触，且外锥面的锥度与内锥面的锥度相等。在内锁紧环上设有一个缺口22，该缺口的设置使得内锁紧环可以被压缩和扩张。如图8所示，第一外锁紧环60为圆环形的金属件，在第一外锁紧环的内腔壁上设有一个内锥面61，该内锥面的锥度与外锥面的锥度相等，第一外锁紧环为第二外锁紧环的一半。

如图4所示，装配时，在位于第一内腔中的活塞杆上空套若干间隔设置的内锁紧环2，内锁紧环可与活塞杆之间可相对移动。内锁紧环的数目至少为一个，当内锁紧环的数目为两个以上时，在每相邻的两内锁紧环之间设有第二外锁紧环6，第二外锁紧环上的两内锥面分别与该第二外锁紧环两侧的内锁紧环上的对应外锥面接触。第二外锁紧环的数目比内锁紧环的数目少一个，第二外锁紧环的外壁与第一内腔的内腔壁接触，在位于两端的内锁紧环的外围分别设有一第一外锁紧环60，每一第一外锁紧环上的内锥面与对应内锁紧环上的外锥面接触。当内锁紧环的数目为一个时，在内锁紧环的外围设置两个第一外锁紧环，此时不装配使用第二外锁紧环。

在第二内腔中设有一自锁活塞4，自锁活塞可相对活塞杆移动，也可相对安装座移动。为实现自锁活塞与安装座之间、自锁活塞与活塞杆之间的良好密封，在自锁活塞与安装座之间、自锁活塞与活塞杆之间分别设有密封圈13。在自锁活塞与安装座之间设有油腔12，油腔与径向安装孔连通，向径向安装孔中注入液压油时，可推动自锁活塞向右(即远离内锁紧环的一侧)移动。在自锁活塞与缸筒前端之间设有一压紧弹簧3，压紧弹簧的自由端顶在自锁活塞上，在压紧弹簧的弹力作用下，自锁活塞的一端与第一外锁紧环接触，使得内锁紧环、第二外锁紧环和第一外锁紧环限制在第一内腔中。

当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连通，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，自锁活塞左侧的油腔12中油压减小，自锁活塞4在压紧弹簧3作用下左移，自锁活塞4挤压第一外锁紧环60，第一外锁紧环的内锥面挤压内锁紧环2的外锥面21，从而使得内锁紧环的内孔直径变小，内锁紧环的内孔与活塞杆之间产生正压力，内锁紧环将活塞杆“抱住”实现对活塞杆的锁止，避免活塞杆沿自身轴线的移动。同时，内锁紧环上的外锥面挤压相邻的第二外锁紧环上的内锥面，使得该第二外锁紧环挤压相邻的另一内锁紧环，此时多个内锁紧环2同时工作，实现对活塞杆的锁止。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。

当油源向油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，自锁活塞左侧的油腔12中充满液压油，液压油对自锁活塞产生压力并克服压力弹簧的弹力作用，推动自锁活塞沿轴向向远离内锁紧环的一侧移动。在第二外锁紧环内锥面与内锁紧环外锥面之间斜面压力作用下，第二外锁紧环和内锁紧环会沿活塞杆轴线方向移动并分散开，直至第二外锁紧环内锥面与内锁紧环外锥面之间压力消失。内锁紧环外锥面上的压力消失后，内锁紧环内孔直径会变大，内锁紧环与活塞杆之间的作用力消失，此时液压缸可正常工作。调整油腔12内油液压力，使其作用在自锁活塞4上的压力稍小于右侧压紧弹簧3压力，自锁活塞4与第一外锁紧环60接触并对锁紧环保持一定压力，从而保证内锁紧环2与活塞杆1之间小压力接触但不阻碍活塞杆运动，从而对活塞杆进行支撑，提高活塞杆定心精度和承受侧向力能力。

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 (6)

1.一种高精度抗侧力自锁风电液压缸，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，还包括内锁紧环、第一外锁紧环、安装座、压紧弹簧和锁止进油管，所述安装座固定在缸筒前端并空套在活塞杆上，在所述安装座上设有与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；

沿轴向方向所述安装座的内腔包括第一内腔和第二内腔，在位于第一内腔中的活塞杆上套有若干相互分开的圆环形的内锁紧环，在每一所述内锁紧环的外壁上设有两个对称设置的外锥面，在所述内锁紧环上设有缺口；在位于两端的内锁紧环的外围分别设有第一外锁紧环，在所述第一外锁紧环的内腔壁上设有与内锁紧环上的外锥面接触的内锥面，所述第一外锁紧环的外壁与第一内腔的内壁接触；

在所述第二内腔中套置有圆环形的自锁活塞，在所述自锁活塞与安装座之间、自锁活塞与活塞杆之间分别设有密封圈，所述自锁活塞的一端与第一外锁紧环接触，在所述自锁活塞左侧设有与径向安装孔连通的油腔，在所述自锁活塞的另一端与安装座之间设有压紧弹簧；当向径向安装孔中注入液压油时，液压油进入到油腔中推动自锁活塞向远离内锁紧环的一侧移动并压缩压紧弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种高精度抗侧力自锁风电液压缸，其特征是，所述内锁紧环为一个，所述第一外锁紧环为两个。

3.根据权利要求1所述的一种高精度抗侧力自锁风电液压缸，其特征是，所述内锁紧环为两个以上，在每相邻的两内锁紧环之间设有第二外锁紧环，在所述第二外锁紧环的内腔壁上设有两对称设置的内锥面，所述第二外锁紧环的外壁与第一内腔的内壁接触，两所述内锥面分别与两相邻的内锁紧环上的外锥面接触。

4.根据权利要求1所述的一种高精度抗侧力自锁风电液压缸，其特征是，所述第二内腔的内径大于第一内腔的内径。

5.根据权利要求1所述的一种高精度抗侧力自锁风电液压缸，其特征是，所述油腔由自锁活塞与安装座围成。

6.根据权利要求1所述的一种高精度抗侧力自锁风电液压缸，其特征是，所述第一外锁紧环为第二外锁紧环的一半。