CN107740746B - 一种可自动增压的波浪能装置能量提取系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可自动增压的波浪能装置能量提取系统，包括油箱、主液压缸、第一单向阀、第二单向阀、液动换向阀、第一球阀、第二球阀、第三单向阀、第四单向阀、蓄能器组和增压液压缸，所述主液压缸出口通过第二单向阀、液动换向阀油口P、液动换向阀油口A与增压液压缸无杆腔连通，所述主液压缸出口还通过第三单向阀分别与第四单向阀入口、增压液压缸有杆腔、第二球阀入口连通。本发明的可自动增压的波浪能装置能量提取系统，通过主液压缸和液动换向阀自动控制进入增压液压缸有杆腔和无杆腔的液压油，能够自动增加进入蓄能器组的液压油的压力，从而使小型波浪能装置可以在波浪比较小的情况下正常发电，在正常波浪下高效率的发电。

Description

一种可自动增压的波浪能装置能量提取系统
技术领域
本发明涉及波浪能装置液压发电控制技术，具体是一种可自动增压的波浪能装置能量提取系统，利用该自动增压系统可以实现小型波浪能装置液压系统工作压力自动提升，从而使小型波浪能装置在波浪很小的情况下也可以正常发电，在正常波浪下高效率的发电。
背景技术
波浪能发电装置的能量提取系统一般有气动式、液压式和直线电机式等类型，其中又以液压式的能量提取系统最为常见。液压式能量提取系统的原理是将浮子吸收的波浪能转换为液压能存储于蓄能器中，波浪能装置的能量提取系统主要包括液压缸、单向阀和蓄能器组。蓄能器组的工作压力越高，启动释放液压油冲击液压马达发电的转换效率也越高。对于大型波浪能装置，由于浮子尺寸较大，连接在浮子上的液压缸受的拉力就比较大，蓄能器的工作压力就可以相应的比较大，例如正常情况下，装机容量10kW的波浪能装置，蓄能器的工作压力可以达到12MPa，甚至16MPa，这样就不需要额外的增压。
但是对于小型波浪能发电装置，例如波浪能航标灯发电系统，正常装机容量只有几百瓦，甚至更小，吸波浮子尺寸非常小，连接在浮子上的液压缸出力相应的就比较小，导致由液压缸泵入蓄能器的液压油压力不高，正常情况下只有2MPa左右，甚至在小浪情况下，由于液压缸出力太小，由液压缸泵入蓄能器的液压油压力达不到蓄能器的启动压力，致使波浪能装置在小浪下不能正常发电。
要想由液压缸吸油进入蓄能器的压力变大只有两种方法，第一种就是减小液压缸活塞面积，但是液压缸活塞面积不能做的无限小，一个是加工精度要求比较高，另一方面液压缸直径比较小，液压油在液压缸内的摩擦损失变大，导致能量损失比较大，效率降低。第二种就是将液压缸出来的液压油进行增压处理后，使低压液压油变成高压液压油再进入蓄能器组进行发电。因此，具有自动增压功能的能量提取系统，对提高小型波浪能发电装置转换效率至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可自动增压的波浪能装置能量提取系统，能够自动增加小型波浪能装置进入蓄能器组的液压油的压力，从而使小型波浪能装置可以在波浪比较小的情况下正常发电，在正常波浪下高效率的发电。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种可自动增压的波浪能装置能量提取系统，包括油箱、主液压缸、第一单向阀、第二单向阀、液动换向阀、第一球阀、第二球阀、第三单向阀、第四单向阀、蓄能器组和增压液压缸；所述油箱出口通过第一单向阀与主液压缸入口连通，所述主液压缸出口通过第二单向阀、液动换向阀油口P、液动换向阀油口A与增压液压缸无杆腔连通，所述主液压缸出口还通过第三单向阀分别与第四单向阀入口、增压液压缸有杆腔、第二球阀入口连通，所述第四单向阀出口与蓄能器组连通，所述增压液压缸有杆腔还分别与第四单向阀入口、第二球阀入口连通，所述第二球阀出口与第一球阀入口连通，所述第一球阀出口与油箱回油口连通，所述增压液压缸无杆腔还通过液动换向阀的油口A和油口B与油箱回油口连通；所述液动换向阀控制口分别与第二球阀出口和第一球阀入口连通，所述增压液压缸在主液压缸的调节下通过依次控制第一球阀和第二球阀的开闭以切换液动换向阀的油路方向。
作为优选，所述增压液压缸活塞杆端部设置有滑块，所述滑块上设置有拨杆，所述第一球阀上设置有可旋转的第一手柄，所述第二球阀上设置有可旋转的第二手柄，所述拨杆在滑块的带动下拨动第一手柄旋转以控制第一球阀的开闭，拨动第二手柄旋转以控制第二球阀的开闭。
作为优选，所述液动换向阀控制口设置有先导块，所述第一球阀入口和第二球阀出口分别与先导块连通，当先导块内有液压油时，液动换向阀的油口P和油口A连通，当先导块内无液压油时，液动换向阀的油口B和油口A连通。先导块作为液动换向阀的控制单元，其内部设有复位弹簧，在有液压油注入时，使液动换向阀进行换向，当液压油放出后，在复位弹簧的作用下使液动换向阀自动复位。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
1、结构简单，安装方便，在进行设计时，根据所需的增压比来设计增压液压缸和主液压缸的尺寸，按照原理图连接管路即可；
2、所有的元件都是液压元件，在海洋高温、高湿、高盐的环境下，不易腐蚀损坏，具有较高的可靠性；
3、不但可以用在波浪能装置的液压系统中，也可应用在其他需要增压的液压系统中，应用范围广阔，具有重要的使用价值。
附图说明
图1是本发明系统的状态图(一)；
图2是本发明系统的状态图(二)；
图3是本发明系统的状态图(三)；
图4是本发明系统的状态图(四)；
图5是本发明系统的状态图(五)；
附图标记说明：1-油箱；2-主液压缸；3-第一单向阀；4-第二单向阀；5-液动换向阀；6-第一球阀；7-第二球阀；8-先导块；9-第三单向阀；10-第四单向阀；11-蓄能器组；12-增压液压缸；13-滑块；14-拨杆；a1、b1-第一手柄；a2、b2-第二手柄。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，本发明的可自动增压的波浪能装置能量提取系统，包括油箱1、主液压缸2、第一单向阀3、第二单向阀4、液动换向阀5、第一球阀6、第二球阀7、第三单向阀9、第四单向阀10、蓄能器组11和增压液压缸12。
主液压缸2活塞杆和波浪能装置的吸波浮体连接，油箱1出口通过第一单向阀3与主液压缸2有杆腔入口连通，主液压缸2有杆腔出口通过第二单向阀4、液动换向阀5油口P、液动换向阀5油口A与增压液压缸12无杆腔连通，主液压缸2有杆腔出口还通过第三单向阀9分别与第四单向阀10入口、增压液压缸12有杆腔、第二球阀7入口连通，第四单向阀10出口与蓄能器组11连通，增压液压缸12有杆腔还分别与第四单向阀10入口、第二球阀7入口连通，第二球阀7出口与第一球阀6入口连通，第一球阀6出口与油箱1回油口连通，增压液压缸12无杆腔还通过液动换向阀5的油口A和油口B与油箱1回油口连通。
在本发明的一个实施例中，增压液压缸12活塞杆端部设置有滑块13，滑块13上设置有拨杆14，第一球阀6上设置有可旋转的第一手柄a1、b1，第二球阀7上设置有可旋转的第二手柄a2、b2，拨杆14在滑块13的带动下拨动第一手柄a1、b1旋转以控制第一球阀6的开闭，拨动第二手柄a2、b2旋转以控制第二球阀7的开闭。
在本发明的一个实施例中，液动换向阀5控制口设置有先导块8，第一球阀6入口和第二球阀7出口分别与先导块8连通。先导块8内设有复位弹簧，在有液压油注入时，液动换向阀5的油口P和油口A连通，主液压缸2的液压油进入到增压液压缸12无杆腔，当液压油放出后，先导块8在复位弹簧的作用力下使液动换向阀5回复到初始位置，即液动换向阀5的油口B和油口A连通，增压液压缸12无杆腔的液压油回流到油箱1。
在本发明的一个实施例中，增压液压缸12水平布置，左侧为无杆腔，右侧为有杆腔，第一球阀6和第二球阀7平行设置，第一球阀6位于第二球阀7的右侧，当第一手柄a1倾斜、b1竖直时，第一球阀6处于打开状态，第二手柄a2竖直、b2倾斜时，第二球阀7处于关闭状态。
下面结合图1至图5，对本发明一个实施例的可自动增压的波浪能装置能量提取系统的工作原理说明如下：
初始状态下，增压液压缸12活塞杆处于最右侧，连接在活塞杆右端的滑块13以及拨杆14处于第一球阀6的右侧，此时，第一手柄a1倾斜、b1竖直，第一球阀6处于打开状态，第二手柄a2竖直、b2倾斜，第二球阀7处于关闭状态，此时液动换向阀5的先导块8中没有液压油，液动换向阀5的油口B和油口A连通，主液压缸2的液压油无法进入增压液压缸12无杆腔，如图1所示。
当开始有波浪作用于吸波浮体时，主液压缸2在吸波浮体的带动下往复运动，主液压缸2活塞杆向下时，主液压缸2从油箱1经过第一单向阀3吸油，主液压缸2向上时，主液压缸2有杆腔液压油被打入蓄能器组11和增压液压缸12有杆腔，蓄能器组11压力缓慢上升，增压液压缸12有杆腔由于有液压油进入，增压液压缸12的活塞杆向左移动，带动与其连接的滑块13向左移动，滑块13上的拨杆14推动第一球阀6的第一手柄b1向左旋转，当第一手柄a1竖直时，第一球阀6关闭，此时，滑块9还没有移动到第二球阀7处，第二球阀7保持关闭，这时依然没有液压油进入到液动换向阀5的先导块8中，液动换向阀5的油口B继续和油口A连通，主液压缸2的液压油依然无法进入增压液压缸12无杆腔，如图2所示。
随着吸波浮体持续的往复运动，主液压缸2不断将液压油从油箱1打入蓄能器组11和增压液压缸12有杆腔，增压液压缸12活塞杆以及滑块13持续向左移动，直到滑块13上的拨杆14推动第二球阀7的第二手柄a2向左旋转，当第二手柄b2竖直时，第二球阀7打开，此时第一球阀6关闭，液压油通过第二球阀7进入到液动换向阀5的先导块8中，液动换向阀5换向，其油口P与油口A连通，主液压缸2液压油开始进入到增压液压缸12无杆腔，由于增压液压缸12无杆腔油路和有杆腔油路压力相同，而增压液压缸12无杆腔的活塞面积要大于增压液压缸12有杆腔的活塞面积(这是因为，增压液压缸12有杆腔的活塞面积等于增压液压缸12无杆腔的活塞面积减去活塞杆的截面积)，增压液压缸12有杆腔开始向外排出液压油，由于第三单向阀9和关闭的第一球阀6的限制，增压液压缸12有杆腔的液压油只能被压入蓄能器组11，开始了增压过程，如图3所示。
随着增压液压缸12无杆腔不断的进油，增压液压缸12活塞杆开始向右移动，连接在活塞杆上的滑块13也向右移动，滑块13上的拨杆14推动第二球阀7的第二手柄b2向右旋转，当第二手柄a2竖直时，第二球阀7关闭，此时滑块13还未到达第一球阀6处，第一球阀6保持关闭状态，先导块8中的液压油无法释放，液动换向阀5的油口P与油口A继续连通，主液压缸2的液压油依然进入增压液压缸12无杆腔，增压液压缸12活塞杆继续向右移动，增压过程持续，如图4所示。
随着增压液压缸12的活塞杆持续向右移动，当滑块13上的拨杆14推动第一球阀6的第一手柄a1向右旋转，当第一手柄b1竖直时，第一球阀6打开，先导块8中的液压油释放回油箱1，先导块8在复位弹簧的作用下复位，液动换向阀5换向至油口B和油口A连通的状态，增压液压缸12无杆腔与油箱1连通，增压液压缸12无杆腔的压力等于油箱1压力，此时增压液压缸12有杆腔有液压油从主液压缸2进入，由于增压液压缸12有杆腔压力远大于油箱1压力，所以增压液压缸12活塞杆又开始向左移动，增压液压缸12无杆腔液压油被推回油箱1，开始了下一循环的增压，如图5所示。增压过程一直持续到进入蓄能器组11的压力大于主液压缸2可以提供的最大压力乘以增压比(增压比即是增压液压缸12无杆腔活塞和有杆腔活塞面积比)，此时由于蓄能器组11的压力乘以增压液压缸12有杆腔的活塞面积大于主液压缸2提供的最大压力乘以增压液压缸12无杆腔的活塞面积，增压液压缸12活塞杆无法向右推动。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种可自动增压的波浪能装置能量提取系统，其特征在于，包括油箱(1)、主液压缸(2)、第一单向阀(3)、第二单向阀(4)、液动换向阀(5)、第一球阀(6)、第二球阀(7)、第三单向阀(9)、第四单向阀(10)、蓄能器组(11)和增压液压缸(12)；
所述油箱(1)出口通过第一单向阀(3)与主液压缸(2)入口连通，所述主液压缸(2)出口通过第二单向阀(4)、液动换向阀(5)油口P、液动换向阀(5)油口A与增压液压缸(12)无杆腔连通，所述主液压缸(2)出口还通过第三单向阀(9)分别与第四单向阀(10)入口、增压液压缸(12)有杆腔、第二球阀(7)入口连通，所述第四单向阀(10)出口与蓄能器组(11)连通，所述增压液压缸(12)有杆腔还分别与第四单向阀(10)入口、第二球阀(7)入口连通，所述第二球阀(7)出口与第一球阀(6)入口连通，所述第一球阀(6)出口与油箱(1)回油口连通，所述增压液压缸(12)无杆腔还通过液动换向阀(5)的油口A和油口B与油箱(1)回油口连通；
所述液动换向阀(5)控制口分别与第二球阀(7)出口和第一球阀(6)入口连通，所述增压液压缸(12)在主液压缸(2)的调节下通过依次控制第一球阀(6)和第二球阀(7)的开闭以切换液动换向阀(5)的油路方向。
2.根据权利要求1所述的可自动增压的波浪能装置能量提取系统，其特征在于，所述增压液压缸(12)活塞杆端部设置有滑块(13)，所述滑块(13)上设置有拨杆(14)，所述第一球阀(6)上设置有可旋转的第一手柄(a1、b1)，所述第二球阀(7)上设置有可旋转的第二手柄(a2、b2)，所述拨杆(14)在滑块(13)的带动下拨动第一手柄(a1、b1)旋转以控制第一球阀(6)的开闭，拨动第二手柄(a2、b2)旋转以控制第二球阀(7)的开闭。
3.根据权利要求1或2所述的可自动增压的波浪能装置能量提取系统，其特征在于，所述液动换向阀(5)控制口设置有先导块(8)，所述第一球阀(6)入口和第二球阀(7)出口分别与先导块(8)连通，当先导块(8)内有液压油时，液动换向阀(5)的油口P和油口A连通，当先导块(8)内无液压油时，液动换向阀(5)的油口B和油口A连通。
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