CN111156122B - 一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构 - Google Patents

Abstract

一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，包括轮毂，所述轮毂包括轮毂壁，所述轮毂壁的周面上均布穿设有三个可转动的旋转轴，所述旋转轴的外端与桨叶连接，所述旋转轴的内端通过第二变桨轴承与芯部轴承座连接；所述芯部轴承座以主轴轴向设置在轮毂壁内，所述芯部轴承座的轮毂连接侧与轮毂壁主轴连接侧固定连接；所述旋转轴的周面上设置有对称设置的第一驱动板和第二驱动板，三个所述旋转轴上的第一驱动板之间依次通过柔性油管连通，其中一第一驱动板与海流能发电机组的油路连通，所述第一驱动板由液压驱动运动从而带动旋转轴旋转，三个所述旋转轴上的第二驱动板上设置有驱动其与第一驱动板相反方向运动复位旋转轴的回复装置。

Description

一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构

技术领域

本发明属于新能源利用领域，具体涉及一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构。

背景技术

在新能源利用领域，海流能作为一种能量密度高、无污染、绿色可再生能源，海流能的开发利用对缓解能源危机和降低环境污染具有重要意义。海流能发电机组是通过叶轮将流体介质(海水)的动能，转化为叶轮的动能，再进一步转换为电能。在海流能发电装置中变桨距(即改变桨叶的桨距角)是一门关键技术，通过变桨距从而捕获更多的海流能，从而提高机组的发电量。同时，当海水水流出现高流速的情况下，叶片将承受极大的静载荷及动载荷，叶片进行变桨距可以实现对整个机组的保护。

从目前已有的海流能变桨距机构主要有以下几类：1、电动变桨距机构：每只叶片都由一台电动机和一台减速齿轮箱组成的变桨距机构调节叶片的节距角的大小，这种变桨距结构比较适合独立变桨，但需要较大的轮毂内部空间，且变桨距机构由于重量增加而引起的对主轴的载荷也比较大，这种结构较为复杂，成本也较大；2、曲柄—滑块机构：这种机构以液压作为动力，但是由于曲柄—滑块机构自身存在死点，所以该机构的变桨距角度小于等于180°；3、齿轮齿条机构：这种机构的变桨距执行机构相对简单，但其驱动装置(如液压缸)不容易安装，这种机构只适用小功率海流能发电机组，当机组功率较大时，采用这种机构机组中的变桨轴承载荷过大。4、蜗轮蜗杆机构：由于蜗轮蜗杆的自锁特性，可以防止叶片在水流作用下发生顺桨，不需要额外的限位，但是蜗轮蜗杆机构的传动效率较低，发热量大。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明在于提供了一种驱动简单，提高变桨轴承的寿命的液压直驱型海流能发电机组变桨距机构。

本发明采用的技术方案是：

一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，包括轮毂，所述轮毂包括轮毂壁，其特征在于：所述轮毂壁的周面上均布穿设有三个可转动的旋转轴，所述旋转轴的外端与桨叶连接，所述旋转轴的内端通过第二变桨轴承与芯部轴承座连接；所述芯部轴承座以主轴轴向设置在轮毂壁内，所述芯部轴承座的轮毂连接侧与轮毂壁主轴连接侧固定连接；所述旋转轴的圆周面上设置有对称设置的第一驱动板和第二驱动板，三个所述旋转轴上的第一驱动板之间依次通过柔性油管连通，其中一个第一驱动板与海流能发电机组的油路连通，所述第一驱动板由液压驱动运动从而带动旋转轴旋转，三个所述旋转轴上的第二驱动板上设置有驱动其与第一驱动板相反方向运动复位旋转轴的回复装置。

进一步，三个所述旋转轴上的第二驱动板之间依次通过柔性油管连通。

进一步，所述第一驱动板和第二驱动板的同侧表面上均安装有二通分流器件。

进一步，所述回复装置是液压复位机构，最前面的第二驱动板与海流能发电机组的油路连通，所述第二驱动板由液压驱动运动从而带动旋转轴旋转复位。

或者，所述回复装置为扭转弹簧复位机构，扭转弹簧套装在旋转轴上，一端与旋转轴固定连接，另一端固定在轮毂壁，为旋转轴提供恢复力矩。

进一步，所述旋转轴与轮毂壁的连接处设置有第一变桨轴承。

进一步，三个所述旋转轴的轴线在轮毂壁同一截面内且沿半径方向，每个轴线之间夹角为120°。

进一步，所述芯部轴承座轴承安装侧为正三棱柱形状并位于轮毂的中心位置，所述第二变桨轴承安装于相应的棱柱侧面轴承座孔位处，所述芯部轴承座的轮毂连接侧是圆形法兰盘。

进一步，所述轮毂壁的主轴连接侧为密封结构。

本发明的有益效果：

1、将旋转轴直接由液压驱动，不需要设置复杂油路，结构更加简单，可以实现海流能发电机组中叶片的节距角的180度调节，方便对整个机组变桨距进行控制，提高了机组对海流的适应能力。

2、在轮毂的中心位置装有芯部轴承座，每一个叶片的两个变桨轴承分别安装在芯部轴承座和轮毂壁处，减小变桨距机构中变桨轴承所受的载荷，降低了整个变桨距机构中轴承的性能要求，提高了轴承的寿命。

附图说明

图1是本发明去除轮毂壁后的立体结构示意图。

图2是本发明的纵向剖视结构示意图。

图3是本发明的二通分流器件处的剖视示意图。

图4是本发明的第二种回复装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

参见图1-3，本实施例提供了一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，包括轮毂，所述轮毂包括轮毂壁1，所述轮毂壁1的主轴连接侧为密封结构。

本实施例所述轮毂壁1的周面上均布穿设有三个可转动的旋转轴2，三个所述旋转轴2的轴线在轮毂壁1同一截面内且沿半径方向，每个轴线之间夹角为120°。所述旋转轴2是阶梯状圆柱形结构。所述旋转轴2的外端与桨叶连接，具体的，旋转轴2的外端圆周均布有六个螺栓孔，海流能发电机组叶片的根部设有螺栓，通过螺栓和螺栓孔实现叶片和旋转轴2的连接。所述旋转轴2与轮毂壁1的连接处设置有第一变桨轴承3，具体的，轮毂壁1设有第一变桨轴承3安装孔位，所述旋转轴2与轮毂壁1的连接处设置有端盖，端盖通过螺钉与轮毂壁1固定连接，所述第一变桨轴承3设置在旋转轴2与端盖之间，所述端盖与旋转轴2之间在第一变桨轴承3的外侧设有密封圈。第一变桨轴承3的轴向定位通过端盖内的阶梯孔和卡环配合定位。

本实施例所述旋转轴2的内端通过第二变桨轴承4与芯部轴承座9连接；所述芯部轴承座轴向设置在轮毂壁1内，所述芯部轴承座9的轮毂连接侧与轮毂壁1主轴连接侧固定连接；具体的，所述芯部轴承座9的轴承安装侧为正三棱柱形状并位于轮毂的中心位置，所述第二变桨轴承4安装于相应的棱柱侧面轴承座孔处，所述芯部轴承座9的轮毂连接侧是圆形法兰盘，外圈均匀分布有8个螺栓孔，用以将芯部轴承座与轮毂壁1主轴连接侧通过螺钉固定连接。所述芯部轴承座9与轮毂壁1之间设有密封圈。

本实施例所述旋转轴2的周面上设置有对称设置的第一驱动板5和第二驱动板6，三个所述旋转轴2上的第一驱动板5之间依次通过柔性油管连通，其中一个第一驱动板5与海流能发电机组的油路连通，所述第一驱动板5由液压驱动运动从而带动旋转轴旋转，三个所述旋转轴2上的第二驱动板6之间也依次通过柔性油管连通，三个所述旋转轴2上的第二驱动板6上设置有驱动其与第一驱动板5相反方向运动复位旋转轴的回复装置。具体的，所述第一驱动板5和第二驱动板6的同侧表面上均安装有二通分流器件7。所述回复装置是液压复位机构，最前面的第二驱动板6与海流能发电机组的油路连通，所述第二驱动板6由液压驱动运动从而带动旋转轴2旋转复位。

本发明使用时，外部油路通油至最前面的第一驱动板5，再通过油管输送至另外两个第一驱动板5处，最后一个第一驱动板5的二通器件的一个通口堵住，或者是采用单通器件，当液压油达到设定值时，由于三个第一驱动板5的油路是连通的，所以三个第一驱动板5在液压的作用下同步运转，从而旋转轴2带动叶片相应的运转。此时第二驱动板6处不存在液压力。当旋转轴2旋转180度后需要回转时，第一驱动板5处的通油停止，外部油路通油至第二驱动板6，再通过油管输送至另外两个第二驱动板6处，最后一个第二驱动板6的二通器件的一个通口堵住，或者是采用单通器件，当液压油达到设定值时，由于三个第二驱动板6的油路是连通的，所以三个第二驱动板6在液压的作用下同步运转，从而旋转轴2带动叶片相应的运转。如此反复运转即可。

本发明将旋转轴直接由液压运转，不需要设置复杂油路，结构更加简单，可以实现海流能发电机组中叶片的节距角的180度调节，方便对整个机组变桨距进行控制，提高了机组对海流的适应能力。在轮毂的中心位置装有芯部轴承座，每一个叶片的两个变桨轴承分别安装在芯部轴承座和轮毂壁处，降低了变桨距机构中变桨轴承所受的载荷，降低了整个变桨距机构中轴承的性能要求，提高了轴承的寿命。

实施例二

参见图4，本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例所述回复装置为扭转弹簧复位机构，扭转弹簧8套装在旋转轴2上，一端与旋转轴2固定连接，可以是固定在第二驱动板6上，另一端固定在轮毂壁1，为旋转轴2提供恢复力矩。

本发明使用时，外部油路通油至最前面的第一驱动板5，再通过柔性油管输送至另外两个第一驱动板5处，最后一个第一驱动板5的二通器件的一个通口堵住，或者是采用单通器件，当液压油达到设定值时，由于三个第一驱动板5的油路是连通的，所以三个第一驱动板5在液压的作用下同步运转，从而旋转轴2带动叶片相应的运转。此时，扭转弹簧8受压。复位回转时，第一驱动板5处的通油停止，第二驱动板6均在扭转弹簧8的弹力下复位回转，此时旋转轴2带动叶片相应的回转。如此反复运转即可。

其余的结构和功能均与实施例一相同。

Claims (9)

1.一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，包括轮毂，所述轮毂包括轮毂壁，其特征在于：所述轮毂壁的周面上均布穿设有三个可转动的旋转轴，所述旋转轴的外端与桨叶连接，所述旋转轴的内端通过第二变桨轴承与芯部轴承座连接；所述芯部轴承座以主轴轴向设置在轮毂壁内，所述芯部轴承座的轮毂连接侧与轮毂壁主轴连接侧固定连接；所述旋转轴的圆周面上设置有对称设置的第一驱动板和第二驱动板，三个所述旋转轴上的第一驱动板之间依次通过柔性油管连通，其中一个第一驱动板与海流能发电机组的油路连通，所述第一驱动板由液压驱动运动从而带动旋转轴旋转，三个所述旋转轴上的第二驱动板上设置有驱动其与第一驱动板相反方向运动复位旋转轴的回复装置。

2.根据权利要求1所述的一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，其特征在于：三个所述旋转轴上的第二驱动板之间依次通过柔性油管连通。

3.根据权利要求2所述的一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，其特征在于：三个所述旋转轴的第一驱动板和第二驱动板的同侧表面上均安装有二通分流器件。

4.根据权利要求3所述的一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，其特征在于：所述回复装置是液压复位机构，最前面的第二驱动板与海流能发电机组的油路连通，所述第二驱动板由液压驱动运动从而带动旋转轴旋转复位。

5.根据权利要求3所述的一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，其特征在于：所述回复装置为扭转弹簧复位机构，扭转弹簧套装在旋转轴上，一端与旋转轴固定连接，另一端固定在轮毂壁，为旋转轴提供恢复力矩。

6.根据权利要求1所述的一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，其特征在于：所述旋转轴与轮毂壁的连接处设置有第一变桨轴承。

7.根据权利要求1所述的一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，其特征在于：三个所述旋转轴的轴线在轮毂壁同一截面内且沿半径方向，每个轴线之间夹角为120°。

8.根据权利要求7所述的一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，其特征在于：所述芯部轴承座的轴承安装侧为正三棱柱形状并位于轮毂的中心位置，所述第二变桨轴承安装于相应的棱柱侧面轴承座孔位处，所述芯部轴承座的轮毂连接侧是圆形法兰盘。

9.根据权利要求1所述的一种液压直驱型海流能发电机组变桨距机构，其特征在于：所述轮毂壁的主轴连接侧为密封结构。

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