CN114109929A - 一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸及其使用方法 - Google Patents

一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸及其使用方法，属于波浪能发电设备技术领域。油缸包括液压转换油缸和发电阀组，其中，液压转换油缸连接有发电阀组，液压转换油缸包括缸体和推杆，缸体内一端设置有隔离板，隔离板上竖向设置有套筒，套筒中心位置设置有中心杆，中心杆上套装有推杆。本发明使波浪能发电装置在随波浪上下运动时均能做功发电，大幅提高发电效率，同时提高了装置抵抗极端天气的能力，可靠性高。

Description

一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸及其使用 方法
技术领域
本发明涉及一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸及其使用方法，属于波浪能发电设备技术领域。
背景技术
由于石化能源的大量使用使二氧化碳排放过量，带来了“温室效应”，严重的威胁人类社会的可持续发展。建立以清洁、可再生能源为主的能源结构，逐渐取代以化石能源为主的能源架构，关系着人类的生存和未来。我国的海域分布比较广阔，蕴藏着非常丰富的波浪能，开发利用波浪能资源对我国具有重要的经济价值和社会效益，海洋能装置的成功实施，必将为我国智慧海洋建设提供有力的技术支持。
长期以来，世界各地出现了形形色色的海洋波浪能转换装置，振荡浮子式波浪能发电装置为点吸收波浪能发电装置的一种，振荡浮子式波浪能发电装置是目前发展较好的波浪能转换装置。该技术采用浮子捕获波浪能，通过浮子连接的液压装置将波浪能转化为液压能，再通过发电机工作输出电能。该装置的优点是浮子制造的成本相对较低；可以多个装置组合成大规模发电系统。不足是波浪能转换效率低，液压油缸只能单向出油，只能实现单向的波浪能利用，为此，提出本发明，使波浪能发电装置在随波浪上下运动时均能做功发电，提高发电效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，使波浪能发电装置在随波浪上下运动时均能做功发电，大幅提高发电效率，同时提高了装置抵抗极端天气的能力，可靠性高。
本发明还提供上述应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，包括液压转换油缸和发电阀组，其中，液压转换油缸连接有发电阀组，液压转换油缸包括缸体和推杆，缸体内一端设置有隔离板，隔离板上竖向设置有套筒，套筒中心位置设置有中心杆，中心杆上套装有推杆。
优选的，推杆为一端开口的中空圆柱体，圆柱体开口端环绕延伸设置有凸沿，通过凸沿将套筒分割为2个空腔，靠近隔离板的空腔为A腔，另一个空腔为B腔，推杆与中心杆之间的空腔为C腔。
进一步优选的，套筒上设置有D口，A腔油液通过D口进出。
优选的，B腔补油管路上设置有第一单向阀，B腔出油管路上设置有第二单向阀，B腔出油管路连接有高压蓄能器，高压蓄能器连接至缸体上的油液出口，高压蓄能器上连接有溢流阀，B腔连接有低压蓄能器。通过高压蓄能器、低压蓄能器和溢流阀保证液压马达的两端压差相对稳定，不会有太大的波动，当高压蓄能器、低压蓄能器的两侧压差过大时，溢流阀工作，完成油液内泄，溢流阀起着安全阀的作用。
液压转换油缸上为高压蓄能器和低压蓄能器开设的充气口，为补充液压油开设的补油口等常规开口设置，不在赘述。
进一步优选的，中心杆为中空杆，中心杆位于隔离板的一端连接有2条液压管路，2条液压管路上分别设置有第三单向阀和第四单向阀，1条液压管路通过第三单向阀为C腔进行补油，另1条液压管路通过第四单向阀连接有高压蓄能器。
优选的，推杆连接有波浪能发电装置的浮子，缸体上的油液出口通过发电阀组连接有液压马达。
优选的，发电阀组包括阀块、比例调速阀和电磁球阀，阀块内设置2条并列的油液管路，一条油液管路的一端为进油口，另一端连接有比例调速阀，另一条油液管路一端为第一出油口，另一端连接有电磁球阀，比例调速阀设置有2个出口，一个出口连接有电磁球阀，另一个出口通过在阀块内另设的管路连接至第二出油口。
进一步优选的，进油口一侧设置有第一压力传感器，第一出油口上一侧设置有第二压力传感器，通过第一压力传感器和第二压力传感器检测油液压力。
上述应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸的使用方法，操作步骤如下：
(1)推杆连接波浪能发电装置的浮子，缸体上的油液出口通过发电阀组连接2个液压马达；
(2)浮子在波浪作用下上升时，A腔体积减小，B腔体积增大，C腔体积减小，A腔油液从D口流出，B腔从第一单向阀补油，C腔油液从第四单向阀流向高压蓄能器，然后油液从P口流出；
浮子在波浪作用下下降时，B腔体积减小，A腔体积增大，C腔体积增大，B腔油液直接从第二单向阀流入高压蓄能器，然后从P口流出，A腔从D口补充油液，C腔通过第三单向阀补油，浮子随波浪上下运动时液压转换油缸均能保证出油做功；
(3)液压转换油缸流出的油液进入发电阀组的进油口，然后油液流经比例调速阀，比例调速阀的作用是吸收压力脉动和噪声，第一压力传感器检测到的压力小于设定值时，比例调速阀流经的油液通过第二出油口流至液压马达，带动液压马达转动，第一压力传感器检测到的压力大于设定值时，比例调速阀流经的油液同时流向电磁球阀，然后通过第一出油口流至第二个液压马达，实现双马达转动发电，避免油压过大时浪费能源。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，使波浪能发电装置在随波浪上下运动时均能做功发电，大幅提高发电效率，同时提高了装置抵抗极端天气的能力，可靠性高。
2、本发明将单向阀、溢流阀、高压蓄能器、低压蓄能器集成于液压转换油缸内部，实现了液压系统的集成化，最大限度的减少了管道接头，使泄露减小到最小程度，有利于保护海洋生态环境和提高液压系统的稳定性。
3、本发明的发电阀组可以在波浪能较高时实现双液压马达发电，提高了能源利用率。
附图说明
图1为本发明的液压转换油缸结构示意图；
图2为本发明的发电阀组结构示意图；
图3为本发明的发电阀组内部结构示意图；
其中：1、缸体；2、推杆；3、隔离板；4、套筒；5、中心杆；6、A腔；7、B腔；8、C腔；9、D口；10、第一单向阀；11、第二单向阀；12、第三单向阀；13、第四单向阀；14、高压蓄能器；15、低压蓄能器；16、溢流阀；17、浮子；18、阀块；19、比例调速阀；20、电磁球阀；21、进油口；22、第一出油口；23、第二出油口；24、第一压力传感器；25、第二压力传感器；26、油液出口。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1-3所示，本实施例提供一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，包括液压转换油缸和发电阀组，其中，液压转换油缸连接有发电阀组，液压转换油缸包括缸体1和推杆2，缸体1内一端设置有隔离板3，隔离板3上竖向设置有套筒4，套筒4中心位置设置有中心杆5，中心杆5上套装有推杆2。
推杆2为一端开口的中空圆柱体，圆柱体开口端环绕延伸设置有凸沿，凸沿接触至套筒内壁，通过凸沿将套筒4分割为2个空腔，靠近隔离板3的空腔为A腔6，另一个空腔为B腔7，推杆2与中心杆5之间的空腔为C腔8。
套筒4上设置有D口9，A腔6油液通过D口进出。
B腔7补油管路上设置有第一单向阀10，B腔出油管路上设置有第二单向阀11，B腔7出油管路连接有高压蓄能器14，高压蓄能器14连接至缸体上的油液出口26，高压蓄能器14上连接有溢流阀16，B腔7连接有低压蓄能器15。通过高压蓄能器、低压蓄能器和溢流阀保证液压马达的两端压差相对稳定，不会有太大的波动，当高压蓄能器、低压蓄能器的两侧压差过大时，溢流阀工作，完成油液内泄，溢流阀起着安全阀的作用。
液压转换油缸上为高压蓄能器和低压蓄能器开设的充气口，为补充液压油开设的补油口为常规开口设置，不在赘述。
中心杆5为中空杆，中心杆5位于隔离板的一端连接有2条液压管路，2条液压管路上分别设置有第三单向阀12和第四单向阀13，1条液压管路通过第三单向阀12为C腔进行补油，另1条液压管路通过第四单向阀13连接有高压蓄能器。
推杆2连接有波浪能发电装置的浮子17，缸体1上的油液出口26通过发电阀组连接有液压马达。
发电阀组包括阀块18、比例调速阀19和电磁球阀20，阀块18内设置2条并列的油液管路，一条油液管路的一端为进油口21，另一端连接有比例调速阀19，另一条油液管路一端为第一出油口22，另一端连接有电磁球阀20，比例调速阀19设置有2个出口，一个出口连接有电磁球阀20，另一个出口通过在阀块18内另设的管路连接至第二出油口23。发电阀组内部油液管路示意图如图3所示，并列油液管路为并列对称设置，无用的开口直接封堵即可，不影响正常使用。
进油口21一侧设置有第一压力传感器24，第一出油口22上一侧设置有第二压力传感器25，通过第一压力传感器和第二压力传感器检测油液压力。
实施例2：
一种如实施例1所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸的使用方法，操作步骤如下：
(1)推杆连接波浪能发电装置的浮子，缸体上的油液出口通过发电阀组连接2个液压马达；
(2)浮子在波浪作用下上升时，A腔体积减小，B腔体积增大，C腔体积减小，A腔油液从D口流出，B腔从第一单向阀补油，C腔油液从第四单向阀流向高压蓄能器，然后油液从P口流出；
浮子在波浪作用下下降时，B腔体积减小，A腔体积增大，C腔体积增大，B腔油液直接从第二单向阀流入高压蓄能器，然后从P口流出，A腔从D口补充油液，C腔通过第三单向阀补油，浮子随波浪上下运动时液压转换油缸均能保证出油做功；
(3)液压转换油缸流出的油液进入发电阀组的进油口，然后油液流经比例调速阀，比例调速阀的作用是吸收压力脉动和噪声，第一压力传感器检测到的压力小于设定值时，比例调速阀流经的油液通过第二出油口流至液压马达，带动液压马达转动，第一压力传感器检测到的压力大于设定值时，比例调速阀流经的油液同时流向电磁球阀，然后通过第一出油口流至第二个液压马达，实现双马达转动发电，避免油压过大时浪费能源。

Claims (9)

1.一种应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，其特征在于，包括液压转换油缸和发电阀组，其中，液压转换油缸连接有发电阀组，液压转换油缸包括缸体和推杆，缸体内一端设置有隔离板，隔离板上竖向设置有套筒，套筒中心位置设置有中心杆，中心杆上套装有推杆。
2.如权利要求1所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，其特征在于，推杆为一端开口的中空圆柱体，圆柱体开口端环绕延伸设置有凸沿，通过凸沿将套筒分割为2个空腔，靠近隔离板的空腔为A腔，另一个空腔为B腔，推杆与中心杆之间的空腔为C腔。
3.如权利要求2所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，其特征在于，套筒上设置有D口。
4.如权利要求3所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，其特征在于，B腔补油管路上设置有第一单向阀，B腔出油管路上设置有第二单向阀，B腔出油管路连接有高压蓄能器，高压蓄能器连接至缸体上的油液出口，高压蓄能器上连接有溢流阀，B腔连接有低压蓄能器。
5.如权利要求4所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，其特征在于，中心杆为中空杆，中心杆位于隔离板的一端连接有2条液压管路，2条液压管路上分别设置有第三单向阀和第四单向阀，1条液压管路通过第三单向阀为C腔进行补油，另1条液压管路通过第四单向阀连接有高压蓄能器。
6.如权利要求5所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，其特征在于，推杆连接有波浪能发电装置的浮子，缸体上的油液出口通过发电阀组连接有液压马达。
7.如权利要求6所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，其特征在于，发电阀组包括阀块、比例调速阀和电磁球阀，阀块内设置2条并列的油液管路，一条油液管路的一端为进油口，另一端连接有比例调速阀，另一条油液管路一端为第一出油口，另一端连接有电磁球阀，比例调速阀设置有2个出口，一个出口连接有电磁球阀，另一个出口通过在阀块内另设的管路连接至第二出油口。
8.如权利要求7所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸，其特征在于，进油口一侧设置有第一压力传感器，第一出油口上一侧设置有第二压力传感器。
9.一种如权利要求8所述的应用于波浪能发电装置的集成式液压转换油缸的使用方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)推杆连接波浪能发电装置的浮子，缸体上的油液出口通过发电阀组连接2个液压马达；
(2)浮子在波浪作用下上升时，A腔体积减小，B腔体积增大，C腔体积减小，A腔油液从D口流出，B腔从第一单向阀补油，C腔油液从第四单向阀流向高压蓄能器，然后油液从P口流出；
浮子在波浪作用下下降时，B腔体积减小，A腔体积增大，C腔体积增大，B腔油液直接从第二单向阀流入高压蓄能器，然后从P口流出，A腔从D口补充油液，C腔通过第三单向阀补油，浮子随波浪上下运动时液压转换油缸均能保证出油做功；
(3)液压转换油缸流出的油液进入发电阀组的进油口，然后油液流经比例调速阀，第一压力传感器检测到的压力小于设定值时，比例调速阀流经的油液通过第二出油口流至液压马达，带动液压马达转动，第一压力传感器检测到的压力大于设定值时，比例调速阀流经的油液同时流向电磁球阀，然后通过第一出油口流至第二个液压马达，实现双马达转动发电。
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