CN116324170A - 液压叶片装置的多室配置 - Google Patents

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诺姆·伊恩·马瑟斯
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Abstract

公开了包括或使用液压叶片装置的系统和设备。该装置可以被配置有环和/或转子,所述环和/或所述转子相对于彼此的形状和位置被设置成提供具有四个或更多个室的液压叶片装置,所述装置的叶片在所述室中可以使液压流体工作。

Description

液压叶片装置的多室配置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年9月17日提交的序列号63/079,842的美国临时申请的权益,其通过引用整体并入本文。
本申请涉及于2016年10月14日提交的题目为“Turbine Power Storage andRegeneration”、国际申请号为PCT/AU2016/050967、公开号为WO/2017/066826、美国公开号为US/2018/0298881的申请;于2010年11月19日提交的题目为“Hydrostatic torqueconverter and torque amplifier”、国际申请号为PCT/IB2010/003161、国际公开号为WO/2011/061630、美国公开号为US/2013/0067899A1的申请;于2007年6月1日提交的题目为“Vane Pump for Pumping Hydraulic Fluid”、国际申请号为PCT/AU2007/000772、国际公开号为WO/2007/140514、美国公开号为US/2010/0028181A1的申请;于2006年5月12日提交的题目为“Improved Vane Pump”、国际申请号为PCT/AU2006/000623、国际公开号为WO/2006/119574、美国公开号为US/2008/0310988A1的申请;于2004年7月15日提交的题目为“Hydraulic Machine”、国际申请号为PCT/AU2004/00951、国际公开号为WO/2005/005782、美国公开号为US/2006/0133946A1的申请;于2012年12月5日提交的题目为“HydraulicallyControlled Rotator Couple”、美国专利申请序列号为13/510,643、公开号为U.S.2013/0067899的申请;于2020年4月22日提交的题目为“TIDAL POWER HARNESSING,STORAGE ANDREGENERATION SYSTEM AND METHOD”、国际申请号为PCT/AU2020/050389、尚未公布的申请;以及于2019年12月10日提交的题目为“HYDRAULIC DEVICE CONFIGURED AS ASTARTERMOTOR”、美国临时专利申请序列号为62/945,946的申请,这些中每个的整个申请文件通过引用整体并入本文。
技术领域
本文件总体上涉及(但不限于)一种液压装置,更具体地,涉及一种包括多室环的液压叶片装置。
背景技术
旋转联接件用于车辆、工业机器和船舶应用中,以传递旋转机械动力。例如,它们已经作为机械离合器的替代品而用于汽车变速器。在期望在没有动力传动系统的冲击负载情况下的受控启动和变速操作的应用中,旋转联接件的使用也很广泛。
旋转联接件还可以用于发电,其可以包括涡轮机以利用潮汐能和/或风能来转换成电力。许多涡轮机系统包括用于减少到发电机的能量输入的齿轮箱和/或机械制动器,以例如防止发电机超过最大额定功率。在一个示例中,输入到电网中的总功率必须基本上等于对系统的总电力需求,以便维持电网的期望频率。因此,现有涡轮机可以减少输入到发电机中的能量(通过应用机械制动器、调节齿轮箱的齿轮比、或调节涡轮机机片的桨距),来防止电网的频率增加。因此,当能量输入超过发电机的最大额定功率时,一些涡轮机不会将潮汐能和/或风能的全电势转换成电力。
发明内容
公开了可以利用液压装置或多个液压装置的各种设备、系统和方法。本文公开的(一个或多个)液压装置可以可选地配置成作为起动马达进行操作。(一个或多个)液压装置还可以配置成静液压联接件和叶片泵进行操作。
本发明人已经认识到,传统的扭矩变换器在受到高扭矩和低行驶速度或无行驶速度时(诸如当反铲向前行驶并使用其铲斗进入材料堆时)会打滑。打滑会浪费能源,降低效率并产生高热。传统的静液压驱动装置被设计成当作为泵操作时提供最小排量并当作为马达操作时提供最大排量。同样,这种操作特性可能具有低效率。
已经开发了利用叶片、叶片泵、动力分配式联接件或叶片联接件的液压装置,有时称为液压叶片装置。为了简单起见,在本文的一些实例中,将这种具有叶片的装置简称为液压装置。与传统的可变活塞泵/马达液压装置相比,甚至与标准叶片泵相比,这些装置可以提供改进的功率密度和使用寿命。
本发明人已经认识到了具有限定在环和转子之间的多室的液压叶片装置。如本文所使用的,术语多室的、多室或多个室是指具有至少四个室的配置。然而,可以考虑具有五个、六个、七个、八个、九个、十个或甚至更多个室的设计。这种多室液压叶片装置可以提供比传统的液压叶片装置更平稳的扭矩传递,所述传统的液压叶片装置通常具有用于环的两个室。例如,与具有两个室的装置的六个压力波纹相比,具有四个室的液压叶片装置将具有得到十二个压力波纹的时机。此外,多室液压叶片装置可以允许更容易地将油/流体更换到每个室中,因为当扭矩下降时存在更多的机会在可用的短时间段内(通常为几分之一秒)更换油/流体。这种配置还可以提供更多的机会以使每个室从充注的蓄能器或其他流体储存库排放新鲜的流体/油。
本发明人还认识到,在某些操作条件下(例如,进入堆中、倾倒、适应高速风力涡轮机操作等),与传统液压叶片装置(或其他传统扭矩联接件)相比,具有多室的液压叶片装置可以提供更高程度的牵引力。可期望更高的牵引力来防止车辆的车轮不必要地打滑或(一个或多个)轴滑动。消除或减少车轮不必要的打滑可以为车辆提供大量的燃油和轮胎节约。
本发明人还认识到了可以使用多个液压叶片装置的液压系统。这些液压叶片装置中的一些或全部可以具有多室。每个液压装置可以由于室的尺寸不同而具有不同的排量。这可以提高系统的液压灵活性,因为每个装置和/或室可以提供不同的排量。例如,当其中的压力升高时,系统可以切换到具有合适的大小和压力的一个室,以帮助充注附件(诸如蓄能器)。根据另一示例,针对诸如进入堆或倾倒载荷的特定操作,两个或更多个室(来自不同装置或在同一装置上)可以被同时用作泵。
附图说明
在附图中,不一定按比例绘制,相同的附图标记可以在不同示图中描述类似的部件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示类似部件的不同实例。附图通常通过示例而非限制的方式示出本文中讨论的各种实施例。
图1是包括被配置成动力分配式传动联接件、发电机和多个液压马达的液压装置的风力涡轮机机舱的一个示例的透视剖视图。
图2是根据实施例的包括用于再生的动力分配式传动联接件的风力涡轮机的系统图。
图3是根据实施例的可变动力分配式传动联接件的透视图。
图4是现有技术中已知的示例性动力分配式传动联接件的横截面图。
图5A是根据实施例的包括多室环的液压装置的轴向端视图。
图5B是图5A中液压装置的侧视图。
图5C是图5A和图5B的液压装置的第二横截面图。
图5D是图5A-图5C的液压装置的第三横截面图。
图6是根据实施例的包括多室环的另一液压装置的横截面图。
图7是根据实施例的包括多室转子的又一液压装置的横截面图。
图8是根据本申请的实施例的包括具有液压装置和一个或多个附件的车辆系统的车辆的示意图。
图9是根据本申请的实施例的包括具有液压装置和一个或多个附件的第二车辆系统的第二车辆的示意图。
具体实施方式
本申请涉及能够利用液压装置或多个液压装置的设备、系统和方法。由于如在本文中进一步描述和示出的转子和环的相对形状和定位,所以该液压装置或多个液压装置可以被配置成具有多室配置。(一个或多个)液压装置可以被配置成以我在2019年12月10日提交的序列号62/945,946、题目为“HYDRAULIC DEVICE CONFIGURED AS ASTARTER MOTOR”的美国临时专利申请中讨论的方式作为起动马达进行操作,该申请的全部内容通过引用整体并入本文。(一个或多个)液压装置还可以被配置成作为静液压联接件、叶片泵和/或动力分配式联接件进行操作,如本文中进一步描述的以及在我的先前专利申请中讨论的,该申请通过引用并入本文。
根据一些示例,液压装置可以是系统的一部分,并且可以允许系统以各种操作模式和附件操作。这些操作模式可以包括附件操作模式、车辆怠速/驱动模式、再生能量储存模式、再生能量应用模式、叶片泵送模式和启动模式。在一些情况下,与车辆系统一起使用的附件可以包括阀、液压泵马达、蓄能器、以及以液压方式操作的各种车辆辅助系统。另外的示例考虑是,包括例如多个液压装置、多个附件和变速器的系统的流体连通内部部分可以被涂覆在金刚石或类金刚石碳中。这可以允许系统使用更环境友好的液压流体,诸如乙二醇或水乙二醇。
本文中所使用的术语“车辆”实际上是指所有类型的车辆,诸如运土设备(例如,轮式装载机、小型装载机、反铲车、自卸卡车、起重机卡车、运输搅拌机等)、废物回收车辆、海洋车辆、工业设备(例如,采矿或农业设备)、个人车辆、公共交通车辆、以及商业公路车辆(例如,重型公路卡车,半卡车等)。本申请还涉及使用(一个或多个)液压装置作为动力分配联接件的涡轮蓄能和再生的系统和技术。如本文所用,除非另有说明,否则术语“涡轮机”可指风力涡轮机或潮汐涡轮机。以下详细描述包括旨在说明本文所公开的主题的示例,而不旨在限制。关于一个或多个示例描述的特征和步骤可以与本公开中提供的其他示例和方法的主题相结合。以下示例足以使本领域技术人员能够实践以下详细描述中描述的系统和技术。
针对发生会导致超速或甚至潮汐的阵风,其可以在速度和体积上周期性的波动,本发明人认识到,在转子速度超过涡轮机内的发电机(诸如用于产生电力)的额定速度(最大额定功率)时限制涡轮机转子所捕获的功率。本主题可以帮助提供对该问题的解决方案,例如,通过在涡轮系统内包括用作动力分配式传动联接件的液压装置。本文公开的系统和方法可以在涡轮机转子速度变低或变快(超过发电机的额定速度)期间储存能量。在转子速度低于额定速度的时段期间,系统可在再生模式下运行。例如,涡轮机可以包括可操作地联接到发电机的一个或多个马达。在低于额定速度运行的时段期间,先前储存的能量可以被应用于马达以增加发电量。
在示例中,能量系统可以包括涡轮机转子。涡轮机转子可以包括附接到涡轮机转子的一个或多个机片。机片可以被配置成响应于施加到机片的潮汐负载和/或负载而在转子上产生转子扭矩。例如,机片可以包括翼型形状,以响应潮汐负载和/或风负载而旋转涡轮机转子。动力分配式传动联接件通过输入轴可操作地联接到涡轮机转子,并通过输出轴可操作地联接到发电机。动力分配式传动联接件可被配置成以输入轴的可调节的扭矩比将转子扭矩传递到输出轴。动力分配式传动联接件可以响应于输出轴超过阈值功率、扭矩或角速度而转移液压流体。通过转移液压流体,可以调节传递到发电机的功率,并相应地调节由发电机产生的功率。
液压流体储存容器可以被配置成在压力下储存所转移的液压流体。涡轮系统可以包括至少一个液压马达。液压马达可以包括马达输出部,所述马达输出部被配置成接收在压力下储存的液压流体,并作为响应在马达输出部上产生扭矩。发电机可操作地联接到输出轴和马达输出部,以响应于以下中的至少一种产生电力:输出轴所施加的扭矩、马达输出部所施加的扭矩、或两者。
图1-4、图8和图9示出了可从如图5A-7所示的带有多室环或转子的液压叶片装置中获益的各种系统。提供图1-4、图8和图9用于说明性目的,为了利于提供本领域技术人员所理解的具有多室环或转子的液压叶片装置的各种应用。
图1示出了示例性涡轮机100的剖面透视图,所述涡轮机可以是潮汐涡轮机或风力涡轮机。涡轮机100可以包括涡轮机转子102和至少一个涡轮机机片104。涡轮机机片104可以可旋转地联接到涡轮机转子102。例如,涡轮机机片104可以包括翼型形状,并且翼型相对于潮汐流和/或风流的浆距距可以是可调节的。涡轮机转子102可以例如通过轴承110安装到机舱106。塔架108可以在潮汐流和/或风流中在足够高于地面的位置处支撑机舱106,以为涡轮机机片104的旋转提供间隙。机舱106可以容纳并且在一些示例中还支撑齿轮箱112、动力分配式传动联接件114、发电机116和至少一个液压马达118。涡轮机机片106可以响应于潮汐负载和/或风负载而产生扭矩,并将该扭矩传递到涡轮机转子102。涡轮机转子102可以将由涡轮机机片104产生的扭矩传递到发电机116。发电机116可以响应于向发电机转子120施加扭矩而产生电力,从而导致发电机转子在发电机116的定子内旋转。涡轮机转子102可以通过一个或多个连杆(转轴)联接到发电机116。齿轮箱112和动力分配式传动联接件114可以操作地联接到涡轮机转子102与发电机116之间的一个或多个连杆。例如,涡轮机转子可以包括涡轮机转子轴。齿轮箱112可以包括附接到涡轮机转子轴的输入联接件以及输出联接件。齿轮箱112可以包括一个或多个链轮和齿轮,所述链轮和齿轮被布置成以与输入联接件(即涡轮机转子轴)的转速的一定比率相对应的速度使输出联接件旋转。换言之,齿轮箱112可以以比涡轮机转子轴的更快、更慢或相等的速度旋转输出联接件。一个或多个连杆还可以包括动力分配式传动联接件114的输入轴122(如图3所示和本文所描述的)。动力分配式传动联接件114可以将高压下的液压流体转移到储存容器。在高压下储存的液压流体可以被用于辅助功率目的,包括但不限于向液压马达118供应高压液压流体,以用于发电或再生、泵送流体、向涡轮机100的部件供应冷却流体等。
液压马达118还可以联接到发电机转子120,以用于向发电机116供应增加的扭矩和功率。在图1的示例中,涡轮机100包括三个液压马达118,并且液压马达118中的一个能够以可变的排量运行。在示例中,多个液压马达118可以比单个更大的液压马达118更有效。例如,在液压马达118的最大功率输出可以超过发电机116的最大功率的情况下,液压马达118可以减冲程以低于最大容量运行。一些液压马达118在减冲程时运行效率较低。减冲程的程度越大,液压马达118的运行效率可以越低。在示例中,液压马达118可以包括与动力分配式传动联接件114类似的设计(如图3和图4所示以及本文所描述的)。代替使液压流体转移以减小传递到发电机116的扭矩,液压马达118可以响应于向液压马达118的转子毂和叶片施加高压液压流体而在发电机转子120上产生扭矩。
图2描绘了根据涡轮机100的示例的涡轮机系统图。涡轮机100可以包括涡轮机转子102、涡轮机机片104、齿轮箱112、动力分配式传动联接件114、发电机116、以及多个液压马达,如本文先前所描述的。图2的示例还包括液压储存容器202、液压流体储液器204、以及冷却回路206。在涡轮机转子102的机械动力超过发电机116的最大功率的情况下,动力分配式传动联接件114可以从储液器204将液压流体吸入到动力分配式传动联接件114,并将高压下的液压流体转移液压储存容器202。动力分配式传动联接件114可以包括入口端口和出口端口(如图3所示和本文所描述的)。入口端口可以联接到储液器204,以将液压流体从储液器104连通到动力分配式传动联接件114。液压储存导管208可以将动力分配式传动联接件114联接到液压储存容器202。高压液压流体可以以高压被储存在储存容器202中。例如,高压液压流体可以是一定压力下的液压流体,包括但不限于20巴、100巴、300巴、500巴或其他压力。液压储存导管208可以包括至少一个截止阀210,所述截止阀210沿着液压储存导管位于动力分配式传动联接件114与液压储存容器202之间。当截止阀210处于关闭位置时,从动力分配式传动联接件114到液压储存容器的液压流体的连通可以被中断或停止。关闭截止阀可以防止液压流体从液压储存容器202反向流动到动力分配式传动联接件114。
在示例中,涡轮系统100包括联接在液压储存容器202与至少一个液压马达118之间的至少一个液压再生导管214。例如,如图2所示,液压再生导管214可以在液压储存容器202与截止阀210之间被连接到液压储存导管208。在再生模式中,涡轮机100可以通过液压再生导管214将液压流体从液压储存容器202引导到一个或多个液压马达118。液压再生导管214可以包括一个或多个再生阀212。在打开位置,高压液压流体可以通过再生阀212而从液压储存容器流向至少一个液压马达118。扭矩可以响应于通过液压马达118的高压液压流体而被供应到发电机转子120。
在示例中,液压流体可以包括但不限于水、水乙二醇混合物、液压油等。动力分配式传动器可以用水作为流体介质进行操作,以将扭矩从输入轴传递到输出轴,从而相比于更昂贵的流体节省成本。联接件、配件、软管、导管等在正常操作过程中可能会泄漏液压流体。使用水作为液压流体可以产生环境友好的解决方案。在示例中,甘醇或乙二醇可以被加入水中以形成水乙二醇混合物。例如,水乙二醇混合物可以具有比纯水更低的冷凝点和更高的沸点。
在图2的示例中,储液器204可以包括保持低压(诸如大气压)下的液压流体的流体储存箱。在示例中,储液器204可以包括大的水体,诸如海洋、湖泊、河流、储存舱、箱等。例如,大的水体可以包括自然形成的水体。储液器可以提供液压流体以冷却涡轮机100的各种部件,或用于储存由动力分配式传动联接件114产生的高压下的液压流体。在示例中,在来自储液器204的液压流体未在高压下储存的情况下,可以返回到储液器204。例如,在液压流体在冷却回路中循环的情况下(下面进一步描述),液压流体可以返回到储液器204。
液压储存容器202可以被配置成储存高压液压流体很长持续时间。例如,液压储存容器202可以包含高达350巴的压力达数小时、数天、数周或数月。在图2的示例中,液压储存容器202是液压蓄能器。蓄能器可以充入气体或液体(诸如氮气或液氮),以增加蓄能器的储存压力。在示例中,所储存的液压流体可以提供高达1兆瓦的功率或更大功率。
冷却回路206可以在导管中循环液压流体(例如,来自储液器204)。在图2所示的示例中,从动力分配式传动联接件114转移的液压流体可以通过冷却回路206循环。冷却回路206可将热量从涡轮机部件传递出去,所述涡轮机部件包括但不限于齿轮箱112、动力分配式传动联接件114、发电机116等。例如,冷却回路206可以包括一个或多个热交换器,以将热量从涡轮部件传递出去。在示例中,水可以是被用作涡轮动力系统的冷却源的液压流体。在示例中,离开液压马达118的液压流体可以在返回到储存器204之前循环通过冷却回路206。可选地,水可以与阻燃剂(例如发泡剂)结合,以降低液压流体的可燃性。在示例中,液压流体可以是具有良好阻燃性质的水乙二醇混合物。液压流体可以减轻对发电机116的损坏和火灾风险,因此发电机116可以以额定功率运行。在示例中,液压流体(例如,水乙二醇)可以用于扑灭正在发生的火灾。例如,冷却回路206可以包括释放液压流体以灭火的灭火喷嘴。
图3示出了动力分配式传动联接件114的示例的透视图。如前所述,动力分配式传动联接件114可以包括输入轴302和输出轴304。施加到输出轴304的扭矩可以根据输入轴302的可调节的扭矩比而调节。在示例中,输出轴304的扭矩可以根据动力分配式传动联接件114的可调节的扭矩比而减小。通过动力分配式传动联接件114的出口端口306排放液压流体可以减小可调节的扭矩比(即,减少与输入轴302的扭矩相关的输出轴304上的扭矩量)。转子毂(如图4所示并在本文中所描述的)可以固定地附接到输入轴302。转子毂可以是在凸轮环308内可旋转的。在示例中,凸轮环308可以被固定地附接到输出轴304。动力分配式传动联接件114可以具有直通驱动模式和动力分配模式。在直通驱动模式中,转子毂和凸轮环以基本固定的1:1比率旋转(即,输出扭矩基本上等于输入扭矩)。动力分配模式下,动力分配式传动联接件114可以减轻被施加到发电机的过量功率或冲击。例如,动力分配式传动联接件114的可调节的扭矩比可以被调节成使得,输出轴304的扭矩在施加到输入轴302的扭矩可以存在变化的情况下是恒定的。在示例中,动力分配式传动联接件114可以包括壳体。凸轮环308和转子毂402可以设置在壳体内。液压流体可以被包括在壳体与凸轮环308、输入轴302、输出轴304或其他部件之间的腔中,以进行润滑或冷却。
图4是本领域已知的配置为动力分配式传动联接件114的液压叶片装置的横截面图的示例。可以理解的是,诸如本文中在图5A-7中公开的具有多个室的其他液压叶片装置可以替代用于动力分配式传动联接件114。这可以使得改进涡轮系统100的操作,如本文先前所讨论的。
在图4中,横截面视图被定位成垂直于输入轴302,并居中于转子毂402。凸轮环308包括入口端口404、出口端口306、以及凸轮环表面408。凸轮环表面408可以是椭圆形形状。这种椭圆形形状可以为液压叶片装置提供两个室409A和409B。这些室409A和409B由凸轮环表面408和转子毂402限定。在图4所示的示例中,入口端口404可以从凸轮环308的外部延伸并分成两个导管,每个导管延伸到凸轮环表面408的相对的象限。出口端口306可以从凸轮环308的外部延伸并分成两个导管,每个导管延伸到凸轮环表面408的相对的、与入口端口象限相邻的象限。入口端口404和出口端口306可以终止于凸轮环表面408,从而形成至少部分地由凸轮环表面408限定的一个或多个孔或端口411A、411B、411C和411D。凸轮环表面408所限定的这些内部端口与室409A、409B中的一个连通,并且通常被称为抽吸端口和压力/输送端口。抽吸端口411A、411B与出口端口306连通,压力端口411C、411D与入口端口404连通。因此,如图4所示,图4的液压叶片装置将具有两个室409A和409B和四个内部端口411A、411B、411C和411D(两个入口端口和两个出口端口)。
在图4的示例中,凸轮环308的椭圆形形状可以是对称的。凸轮环308的对称性可以平衡施加到动力分配式传动联接件114的轴承上的力。例如,支撑输入轴302和输出轴304的轴承。由于降低了机械应力和疲劳,所以平衡力可以延长动力分配式传动联接件114的寿命。
转子毂402可以位于凸轮环表面408的中心轴线处。如图4所示,转子毂402可以包括尺寸被设计成适应于凸轮环表面408的椭圆形形状的圆形形状。例如,转子毂402的尺寸可以设计成具有适应于凸轮环表面408的间隙(诸如精确的运行配合),以允许转子毂402在凸轮环308内以最小间隙旋转。转子毂402可以包括从转子毂402的中心轴线径向向外延伸的多个周向间隔开的槽410。每个槽410的尺寸和形状可以设计成支撑其中的叶片406。槽410的内部可以包括与高压流体连通的信号通道。
如图4的示例所示,叶片406可以位于槽410内。响应于高压流体通过信号通道而施加到叶片406的基部414,叶片可以从转子毂402的中心轴线径向向外延伸。在示例中,高压流体可以是高压液压流体。叶片406的顶部412可以在完全延伸位置处接触凸轮环表面408。每个叶片406可以在转子毂402的整个旋转周期中延伸和缩回。例如,顶部412可以在转子毂402的第一取向上与转子毂402的外表面416基本齐平,然后当转子毂402从第一象限的起点旋转到第二象限的起点时,顶部412被移位到部分延伸位置或完全延伸位置。在缩回位置,输入轴302可以相对于输出轴304可独立地旋转。
在示例中,顶部412可以包括滚柱轴承(本文中被称为滚柱叶片)。滚柱叶片可以减少叶片406与凸轮环表面408之间的摩擦,并且可以用于大规模的动力分配式传动联接件114(例如,200千瓦或更大)。在液压流体包括环境友好型或不易燃的流体(诸如水乙二醇)的情况下,滚柱叶片可以用于减少叶片406与凸轮环308之间的摩擦。叶片406也可以包括涂层以减少摩擦、增加耐腐蚀性、或减少磨损。例如,叶片406可以包括金刚石碳涂层或金刚石粉尘涂层,以提高叶片406的耐腐蚀性。该涂层可以从在动力分配式传动联接件114中使用特定液压流体时用于减少摩擦的各种涂层中选择。金刚石粉尘涂层可以减少在动力分配式传动联接件114中使用水乙二醇时的腐蚀。
如前所述,动力分配式传动联接件114可以包括直通驱动模式和动力分配模式。在直通驱动模式中,输入轴302和输出轴304可以包括1:1的可调节的扭矩比。例如,输入轴302和输出轴304可以一起旋转(即,以相同的角速度)。转子毂402与凸轮环308之间的液压流体可以由动力分配式传动联接件114加压。例如,当叶片406延伸时,压力可以通过叶片406施加到液压流体。扭矩通过凸轮环308上的经加压的液压流体而从转子毂402传递到凸轮环308。出口端口306可以被关闭(即,无输出)。随着液压流体被截留在动力分配式传动联接件114内,来自转子毂402的基本上所有扭矩都可以传递到凸轮环308。施加到发电机116的扭矩可以基本上等于输入轴302的扭矩。在施加到输入轴302的功率低于发电机116的额定功率(例如,在低涡轮机转子速度下)的情况下,动力分配式传动联接件114可以以直通驱动模式操作。在涡轮机转子功率低于发电机116的额定功率(例如,当潮汐速度和/或风力速度较低时)的情况下,通过以直通驱动模式操作动力分配式传动联接件114,可以最大化涡轮机100的效率。
在动力分配模式中,出口端口306可以是敞开的或部分敞开的。液压流体可以通过出口端口306离开动力分配式传动联接件114。转子毂402与凸轮环308之间的液压流体的压力可以由于流出(转移)的液压流体而降低。因此,可以将少于基本上所有的输入轴302扭矩传递到输出轴304。在示例中,当转子毂402在凸轮环308内旋转时,凸轮环308的入口象限中的叶片406之间的体积增加。当转子毂402在凸轮环308内旋转时,凸轮环308的出口象限中的叶片406之间的体积减小。入口象限中增大的体积将液压流体吸入到动力分配式传动联接件114。例如,增大的体积可以产生将液压流体吸入到动力分配式传动联接件114的负压。出口象限中减小的体积可以例如通过压缩液压流体而增加液压流体的压力。响应于从输入轴302传递到输出轴304的功率超过阈值水平(例如,最大额定发电机功率),出口象限中的液压流体的一部分可以通过出口端口306而被转移。经转移的液压流体可以在压力(例如,液压流体离开动力分配式传动联接件114的压力)下被储存,并被储存在储存容器202中。换言之,离开动力分配式传动联接件114的液压流体可以是高压液压流体。
可以调节动力分配式传动联接件114的可调节的扭矩比,以提供期望的输出轴状态,包括但不限于输出轴扭矩、功率、旋转速度等。输入轴302的扭矩与输出轴304的扭矩之差与从动力分配式传动联接件114转移的高压液压流体的体积成比例。例如,出口端口306可以包括可调节阀。可调节阀的孔口可以被调节成增加或减少流过出口端口306的流体的流量。增加通过出口端口306的液压流体的流量可以减少从输入轴302传递到输出轴304的扭矩量。在示例中,可以控制叶片406的延伸来实现期望的输出轴状态。叶片406的顶部412的位置可被调节到与转子毂402的外表面416齐平的位置、与凸轮环308接触的位置、或它们之间的任何位置。可调节的扭矩比可以由任意数量的机械或机电装置控制,包括但不限于电动马达、伺服机构、流控制阀、机械连杆、液压马达、液压系统、气动马达、气动系统等。在示例中,可调节的扭矩比可以由与机电装置通信的计算机控制。
在示例中,所储存的液压流体可以在高压下被供应给液压马达118,以增加发电机116产生的功率。例如,当施加到发电机转子120的功率低于发电机116的最大额定功率时,可以从液压马达118向发电机116供应额外的功率。在示例中,减少传递到发电机转子120的功率可以防止对发电机116的损坏,或者防止功率被过度供应到电网,从而防止电网的电频率不期望的增加。在动力分配模式中,通过减少传递到发电机116的功率,涡轮机转子102产生的功率不会被浪费。相反,多余的功率被储存为高压流体,以在另一时间或位置使用,诸如用于当潮汐速度和/或风力速度低时向发电机116提供额外的功率,或者用于向低于最大产量运行的另一涡轮机提供额外的功率。在示例中,动力分配式传动联接件114可以使从输入轴302传递到输出轴304的扭矩和/或动力平稳。例如,不一致的输入轴扭矩可以通过动力分配式传动联接件114而转换成恒定的输出轴扭矩。在示例中,动力分配式传动联接件114的能量效率可以是90%或更高。相比之下,活塞泵仅可以具有70%的能量效率。动力分配式传动联接件114可以以超过1兆瓦的功率容量操作,诸如2兆瓦、3兆瓦或更多。
因此,总而言之,动力分配式传动联接件包括联接到涡轮机转子的输入轴。输入轴可以响应于转子扭矩而旋转。输出轴可以以输出速度旋转。动力分配式联接件可以包括设置在输入轴与输出轴之间的凸轮环和转子毂。液压流体可以被设置在凸轮环和转子毂之间。转子毂可以包括被配置成将多个叶片容纳在其中的多个周向间隔开的槽。叶片可以被配置成诸如在缩回位置、完全延伸位置、或它们之间的任何部分延伸位置之间是可移动的。在缩回位置,输入轴相对于输出轴可独立地旋转。在一个或多个延伸位置中,多个叶片被配置成使液压流体工作,并且以可调节的扭矩比将扭矩从输入轴传递到输出轴。动力分配式传动联接件包括连通地联接到液压流体源的入口端口。液压流体可以从液压流体源被输送到动力分配式传动联接件。动力分配式传动联接件可以包括具有封闭配置和至少部分敞开配置的出口端口。响应于施加到输出轴的超过阈值功率的功率,液压流体可以通过出口端口而从动力分配式传动联接件释放。所释放的液压流体可以离开动力分配式传动联接件并且可以在压力下被储存。
潮汐和/或风的条件可能不一致,在示例中,动力分配式传动联接件可以在潮汐和/或风的条件不一致的期间,通过调节从动力分配式传动联接件转移的液压流体的体积,向发电机传递恒定的功率。例如,动力分配式传动联接件可以减少涡轮机系统上的潮汐和/或风的抖动效应。动力分配式传动联接件可以以高容积效率操作,从而提高发电效率。在示例中,可能需要施加机械制动或应用涡轮机机片调节,以便防止发电机接收超过最大额定功率。通过从动力分配式传动联接件转移液压流体,不需要施加机械制动或使涡轮机机片顺桨(feathering)来防止发电机超过最大额定功率。
在示例中,涡轮机可以在发电循环和再生循环中操作。在发电循环中,可以调节(例如,通过计算机控制器)动力分配式传动联接件,来通过使液压流体工作而将基本上所有的扭矩从涡轮机转子传递到发电机。作为响应,发电机可以将机械动力转换成电力。动力分配式传动联接件可以响应于由发电机产生的超过阈值功率的电力,从动力分配式传动联接件转移高压下的液压流体。转移液压流体可以使由发电机产生的电力维持在阈值处或阈值以下。从动力分配式传动联接件转移的高压下的液压流体可以储存在储存容器中。在再生循环中,响应于发电机产生低于阈值电力,可以将所储存的高压下的液压流体引入液压马达。液压马达可被配置成将机械动力传递到发电机以用于电力的产生。因此,发电机可以在发电机寿命的较高百分比的情况下以最大功率输出或接近于最大功率输出操作。例如,潮汐和/或风的条件可能无法实现涡轮机在所有操作时段期间的全动力操作。由于再生模式的原因,涡轮机可以以接近于最大操作功率或最大效率来操作。
本领域普通技术人员应当理解,施加到发电机的动力是发电机转子的旋转速度以及施加到发电机转子的扭矩和发电机的电力负载的函数。因此,普通技术人员将理解,本文讨论的包括电力或机械动力术语的示例可以包括对应的旋转速度、动力或扭矩的示例。例如,配置成在阈值动力以下操作的系统还可以包括:被配置成在阈值转子速度(对应于给定系统的阈值动力值)以下操作的相同系统的等效示例。
图5A-5D示出了根据另一示例的液压叶片装置500。该液压叶片装置500具有与图1-4的动力分配式传动联接件114的构造相似的构造,因为液压叶片装置500可以包括定位在凸轮环504内的转子毂502。然而,液压叶片装置500的不同之处在于:凸轮环504包括一个或多个入口端口506A、506AA、506B、506BB、506C、506CC、506D和506DD(全部被示出在图5D的每一个中)、一个或多个出口端口508A、508B、508C和508D(参见图5D)、以及凸轮环表面510。
图5A-5D没有示出多个叶片503处于与凸轮环表面510接合的延伸操作模式(在某些操作模式下是这种情况)。应当理解,叶片503能够以先前关于图1-4描述和示出的任何方式操作。
如图5A和5D所示,凸轮环表面510可以具有由多个互连的椭圆形的壁/表面组成的形状。这些椭圆形的壁/表面形成液压叶片装置500的内部的一部分,并且可以为液压叶片装置提供四个室509A、509B、509C和509D(如图5A和5D所示)。这些室509A、509B、509C和509D可以由凸轮环表面510和转子毂502限定。
如图5A、5B和5D中的至少一个所示,一个或多个入口端口506A、506AA、506B、506BB、506C、506CC、506D和506DD可以从凸轮环504的外部(例如,第一轴向端512A、第二轴向端512B和/或外径向边缘514)向内延伸。一个或多个入口端口506A、506AA、506B、506BB、506C、506CC、506D和506DD的数量仅仅是示例性的,并且可以根据需要进行修改。一个或多个入口端口506A、506AA、506B、506BB、506C、506CC、506D和506DD可以划分或组合成与一个或多个室509A、509B、509C和509D中的一个连通的导管/通道/空腔。一个或多个入口端口506A、506AA、506B、506BB、506C、506CC、506D和506DD中的每一个可以延伸到凸轮环表面510。如图5D所示,一个或多个入口端口506A、506AA可以在位于液压叶片装置500的第一象限中的凸轮环表面510中的第一孔或端口511A处与室509A连通。类似地,一个或多个入口端口506B、506BB可以在位于液压叶片装置500的第二象限中的凸轮环表面510中的第二孔或端口511B处与室509B连通。一个或多个入口端口506C、506CC可以在位于液压叶片装置500的第三象限中的凸轮环表面510中的第三孔或端口511C处与室509C连通。一个或多个入口端口506D、506DD可以在位于液压叶片装置500的第四象限中的凸轮环表面510中的第四孔或端口511D处与室509D连通。
如图5B和5D所示,一个或多个出口端口508A、508B、508C和508D可以从凸轮环504的外部(例如,外径向边缘514)向内延伸。一个或多个出口端口508A、508B、508C和508D的数量仅仅是示例性的,并且可以根据需要进行修改。这些一个或多个出口端口508A、508B、508C和508D可以作为与一个或多个室509A、509B、509C和509D中的一个连通的导管、空腔或通道延伸。一个或多个出口端口508A、508B、508C和508D中的每一个可以延伸到凸轮环表面510。如图5D所示,一个或多个出口端口508A可以在位于液压叶片装置500的第一象限中的凸轮环表面510中的第一孔或端口513A处与室509A连通。类似地,一个或多个一个或多个出口端口508B可以在位于液压叶片装置500的第二象限中的凸轮环表面510中的第二孔或端口513B处与室509B连通。一个或多个出口端口508C可以在位于液压叶片装置500的第三象限中的凸轮环表面510中的第三孔或端口513C处与室509C连通。一个或多个出口端口508D可以在位于液压叶片装置500的第四象限中的凸轮环表面510中的第四孔或端口513D处与室509D连通。
因此,如图5A-5D的示例所示,液压叶片装置500可以具有至少四个室509A、509B、509C和509D以及至少八个内部端口511A、511B、511C、511D、513A、513B、513C和513D。然而,应当注意,图5A-5D的实施例是示例性的,根据进一步的实施例,可以考虑五个室、六个室(见图7)、七个室、八个室或更多个室。类似地,可以考虑十个内部端口、十二个内部端口,十四个内部端口和十六个内部端口或更多个内部端口。这些内部端口中的一些可以相对于叶片轴向定位,而不是如图所示的径向向外定位。
图6示出了根据另一示例的液压叶片装置600。该液压叶片装置600具有与液压叶片装置500的构造相似的构造,由于液压叶片装置600可以包括转子毂602和凸轮环604之间的多个室。然而,液压叶片装置600与液压叶片装置500的不同之处在于:转子毂602具有凸角602A、602B、602C和602D(即,沿着外周是非圆形的)。转子毂602的这种沿着外周的凸角构造当在横截面中观察时可以得到具有由多个互连的椭圆形的壁/表面组成的形状的外周。凸轮环604可以从凸轮环504改变在于:凸轮环表面610的横截面是圆形的,并且不具有如凸轮环表面510的情况那样的多个椭圆形。
凸轮环604可以包括一个或多个入口端口606A、606B、606C和606D、一个或多个出口端口608A、608B、608C和608D、以及凸轮环表面610。这些可以以与先前关于图5A-5D的示例所描述的方式类似的方式构造,除了上面提到的凸轮环表面610的形状不同于凸轮环表面510的形状之外。
图6没有示出多个叶片603处于与凸轮环表面610接合的延伸操作模式(在某些操作模式下是这种情况)。应当理解,叶片603能够以先前关于图1-4描述和示出的任何方式操作。
由于转子毂602的凸角形状(即,在横截面上具有多个互连的椭圆形的壁/表面),转子毂602形成液压叶片装置600的内部,并且可以为液压叶片装置提供四个室609A、609B、609C和609D。这些室609A、609B、609C和609D可以由凸轮环表面610和转子毂602限定。
如图6所示,一个或多个入口端口606A、606B、606C和606D可以从凸轮环604的外部(例如,第一轴向端(未示出)、第二轴向端(未示出)和/或外径向边缘614)向内延伸。一个或多个入口端口606A、606B、606C和606D可以划分或组合成与一个或多个室609A、609B、609C和609D中的一个连通的导管/通道/空腔。一个或多个入口端口606A、606B、606C和606D中的每一个可以延伸到凸轮环表面610。如图6所示,一个或多个入口端口606A可以在位于液压叶片装置600的第一象限中的凸轮环表面610中的第一孔或端口611A处与室609A连通。类似地,一个或多个入口端口606B可以在位于液压叶片装置600的第二象限中的凸轮环表面610中的第二孔或端口611B处与室609B连通。一个或多个入口端口606C可以在位于液压叶片装置600的第三象限中的凸轮环表面610中的第三孔或端口611C处与室609C连通。一个或多个入口端口606D可以在位于液压叶片装置600的第四象限中的凸轮环表面610中的第四孔或端口611D处与室609D连通。
如图6所示,一个或多个出口端口608A、608B、608C和608D可以从凸轮环604的外部(例如,外径向边缘614)向内延伸。这些一个或多个出口端口608A、608B、608C和608D可以作为与一个或多个室609A、609B、609C和609D中的一个连通的导管、空腔或通道延伸。一个或多个出口端口608A、608B、608C和608D中的每一个可以延伸到凸轮环表面610。如图6所示,一个或多个出口端口608A可以在位于液压叶片装置600的第一象限中凸轮环表面610中的的第一孔或端口613A处与室609A连通。类似地,一个或多个一个或多个出口端口608B可以在位于液压叶片装置600的第二象限中凸轮环表面610中的的第二孔或端口613B处与室609B连通。一个或多个出口端口608C可以在位于液压叶片装置600的第三象限中凸轮环表面610中的的第三孔或端口613C处与室609C连通。一个或多个出口端口608D可以在位于液压叶片装置600的第四象限中凸轮环表面610中的的第四孔或端口613D处与室609D连通。
因此,如图6的示例所示,液压叶片装置600可以具有至少四个室609A、609B、609C和609D以及至少八个内部端口611A、611B、611C、611D、613A、613B、613C和613D。然而,应当注意,图6的实施例是示例性的,根据进一步的实施例,可以考虑五个室、六个室(见图7)、七个室、八个室或更多个室。类似地,可以考虑十个内部端口、十二个内部端口、十四个内部端口、十六个内部端口或更多个内部端口。
图7示出了根据另一示例的液压叶片装置700。该液压叶片装置700具有与液压叶片装置500的构造相似的构造,因为液压叶片装置700可以包括转子轮毂702和凸轮环704之间的多个室。然而,液压叶片装置700与液压叶片装置700的不同之处在于:凸轮环704的凸轮环表面710可以具有由更多个互连的椭圆形的壁/表面组成的形状。这些椭圆形的壁/表面形成液压叶片装置700的内部的一部分,并且可以为液压叶片装置700提供六个室709A、709B、709C、709D、709E和709F。这些室709A、709B、709C、709D、709E和709F可以由凸轮环表面710和转子毂702限定。
凸轮环704可以包括一个或多个入口端口706A、706B、706C、706D、706E和706F、一个或多个出口端口708A、708B、708C、708D、708E和708F、以及凸轮环表面710。这些可以以与先前关于图5A-5D的示例描述的方式类似的方式构造。
一个或多个入口端口706A、706B、706C、706D、706E和706F可以从凸轮环704的外部(例如,第一轴向端(未示出)、第二轴向端(未示出)、和/或外径向边缘714)向内延伸。一个或多个入口端口706A、706B、706C、706D、706E和706F可以划分或组合成与一个或多个室709A、709B、709C、709D、709E和709F中的一个连通的导管/通道/空腔。一个或多个入口端口706A、706B、706C、706D、706E和706F中的每一个可以延伸到凸轮环表面710。如图7所示,一个或多个入口端口706A可以在凸轮环表面710中的第一孔或端口711A处与室709A连通。类似地,一个或多个入口端口706B可以在凸轮环表面710中的第二孔或端口711B处与室709B连通。一个或多个入口端口706C可以在凸轮环表面710中的第三孔或端口711C处与室709C连通。一个或多个入口端口706D可以在凸轮环表面710中的第四孔或端口711D处与室709D连通。一个或多个入口端口706E可以在凸轮环表面710中的第五孔或端口711E处与室709E连通。一个或多个入口端口706F可以在凸轮环表面710中的第六孔或端口711F处与室709F连通。
如图7所示,一个或多个出口端口708A、708B、708C、708D、708E和708F可以从凸轮环704的外部(例如,外径向边缘714)向内延伸。这些一个或多个出口端口708A、708B、708C、708D、708E和708F可以作为与一个或多个室709A、709B、709C、709D、709E和709F中的一个连通的导管、空腔或通道延伸。一个或多个出口端口708A、708B、708C、708D、708E和708F中的每一个可以延伸到凸轮环表面710。如图6所示,一个或多个出口端口708A可以在凸轮环表面710中的第一孔或端口713A处与室709A连通。类似地,一个或多个出口端口708B可以在凸轮环表面710中的第二孔或端口713B处与室709B连通。一个或多个出口端口708C可以在凸轮环表面710中的第三孔或端口713C处与室709C连通。一个或多个出口端口708D可以在凸轮环表面710中的第四孔或端口713D处与室709D连通。一个或多个出口端口708E可以在凸轮环表面710中的第五孔或端口713E处与室709E连通。一个或多个出口端口708F可以在凸轮环表面710中的第六孔或端口713F处与室709F连通。
如图7的示例所示,液压叶片装置700可以具有至少六个室709A、709B、709C、709D、709E和709F、以及至少十二个内部端口711A、711B、711C、711D、711E、711F、713A、713B、713C、713D、713E和713F。然而,应当注意,图7的实施例是示例性的,并且根据其他实施例,可以考虑具有不同数量的室和不同数量的内部端口。
图8示出了另一系统800,所述系统可以被潜在地改进成带有具有多室配置的图5A-图7的液压叶片装置。图8是车辆上的系统800的高度示意图。系统800可以包括扭矩源812、输入轴813、至少一个液压装置814、输出轴815、多个附件816、控制器818、变速器820和动力传动系822。多个附件816可以包括泵马达824和一个或多个输出轴826。
图8的图示表示一种可能的配置(例如,液压叶片装置814设置在变速器820之前,并且输出轴815(包括轴826)联接到变速器820)。其他配置也是可能的。扭矩源812可以包括任何源,包括但不限于发动机、飞轮、电动马达等。扭矩源812可以联接到液压装置814的输入轴813。扭矩源812可以被配置成根据许多操作模式向液压装置814输出扭矩/动力。这些操作模式在我先前的专利申请中进行了讨论,这些专利申请通过引用并入本文。然而,在某些情况下,液压装置814可以用作如图9所示的起动马达,以在启动模式中将扭矩/动力输入到扭矩源812(例如,如果扭矩源是发动机,则可以以一定速度转动,从而将燃料和空气吸入气缸,并将其压缩)。液压装置814可以选择性地将扭矩源812的扭矩/动力经由输出轴815传递到变速器820或另一传动系822系统。虽然图8中未示出,但液压装置14可以通过(一个或多个)先导信号、(一个多个)阀等被智能控制,以选择性地传递动力/扭矩或利用动力/扭矩将液压流体泵送至多个车辆附件816或从多个车辆附件816泵送液压流体。控制器818(例如,车辆ECU)可以被配置成与系统810和车辆的各种系统和部件通信,并且可以基于多个车辆操作参数(例如,启动、减速、加速、车速、期望或需要操作各种辅助系统(包括液压动力系统等))进行操作以控制系统操作模式。
图8示出了液压叶片装置814与多个附件816流体连通的示例。图8示出了附件816中的一个,通过输出轴826联接到变速器820的泵马达824。根据附加示例,多个附件816可以包括例如蓄能器和/或一个或多个辅助系统(例如,用于冷却风扇驱动的系统、倾卸箱、动力转移、压缩机系统、交流发电机系统、制动系统、灭火系统、液压设备相关系统等)。
在一个示例中,泵马达824可以包括数字控制的活塞泵。泵马达824可以由各种方法控制,包括但不限于电子方式、压力补偿、控制杆或数字方式。泵马达824通过输出轴826(例如,轴815的一部分)联接到变速器820,并且可以从变速器820接收扭矩或向变速器820施加扭矩。根据一个示例,液压泵马达824可以包括与液压装置814的排放压力流体连通的端口。根据一种系统操作模式,泵马达824可以从一个或多个液压装置814接收处于排放压力的液压流体,以推进变速器820。在这种情况下,泵马达824可以轻微地或完全地冲程;由于可存在很小的入口端口压力,因此冲程的程度是无关紧要的。
通常,液压叶片装置814可以具有在本申请中进一步讨论和示出的构造,包括转子主体和至少第一叶片,所述第一叶片被配置成相对于转子主体运动。液压装置814可以适于将第一叶片保持在叶片缩回操作模式中,并在叶片延伸操作模式中释放(和/或延伸)第一叶片,在所述叶片延伸操作模式中,当第一叶片相对于转子主体移动时第一叶片延伸至液压工作流体。如果输出轴815不是固定的或具有对于联接足够的阻力,则输入轴813和输出轴815可以联接成在叶片延伸操作模式中一起旋转(即,将液压装置操作为液压联接件)。在其他操作模式中,如果输出轴815是固定的或者没有产生足够的对于完全联接的阻力,则输入轴813和输出轴815可以在叶片延伸操作模式中相对于彼此自由旋转(即,将液压装置操作为叶片泵)。
根据图8中的示例,一个或多个液压叶片装置814可以操作为液压泵,因此作为车辆的液压系统的一部分进行操作。阀、放气阀、部件等的各种智能控制(电子方式、压力补偿、控制杆和/或数字方式)可用于控制进入多个附件816和多个液压装置814的液压流体的方向和量以及来自多个附件816和多个液压装置814的液压流体的方向和量。本系统受益于精确控制。例如,受压力释放设置调整影响的可编程扭矩设置导致预定的失速点。通过将安全阀设置与远程常规超控安全阀相关联,可以固定或远程设置此类可编程的失速点。精确控制的其他好处可以是通过改变安全阀设置以匹配期望的最大扭矩来控制加速或减速。在这样的实施例中,可以减小启动和停止扭矩以限制可能损坏机械的高峰值扭矩水平。
根据其他示例,控制器818可以作为远程压力控制操作。在一些示例中,将远程压力控制联接到平衡活塞的一侧,并且泵输出与平衡活塞的相对侧流体连通。平衡活塞用于控制液压装置是否能够泵送液压流体。例如,如果将远程压力控制设置为压力,则平衡活塞允许联接件排放压力升高,直到装置排放压力高于该压力,从而移动平衡活塞以克服远程压力控制压力。当平衡活塞移动时,它使装置向排放口(诸如箱)排放。以这种方式,通过远程压力控制信号可远程控制所传递的最大扭矩。在一些示例中,在输入轴813和输出轴815之间的扭矩差超过预定阈值的任何情况下,除了使用允许液压流体泵送的主减压阀之外,还使用远程压力控制。
图9示意性地示出了系统900,所述系统900具有液压叶片装置914,所述液压叶片装置914被联接到用于启动马达功能的扭矩源912。液压装置914可以包括先前或随后描述的任何液压叶片装置。因此,根据一些情况,液压叶片装置914可以包括如前所述的多个室。液压叶片装置914可以包括保持器,所述保持器被配置成保持和捕获形成在叶片延伸模式中使工作液压流体通过联接件的工作表面的叶片。在各种示例中,导频信号被用于控制系统900的保持器和/或其他部件,如本文进一步讨论的。系统900可以可选地包括两个或更多个装置916,诸如如前所述的两个液压泵马达924。两个或更多个装置916还可以包括本领域已知的任何类型的起动马达。根据其他示例,两个或更多个装置916可以是两个或更多个液压叶片装置,每个液压叶片装置被配置成操作为如在我于2019年12月10日提交的序列号NO.62/945,946、题目为“HYDRAULIC DEVICE CONFIGURED AS ASTARTER MOTOR”的美国临时专利申请中进一步示出和描述的启动马达,其每个的全部申请文件通过引用整体并入本文。
两个或更多个装置916可以串联地联接到输出轴918,并且输出轴918可以联接成与液压装置914的环或转子一起旋转。如先前和随后所讨论的,液压装置914可以是一个或多个液压叶片装置,诸如本领域已知的、通过引用并入的或在本文中公开的具有多个(四个或更多个)室的液压叶片装置。例如,液压装置914可以被配置成作为动力分配联接件、液压马达、和/或起动马达来操作。
根据图9的示例,系统900包括阀920以控制系统900的部分内的流体连通。可选地,一个、两个或更多个蓄能器922(包括先前在图8中讨论的所考虑的附件之一)可以储存经加压的流体,并且可以用于各种操作模式,包括起动马达操作模式、能量捕获模式(例如,在发动机制动、常规制动或下坡期间捕获能量)、再生能量应用模式(例如,当使用动力分配联接件作为泵进行加载时用于驱动入堆的扭矩提升模式等)、以及本文中讨论的其他模式。再生能量应用模式可以利用阀920来计量来自一个或多个蓄能器922的能量。
系统900可以利用多个液压叶片装置914和/或916。这些液压叶片装置914和/或916中的一些或全部可以具有如本文所公开的多室配置。每个液压叶片装置914和/或916可以由于室具有不同的尺寸而具有不同的位移。这可以提高系统900的液压灵活性,因为每个装置和/或室可以提供不同的排量。例如,系统900可以随着其中的压力升高而切换到具有合适尺寸和压力的一个室,以帮助对附件(诸如一个或多个蓄能器922)进行充注。根据另一示例,针对诸如进入堆或倾倒负载的特定操作,两个或更多个室(来自不同装置或在同一装置上)可以被同时用作泵。
如本文所使用的,“液压流体”不限于油,而是可以包括乙二醇、水-乙二醇、水和其他合适的流体。
这些非限制性示例中的每一个可以独立存在,或者可以与一个或多个其他示例以各种排列或组合的方式组合。
以上详细描述包括对形成详细描述的一部分的附图的参考。附图通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。这些示例可以包括除了所示出或描述的元件之外的元件。然而,本发明人还考虑仅提供所示出或描述的那些元件的示例。此外,本发明人还考虑了使用关于特定示例(或其一个或多个方面)或关于本文示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)示出或描述的那些元件(或其一个或多个方面)的任何组合或排列的示例。
如果本文档与通过引用并入的任何文档之间的用法不一致,则以本文档中的用法为准。
在本文档中,除非另有说明,否则术语“一”或“一个”用于包括一个或多于一个,并且独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法。在本文档中,术语“或”用于表示非排他性的,因此“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”、以及“A和B”,除非另有说明。在本文档中,术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包含”和“其中”的简单英语等同表述。此外,在以下权利要求中,术语“包括”和“包含”是开放式的,即,除了权利要求中的被列出在这种术语之后的元件,包括其他元件的系统、装置、物品、组合物、配方或过程仍然被认为落入该权利要求的范围内。此外,在以下权利要求中,术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记,并且不旨在对其对象施加数字相关要求。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如,上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。诸如本领域普通技术人员在阅读以上描述时可以使用其他实施例。摘要被提供以允许读者快速确定技术公开的性质。应当理解,摘要将不会被用于解释或限制权利要求的范围或含义。而且,在以上具体实施方式中,各种特征可以组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图表示未要求保护的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。相反,发明主题可以在少于特定公开实施例的所有特征的情况下存在。因此,以下权利要求作为示例或实施例并入具体实施方式中,其中每个权利要求独立地作为单独的实施例,并且可以预期这些实施例可以以各种组合或排列彼此结合。本发明的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同方案的全部范围来确定。

Claims (19)

1.一种液压装置,包括:
转子,所述转子被设置成绕轴线旋转;
多个叶片,所述多个叶片中的每个叶片能够相对于所述转子在缩回位置与延伸位置之间移动,在所述延伸位置,所述多个叶片使被引入到与所述转子相邻的液压流体工作;以及
环,所述环被设置成围绕所述转子的至少一部分,其中所述环或所述转子的形状和位置被设置成在所述环和所述转子之间限定四个或更多个室。
2.根据权利要求1所述的液压装置,其中,所述环包括:
至少一个吸入腔和至少一个压力腔,其中,所述至少一个吸入腔和所述至少一个压力腔被配置成使液压流体通过所述环进入和出去;
至少四个吸入端口,所述吸入端口位于所述环的内凸轮表面处并与所述至少一个吸入腔流体连通,其中,所述至少四个吸入端口中的每个吸入端口被配置成从被限定在所述转子与所述环之间的所述四个或更多个室中的一个室接收液压流体;以及
至少四个压力端口,所述压力端口位于所述环的内凸轮表面处并与所述至少一个压力腔流体连通,其中,所述至少四个压力端口中的每个压力端口被配置成允许所述液压流体从所述至少一个压力腔通行到被限定在所述转子与所述环之间的所述四个或更多个室中的一个室。
3.根据权利要求1所述的液压装置,其中,所述液压装置具有允许所述液压流体进入所述四个或更多个室或允许所述液压流体从所述四个或更多个室出去的至少八个端口口。
4.根据权利要求1所述的液压装置,其中,所述四个或更多个室中的每个室具有与至少一个出口端口相邻的至少一个入口端口。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液压装置,其中,所述液压装置具有六个室。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的液压装置,其中,所述环的内表面或所述转子的外表面中的一个表面具有槽,并且所述一个表面的形状被设置成具有多个互连的椭圆形表面的横截面。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的液压装置,其中,所述环的内表面或所述转子的外表面中的一个表面具有槽。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的液压装置,其中,所述环的内表面或所述转子的外表面中的一个表面的形状被设置成具有多个互连的椭圆形表面的横截面。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的液压装置,其中,所述多个叶片被配置成在位置上被锁定在所述环内。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的液压装置,其中,所述液压装置被配置成一起动马达。
11.一种系统,所述系统包括:
液压装置,所述液压装置包括:
转子,所述转子被设置成绕轴线旋转;
多个叶片,所述多个叶片中的每个叶片能够相对于所述转子在缩回位置与延伸位置之间移动,在所述延伸位置,所述多个叶片使被引入到与所述转子相邻的液压流体工作;以及
环,所述环被设置成至少部分地围绕所述转子,其中所述环或所述转子一起提供被限定在所述转子与所述环之间的四个或更多个室;
扭矩产生装置,所述扭矩产生装置被联接到所述环或所述转子中的一者;以及
能量储存装置,所述能量储存装置与所述液压装置流体连通,其中所述液压流体能够选择性地作为所述扭矩产生装置的起动马达进行操作,所述起动马达使用从所述能量储存装置供应的所述液压流体。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述能量储存装置包括蓄能器。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的系统,其中,所述环包括:
至少一个吸入腔和至少一个压力腔,其中所述至少一个吸入腔和所述至少一个压力腔被配置成使液压流体通过所述环进入和出去;
至少四个吸入端口,所述吸入端口位于所述环的内凸轮表面处并与所述至少一个吸入腔流体连通,其中所述至少四个吸入端口中的每个吸入端口被配置成从被限定在所述转子与所述环之间的所述四个或更多个室中的一个室接收液压流体;以及
至少四个压力端口,所述压力端口位于所述环的内凸轮表面处并与所述压力腔流体连通,其中所述至少四个压力端口中的每个压力端口被配置成允许所述液压流体从所述至少一个压力腔通行到被限定在所述转子与所述环之间的所述四个或更多个室中的一个室。
14.根据权利要求11-12中任一项所述的系统,其中,所述液压装置具有允许所述液压流体进入所述四个或更多个室或允许所述液压流体从所述四个或更多个室出去的至少八个端口。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的系统,还包括控制器,所述控制器能够操作以基于多个车辆操作参数来控制系统操作模式。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的系统,其中,所述系统包括多个液压装置,每个液压装置具有被限定在所述转子与所述环之间的四个或更多个室,其中所述多个液压装置中的一个液压装置的所述四个或更多个室的尺寸不同于所述多个液压装置中的另一个液压装置的所述四个或更多个室。
17.根据权利要求16所述的系统,其中,所述多个液压装置中的至少一个液压装置被配置成所述扭矩产生装置的起动马达。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的系统,其中,所述液压装置的流体连通内部涂覆有金刚石或类金刚石碳,并且其中所述液压流体包括乙二醇或水-乙二醇。
19.根据权利要求11-18中任一项所述的系统,其中,所述扭矩产生装置包括风力涡轮机、潮汐涡轮机、马达、发动机或飞轮中的一种或多种。
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