CN220849882U

CN220849882U - 一种光电液压机械位能增益发电机

Info

Publication number: CN220849882U
Application number: CN202322759577.8U
Authority: CN
Inventors: 谢中枧; 覃素健; 韦喜宣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-10-13
Filing date: 2023-10-13
Publication date: 2024-04-26
Anticipated expiration: 2033-10-13

Abstract

本实用新型属于发电设备技术领域，具体涉及一种光电液压机械位能增益发电机，包括液压位能转换装置和发电机本体，液压位能转换装置包括电机、液压手动变量泵和液压定量马达，液压定量马达包括前端盖、倾斜设置的后端盖、主动轴和柱塞组件，柱塞组件包括主轴盘、缸体、中心柱塞杆和多根柱塞杆体，缸体倾斜设在后端盖内，缸体内设有中心柱塞杆和柱塞杆体，中心柱塞杆和柱塞杆体的倾斜角度设为21°。本实用新型具有节省用电，解决了液压机械的位能转换增益的难题的技术特点；同时具有环保、节能、省电、高效等技术特点，可用作增益电源；可用于无电源的边远地区和移动设备(如车、船)上；可用于动力设备或热能设备作动力。

Description

一种光电液压机械位能增益发电机

技术领域

本实用新型属于发电设备技术领域，具体涉及一种光电液压机械位能增益发电机。

背景技术

利用液压机械来传递动力历史悠远，人们在日常生产和生活中随处可见，也随处受益，事半功倍的作业大多都是由液压机械来完成，在当今的高科技智能领域更是大放异彩。液压发动机在工程机械中应用广泛，例如：液压汽车发动机、液压起重机、液压机床和自循环液压动力发电机等。

公开号为CN102758721A，专利名称为自循环液压动力发电机，公开了以液压能为主要原动力，利用液压千斤顶的功率放大原理，将小型电机带动小型液压泵输出的较小的液压能输入液压缸将其功率放大几十甚至几百倍后推动活塞，通过机械转换装置(发动机的曲轴、连杆)，把液压缸里活塞的往复直线运动转换成回转运动，再通过增速机将旋转速度提升，来带动大型发电机发电产生电能，但是其存在的缺陷是，其能量变换缺乏能量守恒的理论基础，忽略了发电机所需要的转矩、转速(角速度)及功率之间的相互关系，设备起动后将会因功率不足而发热烧毁，液压机械能量转换的基本条件是必须满足能量守恒定律，为了进一步扩展液压机械应用和创新节能省电技术，本申请提出了一种更优的技术以解决上述技术问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光电液压机械位能增益发电机，旨在解决上述背景技术中指出的技术问题，本申请方案通过设计和计算，并详细介绍了与光电相结合的液压机械位能增益发动机的机理，证明由光电能、电机、液压泵和液压马达组成的液压机械位能的转换增益仍然符合能量守恒定律。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：一种光电液压机械位能增益发电机，包括液压位能转换装置和发电机本体，所述液压位能转换装置包括依次连接的电机、液压手动变量泵和液压定量马达，

所述液压定量马达包括前端盖、倾斜设置的后端盖、主动轴和柱塞组件，所述柱塞组件包括主轴盘、缸体、中心柱塞杆和多根柱塞杆体，所述前端盖和后端盖连接形成壳体，所述主动轴转动连接在所述前端盖内，且其后端与所述主轴盘固定连接，所述主轴盘的后端面分别开设有与所述中心柱塞杆和柱塞杆体的球头相配合的中心球窝和柱塞球窝，所述缸体倾斜设在所述后端盖内，所述缸体内设有所述中心柱塞杆和柱塞杆体，多根所述柱塞杆体呈圆形阵列分布设置在所述中心柱塞杆的外周，所述中心柱塞杆和柱塞杆体的倾斜角度设为21°。

优选地，所述前端盖呈圆台结构设置，所述主轴盘的前端面与所述前端盖的后端面贴合，并固定连接有所述主动轴。

优选地，本实用新型还包括机架和油箱，所述油箱设在所述机架的上端，所述液压位能转换装置和发电机本体均设在所述机架内。

优选地，所述油箱的前后两侧面均设有挂钩，所述油箱的左侧面设有油标指示器。

优选地，所述机架为由多根角钢拼接而成的框架结构，所述框架结构底部设有面板。

优选地，本实用新型还包括光电系统，所述光电系统包括直流式溢流阀、压力表、蓄能器、多个蓄电池、逆变器、控制器、太阳能电池方阵和充电器，所述控制器分别连接所述太阳能电池方阵和多个所述蓄电池，所述充电器连接多个所述蓄电池，所述逆变器分别连接多个所述蓄电池和所述电机，所述电机与所述液压手动变量泵连接，所述直流式溢流阀、压力表和蓄能器连接在所述油箱上，所述油箱与所述液压手动变量泵连接，所述液压手动变量泵通过蓄能器和二位二通换向阀与所述液压定量马达连接，所述液压定量马达与所述发电机本体连接，所述发电机本体与电网连接。

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型提供了一种光电液压机械位能增益发电机，液压定量马达的柱塞的中心柱塞杆和柱塞杆体通过液压定量马达输入端的主轴盘实现了放大，在不改变排量和转速的情况下，采用本申请中大直径的主轴盘，以及加长的中心柱塞杆和柱塞杆体倾斜角度呈21°的设置，改变中心柱塞杆和柱塞杆体的头部与滑靴出力点的几何尺寸，加大活塞对输入轴端主轴盘的扳距提高扭矩，实现系统的位能变换及动能调整，达到节省用电，并为工作设备补充短缺的动力或能源，满足能量守恒定律前提下解决了液压机械的位能转换增益的难题。

2、本申请一种光电液压机械位能增益发电机具有环保、节能、省电、高效等技术特点，可用作增益电源；可用于无电源的边远地区和移动设备(如车、船)上；可用于动力设备或热能设备作动力。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型电路控制示意图；

图5为现有技术中液压定量马达示意图；

图6为本实用新型液压定量马达示意图。

图中主要元件符号说明如下：

100、液压位能转换装置；110、电机；120、液压手动变量泵；130、液压定量马达；131、前端盖；132、后端盖；133、主动轴；134、主轴盘；1341、中心球窝；1342、柱塞球窝；135、缸体；136、中心柱塞杆；137、柱塞杆体；200、发电机本体；300、机架；310、角钢；320、面板；400、油箱；410、挂钩；420、油标指示器；500、光电系统；501、直流式溢流阀；502、压力表；503、蓄能器；504、蓄电池；505、逆变器；506、控制器；507、太阳能电池方阵；508、充电器；509、二位二通换向阀；510、电网。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1至图6所示，一种光电液压机械位能增益发电机，包括液压位能转换装置100和发电机本体200，液压位能转换装置100包括依次连接的电机110、液压手动变量泵120和液压定量马达130，请参阅图6，液压定量马达130包括前端盖131、倾斜设置的后端盖132、主动轴133和柱塞组件，柱塞组件包括主轴盘134、缸体135、中心柱塞杆136和多根柱塞杆体137，前端盖131和后端盖132连接形成壳体，主动轴133转动连接在前端盖131内，且其后端与主轴盘134固定连接，主轴盘134的后端面分别开设有与中心柱塞杆136和柱塞杆体137的球头相配合的中心球窝1341和柱塞球窝1342，缸体135倾斜设在后端盖132内，缸体135内设有中心柱塞杆136和柱塞杆体137，多根柱塞杆体137呈圆形阵列分布设置在中心柱塞杆136的外周，中心柱塞杆136和柱塞杆体137的倾斜角度设为21°。

本实施例中，前端盖131呈圆台结构设置，主轴盘134的前端面与前端盖131的后端面贴合，并固定连接有主动轴133。

本实施例中，请参阅图1至图3，本实用新型还包括机架300和油箱400，油箱400设在机架300的上端，液压位能转换装置100和发电机本体200均设在机架300内。具体的，油箱400的前后两侧面均设有挂钩410，油箱400的左侧面设有油标指示器420；机架300为由多根角钢310拼接而成的框架结构，框架结构底部设有面板320。

本实施例中，请参阅图4，本实用新型还包括光电系统500，光电系统500包括直流式溢流阀501、压力表502、蓄能器503、多个蓄电池504、逆变器505、控制器506、太阳能电池方阵507和充电器508，控制器506分别连接太阳能电池方阵507和多个蓄电池504，充电器508连接多个蓄电池504，逆变器505分别连接多个蓄电池504和电机110，电机110与液压手动变量泵120连接，直流式溢流阀501、压力表502和蓄能器503连接在油箱400上，油箱400与液压手动变量泵120连接，液压手动变量泵120通过蓄能器503和二位二通换向阀509与液压定量马达130连接，液压定量马达130与发电机本体200连接，发电机本体200与电网510连接。

本实施例中，上文中的直流式溢流阀501、压力表502、蓄能器503、多个蓄电池504、逆变器505、控制器506、太阳能电池方阵507和充电器508等电气元件均为市场上常规设备，其工作原理在本文中不做太多描述。

光电液压机械位能增益发电(动)机组的结构参数设计如下所述：

初始电源是机组的原始动力，我们首先将来自太阳能或市电的初始电原设定为30KW，然后接上Y200L－4，P电＝30KW电机，通电后获得n电＝1450(转/分)的转速，

此时电机110的角速度ω_电为：

电机110的输出扭矩M_电为：

为了获得相应的位能，提高发电机200的输入扭矩，在电机110的输出端接入型号为A7V-250，最大排量为250ml/r的液压手动变量泵120，为液压定量马达130输出液体的压力和流量，A7V-250最大排量为250ml/rw，A7V-250液压手动变量泵120的参数计算分析如下：

1、当排量Vg＝250(ml/r)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝35Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时，

流量

驱动扭矩

需要的驱动功率

2、当排量Vg＝213(ml/r)，流量Q＝300(L/min)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝20Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时，

流量

驱动扭矩

需要的驱动功率：

3、当排量Vg＝213(ml/r)，流量Q＝300(L/min)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝10Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时：

流量

驱动扭矩

需要的驱动功率：

4、当排量Vg＝213(ml/r)，流量Q＝300(L/min)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝5.52Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时：

流量

驱动扭矩：

需要的驱动功率：

5、当排量Vg＝213(ml/r)，流量Q＝300(L/min)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝1Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时：

流量

驱动扭矩：

需要的驱动功率：

依以上计算结果，可以按以下方式设定液压定量马达130的初始驱动功率和推算液压定量马达的初始输出扭矩：

当设定驱动功率为：P驱＝25KW时：

因故输出扭矩/>

如果设定驱动功率为：P驱＝30KW时：

因故输出扭矩/>

为了获得相应的动能，增加发电机本体200的输入扭矩，在A7V-250最大排量为250ml/r的液压手动变量泵120的输出端接入型号为A2F200的液压定量马达130并为发电机本体200输出转矩和转速，型号为A2F200的液压定量马达130的参数计算分析如下：

方案(1)

当排量Vg＝200(ml/r)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝35Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时：

流量：

扭矩：

功率：

转速：

因为A7V-250液压手动变量泵120输入到A2F200液压定量马达130的计算流量Q＝300(L/min)，此时的实际转速应由下式算出：

转速：

在不改变原有排量和转速的情况下，采用本申请中大直径的主轴盘134，以及加长的中心柱塞杆136和柱塞杆体137倾斜角度呈21°的设置，目的是改变中心柱塞杆136和柱塞杆137体的头部与滑靴出力点的几何尺寸，加大活塞对输入轴端主轴盘134的扳距提高扭矩，本申请液压定量马达130的扭矩及功率计算如下：

扭矩：M_增＝1068.5×2＝2137[Nm]

功率：

方案(2)

当排量Vg＝200(ml/r)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝20Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时：

流量：

扭矩：

功率：

扭矩：M_增＝610×2＝1220[Nm]

功率：

方案(3)

当排量Vg＝200(ml/r)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝10Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时：

流量：

扭矩：

功率：

扭矩：M_增＝305×2＝610[Nm]

功率：

方案(4)

当排量Vg＝200(ml/r)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝5.52Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时：

流量：

扭矩：

功率：

扭矩：M_增＝168.5×2＝337[Nm]

功率：

方案(5)

当排量Vg＝200(ml/r)，转速n＝1450(r/min)，压差△P＝1Mpa，容积效率η_v＝0.97，机械效率η_mh＝0.96，总效率η_t＝η_v×η_mh＝0.97×0.96＝0.92时：

流量：

扭矩：

功率：

扭矩：M_增＝30.5×2＝61[Nm]

功率：

由上述可知，

(1)每个方案中液压手动变量泵120的输出流量Q和输出驱动扭矩M均大于液压定量马达130所需要的驱动流量和扭矩；

(2)发电量增加时液压手动变量泵120的初始功率就要相应增加；

(3)方案(1)-(5)中本申请采用加长的中心柱塞杆136和柱塞杆体137倾斜角度呈21°的设置的液压定量马达130，其输出扭矩和功率均大于型号为A2F200的液压定量马达，从而达到提高发电量的目的；

(3)在本申请5个设计方案中，可根据实际需要选择，从综合初始功率、液压手动变量泵120的输出功率、液压定量马达130所需要的驱动功率和发电机本体200的发电功率等因素考虑，方案(4)和方案(5)为最佳方案。

具体的，本申请一种光电液压机械位能增益发电机的整体设计方案有以下几组：

1、

1.1电机：Y355M1－4，P电＝220KW电机

1.2液压泵：A7V-250手动变量泵

1.2.1配置的驱动功率P＝220[KW](实用功率P＝162[KW])

1.2.2可以输出流量Q＝351.6[L/min](实用流量Q＝281.3[L/min]

1.2.3可以输出驱动扭矩M＝1449[Nm](实际输出扭矩M＝1068.5[Nm])

1.3液压马达：液压定量马达130

1.3.1需要转速：

1.3.2需要流量：Q＝281.3[L/min]

1.3.3需要扭矩：M＝1068.5[Nm]

1.3.4输出扭矩：M增＝1068.5×2＝2137[Nm]

1.3.5输出功率：

1.4发电机：LF―STC，P＝350KW发电机

2、

2.1电机：Y315S－4，P电＝110KW电机

2.2液压泵：A7V-250手动变量泵

2.2.1配置的驱动功率P＝107[KW](实用功率P＝92.6[KW])

2.2.2可以输出流量Q＝300[L/min](实用流量Q＝281.3[L/min]

2.2.3可以输出驱动扭矩M＝705.6[Nm](实际输出扭矩M＝610[Nm])2.3液压马达：液压定量马达130

2.3.1需要转速：2.3.2需要流量：Q＝281.3[L/min]

2.3.3需要扭矩：M增＝610[Nm]

2.3.4输出扭矩：M增＝610×2＝1220[Nm]

2.3.5输出功率：

2.4发电机：LF―STC，P＝200KW发电机

3、

3.1电机：Y250M－4，P电＝55KW电机

3.2液压泵：A7V-250手动变量泵

3.2.1配置的驱动功率P＝53.6[KW](实用功率P＝46.3[KW])

3.2.2可以输出流量Q＝300[L/min](实用流量Q＝281.3[L/min]3.2.3可以输出驱动扭矩M＝352.8[Nm](实际输出扭矩M＝305[Nm])3.3液压马达：液压定量马达130

3.3.1需要转速：3.3.2需要流量：Q＝281.3[L/min]

3.3.3需要扭矩：M＝305[Nm]

3.3.4输出扭矩：M增＝305×2＝610[Nm]

3.3.5输出功率：

3.4发电机：LF―STC，P＝100KW发电机

4、

4.1电机：Y200L－4，P电＝30KW电机

4.2液压泵：A7V-250手动变量泵

4.2.1配置的驱动功率P＝30[KW](实用功率P＝46.3[KW])

4.2.2可以输出流量Q＝300[L/min](实用流量Q＝281.3[L/min]

4.2.3可以输出驱动扭矩M＝194.7[Nm](实际输出扭矩M＝305[Nm])

4.3液压马达：液压定量马达130

4.3.1需要转速：

4.3.2需要流量：Q＝281.3[L/min]

4.3.3需要扭矩：M＝168.5[Nm]

4.3.4输出扭矩：M增＝168.5×2＝337[Nm]

4.3.5输出功率：

4.4发电机：LF225L1―STC，P＝64KW发电机

5、

5.1电机：Y132S－4，P电＝5.5KW电机

5.2液压泵：A7V-250手动变量泵

5.2.1配置的驱动功率P＝5[KW](实用功率P＝4.6[KW])

5.2.2可以输出流量Q＝300[L/min](实用流量Q＝281.3[L/min]

5.2.3可以输出驱动扭矩M＝35.3[Nm](实际输出扭矩M＝30.5[Nm])

5.3液压马达：液压定量马达130

5.3.1需要转速：

5.3.2需要流量：Q＝281.3[L/min]

5.3.3需要扭矩：M＝30.5[Nm]

5.3.4输出扭矩：M增＝30.5×2＝61[Nm]

5.3.5输出功率：

5.4发电机：LF180―STC，P＝10KW发电机

本申请提供了一种光电液压机械位能增益发电机，光电系统是机组的初始动力电源，动力电源可来自太阳能发电或市电；液压位能转换装置由电机110、液压手动变量泵120和液压定量马达130组成，根据力的三要素中的第三要素，同样力的作用效果还和力的作用位置有关,另外，根据液压和气压传动中力比例关系的研究结论，即在液压和气压传动中工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。并且，工作中的推力实现了放大，液压定量马达130柱塞的转动推力通过液压定量马达130输入端的主轴盘134实现了放大，在不改变排量和转速的情况下，采用本申请中大直径的主轴盘130，以及加长的中心柱塞杆136和柱塞杆体137倾斜角度呈21°的设置，改变中心柱塞杆136和柱塞杆体137的头部与滑靴出力点的几何尺寸，加大活塞对输入轴端主轴盘134的扳距提高扭矩，实现系统的位能变换及动能调整，达到节省用电，并为工作设备补充短缺的动力或能源，满足能量守恒定律前提下，解决了液压机械的位能转换增益的难题。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims

1.一种光电液压机械位能增益发电机，其特征在于，包括液压位能转换装置(100)和发电机本体(200)，所述液压位能转换装置(100)包括依次连接的电机(110)、液压手动变量泵(120)和液压定量马达(130)，

所述液压定量马达(130)包括前端盖(131)、倾斜设置的后端盖(132)、主动轴(133)和柱塞组件，所述柱塞组件包括主轴盘(134)、缸体(135)、中心柱塞杆(136)和多根柱塞杆体(137)，所述前端盖(131)和后端盖(132)连接形成壳体，所述主动轴(133)转动连接在所述前端盖(131)内，且其后端与所述主轴盘(134)固定连接，所述主轴盘(134)的后端面分别开设有与所述中心柱塞杆(136)和柱塞杆体(137)的球头相配合的中心球窝(1341)和柱塞球窝(1342)，所述缸体(135)倾斜设在所述后端盖(132)内，所述缸体(135)内设有所述中心柱塞杆(136)和柱塞杆体(137)，多根所述柱塞杆体(137)呈圆形阵列分布设置在所述中心柱塞杆(136)的外周，所述中心柱塞杆(136)和柱塞杆体(137)的倾斜角度设为21°。

2.如权利要求1所述的一种光电液压机械位能增益发电机，其特征在于，所述前端盖(131)呈圆台结构设置，所述主轴盘(134)的前端面与所述前端盖(131)的后端面贴合，并固定连接有所述主动轴(133)。

3.如权利要求1所述的一种光电液压机械位能增益发电机，其特征在于，还包括机架(300)和油箱(400)，所述油箱(400)设在所述机架(300)的上端，所述液压位能转换装置(100)和发电机本体(200)均设在所述机架(300)内。

4.如权利要求3所述的一种光电液压机械位能增益发电机，其特征在于，所述油箱(400)的前后两侧面均设有挂钩(410)，所述油箱(400)的左侧面设有油标指示器(420)。

5.如权利要求3所述的一种光电液压机械位能增益发电机，其特征在于，所述机架(300)为由多根角钢(310)拼接而成的框架结构，所述框架结构底部设有面板(320)。

6.如权利要求3所述的一种光电液压机械位能增益发电机，其特征在于，还包括光电系统(500)，所述光电系统(500)包括直流式溢流阀(501)、压力表(502)、蓄能器(503)、多个蓄电池(504)、逆变器(505)、控制器(506)、太阳能电池方阵(507)和充电器(508)，所述控制器(506)分别连接所述太阳能电池方阵(507)和多个所述蓄电池(504)，所述充电器(508)连接多个所述蓄电池(504)，所述逆变器(505)分别连接多个所述蓄电池(504)和所述电机(110)，所述电机(110)与所述液压手动变量泵(120)连接，所述直流式溢流阀(501)、压力表(502)和蓄能器(503)连接在所述油箱(400)上，所述油箱(400)与所述液压手动变量泵(120)连接，所述液压手动变量泵(120)通过蓄能器(503)和二位二通换向阀(509)与所述液压定量马达(130)连接，所述液压定量马达(130)与所述发电机本体(200)连接，所述发电机本体(200)与电网(510)连接。