DK176914B1

DK176914B1 - Hydraulisk trækenhed -eller pumpe.

Info

Publication number: DK176914B1
Application number: DKPA200900267A
Authority: DK
Inventors: Per Fenger
Original assignee: Liftra Aps
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-04-26
Also published as: EP2462318A1; WO2010097086A1; US20110311388A1; US8636488B2

Description

DK 176914 B1 i

Den foreliggende opfindelse angår en hydraulisk trækenhed eller pumpe, omfattende et første og et andet legeme der i forening med endeafgrænsninger, afgrænser et ringformet hulrum med en konstant tværsnitsåbning i forhold til midten af det ringformede hulrum, hvor det første legeme er statisk og det andet ie-5 gerne er roterbart, eller omvendt, og hvor det ringformede hulrum står i forbindelse med passager til henholdsvis en hydraulisk trykside og en trykneuira! side, og hvor det første eller det andet legeme omfatter jævnt fordelte radialt udstående fremspring der forbinder legemerne og opdeler det ringformede hulrum i et antal kamre, der skiftevist sættes under hydraulisk tryk, og er irykneutrale.

10

En sådan indretning kendes fra FR 1 540 472, hvor tryksætning af kamrene i det ringformede rum sker via passager til henholdsvis en hydraulisk trykside og en trykneutral side, ved hjælp af roterbart lejrede, stjerneformede fjederholdte ventiler i den statiske del, der udgør semi-siatiske opdelinger imellem tryksatte kamre og 15 kamre med neutralt hydraulisk tryk, og hvor fremspringene på det roterbare legeme under rotation af dette, passerer de stjerneformede ventiler under rotation af de stjerneformede fjederholdte ventiler, der henholdsvis åbner og lukker passagerne til den tryksatte side og den Irykneutrale side. I samme publikation er yderligere vist en udførelsesform af indretningen egnet for én rotationsretning for det 2 o roterbare legeme, hvor de stjerneformede roterbare ventiler er erstattet med translaterbare glidere. Indretningen er således opbygget, at såfremt antallet af radialt udstående fremspring på rotoren udgør n, da vil antallet af stjerneformede, roterbart lejrede ventiler, eller glidere være (n+1).

2 5 Nævnte indretning rummer imidlertid flere ulemper, hvoraf skal anføres, at de bydromekaniske tab der tilknyttes friktionen imellem de bevægelige mekaniske dele, forventes at være relativt store for så vidt angår den udførelsesform der omfatter de stjerneformede ventiler. Udførelsesformen omfattende de translaterbare glidere tillader endvidere alene rotation af rotoren i én rotationsretning, grundet 3 o udformningen af gliderne, hvilket begrænser anvendelsesmulighederne for denne udførelsesform af indretningen. Indretningen egner sig således heller ikke til makro konstruktioner, som eksempelvis krøjemotorer i vindmøller, hvor der fordres relativt store drejningsmomenter, og at drejning kan gennemføres i begge rotationsretninger.

3 5

Det er således formålet med opfindelsen at angive en hydraulisk trækenhed eller pumpe, der frembyder mulighed for et relativt højt drejningsmoment, og som kan operere i begge omdrejningsretninger omkring en omdrejningsakse.

DK 176914 B1 -Λ

Dette formål opnås med en hydraulisk trækenhed eller pumpe af den indledningsvist angivne art, som er kendetegnet ved at det statiske legeme omfatter et antal over det ringformede hulrum, jævnt fordelte, radiale fremspring der er i anlæg med det roterbare legeme, hvorved det ringformede hulrum opdeles i et antal 5 kamre, og hvor det roterbare legeme omfatter et antal over det ringformede hulrum, jævnt fordelte radialt translaterbare udstående glidere, der er i anlæg med det statiske legeme og følger det roterbare legemes bevægelse, hvor de radiale fremspring omfatter en første passage og en anden passage med udmunding på henholdsvis den ene og den anden side af de respektive fremspring, hvilke pas- 1 o sager henholdsvis er forbundet til hydraulisk højtryk og hydraulisk lavtryk, og såle des at passagernes tangentielle fordeling er tilpasset glidernes tangentielle fordeling, hvorved der til enhver tid i hvert kammer findes en glider, som afgrænser hydraulisk højtryk fra hydraulisk lavtryk, og hvor antallet af glidere udgør mere end én pr. fremspring.

15

Herved opnås der mulighed for at etablere flere fremspring på det statiske legeme, og dermed flere kamre, der ved det forøgede antal glidere medfører, at der bliver en bedre fordeling imellem iryksatte kamre og ikke tryksatte kamre, hvilket medfører mindre radial ubalance imellem rotor og stator, og dermed mindre 2 o bydromekanisk tab. Dette medfører endvidere en større stabilitet og afbalanceret drift af den hydrauliske trækenhed, eller pumpe. En yderligere, og mere væsentlig fordel ved opfindelsen består i, at trækenheden kan yde et betydeligt større moment, idet der er flere kamre der er tryksatfe ad gangen i det ringformede hulrum, ligesom fortrængningshastigheden for det fluid der benyttes i trækenheden for- 2 5 øges i takt med antallet af fremspring, der hver omfatter en passage forbundet med henholdsvis hydraulisk højtryk, og hydraulisk lavtryk.

Det vil således her være muligt at opnå betydelige forbedringer af den specifikke fortrængning (fortrængning pr. motorvolumen} ved hydrauliske trækenheder 3 o der indrettes ifølge opfindelsen, hvor man i teorien ved optimering af antallet af kamre, kan nå op på en specifik fortrængning på over 0,4, hvilket til sammenligning med de hydraulik trækenheder (motorer) der i dag kendes, hvor den specifikke fortrængning ligger på omkring 0,04 til 0,07.

35 len første udføreisesform af den hydrauliske trækenhed eller pumpe, kan det være hensigtsmæssigt at gliderne er fjederaktiverede til anlæg imod det statiske legeme, under deres vandring imellem fremspringene, eftersom fjederaktivering er et velkendt og driftsikkert princip. Det vil imidlertid være nødvendigt at udføre en 3 DK 176914 B1 radial translation af gilderne når disse passerer fremspringene, hvilket vil fremgå senere.

I en anden udførelsesform af den hydrauliske trækenhed eller pumpe kan 5 gliderne være hydraulisk påvirkede til anlæg imod det statiske legeme i rummet imellem to på hinanden følgende radiale fremspring. Herved udnyttes trykforskellen imellem den hydrauliske højtrykside og den hydrauliske lavtrykside til at holde gliderne i anlæg imod det statiske legeme.

1 o Eftersom antallet af fremspring, og antallet af glidere af hensyn til den opti male specifikke fortrængning i den hydrauliske trækenhed eller pumpe ifølge opfindelsen, ønskes relativt stort, foretrækkes det at udstrækningen af fremspringene langs perimeteren i det ringformede hulrum er så lille som mulig, hvilket medfører, at det ikke vil være hensigtsmæssigt at disse har skrånende sidevægge. Fremis springene vil således være stumpt udstående, hvilket medfører at gliderne skal gennemføre en radial translation, for at kunne passere fremspringene. I den sammenhæng foretrækkes det i en tredje udføreisesform af den hydrauliske trækenhed eller pumpe, at gliderne er hydraulisk påvirkede for radial translation, således at en aktuel glider under passage af et aktuelt fremspring ikke berører fremsprin- 2 o gets sider. 1 en fjerde udførelsesform af den hydrauliske trækenhed eller pumpe kan gliderne være mekanisk/hydraulisk påvirkede for radial translation således at en aktuel glider under passage af et aktuelt fremspring ikke berører fremspringets sider.

2 5 I en yderligere udførelsesform af den hydrauliske trækenhed eller pumpe kan gliderne være eiektrisk/hydraulisk påvirkede for radial translation, således at en aktuel glider under passage af et aktuelt fremspring ikke berører fremspringets sider.

30

Opfindelsen kan eksempelvis, i en udføreisesform, hvor denne er indrettet som hydraulisk trækenhed med fordel benyttes i vindmølleindustrien, i forbindelse med krøjesystemer til horisontal-akse vindmøller. Nævnte vindmølletype giver ved anvendelse af et krøjesystem imellem tårn og nacellen mulighed for aktivt at styre 3 5 orienteringen af rotorens akse, således at denne på kontrolleret måde, står op

Imod vinden i en foretrukket position, i den hensigt at kunne styre rotoraksen, og dermed vindmøllens drift. Det karakteristiske ved sådanne krøjesystemer er, at der er behov for meget langsomtgående bevægelser, hvor der kræves kraftigt moment 4 DK 176914 B1 omkring den lodrette akse. Rent funktionelt er det endvidere nødvendigt at kunne krøje uendeligt, og i begge omdrejningsretninger omkring tårnets lodrette akse. Betragtes de førende vindmølleproducenters møller har disse uden undtagelse samme principielle løsning på krøjesystemet for vindmøller med mærkeeffekter på 5 0,5 til 5 MW. Princippet er baseret på en lejring af nacellen i forhold til tårnet såle des at der kun er én frihedsgrad (krøiebevægelsen) imellem de to komponenter. Krøjebevægelsen genereres ved hjælp af en fandkrans på tårnet der samvirker med 2-8 synkroniserede el-motor drevne gearmotorer, der er monteret i nacellen og med indgreb i tandkransen. Gearmotorerne er udstyret med mekaniske brem- io ser, og fungerer samlet set både som krøjeaktuatorer og som krøjebremse. Brem-sefunktlonen suppleres dog typisk med en eller flere hydraulisk aktuerede skivebremser.

Her vil anvendelse af en makroudførelsesform af opfindelsen som hydraulisk 15 trækmotor kunne vise sig at være endog meget fordelagtig, idet de synkroniserede gearmotorer med skivebremser m.m. erstattes af et rent hydraulisk krøjesystem, der kan tilvejebringe det fornødne drejningsmoment til drejning af narcellen og dermed vindmøllens vinger i en ønsket position i forhold til vindretningen.

2 o Opfindelsen vil ligeledes med fordel kunne finde anvendelse som hjulkrøje- moiorer i forbindelse med "Heavy Carrier'' produkter, for transport at stort, tungt stykgods.

Ovennævnte to anvendelsesmuligheder for den hydrauliske trækenhed eller 2 5 pumpe, skal alene betragtes som eksempler på de talrige anvendelsesmuligheder opfindelsen frem byder, og må såedes ikke betragtes som begrænsende for beskyttelsesomfanget.

Opfindelsen forklares nærmere i det efterfølgende med henvisning til tegnin- 3 0 gen, hvor

Fig. 1 er et snitbillede af en første udførelsesform af en hydraulisk trækenhed eller pumpe, ifølge opfindelsen, hvor det statiske legeme er placeret i midten af enheden, 3 5 Fig. 2 er et snitbillede af en anden udførelsesform af en hydraulisk træken- hed eller pumpe, ifølge opfindelsen, hvor det statiske legeme er placeret i enhedens periferi, og 5 DK 176914 B1

Fig. 3 er et principieii sidebiilede af det i fig. 1 og fig. 2 viste, hvor endeafgrænsningerne for det ringformede hulrum.

i fig. 1 er vist en første udførelsesform af en første udføreisesform af en hy-5 drauiisk trækenhed eller pumpe 2, i det efterfølgende også i flæng, benævnt enheden, ifølge opfindelsen.

Den hydrauliske trækenhed eller pumpe, omfatter et første legeme 4 og et andet legeme 8, der i forening med endeafgrænsninger 8,10 (jf, fig. 3), afgrænser ίο et ringformet hulrum 12 med en konstant tværsnitsåbning i forhold til midten 14 af det ringformede hulrum, i den viste udføreisesform er det første legeme 4 statisk og det andet legeme 6 roterbart.

Det første legeme 4 omfatter som det fremgår i fig. 1 et antal et antal over det 15 ringformede hulrum 12, jævnt fordelte, radiale fremspring 16, eller barrierer, der er I anlæg med det roterbare legeme 6, hvorved det ringformede hulrum 12 opdeles i et antal kamre 18.

Det roterbare legeme 8 omfatter et antal over det ringformede hulrum 12, 2 o jævnt fordelte radialt translaterbare udstående glidere 20, der er i anlæg med det statiske legeme 4 og følger det roterbare legemes bevægelse jf. retningen angivet ved pilen A.

De radiale fremspring 18 omfatter en første passage 22 og en anden passa- 2 5 ge 24 med udmunding på henholdsvis den ene side 26 og den anden side 28 af de respektive fremspring 16, hvilke passager 22, 24 henholdsvis er forbundet til hydraulisk højtryk 30 (sort farvemarkering) og hydraulisk lavtryk 32 (grå farvamar-kering), og således at passagernes tangentielle fordeling er tiipasset glidernes tangentielle fordeling, hvorved der til enhver tid i hvert kammer 18 findes en glider 3 o 20, som afgrænser hydraulisk højtryk 30 fra hydraulisk lavtryk 32, og hvor antallet af glidere totalt set, udgør mere end én pr. fremspring. 1 fig. 2 er vist en anden udføreisesform af en hydraulisk frækenhed 2 eller pumpe 2, ifølge opfindelsen, hvor det første legeme 4 er roterbart, og det andet 3 5 legeme 6 er statisk.

DK 176914 B1 6 igen ses fremspringene 16 der udgår fra det andet legeme 6, værende i anlæg med periferien af det første legeme 4, hvorved det ringformede hulrum 12 opdeles i et antal kamre 18.

5 Det første legeme 4, der nu er roterbart. omfatter ligeledes et antal over det ringformede hulrum 12, jævnt fordelte radialt translaterbare udstående glidere 20, der er i anlæg med det statiske legeme 6 og følger det roterbare legemes bevægelse jf. retningen angivet ved pilen A.

1 o Også her ses det, at de radiale fremspring/barrierer 16 omfatter en første passage 22 og en anden passage 24 med udmunding på henholdsvis den ene side 26 og den anden side 28 af de respektive fremspring 18, hvilke passager 22, 24 henholdsvis er forbundet til hydraulisk højtryk 30 (sort farvemarkering) og hydraulisk lavtryk 32 (grå farvemarkering), og således at passagernes tangentielle 15 fordeling er tilpasset glidernes tangentielle fordeling, hvorved der til enhver tid i hvert kammer 18 findes en glider 20, som afgrænser hydraulisk højtryk 30 fra hydraulisk lavtryk 32, og hvor antallet af glidere totalt set, udgør mere end én pr. fremspring.

2 o Gliderne 20, kan være bragt til anlæg imod det statiske legeme ved ikke viste fjedre, men kan alternativt være hydraulisk påvirkede til anlæg imod det statiske legeme i rummet imellem to på hinanden følgende radiale fremspring 16.

I forbindelse med den roterende dels drejende bevægelse, vil gliderne 20 25 skulle passere fremspringene/barriererne 16, og med den udformning fremsprin-gene/barriererne 16 er udformet, vil det være nødvendigt at gliderne 20 translate-res radialt, inden disses sider når fremspringene/barriererne 16. Denne forskydning kan i en første udførelsesform udgøres af en hydraulisk påvirkning af gliderne foranlediget af differenstrykket imellem højtrykssiden 30 og lavtrykssiden 32 af det 3 o hydrauliske system, der er tilsluttet den hydrauliske trækenhed eller pumpe.

S en anden udførelsesform af den hydrauliske trækenhed eller pumpe 2, kan den radiale translation af gliderne 20 udgøres af en mekanisk/hydraulisk påvirkning. 1 35 en yderligere udførelsesform af den hydrauliske trækenhed eller pumpe 2, kan den radiale translation af gliderne 20 udgøres af en elekfrisk/hydrauiisk påvirkning, eller elektromekanisk/hydraulisk påvirkning.

DK 176914 B1 r~) /

Det skal bemærkes, at de viste udførelsesformer af den hydrauliske trækenhed eller pumpe 2, er beskrevet som en irækenhed, men enheden 2, kan ligeså godt anvendes som en hydraulisk højtrykspumpe, ved at påtrykke den roterende 5 del et rotations moment.

Claims

8 DK 176914 B1

1. Hydraulisk trækenhed eller pumpe (2), omfattende et første (4) og et andet legeme (6) der i forening med endeafgrænsninger (8, 10), afgrænser et ringformet 5 hulrum (12) med en konstant tværsnitsåbning i forhold til midten (14) af det ringformede hulrum (12). hvor det første legeme (4) er statisk og det andet legeme (6) er roterbart, eller omvendt, og hvor det ringformede (12) hulrum står I forbindelse med passager (22, 24) til henholdsvis en hydraulisk trykside (30) og en frykneutrai side (32), og hvor det første eller det andet legeme omfatter jævnt fordelte radialt 1. udstående fremspring (18) der forbinder legemerne og opdeler det ringformede hulrum (12) i et antal kamre (18), der skiftevist sættes under hydraulisk tryk, og er trykneutrale, kendetegnet ved, at det statiske legeme (4, 6} omfatter et antal over det ringformede hulrum (12), jævnt fordelte, radiale fremspring (16) der er i anlæg med det roterbare legeme (4, 6), hvorved det ringformede hulrum (12) 15 opdeles i et antal kamre (18), og hvor det roterbare legeme omfatter et antal over det ringformede hulrum (12), jævnt fordelte radialt transiaterbare udstående glidere (20), der er i anlæg med det statiske legeme og følger det roterbare legemes bevægelse, hvor de radiale fremspring (16) omfatter en første passage (22) og en anden passage (24) med udmunding på henholdsvis den ene og den anden side 2. af de respektive fremspring, hvilke passager henholdsvis er forbundet til hydraulisk højtryk (30) og hydraulisk lavtryk (32), og således at passagernes tangentielle fordeling er tilpasset glidernes tangentielle fordeling, hvoa-ed der til enhver tid i hvert kammer findes en glider (20), som afgrænser hydraulisk højtryk (30) fra hydraulisk lavtryk (32), og hvor antallet af glidere (20) udgør mere end én pr. fremspring (16). 25

2. Hydraulisk trækenhed eller pumpe (2) ifølge krav 1,kende tegnet v e d , at gliderne (20) er fjederaktiverede til anlæg imod det statiske legeme.

3. Hydraulisk trækenhed eller pumpe (2) ifølge krav Ikende tegnet 3. v e d , at gliderne (20) er hydraulisk påvirkede til anlæg imod det statiske legeme i rummet imellem to på hinanden følgende radiale fremspring.

4. Hydraulisk trækenhed eller pumpe (2) ifølge krav 3, k e n d e 1 e g n e 1 v e d , at gliderne (20) er hydraulisk påvirkede for radial translation således at en 3. aktuel glider (20) under passage af et aktuelt fremspring (16) ikke berører fremspringets sider (26, 28). 9 DK 176914 B1

5. Hydraulisk trækenhed eller pumpe (2) ifølge krav 3, k e n d e t e g n e t v e d , at gliderne (20) er mekanisk/hydraulisk påvirkede for radial translation således at en aktuel glider (20) under passage af et aktuelt fremspring (16) ikke berører fremspringets sider (26, 28). 5

6. Hydraulisk trækenhed eller pumpe (2) ifølge krav 3, kendetegnet v e d , at gliderne (20) er elektrisk/hydraulisk påvirkede for radial translation, således at en aktuel glider (20) under passage af et aktuelt fremspring (16) ikke berører fremspringets sider (26, 28).