專利名稱：可再生能源類型的發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可再生能源類型的發(fā)電裝置，其經由組合液壓泵和液壓馬達的液壓傳動裝置，將從可再生能源獲得的轉子的旋轉能傳送至發(fā)電裝置。
背景技術：
近些年來，從環(huán)境保護的觀點看，使用可再生能源類型的發(fā)電裝置將變得越來越普遍，其中可再生能源類型的發(fā)電裝置例如為利用風力的風力渦輪發(fā)電機和利用潮流(tidal current)的潮流發(fā)電機。這些可再生能裝置傳統上使用變速箱形式的傳動裝置，將輸入可再生能源的動能的能量抽取機構的較低的輸入速度改變成較高的輸出速度，以驅動發(fā)電裝置，其中能量抽取機構例如為風或潮汐渦輪發(fā)電機的轉子。例如，在普通的風力渦輪發(fā)電機中，轉子的轉速大致為幾轉至幾十轉每分，而發(fā)電裝置的額定速度正常地為1500rpm或ISOOrpm，因此需要·機械式變速箱。因此，機械式變速箱設置在轉子和發(fā)電機之間。具體地，轉子的轉速通過變速箱增大至發(fā)電機的額定速度，并然后輸入至發(fā)電機。這樣的變速箱形式的傳動裝置對設計和建造都是一個挑戰(zhàn)，因為其容易失效，并且維護和替換或維修成本較高。設計可再生能源類型的發(fā)電裝置的另一個挑戰(zhàn)是，在所有的情形下利用能量抽取機構抽取能量的最佳量。最有效的裝置使之這樣實現通過將葉片保持為固定的俯仰角度，并在運行范圍的大部分中與風速或水速成比例地變化葉片的旋轉速度，以維持差不多固定的“葉尖速比”。成本有效的可再生能源類型的發(fā)電裝置所需要尺度的變速箱為不能變化的固定比率，因此需要復雜的易于失效的電力轉換裝置以將電力供給至AC電網。近些年來，作為機械式變速箱的替代，配備有液壓傳動裝置(hydraulictransmission)的可再生能源類型的發(fā)電裝置正在獲得更多的關注,其中該液壓傳動裝置采用變量式的液壓泵和液壓馬達的組合。在這樣的發(fā)電裝置中，即使在較大的尺度上，也可以實現靜液壓變比率傳動。而且這樣的靜液壓傳動比變速箱更輕、更堅固、還比直流發(fā)電機驅動單元更輕。因此，降低了發(fā)電的總成本。非專利文獻I公開了一種應用于風力渦輪發(fā)電機的液壓傳動裝置的結構。液壓傳動裝置包括連接到轉子的液壓泵、連接到發(fā)電機的液壓馬達、和分別布置在液壓泵和液壓馬達之間的高壓總管和低壓總管。液壓泵和馬達中的每個包括多個缸和活塞，并且不斷地啟動和禁用形成在缸和活塞之間的工作腔來改變排量(displacement)。作為一種替代技術，專利文獻I提供了一種使用液壓傳動裝置的風力渦輪發(fā)電機，其中液壓傳動裝置具有通過轉子旋轉驅動的液壓泵和連接到發(fā)電機的液壓馬達的組合。在所述風力渦輪發(fā)電機的液壓傳動裝置中，液壓泵和液壓馬達分別經由高壓容器和低壓容器連接。這使得轉子的旋轉能可以經由液壓傳動裝置傳遞至發(fā)電機。液壓泵由多個活塞和缸以及使活塞在缸內周期性地移動的凸輪構成。此外，專利文獻2描述了一種采用液壓傳動裝置的風力渦輪發(fā)電機，其中液壓傳動裝置由轉子轉動的液壓泵、連接到發(fā)電機的液壓馬達和布置在液壓泵和液壓馬達之間的油路構成。在該風力渦輪發(fā)電機的液壓傳動裝置中，液壓泵由多組活塞和缸、使活塞在缸中周期性地往復移動的凸輪以及隨著活塞的往復移動而打開和關閉的高壓閥和低壓閥構成。通過將活塞鎖止在上死點，由缸和活塞包圍的工作腔被禁用，因此液壓泵的排量改變。盡管所述液壓泵和液壓馬達都不是變量式的，專利文獻3公開了一種具有液壓泵和液壓馬達的風力渦輪發(fā)電機。專利文獻3的風力渦輪發(fā)電機通過調節(jié)從液壓泵供給至液壓馬達的液壓油的壓力，來保持發(fā)電機的轉速不變。在該風力渦輪發(fā)電機中，液壓泵的出口側經由用作高壓箱的塔架的內部空間連接至液壓馬達的入口側，液壓泵的入口側經由布置在塔架下方的低壓箱連接至液壓馬達的出口側。引用列表非專利文獻非專利文獻I:·W. H. S. Rampen 等人，“Gearless transmissions for large wind-turbines-Thehistory and future of hydraulic drives，，，DEWEK Bremen, 2006 年 12 月專利文獻專利文獻I :US 2OKVOO32959A專利文獻2:US 2010/0040470A專利文獻3: US7436086B

發(fā)明內容
技術問題在諸如上述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，人們期望其有效地從可再生能源提取能量，并保持較高的發(fā)電效率。然而，這樣的發(fā)電裝置中使用的可再生能源通常為諸如風能和潮流的自然能，并且發(fā)電可用的能量波動較大。因此，很難以最高效率提取能量。特別地，所述可再生能在較短時間周期中瞬時不穩(wěn)定性較高，因此必須實行控制來響應能量的波動以有效地提取能量。鑒于此，非專利文獻和專利的文獻I和2提出調節(jié)液壓泵或液壓馬達的排量以響應能量波動。然而，以上的文獻沒有一個給出根據控制信號非常精確地調節(jié)液壓泵或馬達的排量的具體結構。而且，在專利文獻3所描述的結構中，比例閥布置在高壓箱和液壓馬達之間的油路上，由于比例閥位于液壓油的流速較大的地方，因此難于實施精確的控制。鑒于以上問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種可再生能源類型的發(fā)電裝置，其能夠根據控制信號非常準確地控制液壓傳動裝置。技術方案本發(fā)明提供了一種用可再生能源發(fā)電的可再生能源類型的發(fā)電裝置。所述可再生能源類型的發(fā)電裝置可以包括但不限于旋轉軸，該旋轉軸由可再生能源驅動；液壓泵，該液壓泵由旋轉軸驅動；液壓馬達，該液壓馬達由液壓泵供給的增壓油驅動；發(fā)電機，該發(fā)電機聯接至液壓馬達；高壓油路，液壓泵的出口側通過該高壓油路與液壓馬達的入口側流體連通；和低壓油路，液壓泵的入口側通過該低壓油路與液壓馬達的出口側流體連通。并且所述液壓馬達和液壓泵中的每個包括但不限于多個工作腔，該多個工作腔中的每個由缸和在所述缸內往復移動的活塞包圍；高壓總管，該高壓總管包括多個第一分支通道和第一合并通道，其中第一分支通道各自連接至工作腔，第一合并通道連接至高壓油路，第一分支通道連結到一起然后并入第一合并通道中；低壓總管，該低壓總管包括多個第二分支通道和第二合并通道，其中第二分支通道各自連接至工作腔，第二合并通道連接至低壓油路，第二分支通道連結到一起然后并入第二合并通道中；多個高壓閥，該多個高壓閥分別設置在高壓總管的第一分支通道中，以打開和關閉第一分支通道；多個低壓閥，該多個低壓閥分別設置在低壓總管的第二分支通道中，以打開和關閉第二分支通道；和殼體，該殼體容納工作腔、高壓總管、低壓總管、高壓閥和低壓閥。在該可再生能源類型的發(fā)電裝置中，高壓閥布置在連接至工作缸的第一分支通道中并且低壓閥布置在第二分支通道中。由此，可以根據傳送至液壓傳動裝置的控制信號非常精確地調節(jié)閥。這即使在可再生能的波動中也能獲得較高的發(fā)電效率。此外，所述殼體容納工作腔、高壓總管、低壓總管、高壓閥和低壓閥，從而減小了裝置的尺寸。 在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，液壓泵和液壓馬達中的至少一個可以包括容納在所述殼體中的缸體。所述缸設置在缸體內部。并且，液壓泵和液壓馬達中的至少一個的第一分支通道和第二分支通道可以布置在缸體內部。以此方式，第一分支通道和第二分支通道可以布置在缸體內部。由此，不必再安裝從工作腔分別至第一和第二合并通道的管路，從而減小了液壓泵或液壓馬達的尺寸。在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，液壓泵和液壓馬達中的至少一個的高壓總管的第一合并通道可以設置在端板內部，所述端板沿液壓泵和液壓馬達中的至少一個的旋轉中心軸的方向形成一個馬達。以此方式，液壓泵和液壓馬達中的一個的高壓總管的第一合并通道設置在形成殼體的端面的端板內部。由此，可以防止高壓的液壓油泄漏，從而提高液體密封性。在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，多個缸陣列可以沿液壓泵和液壓馬達中的至少一個的周向布置在缸體內部，每個缸陣列由沿液壓泵和液壓馬達中的至少一個的旋轉中心軸線的方向對齊的多個缸構成，高壓連通通道可以在缸體內部設置在相鄰的兩個缸陣列之間，并且第一分支通道連接至屬于一個缸陣列或相鄰的兩個缸陣列的缸的工作腔，所述第一分支通道可以經由高壓連通通道與第一合并通道流體連通。以此方式，第一分支通道經由形成在相鄰的兩個缸陣列之間的高壓連通通道與第一合并通道流體連通。由此，可以簡化油路的結構，從而節(jié)省了空間。在該可再生能源類型的發(fā)電裝置中，在液壓泵和液壓馬達的至少一個中，殼體和缸體之間的環(huán)狀空間形成了低壓總管的第二合并通道。以此方式，低壓總管的第二合并通道形成在殼體和缸體之間的環(huán)狀空間中。由此，可以利用殼體和缸體之間的空間，從而節(jié)省了空間并簡化了管路的結構。在該可再生能源類型的發(fā)電裝置中，液壓泵的高壓總管可以通過高壓油路直接連接至液壓馬達的高壓總管，在高壓油路中沒有限制油流動的任何干預閥(interveningvalve)，并且液壓泵的低壓總管可以通過低壓油路直接連接至液壓馬達的低壓總管，在低壓油路中沒有限制油流動的任何干預閥。當閥設置在高壓油路中時，閥可以限制油流動，從而引起能量損失，并導致能效降低。因此，如上所述，液壓泵的高壓總管通過沒有任何干預閥的高壓油路直接連接至液壓馬達的高壓總管，從而在沒有引起能量損失的情況下高效地發(fā)電。通過使高壓油路和低壓油路中不設置任何干預閥，可以簡化連接液壓泵和液壓馬達的管路結構，從而減小裝置的尺寸。所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中還可以包括旁通通路和高壓減壓閥，其中所述旁通通路連接高壓油路和低壓油路以旁通液壓馬達，所述高壓減壓閥設置在旁通通路中。例如，當高壓油路中的壓力升高至高壓泄壓閥的設定壓力時，高壓泄壓閥打開以經由旁通通路將高壓油釋放至低壓油路，從而將高壓油路中的壓力保持在適當的范圍內。所述可再生能源類型的發(fā)電裝置還可包括至少一個蓄能器閥和至少一個蓄能器，所述至少一個蓄能器分別通過至少一個蓄能器閥連接至高壓油路。所述至少一個蓄能器閥可以打開和關閉，以在所述至少一個蓄能器與高壓油路流體連通的狀態(tài)和所述至少一個蓄 能器與高壓油路隔離的狀態(tài)之間切換。以此方式，蓄能器閥打開和關閉，以將蓄能器連接至高壓油路和從高壓油路斷開。由此，可以保存輸入液壓傳動裝置的多余的能量，并且當輸出電力不足時釋放該保存多余的能量，從而實現了用易波動的風力能穩(wěn)定地發(fā)電。在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，當工作腔中的壓力超過高壓油路中的壓力時，所述液壓泵的高壓閥可以打開，以允許液壓油通過高壓總管從液壓泵的工作腔流向高壓油路。同時，當工作腔中的壓力下降到低壓油路中的壓力以下時，液壓泵的低壓閥可以打開，以允許液壓油通過低壓總管從低壓油路流向液壓泵的工作腔?？梢匀缙谕倪x擇上述構造以除去復雜的閥門控制，從而簡化了控制。在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個可以是壓力操縱的單向閥，所述單向閥能夠由通過高壓閥和低壓閥中的至少一個的壓差而打開，以允許液壓油沿一個方向流動。以此方式，由所述壓差打開和關閉的單向閥用在液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個上，從而節(jié)省了用于打開和關閉閥門的電力，并且還降低了運行成本。另夕卜，允許液壓油沿一個方向流動，從而防止了液壓油回流。在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個為電子控制閥，并且所述可再生能源類型的發(fā)電裝置還包括控制器，所述控制器控制與活塞運動的循環(huán)階段相關(in a phasedrelation)的電子控制閥的打開和關閉，以在每個循環(huán)中調節(jié)工作腔排出的液壓油的凈體積量(net volume)。在這樣的情況中，控制器可以改變處于空轉狀態(tài)的工作腔的數目，以在每個工作循環(huán)中調節(jié)工作腔排出的液壓油的凈體積量，在活塞運動的整個循環(huán)中，處于空轉狀態(tài)的工作腔的低壓閥保持打開。以此方式，改變處于空轉狀態(tài)的工作腔的數目來調整工作腔排出的液壓油的凈體積量，從而漸進地控制排量，并使得控制相對較容易?？刂破鬟€可以在活塞運動的每個循環(huán)中改變至少一組低壓閥和高壓閥的關閉時間，以在每個循環(huán)中調節(jié)工作腔排出的液壓油的凈體積量，對屬于所述至少一組低壓閥和高壓閥中的全部閥，關閉時間被共同改變。
以此方式，相同組的閥的關閉時間被同步，從而提高控制穩(wěn)定性，并使得較容易獲知維護的時間。在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個可為電子控制閥。所述電子控制閥為規(guī)定壓力下不能打開的面密封提升閥。在這樣的情況下，液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個可為電子控制閥，并且所述可再生能源類型的發(fā)電裝置還包括控制該電子控制閥的打開和關閉的控制器，以在活塞運動的每個循環(huán)期間阻止由液壓油的不對稱流出工作腔引起的扭矩和流動波動。以此方式，不對稱流引起的流動和扭矩的波動被抑制，從而實現了穩(wěn)定的運行。在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，液壓泵的每個低壓閥可為常開的電磁關閉 閥，當工作腔中的壓力小于低壓油路中的壓力時所述電磁關閉閥被動地打開。以此方式，當工作腔中的壓力小于低壓油路中的壓力時，每個低壓閥被動地打開，從而節(jié)省了激勵閥門所需要的電力。當工作腔中的壓力不當地增大時，低壓閥被釋放，從而防止了工作腔中的壓力異常地上升。所述可再生能源類型的發(fā)電裝置還可以包括壓力傳感器和溫度傳感器，其中壓力傳感器測量高壓油路中液壓油的壓力，溫度傳感器設置在高壓油路和低壓油路中的一個中，以測量高壓油路和低壓油路中的一個中的液壓油的溫度。例如，可以基于測量的壓力和/或溫度控制高壓閥或低壓閥，從而實現適當的控制。在所述可再生能源類型的發(fā)電裝置中，發(fā)電裝置可以是風力渦輪發(fā)電機，其通過作為可再生能源的風發(fā)電。在風力渦輪發(fā)電機中，風力能波動非常大。然而，根據以上的可再生能源類型的發(fā)電裝置的結構，能夠精確地控制所述裝置以響應風力能的波動,從而實現穩(wěn)定發(fā)電。有益效果根據本發(fā)明，在液壓泵和液壓馬達中，高壓閥布置在連接至工作缸的第一分支通道中并且低壓閥布置在第二分支通道中。由此，可以根據傳送至液壓傳動裝置的控制信號非常精確地調節(jié)閥。這即使在可再生能的波動中也能獲得較高的發(fā)電效率。此外，所述液壓泵和液壓馬達的殼體分別地容納工作腔、高壓總管、低壓總管、高壓閥和低壓閥，從而減小了裝置的尺寸。


圖I為風力渦輪發(fā)電機的示例結構的示意圖。圖2為風力渦輪發(fā)電機的液壓泵的示意圖。圖3為風力渦輪發(fā)電機的液壓馬達的示意圖。圖4為示出了液壓泵的具體結構的剖視圖。圖5為沿著圖4的線A-A截取的剖視圖。圖6為沿著圖5的線B-B截取的剖視圖，示出了液壓泵的缸體。圖7為從圖4的方向C觀察的缸體的平面視圖。圖8為沿著圖4的線D-D截取的剖視圖，示出了液壓泵的端板。
圖9為示出了液壓馬達的具體結構的剖視圖。圖10為沿著圖9的線E-E截取的剖視圖。圖11為沿著圖9的線F-F截取的液壓馬達的端板的剖視圖。圖12為液壓馬達的外部透視圖。圖13為示出了液壓馬達的改型示例的剖視圖。
具體實施例方式現在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。不過，其意圖為，這里提及的尺寸、材料、形狀、其相對位置等應理解為僅是示意性的，而不用來限制本發(fā)明的范圍，除非特別地說明。以下將闡述本發(fā)明的風力渦輪發(fā)電機的一般結構。圖I為示出了風力渦輪發(fā)電機·的示例結構的示意圖。圖2為示出了風力渦輪發(fā)電機的液壓泵的示例結構的示意圖。圖3為示出了風力渦輪發(fā)電機的液壓馬達的示例構造的示意圖。作為風力渦輪發(fā)電機的一個示例，使用了三葉片的風力渦輪發(fā)電機。然而，本發(fā)明不限于該示例而是能夠應用于各種類型的風力渦輪發(fā)電機。如圖I所示，風力渦輪發(fā)電機100包括通過風旋轉的轉子10，用于增大轉子10的轉速的液壓傳動裝置11、用于產生電力的發(fā)電機12、機艙14和用于支撐機艙14的塔架15。轉子10構造成使得旋轉軸18 (等同于液壓泵的旋轉軸)連接至帶有葉片16的輪轂17。具體地，三個葉片16從輪轂17徑向延伸出，并且每個葉片16安裝在連接到旋轉軸18的輪轂17上。由此，作用在葉片16上的風能旋轉作為整體的轉子10，轉子10的旋轉經由旋轉軸18輸入液壓傳動裝置11。輪轂17可以容納用于改變葉片16的俯仰角度的俯仰驅動機構。液壓傳動裝置11包括通過旋轉軸18旋轉的變量式的液壓泵20、經由曲柄軸31連接到發(fā)電機20的變量式的液壓馬達21、和布置在液壓泵20和液壓馬達21之間的高壓油路22和低壓油路23。高壓油路22連接液壓泵20的出口側和液壓馬達21的入口側。低壓油路23連接液壓馬達21的出口側和液壓泵20的入口側。由此，旋轉軸18的旋轉帶動液壓泵20旋轉，從而形成了高壓油路22和低壓油路23之間的壓差。所述壓差驅動液壓馬達21。液壓傳動裝置11根據旋轉軸18的轉速調整增速比(液壓泵20和液壓馬達21的排量比)，以保持液壓馬達21的轉速為固定的速度。稍后詳細描述所述液壓傳動裝置。發(fā)電機12連接至液壓傳動裝置11的液壓馬達21。發(fā)電機12可以使用已知的同步發(fā)電機或者感應發(fā)電機。轉速基本上不變的扭矩從液壓馬達21輸入發(fā)電機12，然后發(fā)電機12產生了頻率基本上不變的交流電。機艙14旋轉地支撐轉子10的輪轂17，并容納各種裝置，例如液壓傳動裝置11和發(fā)電機12。另外，機艙14旋轉地支撐在塔架15上，并且可以由偏轉馬達(未示出)根據風向轉動。另外，測量旋轉軸18的轉速的轉速測量儀40、測量高壓油路22中的壓力的第一壓力測量儀41、測量高壓油路22中的液壓油的溫度的溫度傳感器39設置在風力渦輪發(fā)電機100中。轉速測量儀40和第一壓力測量儀41的測量結果被傳送至控制器1，以控制液壓泵20和液壓馬達21。
控制器I控制風力渦輪發(fā)電機的每個部件。各種信號輸入控制器1，輸入信號例如轉速測量儀的轉速信號、第一壓力測量儀41的高壓油信號、溫度傳感器39的液壓油溫度信號、稍后描述的蓄能器的壓力信號、液壓泵20的轉速信號和液壓馬達21的轉速信號。可以基于上述的至少一個輸入信號來控制高壓閥65，85、低壓閥66，86、蓄能器閥31，32、高壓泄壓閥37和低壓泄壓閥47?？刂破鱅包括各種控制裝置，并且控制器I和這種控制裝置可以定位在不同的位置，即機艙14的外部或內部，使得控制器I可以形成分布式的控制系統。還可以的是，控制裝置和控制器I中的不止一項功能可以結合入計算機處理單元中。蓄能器33，34經由蓄能器閥門31，32連接至高壓油路22。蓄能器31，32例如可以是囊式或活塞式，其中空氣和液壓流體通過可變形的包分開。在蓄能器33，34中，高壓的液壓油在蓄能過程中被引入，以使囊變形或推動活塞來壓縮空氣。相反地，在壓力釋放過程中，壓縮的空氣膨脹或者來自外部的高壓空氣推動囊或活塞，以將液壓油推出蓄能器33，34。第二壓力測量儀(未示出)設置在蓄能器閥門31，32和蓄能器33，34之間。第二壓力測量儀測量蓄能器33，34中的液壓油的壓力?！さ谝粔毫鞲衅?1和第二壓力傳感器的測量結果被傳送至控制器1，以用于控制蓄能器閥門31，32的打開和關閉。優(yōu)選地，控制器I基于第一壓力傳感器41和第二壓力傳感器的測量結果來控制蓄能器閥門31，32的打開和關閉。以此方式，蓄能器閥門31，32的打開和關閉被控制，以使蓄能器33，34與高壓油路22連通或不連通。由此，可以保存輸入液壓傳動裝置11的多余的能量，并且當輸出電力不足時釋放該多余的能量，從而實現用易波動的風力能穩(wěn)定地發(fā)電。旁通通路36設置在高壓油路22和低壓油路23之間。并且，高壓泄壓閥37設置在旁通通路70中，以保持高壓油路22中的液壓油的壓力不高于設定的壓力。以此方式，當高壓油路22中的壓力升高至高壓泄壓閥37的設定壓力時，高壓泄壓閥37自動地打開以經由旁通通路36將高壓油釋放至低壓油路23。另外，液壓傳動裝置11具有油箱42、補給管路43、增壓泵44、油過濾器45、返回管路46和低壓泄壓閥47。從液壓馬達22返回的全部或部分回流通過這些單元中的至少一個。如圖2所示，液壓泵20具有多個由缸51和活塞52包圍的工作腔53、凸輪表面與活塞52接合的凸輪58、連接每個工作腔53和高壓油路22的高壓總管60、連接每個工作腔和低壓油路23的低壓總管62、以及多組高壓閥65和低壓閥66，其中為每個工作腔53設置有一組高壓閥65和低壓閥66。缸51為形成在稍后描述的缸體中的圓柱形空間。由缸51和活塞52包圍的工作腔53形成在缸51內部。從活塞52平滑地沿著凸輪58的凸輪表面運行的觀點看，活塞52中的每個優(yōu)選地包括活塞主體52A和活塞滾子或活塞滑腳，其中活塞主體52A在缸51中滑動地移動，滾子或活塞滑腳安裝在活塞主體52A上并與凸輪58的凸輪表面接合?！盎钊麧L子”為與凸輪58的凸輪表面接觸并在其上滾動的構件。“活塞滑腳”為與凸輪58的凸輪表面接觸并在其上滑動的構件。圖2示出的示例中，示出活塞52中的每個活塞具有活塞主體52A和活塞滾子52B。
凸輪58經由凸輪架59安裝在旋轉軸18的外圓周上。對于旋轉軸18的一次旋轉，凸輪58使液壓泵20的每個活塞52上下移動很多次，從而增大液壓泵20的扭矩。從這個觀點看，凸輪58優(yōu)選地為環(huán)狀凸輪，其具有的凸輪表面限定了多個具有凹部58A和凸部58B的波浪形，凹部58A和凸部58B交替地設置在旋轉軸18周圍。凸輪58通過諸如螺栓、鍵和銷的緊固構件57固定至凸輪架59。高壓總管60包括多個第一分支通道60A和第一合并通道60B，其中第一分支通道60A各自連接至工作腔53，第一合并通道60B連接至高壓油路22。第一分支通道60A連結到一起然后并入第一合并通道60B中。低壓總管62包括多個第二分支通道62A和第二合并通道62B，其中第二分支通道62A各自連接至工作腔53，第二合并通道62B連接至低壓油路23。第二分支通道62A連結到一起然后并入第二合并通道62B中。
高壓閥65布置在高壓總管60的第一分支通道60A中，而低壓閥66布置在低壓總管62的第一分支通道62A中。通過打開和關閉高壓閥65和低壓閥66，可以改變高壓油路22和每個工作腔53之間以及低壓油路23和每個工作腔53之間的連通狀態(tài)。高壓閥65和低壓閥66的打開和關閉與活塞52的向上和向下運動同步地進行。優(yōu)選地，當工作腔53中的壓力超過高壓油路22中的壓力時，高壓閥65打開以允許液壓油通過高壓總管60從液壓泵20的工作腔53流向高壓油路22。優(yōu)選地，當工作腔53中的壓力下降到低壓油路23中的壓力以下時，低壓閥66打開以允許液壓油通過低壓總管62從低壓油路23流向液壓泵20的工作腔53。由此，可以除去復雜的閥門控制，從而簡化了控制。另外，優(yōu)選地，液壓泵的低壓閥66為常開的電磁關閉閥，當工作腔53中的壓力小于低壓油路23中的壓力時其被動地打開。以此方式，當工作腔中的壓力小于低壓油路23中的壓力時，每個低壓閥66被動地打開，從而節(jié)省了激勵閥門所需要的電力。當工作腔53中的壓力不當地增大時，低壓閥66被釋放，從而防止工作腔53中的壓力異常地上升。在液壓泵20中，當凸輪58隨著旋轉軸18旋轉時，每個活塞52的活塞主體52A周期性地上下移動。在液壓泵20中，重復地執(zhí)行泵送步驟和吸入步驟，其中在泵送步驟中活塞52從下死點移動至上死點，在吸入步驟中活塞52從上死點移動至下死點。在泵送步驟中，高壓閥65被打開并且低壓閥66被關閉，以將工作腔53中的高壓油依次通過第一分支通道60A和第一合并通道60B給送至高壓油路22。同時，在吸入步驟中，高壓閥65被關閉并且低壓閥66被打開，以將來自低壓油路23的低壓油依次通過第二合并通道62B和第二分支通道62A供給至工作腔53。以此方式，液壓泵20隨著旋轉軸18的旋轉而旋轉，從而在高壓油路22和低壓油路23之間產生了壓差。如圖3所示，液壓馬達21包括多個形成在缸71和活塞72之間的液壓腔73、凸輪表面與活塞72接合的凸輪78、連接每個工作腔73和高壓油路22的高壓總管80、連接每個工作腔73和低壓油路23的低壓總管82、以及為每個工作腔73設置的高壓閥85和低壓閥86。缸71為設置在稍后描述的缸體中的圓柱形空間。由缸71和活塞72包圍的工作腔73形成在缸71內部。
從將活塞72的上下運動平滑地轉換成凸輪78的旋轉運動的觀點看，優(yōu)選地，每個活塞72包括活塞主體72A和活塞滾子或活塞滑腳72C，活塞主體72A在缸71中滑動地移動，活塞滾子或活塞滑腳72C安裝在活塞主體72A上并與凸輪78的凸輪表面接合。這里，“活塞滾子”為與凸輪78的凸輪表面接觸并在其上轉動的構件。“活塞滑腳”為與凸輪78的凸輪表面接觸并在其上滑動的構件。凸輪78為偏心凸輪，其相對于連接至發(fā)電機12的曲柄軸13的軸中心O偏心地設置。當活塞72完成一組上下運動時，凸輪78和凸輪78安裝在其上的曲柄軸13完成了一次旋轉。高壓總管80包括多個第一分支通道80A和第一合并通道80B，其中第一分支通道80A各自連接至工作腔73，第一合并通道80B連接至高壓油路22。第一分支通道80A連結到一起然后并入第一合并通道80B中。低壓總管82包括多個第二分支通道82A和第二合并通道82B，其中第二分支通道82A各自連接至工作腔73，第二合并通道82B連接至低壓油路23。第二分支通道82A連結·到一起然后并入第二合并通道82B中。高壓閥85布置在高壓總管80的第一分支通道80A中，而低壓閥86布置在低壓總管82的第一分支通道82A中。通過打開和關閉高壓閥85和低壓閥86，可以改變高壓油路22和每個工作腔73之間以及低壓油路23和每個工作腔73之間的連通狀態(tài)。高壓閥85和低壓閥86的打開和關閉與活塞72的向上和向下移動同步地進行。在液壓馬達21中，通過利用高壓油路22和低壓油路23之間的壓差使活塞72向上和向下移動。在液壓馬達21中，重復地執(zhí)行致動(motor)步驟和排出步驟，其中在致動步驟中活塞72從上死點移動至下死點，在排出步驟中活塞72從下死點移動至上死點。在致動步驟中，高壓閥85被打開并且低壓閥86被關閉，以將來自高壓油路22的高壓的液壓油(高壓油)依次通過高壓總管80的第一合并通道80B和第一分支通道80A供給至工作腔73。同時，在排出步驟中，高壓閥85被關閉并且低壓閥86被打開，以將工作腔73中的液壓油依次通過低壓總管82的第一分支通道82A和第一合并通道82B排出至低壓油路23。以此方式，在致動步驟中給送入工作腔73中的高壓油將活塞72向下推至下死點，然后曲柄軸13和凸輪78 —起旋轉。在上述液壓傳動裝置中，液壓泵20和液壓馬達21的高壓閥65，85和低壓閥66，86中的至少一個可以是壓力操縱的單向閥，其能夠由通過高壓閥65，85和低壓閥66，86中的至少一個上的壓差而打開，以允許液壓油沿一個方向流動。以此方式，由所述壓差打開和關閉的單向閥用在液壓泵20和液壓馬達21的高壓閥65，85和低壓閥66，86中的至少一個上，從而節(jié)省了用于打開和關閉閥門的電力，并且還降低了運行成本。另外，允許液壓油沿一個方向流動，從而防止了液壓油回流。另外，液壓泵20和液壓馬達21的高壓閥65，85和低壓閥66，86中的至少一個可以是電子控制閥，控制器I可以控制與活塞運動的循環(huán)階段相關的電子控制閥的打開和關閉，以在每個循環(huán)中調節(jié)工作腔53，73排出的液壓油的凈體積量。在這樣的情況中，控制器I可以改變處于空轉狀態(tài)的工作腔53，73的數目，以在每個工作循環(huán)中調節(jié)工作腔53，73排出的液壓油的凈體積量，在活塞運動的整個循環(huán)中，處于空轉狀態(tài)的工作腔53，73的低壓閥66，86保持打開。以此方式，改變處于空轉狀態(tài)的工作腔53，73的數目來調整工作腔53，73排出的液壓油的體積，從而漸進地控制排量，并使得控制相對較容易。控制器I還可以在活塞運動的每個循環(huán)中改變至少一組低壓閥66，86和高壓閥65，86的關閉時間，以在每個循環(huán)中調節(jié)工作腔53，73排出的液壓油的凈體積量，對屬于所述至少一組低壓閥66，86和高壓閥65，86中的全部閥門，關閉時間被共同改變。以此方式，相同組的閥的關閉時間被同步，從而提高控制穩(wěn)定性，并使得較容易獲知維護的時間。此外，液壓泵20和液壓馬達21的低壓閥66，86和高壓閥65，86中的至少一個可以是電子控制閥。所述電子控制閥為規(guī)定壓力下不能打開的面密封提升閥。此外，液壓泵20和液壓馬達21的低壓閥66，86和高壓閥65，86中的至少一個可以是電子控制閥，并且控制器I可以控制電子控制閥的打開和關閉，以在活塞的每個運動循環(huán)期間阻止液壓油的不對稱流出工作腔53，73引起的流動和扭矩的波動。以此方式，不對稱流引起的流動和扭矩的波動被抑制，從而實現了穩(wěn)定的運行。
現在闡述本發(fā)明的風力渦輪發(fā)電機的液壓傳動裝置11的具體結構。(液壓泵結構)圖4至圖8示出了液壓泵的結構。圖4為示出了液壓泵的具體結構的剖視圖。圖5為沿著圖4的線A-A截取的剖視圖。圖6為沿著圖5的線B-B截取的剖視圖，示出了液壓泵的缸體。圖7為從圖4的方向C觀察缸體的平面視圖。圖8為沿著圖4的線D-D截取的剖視圖，示出了液壓泵的端板(endplate)。如圖4和圖5所示，液壓泵20安裝在旋轉軸18上。具體地，凸輪架59固定到旋轉軸18的外周面，并且凸輪58安裝在凸輪架59上。此外，在圖4所示的示例中，液壓泵20布置在用于在機艙側部上旋轉地支撐旋轉軸18的旋轉軸軸承19A和19B之間。泵殼體50經由泵軸承55固定在凸輪架59的外周上。泵殼體50覆蓋缸51、活塞52、高壓總管60、低壓總管62、高壓閥65 (見圖6)、低壓閥66和凸輪58中的每個部件，并且還防止液壓油漏到外部。泵殼體50包括沿旋轉軸18的軸向布置的一對端板50A和50B以及布置在所述這對端板50A和50B之間的圓柱形殼體50C。液壓泵20可以包括多個模塊，每個模塊由具有至少一個缸51的缸體54、活塞52、高壓總管60、低壓總管62以及為缸體54的每個缸51設置的高壓閥65和低壓閥66構成。所述模塊由缸體54和諸如活塞52、高壓閥65和低壓閥66的附加部件形成。如圖6所示，缸體54中的每個缸體為在橫截面中沿旋轉軸18的周向或旋轉中心軸線的方向延伸的圓弧形構件。當缸體54沿旋轉軸18的旋轉中心軸線的方向延伸時，缸體54中的每個缸體包括至少一個缸陣列56。缸體54中的每個缸體由沿旋轉軸18的軸向方向布置的缸51-1、51-2、51-3和51-4構成。在缸體54中，為每個缸51布置有一對活塞52、高壓閥65和低壓閥66(見圖6)。如圖5所示，液壓泵20包括沿旋轉軸18的周向布置的多個模塊，每個模塊由圓弧形的缸體54、活塞52、以及為缸體54的每個缸51設置的高壓閥65和低壓閥66構成。多個缸陣列56沿旋轉軸18的周向布置在缸體54中。多個第一分支通道60A自每個缸51沿中心旋轉軸線的周向形成在缸體54內部。高壓連通通道60C也在缸體內沿圖7所示的旋轉軸線的方向設置在相鄰的兩個缸陣列之間。設置在相同陣列中的第一分支通道60A經由高壓閥65連接至高壓連通通道60C。在這樣的情況下，第一分支通道60A可以連接至屬于相鄰的兩個缸陣列56的缸51的工作腔53。高壓連通通道60C延伸至端板50B，并且如圖8所示，連接至形成在端板50B中的第一合并通道60B。高壓連通通道60C具有沿旋轉中心軸線的周向形成在端板50B中的開口。該開口與第一合并通道60B流體連通。第一合并通道60B形成為沿著旋轉中心軸線的周向的環(huán)形，并且連接至至少一個高壓油路22。在圖中第一合并通道形成為圓環(huán)形。然而，這不是限制性的，第一合并通道60B可以形成為任何形狀，例如矩形環(huán)形。以此方式，高壓總管60的第一合并通道60B設置在形成泵殼體50的端面的端板50B內部。由此，可以防止高壓的液壓油泄漏，從而提高液體密封性。此外，第一分支通道60B經由形成在相鄰的兩個缸陣列之間的高壓連通通道60C與第一合并通道60A流體連通。由此，可以簡化油路的結構，從而節(jié)省了空間。 在優(yōu)選實施例中，第一分支通道60B經由高壓連通通道60C與第一合并通道60A流體連通。然而，這不是限制性的，第一分支通道60B可以直接連接至第一合并通道60A。在優(yōu)選實施例中，具有圓弧形橫截面的多個缸體54沿旋轉中心軸線的周向布置。然而，這不是限制性的，也可以沿周向布置具有環(huán)形橫截面的缸體。根據以上的結構，工作腔53壓出的高壓油被引導通過第一分支通道60A，然后通過連接至端板50B的高壓油路22的第一合并通道60B。如圖4至圖6所示，低壓總管62沿旋轉軸18的徑向方向布置在缸體54的外側，并且布置在泵殼體50的內側。低壓總管62包括沿旋轉軸18的徑向方向延伸在工作腔53的外側的第二分支通道62以及形成在缸體54的外周和泵殼體50之間的第二合并通道62B。低壓閥66布置在第二分支通道62A中。第二合并通道62B設置用于多個缸51，并且與連接至液壓泵20的上部的低壓油路23流體連通。以此方式，低壓油路23的低壓油依次通過第二合并通道62B和第二分支通道62A經由低壓閥66供給至各個工作腔53。如上所述，第一分支通道60A和第二分支通道62A形成在缸體54的內部。由此，不必再安裝從工作腔53分別至第一和第二合并通道60B、62B的管路，從而減小了液壓泵20的尺寸。此外，低壓總管62的第二合并通道62B形成在泵殼體50和缸體54之間的環(huán)狀空間中。由此，可以利用泵殼體50和缸體54之間的空間，從而節(jié)省了空間并簡化了管路的結構。(液壓馬達結構)圖9至圖12示出了液壓馬達的結構。圖9為示出了液壓馬達的具體結構的剖視圖。圖10為沿著圖9的線E-E截取的剖視圖。圖11為沿著圖9的線F-F截取的液壓馬達的端板的剖視圖。圖12為液壓馬達的外部透視圖。如圖9和圖10所示，液壓馬達21的凸輪78為偏心凸輪，其相對于經由軸連接部75連接至發(fā)電機12的曲柄軸13的軸中心O偏心地設置。馬達殼體70經由凸輪軸承76A，76B固定到軸連接部75和凸輪端部77，其中凸輪端部77和軸連接部77分別連接至凸輪78的每個端部。馬達殼體70覆蓋缸71、活塞72、高壓總管80、低壓總管82、高壓閥85、低壓閥86和凸輪78中的每個部件，并且還防止液壓油泄漏到外部。馬達殼體70包括沿曲柄軸13的軸向布置的一對端板70A和70B以及布置在所述這對端板70A和70B之間的圓柱形殼體70C(見圖12)。
環(huán)繞凸輪78形成的缸體74設置在液壓馬達21中。缸體74包括至少一個缸71、一對活塞72和為至少一個缸71中的每個缸設置的高壓閥85和低壓閥86。此外，在圖10所示的示例中，活塞72包括活塞主體72A和活塞滑腳72C，活塞主體72A在缸71中滑動地移動，活塞滑腳72C安裝在活塞主體72A上并與凸輪78的凸輪表面接合。液壓馬達21可以包括沿曲柄軸13的周向布置的多個模塊。每個模塊可以由部分地覆蓋凸輪78的凸輪表面的缸體74、為缸體74的每個缸71設置的活塞72以及為缸體74的至少一個缸71中的每個缸設置的高壓閥85和低壓閥86構成。所述模塊可以由以連續(xù)方式圍繞曲柄軸13的中心軸線O周向配置的缸體74和附接到缸體74的部件組構成，其中，所述部件組例如活塞72、高壓閥85和低壓閥86。缸體74中的每個缸體為沿凸輪78的旋轉中心軸線的方向或周向延伸的構件。當缸體74沿旋轉中心軸線的方向延伸時，缸體74中的每個缸體包括至少一個缸 陣列，該缸陣列包括沿凸輪78的軸向布置的多個缸71。在缸體74中，為每個缸71布置一對活塞72、高壓閥85和低壓閥86。液壓馬達21包括沿凸輪78的周向布置的多個模塊，其中每個模塊由圓弧形的缸體74、活塞72、以及為缸體74的每個缸71設置的高壓閥85和低壓閥86構成。多個缸陣列沿凸輪78的周向布置在缸體74中。多個第一分支通道80A自每個缸71沿中心旋轉軸線的周向形成在缸體74內部。高壓連通通道80C也在缸體74內部沿旋轉軸線的方向布置在相鄰的兩個缸陣列之間，與圖7所示的液壓泵20的結構相似。設置在相同陣列中的第一分支通道80A經由高壓閥85連接至高壓連通通道80C。在這樣的情況下，第一分支通道80A可以連接至屬于相鄰的兩個缸陣列的缸71的工作腔73。高壓連通通道80C延伸至端板70B，并且如圖11所示，連接至形成在端板70B中的第一合并通道80B。高壓連通通道80C具有沿旋轉中心軸線的周向形成在端板70B中的開口。該開口與第一合并通道80B流體連通。第一合并通道80B形成為沿著旋轉中心軸線的周向的環(huán)形，并且連接至至少一個高壓油路22。在圖中第一合并通道形成為矩形環(huán)形。然而，這不是限制性的，第一合并通道80B可以形成為任何形狀，例如圓環(huán)形。以此方式，高壓總管80的第一合并通道80B設置在形成泵殼體70的端面的端板70B內部。由此，可以防止高壓的液壓油泄漏，從而提高液體密封性。此外，第一分支通道80B經由形成在相鄰的兩個缸陣列之間的高壓連通通道80C與第一合并通道80A流體連通。由此，可以簡化油路的結構，從而節(jié)省了空間。在優(yōu)選實施例中，第一分支通道80B經由高壓連通通道80C與第一合并通道80A流體連通。然而，這不是限制性的，第一分支通道80B可以直接連接至第一合并通道80A。如上所述，液壓傳動裝置包括液壓泵12、液壓馬達14、高壓油路16和低壓油路18。液壓泵12的出口側連接至液壓馬達14的入口側，并且液壓泵12的入口側連接至液壓馬達14的出口偵U。在圖中，液壓傳動裝置11示出為僅具有一個液壓馬達21。然而，液壓傳動裝置11可以包括多于一個的液壓馬達21，并且液壓馬達21可以分別經由高壓油路22和低壓油路23連接至液壓泵21。根據以上的結構，由液壓泵20供給的高壓油從連接至液壓馬達21的端板70B的高壓油路22被引導通過第一合并通道80B、并然后通過高壓總管80的第一分支通道80A弓丨至工作腔73。低壓總管82沿凸輪78的徑向布置在缸體74的外側，并且布置在馬達殼體70的內側。低壓總管82包括沿凸輪78的徑向延伸在工作腔73的外側的第二分支通道82以及形成在缸體74的外周和馬達殼體70之間的第二合并通道82B。低壓閥76布置在第二分支通道82A中。第二合并通道82B設置用于多個缸71，并且與連接至液壓馬達21的上部的低壓油路23流體連通。以此方式，工作腔73排出的低壓油經由低壓閥86通過低壓總管82的第二分支通道82A并然后通過第二合并通道82B被供給至每個工作腔73。如上所述，第一分支通道80A和第二分支通道82A形成在缸體74的內部。由此，不必再安裝從工作腔73分別至第一和第二合并通道80B、82B的管路，從而減小了液壓馬達21的尺寸。此外，低壓總管82的第二合并通道82B形成在馬達殼體70和缸體74之間的環(huán)狀空間中。由此，可以利用馬達殼體70和缸體74之間的空間，從而節(jié)省了空間并簡化了管路·的結構。圖13示出了以上的液壓馬達的改型示例。對于與上述液壓馬達的部件相同的部件采用了相同的附圖標記。圖13示出了雙馬達類型的液壓馬達21’。液壓馬達21’包括經由端板70B’連接的兩個馬達單元21A和21B。馬達單元21A和21B中的每個包括缸71、活塞72、高壓總管80、低壓總管82、高壓閥85(見圖10)和低壓閥86。馬達單元21A和21B容納在殼體70’中。殼體70’包括端板7(^’-1，7(^’-2、端板7( ’和圓柱形殼體70’C-I或70’C-2，其中端板70Α’-1，70Α’-2沿液壓馬達21’的中心軸線方向設置在液壓馬達21’的兩個端部上，端板70B’設置在端板70A’ -I和70A’ -2之間，圓柱形殼體70’ C-I或70’ C-2設置在端板70A’ -I或70A’ -2和端板70B’之間。馬達單元21A和21B具有穿透端板70B’的凸輪78’。高壓總管80的第一合并通道80B可以設置在端板70B’中，并且第一合并通道80可以構造成由兩個馬達單元21A和21B使用，從而簡化了管路結構。 如上所述，在優(yōu)選實施例中，高壓閥65，85布置在連接至工作缸53，73的第一分支通道60A，80A中，并且低壓閥66，86布置在第二分支通道62A，82A中。由此，可以根據傳送至液壓傳動裝置11的控制信號非常準確的調節(jié)所述閥。這即使在可再生能的波動中也能獲得較高的發(fā)電效率。此外，圖4至圖8中的液壓泵20的泵殼體50和圖9至圖12中的液壓馬達21的馬達殼體70容納工作腔53，73、高壓總管60，80、低壓總管62，82、高壓閥65，85和低壓閥66，86，從而減小了裝置的尺寸。特別地，液壓泵20的高壓總管60通過沒有任何干預閥的高壓油路22直接連接至液壓馬達21的高壓總管80，從而在沒有引起能量損失的情況下高效地發(fā)電。盡管已經參考示例性的實施例描述了本發(fā)明，然而對本領域技術人員顯而易見的是，可以做出沒有偏離本發(fā)明的范圍的各種改變。例如，上述優(yōu)選實施例使用了應用本發(fā)明的示例性的情形。然而，本發(fā)明還可以應用于潮流發(fā)電機。這里的潮流發(fā)電機指的是安裝在諸如海洋、河流和湖泊的地方、利用潮流能產生電力的發(fā)電裝置。除了轉子10是由潮流轉動而不是風轉動外，潮流發(fā)電機具有與風力渦輪發(fā)電機I相同的基本結構。這里使用相同的附圖標記來說明與風力渦輪發(fā)電機100共同的部件。潮流發(fā)電機包括由接收到的潮流轉動的轉子10、用于增加轉子10轉速的液壓傳動裝置11、用于產生電力的發(fā)電機12。如上所述，潮流發(fā)電機的液壓傳動裝置11構造成，使得高壓閥65，85布置在連接至工作缸53，73的第一分支通道60A，80A中，并且低壓閥66，86布置在第二分支通道62A，82A中。由此，可以根據傳送至液壓傳動裝置11的控制信號非常準確地調節(jié)閥。這即使在可再生能的波動中也能獲得較高的發(fā)電效率。此外，液壓泵20的泵殼體50和液壓馬達21的馬達殼體70容納工作腔53，73、高壓總管60，80、低壓總管62，82、高壓閥65，85和低壓閥66，86，從而減小了裝置的尺寸。附圖標記I控制器 10 轉子11液壓傳動裝置12發(fā)電機13曲柄軸18旋轉軸20液壓泵21液壓馬達22高壓油路23低壓油路31，32蓄能器閥33，34 蓄能器36旁通通路37高壓減壓閥38第二壓力測量儀40轉速測量儀41第一壓力測量儀50泵殼體50A, 50B, 70A, 70B 端板50C, 70C圓周形殼體51,71 缸52, 72 活塞53，73 工作腔58,78 凸輪60, 80高壓總管60A, 80A第一分支通道60B, 80B第一合并通道62A, 82A第二分支通道62B, 82B第二合并通道
65，85 高壓閥66，86 低壓閥
權利要求
1.一種用可再生能源發(fā)電的可再生能源類型的發(fā)電裝置，包括 旋轉軸，該旋轉軸由可再生能源驅動； 液壓泵，該液壓泵由旋轉軸驅動； 液壓馬達，該液壓馬達由液壓泵供給的增壓油驅動； 發(fā)電機，該發(fā)電機聯接至液壓馬達； 高壓油路，液壓泵的出口側通過該高壓油路與液壓馬達的入口側流體連通；和 低壓油路，液壓泵的入口側通過該低壓油路與液壓馬達的出口側流體連通， 其中，所述液壓馬達和液壓泵中的每個包括 多個工作腔，每個工作腔由所述缸和在所述缸內往復移動的活塞包圍； 高壓總管，該高壓總管包括多個第一分支通道以及第一合并通道，其中第一分支通道各自連接至工作腔，第一合并通道連接至高壓油路，第一分支通道連結到一起然后并入第一合并通道中； 低壓總管，該低壓總管包括多個第二分支通道以及第二合并通道，其中第二分支通道各自連接至工作腔，第二合并通道連接至低壓油路，第二分支通道連結到一起然后并入第二合并通道中； 多個高壓閥，該多個高壓閥分別設置在高壓總管的第一分支通道中，以打開和關閉第一分支通道； 多個低壓閥，該多個低壓閥分別設置在低壓總管的第二分支通道中，以打開和關閉第二分支通道；和 殼體，該殼體容納工作腔、高壓總管、低壓總管、高壓閥和低壓閥。
2.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，液壓泵和液壓馬達中的至少一個包括容納在所述殼體中的缸體，所述缸設置在該缸體內部，并且 其中，液壓泵和液壓馬達中的至少一個的第一分支通道和第二分支通道布置在缸體內部。
3.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，液壓泵和液壓馬達中的至少一個的高壓總管的第一合并通道設置在端板內部，所述端板沿液壓泵和液壓馬達中的至少一個的旋轉中心軸的方向形成了端面。
4.根據權利要求2的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，多個缸陣列沿液壓泵和液壓馬達中的至少一個的周向布置在缸體內部，缸陣列中的每個由沿液壓泵和液壓馬達中的至少一個的旋轉中心軸的方向對齊的缸構成，其中，高壓連通通道在缸體內部設置在相鄰的兩個缸陣列之間，并且其中，第一分支通道連接至屬于一個缸陣列或相鄰的兩個缸陣列的缸的工作腔，所述第一分支通道經由高壓連通通道與第一合并通道流體連通。
5.根據權利要求2的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，在液壓泵和液壓馬達中的至少一個中，殼體和缸體之間的環(huán)狀空間形成了低壓總管的第二合并通道。
6.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，液壓泵的高壓總管通過高壓油路直接連接至液壓馬達的高壓總管，在高壓油路中沒有限制油流動的任何干預閥，并且 其中，液壓泵的低壓總管通過低壓油路直接連接至液壓馬達的低壓總管，在低壓油路中沒有限制油流動的任何干預閥。
7.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置，還包括 旁通通路，所述旁通通路連接高壓油路和低壓油路以旁通液壓馬達；和 高壓減壓閥，所述高壓減壓閥設置在旁通通路中。
8.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置，還包括 至少一個蓄能器閥；和 至少一個蓄能器，所述至少一個蓄能器分別通過至少一個蓄能器閥連接至高壓油路， 其中，至少一個蓄能器閥打開和關閉，以在其中所述至少一個蓄能器與高壓油路流體連通的狀態(tài)和其中所述至少一個蓄能器與高壓油路隔離的狀態(tài)之間切換。
9.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，當工作腔中的壓力超過高壓油路中的壓力時，所述液壓泵的高壓閥打開，以允許液壓油通過高壓總管從液壓泵的工作腔流向高壓油路。
10.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，當工作腔中的壓力下降到低壓油路中的壓力以下時，液壓泵的低壓閥打開，以允許液壓油通過低壓總管從低壓油路流向液壓泵的工作腔。
11.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個是壓力操縱的單向閥，所述單向閥能夠由通過高壓閥和低壓閥中的至少一個的壓差而打開，以允許液壓油沿一個方向流動。
12.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個為電子控制閥，并且 其中，所述可再生能源類型的發(fā)電裝置還包括控制器，所述控制器控制與活塞運動的循環(huán)階段相關的電子控制閥的打開和關閉，以在每個循環(huán)中調節(jié)工作腔排出的液壓油的凈體積量。
13.根據權利要求12的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，控制器改變處于空轉狀態(tài)的工作腔的數目，以在每個工作循環(huán)中調節(jié)工作腔排出的液壓油的凈體積量，處于空轉狀態(tài)的工作腔的低壓閥在活塞運動的整個循環(huán)中保持打開。
14.根據權利要求12的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，控制器在活塞運動的每個循環(huán)中改變至少一組低壓閥和高壓閥的關閉時間，以在每個循環(huán)中調節(jié)工作腔排出的液壓油的凈體積量，對屬于所述至少一組低壓閥和高壓閥中的全部閥，關閉時間被共同改變。
15.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個為電子控制閥，所述電子控制閥為規(guī)定壓力下不能打開的面密封提升閥。
16.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，液壓泵和液壓馬達的高壓閥和低壓閥中的至少一個為電子控制閥，并且其中，所述可再生能源類型的發(fā)電裝置還包括控制電子控制閥的打開和關閉的控制器，以在活塞運動的每個循環(huán)期間阻止由液壓油的不對稱流出工作腔引起的扭矩和流動波動。
17.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，液壓泵的每個低壓閥為常開的電磁關閉閥，當工作腔中的壓力小于低壓油路中的壓力時所述電磁關閉閥被動地打開。
18.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置，還包括 壓力傳感器，所述壓力傳感器測量高壓油路中液壓油的壓力；和 溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在高壓油路和低壓油路中的一個中以測量高壓油路和低壓油路中的一個中的液壓油的溫度。
19.根據權利要求I的可再生能源類型的發(fā)電裝置， 其中，所述發(fā)電裝置為通過作為可再生能源的風發(fā)電的風力渦輪發(fā)電機。
全文摘要
本發(fā)明意圖提供一種可再生能源類型的發(fā)電裝置，其能夠根據控制信號高精度地控制液壓傳動裝置?？稍偕茉搭愋偷脑摪l(fā)電裝置包括由可再生能源驅動的旋轉軸18，由旋轉軸18驅動的液壓泵20，由液壓泵供給的增壓油驅動的液壓馬達，聯接至液壓馬達的發(fā)電機，通過其液壓泵的出口側與液壓馬達的入口側流體連通的高壓油路22，以及通過其液壓泵的入口側與液壓馬達的出口側流體連通的低壓油路23。所述液壓馬達和液壓泵20中的每個包括多個工作腔53，其中每個工作腔由缸51和活塞52包圍；高壓總管60，其包括各自連接至工作腔的多個第一分支通道60A以及連接至高壓油路的第一合并通道60B，第一分支通道連結到一起然后并入第一合并通道中；低壓總管62，其包括各自連接至工作腔的多個第二分支通道62A以及第二合并通道62B，第二分支通道連結到一起然后并入第二合并通道中；高壓閥65，其設置在高壓總管的第一分支通道中；低壓閥，其分別設置在低壓總管的第二分支通道中；和容納它們的殼體50。
文檔編號F03D11/02GK102884314SQ201180023089
公開日2013年1月16日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2010年5月28日
發(fā)明者堤和久, 清水將之, 前川篤, 野口俊英, 是松康弘, N.考德威爾, D.杜姆諾夫, S.索爾特, U.斯坦, W.拉姆彭, R.福克斯, A.羅伯特森, S.萊爾德, H.卡斯滕斯, V.帕帕拉 申請人:三菱重工業(yè)株式會社