專利名稱：一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸。
背景技術(shù)：
波浪能發(fā)電技術(shù)是新能源領(lǐng)域的熱門技術(shù)之一，波浪能發(fā)電裝置通常采用液壓缸將一次捕能機(jī)構(gòu)捕獲到的能量轉(zhuǎn)換為液壓能(如附圖I所示)，然后通過液壓傳動(dòng)系統(tǒng)將能量傳遞到發(fā)電機(jī)端用于發(fā)電。波浪能發(fā)電裝置的效率通常由其自身的結(jié)構(gòu)所決定。例如一次捕能機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)捕能效率有很大的影響，傳統(tǒng)的提高波浪能發(fā)電裝置的效率的方法主要是優(yōu)化一次捕能機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，但是，這種方法的局限性，是不能針對(duì)波浪的不同波況對(duì)一次捕能機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。另外，作為一次捕能機(jī)構(gòu)與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的連接單元的液壓缸，由于波浪本身具有隨機(jī)性，使得液壓缸輸入液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓油的流量和壓力都會(huì)隨之波動(dòng)。一般來說， 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作在設(shè)計(jì)的額定壓力下時(shí)，會(huì)具有較高的能量傳遞效率。當(dāng)波浪發(fā)生變化時(shí)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的工作壓力也產(chǎn)生變化，由于液壓缸的參數(shù)無法調(diào)整，無法通過調(diào)節(jié)液壓缸的工作狀態(tài)來調(diào)節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力，導(dǎo)致液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的能量傳遞效率降低，從而使整個(gè)波浪能發(fā)電裝置的效率降低?，F(xiàn)有的波浪能發(fā)電裝置，多采用在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中配置蓄能器的方法，來解決液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作壓力調(diào)節(jié)的問題。蓄能器調(diào)節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作壓力的工作原理如下1、 隨著波浪的變大，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力會(huì)相應(yīng)升高，當(dāng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力超過預(yù)先設(shè)定的蓄能器的工作壓力時(shí)，管路中的部分油液就會(huì)進(jìn)入蓄能器中儲(chǔ)存起來，阻礙液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作壓力的增大；2、之后，當(dāng)波浪的變小時(shí)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力會(huì)相應(yīng)降低，蓄能器會(huì)釋放出儲(chǔ)存起來的高壓油液到管路中，延緩液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作壓力的降低，直至蓄能器在波浪變大時(shí)儲(chǔ)存的油液釋放完畢為止。通過上述兩個(gè)過程，基本可以使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作在一個(gè)適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫ο拢ＷC液壓系統(tǒng)的傳遞效率。但是這種壓力調(diào)節(jié)方式存在這樣一個(gè)問題，如果液壓傳動(dòng)系統(tǒng)一直工作在較小的工作壓力下時(shí)，蓄能器將一直處于未工作狀態(tài)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力將始終是一個(gè)較小的值，較低的工作壓力會(huì)使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的傳遞效率非常低。此外，由于蓄能器的充氣壓力和容積的限制，在采用蓄能器調(diào)節(jié)液壓傳遞系統(tǒng)的工作壓力時(shí)也具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸，該所述液壓缸通過控制處于工作狀態(tài)的子液壓缸的組數(shù)，來調(diào)節(jié)一次捕能機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力，提高了波浪能發(fā)電裝置的捕能效率和能量傳遞效率，即提供了能量利用率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案—種用于波浪能發(fā)電的液壓缸,包括缸體、缸蓋、活塞和主活塞桿,在所述缸體底部的內(nèi)壁上設(shè)有一中空的支架，所述支架的側(cè)壁與所述活塞的中心線相平行，所述支架固定在缸體上。所述支架的內(nèi)部設(shè)有一與缸體相固定的油箱。N對(duì)子液壓缸沿所述活塞的中心線圓周方向，均勻地固定在缸體的內(nèi)壁上，N大于等于2的自然數(shù)，所述子液壓缸位于所述支架外側(cè)。所有子液壓缸的中心線均位于在以活塞的中心線為中心線的圓柱面上，所有子液壓缸的活塞桿均固定在活塞上。沿活塞的中心線，相對(duì)稱的每對(duì)子液壓缸為一組，每組所述子液壓缸的兩個(gè)有桿腔通過管道相連接，每組所述子液壓缸的兩個(gè)無桿腔通過管道相連接。每組所述子液壓缸對(duì)應(yīng)一對(duì)兩位三通高速開關(guān)閥，一對(duì)兩位三通高速開關(guān)閥為一組，所述三通高速開關(guān)閥的個(gè)數(shù)等于所述子液壓缸的個(gè)數(shù)，所述兩位三通高速開關(guān)閥安裝固定在支架上。每組所述子液壓缸的兩個(gè)有桿腔均與每組所述三通高速開關(guān)閥中的其中一個(gè)兩位三通高速開關(guān)閥的A 口通過管道相連接，每組所述子液壓缸的兩個(gè)無桿腔均與每組所述三通高速開關(guān)閥中的另一個(gè)兩位三通高速開關(guān)閥的A 口通過管道相連接；所有所述兩位三通高速開關(guān)閥的B 口通過管道連接油箱，所有所述兩位三通高速開關(guān)閥的C 口通過管道連接波浪能發(fā)電裝置的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。進(jìn)一步的，所述活塞與缸體之間設(shè)有密封件，所述缸蓋與主活塞桿之間由內(nèi)向外設(shè)有導(dǎo)向環(huán)、組合式密封和防塵圈。進(jìn)一步的，所述缸體、活塞、主活塞桿、缸蓋均采用高氮鋼材料。采用本發(fā)明具有如下的有益效果I、本發(fā)明所述的用于波浪能發(fā)電的液壓缸，通過控制若干組兩位三通高速開關(guān)閥的工作狀態(tài)，來改變處于工作狀態(tài)的子液壓缸的組數(shù)，從而間接調(diào)節(jié)了一次捕能機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提高了能量捕獲效率。2、本發(fā)明所述的用于波浪能發(fā)電的液壓缸，可以調(diào)節(jié)輸入到波浪能發(fā)電裝置的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的油液壓力，使得液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力得到調(diào)節(jié)，提高了能量傳遞效率。3、本發(fā)明所述的用于波浪能發(fā)電的液壓缸，可以采用壓力較低等級(jí)的子液壓缸， 當(dāng)波浪較小時(shí)，波浪能發(fā)電裝置依然可以具有較高的能量利用率。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I為現(xiàn)有的波浪能發(fā)電裝置的一次捕能機(jī)構(gòu)與液壓缸的連接圖；圖2為本發(fā)明一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸實(shí)施例的沿E-E方向的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3為本發(fā)明一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸實(shí)施例的沿D-D方向結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為本發(fā)明一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸實(shí)施例的液壓連接原理圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖2和附圖3。一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸，包括缸體11、缸蓋12、活塞 13和主活塞桿131，缸體11和缸蓋12通過螺栓連接固定在一起并形成一個(gè)圓柱形空間，活塞13和主活塞131固定在一起，主活塞桿131通過缸蓋12上的通孔伸出到圓柱形空間外部。在所述缸體11的底部、內(nèi)壁中心處設(shè)有一中空的三角形支架40，所述支架40的側(cè)壁與所述活塞13的中心線相平行，所述支架40焊接固定在缸體11的內(nèi)壁上。圓柱形油箱50焊接固定在缸體11底部?jī)?nèi)壁上，所述油箱50的中心線與活塞13的中心線相重合，所述油箱50位于支架40的內(nèi)部，油箱50與支架40不接觸。沿活塞13的中心線圓周方向均勻地設(shè)有3對(duì)子液壓缸20，3對(duì)子液壓缸20的中心線均位于同一個(gè)圓柱面上，所述子液壓缸20通過螺栓連接固定在缸體11底部的內(nèi)壁上。所述子液壓缸20的活塞桿21穿過活塞 13，并通過螺帽與活塞13固定在一起，所述子液壓缸20的活塞桿21可以跟隨活塞13—起做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。參照附圖4所示的液壓連接原理圖。沿活塞13的中心線，相對(duì)稱的每對(duì)子液壓缸 20為一組，每組子液壓缸20的兩個(gè)有桿腔通過管道相連接，每組子液壓缸20的兩個(gè)無桿腔通過管道相連接。這樣的連接方式，是為了能夠使每組子液壓缸20的兩個(gè)活塞桿能夠同時(shí)同步動(dòng)作，保證每組子液壓缸20的兩個(gè)活塞桿作用在活塞13上的力相同，而且，每組子液壓缸20的兩個(gè)子液壓缸沿活塞13的中心線對(duì)稱布置，都可以起到防止活塞13受力不均衡的作用。參照附圖2至附圖4。每組子液壓缸20對(duì)應(yīng)一對(duì)兩位三通高速開關(guān)閥30，所述兩位三通高速開關(guān)閥30的個(gè)數(shù)也為六個(gè)，每對(duì)兩位三通高速開關(guān)閥30為一組，所述支架40 的三個(gè)外表面上分別固定安裝有一組三通高速開關(guān)閥30。每組子液壓缸20的兩個(gè)有桿腔均與一組兩位三通高速開關(guān)閥30中的其中一個(gè)兩位三通高速開關(guān)閥30的A 口通過管道相連接，每組子液壓缸20的兩個(gè)無桿腔均與一組兩位三通高速開關(guān)閥30中的另一個(gè)兩位三通高速開關(guān)閥30的A 口均通過管道相連接。所有所述兩位三通高速開關(guān)閥30的B 口均通過管道連接油箱50。所有所述兩位三通高速開關(guān)閥30的C 口均通過管道連接波浪能發(fā)電裝置的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，其具體連接方式和連接接口位置由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定。所述支架40的側(cè)壁上設(shè)有與管道相配合的小孔作為管道的通路，所述支架40對(duì)管道起一定的支撐作用。所述用于波浪能發(fā)電的液壓缸的控制過程如下I、當(dāng)一次捕能機(jī)構(gòu)捕獲的波浪能較低時(shí)，根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力，選擇控制f組所述兩位三通高速開關(guān)閥30工作在左位，控制g組和h組所述兩位三通高速開關(guān)閥 30工作在右位，使得f組所述兩位三通高速開關(guān)閥30的A 口和C 口連通，使得g組和h組所述兩位三通高速開關(guān)閥30的A 口和B 口連通。工作在左位的所述兩位三通高速開關(guān)閥 30相連接的所述子液壓缸20處于工作狀態(tài)(即向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)提供高壓油液)，而工作在右位的所述兩位三通高速開關(guān)閥30相連接的所述子液壓缸20處于不工作狀態(tài)(即未向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)提供高壓油液)，處于不工作狀態(tài)的子液壓缸與油箱處于連通狀態(tài)。2、當(dāng)一次捕能機(jī)構(gòu)捕獲的波浪能較高時(shí)，所有子液壓缸20均處于工作狀態(tài)，同時(shí)向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)提供高壓油液。通過上述控制過程，可以根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力，控制處于工作狀態(tài)的子液壓缸20的組數(shù)。當(dāng)處于工作狀態(tài)的子液壓缸20的組數(shù)不同時(shí)，子液壓缸20輸入到液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的油液的壓力就會(huì)不同，這樣就可以既能調(diào)節(jié)一次捕能機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，又能調(diào)節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力，從而提高了能量捕獲與傳遞效率。而且，處于不工作狀態(tài)的子液壓缸20由于此時(shí)與油箱相連通，其活塞桿只跟隨主活塞桿131做隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)，消耗的能量較少。所述用于波浪能發(fā)電的液壓缸也可以有2組，或者大于等于4組的子液壓缸20，具體需要多少組子液壓缸20，由設(shè)計(jì)工作壓力、控制精度和加工工藝決定。由于本發(fā)明所述的用于波浪能發(fā)電的液壓缸需要放置于海水中，所以需要解決密封和抗腐蝕問題。密封問題的解決采用下述方式在所述活塞13與缸體11之間配置密封件61,在所述缸蓋12與活塞桿131之間由內(nèi)向外配置導(dǎo)向環(huán)62、組合式密封63和防塵圈 64?？垢g問題的解決采用下述方式所述缸體11、活塞13、主活塞桿131、缸蓋12均采用高氮鋼材料，該材料具有耐腐蝕、高強(qiáng)度特性，在液壓缸外表面熱噴涂鋁，在主活塞桿的表面鍍鉻0. 05mm，最后對(duì)液壓缸外表面整體進(jìn)行噴涂海工油漆處理。
權(quán)利要求
1.一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸，包括缸體(11)、缸蓋(12)、活塞(13)和主活塞桿 (131)，其特征在于在所述缸體(11)底部的內(nèi)壁上設(shè)有一中空的支架(40)，所述支架(40) 的側(cè)壁與所述活塞(13)的中心線相平行，所述支架(40)固定在缸體(11)上；所述支架 (40)的內(nèi)部設(shè)有一與缸體(11)相固定的油箱(50) ;N對(duì)子液壓缸(20)沿所述活塞(13) 的中心線圓周方向，均勻地固定在缸體(11)的內(nèi)壁上，N大于等于2的自然數(shù)，所述子液壓缸(20)位于所述支架(40)外側(cè)；所有子液壓缸(20)的中心線均位于在以活塞(13)的中心線為中心線的圓柱面上，所有子液壓缸(20)的活塞桿(21)均固定在活塞(13)上；沿活塞(13)的中心線，相對(duì)稱的每對(duì)子液壓缸(20)為一組，每組所述子液壓缸(20) 的兩個(gè)有桿腔通過管道相連接，每組所述子液壓缸(20)的兩個(gè)無桿腔通過管道相連接；每組所述子液壓缸(20)對(duì)應(yīng)一對(duì)兩位三通高速開關(guān)閥(30)，一對(duì)兩位三通高速開關(guān)閥(30) 為一組，所述三通高速開關(guān)閥(30)的個(gè)數(shù)等于所述子液壓缸(20)的個(gè)數(shù)，所述兩位三通高速開關(guān)閥(30)安裝固定在支架(40)上；每組所述子液壓缸(20)的兩個(gè)有桿腔均與每組所述三通高速開關(guān)閥(30)中的其中一個(gè)兩位三通高速開關(guān)閥(30)的A 口通過管道相連接， 每組所述子液壓缸(20)的兩個(gè)無桿腔均與每組所述三通高速開關(guān)閥(30)中的另一個(gè)兩位三通高速開關(guān)閥(30)的A 口通過管道相連接；所有所述兩位三通高速開關(guān)閥(30)的B 口通過管道連接油箱(50)，所有所述兩位三通高速開關(guān)閥(30)的C 口通過管道連接波浪能發(fā)電裝置的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸，其特征在于所述活塞(13) 與缸體(11)之間設(shè)有密封件(61)，所述缸蓋(12)與主活塞桿(131)之間由內(nèi)向外設(shè)有導(dǎo)向環(huán)(62)、組合式密封(63)和防塵圈(64)。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸，其特征在于所述缸體(11)、 活塞(13)、主活塞桿(131)、缸蓋(12)均采用高氮鋼材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于新能源利用領(lǐng)域，具體涉及一種用于波浪能發(fā)電的液壓缸。所述用于波浪能發(fā)電的液壓缸包括缸體(11)、缸蓋(12)、活塞(13)、主活塞桿(131)和若干對(duì)子液壓缸(20)，所述子液壓缸(20)沿活塞(13)的中心線的圓周方向均勻的固定在缸體(11)底部的內(nèi)壁上。每組子液壓缸(20)對(duì)應(yīng)一組兩位三通高速開關(guān)閥(30)，每組兩位三通高速開關(guān)閥(30)的工作狀態(tài)可以決定對(duì)應(yīng)的每組子液壓缸(20)是與油箱相連通，還是與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)相連通。通過調(diào)節(jié)與子液壓缸(20)相對(duì)應(yīng)的兩位三通高速開關(guān)閥(30)，可以控制處于工作狀態(tài)的子液壓缸的組數(shù)，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)一次捕能機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作壓力，提高能量捕獲效率和傳遞效率。
文檔編號(hào)F15B15/14GK102588378SQ201210040268
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者張大海, 李偉, 林勇剛, 鮑經(jīng)緯, 黃煒 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)