[发明专利]低转速柱塞泵装置及应用该装置的风力发电装置

说明书

 

技术领域：

本发明涉及一种发电设备，特别是一种低转速柱塞泵装置及应用该装置的风力发电装置。

 

背景技术：

PCT/NO2008/000381专利阐述了在风力发电机中，用液压泵与液压马达的组合来代替传统的齿轮增速机，实现能量的传输，这种风力发电机的液压泵，由于其功率输入轴没有足够多的支撑点与机械强度，不能承载风力涡轮叶片的重力与风的推力，因此不能将液压泵的功率输入轴直接作为风力涡轮叶片的固定轴，还需要一个额外的主轴来支撑涡轮机，生产成本较高；液压泵的泵体不是采用模块化的设计，无法根据不同风场的实际风能输入要求，来增减液压泵的总功率，以此来适应涡轮叶片的转速达到最优叶尖速比。且以往风力发电机组的机械部件容易受到意外冲击损坏，大大缩短了其使用寿命。另外，现有普通的柱塞泵要求输入轴需高速运转，才能满足功率要求，从而无法直接应用普通的柱塞泵在风力发电领域。

 

发明内容：

本发明的其中一个目的在于提供一种低转速柱塞泵装置，该低转速柱塞泵装置不仅结构简单、设计合理，而且有利于简化风力发电装置结构，降低制造成本，且可以满足转轴低速运转下适应不同的风能功率输入要求。

本发明低转速柱塞泵装置，其特征在于：包括一根贯穿泵体外壳的驱动转轴，沿着驱动转轴的轴向上，设置有一组或一组以上可以增、减拼接组合的柱塞泵组，所述柱塞泵组包括一个固定在驱动转轴上的凸轮，以及沿着驱动转轴的径向上布置的两个或两个以上的柱塞泵，以及固定柱塞泵的外壳，所述驱动转轴的一端直接固定一台风力涡轮机。

上述柱塞泵包括柱塞泵缸体和设置在柱塞泵缸体内的并与之组成滑动密封的往复柱塞，所述往复柱塞与柱塞泵缸体组成的密封腔体内设有压缩弹簧，所述的压缩弹簧总是驱动往复柱塞向着泵的驱动转轴轴心复位移动，所述的柱塞泵的缸体固定在泵的外壳上，并垂直于泵的驱动轴回转中心，所述往复柱塞与凸轮之间设有一月牙形滑动轴承，所述月牙形滑动轴承的内弧面与凸轮的接触面形状相吻合，所述往复柱塞的头部对应设有一弧面与月牙形滑动轴承的外弧面相吻合，所述往复柱塞通过月牙形滑动轴承的滑动支撑，并受凸轮驱动，在柱塞泵缸体内做往复直线移动。

上述柱塞泵缸体外端头设有低压进水管和高压出水管，所述的低压进水管与柱塞泵缸体之间，设有一个朝缸体内单向开启的进水单向阀，所述的一组或一组以上拼接组合的柱塞泵组上每个的柱塞泵的低压进水管通过多级的三通连接，最终汇总连接至低压进水总管，所述的高压出水管与柱塞泵缸体之间，设有一个朝高压出水管单向开启的出水单向阀，所述的一组或一组以上拼接组合的柱塞泵组上的每个柱塞泵的高压出水管通过多级的三通连接，最终汇总连接至一个高压出水总管。

上述低压进水管和高压出水管上设有的单向阀均独立安装在缸顶两侧。

 

本发明低转速柱塞泵装置的优点：

1、该装置柱塞泵组采用模块化的设计，方便组合出不同总数量的组件，以此方便灵活地增减泵的总功率，来适应不同的风能功率输入要求。

2、本发明中与风力涡轮机固定连接的柱塞泵的驱动转轴直接驱动凸轮工作，有利于简化转轴设计，也有利于提高转轴的疲劳寿命，大幅度地降低零件的加工精度要求和生产制造成本。

3、该装置往复柱塞头部采用月牙形滑动轴承，月牙滑动轴承的外弧面与活塞头部内弧面贴合，内弧面与转轴上的凸轮圆周面贴合，形成两个滑动摩擦副，适合承受大的接触应力，传递大功率，简单可靠。

4、该装置低压进水管和高压出水管上的单向阀均独立安装在缸顶两侧，在不需要活塞组件解体的情况下，可方便地更换有故障的阀门。

5、柱塞泵的驱动转轴可以设计成空心的轴，这样，可方便通过空心轴传输各种控制装置，以此实现对风力涡轮叶片的攻角的调整或对叶尖气动刹车装置的驱动。

 

本发明的另一个目的在于提供一种风力发电装置，该风力发电装置结构简单、制造成本低，不容易受大风意外冲击疲劳损坏，有利于延长其使用寿命；同时其可以满足转轴低速运转下适应不同的风能功率输入要求。