一种波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸及控制方法，涉及流体压力执行机构技术领域，在液压缸筒内部设置了一内置固定杆，嵌入在活塞杆内，利用固定杆和活塞杆内腔作为高压工作腔，在减小了有效做功面积的同时，还可以增大活塞杆直径，确保了液压缸不仅在小浪下可以启动，同时还可以使在压缸做功条件下，满足压杆稳定性的要求。并且在液压缸的前端盖和后端盖设置了缓冲弹簧，用于缓冲在极限浪况下由于活塞杆行程过大而导致的撞击问题，通过合理的设置弹簧刚度，使液压缸可以缓冲在大浪情况下，主活塞撞击不到前后端盖。本发明专利技术极大提高了液压缸的使用寿命和安全性。发明专利技术极大提高了液压缸的使用寿命和安全性。发明专利技术极大提高了液压缸的使用寿命和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸及控制方法


[0001]本专利技术涉及波浪能液压发电
及流体压力执行机构
，具体涉及一种波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸及控制方法。

技术介绍

[0002]波浪能属于一种清洁无污染的海洋可再生能源，并且具有储量丰富、能量密度大等优点，波浪能利用技术成为了世界各个沿海国家积极研发的热点。波浪具有往复、低频和出力大等特点，而带有蓄能环节的液压系统可以很好的缓冲由于波浪的这些特性带来的冲击，使最终的能量输出平稳，达到并网的要求。因此液压式的能量转换系统成为当前波浪能装置能量转换方式的主流选择。
[0003]在液压式的波浪能能量转换系统中液压缸是将波浪能转换为液压能的动力部件，而传统液压缸的用途刚好相反，主要作为执行元件使用，将机械能转换为液压能，并且波浪能装置液压缸长期工作在海水(或海汽)中，工作环境恶劣，因此，液压缸是波浪能发电装置中较易出故障的部件。目前，液压缸在波浪能装置上的做功方式主要有两种，以双浮体点吸收式做功为例，如图1所示，吸波浮体受到波浪力相对于主体向上运动做功，向下运动主要靠吸波浮体自身重力，一般只利用波浪力做功，也即是将浮体向上运动做功的能量进行利用。
[0004]第一种做功形式是将液压缸安装在吸波浮体的下方，置于海水中，液压缸一端连接吸波浮体，一端连接主体的下部位置，如图1所示，当吸波浮体在波浪作用下向上运动时，液压缸杆在吸波浮体的带动下，向上拉动，液压缸有杆腔充满高压液压油，属于拉缸做功，此种做功方式液压缸的有效做功面积是S1/>‑
S2，，S1是活塞的面积，S2是活塞杆的面积，出力是F＝p
×
(S1
‑
S2)，其中p是蓄能器的压力。拉缸做功的优点是液压缸长期在受拉情况下做功，不存在压杆稳定性(只有液压杆在受压的时候存在)的问题，液压缸的活塞杆不容易机械损坏。但是缺点更多且目前很难解决，主要有：(1)在液压缸安装在水下，活塞杆防腐问题较为严重；(2)防污问题同样严重，活塞杆表面有大量的海生物附着，在活塞杆频繁的运动下，非常容易损坏液压缸密封圈；(3)液压缸安装在水下，平时维护检修的便利性非常差；(4)一旦液压缸密封圈失效，液压油全部泄露至海水中，对环境影响较大；(5)液压缸密封圈失效后，海水将会进入到整个液压系统，对系统将造成严重的损坏；(6)在大浪情况下行程极限的问题，当活塞杆运动幅度超过液压缸行程极限时，液压缸会装机液压缸筒，造成损毁。这六个缺点使波浪能装置液压缸以拉缸的形式做功目前很难大规模使用。
[0005]另一种做功形式是将液压缸安装在浮体的上方，置于海面之上，如图2所示，浮体向上运动做功，一端连接吸波浮体，一端连接主体的顶部，液压缸在浮体向上运动时，受压做功，液压缸无杆腔充满液压油，属于压缸做功，此种做功方式液压缸的有效做功面积是S1，也即是活塞的截面面积，出力是F＝p
×
S1，在相同的波浪力和蓄能器压力的情况下，液压缸需要做的更细，否则，相同的波浪力下，驱动不了液压缸运动。此种做功方式改善了拉缸做功形式(2)、(3)、(4)、(5)的缺点，因此，目前大多数液压缸采用此种形式。于此同时压
缸做功也产生了其他的问题，主要有(1)液压缸活塞杆直径设计相对困难，设计的太细，液压缸的压杆稳定性较差(压杆稳定性与活塞杆的直径相关)，杆容易折弯，导致失效；设计太粗，做功面积较大，小波浪下推动不了液压缸做功，导致做功效率很低；(2)液压缸处在海汽中，杆表面的腐蚀也同样严重，腐蚀后容易导致密封圈失效，导致液压缸失压；(3)无论拉升做功还是压缸做功，都存在行程极限的问题，如何在行程极限时对油缸进行缓冲，防止油缸运动超过行程极限。因此，欲使波浪能装置液压缸可以稳定可靠的工作，提出一种合理的液压缸设计方式能有效解决上述问题就显得至关重要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸及控制方法，在传动的液压缸内部设置空心杆，极大的减少液压缸在运行中油液泄露的可能性，解决了压缸做功下液压缸压杆稳定性问题，提高了波浪能液压缸的可靠性和稳定性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，用于与波浪能发电装置连接，所述波浪能发电装置包括主体和吸波浮体，其包括：
[0009]缸筒，其两端具有后端盖和前端盖且所述缸筒与所述主体连接；
[0010]内置固定杆，其同轴设置在所述缸筒内且所述内置固定杆具有空心腔体，所述内置固定杆的右端部延伸至前端盖且安装有副活塞；
[0011]活塞杆，其同轴套设在所述内置固定杆上且所述活塞杆具有空心腔体，所述活塞杆的左端部安装有主活塞且所述活塞杆的右端部与所述吸波浮体连接，缸筒、活塞杆与内置固定杆组成多级缸，其中，
[0012]所述内置固定杆的空心内腔为固定杆内腔，所述固定杆内腔的左端部连通有主油口；所述内置固定杆的外壁、所述活塞杆的内壁、所述主活塞和所述副活塞围成的腔体为密封腔；所述活塞杆的空心腔体除去所述密封腔的部分为活塞杆内腔；所述缸筒的内壁、所述后端盖、所述内置固定杆的外壁和所述主活塞围成的腔体为主腔，所述主腔连通有后油口；所述缸筒的内壁、所述前端盖、所述活塞杆的外壁和所述主活塞围成的腔体为主有杆腔，所述主有杆腔连通有前油口；所述固定杆内腔与所述活塞杆内腔连通；
[0013]所述主体和所述浮体在波浪作用下存在相对运动，从而驱动活塞杆在在缸筒内部往复运动。
[0014]如上所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，进一步地，还包括油箱和蓄能器，其中，所述主油口通过带有第一单向阀的管路从所述油箱吸油，所述主油口通过带有第二单向阀的管路将液压油泵入所述蓄能器，所述后油口和所述前油口连通所述油箱。
[0015]如上所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，进一步地，靠近所述前端盖的内壁上安装有前缓冲弹簧，靠近所述后端盖的内壁上安装有后缓冲弹簧。
[0016]如上所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，进一步地，所述活塞杆与所述前端盖之间设有第一密封圈；所述主活塞与所述缸筒的内壁之间设有第二密封圈；所述内置固定杆外壁与所述主活塞之间设有第三密封圈；所述副活塞与所述活塞杆的内壁之间设有第四密封圈。
[0017]如上所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，进一步地，所述密封腔冲入
有惰性气体。
[0018]一种多级可缓冲液压控制方法，其利用如上所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，其包括：
[0019]第一控制模式，其用于当吸波浮体相对于主体做向上运动时，
[0020]第二控制模式，其用于当吸波浮体相对于主体做向下运动时，
[0021]第三控制模式，其用于所述第一控制模式的极限浪况下；以及，
[0022]第四控制模式，其用于所述第二控制模式的极限浪况下。
[0023]如上所述的多级可缓冲液压控制方法，进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，用于与波浪能发电装置连接，所述波浪能发电装置包括主体和吸波浮体，其特征在于，包括：缸筒，其两端具有后端盖和前端盖且所述缸筒与所述主体连接；内置固定杆，其同轴设置在所述缸筒内且所述内置固定杆具有空心腔体，所述内置固定杆的右端部延伸至前端盖且安装有副活塞；活塞杆，其同轴套设在所述内置固定杆上且所述活塞杆具有空心腔体，所述活塞杆的左端部安装有主活塞且所述活塞杆的右端部与所述吸波浮体连接，缸筒、活塞杆与内置固定杆组成多级缸，其中，所述内置固定杆的空心内腔为固定杆内腔，所述固定杆内腔的左端部连通有主油口；所述内置固定杆的外壁、所述活塞杆的内壁、所述主活塞和所述副活塞围成的腔体为密封腔；所述活塞杆的空心腔体除去所述密封腔的部分为活塞杆内腔；所述缸筒的内壁、所述后端盖、所述内置固定杆的外壁和所述主活塞围成的腔体为主腔，所述主腔连通有后油口；所述缸筒的内壁、所述前端盖、所述活塞杆的外壁和所述主活塞围成的腔体为主有杆腔，所述主有杆腔连通有前油口；所述固定杆内腔与所述活塞杆内腔连通；所述主体和所述浮体在波浪作用下存在相对运动，从而驱动活塞杆在在缸筒内部往复运动。2.根据权利要求1所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，其特征在于，还包括油箱和蓄能器，其中，所述主油口通过带有第一单向阀的管路从所述油箱吸油，所述主油口通过带有第二单向阀的管路将液压油泵入所述蓄能器，所述后油口和所述前油口连通所述油箱。3.根据权利要求1所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，其特征在于，靠近所述前端盖的内壁上安装有前缓冲弹簧，靠近所述后端盖的内壁上安装有后缓冲弹簧。4.根据权利要求1所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，其特征在于，所述活塞杆与所述前端盖之间设有第一密封圈；所述主活塞与所述缸筒的内壁之间设有第二密封圈；所述内置固定杆外壁与所述主活塞之间设有第三密封圈；所述副活塞与所述活塞杆的内壁之间设有第四密封圈。5.根据权利要求1所述的波浪能发电装置用的多级可缓冲液压缸，其特征在于，所述密封腔冲入有惰性气体。6.一种多级可缓冲液压控制方法，其利用如权利要求1至5任一所述的波...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶寅，王坤林，盛松伟，王振鹏，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：