具有多凸起部式环形凸轮的流体工作机器制造技术

一种用于可再生能源产生装置的流体工作机器，该流体工作机器包括一个环形凸轮和多个工作室，该环形凸轮具有围绕该环形凸轮的旋转轴线延伸的一个环形的工作表面，该环形的工作表面限定了多个波形，每个工作室具有一个活塞，每个活塞与该环形凸轮工作表面处于运行性接合，该环形凸轮与这些工作室被安装为彼此相对旋转，工作室容积周期由此与该环形凸轮相对于这些工作室的旋转相耦合，其特征在于该环形凸轮工作表面的这些单独的波形具有一种不对称的轮廓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于流体工作机器的多凸起部式环形凸轮并且涉及包括这种类型的环形凸轮的流体工作机器。本专利技术特别适用于大型流体工作机器，例如，可再生能源提取装置(如风力涡轮机)中的泵或马达。
技术介绍
流体工作机器包括受流体驱动的和/或驱动流体的机器，如泵、马达、以及可以在不同的运行模式下作为泵亦或作为马达而起作用的机器。当流体工作机器作为泵来运行时，一 个低压歧管典型地用作工作流体的一种净来源点(net source)而一个高压歧管典型地用作工作流体的净汇收点(net sink)。当流体工作机器作为一台马达来运行时，一个高压歧管典型地用作流体的净来源点而一个低压歧管典型地用作流体的净汇收点。在本说明书和所附权利要求书中，术语“高压”以及“低压”是相对性的，并且取决于具体应用。在一些实施方案中，低压工作流体可以处于高于大气压的一个压力，并且可以是大气压的几倍。然而，在所有情况下，低压工作流体将典型地处于比高压工作流体更低的压力。一台流体工作机器可以具有一个以上的低压歧管并且具有一个以上的闻压歧管。大排量环形凸轮式流体工作机器(即具有一个大型的旋转的环形凸轮的流体工作机器，这个凸轮驱动围绕该凸轮安排的多个径向活塞，其中每个活塞典型地在每圈凸轮旋转上往复运动多次)是已知的并且被提议用于可再生能源的应用中，在这些应用中存在一种低速的旋转输入但有一个相对高速的发电机(Rampen, Taylor&Riddoch, Gearlesstransmissions for wind turbines,DEWEK,Bremen,Dec. 2006)。环形凸轮流体工作机器典型地具有多个滚轮，这些滚轮在一个波状的凸轮上滚动并且运行性地连接到多个活塞上。每个活塞是可滑动地接合在一个缸中，这个缸与活塞一起限定了包含工作流体的一个工作室，该工作室通过一个或多个阀门与高压以及低压歧管相连通。这些活塞是各自可运行的以便在该缸内进行往复运动从而在环形凸轮旋转时改变该工作室容积，这样就执行了一个工作室容积周期，并且在这个过程中工作流体可以被排移。环形凸轮流体工作机器可以被配置成使得这些活塞与缸被定位在该环形凸轮的内部(该环形凸轮具有一个面向内的工作表面)、或者可以被配置成使得该环形凸轮具有一个面向外的工作表面并且被定位在这些活塞与缸的内部。确实，具有每一种配置的环形凸轮流体工作机器也是已知的，其中该环形凸轮旋转、亦或这些活塞和缸旋转。在这种环形凸轮被定位在内与外两圈活塞与缸之间的情况下，还有可能使环形凸轮既有面向内的也有面向外的工作表面。甚至有可能使这些活塞与缸大致与旋转轴线平行地对齐、并且使环形凸轮具有一个或多个轴向面对的工作表面。多缸流体工作机器(包括环形凸轮流体工作机器)可以是可变排量的流体工作机器(泵或马达，或者作为泵亦或马达可运行的机器)，其中每个工作室是可选择的以便由该工作室在一个工作室容积周期的过程中执行一个有效的(或部分有效的)工作室容积周期或者一个空转周期来对从该低压歧管至高压歧管(或与之相反)的流体的时间平均净排量进行调节，在该有效的(或部分有效的)工作室容积周期中存在一个工作流体的净排量，而在该空转周期中基本上不存在工作流体的净排量。大型的流体工作机器(例如适合于可再生能源的那些)是典型地经受着特别高的内力和压力。例如，具有适合于风力涡轮机的尺寸的大型环形凸轮流体工作机器的高压(以及的确低压)工作流体的压力是特别高的。因此由该环形凸轮接收的来自这些滚轮的力也是很高的，并且已知它使得这些环形凸轮的工作表面受损。已经有人提出用多个区段来组装大型环形凸轮，并且已知由于工作表面上出现的多个不连续点在区段之间的交界处的滚轮压力下使得过度磨损发生在滚轮上以及工作表面上。特别是当环形凸轮流体工作机器的运行压力非常高(例如，高于300巴)时，该环形凸轮和滚轮中的反复的表面应力(赫氏应力)可超出允许该环形凸轮具有一个长工作寿命的水平(例如，1.5GPa)。此外，令人希望的是在该环形凸轮上具有大数目的凸起部(最短的波长)以便提高速度倍增因数(在轴旋转速率 上工作室周期频率藉此而增大的因数)，但是在该工作表面中的赫氏应力会随着该环形凸轮表面斜率的增大而增加。因此不可能对于同一尺寸的活塞将这些滚轮简单地制造得更大，因为该活塞无论如何都只会在同一区域上施加力到该滚轮上，也不会具有更多或更高幅值的波形，否则该机器会变得更大且更沉重。该凸轮的曲率也是重要的，这是在于该凸轮的曲率决定着该凸轮与该滚轮之间的接触面积。因此，对于具有最小的重量、最大的速度倍增因数并且具有延长的工作寿命的一种流体工作机器以及用于径向流体工作机器的环形凸轮仍然存在着一种需求。
技术实现思路
根据本专利技术的一个第一方面，在此提供了一种用于可再生能源产生装置的流体工作机器，该流体工作机器包括一个环形凸轮和多个工作室，该环形凸轮具有围绕该环形凸轮的一个旋转轴线延伸的一个环形的工作表面，这个环形的工作表面限定了多个波形，每个工作室具有一个活塞，每个活塞(典型地，通过一个接合凸轮的元件，如与该对应的活塞一体的一个滚轮或活塞滑履)与该环形凸轮工作表面处于运行性接合，该环形凸轮与这些工作室被安装为彼此相对旋转，工作室容积的周期由此与该环形凸轮相对于这些工作室的旋转相耦合，其特征在于该环形凸轮工作表面的这些单独的波形具有一种不对称的轮廓。通过该环形凸轮工作表面的这些单独的波形具有一种不对称的轮廓的说法，我们是指多个单独的波形的轮廓(即该工作表面)不是在经过一个最大值点或最小值点的镜像下对称的。这多个波形的轮廓典型地是彼此相同的并且因此该工作表面(由多个波形组成)可以是旋转地对称的。因此，在使用该机器的过程中，在单独的工作室容积的一个周期中该工作室容积的改变在时间上不是对称的。这与已知的机器相反，已知的机器具有多个工作表面，这些工作表面包括多个具有对称的轮廓的波形，在这些已知的机器中这些工作室的排放冲程和进入冲程的持续时间是相同的，并且在这种情况下工作室容积的变化率的幅度在排放冲程和进入冲程中的相应的时间上是相同的。该流体工作机器具有一个第一运行模式。该第一运行模式可以是泵送运行。该第一运行模式可以是马达运行。该流体工作机器可以只具有该第一运行模式。然而，该流体工作机器还可以具有一个第二运行模式。如果该第一运行模式是泵送运行，则该第二运行模式可以是马达运行。如果该第一运行模式是马达运行，则该第二运行模式可以是泵送运行。在该第一和该第二运行模式二者中该环形凸轮可以相对于这些工作室在相同的转向上旋转。在这种情况下，该第一运行模式典型地是主导性运行模式。因此，该流体工作机器可以被设计为大多数时候该环形凸轮相对于这些工作室在一个第一转向上旋转运行，但在该环形凸轮相对于这些工作室在一个第二转向上旋转时能够是可用的。例如，该工作流体机器可以在主导运行模式中作为泵运行，但还可以在马达运行时作为马达是可用的，其中该环形凸轮在相对于这些工作室相反的转向上旋转。这种流体工作机器在风力涡轮机的吊舱中是有用的，例如在正常使用中它可以作为一个泵由这些叶片来驱动但偶尔也可以用来缓慢地将这些叶片驱动到一个希望的构形上。由于该环形凸轮的这些波形的轮廓，该机器可以是这样一种机器，它在该第一运行模式中比该第二运行模式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于可再生能源产生装置的流体工作机器，该流体工作机器包括ー个环形凸轮和多个工作室，该环形凸轮具有围绕该环形凸轮的ー个旋转轴线延伸的一个环形的工作表面，该环形的工作表面限定了多个波形，每个工作室具有ー个活塞，每个活塞与该环形凸轮工作表面处于运行性接合，该环形凸轮与这些工作室被安装为彼此相对旋转，工作室容积周期由此与该环形凸轮相对于这些工作室的旋转相耦合，其特征在于该环形凸轮工作表面的这些单独的波形具有一种不对称的轮廓。2.ー种流体工作机器，其中该多个波形的轮廓是彼此相同的并且该工作表面是旋转对称的。3.根据权利要求I或2所述的ー种流体工作机器，其中该流体工作机器具有ー种第一运行模式以及ー个第二运行模式，在该第二运行模式中该环形凸轮相对于这些工作室在相反的转向上旋转。4.根据权利要求3所述的ー种流体工作机器，其中由于该环形凸轮的这些波形的轮廓，该机器在该第一运行模式中比在该第二运行模式中更高效地运行或具有更长的预期エ作寿命。5.根据以上任何一项权利要求所述的ー种流体工作机器，其中该环形凸轮工作表面包括多个波形，这些波形具有相对于该旋转轴线的半径的多个最小值和多个最大值，并且该工作室容积在ー个最大值与ー个最小值之间循环，在该最大值时该接合凸轮的元件在下止点处与该环形凸轮接合，而在该最小值时该接合凸轮的元件在上止点处与该环形凸轮接ムロ ο6.根据以上任何一项权利要求所述的ー种流体工作机器，其中该工作室的容积随着该环形凸轮的旋转而周期性地发生改变，该流体工作机器包括ー个低压歧管和ー个高压歧管、以及用于调节每个工作室与该低压和高压歧管之间的流体流动的多个阀门。7.根据权利要求6所述的ー种流体工作机器，其中该多个阀门是多个压カ操纵的止回阀，这些止回阀由于跨过所述阀门的压カ而在ー个方向上是可打开的。8.根据权利要求6或7所述的ー种流体工作机器，其中与每个工作室相关联的至少ー个所述阀门是ー种电子控制的提升阀。9.根据以上任何一项权利要求所述的ー种流体工作机器，其中这些波形具有相反的第一和第二面，每个面在ー个最大值与ー个相邻的最小值之间延伸，其中对于每个波形来说这些第一和第二面具有不同的弧长。10.根据以上任何一项权利要求所述的ー种流体工作机器，其中这些波形具有相反的第一和第二面，每个面在ー个最大值与ー个相邻的最小值之间延伸，其中这些第一与第二面中的ー个是ー个工作面而另ー个面是ー个喘息面，当该工作室中的压カ最大地超过该低压歧管中的压カ时该凸轮跟随元件支承在该工作面上。11.根据权利要求10所述的ー种流体工作机器，其中这些工作面的弧长大于这些喘息面的弧长。12.根据权利要求10或11所述的ー种流体工作机器，其中这些工作面具有比这...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·J·卡尔德维尔，D·S·多姆诺夫，W·H·S·瑞普恩，A·I·F·罗伯特森，U·B·P·斯坦，R·G·富克斯，
申请(专利权)人：阿尔特弥斯智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：