一种变压强自适应液压势能转换装置转让专利
申请号 : CN201810336243.0
文献号 : CN108626182B
文献日 : 2020-06-09
发明人 : 姜彤 , 全璐瑶 , 李斌 , 尤嘉钰
申请人 : 华北电力大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于包括:第一液压缸、第二液压缸、第一高压液体管道、第二高压液体管道、液压变换器、低压液体管道、液压控制设备和活塞杆;其中所述第一液压缸的所述活塞杆与所述第二液压缸的所述活塞杆串联连接构成主液压机构,所述活塞杆的另一端连接所述液压控制设备;所述第一液压缸的左腔上端通过阀门连接所述第一高压液体管道,所述第一液压缸 的右腔上端通过阀门连接第一高压液体管道,所述第一液压缸的左腔下端通过阀门连接低压液体管道,所述第一液压缸右腔下端通过阀门连接低压液体管道;所述液压变换器的输出管分为两路,并分别通过阀门连接至所述第二液压缸的左腔下端和右腔下端,所述第二液压缸的左腔上端通过阀门连接第二高压液体管道,所述第二液压缸的右腔上端通过阀门连接第二高压液体管道;所述第一高压液体管道的压强经所述液压变换器变换后在所述第二液压缸产生一个压强,选择合适的液压变换器变比,使得所述第一液压缸两端压强差匹配所述第二液压缸两端压强差,最大化提升势能转换效率。
2.根据权利要求1所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述第一高压液体管道的压强为P1,所述第二高压液体管道的压强为P2,所述低压液体管道的压强为P0,所述第一液压缸的液压面积为S1,所述第二液压缸的液压面积为S2,运行过程中所述液压变换器接入所述第一高压管道的液压缸的液压面积为S3,所述液压变换器压强变比为x,所述第一液压缸和所述第二液压缸的腔体截面积比为y,所述液压变换器变比x的选取接近于的可行档位,控制所述液压变换器活塞杆的运行速度为所述主液压机构的所述活塞杆运行速度的 倍,使流入所述液压变换器的流量为流入所述第一液压缸流量的 倍。
3.根据权利要求1所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述液压变换器实现液压势能的转换,所述液压变换器是多个变面积自适应液压势能转换装置并联。
4.根据权利要求1所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述液压变换器实现液压势能的转换,所述液压变换器是多个独立型液压势能转换装置并联。
5.根据权利要求1所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述液压变换器实现液压势能的转换,所述液压变换器是多个自耦型液压势能转换装置并联。
6.根据权利要求1所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述液压变换器实现液压势能的转换,所述液压变换器是多个变压强自适应液压势能转换装置级联。
7.根据权利要求1所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述液压变换器实现液压势能的转换,所述液压变换器是多个同轴运行的水轮机并联。
8.根据权利要求6的所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述变压强自适应液压势能转换装置的所述液压变换器采用级联形式时,在级联的最后一级采用其他形式的液压变换器。
9.根据权利要求8所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述变压强自适应液压势能转换装置中的所述液压控制设备控制所述变压强自适应液压势能转换装置中的每个液压机构;
当采用级联形式时,在一个或多个液压机构上设置液压控制设备。
10.根据权利要求3-6、7之一的所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述变压强自适应液压势能转换装置中的所述液压控制设备控制所述变压强自适应液压势能转换装置中的每个液压机构;
当采用并联形式时,只在主液压机构上设置所述液压控制设备,或者在所述液压变换器的所有液压机构上设置所述液压控制设备。
11.根据权利要求10所述变压强自适应液压势能转换装置,其特征在于:所述的液压控制设备具有两种连接方式:
一种是所述液压控制设备与所述活塞杆相连,所述液压控制设备可以是直线电机,或者额外的液压控制系统,或者旋转电机通过皮带或者齿轮转换后控制所述活塞杆的运动;
另一种是所述液压控制设备串联在与液压缸的端口相连的管道上,所述液压控制设备可以是采用变频调速控制的液压泵,或者增加比例阀与液体泵的组合,实现比例控制,或者增加伺服系统和液体泵组合,实现伺服控制。
说明书 :
一种变压强自适应液压势能转换装置
技术领域
背景技术
出对两组液压势能转换的需求。特别是近年来,随着新能源的快速发展,对两组液压势能转换的需求越发强烈,如利用压缩空气膨胀实现推动水发电将压缩空气的势能转换为水的势
能。现有技术中解决方法为采用液压泵,需要消耗电力来实现两组液压势能的转换,效率较低。
发明内容
置根据第一高压管道及第二高压管道的压强选择合适的液压变化器变比,第一高压液体管
道的压强经液压变换器变换后在第二液压缸另一端产生一个压强,使得第一液压缸两端压
强差匹配第二液压缸两端压强差,最大化提升势能转换效率。
阀门连接所述第一高压液体管道,所述第一液压腔的右腔上端通过阀门连接第一高压液体
管道,所述第一液压缸的左腔下端通过阀门连接低压液体管道,所述第一液压缸右腔下端
通过阀门连接低压液体管道;所述液压变换器的输出管分为两路,并分别通过阀门连接至
所述第二液压缸的左腔下端和右腔下端,所述第二液压缸的左腔上端通过阀门连接第二高
压液体管道,所述第二液压缸的右腔上端通过阀门连接第二高压液体管道;所述第一高压
液体管道的压强经所述液压变换器变换后在所述第二液压缸产生一个压强,选择合适的液
压变换器变比,使得所述第一液压缸两端压强差匹配所述第二液压缸两端压强差,最大化
提升势能转换效率。
行速度为所述主液压机构的所述活塞杆运行速度的 倍,使流入所述液压变换器的流量
为流入所述第一液压缸流量的 倍。
运动;
的作用,从而大幅度地提高了本发明的使用范围。
附图说明
具体实施方式
一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
140的所述活塞杆170和第二液压缸150的所述活塞杆170串联连接,构成主液压机构100,活塞杆170的另一端连接液压控制设备180,第一液压缸140一端141连接第一高压液体管道
110,第一液压缸140的另一端连接低压液体管道130;液压变换器160的一端连接第一高压
液体管道110,液压变换器160的另一端连接至第二液压缸150的另一端152;第二液压缸150的一端151连接第二高压液体管道120。
压势能的传递和转换,第一高压液体管道110的压强P1经液压变换器160变换后在第二液压
缸150另一端152产生一个压强(P1-P0)x,选取液压变换器160变比x接近于
的可行档位,使得第一液压缸140两端压强差P1-P0匹配第二液压缸150两端压强差P2-(P1-
P0)x,实现势能转换效率的最大化。根据液压变换器160液压缸的面积及第一液压缸140的
面积控制液压变换器160活塞杆的运行速度,控制液压变换器活塞杆的运行速度为主液压
机构活塞杆运行速度的 倍,使流入液压变换器160的流量为流入第一液压缸140流量的
倍。
多个变压强自适应液压势能转换装置级联⑤一个或多个同轴运行的水轮机并联。
2113、2114组成,第二组液压缸212由两个液压缸2123、2124组成,每个液压缸中的活塞依次通过活塞杆213互相连接,第一组液压缸211一端2111连接第一高压液体管道110,另一端
2112连接至低压液体管道130,第二组液压缸212一端2121连接变面积液压势能转换装置第
二液压缸150另一端152,另一端2122连接至低压液体管道130。变面积液压势能转换装置通过阀门的开闭改变各液压缸的接入状态,从而改变两组液压缸的和面积比。
311一端3111连接第一高压液体管道110,另一端3112连接至低压液体管道130,第二液压缸
312一端3121连接至变面积自适应液压转换装置第二液压缸150另一端152,另一端3122连
接至低压液体管道130。
一个液压缸组成,每个液压缸中的活塞依次通过活塞杆413互相连接,第一组液压缸411一
端4111连接第一高压液体管道110,另一端4112连接至低压液体管道130,第二组液压缸412一端4121连接至变压强自适应液压势能转换装置第二液压缸150另一端152,另一端4122连
接至第一高压液体管道110。
适面积比的独立型液压势能转换装置改变液压变换器160的变比x。
其他形式的液压变换器。
动,如图2、4、5所示均采用这种形式;另一种是液压控制设备串联在与液压缸端口相连的管道上,可以是采用变频调速控制的液压泵,或者增加比例阀与液体泵的组合,实现比例控
制,或者增加伺服系统和液体泵组合,实现伺服控制,如图3所示。变压强自适应液压势能转换装置每个液压机构设置液压控制设备,当采用级联形式是可在一个或多个液压机构上设
置液压控制设备,如图7液压变换器采用一个或多个变压强自适应液压势能转换装置级联
形式的实现方案图所示只在主液压机构上设置液压控制设备,当采用并联形式时,可只在
主液压机构上设置液压控制设备,也可只在液压变换器所有液压机构上设置液压控制设
备,如图6液压变换器采用一个或多个独立型液压势能转换装置并联形式的实现方案图所
示在每个液压机构上都设置了液压控制设备,如图8液压变换器采用一个变面积自适应液
压势能转换装置的实现方案图所示只在主液压机构上设置了液压控制设备。
括两个液压缸2113、2114,第二组液压缸212包括两个液压缸2123、2124,储液容器101连接至第一高压液体管道110,储液容器102连接至第二高压液体管道120,低压水池103与低压
液体管道130相连。其中第一液压缸140与第二液压缸150液压面积比为1m2:4m2,即S1为1m2,S2为4m2,液压缸2113与2114的液压面积分别为1m2:3m2,液压缸2123与2124的液压面积比为
1m2:3m2。储液容器101保持气体压强为1.1MPa,低压水池103与大气连接,气体压强为
0.1MPa,储液容器102内气体压强从4MPa升至5MPa,忽略储液容器101、储液容器102和低压水池103的高度差。
应运动,完成储液容器101到储液容器102的势能传递,并实现势能转换效率最大化的效果。
具体过程为:储液容器101的液体流入第一液压缸140及变面积自适应液压势能转换装置第
一组液压缸211,驱动活塞杆170及活塞杆213运动,并将液体送入储液容器102,完成势能的传递和转换。期间通过液压变换器变比选择策略使活塞杆上所受的合力最小,同时使得势
能转换速率最大化。
组合成1m2、2m2、3m2、4m2等四个面积,将液压缸2113与2114的和面积记作SA,同理液压缸
2123与2124也是如此,将其和面积记作SB。活塞杆170从左向右运动时,第一液压缸和第二液压缸阀门开闭状态为F1、F4、F6、F7开启,阀门F2、F3、F5、F8关闭,从右向左运动时,第一液压缸和第二液压缸阀门开闭状态为F2、F3、F5、F8开启,阀门F1、F4、F6、F7关闭。
量的 倍。
始状态情况下,假设活塞杆213从左向右运动,初始状态时变面积自适应液压势能转换装置阀门开闭状态为阀门F9、F12、F13、F14、F18、F22、F19、F23开启,阀门F10、F11、F15、F16、F17、F20、F21、F24、F25关闭。
后从右向左运动时,变面积自适应液压势能转换装置阀门状态为F10、F13、F14、F17、F20、F21、F24开启,阀门F9、F12、F15、F16、F18、F19、F22、F23关闭,从而活塞通过阀门开关变化运动方向发生改变。如此循环,活塞作往复运动。由于变面积自适应液压势能转换装置和面积选择为SA=
1m2、SB=4m2,控制活塞杆213的速度是活塞杆170速度的 倍,使得流入液压变换器160的流量为流入第一液压缸140流量的 倍。
阀门的开关需要发生变化。假设这个时候活塞杆213从左向右运动,变面积自适应液压势能转换装置阀门状态为阀门F10、F11、F13、F16、F18、F19、F22、F23开启,阀门F9、F12、F14、F15、F17、F20、F21、F24关闭,活塞213到最右端之后从右往左运动时,阀门F9、F12、F14、F15、F17、F20、F21、F24开启,阀门F10、F11、F13、F16、F18、F19、F22、F23关闭。从而活塞通过阀门开关变化运动方向发生变化,从右往左运动。如此循环,活塞作往复运动。由于第一液压缸的面积是为2m2,第一组液压缸的和面积为1m2,控制活塞杆213的速度是活塞杆170速度的 倍,使得使流入液压变换
器160的流量为流入第一液压缸140流量的 倍。
优的和面积比具体如下表(1)所示。相对于不同的和面积随意这不同阀门开关状态,如表
(2)所示。
换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精
神和范围。