風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構及安裝液壓泵的方法
2023-06-02 21:30:11
專利名稱：風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構及安裝液壓泵的方法
技術領域：
本發明涉及一種向安裝在風輪發電機或潮流發電機的主軸上的用於產生電力的液壓馬達產生工作油壓力的液壓泵結構，以及一種將液壓泵安裝在主軸上的方法。
背景技術：
作為一種傳統的風輪發電機，具有如下結構，其中風力使螺旋槳旋轉，並且螺旋槳的旋轉直接發送到直接發電機(direct-power generator),或經由具有指定增速比的變速箱發送到發電機，或者具有如下結構；其中螺旋槳的旋轉經由流體式傳動裝置發送到發電機，該流體式傳動裝置是由液壓泵和液壓馬達構成的變速箱。專利文獻1、JP3822100B公開 了流體式傳動裝置的一個示例。另外，在專利文獻2、US2010/0032959A中以及在專利文獻3、US2010/0040470A中公開使用由液壓馬達和液壓泵構成的流體式傳動裝置作為變速箱的更多示例。專利文獻2和3提出了液壓泵，該液壓泵安裝在風輪機的主軸上，構造為使得多個缸在主軸的徑向方向上布置並且在周向方向上徑向布置，而活塞可滑動地布置在缸中以便通過主軸的旋轉與短艙側的旋轉之間的相對轉速差來移動。引用列表專利文獻專利文獻I JP3822100B專利文獻2 :US2010/0032959A專利文獻3 :US2010/0040470A
發明內容
技術問題專利文獻2和專利文獻3公開了構成液壓泵的環凸輪、液壓活塞和缸。然而，這些文獻中都沒有具體提出如何相對於風輪機的主軸安裝這些部件，或者如何以簡化的方式執行安裝過程，或者適合於將單元安裝到主軸的結構等。另外，專利文獻都沒有公開液壓泵的詳細結構，諸如用於將液壓泵支撐到主軸的泵軸承的布置。因此，必須作出改進以便提供簡易地執行安裝過程的簡單結構。由此，能夠減少相對於主軸安裝液壓泵的步驟的數量，降低執行安裝過程的成本。鑑於上述問題，本發明的目的是提供一種提高將液壓泵安裝在風輪發電機或潮流發電機的主軸上的簡易性的液壓泵結構，以及一種能夠以簡化方式執行的安裝液壓泵的方法。問題的解決方案為了實現該目的，本發明的第一方面是一種用於風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構，該風輪發電機或潮流發電機包括設有多個葉片的轂、連接到該轂的主軸和安裝在該主軸上的液壓泵，該液壓泵結構包括液壓泵單元，在該液壓泵單元中，通過裝配到主軸的外周上的圓柱形構件和布置在該圓柱形構件的外周側的液壓泵體而使所述液壓泵成為一個整體，其中該液壓泵體包括環凸輪、泵軸承、泵殼、多個活塞以及多個缸，該環凸輪安裝在圓柱形構件的外周上，該泵殼經由泵軸承相對於圓柱形構件可旋轉地設置並且固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側，該多個活塞容納在泵殼中並且由利用主軸旋轉的環凸輪驅動，而該多個缸在徑向方向上引導多個活塞並且在周向方向上布置，並且其中液壓泵單元構造為使得泵單元通過圓柱形構件可插入地固定到主軸。根據本發明的第一方面，該液壓泵單元構造為使得通過圓柱形構件和液壓泵體而使所述液壓泵成為一個整體，該圓柱形構件裝配到主軸的外周上，其中該液壓泵體包括環凸輪、泵軸承、泵殼、多個活塞以及多個缸，該環凸輪安裝在圓柱形構件的外周上，該泵殼經由泵軸承相對於圓柱形構件可旋轉地設置並且固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側，該多個活塞容納在泵殼中並且由利用主軸旋轉的環凸輪驅動，而該多個缸在徑向方向上引導多個活塞並且在周向方向上布置，並且其中液壓泵單元構造為使得泵單元通過圓柱形構件可插入地固定到主軸，並且液壓泵單元由圓柱形構件和液壓泵體構成，該液壓泵體布置 在圓柱形構件的外周側。具體地，該液壓泵單元形成為包括圓柱形構件，並且液壓泵單元經由該圓柱形構件插入到主軸上，從而提高將液壓泵單元安裝到主軸的簡易性。另外，在將液壓泵安裝到主軸之前能夠逐個單元地檢查液壓泵的性能。能夠嚴格地確保液壓泵的性能以提高產品的可靠性。在液壓泵在組裝的同時安裝在主軸上的傳統情形中，完整的液壓泵已經作為實際的機器安裝在主軸上，因而由於對能夠進行性能試驗的產品的限制等，難以執行液壓泵的詳細驗證試驗。另外，優選在本發明的第一方面中，主軸具有減小直徑的階梯部，並且液壓泵單元的圓柱形構件的尖部與該階梯部形成接觸以便定位該液壓泵單元。如上所述，液壓泵單元的圓柱形構件的尖部與主軸的階梯部形成接觸以便定位液壓泵單元。由此，在諸如將液壓泵單元插入到主軸上的步驟中，定位變得更容易，因而安裝過程的可工作性以及定位該單元的精度和穩定性得以改進。另外，還優選在本發明的第一方面中，圓柱形構件通過鎖緊盤連接、法蘭聯接、鍵連接和漸開線花鍵連接中的任一種固定到主軸。如上所述，除了將圓柱形構件插入並裝配到主軸上的簡單方法之外，圓柱形構件能夠通過鎖緊盤連接、法蘭聯接、鍵連接和漸開線花鍵連接中的任一種固定到主軸。由此，進一步確保圓柱形構件相對於主軸的固定。此外，還優選在本發明的第一方面中，圓柱形構件具有大直徑部和小直徑部，該小直徑部布置在大直徑部的兩端上，該環凸輪布置在大直徑部的外周側，泵軸承安裝在大直徑部與小直徑部之間的階梯部上。利用具有大直徑部以及布置在該大直徑部的兩端上的小直徑部的圓柱形構件的上述結構，將泵殼支撐在圓柱形構件上的泵軸承分別安裝在大直徑部與小直徑部之間的階梯部上。由此，使泵軸承的定位容易並且在安裝位置處變得更穩定。此外，優選在本發明的第一方面中，泵殼形成具有端壁的幾乎圓柱形形狀並且泵殼的端壁具有通過泵軸承支撐的內周開口。如上所述，泵軸承分別安裝在大直徑部與小直徑部之間的階梯部上，並且泵軸承在泵殼的兩端上支撐泵殼的內周部。由此，泵殼的兩個端面沿形成階梯部的壁引導以便以穩定的方式將泵殼定位在主軸周圍。此外優選在本發明的第一方面中，主軸具有空心結構。接下來，本發明的第二方面是一種安裝風輪機的液壓泵的方法，該液壓泵具有第一方面的用於風輪機的液壓泵結構，並且該方法包括如下步驟預先組裝液壓泵單元；然後將第一主軸軸承插入並固定到主軸,該第一主軸軸承將主軸可旋轉地固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側；然後將已預先組裝的液壓泵單元經由液壓泵單元的圓柱形構件裝配到主軸上；並且然後通過固定構件將液壓泵單元固定到主軸。根據本發明的第二方面，在預備步驟中預先對液壓泵單元進行組裝。如已經在液壓泵結構中說明的，液壓泵單元由圓柱形構件和液壓泵體構成，該液壓泵體布置在圓柱形·構件的外周側。該液壓泵體包括環凸輪、泵軸承、泵殼、活塞以及多個缸，該泵殼經由泵軸承相對於圓柱形構件可旋轉地設置並且固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側，該活塞容納在泵殼中並且由利用主軸旋轉的環凸輪驅動，而所述多個缸在徑向方向上引導活塞並且在周向方向上布置。首先，將主軸軸承插入並固定到主軸，該主軸軸承將主軸可旋轉地固定在風輪發電機或潮流發電機的本體側，然後將已預先組裝的液壓泵單元經由液壓泵單元的圓柱形構件裝配到主軸上；並且然後通過固定構件將液壓泵單元固定到主軸。如上所述，液壓泵預先進行組裝，然後插入並固定到主軸。在將液壓泵安裝到主軸之前，能夠逐個單元地檢查液壓泵的性能。能夠嚴格地確保液壓泵的性能以提高產品的可靠性。另外，與其中液壓泵在組裝的同時安裝在主軸上的情形相比，液壓泵在安裝在主軸上之前已經組裝，並且液壓泵單元能夠在不同的位置進行組裝然後固定到主軸。由此，消除了對組裝設備或試驗設備的限制，並且液壓泵單元的組裝能夠有效地執行。此外，在本發明的第二方面中，該安裝方法可進一步包括如下步驟插入並固定第二主軸軸承，其中將第一主軸軸承插入並固定，然後將液壓泵單元插入並固定，並且然後將第二主軸軸承插入並固定。通過分別在插入液壓泵單元之前和之後插入第一主軸軸承和第二主軸軸承，主軸軸承能夠固定在液壓泵單元的前側和後側並且安裝位置能夠根據主軸軸承的位置改變。另外，優選在本發明的第二方面中，液壓泵單元和第一主軸軸承從與轂相反的一側插入並固定。液壓泵單元和第一主軸軸承從與轂相反的一側插入並固定。具體地，主軸直立布置，而轂側在底部，且將液壓泵單元和第一主軸軸承從上方插入。由此，液壓泵單元的插入能夠以穩定的方式執行。此外，第二方面的安裝方法可進一步包括如下步驟在將第一主軸軸承和液壓泵單元插入並固定到主軸的步驟之後，在第一主軸軸承和液壓泵單元固定到主軸的狀態下，將主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙。以這種方式，液壓泵單元和主軸軸承相對於主軸固定，並且然後將主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙。由此，使將液壓泵安裝在短艙上的過程容易，此外液壓泵單元相對於主軸的定位以更穩定的方式執行，從而可靠地實現液壓泵的性能。此外優選在本發明的第二方面中，在將主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙的步驟中，液壓泵單元的泵殼經由減震機構固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙。優選該減震機構具有抵抗振動的減震作用並且防止組裝偏差和泵殼的變形，同時相對於短艙保持液壓泵單元的泵殼的軸向中心，並且該減震機構安裝在凸緣部上，該凸緣部在徑向方向上從布置在泵殼的外周上的轉矩臂的兩側突出。如上所述，泵殼經由減震機構固定到短艙。由此，能夠防止組裝偏差和殼體的變形，並且還具有抵抗來自液壓泵側的振動的減震作用。
接下來，本發明的第三方面是一種安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法，該液壓泵具有第一方面的用於風輪機的液壓泵結構。該方法包括如下步驟預先組裝液壓泵單元；然後將第三主軸軸承插入並固定到主軸，該第三主軸軸承將主軸可旋轉地固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側；然後將第四主軸軸承與第三主軸軸承相鄰地或與第三主軸軸承有距離地插入並固定到主軸；然後將已預先組裝的液壓泵單元經由液壓泵單元的圓柱形構件裝配在主軸上；並且然後通過固定構件將液壓泵單元固定到主軸。根據本發明的第三方面，在將液壓泵單元插入到主軸上之前，將第三主軸軸承和第四主軸軸承插入並固定到主軸。插入並固定主軸軸承的步驟在插入大的液壓泵單元的步驟之前執行。因而，能夠可靠地執行液壓泵單元到主軸的固定。另外，液壓泵單元能夠在沒有來自兩個主軸軸承的限制的情況下固定，並且將液壓泵安裝在主軸上的簡易性得以提高。其餘的操作效果與本發明的第二方面相同。此外優選在本發明的第三方面中，液壓泵單元以及第三主軸軸承和第四主軸軸承從與轂相反的一側插入並固定。液壓泵單元和第一主軸軸承從與轂相反的一側插入並固定。具體地，主軸直立布置，而轂側在底部，且液壓泵單元和第一主軸軸承從上方插入。由此，液壓泵單元的插入能夠以穩定的方式執行。本發明的第三方面的安裝方法可進一步包括如下步驟在將第三主軸軸承和第四主軸軸承以及液壓泵單元插入並固定到主軸的步驟之後，在第三主軸軸承和第四主軸軸承以及液壓泵單元被固定到主軸的狀態下，將主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙。以這種方式，液壓泵單元和主軸軸承相對於主軸固定，並且然後將主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙。由此，使將液壓泵安裝在短艙上的過程容易，此外液壓泵單元相對於主軸的定位以更穩定的方式執行，從而可靠地實現液壓泵的性能。另外，優選在本發明的第三方面中，在將主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙的步驟中，液壓泵單元的泵殼經由減震機構固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙。優選該減震機構具有抵抗振動的減震作用並且防止組裝偏差和泵殼的變形，同時相對於短艙保持液壓泵單元的泵殼的軸向中心，並且該減震機構安裝在凸緣部上，該凸緣部在徑向方向上從布置在泵殼的外周上的轉矩臂的兩側突出。如上所述，泵殼經由減震機構固定到短艙。由此，能夠防止組裝偏差和殼體的變形，並且還具有抵抗來自液壓泵側的振動的減震作用。
本發明的有利效果根據本發明的第一方面，液壓泵單元構造為使得液壓泵通過使圓柱形構件和液壓泵體成為一個整體而形成，該圓柱形構件裝配到主軸的外周上，其中該液壓泵體包括環凸輪、泵軸承、泵殼、活塞以及多個缸，該環凸輪安裝在圓柱形構件的外周上，該泵殼經由泵軸承相對於圓柱形構件可旋轉地設置並且固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側，該活塞容納在泵殼中並且由利用主軸旋轉的環凸輪驅動，而所述多個缸在徑向方向上引導該活塞並且在周向方向上布置，並且其中液壓泵單元構造為使得泵單元通過圓柱形構件可插入地固定到主軸，並且液壓泵單元由圓柱形構件和液壓泵體構成，該液壓泵體布置在圓柱形構件的外周側。由此，液壓泵單元能夠經由圓柱形構件插入到主軸上並且將液壓泵單元安裝到主軸的簡易性得以提高。另外，在將液壓泵安裝到主軸之前能夠逐個單元地檢查液壓泵的性能。能夠嚴格地確保液壓泵的性能以提高產品的可靠性。另外，根據本發明的第二方面，該安裝方法包括如下步驟預先組裝液壓泵單元； 然後將第一主軸軸承插入並固定到主軸，該第一主軸軸承將主軸可旋轉地固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側；然後將已預先組裝的液壓泵單元經由液壓泵單元的圓柱形構件裝配到主軸上；並且然後通過固定構件將液壓泵單元固定到主軸。由此，在將液壓泵安裝到主軸之前能夠逐個單元地檢查液壓泵的性能。能夠嚴格地確保液壓泵的性能以提高產品的可靠性。另外，與其中液壓泵在組裝的同時安裝在主軸上的情形相比，液壓泵在安裝在主軸上之前已經組裝，並且液壓泵單元能夠在不同的位置進行組裝然後固定到主軸。由此，消除了對組裝設備或試驗設備的限制並且液壓泵單元的組裝和檢查能夠有效地執行。根據本發明的第三方面，在將液壓泵單元插入到主軸上之前，將第三主軸軸承和第四主軸軸承插入並固定到主軸。插入並固定主軸軸承的步驟在插入大的液壓泵單元的步驟之前執行。因而，液壓泵單元到主軸的固定能夠以穩定的方式執行。另外，液壓泵單元能夠在沒有來自兩個主軸軸承的限制的情況下固定，並且將液壓泵安裝在主軸上的簡易性得以提高。
圖I是本發明的風輪機的總體結構的總圖。圖2是本發明的第一優選實施例中的液壓泵的總圖。圖3是沿圖2的平面X-Y截取的液壓泵和主軸的剖面圖。圖4是液壓泵的橫截面的透視圖。圖5是在與液壓泵的軸線垂直的方向上液壓泵的主要部件的剖面圖。圖6是顯示作為液壓泵的部件的環凸輪的形狀的說明圖。圖7是顯示作為液壓泵的部件的輥和活塞的形狀的說明圖。圖8是顯示在第一優選實施例中安裝液壓泵的過程的流程圖。圖9是本發明的第二優選實施例中的液壓泵的總體結構的總圖。圖10是第二優選實施例的主軸軸承的說明圖。圖11是第三優選實施例的主軸軸承的說明圖。
具體實施例方式現在將參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述。然而，預期的是如果沒有特別指定，則尺寸、材料、形狀、其相對位置等將被理解為僅僅是說明性的而不限制本發明的範圍。(第一優選實施例)(總體結構)首先，參照圖I對使用液壓泵的風輪發電機的總體結構進行說明。風輪發電機I主要由直立安裝在基座上的塔架2、安裝在塔架2的頂部上的短艙4、安裝在短艙4上的轉子轂(轂)6、安裝在轂6上的多個葉片8以及主軸12構成，該主軸 12與轂6互連並且將旋轉力傳遞到下文描述的液壓泵(液壓泵單元)10。另外,短艙4容納液壓管16和發電機18,該液壓管16將由液壓泵10產生的液壓壓力引向布置在下遊側的液壓馬達14，而由該液壓馬達14產生的旋轉力傳遞到該發電機18。圖2顯示了短艙4中的液壓泵10、主軸軸承20和21以及短艙4的框架22的構造。如圖中所示，第一主軸軸承20和第二主軸軸承22分別布置在液壓泵的前側和後側。框架22由支撐和固定液壓泵10的第一框架部22a以及支撐和固定液壓馬達14和發電機18的第二框架部22b構成。液壓泵10、第一主軸軸承20和第二主軸軸承21布置在第一框架部22a中。另外，第一框架部22a沿主軸12的軸向方向相對於水平面向上傾斜。第一主軸軸承20被第一主軸軸承蓋24包圍並且通過設置在徑向方向上的兩側的凸緣構件26固定到支撐軌28上。支撐軌28沿主軸的方向形成在與第一框架部22a的縱向方向垂直的寬度方向上的兩側。第二主軸軸承21以與第一主軸軸承20類似的方式通過位於徑向方向上的兩側的凸緣構件32固定到支撐軌28上。第一主軸軸承20和第二主軸軸承21設計為承受來自重量以及由風施加到主軸12的推力的徑向和軸向載荷。液壓泵10容納在形成幾乎圓柱形形狀的泵殼34中。轉矩臂36是通過將其繞泵殼34的外周布置的頂半圓部和底半圓部連接而由該底半圓部和底半圓部構成的兩部分構件。減震機構38設置在頂半圓部和底半圓部連接的接合處，以便將轉矩臂36固定到支撐軌28上。以這種方式，液壓泵10、第一主軸軸承20和第二主軸軸承21分別固定到短艙4的框架22的第一框架部22a。接下來，圖2顯示了 X方向和Y方向，該X方向是主軸12的軸向中心線，而該Y方向垂直於X方向。圖3顯示了沿圖2的平面X-Y截取的主要部件的剖面圖。另外，圖3的液壓慄10及其部件的局部放大視圖在圖4到圖7中顯不。在圖3中，具有空心結構的主軸12從轂側形成轂安裝部40、具有減小直徑的第一階梯部42和具有減小直徑的第二階梯部44，並且主軸12的直徑以第一直徑D1、第二直徑D2和第三直徑D3的順序以階梯式樣減小。液壓泵10安裝在具有第二直徑D2的位置處。圓柱形構件46裝配到第二直徑D2的外周上。圓柱形構件46包括大直徑部48和布置在大直徑部48的兩端上的小直徑部50、50。環凸輪52安裝在大直徑部48的外周上，並且泵軸承54、54安裝在大直徑部48與小直徑部50之間的階梯部上。(液壓泵結構)參照圖3到圖7對液壓泵10(液壓泵單元)的詳細結構進行說明。環凸輪52固定到圓柱形部46的大直徑部的外周。如圖6中所示，環凸輪52通過藉助銷55或螺栓(未示出)將多個凸輪件52a、52b等在圓柱形部47的周向方向上安裝在圓柱形部47的大直徑部48的外周側而形成。在軸向方向上可布置多個環凸輪52。該優選實施例顯示了其中四個環凸輪52布置在圓柱形部47的大直徑部上的示例性情形。但是環凸輪的數量能夠根據液壓泵的容量而適當地改變。另外，環凸輪52可具有限定多個波形部的凸輪面，但不限於此。環凸輪52可以是具有均勻凸輪面並且相對於主軸12的軸心偏心布置的偏心凸輪。活塞58支撐布置在其底部上的輥56，如圖7中所示。輥56與環凸輪52的凸輪面形成接觸。活塞58在缸60中以滑動方式移動以沿該凸輪面引導該棍。另外,缸60相對於·主軸12的軸心在徑向方向上布置並且在周向方向上徑向布置。如圖5中所示，輥56與形成在環凸輪52的外周上的凸輪面形成接觸。與主軸12的旋轉相結合，活塞沿環凸輪52的凸輪面向內和向外移動。在該過程期間，工作油從缸60中的每一個缸內的壓力室反覆地引入或排出。低壓控制閥64布置在通向壓力室62的進口管路中以允許油向壓力室62的流入。每個低壓控制閥64控制為判定每個相應的壓力室是否作為泵操作(低壓控制閥64在最大容積的點處關閉以用作泵以及保持打開以使作為泵的功能無效)，因而控制油的流出量。另夕卜，高壓控制閥66布置在排出管路中以允許油向高壓管路16的排出。缸60中的壓力室62的上述排出控制分別對在周向方向上布置的多個缸中的每一個缸執行。其餘的環凸輪52、輥56和用於剩餘環凸輪和缸60的每一個的活塞布置為以與上述相同的方式操作。控制器(未示出)布置為對於工作狀態或無效狀態之間的每個排列控制缸60中的每一個缸的狀態，以便控制從缸60供應到液壓馬達14的排出油的壓力和量。缸60、60、60、60中的每一個缸通過缸支撐構件68支撐在泵殼34中。缸支撐構件68具有形成在其中的進口管路和排出管路以與缸60中的每一個缸的壓力室62連通並且容納低壓控制閥64和高壓控制閥66。另外，缸60中的每一個缸可直接形成在缸支撐構件68中。具體地，缸支撐構件68可構造為使得缸形成在其中。此外，低壓控制閥64構造為使得工作油從形成在缸支撐構件68外部的低壓油管65供應到低壓控制閥64，而高壓控制閥69構造為使得已在壓力室62中被壓縮的工作油從高壓控制閥經由高壓油管69排出到液壓馬達14側。泵殼34由前側壁70、後側壁72和外周壁74構成並且形成具有頂部和底部的圓柱形形狀。液壓管等連接到後側壁72，使得這些管與形成在缸支撐構件68中的每個管路連通。前側壁70和後側壁72在其內周部處分別通過安裝在圓柱形構件46的大直徑部48與小直徑部50之間的階梯部上的泵軸承54、54支撐。因而，泵殼34可旋轉地安裝在圓柱形構件46上。另外，泵殼34經由轉矩臂36固定到短艙4的框架22，該轉矩臂36布置在泵殼34的外側。例如，轉矩臂36聯接到後側壁72。在其它實施例中，轉矩臂36可聯接到前側壁70。如上所述，泵軸承54、54分別安裝在大直徑部48與小直徑部之間的階梯部上。因而，泵軸承54、54的定位較容易並且泵軸承54、54的安裝位置穩定。另外，泵殼34的前側壁70和後側壁72分別抵靠大直徑部48與小直徑部50之間的階梯部導向和布置。具體地，泵殼34的前側壁70和後側壁72滑動地接觸大直徑部48與小直徑部50之間的階梯部的表面以布置在那裡，因而泵殼34能夠牢固地布置在主軸12周圍。如上所述，泵殼34經由轉矩臂36和減震機構38固定到短艙4的第一框架部22a。因而，主軸12的旋轉在泵殼34與圓柱形構件46之間產生相對的轉速差。通過該相對旋轉差操作的液壓泵機構形成在泵殼34中。液壓泵體76布置在圓柱形構件的外周側。液壓泵體76由環凸輪52、泵軸承54、 泵殼34、活塞58、多個缸60以及缸支撐構件68構成，所述環凸輪52安裝在圓柱形構件46的外周上，所述泵殼34經由泵軸承54相對於圓柱形部46可旋轉地支撐並且固定到短艙4側，所述活塞58容納在泵殼34中並且由通過主軸12的旋轉而旋轉的環凸輪52驅動，所述多個缸60在徑向方向上引導活塞58並且在周向方向上布置，而該缸支撐構件68支撐缸60並且其中形成有油管。液壓泵是由圓柱形構件46以及在圓柱形構件46的外周上的液壓泵體76構成的液壓泵單元10。另外，圓柱形構件46的尖端的尖部與階梯部42形成接觸以便使圓柱形構件46定位。圓柱形構件46通過鎖緊盤連接件80固定到主軸12。此外，圓柱形構件46可通過法蘭聯接、鍵連接、漸開線花鍵連接等固定到主軸12。利用該連接結構，圓柱形構件46不僅能夠相對於主軸12壓配合，而且能夠牢固地固定到主軸12。(安裝過程)在液壓泵單元10、主軸12、第一主軸軸承20和第二主軸軸承21的上述結構中，參照圖8的流程圖對將液壓泵單元10、第一主軸軸承20和第二主軸軸承21安裝在主軸12上的方法進行說明。首先，在步驟SI中，在預備步驟中預先對液壓泵單元10進行組裝。此處液壓泵單元10指已經通過將液壓泵體76裝配到其中而組裝的完整液壓泵10，如上所述，該液壓泵體76將布置在圓柱形構件46的外周側。液壓泵應在安裝在主軸12上之前進行組裝。接下來，在步驟S2中，將第一主軸軸承20可插入地固定到主軸12，該第一主軸軸承20將主軸可旋轉地固定到短艙4的第一框架部22a。具體地，將主軸12直立布置，並且從上方將第一主軸軸承20壓到主軸12的具有第一直徑Dl的部分上。在步驟S3中，從上方將已經在步驟SI中組裝的液壓泵單元壓到主軸12上，使得圓柱形構件46的內周部裝配到主軸12的具有第二直徑D2的部分。同時，圓柱形部46的尖部接觸第一階梯部42以定位在那裡，從而使安裝位置精確和穩定。在步驟S4中，通過藉助固定構件將液壓泵單元10固定到主軸12來使該液壓泵相對於主軸12成為一個整體。該固定構件可以是上述用以將圓柱形構件46固定到主軸12的鎖緊盤連接件80。由此，進一步加強圓柱形構件46到主軸12的固定。在步驟S5中，將第二主軸軸承21可插入地固定到主軸12。在該步驟期間，第二主軸軸承21的前端部與第二階梯部44形成接觸並且定位。因而，安裝位置變得更精確和穩定。然後，在步驟S6中，在第一主軸軸承20、第二主軸軸承21和液壓泵單元10安裝在主軸12上的狀態下將主軸12固定到短艙4。
在將主軸12固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙4的步驟中，將液壓泵單元10的泵殼34經由減震機構38固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側的短艙4，該減震機構38具有抵抗振動的減震作用並且防止泵殼34的變形及組裝偏差，同時相對於短艙4維持液壓泵單元10的泵殼34的軸向中心，並且該減震機構38安裝在凸緣部26上，該凸緣部26在徑向方向上從布置在泵殼34的外周上的轉矩臂36的兩側突出。因此，泵殼34經由減震機構38固定到該短艙，因而，能夠防止當將泵殼34安裝到短艙4時的變形和組裝偏差，並且另外發揮減震作用，抵抗來自液壓泵側的振動。以這種方式，液壓泵單元10通過使用包括圓柱形構件46的液壓泵而形成，並且液壓泵單元10可經由圓柱形構件46插入到主軸12上，從而提高將液壓泵單元10安裝到主軸12的簡易性。另外，在將液壓泵安裝到主軸12之前能夠逐個單元地檢查液壓泵的性能。能夠嚴格地確保液壓泵的性能以提高產品的可靠性。在液壓泵在組裝的同時安裝在主軸上的傳統情形中，完整的液壓泵已經作為實際的機器安裝在主軸上，因而由於性能試驗的有限範圍、有限的試驗設備等，難以執行液壓泵的詳細驗證試驗。此外，在其中液壓泵10在安裝在主軸上之前已經組裝的情形中，液壓泵單元能夠在不同的位置進行組裝，然後固定到主軸12。由此，消除了對組裝設備或試驗設備的限制並且液壓泵單元的組裝能夠有效地執行。(第二優選實施例)參照圖9和圖10對第二優選實施例進行說明。第二優選實施例的主軸與第一優選實施例的主軸具有不同的結構和布置。如圖9中所示，代替第一優選實施例中的第一主軸軸承和第二主軸軸承，僅設置第一主軸軸承90來支撐主軸12。一個主軸軸承設置在轂側並且第一主軸軸承的結構在圖10中顯示。將多排自對準滾柱軸承用作第一主軸軸承90。另外，第一主軸軸承90被第一主軸軸承蓋92包圍並且通過設置在徑向方向上的兩側的凸緣構件94固定到支撐軌28上。支撐軌28沿主軸的方向形成在第一框架部22a的寬度方向上的兩側。自對準滾柱軸承具有高徑向載荷能力，並且能夠承受重載荷和衝擊載荷，在一定程度上經受兩個方向上的軸向載荷並且本身自對準。因而，一個自對準滾柱軸承作為第一主軸軸承90布置在轂側，在與轂相反的一側，液壓泵單元經由液壓泵單元10的泵軸承54、54支撐在短艙4上。如第二優選實施例中所示，在主軸12僅通過第一主軸軸承90支撐的情形中，與泵單元在兩個單獨步驟中裝配到主軸12上的第一優選實施例不同，液壓泵單元能夠在一個步驟中裝配到主軸12上。由此，組裝過程得以簡化並且能夠以更高的效率來執行。由於省去了第二主軸軸承，整個結構能夠更小和更輕。另外，能夠在既不從主軸12取下任何軸承，也不從支撐軌28取下主軸12的情況下將液壓泵從主軸12取下。(第三優選實施例)參照圖11對第三優選實施例進行說明。第三優選實施例的主軸與第二優選實施例的主軸具有不同的結構和布置。圖11顯示了布置在泵單元10與轂6之間的第三主軸軸承100和第四主軸軸承102。第三主軸軸承100和第四主軸軸承102將主軸12可旋轉地固定在風輪發電機或潮流發電機的本體側。主軸12僅通過第三主軸軸承100和第四主軸軸承102支撐並固定到短艙4側。組裝通過如下執行將第三主軸軸承100插入並固定到主軸12，然後將第四主軸軸承102與第三主軸軸承100相鄰地或與第三主軸軸承100有距離地插入並固定到主軸 12，然後將已預先組裝的液壓泵單元10經由液壓泵單元10的圓柱形構件裝配在主軸12上，然後通過固定構件將液壓泵單元10固定到主軸12以便成為一個整體，該固定構件是鎖緊盤連接件80。第三主軸軸承100和第四主軸軸承102被軸承蓋104包圍並且通過設置在徑向方向上的兩側的凸緣構件106 (參見圖2)固定到支撐軌28上，該軸承蓋104布置為在第三主軸軸承100和第四主軸軸承102上滑動。支撐軌28 (參見圖2)沿主軸12形成在第一框架部22a的寬度方向上的兩側。根據該第三優選實施例，在將液壓泵單元10裝配到主軸12上之前，將第三主軸軸承100和第四主軸軸承102插入並固定到主軸。具體地，插入兩個主軸軸承，但是插入和固定主軸軸承的步驟在插入大液壓泵單元10的步驟之前執行。因而，能夠可靠地執行液壓泵單元到主軸的固定。另外，液壓泵單元10支撐在主軸12的軸向端上，且兩個主軸軸承布置在轂側。因而，能夠縮短用於插入液壓泵單元10的距離，並且與組合液壓泵結構的結構的情形不同，容易將液壓泵單元安裝到主軸上。此外，其餘的結構和操作效果與第一優選實施例和第二優選實施例相同。用於第一、第二和第三優選實施例中的任一個實施例的拆卸工序是上述組裝工序的反向過程。組裝或拆卸工序可以在工廠中、在風輪機安裝位置乃至在風輪機的安裝之後執行。如上所述，第一、第二和第三優選實施例使用本發明應用於風輪發電機的示例性情形。但是本發明也可應用於潮流發電機。潮流發電機指安裝在適當位置諸如海洋、河流和湖泊中並且使用潮汐能來發電的發電機。除了葉片8通過水而不是風的運動旋轉之外，潮流發電機與風輪發電機I具有相同的結構。潮流發電機包括通過潮流旋轉的主軸12、安裝在主軸12上的液壓泵(液壓泵單元)10、液壓馬達14和用於產生電力的發電機18，由液壓泵10產生的液壓壓力引向該液壓馬達14。此處使用相同的附圖標記來說明與第一優選實施例共同的部件。液壓泵10形成組合的液壓泵單元。另外，以與風輪發電機I的液壓泵結構相同的方式，液壓泵(液壓泵單元)10包括裝配在主軸12的外周上的圓柱形構件46以及布置在圓柱形構件46的外周側的液壓泵體76。經由圓柱形構件46能夠將液壓泵單元10插入並固定到主軸12。工業實用性根據本發明，安裝在風輪機的主軸上的液壓泵構造為提高將單元安裝到主軸的簡易性並且實現簡化的安裝過程。由此，這能夠很好地應用於風輪發電機的液壓泵。附圖標記列表I風輪發電機2 塔架4 短艙
6 轂8 葉片10液壓泵(液壓泵單元)12 主軸14液壓馬達16液壓管18發電機20第一主軸軸承21第二主軸軸承22 框架22a第一框架部22b第二框架部24第一主軸軸承蓋26、32、94、106 凸緣部28支撐軌30第二主軸軸承蓋34 泵殼36轉矩臂38減震機構40轂安裝部42第一階梯部44第二階梯部46圓柱形構件48大直徑部50小直徑部52環凸輪54泵軸承56 輥58 活塞60 缸62壓力室
64低壓控制閥66高壓控制閥68缸支撐構件70前側壁72後側壁74外周壁76液壓泵部80鎖緊盤連接機構
·
90第一主軸軸承92第一主軸軸承蓋100第三主軸軸承102第四主軸軸承104軸承蓋106凸緣部Dl第一直徑D2第二直徑D3第三直徑
權利要求
1.一種用於風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構，所述風輪發電機或潮流發電機包括配備有多個葉片的轂、連接到所述轂的主軸和安裝在所述主軸上的液壓泵，所述液壓泵結構包括 液壓泵單元，在所述液壓泵單元中，通過裝配到所述主軸的外周上的圓柱形構件和布置在所述圓柱形構件的外周側上的液壓泵體而使所述液壓泵成為一個整體， 其中，所述液壓泵體包括環凸輪、泵軸承、泵殼、多個活塞以及多個缸，所述環凸輪安裝在所述圓柱形構件的外周上，所述泵殼經由所述泵軸承相對於所述圓柱形構件可旋轉地設置並固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側，所述多個活塞容納在所述泵殼中並由與所述主軸一起旋轉的所述環凸輪促動，而所述多個缸在徑向方向上引導所述多個活塞並在周向方向上布置，並且 其中，所述液壓泵單元構造為使得通過所述圓柱形構件所述泵單元可插入地固定到所述主軸。
2.根據權利要求I所述的用於風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構， 其中，所述主軸具有減小直徑的階梯部，並且所述液壓泵單元的所述圓柱形構件的尖部與所述階梯部形成接觸，以便定位所述液壓泵單元。
3.根據權利要求I所述的用於風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構， 其中，所述圓柱形構件通過鎖緊盤連接、法蘭聯接、鍵連接和漸開線花鍵連接中的任一種固定到所述主軸。
4.根據權利要求I所述的用於風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構， 其中，所述圓柱形構件具有大直徑部和小直徑部，所述小直徑部設置在所述大直徑部的兩端上，所述環凸輪布置在所述大直徑部的外周側上，所述泵軸承安裝在所述大直徑部與所述小直徑部之間的階梯部上。
5.根據權利要求4所述的用於風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構， 其中，所述泵殼形成為具有端壁的幾乎圓柱形形狀，並且所述泵殼的所述端壁具有由所述泵軸承支撐的內周開口。
6.根據權利要求I到5中任一項所述的用於風輪發電機或潮流發電機的液壓泵結構， 其中，所述主軸具有空心結構。
7.一種安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法，所述液壓泵具有根據權利要求I到6中任一項所述的液壓泵結構，所述方法包括如下步驟 預先組裝所述液壓泵單元； 然後將第一主軸軸承插入並固定到所述主軸，所述第一主軸軸承將所述主軸可旋轉地固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側上； 然後將已預先組裝的所述液壓泵單元經由所述液壓泵單元的圓柱形構件裝配到所述主軸上；並且 然後通過固定構件將所述液壓泵單元固定到所述主軸。
8.根據權利要求7所述的安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法，進一步包括如下步驟 插入並固定第二主軸軸承， 其中，將所述第一主軸軸承插入並固定，然後將所述液壓泵單元插入並固定，並且然後將所述第二主軸軸承插入並固定。
9.根據權利要求7所述的組裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法， 其中，所述液壓泵單元和所述第一主軸軸承從與所述轂相反的一側插入並固定。
10.根據權利要求7所述的安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法，進一步包括如下步驟 在將所述第一主軸軸承和所述液壓泵單元插入並固定到所述主軸的步驟之後，在所述第一主軸軸承和所述液壓泵單元被固定到所述主軸的狀態下，將所述主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側上的短艙。
11.根據權利要求10所述的安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法， 其中，在將所述主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側上的所述短艙的步驟中，所述液壓泵單元的所述泵殼經由減震機構固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側上的所述短艙，所述減震機構具有抵抗振動的減震作用。
12.根據權利要求11所述的安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法， 其中，所述減震機構防止組裝差異和所述泵殼的變形，同時相對於所述短艙維持所述液壓泵單元的所述泵殼的軸向中心，並且，所述減震機構安裝在凸緣部上，所述凸緣部從布置在所述泵殼的外周上的轉矩臂的兩側在徑向方向上突出。
13.一種安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法，所述液壓泵具有根據權利要求I到6中任一項所述的液壓泵結構，所述方法包括如下步驟 預先組裝所述液壓泵單元； 然後將第三主軸軸承插入並固定到所述主軸，所述第三主軸軸承將所述主軸可旋轉地固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側上； 然後將第四主軸軸承與所述第三主軸軸承相鄰地或者離開所述第三主軸軸承一距離地插入並固定到所述主軸； 然後將已預先組裝的所述液壓泵單元經由所述液壓泵單元的圓柱形構件裝配在所述主軸上；並且 然後通過固定構件將所述液壓泵單元固定到所述主軸。
14.根據權利要求13所述的組裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法， 其中，將所述液壓泵單元以及所述第三主軸軸承和第四主軸軸承從與所述轂相反的一側插入並固定。
15.根據權利要求13所述的安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法，進一步包括如下步驟在將所述第三主軸軸承和第四主軸軸承以及所述液壓泵單元插入並固定到所述主軸的步驟之後，在所述第三主軸軸承和第四主軸軸承以及所述液壓泵單元固定到所述主軸的狀態下，將所述主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側上的短艙。
16.根據權利要求15所述的安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法， 其中，在將所述主軸固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側上的所述短艙的步驟中，所述液壓泵單元的所述泵殼經由減震機構固定到風輪發電機或潮流發電機的本體側上的所述短艙。
17.根據權利要求16所述的安裝風輪發電機或潮流發電機的液壓泵的方法， 其中，所述減震機構具有抵抗振動的減震作用並且防止組裝差異和所述泵殼的變形，同時相對於所述短艙維持所述液壓泵單元的所述泵殼的軸向中心，並且所述減震機構安裝 在凸緣部上，所述凸緣部從布置在所述泵殼的外周上的轉矩臂的兩側在徑向方向上突出。
全文摘要
本發明的目的是提供一種提高將液壓泵安裝在主軸上的簡易性的液壓泵結構，以及一種能夠以簡化方式執行的安裝液壓泵的方法。通過使裝配到主軸12的外周上的圓柱形構件46和布置在該圓柱形構件46的外周側的液壓泵體76成為一個整體，而形成液壓泵單元10。液壓泵體76包括安裝在圓柱形構件46的外周上的環凸輪52、泵軸承54、泵殼34、容納在泵殼34中並且由該環凸輪驅動的多個活塞58以及在徑向方向上引導所述多個活塞並且在周向方向上布置的多個缸60，並且液壓泵單元10構造為使得泵單元10可通過圓柱形構件46可插入地固定到主軸12。
文檔編號F03D11/02GK102803717SQ20108000309
公開日2012年11月28日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者堤和久, 野口俊英, 是松康弘, 清水將之, 阿拉斯代爾·羅伯遜, 烏韋·施泰因, 豪克·卡斯滕斯 申請人:三菱重工業株式會社