防磨蝕的擺動葉片式泵致動器的製作方法
2023-12-01 12:14:26 1
專利名稱：防磨蝕的擺動葉片式泵致動器的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種擺動葉片式泵致動器，其使用高壓工作油作為功率轉換手段以實現高功率擺動驅動，且更具體地，涉及一種改進的高壓擺動葉片式泵致動器，其可提供有效的措施以解決設備中引起的問題，已證實通過使用可在25Mpa的高壓中使用的擺動葉片式泵致動器，波力(wave-power)發電效率大幅增強。
背景技術：
本發明的發明人在日本的室蘭工業大學工作時便開始試圖開發具有高能量效率的波力發電系統。具體地，該系統涉及對具有包括豎直運動和水平運動在內的兩種複合運動機制的波力的利用。擺動板安裝於入射波和反射波之間發生幹涉的奇點處，具體地，安裝 於豎直運動變為零而水平動能翻倍的奇點處。從而，期望一種提供合理的波力發電方法，具體地，期望提供一種可以使利用液壓系統的發電機有效地運作的鐘擺波力發電方法。在日本，沒有多少工程師試圖積極地理解和使用作為物理基本概念之一且在專利文獻I中已公開的波的幹涉。於是，很少有人意識到本發明的發明人的研究所達到的成就。關於這點，在開放的海上，使用高效波力發電方法的實用設備的能量效率大約為42%，這是世界上最聞的。由本發明的發明人製造的作為用於將鐘擺板的擺動運動轉換為發電機的旋轉運動的液壓泵裝置的第一臺實用設備是使用大型液壓缸的系統。然而，當使用液壓缸時，衝擊波的力量施加於鐘擺板並可引起缸安裝部件或鉸鏈銷的疲勞故障。而且，在開放的海上的嚴峻條件中，潤滑單元可能發生故障。因此，為避免上述問題，需要一種可以承受嚴峻的自然條件且沒有非必要部件的簡單功率轉換機構。對此的解決方案是提供一種一體地設置於鐘擺板擺動軸上、並將在嚴峻的自然條件中必須保持潤滑性能的部件限於用於支撐鐘擺板的擺動軸的一對軸承的擺動葉片式泵致動器。在使用軸承的情況中，容易保持潤滑性能。與軸承製成一體的安裝部件也很堅固。於是，可解決大多數問題。然而，由於商業化的擺動葉片泵的抗壓性通常較低，因此有必要將抗壓性增加兩或三倍。本發明的發明人也試圖解決所述問題並提出了專利文獻2所詳述的技術，所述技術即使在25Mpa的壓力中，仍然可以使用。因此，本發明的發明人實現了緊湊且即使在嚴峻的海洋條件中仍具有優異的耐久性的液壓高功率轉換設備的開發。此外，基於所述成就，具有高壓規格的大型擺動葉片式泵致動器用於使用浮體運動的波力發電方法中的可能性也在不斷增大，這最近受到人們的關注。通常，傳統的液壓系統具有可控制高功率但會消耗很多能量的簡單閥門結構。最近，重視節能技術的技術革新的時代已經來臨，因此液壓系統變成了電動結構，且液壓系統的市場已經有所縮減。這裡，在新領域中實現的傳統技術所沒有實現的進步將成為應對市場萎縮的最好的方式之一。這點的典型例子是可用於大型機器人手臂的鉸鏈單元中的擺動致動器。例如在高層工程中，這可用於建造使用自然能量的大型風車。在大型風車的建造工程中，由於電動機的輸出通常不足，因此難以使用電動結構。作為有望使用高壓擺動葉片致動器的另一領域，該致動器可用作大型船舶的轉向裝置的擺動致動器。然而，市場上可得到的擺動葉片致動器為14Mpa以下的低壓/小容量致動器，且無法滿足造船或船運工業的要求，所述造船或船運工業追求安裝致動器所需空間的最小化。
發明內容
因此，本發明是針對現有技術中出現的上述問題而作出的，且本發明的目的在於提供一種具有改良結構的擺動葉片式泵致動器，所述改良結構可避免主要元件的安裝面的磨損，且更具體地，可避免用於限定擺動葉片式泵致動器的液壓工作腔的缸和側蓋之間的連接面以及設置於缸上的固定葉片和側蓋之間接觸面上的磨蝕(fretting corrosion)。上述問題發生的原因被認為是缸的軸向強度和徑向強度與盤狀側蓋的軸向強度和徑向強度成反向關係，從而缸和側蓋之間的連接處的扭轉差異相對較大，所述扭轉差異由施加於工作腔的工作油的高壓引起。換言之，認為缸和側蓋之間的方向強度存在差異，即，缸的軸向強度高但徑向強度低，而每個盤狀側蓋的徑向強度高但軸向強度低，且這是所 述問題的根本原因。[專利文獻I]日本專利2001-271735號(申請號2000-128632)[專利文獻2]日本專利2002-168180號(申請號2000-403806)為了完成上述目的，本發明構造為使得缸的相對的兩端的長度縮短，且在每個側蓋上設置向缸突出的圓筒狀部分，以補償被縮短的缸。此外，在固定葉片和側蓋之間的連接面處，為減輕施加於連接面的過度壓力，在由設置於接合於每個側蓋的固定葉片的接合面上的密封件圍住的面上，形成有總是與低壓側工作腔連通的通道。於是，側蓋和固定葉片通過比傳統技術處於更低壓力下的油膜而彼此接觸，從而容許存在由相對的扭曲方向差異所造成的變形。根據本發明的缸短於傳統技術中的缸，且在每個側蓋上設有圓筒狀部分以補償被縮短的缸。因此，在具有不同方向強度且通過螺栓等彼此耦接的缸和側蓋之間的連接處，即使當施加於工作腔中的高壓引起缸的橢圓狀扭曲時，由於圓筒狀部分具有與缸相同的形狀，故與缸接合的側蓋的面以與缸相同的方式進行扭曲，而與側蓋體的扭曲的形式不同。在本發明中，缸和側蓋的相對扭曲率可限定於20 μ m到30 μ m,從而可以可靠地防止它們之間的連接面上的磨蝕。由於使用了與工作腔連通的通道，故可在固定葉片和通過螺栓或鍵而固定有固定葉片的缸之間的接觸面以及固定葉片和側蓋之間的接觸面的整個面積上保持相同的壓力。在通道中，止回閥防止了高壓側工作腔與通道連通，並允許低壓側工作腔與通道連通，從而可總是保持低壓狀態，且側蓋和固定葉片之間的接觸面通過薄油膜而彼此接觸。因此，即使它們之間存在相對扭曲的差異，在扭曲方向上施加於接觸面的應力相對較低，於是避免了由強有力地彼此接合的元件之間的細微振動引起的磨蝕。
圖I是從軸向方向表示傳統擺動葉片式泵致動器的中央部的橫截面圖。圖2是表示傳統擺動葉片式泵致動器的縱截面圖。圖3是從軸向方向表示根據本發明的擺動葉片式泵致動器的中央部的橫截面圖。
圖4是沿圖3的線C-D的截面圖。圖5是表示圖4的右側蓋和固定葉片之間的連接面的放大正視圖；圖6是圖5的固定葉片的仰視圖且部分地圖示了沿圖5的線E-F的截面圖。圖7是表示將本發明用於可以高效地發電的鐘擺式波力發電設備中的例子的側示意圖。圖8是從左-右方向表示圖7的波力發電設備的示意圖。圖9是表示將本發明用於大型船舶的船舵控制裝置中的例子的示意圖。1、2 :傳統擺動葉片式泵致動器的側蓋 la、2a :傳統擺動葉片式泵致動器的擺動軸的軸承ld、2d :傳統擺動葉片式泵致動器的側蓋和缸之間的接觸面3 :傳統擺動葉片式泵致動器的缸4、5 :傳統擺動葉片式泵致動器的側蓋/缸連接螺栓6 :傳統擺動葉片式泵致動器的擺動軸7 :傳統擺動葉片式泵致動器的轉子7a、7b :傳統擺動葉片式泵致動器的擺動葉片8 :傳統擺動葉片式泵致動器的轉子軸鍵9a、9b :傳統擺動葉片式泵致動器的固定葉片IOaUOb :用於傳統擺動葉片式泵致動器的固定葉片的鍵IlaUlb :傳統擺動葉片式泵致動器中的通過連接孔彼此連接的一對工作腔12a、12b :傳統擺動葉片式泵致動器中的通過連接孔彼此連接的另一對工作腔13、14:在傳統擺動葉片式泵致動器的液壓系統中連接於容積可增加和減少的工作腔的管子15、16:傳統擺動葉片式泵致動器中使得互鎖工作腔彼此連通的連接孔17、18:傳統擺動葉片式泵致動器的側蓋和固定葉片之間的接觸面lc,2c :本發明的擺動葉片式泵致動器的側蓋lc-a、2c-a :本發明的擺動葉片式泵致動器的擺動軸的軸承lc-c,2c-c :本發明的擺動葉片式泵致動器的側蓋的圓筒狀部分lc-d、2c-d :本發明的缸和側蓋的圓筒狀部分之間的接觸面3c :本發明的擺動葉片式泵致動器的缸4c、5c :缸和側蓋的連接螺栓6c :本發明的擺動葉片式泵致動器的擺動軸7c :本發明的擺動葉片式泵致動器的轉子7c-a、7c-b :本發明的擺動葉片式泵致動器的擺動葉片8c:本發明的轉子軸鍵9c-a、9c-b :本發明的擺動葉片式泵致動器的固定葉片10c-aU0c-b :本發明的固定葉片的鍵llc-aUlc-b :本發明的擺動葉片式泵致動器的一對互鎖工作腔12c-a、12c-b :本發明的擺動葉片式泵致動器的另一對互鎖工作腔
13c、14c:根據本發明的液壓系統中的連接容積能夠增加和減少的工作腔的管子15c、16c :根據本發明的將互鎖工作腔彼此連通的連接孔17c、18c :本發明的側蓋和固定葉片之間的接觸面19c-a、19c_b :本發明的轉子和固定葉片之間的滑動面20c-a、20c_b :本發明的缸和固定葉片之間的接觸面21,22 :設置於本發明的固定葉片中的止回閥23 :根據本發明的穿過固定葉片的與側蓋接觸的相對側面的通道
24:固定葉片的安裝螺栓25 :旋轉密封件40c-l、40c_2 :根據本發明的設置於缸和固定葉片之間的固定密封件41C-l、41c-2、41c-3:根據本發明的設置於安裝於固定葉片上的側蓋的接觸面上的固定密封件42c-l、42c-2 :根據本發明的設置於固定葉片上的轉子滑動密封件43c-l、43c-2、43c-3、43c-4 :根據本發明的固定葉片的與側蓋的接觸面的固定的密封端銷44c-l、44c_2 :根據本發明的固定葉片的卷簧壓縮固定的密封端銷45、46:將本發明的擺動葉片式泵致動器用於鐘擺式波力發電設備中的例子中的擺動葉片泵和液壓系統之間的連接管子47 :波面48 :鐘擺式波力發電設備中接收波力的鐘擺板49 :鐘擺式波力發電設備的擺動軸軸承50:將本發明的擺動葉片式泵致動器用于波力發電設備中的例子中的擺動葉片泵51 :鐘擺式波力發電設備的混凝上潛水箱52:潛水箱的開口53:潛水箱的固定壁54 :波力發電設備的擺動軸的球狀軸承55 :波力發電設備的擺動軸的軸承56、56』 將鐘擺板連接到鐘擺式波力發電設備的擺動軸的支撐杆60:將本發明的擺動葉片式泵致動器用於大型船舶的控制船舵的例子中的致動器61 :主船舵軸62:船舵
具體實施例方式下面參照附圖具體地描述本發明。圖I是從軸向方向表示傳統擺動葉片式泵致動器的中央部的橫截面圖。圖2是沿圖I的線A-B的截面圖。如圖I中所示，輸入/輸出軸6安裝於擺動葉片式泵致動器的中央部中。轉子7通過鍵8牢固地固定於輸入/輸出軸6。一對擺動葉片7a和7b直線地設置於轉子7上並與轉子7製成一體，從而可確保其間存在足夠的耦接強度。一對固定葉片9a和9b通過鍵IOa和IOb和螺栓24牢固地固定到缸3上，所述缸3圍住擺動葉片7a和7b。容積可增加或減少的工作腔包括四個腔；兩個腔布置於軸6的中央軸線上的對稱位置，並保持相同壓力且容積重複地增加和減少，從而可用作擺動葉片式泵致動器。為實現上述目的，圍繞中央軸線布置於對稱位置的一對工作腔Ila和Ilb通過連接孔16彼此連通。另一對工作腔12a和12b通過連接孔15彼此連通。工作腔通過管子13和14連接於液壓系統的所有部分，所述管子13和14布置於固定葉片9b的安裝位置周圍。圖2是表示擺動葉片式泵致動器的縱截面圖。在致動器的相對的左端和右端設置有已被指出作為問題的一對側蓋I和側蓋2。側蓋I和側蓋2使用軸承Ia和2a而在中央支撐著擺動葉片式泵致動器的輸入/輸出軸6。側蓋I和側蓋2由多個固定螺栓4和螺栓5牢固地固定於布置在中間部分的缸3。圖2是沿線A-B的截面圖，其中儘管擺動葉片7b圖示為處於圖I的左側且沿水平方向定向，然而在圖2中，其圖示為處於底側。在具有上述基本構造的傳統擺動葉片式泵致動器中，缸3在軸向方向上、即圖2的左-右方向具有高強度，且側蓋I和側蓋2在軸向方向上具有相對較低強度，但在 中央軸線的徑向方向上具有高強度。最重要的問題在於，中央軸線的徑向方向上的強度相對較低。即使缸3的板厚到足以承受25Mpa的高壓，缸3的整個寬度相對較小，從而缸3的徑向強度相對較低。因此，如果擺動葉片式泵致動器用作鐘擺式高效波力發電設備的功率轉換裝置的主裝置，由於壓力以徑向方向施加於用於限定出高壓工作腔的缸3的壓力接收面，故缸3扭曲成其中缸3的一部分的直徑有所增加的橢圓狀。當鐘擺板因波力而擺動時，四個工作腔在高壓側和低壓側之間重複地交替，且橢圓狀扭曲的方向也隨著時間連續地變化。由於側蓋I和側蓋2具有低軸向強度，因此其變形為向外鼓起的形狀。從而，與扭曲為橢圓狀的缸3相反，側蓋I和側蓋2的直徑稍微減少。因此，在致動器長期工作之後，在側蓋I和固定葉片9a和9b之間的接觸面17a上以及在側蓋2和固定葉片9a和9b之間的接觸面18a上，發生磨蝕。這是必須儘快解決的問題，目的是使本發明的發明人長期以來試圖實現的合理的高效波力發電方法商業化。儘管認為將缸3更牢固地耦接於具有高徑向強度的側蓋I和側蓋2會約束缸3的橢圓狀扭曲，然而，即使通過螺栓4和螺栓5而增強了它們之間的耦接力，僅從缸的圓周外面向外突出的缸3的邊緣與側蓋I和側蓋2耦接。因此，該方法無法有效地將範圍為200μηι到300 μ m的扭曲約束到幾μπι以下的目標範圍內。圖3是從軸向方向表示根據本發明的防磨蝕擺動葉片式泵致動器的中央部的橫截面圖。本發明的泵致動器的構造幾乎與圖I中的相同。沿擺動葉片式泵致動器的中央軸線布置的輸入/輸出軸6c通過鍵8牢固地耦接於轉子7c。一對擺動葉片7c-b和7c-a以水平方向設置於轉子7上，並與轉子7製成一體以增強其間的耦接強度。缸3c圍住擺動葉片7c_b和7c_a。一對固定葉片9a和9b通過各自的鍵10c_b和10c_a以及螺栓固定於缸3c中的上、下位置。容積可增加和減少的工作腔包括四個腔。布置於中央軸線上的對稱位置處的兩個腔通過連通孔15c彼此連通，且另外兩個腔通過連通孔16c連通，從而所述腔進行相同的容積變化操作。管子14c和管子13c安裝於上固定葉片9c-b周圍，使得工作腔通過管子14c和管子13c連接於液壓系統。為便於本發明的後面描述，圖3表示了切割線C-D以提供截面圖。圖4是沿圖3的線C-D的截面圖。以與圖2相同的方式，圖4表示的擺動葉片7c_b在底側，儘管其在圖3中由於沿水平方向定向而圖示於左側。如圖4中所示，本發明的最重要的特徵在於，缸3c的相對的左端和右端的長度縮短了，且在每個左側蓋Ic和右側蓋2c上設置有圓筒狀部分以補償縮短的缸。具體地，向右突出的圓筒狀部分lc-c 一體地設置於左側蓋Ic上，且向左突出的圓筒狀部分2c-c —體地設置於右側蓋2c上。將固定葉片9c-b固定到缸3c的鍵lOc-b和將固定葉片9c_a固定到缸3c的鍵10c_a各具有與缸3c相同的長度，且儘管其短於現有技術中的鍵，然而其就強度而言不存在問題。側蓋Ic使用軸承lc-a，且側蓋2c使用軸承2c_a來支撐輸入/輸出軸6c。在右側蓋2c中還設有旋轉密封件25,以避免油從軸承2c-a洩漏出來。左側蓋Ic通過多個螺栓4c且右側蓋2c通過多個螺栓5c牢固地耦接於缸3c。每個螺栓4c、5c比現有技術中的螺栓長出對應於側蓋的圓筒狀部分lc-c、2c_c的長度。螺栓4c和5c優選地由最近商業化的對於海水具有出眾的抗腐蝕性的材料製成。在本發明的具有圖4的基本構造的擺動葉片式泵致動器中，由於工作腔的元件在壓力下彼此牢固地接合，因此即使由周期性地施加於工作腔的工作油的高壓引起扭曲，仍可通過使得各個元件定向為使其高強度方向彼此垂直而避免磨蝕。在本發明中，在壓力下彼此接合的相鄰元件的連接面的形狀為相同的形狀。於是，即使在工作腔中的擺動葉片7c-b和7c_a的擺動引起缸3c的輕微的橢圓狀扭曲，設置於側蓋Ic上的圓筒狀部分lc_c和設置於側蓋2c上的圓筒狀部分2c-c具有與缸3c相同的形狀，從而它們可約束缸3c的 扭曲。因此，如果恰當地設定圓筒狀部分lc-c和圓筒狀部分2c-c的長度，則易於將扭曲的應變約束為低於20 μ m到30 μ m,從而應對磨蝕。而且，在傳統擺動葉片式泵致動器中，磨蝕也發生於缸3與側蓋I和側蓋2之間的連接面上。然而，在本發明中，通過螺栓彼此強有力地接合的各個部分的位置彼此隔開的長度為側蓋Ic的圓筒狀部分lc-c和側蓋2c的圓筒狀部分2c-2的長度。因此，如果固定葉片的軸向長度設定為稍微短於不具有機械耦接裝置的側蓋之間的距離，則連接面上的壓力可容易地保持於低壓。圖5是表示側蓋2c和固定葉片9c_b之間的連接面的放大右側視圖，用於具體地解釋固定葉片9c-b的密封結構。固定葉片9c-b具有包括夾在固定部件之間的密封件和設置於滑動部件的滑動面上的密封件在內的兩種密封件。在前述情況中，由於沒有密封件磨損的問題，僅通過將大直徑O形圈切割成預定的尺寸而製成的密封件可呈現足夠的密封效果。「V」狀的密封槽和O形圈式固定密封件41c-l和41c-2設置於固定葉片9c-b的邊緣周圍。固定密封件40c-l和40c-2分別設置於缸3c和圓筒狀部分lc_c之間以及缸3c和圓筒狀部分2c-c之間的接觸面的邊緣周圍。而且，密封槽以大致水平的方向形成於圓筒形轉子7c的邊緣中，使得O形圈式固定密封件41-3設置於密封槽中。在每個固定密封件的端部以垂直於接觸面的方向形成有直徑大於密封槽的寬度的孔，且圓筒形銷43c-l、43c-2、43c-3和43c-4補充固定密封件的端部。此外，具有對應於固定葉片9c的長度的邊緣槽軸向地形成於中央軸的滑動面19c_b中，該滑動面19c-b是與轉子7c滑動接觸的面。滑動密封件42c-l和42c-2設置於各自的邊緣槽中。每個相對的滑動密封件呈鉗狀( < )，且其每個相對的端部呈唇狀。滑動密封件可用作應對沿使鉗狀的角度增加的方向施加的任何壓力的密封件，但如果壓力沿著角度減少的方向施加於該處，滑動密封件允許工作油從高壓側流到低壓側。如圖5中所示，滑動密封件42c-l和42c-2各自定向為使得當相鄰工作腔中的壓力高時鉗狀的角度減少。於是，高壓側工作腔可總是與固定葉片9c-b和轉子7c之間的滑動面19c-b連通。儘管固定葉片9c_b的上述密封結構幾乎與專利文獻2的相同，然而本發明具有其中與對應的側蓋接觸的面總是與低壓側工作腔連通的液壓構造，於是避免了過度的接觸壓力只施加於兩側中的一側。如圖5的虛線所示，一對止回閥21和22設置在面向左工作腔12c-b和右工作腔llc-a的固定葉片9c-b的中央。固定葉片和側蓋之間的接觸面17c和18c所藉以彼此連通的通道23形成為穿過固定葉片。而且，通道23包括與止回閥21和22連通的通道。如圖5中所示，不完全密封的空間形成於彼此靠近的滑動密封件42c-l和銷43c-l之間以及彼此靠近的滑動密封件42c-2和銷43c-l之間。而且，銷43c_l和銷43c_2之間的空間不可完全密封。然而，由於側蓋Ic和側蓋2c和固定葉片9c-b組裝為使得固定葉片9c-b和各側蓋lc、側蓋2c之間的距離最小化，如果將油通過細微間隙的洩漏限制在預定的程度以下，則擺動葉片式泵致動器可用作甚至可承受25Mpa的壓力的致動器。各圓筒形銷43c-l、43c-2、43c-3、43c-4由金屬製成,且其表面被磨到合適的程度,從而其用作類似於活塞密封件的密封件。然而，通過所述不完全密封部滲透到固定葉片9c-b和側蓋之間的接觸面17c和18c中的工作油通過止回閥21和22等向低壓側工作腔12c_b或llc_b流出。因此，由設置於固定葉片9c-b上的密封件圍住的接觸面中的工作油的流速可保持為最 小流速。圖6是固定葉片9c_b的仰視圖，並且局部地表示沿圖5的線E-F的截面圖。具體地，在圖6中，由局部截面圖清楚地表示了銷43c-l和銷43c-2。銷43c_l和銷43c_2各具有短的圓筒形形狀。用於容納每個銷的銷孔比銷長。在銷孔的下端中設置有卷簧44c-l和44c-2，從而將對應的銷向外偏置。相比於固定葉片9c-b的整個長度，每個銷孔的長度短於固定葉片9c-b的長度。於是，為使未被固定密封件41c-l和41c-3和銷43c_l或43c_2等密封的部分的面積最小化，優選地使銷之間的距離保持為最小。具體地，銷之間的距離可保持為從I. 5mm到2mm的範圍內。圖7和圖8是表示使用本發明的擺動葉片式泵致動器的高效鐘擺式波力發電設備的例子的意圖。如圖7的右側所示，在混凝上潛水箱51的面向海洋的部分形成有開口 52，從而可由開口 52將波浪47引導到潛水箱51中。潛水箱51的左端為使從右側進入潛水箱51的波浪進行反射的固定壁53。已被固定壁53反射的入射波變為反方向的反射波。由於入射波和反射波之間的幹涉，波浪高度總是零且水平動能翻倍的奇點形成於作為整個波浪長度的1/4處的位置。接收波力的鐘擺板48的擺動軸49布置於該奇點處。使用本發明的擺動葉片泵50 —體地設置於擺動軸49的一端上，以用作發電機驅動液壓系統的泵。由於大多數波能量以水平方向施加到鐘擺板48附近，波力可經由擺動軸49有效地傳輸到擺動葉片泵50，並通過使用沿管子45和管子46流動的高壓工作油而以轉換為發電機的旋轉運動的方式而輸入到液壓系統中。圖8是為了便於理解所述設備的主要元件的布置而以從固定壁35朝著開口 52的方向表示圖7的潛水箱的示意圖。鐘擺板48的寬度稍微小於混凝上潛水箱51的開口的寬度，且鐘擺板48安裝於一對堅固的支撐杆56和支撐杆56』。支撐杆56和支撐杆56』的上端牢固地固定於擺動軸49。一對主軸承54設置於潛水箱51上以支撐擺動軸。本發明的擺動葉片泵50 —體地耦接於擺動軸49的左端。主軸承54包括具有相對較大直徑的球狀軸承，從而可使將包括鐘擺板和主軸的設備的主要元件安裝到潛水箱51上的現場工作變得容易，從而減少工作時間。
圖9表示將本發明的擺動葉片式泵致動器用作用於驅動大型船舶的轉向裝置的致動器的例子。圖9是船尾的下部的截面圖。由於船舶中的空間有限且用於船舵62的致動器60需要有大量的擺動功率，因此使用本發明的擺動葉片式泵致動器作為致動器60可使周邊元件的設計優化。如果致動器60直接連接於主船舵軸61，則無論船舵62的擺動位置如何，工作油的流速的變化率總是與船舵62的角度的變化率一致。而且，使用主船舵軸61使得船舵62和致動器60直接彼此連接的結構使得船舵62和致動器60之間的響應性變得優異。此外，由於致動器處於25Mpa的高壓，實現了非常緊湊的轉向裝置，從而更好地利用船舶中的空間，且更經濟。即使使用市售的高壓液壓缸作為致動器，用於將船舵角度改變到預定的角度所需要的工作油的流速可變得不同，且由於當以順時針方向和逆時針方向操縱船舵時工作腔的容積存在差異，故需要對壓力和流速的精確控制，於是使得控制系統複雜。儘管在轉向裝置中使用擺動葉片式泵致動器的優點眾所周知，且對商業化的期待較高，然而具有用於高壓的規格的產品尚未商業化。如果本發明的擺動葉片式泵致動器可導致低成本的批量生產系統，則也可期待由開發新市場帶來的高經濟效益。此外，在因偏好節能技術的趨勢而有所縮減的液壓機械工業中，可實現高功率緊湊擺動葉片致動器，以用於擺動 驅動高層工程的大型機器人的鉸鏈單元，而傳統技術尚未實現所述致動器。因此本發明可以作為用於應對市場萎縮的新技術。
權利要求
1.一種防磨蝕的擺動葉片式泵致動器，其包括 缸； 一對側蓋，它們設置於所述缸的相對的端部； 由所述一對側蓋的中央部支撐的擺動軸，所述擺動軸從一個側蓋向外突出； 固定轉子，其固定到所述擺動軸上； 擺動葉片，其與所述轉子製成一體；以及 固定葉片，其固定於所述缸並通過固定密封件與所述缸和所述一對側蓋緊密接觸，所述固定葉片具有通過滑動密封件而與所述缸的圓周外表面接觸的滑動面， 其中，所述缸的相對的端部短於所述轉子的長度，所述相對的端部被縮短了相同的長 度，並且 所述一對側蓋與它們各自的向內延伸了相同長度的圓筒狀部分製成一體，所述缸的所述相對的端部所縮短的長度等於所述圓筒狀部分向內延伸的所述相同長度，以補償所述缸的所述縮短的長度。
2.根據權利要求I所述的防磨蝕的擺動葉片式泵致動器，其中，穿過所述固定葉片的通道在所述固定葉片和所述相對的側蓋之間的連接面上設有開口，並且 穿過所述通道的一對止回閥安裝為朝向具有相反液壓壓力的相對的工作腔，所述一對止回閥中的每個被定向為防止與高壓側的工作腔連通並允許與低壓側的工作腔連通的方向。
全文摘要
對一種高功率擺動泵進行了超過延長周期的運行測試，所述高功率擺動泵中採用了獨立密封裝置，且與傳統的、商業上可得到的致動器相反，應用了一種高效、鐘擺式波力發電系統的擺動葉片泵，以在25MPa的高壓力下使用擺動葉片式泵致動器。測試結果表明，在高強度方向和低強度方向彼此相對的液壓部分中，因高強度接合面處的磨蝕而發生了磨損。存在迅速克服反常磨損並將高效波力發電系統投入實用的需求。當相對於中央軸而言其徑向強度低的圓筒和徑向強度高的側蓋耦接到一起而在其間形成接合面時，在圓筒蓋處設有向圓筒突出的圓筒部，使得側蓋出現與圓筒的橫截面相同的扭曲，所述圓筒因高壓工作流體而扭曲為近似橢圓狀。此外，在固定於圓筒的靜止葉片的面上安裝有總是連通低壓力側工作腔的管道，其中所述靜止葉片的面與側蓋接觸。
文檔編號F15B15/12GK102859197SQ201180019391
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月14日 優先權日2010年4月17日
發明者渡部富治, 申承鎬, 洪起庸 申請人:韓國海洋研究院