买专利,只认龙图腾
首页 专利交易 科技果 科技人才 科技服务 商标交易 会员权益 IP管家助手 需求市场 关于龙图腾
 /  免费注册
到顶部 到底部
清空 搜索

【发明授权】活塞泵及其在风力设备中的用途_卡玛特有限及两合公司_201780076932.6 

申请/专利权人:卡玛特有限及两合公司

申请日:2017-12-12

公开(公告)日:2021-04-27

公开(公告)号:CN110073103B

主分类号:F04B1/0472(20200101)

分类号:F04B1/0472(20200101);F04B1/0408(20200101);F04B1/0421(20200101);F04B1/22(20060101);F04B1/2035(20200101);F04B1/2014(20200101);F04B1/124(20200101);F04B17/02(20060101);F03D9/25(20160101)

优先权:["20161212 DE 102016124048.6"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.04.27#授权;2019.12.31#实质审查的生效;2019.07.30#公开

摘要:本发明示出并说明了一种活塞泵,尤其轴向活塞泵1或径向活塞泵42,其在低转速的条件下具有大的输送量,该活塞泵具有:支架2,2′;能够围绕中轴线M转动地支承并具有至少一个控制面12′,12",12″′的控制元件10,10′;分别具有能够在其中推移的活塞14′,14",14″′的多个气缸13′,13",13″′;用于使流体流入活塞泵1,42的气缸13′,13",13″′内的吸入接口21,21′;以及用于使流体从活塞泵1,42的气缸13′,13",13″′中流出的压力管接口22′,22",22″′,其中,气缸13′,13",13″′通过导管18′,18",18″′,20′,20",20″′与吸入接口21,21′并且与压力管接口22′,22",22″′相连,其中,气缸13′,13",13″′、活塞14′,14",14″′和控制元件10,10′如此设计和布置,使得活塞14′,14",14″′在气缸13′,13",13″′内的位置能够通过控制元件10,10′的移动改变,并且其中,气缸13′,13",13″′和活塞14′,14",14″′如此支承,使得气缸13′,13",13″′和活塞14′,14",14″′在控制元件10,10′转动时不是完全地随之围绕中轴线M转动。为了实现在高压力的条件下也能够少维修地运行活塞泵,提出使气缸13′,13",13″′或活塞14′,14",14″′分别与能够转动地支承的滚轮15′,15",15″′相连。此外,本发明还示出并说明了此类活塞泵在风力设备28内的用途。

主权项:1.活塞泵,尤其轴向活塞泵1或径向活塞泵42,所述活塞泵在低转速的条件下具有大的输送量,该活塞泵具有:-支架2,2′,-能够围绕中轴线M转动地支承并具有至少一个控制面12′,12",12″′的控制元件10,10′,-分别具有能够在其中推移的活塞14′,14",14″′的多个气缸13′,13",13″′,-用于使流体流入活塞泵1,42的气缸13′,13",13″′内的吸入接口21,21′,以及-用于使流体从活塞泵1,42的气缸13′,13",13″′中流出的压力管接口22′,22",22″′,-其中,气缸13′,13",13″′通过导管18′,18",18″′,20′,20",20″′与吸入接口21,21′并且与压力管接口22′,22",22″′相连,-其中,气缸13′,13",13″′、活塞14′,14",14″′和控制元件10,10′如此设计和布置,使得活塞14′,14",14″′在气缸13′,13",13″′内的位置能够通过控制元件10,10′的移动改变,-其中,气缸13′,13",13″′和活塞14′,14",14″′如此支承,使得气缸13′,13",13″′和活塞14′,14",14″′在控制元件10,10′转动时不是完全地随之围绕中轴线M转动,并且-气缸13′,13",13″′或活塞14′,14",14″′分别与能够转动地支承的滚轮15′,15",15″′相连,其特征在于,所述滚轮15′,15",15″′与所述控制元件10,10′的控制面12′,12",12″′之间的接触区域无润滑剂。

全文数据:活塞泵及其在风力设备中的用途技术领域本发明涉及一种活塞泵,尤其轴向活塞泵或径向活塞泵,其在低转速的条件下具有大的输送量,该活塞泵具有:支架;能够围绕中轴线转动地支承并具有至少一个控制面的控制元件;分别具有能够在其中推移的活塞的多个气缸;用于使流体流入活塞泵的气缸内的吸入接口;以及用于使流体从活塞泵的气缸中流出的压力管接口,其中,气缸通过导管与吸入接口并且与压力管接口相连,其中,气缸、活塞和控制元件如此设计和布置,使得活塞在气缸内的位置能够通过控制元件的移动改变,并且其中,气缸和活塞如此支承,使得气缸和活塞在控制元件转动时不是完全地随之围绕中轴线转动。此外,本发明还涉及活塞泵在风力设备内的用途。背景技术轴向活塞泵-如同所有泵一样-为用于将机械能转化为液力能量的设备。轴向活塞泵涉及此种活塞泵,其中,气缸和或活塞的轴线平行于泵的驱动轴线并因此“轴向”地延伸。轴向活塞泵的典型结构为斜轴泵和斜盘泵。轴向活塞泵的特征在于高的输送压力,并且不同于径向活塞泵而具有小的直径;因此,轴向活塞泵尽管沿着轴向更长,但沿着径向结构非常紧凑。与此不同,径向活塞泵涉及此种活塞泵,其中,气缸和或活塞的轴线相对于泵的驱动轴线径向延伸。径向活塞泵虽然具有较大的直径,但是沿着轴向结构非常紧凑。为了实现尽可能均匀的压力走势以及大的输送量,轴向活塞泵通常具有多个气缸和活塞,其沿着周向围绕驱动轴线分布。通过设置多组或多行气缸及活塞,能够进一步提高气缸和活塞的数量。由此方式,气缸和活塞可以布置得使两个气缸和或活塞分别彼此相反地移动,并且总是镜像地位于相同的位置处如同在“对置气缸发动机Boxermotor”结构形式的活塞式发动机中那样。此类双行轴向活塞泵例如由WO2004055369A1和WO2007054319A1中已知。在WO2004055369A1和WO2007054319A1中的双行轴向活塞泵中,驱动轴与两行轴向即平行于驱动轴布置的活塞相连,从而驱动轴的转动引起活塞的转动。因为活塞可推移地在气缸内引导,所以,活塞围绕驱动轴线的转动导致气缸围绕驱动轴线的转动。为了在驱动轴线转动时实现气缸容积的改变,气缸并非完全轴向地、而是倾斜地布置。这由此实现,即使气缸在倾斜的斜盘上滑动。此种轴向活塞泵的优点在于,由于具有驱动轴的双行结构,能够移动大量的活塞和气缸。但是缺点在于气缸的倾斜位置,这导致活塞的形状必须设计复杂,而且使活塞与气缸之间的密封变得困难。另一缺点在于气缸与斜盘之间的相对运动,这增加磨损并使接触面的密封变得困难。此外,在气缸转动的情况下,入口和出口的设计复杂,并且例如必须通过环形凹槽实现。这些缺点在需要在低维修投入的同时实现高压力的条件下、例如在像风力设备那种难以触及的应用地点中尤其期望避免。在径向活塞泵中,同样已知如WO2012073280A1中的多行活塞泵。在其中所述的方案中,沿着轴向彼此前后地布置多行活塞和气缸。在其中所述的方案中,活塞在其从气缸中伸出的末端上具有刚性的柱形体,其应在多件式的、波浪形的凸轮环上滑动,并且在此气缸应推入活塞中。由于凸轮环与柱状体之间的高滑动摩擦,凸轮环与柱状体之间的接触只能在填充了油的空间中进行,这使得整个设备的结构和密封十分复杂。此外,油还增加了旋转阻力,这降低了设备的效率。因此,使用油作为工作流体以及润滑介质,这在不密封的方面存在生态问题例如在用于离岸区域中时。发明内容在此背景下,本发明的目的在于,设计并扩展一种根据权利要求1的前序部分所述的活塞泵,使得活塞泵在避免前述缺点的同时在低转速时也能达到高的输送量。此目的在根据权利要1的前序部分的活塞泵中由此实现,即,气缸或活塞分别与能够转动地支承的滚轮相连。本发明涉及一种在低转速时具有高输送量的活塞泵;尤其可涉及轴向活塞泵或径向活塞泵。例如,泵可以具有至少1000升每分钟、优选几千升每分钟的输送量,并且具有20转每分钟或更低的转速。轴向活塞泵首先包含支架,该支架可例如具有前壁和后壁。活塞泵还包含控制元件,其能够围绕中轴线转动地支承并具有至少一个控制面。控制元件借助其控制面用于控制活塞与气缸之间的相对运动。优选控制元件完全环绕的并例如构造为盘形或环形。在环形结构的情况下,可例如设置使控制元件通过轮辐与轮毂相连,该轮毂压接在驱动轴上。沿周向封闭的结构的优点在于,控制元件能够沿着其整个周长用于控制活塞,并因此能够引起活塞状态的无级变化。此外,活塞泵还包括分别具有可在其中推移的活塞的多个气缸。气缸和活塞能够布置在多个组中,该组可以彼此轴向或径向间隔。此外,活塞泵还包括用于使流体流入活塞泵的气缸内的吸入接口,以及用于使流体从活塞泵的气缸中流出的压力管接口,其中,气缸通过导管与吸入接口以及与压力管接口相连。活塞泵的特征在于,气缸、活塞和控制元件如此设计并布置,使得活塞在气缸内的位置能够通过控制元件的移动改变。控制元件可尤其通过转动移动。活塞泵的特征还在于,气缸和活塞如此支承,使得气缸和活塞在控制元件旋转时不完全地随之围绕中轴线转动。优选气缸和活塞-相比于控制元件-完全不旋转;但是,气缸和活塞在至少一个点处固定例如通过锚接在支架上并且其余部分可以移动-例如可摆动地支承就已足够。“泵元件”即由气缸和活塞组成的单元的数量可例如为至少六个、尤其至少八个或至少十个,并例如在六到三十的范围内。根据本发明规定,气缸或活塞分别与可转动地支承的滚轮相连。结构上更简单且就此而言优选的是,活塞分别与可旋转地支承的滚轮相连,而气缸不具有滚轮。同样也可替代地反之而为,即替代活塞而为气缸设置可转动地支承的滚轮。例如,根据布置在活塞上的滚轮阐述滚轮的功能:滚轮用于此目的,即在控制元件的控制面上滚动并沿着轴向引导活塞,即-根据控制面的走势-推入气缸中或者由气缸中移出。相比于彼此滑动的零件,通过可转动地支承的滚轮的引导的优点在于特别低的摩擦滚动摩擦通常低于滑动摩擦。这具有显著的优势,即简化润滑。例如可设置,每个滚轮具有封装的内部润滑,从而可完全省却对活塞泵其余部分的油润滑。尤其可在无润滑剂的空间中进行滚轮与控制元件之间的接触-滚动也可“干燥地”进行。这扩展了新的应用领域,例如替代通常使用油运行而使用水、尤其盐水或海水运行。根据活塞泵的一种设计方案规定,气缸或活塞相对于支架位置固定和或可摆动地布置。在此方案中,气缸或活塞不仅沿着周向或切向固定,而且整体即沿着任意方向都位置固定。当然,可以仅使气缸或者活塞位置固定地与支架相连,因为必须可以进行气缸和活塞之间的相对运动:因此,或者使气缸位置固定地与支架相连并使活塞在气缸内可移动地支承,或者使活塞位置固定地与支架相连并使气缸围绕活塞可移动地支承。位置固定的布置的优点在于,显著地简化了输入导管和输出导管的连接。另一优点在于改善的可密封性,其尤其在高压和或大的输送量的情况下重要。为了实现位置固定的布置,气缸或活塞无须整体刚性地固定。气缸或活塞在一点处固定就已足够;这例如实现了气缸和活塞能够围绕固定点或固定轴摆动的支承。优选确保直至5°的可摆动性。换而言之可以规定,气缸和活塞相对于中轴线沿着周向尽可能无法移动地支承。换而言之,气缸和活塞在控制元件转动时应不随之围绕中轴线转动,而应沿着周向-即切向-尽可能固定。气缸和活塞沿着另一方向的移动-尤其气缸和活塞之间沿着轴向的相对运动或者摆动-则是可以的。此种结构的优点在于,例如借助驱动轴只带动控制元件转动。其余零件,尤其气缸和活塞,则不随之转动,而是无论如何只轻微地摆动。由此方式,避免了一些开头所述的缺点,例如由于气缸和斜盘之间的相对运动而在密封和更高的磨损方面的问题。通过使气缸和活塞不随控制元件转动,也显著地简化了输入导管和输出导管在气缸上的连接。活塞泵的另一结构的特征在于,支架具有用于支承气缸的前壁和后壁。优选前壁和后壁设计为平面的,彼此平行地布置并例如通过间隔杆彼此相连。由此可实现尤其牢固的结构,这实现了高的输送压力。通过双壁的构造方式,支架尤其牢固并且-相比于实心的构造方式-同时很轻。前壁和后壁之间的空间可用于放置特定的零件-例如活塞和气缸,这实现了紧凑的构造方式。在活塞泵的另一结构中设置,气缸轴线和活塞轴线同轴地延伸。通过气缸和活塞同轴的布置简化了密封。另外,相比于呈角度的布置,在同轴的布置中避免了剪力。另一优点在于,活塞可为圆柱形并因此能够简单地制造。针对控制面,在活塞泵的另一设计方案中规定,控制元件的控制面设计得每转实施多个冲程。通过规定控制元件的每转多个冲程,可以在低转速下也实现高的输送功率。由此方式,可通常省却变速器。在结构上,这可例如由此实现,使控制面沿其周长具有多个突起“峰”或回缩“谷”,或者整体上构造为波浪形。波谷=控制元件的轴向延伸小引起活塞可进一步从气缸中平移出,并且波峰=控制元件的轴向延伸大引起活塞可进一步推入气缸中。优选控制元件的控制面设计得使每转、即控制元件每360°的移动实施至少四个、尤其至少六个、尤其至少八个或者至少十个冲程。借助以下控制元件得到特别好的结果,其控制面设计得使每转实施10至30个冲程、尤其15至25个冲程、例如18,20或22个冲程。控制面沿着周向的周期数量优选不等于通过该控制面进行控制的活塞数量。这促使活塞不同时地、而是彼此相继地推入气缸中,这实现了均匀的压力走势。控制面可例如设计为波浪形的,其中根据活塞泵的另一设计方案规定,活塞具有用于将活塞从气缸中移出的弹簧。该弹簧用于在活塞推入气缸中时产生回置力。这样的优点在于,活塞不必主动地从气缸中拉出,而是一旦控制元件释放出所需的空间就自动地再次从气缸中压出。此外,使用弹簧的优点还在于,能够通过仅传递压力、但不传递拉力的零件控制活塞,例如通过在控制元件的控制面上滚动的滚轮。弹簧可例如涉及螺旋弹簧,其围绕活塞或活塞杆。在活塞泵的另一结构中可规定,滚轮和控制元件的控制面之间的接触区域无润滑剂。因为滚轮在控制面上滚动,所以相比于滑动的解决方案可放弃在接触区域中使用润滑剂。滚轮在控制面上的此滚动因此应“干燥地”进行。这显著地简化了活塞泵的结构,因为无须围绕接触区域构造应密封的储油空间。但是,可同样规定,通过使用润滑剂而确保或改善滚轮本身的可转动性,例如通过润滑的滚动轴承。优选在滚轮与控制元件的控制面之间构成线性接触,例如通过使用圆柱形滚轮。根据活塞泵的另一设计方案规定,气缸轴线和活塞轴线平行于中轴线延伸。此种结构通常称作“轴向活塞泵”。通过平行的布置可实现使活塞泵的径向延伸特别紧凑,因为气缸和活塞仅沿着轴向延伸。轴向定向的另一优点在于,活塞-不同于在倾斜布置的情况下-在任意的活塞状态下到中轴线都具有相同的径向距离,并因此能够特别好地通过控制元件控制。活塞泵的另一结构的特征在于由至少一个、优选由至少两个分别具有能够在其中移动的活塞的气缸构成的第一组,以及由至少一个、优选由至少两个分别具有能够在其中移动的活塞的气缸构成的第二组。通过多组气缸和活塞可提高输送功率。此外,可减少压力浮动。优选一组的所有气缸布置在控制元件的同一侧。针对此种结构进一步提出,由气缸及其活塞构成的第一组以及由气缸及其活塞构成的第二组沿着轴向布置在控制元件的不同侧。因此,控制元件应布置在两组气缸和活塞之间并控制两个组。该布置具有多种优点:第一,实现了尤其紧凑的结构方式,因为控制元件可用于控制两组气缸和活塞。第二,作为主要优点,在气缸和活塞的相应布置和控制中可实现轴向力补偿,方式是补偿反向的力,这促使安静的、少振动的运行符合汽车结构中对置气缸发动机的原理。活塞泵的另一设计方案规定,控制元件的控制面沿着轴向指向,并且能够通过驱动轴的转动改变其到气缸的轴向间距。控制面的此种指向具有以下优点,能够尤其良好地控制轴向指向的活塞,例如通过使安装在活塞上的滚轮在控制面上滚动或使其他合适的零件在控制面上滑动。轴向间距的改变引起通过控制元件控制的零件-例如活塞-的轴向位置改变。这促使气缸容积变化并因此产生泵送作用。优选轴向间距的改变周期性地、即重复地进行。周期优选沿着周向每转重复多次。因此,每转实施多个冲程。根据活塞泵的另一设计方案规定,气缸轴线和活塞轴线相对于中轴线径向延伸。此类结构通常称作“径向活塞泵”。通过径向的-即从中轴线指向外部的-布置可实现使活塞泵沿着轴向的延伸特别紧凑,因为气缸和活塞仅沿着径向延伸。径向指向的另一优点在于,多行径向布置的气缸和活塞能够沿着轴向彼此并排排列模块化结构方式。在活塞泵的另一结构中规定,控制元件沿着径向布置在气缸和活塞外部,并且环形地将其包围。控制元件因此应设计为大环,在其中心布置活塞和气缸。这样的优点在于沿轴向特别紧凑的结构方式。此外,如果两个彼此相对的活塞同时由控制元件向内-即向着中轴线的方向-挤压,那么,控制元件的环形结构在控制面指向内部的情况下则实现了径向力补偿。气缸和活塞在控制元件内部的此种布置还具有以下优点,控制元件能够良好地由外部接触。这使得驱动功率能够由外部引入控制元件中-例如通过风力设备的转子。根据活塞泵的另一设计方案规定,控制元件的控制面相对于中轴线沿着径向指向,并且其到气缸的轴向间距能够通过控制元件围绕中轴线的转动改变。如果两个彼此相对的活塞同时由控制元件向内-即向着中轴线的方向-挤压,控制面径向向内的指向则实现了径向力补偿。此外,此类控制面实现了气缸和活塞在控制元件内部的布置,这使得结构方式沿着轴向特别紧凑。活塞泵的另一结构的特征在于用于引导滚轮的纵向导杆,其中,优选每个滚轮配有一个纵向导杆。在滚轮在控制元件的控制面上滚动时,出现剪力向“泵元件”由活塞和气缸组成的单元内的引导。这是因为,控制面也将倾斜于活塞轴线延伸的力引入活塞中-例如当滚轮“向峰上”滚动时。该剪力应通过纵向导杆接收并支撑。为此,纵向导杆优选在一个末端处可转动地与滚轮相连,并且在另一末端处同样可转动地位置固定地固定在活塞泵上例如在活塞泵的支架上。在纵向导杆长度恒定的条件下,此类支承促使“泵元件”轻微地摆动,这可轻易地通过气缸相应可摆动的支承实现。针对此结构进一步提出,纵向导杆可转动地支承在位置固定的支撑环上。该支撑环可例如固定在活塞泵的支架上。其可设计为环形并沿着轴向布置在控制元件旁边。由此方式使得支撑环与控制元件之间产生特别短的间距,从而纵向导杆能够实施为真正短的并因此轻的。所有所述设计方案的前述活塞泵都特别好地适用于在风力设备中使用。活塞泵既能够在具有水平转轴的风力设备中、也能够在具有垂直转轴的风力设备中使用。风力设备优选具有转子和涡轮机,其中,转子与活塞泵机械地连接,并且其中,活塞泵和涡轮机通过流体导管彼此相连。具有水平转轴的风力设备通常额外地具有带有用于支承转子的吊舱的塔,由此确保转子叶片到底面充足的距离。与此不同,具有垂直转轴的风力设备则省却了塔和吊舱,因为在此,转动沿着平行与底面的平面进行。根据用途的一种设计方案规定,风力设备具有带有吊舱和转子的塔、活塞泵和涡轮机,其中,转子与活塞泵机械地相连,并且其中,活塞泵和涡轮机通过流体导管彼此相连。在此,涉及非常广泛传播的设备形式。替代涡轮机也可-普遍地-使用液力负载。优选转子在中间不连接变速器地-即无传动比地-与活塞泵相连,从而转子转速总是等于泵的转速。在传统的风力设备中,转子通过变速器与发电机相连,从而在“吊舱”内部、并因此在空间上距离转子很近的位置将机械能转化为电能。此种运行方式具有多种缺点。一个缺点在于,风强的波动例如暴风导致转矩的波动,这可能造成变速器的损坏。另一缺点在于,变速器尤其在离岸设备中由于含盐的空气而遭受更强的腐蚀。发电机的布置以及吊舱内所需的功率电子装置也证实为存在问题的,因为首先在离岸设备中更难触及而导致很高的维修花费。为了避免此缺点,已知规定使用流体技术的机器尤其泵和涡轮机的方案。此类方案例如由WO2012073280A1已知。根据此方案,转子与液力径向活塞泵相连,该径向活塞泵与液力电机相连。该液力电机又与发电机相连。因此该构思在于,通过液力变速器由液力径向活塞泵和液力电机组成代替机械的变速器。此方案尽管克服了与机械变速器关联的缺点,但是,仍旧像以前一样规定将发电机放置在吊舱中,这具有前述缺点。如开头所述,另一缺点在于,涉及流体润滑的泵,这使得结构和密封非常复杂。此外,油提高了转动阻力,这降低了效率。最后,在用于风力设备中时,油的外流可能造成严重的环境污染。由于所述缺点,在WO2012073280A1中所述的方案迄今为止仍无法在实践中执行。为了避免该缺点,根据本发明提出,使用一种根据权利要求1至16中任一项所述的活塞泵。使用轴向活塞泵的优点在于,风力设备的吊舱的结构空间能够被尤其良好地利用。出于流体技术原因,吊舱的高度和宽度尤其受到限制。此要求可通过轴向活塞泵满足,因为轴向活塞泵的特征在于径向上特别紧凑的结构方式。与此不同,径向活塞泵的使用具有的优点则在于沿着轴向特别窄的结构方式。这样的优点在于,可以将径向活塞泵固定在转子上并可以与转子一同安装在风力设备的吊舱上。此外,可以沿着轴向彼此排列多个径向活塞泵,从而提高输送功率。此外,利用吊舱的结构空间也是有意义的,因为风力设备的转子通常仅以很低的转速运行例如10Umin至30Umin并应尽可能不使用用于产生传动比的机械变速器。因此,泵必须能够由低转速产生高的输送量。为此所需的结构措施需要泵大的空间延展。根据该用途的一种设计方案规定,活塞泵布置在吊舱中并且涡轮机布置在吊舱外并因此在塔外。此种设计方案的目的在于,将在涡轮机内进行的能量转换从吊舱中转移出。这样使得由涡轮机驱动的发电机也优选能够布置在吊舱外部。为此,流体导管必须从吊舱并从塔引出,从而将轴向活塞泵与涡轮机相连。涡轮机和发电机在吊舱外部的此种布置例如具有以下优点,即针对结构空间很少产生限制。因此,能够使用更大的涡轮机和发电机,不同吊舱的多个泵连接在其上。另一优点在于,或者完全地省却难以维修的部分机械变速器,或者将其从吊舱转移至更容易触及的位置涡轮机。根据该用途的另一构造规定,风力设备具有发电机和电力变换器,其布置在吊舱外部并在塔外部。此种构造的目的在于,将机械能向电能的转换从吊舱中移出。该构造也具有前述优点,尤其不产生结构空间限制并且针对维修目的更易触及。在该用途的另一设计方案中规定,作为泵的介质使用水、尤其海水。将水用作泵的介质尤其具有生态学优点,因为水作为泵的介质能够简单地后续填装或者能够排放到环境中。这与使用油作为泵的介质具有很大区别,油在很少泄露量的情况下就会引起严重的环境污染。尤其在离岸风力设备中,使用水作为泵的介质具有显著的优点,因为该介质在当地实际上不限量地存在,并因此-例如在维修工作中-能够简单地排放并接着再次填装。前述轴向活塞泵尤其适用于使用水作为泵的介质,因为该泵无须通过输送介质润滑。最后,根据该用途的另一构造规定,风力设备具有供应泵。尤其可规定,供应泵布置在吊舱外部并在塔外部,并且集成在活塞泵以及涡轮机的流体循环回路中。该额外的供应泵用于以下目的,即将泵的介质-例如水-输送到活塞泵。由于大的高度差,额外的供应泵为有利的,因为活塞泵仅能够将泵的介质吸取至有限的高度。在此,活塞泵也可例如涉及轴向活塞泵或径向活塞泵。附图说明下文中根据仅示出了优选实施例的示图进一步阐述本发明。在附图中示出了:图1:根据本发明的轴向活塞泵的透视图,图2:图1中的轴向活塞泵的后视图,图3:图1中的轴向活塞泵的侧视图,图4:图1中的轴向活塞泵的俯视图,图5:图1中的轴向活塞泵的沿着图4中剖切平面V-V的剖视图,图6:图1中的轴向活塞泵在离岸风力设备中的用途的示意图,图7A:根据本发明的径向活塞泵由前侧的透视图,图7B:图7A中的径向活塞泵由后侧的透视图,图8:图7A中的径向活塞泵的前视图,图9:图7A中的径向活塞泵的侧视图,图10:图7A中的径向活塞泵的俯视图,以及图11:图7A中的径向活塞泵在离岸风力设备中的用途的示意图。具体实施方式图1示出了根据本发明的轴向活塞泵1的透视图。轴向活塞泵1具有支架2,其包括两个支脚3,前壁4和后壁5。前壁4和后壁5大约为圆形并通过多个分布在其周向的间隔杆6彼此间隔,使得前壁4和后壁5位于彼此平行的平面内。在框架2中,可旋转地支承有驱动轴7,在该驱动轴的末端上设置凸缘8。在该凸缘8上可例如连接风力设备的转子轴图1中未示出。驱动轴7布置在居中地穿过轴向活塞泵1延伸的中轴线M上。驱动轴7通过两个轴承9可旋转地支承在壳体2中,其中,一个轴承9布置在前壁4中,并且其中,另一轴承9布置在后壁5中。此外,图1中所示的轴向活塞泵1还具有环形的控制元件10,其通过多个辐条11旋转固定地与驱动轴7相连。因此,驱动轴7的转动引起控制元件10的转动。控制元件10具有两个彼此相对的控制面12′,12",其分别指向轴向并设计为波浪形的。此外,图1中所示的轴向活塞泵1还具有十个气缸13′,13"以及十个对应于该气缸的活塞14′,14"。图1中所示的轴向活塞泵1的气缸13和活塞14可分为两组:五个前侧的气缸13′固定在前壁4上,其中,五个前侧的气缸13′围绕中轴线M环形地布置,并且沿着轴向-即与中轴线M同轴地-指向。五个前侧的活塞14′能够沿着轴向移动地支承在五个前侧的气缸13′中并因此同样围绕中轴线M环形地布置并与此中轴线M同轴地指向。五个后侧的气缸13"则相反地固定在后壁5上,其中,五个后侧的气缸13"围绕中轴线M环形地布置并沿着轴向-即与中轴线M同轴地-指向。五个后侧的活塞14"能够沿着轴向移动地支承在五个后侧的气缸13"中,并因此同样围绕中轴线M环形地布置并与此中轴线M同轴地指向。在图1所示的轴向活塞泵1中,活塞14′,14"-例如通过活塞杆-与可旋转地支承的滚轮15相连。滚轮15也可分为两组:在前侧的活塞14′上可旋转地支承有前侧的滚轮15′,在后侧的活塞14"上可旋转地支承有后侧的滚轮15"。滚轮15如此布置,使得其在控制元件10的控制面12上滚动,其中,前侧的滚轮15′在前侧的控制面12′上滚动,并且其中,后侧的滚轮15"在后侧的控制面12"上滚动。由于控制面12波浪形的形状,在控制元件10旋转时,控制面12沿着轴向的位置改变。这导致在控制元件10的轴向宽度增加两个控制面12′,12"之间的轴向距离更大的情况下,两个滚轮15′,15"沿着轴向被向外即向着前壁4和后壁5的方向挤压。其结果为,与滚轮15′,15"相连的活塞14′,14"压向其对应的气缸13′,13"内,并在此挤压位于气缸13′,13"内的流体。另一方面,控制元件10的轴向宽度缩小两个控制面12′,12"之间的轴向距离更小则导致,滚轮15′,15"可以沿着轴向向内即向着控制元件10的方向移动。为此,轴向活塞泵1具有十个弹簧16,其布置得使其向气缸13′,13"外挤压活塞14′,14"。例如,围绕每个活塞14′,14"设置螺旋弹簧16。弹力使得滚轮15′,15"总是跟随控制面12′,12"的轮廓,并使与滚轮15′,15"相连的活塞14′,14"再次从其对应的气缸13′,13"内拉出,其中,气缸容积则再次增大。滚轮15′,15"如此支承,使其在控制元件10的控制面12′,12"上滚动。在图1中所示的轴向活塞泵1中,因此可以通过驱动轴7的旋转周期性地改变气缸13′,13"内的容积。为了能够将气缸容积的周期性改变用于输送流体,每个气缸13′,13"具有带有输入导管18′,18"的入口17′,17"以及带有输出导管20′,20"的出口19′,19"。此外,每个气缸13还具有两个图1中未示出的止回阀。所有气缸13′,13"的输入导管18′,18"共同引导至一个共用的吸入接口21。类似地,前侧的气缸13′的输出导管20′共同引导至一个共用的前侧压力管接口22′,并且后侧的气缸13"的输出导管20"共同引导至一个共用的后侧压力管接口22"。两个压力管接口22′,22"可引导至共用的图1中未示出的压力管接口。在图2中示出了图1的轴向活塞泵1的后视图。在图2-以及所有其他附图中,轴向活塞泵1的已经结合图1进行过说明的区域以相应的附图标记标注。后视图使得轴向活塞泵1的后壁5以及固定在后壁5上的后侧的气缸13"的输入导管18"和输出导管20"可见。也可明显看到中轴线M和沿着该中轴线M延伸的驱动轴7。此外,在底部区域内可见吸入接口21和后侧压力管接口22"。图3示出了图1的轴向活塞泵1的侧视图。在图3中,轴向活塞泵1的已经结合图1或图2进行过说明的区域也以相应的附图标记标注。在侧视图中能够特别好地看到气缸13和活塞14的相对于对称平面S对称的布置:分别有一个前侧的气缸13′具有前侧的活塞14′和一个后侧的气缸13"具有后侧的活塞14"位于一条气缸轴线Z上,该气缸轴线平行于中轴线M-并因此同样为轴向的。气缸轴线Z与活塞轴线K重叠,两条轴线Z,K因此在同一直线上。因此,涉及一种轴向活塞泵1,其中,前侧的活塞14′和后侧的活塞14"相反地移动,并且镜像总是位于相同的位置处如同在“对置气缸发动机Boxermotor”结构形式的活塞式发动机中那样。在图4中示出了图1的轴向活塞泵1的俯视图。在图4中,轴向活塞泵1的已经结合图1至图3进行过说明的区域也以相应的附图标记标注。在俯视图中也可很好地看出多个部件相对于对称平面S对称的布置:除了气缸13和活塞14以外,前壁4和后壁5也相对于对称平面S对称地布置。下文中将根据图4中所示的剖面V-V结合图5进一步阐述轴向活塞泵1的内部结构。图5示出了图1中的轴向活塞泵1沿着图4中所示的剖面V-V的剖视图。在图5中,轴向活塞泵1的已经结合图1至图4进行过说明的区域也以相应的附图标记标注。在剖视图中可以明显地看出,驱动轴7实施为空心轴。此外,可见在控制元件10、其轮辐11和驱动轴7之间旋转固定的连接的结构:控制元件10的轮辐11以其径向靠内的末端与轮毂23相连,该轮毂旋转固定地-例如通过过盈连接-与驱动轴7相连。此外,在图5中还示出了后侧的气缸13"的局部放大图。在放大图中可见,气缸13"与后壁5相连。能够推入或推出气缸13"的活塞14"穿过设置在后壁5内的开口24。在活塞的自由末端处,活塞14"与滚轮15"相连,该滚轮通过叉25双侧支承。弹簧16实施为螺旋弹簧,其围绕活塞14"。在外侧,弹簧16支撑在后壁5的内侧面上,并且在内侧,弹簧16支撑在叉25的外侧面上。气缸13"具有圆柱形内室26,其容积根据活塞14"的位置改变。气缸13"具有入口17"和出口19",其中,在入口17"上连接输入导管18",并且其中,在出口19"上连接输出导管20"。为了实现沿着所示箭头方向的流经气缸13"流动,气缸13"具有两个阀门27A,27B,其例如可实施为具有弹簧的盘状止回阀。第一阀门27A布置在气缸13"的入口17"上,第二阀门27B布置在气缸13"的出口19"上。在活塞14"从气缸13"中向外在图5中向右移动时,第一阀门27A打开,从而流体能够通过输入导管18"和入口17"流入气缸13"的内室26中,而第二阀门27B关闭,从而无法进行由输出导管20"的回流。此步骤也称作“吸入”。在活塞14"向气缸13"内在图5中向左移动时,阀门27A,27B的状态则相反:第一阀门27A关闭,因此不会产生向输入导管18"内的回流,并且第二阀门27B打开,因此流体能够由活塞14"通过出口19"和输出导管20"从气缸13"的内室26中压出。该步骤也称作“挤出”。前述结构以及之前进一步阐述的运行方式不仅涉及图5中所示的后侧的气缸13",而且也涉及轴向活塞泵1的所有五个后侧的气缸13"以及-以相应的方式-所有五个前侧的气缸13′。前述轴向活塞泵1如此设计,使其在功率为大约3300kW、压力为大约200bar并且转速为大约10Umin的条件下具有大约8900lmin的输送功率。图6示出了图1中的轴向活塞泵1在离岸风力设备中的用途的示意图。图6中所示的风力设备28包括两个立于水域的底面上的塔29,在塔上分别固定有吊舱30。在每个吊舱30上设置有分别具有三个转子叶片32的可转动的转子31。在两个吊舱30中布置泵,该泵可为之前所述的轴向活塞泵1。此外,风力设备28还具有同样立于水域的底面上的平台33,在该平台上布置有供应泵34,涡轮机35,发电机36和电力变换器37。在图6中所示的风力设备28具有两个液体循环回路,其中,液体优选为水,尤其为海水或盐水。由供应泵34开始,水通过供应导管38泵送,该供应导管分为两个低压导管39。低压导管39将水引导至两个塔29并引导至两个布置在吊舱30内的轴向活塞泵1。在那,低压导管39连接在轴向活塞泵1的前述吸入接口21上。转子31通过凸缘8直接与轴向活塞泵1的驱动轴7相连,从而转子31的转动引起驱动轴7的转动。在需要时,可以在转子31与驱动轴7之间设置变速器;但是,转子31优选直接与轴向活塞泵1的驱动轴7相连,从而不进行转速和转矩的转换。在轴向活塞泵1中,水的压力得到显著提高,该水通过压力管接口22′,22"离开轴向活塞泵1并从那通过高压导管40泵送至布置在平台33上的涡轮机35。水流经涡轮机35,其中,水压降低,接着流回到供应泵34,从而构成封闭的循环回路。涡轮机35的输入与输出之间的压差导致水的势能和动能转换为转动能,这引起涡轮轴的旋转。涡轮轴将该转动能传递到发电机36,其产生交流电压。因此,在所示的风力设备28中,电能的产生从吊舱30转移到平台33上。在涡轮机35和发电机36之间还可设置其他部件,例如制动器、离合器以及变速器。交流电压可继而在电力变换器37中进行转换。电力变换器可例如涉及变流器改变交流电压的频率和幅度或者整流器将交流电压转换为直流电压。电力变换器37的输出与高压导线41相连,通过该高压导线能够将产生的电能输入到电网中。出于更简洁的展示的考虑,在图6中所示的风力设备28具有一个平台33,在其上连接有两个塔29。替代地,也可以将更多数量的塔29连接到平台33上,例如“离岸风力园Offshore-Windpark”的一部分。图7A示出了根据本发明的径向活塞泵42由前侧的透视图,图7B以由后侧的透视图示出了同一径向活塞泵42。径向活塞泵42具有支架2′,其构造为环形并包括前壁4′和后壁5′。前壁4′和后壁5′大概为圆形,并通过多个在其周向分布的间隔杆6′如此彼此间隔,使得前壁4′和后壁5′位于平行的平面内。图7A和图7B中所示的径向活塞泵42还具有环形的控制元件10′,其例如可与风力设备的图7A和图7B中未示出的转子轴相连并因此可由转子轴驱动。因此,转子轴的转动引起控制元件10′的转动。控制元件10′具有方向径向向内的控制面12″′,其构造为波浪形的。此外,图7A和图7B中所示的径向活塞泵42具有十二个气缸13″′和十个对应于该气缸的活塞14″′。图7A和图7B中所示的径向活塞泵42的气缸13″′和活塞14″′可摆动地支承在支架2′上,为此,在前壁4′中以及后壁5′中设置支承件43。通过该可摆动的支承件能够使气缸13″′和活塞14″′围绕支承件43转动,但这在运行中仅在很小的范围内进行小于5°。气缸13″′和活塞14″′环形地围绕中轴线M布置,并且沿着径向-即径向于中轴线M-指向。在图7A和图7B所示的径向活塞泵42中,活塞14″′-例如通过活塞杆-与能够转动地支承的滚轮15″′相连。滚轮15″′如此布置,使其在控制元件10′的方向径向向内的控制面12″′上滚动。由于控制面12″′的波浪形结构,在控制元件10′转动时,控制面12″′沿着径向的位置改变。这导致,在控制元件10′的径向厚度增加控制面12″′与中轴线M之间的径向距离变小的情况下,滚轮15″′沿着径向被向内即向着中轴线M的方向挤压。其结果为,与滚轮15″′相连的活塞14″′压向其对应的气缸13″′内,并在此挤压位于气缸13″′内的流体。另一方面,控制元件10′的径向厚度缩小控制面12″′与中轴线M之间的径向距离变小则导致,滚轮15″′可以沿着径向向内即向着中轴线M的方向移动。为此,径向活塞泵42具有十二个弹簧16,其布置得使其向气缸13″′外挤压活塞14″′。例如,围绕每个活塞14″′设置螺旋弹簧16。弹力使得滚轮15″′总是跟随控制面12″′的轮廓,并使与滚轮15″′相连的活塞14″′再次从其对应的气缸13″′内拉出,其中,气缸容积则再次增大。滚轮15″′如此支承,使其在控制元件10′的控制面12″′上滚动。在图7A和图7B中所示的径向活塞泵42中,同样可以通过控制元件10′的旋转周期性地改变气缸13″′内的容积。为了能够将气缸容积的周期性改变用于输送流体,每个气缸13″′具有带有输入导管18″′的入口17″′以及带有输出导管20″′的出口19″′。所有气缸13″′的输入导管18″′共同引导至一个共用的吸入接口21′。类似地,气缸13″′的输出导管20″′共同引导至一个共用的压力管接口22″′。在图7A和图7B中所示的径向活塞泵42具有旋转固定地支承的支撑环44,其例如与支架2′相连。在该支撑环44上可转动地支承有纵向导杆45,其同样可转动地支承地与滚轮15″′相连。每个滚轮15″′优选配有自己的纵向导杆45,从而纵向导杆45的数量可等于滚轮15″′的数量。纵向导杆45用于以下目的,即,吸收沿着圆周方向的力并尽可能使气缸13″′以及活塞14″′免受剪力。支撑环44可在图7A中清楚地看出,并且纵向导杆45可在图7A中清楚地看出。在图8中以前视图示出了图7A中的径向活塞泵42。在图8中-以及在所有其他附图中,已经结合图7A和图7B进行过说明的径向活塞泵42的区域以相应的附图标记标注。前视图实现了对纵向导杆45的观察:每个纵向导杆45通过铰接点46与支撑环44可转动地相连。这促使在纵向导杆45的另一末端上可转动地支承的滚轮15″′只能沿着图8中示意性示出的圆形轨迹B移动。这使得“泵元件”即由气缸13″′和活塞14″′组成的单元在滚轮15″′在控制元件10′的控制面12″′上滚动时轻微地沿着圆周方向以及反向于圆周方向摆动。“泵元件”的此种可摆动性由此实现,即,气缸13″′通过支承件43可摆动地与支架2′相连。因此,“泵元件”不是在任何状态下都处于精确的径向位置;但是,因为偏移最小化,所以仍旧称得上为“径向活塞泵”。图9示出了图7A中的径向活塞泵42的侧视图。在图9中,已经结合图7A至图8进行过说明的径向活塞泵42的区域也以相应的附图标记标注。在该侧视图中,可见径向活塞泵42沿着轴向特别窄的结构形式。此外,在径向活塞泵42的后侧可见吸入接口21′以及压力管接口22″′。另外,该侧视图示出了纵向导杆45可构造为叉状或Y形,滚轮15″′因此能够由两侧夹持并可靠地引导。在图10中示出了图7A中的径向活塞泵42的俯视图。在图10中,已经结合图7A至图7B进行过说明的径向活塞泵42的区域也以相应的附图标记标注。在该俯视图中,也能够清楚地看出径向活塞泵42沿着中轴线M的方向十分细长的结构形式。同样,能够良好地看出设置在后侧上的接口吸入接口21′,压力管接口22″′。最后,图11示出了图7A中的径向活塞泵42在离岸风力设备28中的用途的示意图。作为对图6中所示的整体结构的补充,图11实现了对风力设备28的吊舱30内部的观察。在图11中,前文已经进行过说明的径向活塞泵42的区域也以相应的附图标记标注。已经结合图6进行过说明的低压导管39将水引导至塔29并引导至布置在吊舱30内的径向活塞泵42中。在此,低压导管39连接在径向活塞泵42的前文所述的吸入接口21′上。转子31直接与径向活塞泵42的控制元件10′相连,从而转子31的转动导致控制元件10′的转动。优选转子31直接与径向活塞泵42的控制元件10′相连,从而不进行转速和转矩的转换。在径向活塞泵42中,水的压力显著提高,水通过压力管接口22″′离开径向活塞泵42并从那通过高压导管40泵送到图11中未示出的涡轮机35。附图标记说明1:轴向活塞泵2,2′:支架3:支脚4,4′:前壁5,5′:后壁6,6′:间隔杆7:驱动轴8:凸缘9:轴承10,10′:控制元件11:轮辐12′,12",12″′:控制面13′,13",13″′:气缸14′,14",14″′:活塞15′,15",15″′:滚轮16:弹簧17′,17",17″′:入口18′,18",18″′:输入导管19′,19",19″′:出口20′,20",20″′:输出导管21,21′:吸入接口22′,22",22″′:压力管接口23:轮毂24:开口25:叉26:内室27A,27B:阀门28:风力设备29:塔30:吊舱31:转子32:转子叶片33:平台34:供应泵35:涡轮机36:发电机37:电力变换器38:供应导管39:低压导管40:高压导管41:高压导线42:径向活塞泵43:支承件44:支撑环45:纵向导杆46:铰接点B:轨迹K:活塞轴线M:中轴线S:对称平面Z:气缸轴线

权利要求:1.活塞泵,尤其轴向活塞泵1或径向活塞泵42,所述活塞泵在低转速的条件下具有大的输送量,该活塞泵具有:-支架2,2′,-能够围绕中轴线M转动地支承并具有至少一个控制面12′,12",12″′的控制元件10,10′,-分别具有能够在其中推移的活塞14′,14",14″′的多个气缸13′,13",13″′,-用于使流体流入活塞泵1,42的气缸13′,13",13″′内的吸入接口21,21′,以及-用于使流体从活塞泵1,42的气缸13′,13",13″′中流出的压力管接口22′,22",22″′,-其中,气缸13′,13",13″′通过导管18′,18",18″′,20′,20",20″′与吸入接口21,21′并且与压力管接口22′,22",22″′相连,-其中,气缸13′,13",13″′、活塞14′,14",14″′和控制元件10,10′如此设计和布置,使得活塞14′,14",14″′在气缸13′,13",13″′内的位置能够通过控制元件10,10′的移动改变,并且-其中,气缸13′,13",13″′和活塞14′,14",14″′如此支承,使得气缸13′,13",13″′和活塞14′,14",14″′在控制元件10,10′转动时不是完全地随之围绕中轴线M转动,其特征在于,气缸13′,13",13″′或活塞14′,14",14″′分别与能够转动地支承的滚轮15′,15",15″′相连。2.根据权利要求1所述的活塞泵,其特征在于,所述气缸13′,13",13″′或活塞14′,14",14″′相对于支架2,2′位置固定地和或能够摆动地布置。3.根据权利要求1或2所述的活塞泵,其特征在于,所述支架2,2′具有用于支承所述气缸13′,13",13″′的前壁4,4′和后壁5,5′。4.根据权利要求1至3中任一项所述的活塞泵,其特征在于,气缸轴线Z和活塞轴线K同轴地延伸。5.根据权利要求1至4中任一项所述的活塞泵,其特征在于,所述控制元件10,10′的控制面12′,12",12″′设计得使每转实施多个冲程。6.根据权利要求1至5中任一项所述的活塞泵,其特征在于,所述活塞14′,14",14″′具有用于将所述活塞14′,14",14″′从气缸13′,13",13″′中移出的弹簧16。7.根据权利要求1至6中任一项所述的活塞泵,其特征在于,所述滚轮15′,15",15″′与所述控制元件10,10′的控制面12′,12",12″′之间的接触区域无润滑剂。8.根据权利要求1至7中任一项所述的活塞泵1,其特征在于,气缸轴线Z和活塞轴线K平行于所述中轴线M延伸。9.根据权利要求1至8中任一项所述的活塞泵1,其特征在于,由分别具有能够在其中移动的活塞14′的至少一个、优选至少两个气缸13′组成的第一组,以及由分别具有能够在其中移动的活塞14"的至少一个、优选至少两个气缸13"组成的第二组。10.根据权利要求9所述的活塞泵1,其特征在于,由气缸13′及其活塞14′组成的所述第一组以及由气缸13"及其活塞14"组成的所述第二组沿着轴向布置在所述控制元件10的不同侧。11.根据权利要求8至10中任一项所述的活塞泵1,其特征在于,所述控制元件10的控制面12′,12"沿着轴向指向,并且其到气缸13′,13"的轴向间距能够通过控制元件10围绕中轴线M的转动改变。12.根据权利要求1至7中任一项所述的活塞泵42,其特征在于,气缸轴线Z和活塞轴线K相对于所述中轴线M径向延伸。13.根据权利要求12所述的活塞泵42,其特征在于,控制元件10′沿着径向布置在气缸13″′和活塞14″′的外部并将其环形地包围。14.根据权利要求12或13所述的活塞泵42,其特征在于,控制元件10′的控制面12″′沿着径向指向中轴线M,并且其与气缸13″′的轴向间距能够通过所述控制元件10′围绕中轴线M的转动改变。15.根据权利要求12至14中任一项所述的活塞泵42,其特征在于,用于引导滚轮45的纵向导杆45,其中,优选每个滚轮45配有纵向导杆。16.根据权利要求15所述的活塞泵,其特征在于,所述纵向导杆45可转动地支承在位置固定的支撑环44上。17.活塞泵在风力设备28中的用途,其特征在于,使用根据权利要求1至16中任一项所述的活塞泵1,42。18.根据权利要求17所述的用途,其特征在于,所述风力设备28具有带有吊舱30和转子31的塔29,活塞泵以及涡轮机35,其中,所述转子31与所述活塞泵机械连接,并且其中,所述活塞泵和所述涡轮机35通过流体导管39,40彼此相连。19.根据权利要求18所述的用途,其特征在于,所述活塞泵1,41布置在吊舱30内,并且所述涡轮机35布置在吊舱30外部并在塔29外部。20.根据权利要求18或19所述的用途,其特征在于,所述风力设备28具有发电机36和电力变换器37,所述发电机和电力变换器布置在所述吊舱30外部并在所述塔29外部。21.根据权利要求17至20中任一项所述的用途,其特征在于,作为泵的介质使用水,尤其海水。22.根据权利要求17至21中任一项所述的用途,其特征在于,所述风力设备28具有供应泵34。

百度查询: 卡玛特有限及两合公司 活塞泵及其在风力设备中的用途

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息,力求客观、公正,但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解,仅供参考使用,不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。