技术领域
[0001] 本
发明涉及传动部件技术领域，特别涉及一种
液压泵组。此外，本发明还涉及一种包括该液压泵组的
风力发电机组。
背景技术
[0002] 尽管从丹麦发明第一台
风力发电机组到现在已经有一百多年，可是近数十年风力发电机组传动链的组成与布置方式却没有根本的改变，基本上是：
叶轮+
主轴+增速
齿轮箱+
联轴器+发电机的组成与布置方式。但是随着单台装机功率越来越大，增速齿轮
箱体积也越来越大、结构设计也越来越复杂。特别是结构设计，当功率不是很大时(单机装机容量一般不超过2兆瓦)，增速齿轮箱最为常用的结构设计为一级NGW行星传动(
太阳轮浮动均载)+二级平行轴传动的结构设计与两级NGW行星传动+一级平行轴传动的结构设计；当功率再进一步增大时，增速齿轮箱通常采用一级NW行星传动(齿圈浮动均载+太阳轮浮动均载)+一级平行轴传动或采用二级NGW行星传动+一级平行轴的结构设计，这种结构设计的功率一般均小于4兆瓦，原因在于：叶轮前端的
叶片将
风能转化后
动能(
扭矩)通过主轴传递给增速齿轮箱，增速齿轮箱的低速大扭矩
输入轴与主轴刚性连接、增速齿轮箱的高速小扭矩
输出轴与发电机通过联轴器连接，也是刚性连接。从叶轮输入风电增速齿轮箱的动能是经过转化后变
载荷的风能，速度不稳定的情况下扭矩也不稳定，因此，随着风速的变化会对增速齿轮箱中齿轮造成无规律的冲击，使齿轮过早进入疲劳状态、进而达不到预计寿命。
[0003] 目前，世界各国为抢夺
风力发电场业主的整机订单的份额，争相开发出或者正在开发单台装机容量5兆瓦以上大功率风力发电机组，这时，各增速齿轮箱设计生产厂家几乎均采用“差动”轮系的结构设计，这种结构设计非常复杂，不但需要考虑差动轮系中的功率流如何分配、齿
轮齿廓及齿向的修形方法与最佳修量的计算，还要考虑比NGW或NW行星传动更为复杂的均载结构设计；且在增速齿轮箱的使用过程中，由于齿轮
啮合属于刚性
接触，所以风速的突变会对整个风力发电组造成冲击，发电
质量也会受到影响。为此，现在很多风电设备设计、制造厂家开始考虑或正在研究应用液压增速装置进行风力发电机组的增速。
[0004] 但是，当前，国内外的液压设备专业设计制造厂家没有为风电行业设计大功率液压泵，其设计、生产的系列化产品通常是径向
柱塞式液压泵，请参考图1，图1为
现有技术一种径向柱塞式液压泵的结构示意图。
[0005] 如图1所示，该现有技术中的液压泵包括
定子1′、柱塞2′、柱塞缸体3′、配油轴4′和配油轴辅件5′，配油轴辅件5′将配油轴4′的腔体分隔形成低压进油腔6′和高压出油腔7′，其工作原理为：在外力扭矩的作用下，如图1所示，柱塞缸体3′和配油轴4′发生逆
时针转动，与低压进油腔6′连通的柱塞2′(处于下方的两个柱塞2′)在
离心力的作用下向外伸出，将低压油吸入其所在的柱塞腔体内；同时，与高压出油腔连通的柱塞
2′(处于上方的两个柱塞2′)随着转动，在定子1′的内壁的作用下，向内伸入，从而将柱塞腔室内的高压油压入高压出油腔7′，高压油进而由该高压出油腔7′中导出，从而实现了动能向液压能的转化。
[0006] 然而，上述现有技术中的柱塞式液压泵据具有如下
缺陷：
[0007] 首先，柱塞式液压泵不能实现模
块化生产。具体地，不同功率的柱塞式液压泵其所需要的定子、柱塞和柱塞缸体等零部件的尺寸完全不同，随着功率越大，上述部件的尺寸也越大，因而零部件不能在不同的功率的
液压马达中通用，因而不能实现模块化生产。其次，该柱塞式液压泵也不易于实现功率分流。
发明内容
[0008] 本发明要解决的技术问题为提供一种液压泵组，该液压泵组的结构设计一方面能够使得零部件在不同功率模式下通用，从而实现模块化生产；另一方面能够比较容易地实现功率分流。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供一种液压泵组，用于风力发电机组，包括前端盖、后端盖、设于前端盖和后端盖之间的
活塞缸体及旋转穿过前端盖和后端盖的旋
转轴体；所述
旋转轴体包括对称轴部和偏
心轴部，所述偏心轴部的数量至少为两个，并各个偏心轴部沿所述对称轴部的轴向排列设置，并其在该对称轴部的径向平面内的投影沿该对称轴部的周向均匀分布；
[0010] 相对于每一个偏心轴部，所述活塞缸体的内腔中均形成有数量为多个的一组柱塞腔室，所述液压泵组还包括多个柱塞部件，所述柱塞部件的一端可往复运动设于所述柱塞腔室中，并其另一端附着于所述偏心轴部的外部并可相对转动；
[0011] 所述液压泵组还包括设于所述柱塞腔室的周向边缘部位的高压出油腔和低压进油腔，该高压出油腔通过出油
阀组件与所述柱塞腔室单向连通，该低压进油腔通过进油阀组件与所述柱塞腔室单向连通，以便当柱塞部件由伸入极限
位置向伸出极限位置运动的过程中，所述柱塞腔室通过所述进油阀组件由所述低压进油腔吸入低压油；当柱塞部件由伸出极限位置向伸入极限位置运动的过程中，所述柱塞腔室通过所述出油阀组件向所述高压出油腔喷入高压油。
[0012] 优选地，所述活塞缸体包括数量与所述偏心轴部的数量相同的缸体环，每一组柱塞腔室均设于一个缸体环上，并各个柱塞腔室均为沿所述缸体环的径向设置的通孔；
[0013] 所述活塞缸体还包括密封套于所述缸体环的周向外部高低压腔分隔环，该高低压腔分隔环设有高压通腔和低压通腔，所述高压通腔的内侧通过所述出油阀组件与所述柱塞腔室单向连通，所述低压通腔的内侧通过所述进油阀组件与所述柱塞腔室单向连通；
[0014] 所述高低压腔分隔环的周向外部密封套装有高低压腔盖环，该高低压腔盖环密封所述高压通腔和低压通腔分别形成所述高压出油腔和低压进油腔。
[0015] 优选地，任一组柱塞腔室所对应的一组柱塞部件均包括一个主柱塞部件和多个辅柱塞部件；
[0016] 所述主柱塞部件的一端密封设于所述柱塞腔室中，其另一端连接有转动套装于所述偏心轴部的外部的柱塞环；
[0017] 各所述辅柱塞部件的一端密封设于对应的柱塞腔室中，其另一端均铰接于所述柱塞环的周向外端上。
[0018] 优选地，所述主柱塞部件包括主柱塞杆，所述主柱塞杆的一端铰接有密封设于对应的柱塞腔室中的主柱塞部，所述主柱塞杆的另一端连接所述柱塞环。
[0019] 优选地，所述柱塞环包括与所述主柱塞杆连接的第一半环、及与该第一半环连接的第二半环；所述第一半环和所述第二半环的周向外部设有以便与所述辅柱塞部件铰接的铰接孔。
[0020] 优选地，相邻的两个缸体环之间设有扭
力臂，该扭力臂的内端转动套于所述对称轴部的外部，该扭力臂的外端的两侧分别通过对应的高低压腔盖环与前端盖和后端盖连接；
[0021] 该扭力臂的外端进一步连接于所述风力发电机组的
机舱架上。
[0022] 优选地，所述扭力臂包括扭力臂外环及固定设于该扭力臂外环内部的扭力臂内环，所述扭力臂内环转动套于所述对称轴部的外部，所述扭力臂外环两侧分别通过对应的高低压腔盖环与前端盖和后端盖连接。
[0023] 优选地，所述扭力臂内环包括相互连接的第一扭力半环和第二扭力半环，所述第一扭力半环通过加强筋固定连接于所述扭力臂外环的内壁上。
[0024] 优选地，所述对称轴部设有中心通孔，该中心通孔中固定有中心轴，该中心轴设有以便风力发电机组的
电缆线通过的轴心孔；所述中心轴的外壁与所述中心通孔的内壁之间的间隙形成
润滑油道。
[0025] 此外，为解决上述技术问题，本发明还提供一种风力发电机组，包括主轴，所述主轴的一端通过
轮毂连接有叶片；所述风力发电机组还包括上述任一项所述的液压泵组，所述主轴的另一端与所述旋转轴体传动连接。
[0026] 在本发明中，工作时，随着偏心轴部转动，一部分柱塞部件由伸入极限位置向伸出极限位置运动，此时，低压进油腔中的低压油通过进油阀组件进入柱塞腔室中，直至该柱塞部件道道伸出极限位置；接着，随着偏心轴部继续转动，该柱塞部件由伸出极限位置向伸入极限位置运动，此时其所在的柱塞腔室中的高压油在该柱塞部件的推动下，通过出油阀组件喷入高压出油腔，高压油进而由该高压出油腔导出，从而实现了动能向液压能的转化。
[0027] 在本发明中，由于在对称轴部上可以设置多个偏心轴部，相对于一个偏心轴部，可以设置一组柱塞腔室，每一组柱塞腔室中对应着一组柱塞部件；在该种结构中，一个偏心轴部、一组柱塞腔室和一组柱塞部件及其他配合部件可以相当于一个液压泵单元，因而可以根据需要设置多个液压泵单元，从而增大输出功率。在该种结构中，每一个液压泵单元所需要的偏心轴部、柱塞腔室、柱塞部件及其相配合的高压出油腔、低压进油腔、进油阀组件和出油阀组件等的尺寸都是相同的，亦即相同尺寸的零部件可以根据需要制造出不同输出功率的液压泵组，因而实现了模块化生产。
[0028] 此外，在上述结构中，液压泵组包括多个液压泵单元，每一个液压泵单元均设有一个单独的高压出油腔，每一个高压出油腔作为一个单独的功率输出单元输出，因而液压泵组能够比较容易地实现功率分流。
[0029] 综上所述，本发明所提供的液压泵组一方面能够使得零部件在不同功率模式下通用，从而实现模块化生产；另一方面能够比较容易地实现功率分流。
附图说明
[0030] 图1为现有技术一种径向柱塞式液压泵的结构示意图；
[0031] 图2为本发明一种
实施例中液压泵组的结构示意图；
[0032] 图3为图2中液压泵组的缸体环的结构示意图；
[0033] 图3-1为图3中缸体环的侧视图；
[0034] 图4为图2中液压泵组的旋转轴体的结构示意图；
[0035] 图5为图2中液压泵组的高低压腔分隔环的结构示意图；
[0036] 图5-1为图5中高低压腔分隔环的侧视图；
[0037] 图6为图2中液压泵组的高低压腔盖环的结构示意图；
[0038] 图7为图2中液压泵组的在径向上的剖视图；
[0039] 图8为图7中主柱塞部件的主柱塞杆和柱塞环的结构示意图；
[0040] 图9为图2中液压泵组的扭力臂的结构示意图。
[0041] 其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0042] 1′定子；2′柱塞；3′柱塞缸体；4′配油轴；5′配油轴辅件；6′低压进油腔；7′高压出油腔。
[0043] 图2至图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0044] 1前端盖；
[0045] 2后端盖；
[0046] 3旋转轴体；31对称轴部；311中心轴；311a轴心孔；312润滑油道；32偏心轴部；
[0047] 4缸体环；41柱塞腔室；
[0048] 5高低压腔分隔环；51高压出油腔；51a出油阀组件；51b高压油出口；52低压进油腔；52a进油阀组件；52b低压油入口；
[0049] 6高低压腔盖环；
[0050] 71主柱塞部件；711柱塞环；711a第一半环；711b第二半环；711c铰接孔；712主柱塞杆；713主柱塞部；
[0051] 72辅柱塞部件；
[0052] 8扭力臂；81扭力臂外环；82扭力臂内环；821第一扭力半环；822第二扭力半环；83加强筋。
具体实施方式
[0053] 本发明的核心为提供一种液压泵组，该液压泵组的结构设计一方面能够使得零部件在不同功率模式下通用，从而实现模块化生产；另一方面能够比较容易地实现功率分流。
[0054] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0055] 请参考图2和图4，图2为本发明一种实施例中液压泵组的结构示意图；图4为图2中液压泵组的旋转轴体的结构示意图。
[0056] 在一种实施例中，本发明所提供的液压泵组，用于风力发电机组，其特征在于，如图2所示，包括前端盖1、后端盖2、设于前端盖1和后端盖2之间的活塞缸体及旋转穿过前端盖1和后端盖2的旋转轴体3；如图4所示，所述旋转轴体3包括对称轴部31和偏心轴部32，所述偏心轴部32的数量至少为两个，并各个偏心轴部32沿所述对称轴部31的轴向排列设置，并其在该对称轴部31的径向平面内的投影沿对称轴部31的周向均匀分布；
[0057] 相对于每一个偏心轴部32，所述活塞缸体的内腔中均形成有数量为多个的一组柱塞腔室41，所述液压泵组还包括多个柱塞部件，所述柱塞部件的一端可往复运动设于柱塞腔室41中，并其另一端附着于所述偏心轴部32的外部并可相对转动；
[0058] 所述液压泵组还包括设于所述柱塞腔室41的周向边缘部位的高压出油腔51和低压进油腔52，该高压出油腔51通过出油阀组件51a与所述柱塞腔室41单向连通，该低压进油腔52通过进油阀组件52a与所述柱塞腔室41单向连通，以便当柱塞部件由伸入极限位置向伸出极限位置运动的过程中，所述柱塞腔室41通过所述进油阀组件52a由所述低压进油腔52吸入低压油；当柱塞部件由伸出极限位置向伸入极限位置运动的过程中，所述柱塞腔室41通过所述出油阀组件51a向所述高压出油腔51喷入高压油。
[0059] 在本发明中，工作时，随着偏心轴部32转动，一部分柱塞部件由伸入极限位置向伸出极限位置运动，此时，低压进油腔52中的低压油通过进油阀组件52a进入柱塞腔室41中，直至该柱塞部件道道伸出极限位置；接着，随着偏心轴部32继续转动，该柱塞部件由伸出极限位置向伸入极限位置运动，此时其所在的柱塞腔室41中的高压油在该柱塞部件的推动下，通过出油阀组件51a喷入高压出油腔51，高压油进而由该高压出油腔51导出，从而实现了动能向液压能的转化。
[0060] 在本发明中，由于在对称轴部31上可以设置多个偏心轴部32，相对应地，相对于一个偏心轴部32，可以设置一组柱塞腔室41，每一组柱塞腔室41中对应着一组柱塞部件；在该种结构中，一个偏心轴部32、一组柱塞腔室41和一组柱塞部件及其他配合部件可以相当于一个液压泵单元，因而可以根据需要设置多个液压泵单元，从而增大输出功率。在该种结构中，每一个液压泵单元所需要的偏心轴部32、柱塞腔室41、柱塞部件及其相配合的高压出油腔51、低压进油腔52、进油阀组件52a和出油阀组件51a等的尺寸都是相同的，亦即相同尺寸的零部件可以根据需要制造出不同输出功率的液压泵组，因而实现了模块化生产。
[0061] 此外，在上述结构中，液压泵组包括多个液压泵单元，每一个液压泵单元均设有一个单独的高压出油腔51，每一个高压出油腔51作为一个单独的功率输出单元输出，因而液压泵组能够比较容易地实现功率分流。
[0062] 在上述技术方案中，还可以对柱塞腔室41、高压出油腔51和低压进油腔52的形成结构作出具体设计，比如，请参考图3、图3-1、图5、图5-1和图6，图3为图2中液压泵组的缸体环的结构示意图；图3-1为图3中缸体环的侧视图；图5为图2中液压泵组的高低压腔分隔环的结构示意图；图5-1为图5中高低压腔分隔环的侧视图；图6为图2中液压泵组的高低压腔盖环的结构示意图。
[0063] 如图3和图3-1所示，所述活塞缸体包括数量与所述偏心轴部32的数量相同的缸体环4，每一组柱塞腔室41均设于一个缸体环4上，并各个柱塞腔室41均为沿所述缸体环4的径向设置的通孔。
[0064] 请同时参考图2、图5和图5-1，所述活塞缸体还包括密封套于所述缸体环4的周向外部高低压腔分隔环5，该高低压腔分隔环5设有高压通腔和低压通腔，所述高压通腔的内侧通过所述出油阀组件51a与所述柱塞腔室41单向连通，所述低压通腔的内侧通过所述进油阀组件52a与所述柱塞腔室41单向连通；具体地，如图5-1所示，高低压腔分隔环5上分别设有高压油出51b和低压油入口52b，该高压油出51b上设置出油阀组件51a，从而实现柱塞腔室41与高压出油腔51的单向导通；该低压油入口52b上设置进油阀组件52a，从而实现柱塞腔室41与低压进油腔52的单向导通。
[0065] 此外，请参考图2、图5-1和图6，所述高低压腔分隔环5的周向外部密封套装有高低压腔盖环6，该高低压腔盖环6密封所述高压通腔和低压通腔分别形成所述高压出油腔51和低压进油腔52。需要说明的是，该高低压腔盖环6设有高压油
接口和低压油接口，以便高压出油管通过高压油接口与高压出油腔51连通，低压进油管通过低压油接口与低压进油腔52连通。
[0066] 在上述技术方案中，还可以对柱塞部件的结构作出具体设计，比如，请参考图7和图8，图7为图2中液压泵组的在径向上的剖视图；图8为图7中主柱塞部件的主柱塞杆和柱塞环的结构示意图。
[0067] 如图7所示，任一组柱塞腔室41所对应的一组柱塞部件均包括一个主柱塞部件71和多个辅柱塞部件72；所述主柱塞部件71的一端密封设于所述柱塞腔室41中，其另一端连接有转动套装于所述偏心轴部32的外部的柱塞环711；各所述辅柱塞部件72的一端密封设于对应的柱塞腔室41中，其另一端均铰接于所述柱塞环711的周向外端上。
[0068] 在上述结构设计中，各个辅柱塞部件72通过一个柱塞环711实现了与偏心轴部32的转动连接，相对于每一个辅柱塞部件72单独与偏心轴部32转动连接的结构设计，其工作的可靠性和
稳定性得到了显著提高，并且简化了结构，降低了加工制造成本。
[0069] 具体地，在上述技术方案中，可以对主柱塞部件71的结构作出具体设计；比如，如图8所示，所述主柱塞部件71包括主柱塞杆712，所述主柱塞杆712的一端铰接有密封设于对应的柱塞腔室41中的主柱塞部713，所述主柱塞杆712的另一端连接所述柱塞环711。进一步地，所述柱塞环711包括与所述主柱塞杆712连接的第一半环711a、及与该第一半环
711a连接的第二半环711b；所述第一半环711a和所述第二半环711b的周向外部设有以便与所述辅柱塞部件72铰接的铰接孔711c。
[0070] 在上述结构设计中，由于柱塞环711包括第一半环711a和第二半环711b，因而能够比较方便地实现了与偏心轴部32的套装装配。此外，所述第一半环711a和所述第二半环711b的周向外部铰接孔711c，可以比较方便地实现与辅柱塞部件72的铰接。
[0071] 在上述技术方案的
基础上，还可以作出进一步设计，比如请参考图9，图9为图2中液压泵组的扭力臂的结构示意图。
[0072] 如图2所示，相邻的两个缸体环4之间设有扭力臂8，该扭力臂8的内端转动套于所述对称轴部31的外部，该扭力臂8的外端的两侧分别通过对应的高低压腔盖环6与前端盖1和后端盖2连接；具体地，可以通过
螺栓连接。并且，较为关键的是，该扭力臂8的外端进一步连接于所述风力发电机组的机舱架上。
[0073] 在上述结构中，由于扭力臂8连接于机舱架上，因而扭力臂8固定不动；进而在此基础上，该扭力臂8的外端的两侧分别通过对应的高低压腔盖环6与前端盖1和后端盖2连接，因而前端盖1、后端盖2以及高低压腔盖环6、缸体环4和高低压腔分隔环55均固定不动；在此基础上，旋转轴体3可以相对于每一组柱塞部件发生转动，而避免整个液压泵随着旋转轴体3一块转动。
[0074] 进一步地，如图9所示，所述扭力臂8包括扭力臂外环81及固定设于该扭力臂外环81内部的扭力臂内环82，所述扭力臂内环82转动套于所述对称轴部31的外部，所述扭力臂外环81两侧分别通过对应的高低压腔盖环6与前端盖1和后端盖2连接。该种结构设计一方面非常方便地实现了扭力臂8与对称轴部31之间的转动连接，另一方面也比较方便地实现了扭力臂8通过对应的高低压腔盖环6与前端盖1和后端盖2的连接。
[0075] 具体地，如图9所示，所述扭力臂内环82包括相互连接的第一扭力半环821和第二扭力半环822，该种结构设计能够便于扭力臂内环82与对称轴部31之间的套装装配；所述第一扭力半环821通过加强筋固定连接于所述扭力臂外环81的内壁上，从而提高扭力臂内环82的结构强度。
[0076] 此外，在上述任一种技术方案中，如图4所示，所述对称轴部31设有中心通孔，该中心通孔中固定有中心轴311，该中心轴311轴心孔311a，风力发电机组的电缆线便穿过该轴心孔311a进入轮毂内，从而与相应地电力设备连接；此外，如图4所示，所述中心轴311的外壁与所述中心通孔的内壁之间的间隙形成润滑油道312，通过该润滑油道312以及旋转轴体3上开设的径向油道，可以对旋转轴体3上的各个
轴承进行润滑。
[0077] 此外，本发明还提供一种风力发电机组，包括主轴，所述主轴的一端通过轮毂连接有叶片；述风力发电机组还包括上述任一项所述的液压泵组，所述主轴的另一端与所述旋转轴体3传动连接。该风力发电机组的其他部分，可以参照现有技术，本文不再展开。
[0078] 以上对本发明所提供的一风力发电机组及其液压泵组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明
权利要求的保护范围内。
