[發明專利]復式皮囊液壓蓄能器

無效

• 申請號: 200810038538.6
• 申請日: 2008-06-05
• 公開（公告）號: CN101294586A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 孟國香;謝文華;葉騫;金惠良;馮正進
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F15B1/08
• 分類號: F15B1/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種機械工程液壓技術領域的裝置，具體是一種復式皮囊液壓蓄能器。

背景技術

在冶金、建筑、采煤、交通等行業，大量使用著液壓技術。在液壓系統內又大量使用液壓蓄能器，現有的液壓蓄能器效率低，不利于節能。液壓蓄能器作為液壓系統內吸收沖擊、儲存能量的器件，被大量使用。皮囊式液壓蓄能器內有一充滿氮氣的橡膠皮囊，把氮氣和液壓油分割開來。當液壓油被壓入蓄能器內時，皮囊內的氮氣被壓縮，壓力升高到和液壓油相等的壓力數值。氮氣在被壓縮的過程中，放出熱量，經過液壓油和蓄能器器壁散出。當液壓油從液壓蓄能器放出時，氮氣開始膨脹，從周圍吸收熱量，使蓄能器器壁溫度降低，常常會出現“露水”。上述兩個過程，即壓縮和膨脹所伴隨的放熱和吸熱過程，總的效果是消耗液壓系統的能量，降低蓄能器的效率，也即降低了液壓系統的效率。

經對現有技術的文獻檢索發現，曹玉平等在《液壓傳動及控制》(2003年p69頁)提出的氣囊型蓄能器是由充氣閥、氣囊、殼體和提升閥組成。氣囊用特殊耐油橡膠制成，固定在殼體的上部，氣體(通常為氮氣)從充氣閥進入。氣囊外部為壓力液體，在進、出油口設置一個常開的菌型提升閥。其不足在于：該氣囊型蓄能器的效率低下且容易因反復充放氣過程溫度變化劇烈而產生結露現象。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提出了一種復式皮囊液壓蓄能器，解決了因反復充放氣過程溫度變化劇烈而產生結露的問題，提高了蓄能器的效率。

本發明是通過如下技術方案實現的，本發明包括：充氣帽、充氣口、黃銅螺旋彈簧帶、小皮囊、銅絲網、大皮囊、鋼外殼、液壓油進出口、菌型提升閥。其中小皮囊設置在大皮囊內，大皮囊和小皮囊的氮氣互不相通，充氣帽與充氣口相連，小皮囊與充氣口相連，在小皮囊外包扎有銅絲網，銅絲網的上部通過一個有伸縮性的黃銅螺旋彈簧帶將純銅絲網套在小皮囊外，大皮囊與充氣口相連，鋼外殼與充氣口通過螺紋連接相連，液壓油進出口布置在鋼外殼的底部，在液壓油進出口設置一個常開的菌型提升閥。

在液壓蓄能器皮囊(即大皮囊)內，設置一個小的皮囊，在該皮囊外包扎一適當厚度的純銅絲網。當液壓油被壓入蓄能器內時，大皮囊和小皮囊內的氮氣被同時壓縮。這一過程伴隨著放熱過程，蓄能器內的溫度升高。包在小皮囊外的純銅絲網，雖然原來和周圍的氮氣有相同的溫度。但由于它的比重大，熱容量大，傳熱(放熱)快等特性，它很快就吸收了氮氣放熱過程所產生的絕大部分熱量。又由于它處在氮氣的包圍之中，當放熱過程結束后，銅絲網所吸收的熱量不容易經由包圍它的氮氣散出。

當蓄能器開始排出液壓油時，大皮囊和小皮囊內的氮氣開始膨脹，伴隨著吸熱過程。由于大皮囊和包圍它的液壓油的傳熱學特性，來不及將熱量傳給皮囊內的氮氣。而被氮氣包圍著的銅絲網，由于其良好的傳熱學特性，將把它原來在壓縮過程中吸收的熱量釋放給氮氣，使氮氣的溫度不至于下降很大，發生凝霜現象?？梢?，在壓縮和膨脹的兩個過程中，伴隨著氮氣的放熱和吸熱過程，銅絲網對應地完成了吸熱和放熱過程。其本質就是把壓縮過程中釋放的熱能儲存在銅絲網中；到膨脹過程時，再從銅絲中釋放出來，補充給氮氣。從整個系統來看，理論上可以認為沒有能量損失。從而提高了蓄能器的效率。

綜上所述，與現有技術相比，本發明提出的的液壓蓄能器結構，能提高蓄能器約20％的效率，能保證蓄能器重復充放氣過程最大溫度變化范圍不超過3K。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，本實施例包括：充氣帽1、充氣口2、黃銅螺旋彈簧帶3、小皮囊4、銅絲網5、大皮囊6、鋼外殼7、菌型提升閥8、液壓油進出口9。其中充氣帽1與充氣口2相連，小皮囊4與充氣口2相連，在小皮囊4外包扎有純銅絲網5，純銅絲網5的上部通過一個有伸縮性的黃銅螺旋彈簧帶3將純銅絲網5套在小皮囊4外；大皮囊6與充氣口2相連，鋼外殼7與充氣口2通過螺紋連接相連，液壓油進出口9布置在鋼外殼7的底部，在液壓油進出口9設置一個常開的菌型提升閥8。

本實施例在普通液壓蓄能器的氮氣皮囊(下稱“大皮囊”)內，新增加一個小皮囊4，它是獨立的充氮氣皮囊；小皮囊4的材質和大皮囊的材質相同，比如橡膠；小皮囊4內的氮氣壓力和大皮囊內的氮氣壓力相同；小皮囊4的充氣口和大皮囊6的充氣口是分開的；大皮囊6和小皮囊4的氮氣互不相通。

當液壓油從液壓油進出口9推開菌型提升閥8被壓入蓄能器時，大皮囊6和小皮囊4同時被壓縮，二者中的氮氣壓力升高到等同于液壓油壓力。純銅絲網5的上部是通過一個有伸縮性的黃銅螺旋彈簧帶3將純銅絲網5套在小皮囊4外從而使得純銅絲網3隨著小皮囊4的收縮而收縮。同時，包圍在小皮囊4外的銅絲網3吸收了氮氣因壓縮而產生的熱量，溫度升高。當液壓油被排出蓄能器時，大皮囊6和小皮囊4內的氮氣同時膨脹，小皮囊4在膨脹時也使包圍在它外面的銅絲網3擴大。同時，銅絲網3將其所儲存的熱量釋放給膨脹中的氮氣。吸收熱量和釋放熱量過程完成。其中小皮囊4的大小，是按蓄能器在最高工作壓力時大皮囊6的氮氣體積設計的，而純銅絲網3的厚度和重量是按熱力學計算所決定的。