CN103459856B - 液压缓冲器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械工程并且能用于液体动力系统，该液体动力系统用于在具有不同温度的工作液体之间以它们之间的减小的热交换来传递液体动力。本发明的目的是形成一种用于在具有不同温度的工作液体之间以它们之间的减小的热交换来进行液体动力传递的液压缓冲器。该目的通过所提出的液压缓冲器(在下文中‑缓冲器)来实现，所述液压缓冲器包括壳体，所述壳体具有至少两个彼此分离的可变容积贮存器，每个贮存器均在壳体中的其端口连通。所述可变容积贮存器通过至少两个分离器彼此分离，在所述至少两个分离器之间形成有至少一个缓冲贮存器，所述至少一个缓冲贮存器填充有优选地具有低导热率，即不超过0.2W/m/K的工作液体。

Description

液压缓冲器
技术领域
本发明涉及机械工程并且能用于液体动力系统，该液体动力系统用于在具有不同温度的工作液体之间以它们之间的减小的热交换来传递液体动力。
背景技术
存在呈液压气动蓄能器(在下文中-蓄能器)形式的用于在彼此隔离的工作液体之间传递液体动力的装置(液压缓冲器)，它们的壳体包括经由各自的端口填充有液体的至少两个可变容积贮存器，同时所述可变容积贮存器通过能相对于所述壳体移动的分离器而彼此分离。
通常具有例如呈弹性高分子膜或囊[1]形式的弹性分离器的蓄能器用作液压缓冲器。
在使用蓄能器来在具有不同温度的工作液体之间传递液体动力的情况下，它们的缺点是，由通过分离器和蓄能器的壳体的壁在液体之间进行的热交换引起的高水平的热损失。
在[1]中提出的用于在石化用压缩机中分离两种液体介质的系统被选为最接近的类似物，其包括蓄能器，该蓄能器经由其中一个端口与密封液体轨道连接并且经由另一个端口与箱体连接，该箱体具有在压缩机排放时相对于气体保持中性的液体。蓄能器的这种应用允许具有不同特性的两种液体有效地彼此隔离并且允许它们之间的压力传递。然而，在具有不同温度的两种液体的应用中，作为液体之间的缓冲器的标准蓄能器的应用将导致在液体之间通过蓄能器的分离器发生强烈的热交换，导致较热液体的不期望的冷却和较冷液体的加热以及在系统中总体的热损失。
发明内容
本发明的目的在于形成一种用于在具有不同温度的工作液体之间以它们之间的减小的热交换来进行液体动力传递的液压缓冲器。
该目的通过所提出的液压缓冲器(在下文中-缓冲器)来实现，所述液压缓冲器包括壳体，所述壳体具有至少两个彼此分离的可变容积贮存器，每个贮存器均在壳体中与它们的端口连通。所述可变容积贮存器通过至少两个分离器彼此分离，在所述至少两个分离器之间形成有至少一个缓冲贮存器，所述至少一个缓冲贮存器填充有优选地具有低导热率，即不超过0.2W/m/K的工作液体。
因此，在具有不同温度的工作液体之间传递液体动力时，工作液体之间的热交换通过至少一个缓冲贮存器以及两个分离器而发生，所述两个分离器使所述缓冲贮存器与具有不同温度的工作液体的贮存器分离。
可动分离器能制造成活塞的形式。为了减小缓冲器壳体的厚重的壁的循环加热和冷却的热损失，分离器优选地制成为具有弹性，例如呈弹性膜的形式或者呈相互嵌套的囊的形式。分离器的这样的实施方式允许避免不同温度的工作液体与壳体的壁的同一部分接触，并且因此，避免因壳体的该部分的热循环而损失。在具有囊式分离器的缓冲器的实施方式中，仅其中一种液体与壳体接触，即，壳体的温度在液体之间传递动力时不会改变。当使用囊作为分离器时，有利的是使囊成为球形，从而确保表面积和内容积之间的最小比率。在具有膜分离器的缓冲器的实施方式中，可变容积贮存器的容积仅由于分离器的变形而改变而不会由于壳体表面的与液体接触的面积的变化的比率而改变，从而也允许避免使壳体热循环。
为了增大工作温度范围，弹性分离器中的至少一个应该优选地由能够在增加的温度下，优选地在200℃或更高温度下使用的材料制成，例如由聚酰胺或有机硅聚合物制成。至少一个弹性膜也能由金属制成。
为了减小通过缓冲贮存器中的液体的对流而发生的热交换，在该缓冲贮存器中形成对流抑制装置。
在具有呈相互嵌套的囊的形式的分离器的缓冲器的实施方式中，形成呈柔性多孔过滤器形式(例如，具有开孔的泡沫聚氨酯)的对流抑制装置，该柔性多孔过滤器填充缓冲贮存器的容积。
在具有呈弹性膜形式的分离器的缓冲器的实施方式中，对流抑制装置也可以形成为相互插入的元件的集合体，所述元件优选地为圆筒形元件，其沿着缓冲贮存器的轴线位于该缓冲贮存器内。所述圆筒形元件被制成为能够类似于伸缩结构那样相对于彼此作轴向运动。在没有防止膜的同步运动的情况下，所述圆筒形元件大大减小了缓冲器内的液体的对流。
为了进一步减小对流热损失，缓冲器容积优选地填充具有减小的导热率(不超过0.2W/m/K)和增大的粘度(在100℃或更高的工作温度下不低于50cSt)的液体。
为了仍更多地减小沿着缓冲器壳体的壁的传热，壳体包括至少一个隔热元件，所述至少一个隔热元件被制成为其沿至少一个方向的导热率不会超过20W/m/K；所述隔热元件形成至少一个缓冲贮存器的外壁。
附图说明
在下文给出并且由附图示出的实施例中更详细地描述本发明的部分，附图中：
图1是具有一个缓冲贮存器和两个呈相互嵌套的囊的形式的分离器的液压缓冲器的示意图。
图2是具有两个呈弹性膜的形式的分离器和一个缓冲贮存器以及插入其中的同轴圆筒的集合体的液压缓冲器的示意图。
具体实施方式
根据图1的液压缓冲器包括壳体1，该壳体包括分别与端口4和5连通的可变容积贮存器2和3。可变容积贮存器2和3通过呈弹性囊6和7的形式的两个可动分离器而彼此分离，在两个可动分离器之间具有与端口9连通的缓冲贮存器8。
图2示出了这样的缓冲器，其具有呈弹性膜6和7的形式的可动分离器以及呈同轴圆筒10的集合体的形式的放置在缓冲贮存器8中的对流抑制装置。
当液体动力从通过端口4(图1和图2)填充可变容积贮存器2的具有第一温度的第一工作液体传递到填充可变容积贮存器3的第二工作液体时，分离器6由于弹性而变形，从而将过压和正位移传递给填充缓冲贮存器8的液体。通过弹性分离器7，后一液体将压力和正位移传递到填充可变容积贮存器3的具有第二温度的第二工作液体并且将其移位到端口5。以相似的方式，压力和正位移沿相反方向从第二液体被传递到第一液体。这样提供了具有不同温度的液体动力子系统之间的液体动力的双向传递。由于以下事实，即，壳体1的表面的与第一工作液体和第二工作液体接触的面积不会在液体动力传递过程中改变(如从图1和图2所见)，因此通过壳体的传热仅由壳体的壁的构造(传热部分的壁厚和长度)以及它们的导热率决定。在根据图2的实施方式中，壳体包括隔热元件11，该隔热元件由具有沿缓冲器的轴线减小的导热率的材料制成，例如由具有不超过20W/m/K的导热率的不锈钢制成，或者，优选地，由具有沿着缓冲器的轴线的不超过5W/m/K的导热率的复合材料制成。通过增大隔热元件11的长度并且利用具有减小的导热率的材料，可以将通过壳体的该元件的传热降低到给定的小值。因此，第一工作液体和第二工作液体之间的主要热交换通过缓冲贮存器8自身发生，即通过液体和放置在其中的对流抑制装置发生。放置在缓冲贮存器8中的是这样的液体，该液体设计成用于在设定压力和温度下工作并且具有低导热率(例如，具有在0.1至0.15W/m/K的范围内的导热系数的凡士林油或硅油)或高粘度，优选地具有低导热率和高粘度两者，例如，在较热液体的工作温度下(优选地在100℃或更高的温度下)具有0.15W/m/K以下的导热率和50cSt以上的粘度的硅油。液体的高粘度妨碍缓冲贮存器中的对流发展，其与减小的导热率一起减少了膜6和7之间的对流传热，并且因此，减少了第一工作液体和第二工作液体之间的对流传热。缓冲贮存器8中的同轴圆筒10的集合体(图2)也防止了缓冲贮存器8的液体中的对流发展。圆筒由具有优选地不超过1W/m/K的低导热率的材料制成(例如，对于150℃以下的温度，由具有大约0.2W/m/K的导热系数的聚丙烯型聚合物制成，并且对于300℃以下的温度，由具有大约0.5W/m/K的导热系数的聚酰亚胺型聚合物制成)。在具有膜分离器的液压缓冲器的其他实施方式中，对流抑制装置可以包括将缓冲贮存器分成几个接连着定位的缓冲贮存器的几个附加膜。
根据图1的具有囊式分离器的液压缓冲器的缓冲贮存器8可以另外包括呈柔性多孔过滤器形式的对流抑制装置，该过滤器基于具有开孔的泡沫聚氨酯(图中未示出)。在该情况下，在形成缓冲贮存器8的囊6和7之间没有发生对流传热，并且第一工作液体和第二工作液体之间的热交换被减到最小。
上述实施方式是本发明的主要构思的实施方式的示例，其还假定这里未详细描述的多种其他实施方式，例如，实施方式因用于分离器的材料的选择、隔热插入、缓冲贮存器中的液体类型、对流抑制装置的实施方式和用于它们中的材料以及接连着放置的缓冲贮存器的数量而不同。
因此，所提出的方案允许形成用于在具有不同的温度的工作液体之间进行液体动力传递的液压缓冲器，其具有下列特性：
-减少液体动力传递期间工作液体之间的传热，并且因此减小热损失；
-利用标准液压蓄能器的元件的可制造性。
参考文献
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Claims (3)

1.一种液压缓冲器，所述液压缓冲器包括壳体，所述壳体中具有彼此分离的至少两个可变容积的液体贮存器，每个液体贮存器均在所述壳体中与该液体贮存器的端口连通，其特征在于，所述可变容积的液体贮存器通过至少两个分离器彼此分离，在所述至少两个分离器之间形成有至少一个液体缓冲贮存器，其中，所述分离器制成为呈弹性膜的形式，并且至少一个液体缓冲贮存器包括对流抑制装置，所述对流抑制装置包括圆筒的集合体，这些圆筒沿着所述液体缓冲贮存器的轴线定位并且相互插入，且能够相对于彼此作轴向运动。
2.根据权利要求1所述的液压缓冲器，其中，所述分离器中的至少一个分离器由能够在200℃或更高的温度下使用的材料制成。
3.根据权利要求1所述的液压缓冲器，其中，所述液压缓冲器的壳体包括至少一个隔热元件，所述至少一个隔热元件制成为使得该隔热元件至少沿一个方向的导热率不超过20W/m/K并且形成至少一个液体缓冲贮存器的外壁。
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