CN106837894B - 一种多级蓄能装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多级蓄能装置及其应用，包括蓄能缸、液压马达、油箱、旋转发电机和直线发电机；蓄能缸包括密闭缸体，密闭缸体一端设有弹性移动装置、另一端设有能量传递装置，弹性移动装置和能量传递装置之间存有相斥磁力，在弹性移动装置和能量传递装置之间的密闭缸体内填充液压油；密闭缸体、液压马达、油箱通过油路连接形成液压回路，液压马达与旋转发电机连接，能量传递装置与直线发电机连接。本发明多级蓄能装置，利用蓄能缸能够实现多余能量的转化和存储，通过液压马达和能量传递装置可使旋转发电机、直线发电机产生电能，减少了能量的浪费，节约了资源。本发明多级蓄能装置结构设计巧妙，安装使用方便，且能量转化率高。

Description

一种多级蓄能装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种多级蓄能装置及其应用，属于能量转换和再利用技术领域。
背景技术
目前，按加载方式常见的蓄能器可分为弹簧式、重锤式、气体式，上述蓄能器的能量存储形式单一，且能量没有被存储起来得到进一步利用。
例如，中国专利文献CN204037271U公开了一种能量可回收油气悬架，包括液压缸、蓄能器、管路、连通液压缸的无杆腔与蓄能器；液压马达设置在管路中，发电机与液压马达传动连接。本申请的悬架系统对能量回收油气悬架增加了可控能量回收装置，具有能量回收功能，在一定程度上提高车辆的燃油经济性。但该能量装置却无法实现能量的储备和蓄集，且该液压缸还不具备自动复位功能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种多级蓄能装置。
本发明还提供上述一种多级蓄能装置的工作方法。
本发明的技术方案如下：
一种多级蓄能装置，包括蓄能缸、液压马达、油箱、旋转发电机和直线发电机；
蓄能缸包括密闭缸体，密闭缸体一端设有弹性移动装置、另一端设有能量传递装置，弹性移动装置和能量传递装置之间存有相斥磁力，在弹性移动装置和能量传递装置之间的密闭缸体内填充液压油；
密闭缸体、液压马达、油箱通过油路连接形成液压回路，液压马达与旋转发电机连接，能量传递装置与直线发电机连接。
优选的，所述弹性移动装置包括活塞杆、活塞杆头、复位弹簧、活塞和活塞永磁体，活塞位于密闭缸体内且活塞的一端连接活塞永磁体、另一端连接活塞杆，活塞杆依次贯穿密闭缸体、复位弹簧后与活塞杆头连接。
优选的，所述能量传递装置包括缸底永磁体、永磁体复位弹簧和隔板，缸底永磁体一端贯穿永磁体复位弹簧后穿出密闭缸体、另一端连接永磁体复位弹簧，隔板位于缸底永磁体与活塞永磁体之间并与密闭缸体固定连接。
优选的，所述密闭缸体内还设置有限位块，限位块位于隔板与活塞永磁体之间。此设计的好处在于，限位块能够阻挡活塞永磁体的行程，避免活塞永磁体超过设定线程。
优选的，所述缸底永磁体一端穿出密闭缸体后与直线发电机输入轴连接。
优选的，所述液压马达通过飞轮与旋转发电机连接，液压马达与飞轮之间通过单向轴承连接。
优选的，密闭缸体上设置有进油口和出油口，进油口和出油口位于隔板和限位块之间，进油口连接油箱，出油口连接液压马达，液压马达还连接油箱，在进油口与油箱连接的管路上设置有进油单向阀，在出油口与液压马达连接的管路上设置有出油单向阀。
一种多级蓄能装置的工作方法，包括以下步骤，
当冲击物体接触到活塞杆头时，活塞杆移动并带动活塞随之运动，活塞挤压液压油使液压油产生压力，同时复位弹簧被压缩；具有压力的液压油通过出油口进入液压马达，液压马达启动并带动飞轮旋转，飞轮旋转的同时驱动旋转发电机运行；活塞挤压液压油逐渐向缸底永磁体移动的过程中，活塞永磁体和缸底永磁体之间的相斥力使缸底永磁体发生位移并压缩永磁体复位弹簧，缸底永磁体在移动的过程中带动直线发电机运行；
当活塞杆头的冲击消失后，复位弹簧和永磁体复位弹簧依靠自身的弹性力驱使活塞杆和缸底永磁体回复到初始位置，同时液压油从油箱进入密闭缸体内再次填充密闭缸体。
本发明的有益效果在于：
本发明多级蓄能装置，利用蓄能缸能够实现多余能量的转化和存储，通过液压马达和能量传递装置可使旋转发电机、直线发电机产生电能，减少了能量的浪费，节约了资源。本发明多级蓄能装置结构设计巧妙，安装使用方便，且能量的转化率高，其作用明显、效果显著，具有良好的经济价值和社会效益。
附图说明
图1为本发明多级蓄能装置的结构示意图；
图2为本发明中蓄能缸的剖面图；
其中：1、旋转发电机；2、直线发电机；3、直线发电机输入轴；4、缸底；5、缸筒；6、缸盖；7、复位弹簧；8、活塞杆；9、活塞杆头；10、进油口；11、出油口；12、出油单向阀；13、进油单向阀；14、出油管道；15、进油管道；16、油箱；17、液压马达；18、单向轴承；19、飞轮；20、旋转发电机输入轴；21、缸底永磁体；22、永磁体复位弹簧；23、隔板；24、限位块；25、活塞永磁体；26、活塞。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1和图2所示，本实施例提供一种多级蓄能装置，包括蓄能缸、液压马达17、油箱16、旋转发电机1和直线发电机2；
蓄能缸包括密闭缸体，密闭缸体由依次连接的缸底4、缸筒5、缸盖6组成，缸盖6一端设有弹性移动装置、缸底4一端设有能量传递装置，弹性移动装置和能量传递装置之间存有相斥磁力，在弹性移动装置和能量传递装置之间的缸筒5内填充液压油；
密闭缸体、液压马达17、油箱16通过油路连接形成液压回路，液压马达17与旋转发电机1连接，能量传递装置与直线发电机2连接。
其中，弹性移动装置包括活塞杆8、活塞杆头9、复位弹簧7、活塞26和活塞永磁体25，活塞26位于缸筒5内且活塞26的一端连接活塞永磁体25、另一端连接活塞杆8，活塞杆8依次贯穿缸盖6、复位弹簧7后与活塞杆头9连接。
能量传递装置包括缸底永磁体21、永磁体复位弹簧22和隔板23，缸底永磁体21为一T型结构，缸底永磁体21的小端贯穿永磁体复位弹簧22后穿出缸底4、大端连接永磁体复位弹簧22位于缸筒5内，隔板23位于缸底永磁体21与活塞永磁体25之间并与缸筒5固定连接，液压油只存在于隔板23和活塞永磁体25之间。缸底永磁体21小端穿出缸底4后与直线发电机输入轴3连接。
液压马达17通过飞轮19与旋转发电机输入轴20连接，液压马达17与飞轮19之间通过单向轴承18连接，飞轮19只能在液压马达17输出轴转动下转动，不会出现飞轮19带动液压马达17输出轴转动，防止液压马达17的倒吸，通过单向轴承18实现单向转动，从而保证能量的稳定输出；
缸筒5上设置有进油口10和出油口11，进油口10和出油口11在隔板23和活塞永磁体25之间，进油口10连接油箱16，在进油口10与油箱16连接的管路上设置有进油单向阀13，出油口11连接液压马达17，在出油口11与液压马达17(进油口)连接的管路上设置有出油单向阀12，液压马达17(出油口)还连接油箱16。
进油单向阀13只能从油箱16吸油，在活塞压缩液压油阶段，进油单向阀13处于关闭状态，只有在活塞26回程阶段，进油单向阀13处于打开状态，从油箱16吸油。而与液压马达17连接的出油单向阀12和进油单向阀13的作用相反，只能允许液压油从缸筒5到液压马达17，而不能使其从液压马达17流向缸筒5。
实施例2：
一种多级蓄能装置，结构如实施例1所述，其不同之处在于：缸筒5内还设置有限位块24，限位块24位于隔板23与活塞永磁体25之间并且进油口10和出油口11位于限位块24和隔板23之间。限位块能够阻挡活塞永磁体的行程，避免活塞永磁体超过设定线程。
实施例3：
一种如实施例2所述的多级蓄能装置的工作方法，具体包括以下步骤，
当有冲击物体接触到活塞杆头9时，活塞杆8移动并带动活塞26随之运动，活塞26挤压液压油使液压油产生压力，同时复位弹簧7被压缩；具有压力的液压油通过出油口11、出油单向阀12进入液压马达17，液压马达17启动并带动飞轮19旋转，飞轮19旋转的同时驱动旋转发电机1运行发电；活塞26挤压液压油逐渐向缸底永磁体25移动的过程中，活塞永磁体25和缸底永磁体21之间的相斥力越来越大，当相斥力大于缸底永磁体21与缸筒5之间的摩擦力后，缸底永磁体21开始发生位移并压缩永磁体复位弹簧22，缸底永磁体21在移动的过程中带动直线发电机输入轴3运行发电；
当活塞杆头9的冲击消失后，复位弹簧7和永磁体复位弹簧22依靠自身的弹性力驱使活塞杆8和缸底永磁体21回复到初始位置，同时液压油从油箱16通过进油口10进入缸筒5内再次填充密闭缸体，活塞杆8在回复到初始位置的过程中再次带动直线电机输入轴移动，使直线发电机再次运行发电。

Claims (4)

1.一种多级蓄能装置，其特征在于，包括蓄能缸、液压马达、油箱、旋转发电机和直线发电机；
蓄能缸包括密闭缸体，密闭缸体一端设有弹性移动装置、另一端设有能量传递装置，弹性移动装置和能量传递装置之间存有相斥磁力，在弹性移动装置和能量传递装置之间的密闭缸体内填充液压油；
密闭缸体、液压马达、油箱通过油路连接形成液压回路，液压马达与旋转发电机连接，能量传递装置与直线发电机连接；
所述弹性移动装置包括活塞杆、活塞杆头、复位弹簧、活塞和活塞永磁体，活塞位于密闭缸体内且活塞的一端连接活塞永磁体、另一端连接活塞杆，活塞杆依次贯穿密闭缸体、复位弹簧后与活塞杆头连接；
所述能量传递装置包括缸底永磁体、永磁体复位弹簧和隔板，缸底永磁体一端贯穿永磁体复位弹簧后穿出密闭缸体、另一端连接永磁体复位弹簧，隔板位于缸底永磁体与活塞永磁体之间并与密闭缸体固定连接；
所述密闭缸体内还设置有限位块，限位块位于隔板与活塞永磁体之间；
所述缸底永磁体一端穿出密闭缸体后与直线发电机输入轴连接。
2.如权利要求1所述的多级蓄能装置，其特征在于，所述液压马达通过飞轮与旋转发电机连接，液压马达与飞轮之间通过单向轴承连接。
3.如权利要求1所述的多级蓄能装置，其特征在于，密闭缸体上设置有进油口和出油口，进油口和出油口位于隔板和限位块之间，进油口连接油箱，出油口连接液压马达，液压马达还连接油箱，在进油口与油箱连接的管路上设置有进油单向阀，在出油口与液压马达连接的管路上设置有出油单向阀。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的多级蓄能装置的工作方法，包括以下步骤，
当冲击物体接触到活塞杆头时，活塞杆移动并带动活塞随之运动，活塞挤压液压油使液压油产生压力，同时复位弹簧被压缩；具有压力的液压油通过出油口进入液压马达，液压马达启动并带动飞轮旋转，飞轮旋转的同时驱动旋转发电机运行；活塞挤压液压油逐渐向缸底永磁体移动的过程中，活塞永磁体和缸底永磁体之间的相斥力使缸底永磁体发生位移并压缩永磁体复位弹簧，缸底永磁体在移动的过程中带动直线发电机运行；
当活塞杆头的冲击消失后，复位弹簧和永磁体复位弹簧依靠自身的弹性力驱使活塞杆和缸底永磁体回复到初始位置，同时液压油从油箱进入密闭缸体内再次填充密闭缸体。
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