CN107202041A - 一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器 - Google Patents

一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，包括蓄能器筒体，设置在筒体内的活塞，设置在筒体上方的气盖，以及设置在筒体下方的端盖；所述活塞将筒体分隔为上方的气腔和下方的油腔，所述气盖设有与气腔相通的气口，所述端盖设有与油腔相通的油口；所述活塞在油腔和气腔压力波动作用下在筒体内自由滑动，其初始压力来源于气腔内充入的有预定压力的惰性气体；所述气盖的上方设有上锁母，且所述气盖通过所述上锁母与筒体上方连接，所述气口上还设有充气阀。该蓄能器结构简单，加工方便，密封性能好，无工艺难点，安装设置便捷，可推广使用。

Description

一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器
技术领域
本发明涉及一种蓄能器，具体涉及一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器。
背景技术
活塞式蓄能器是液压系统中一种常用的隔离式液压能力储存装置，其功能一是稳定系统压力，二是将系统中的能量储存起来，在需要时又重新放出。其工作原理是：活塞将缸筒隔离成两部分，在上面部分预先充满一定压力的气体，下面部分通过油口与液压油路连通。当系统油压上升时，液压油推动活塞向上运动压缩气体，气体压力升高，当气体压力与系统油压平衡后，活塞停止移动，蓄能器完成充液阶段；当系统油压降低时，气体压力高于油液压力，气体推动活塞向下运动，蓄能器通过油口向系统补充油液，维持系统压力，蓄能器完成排液阶段。只要系统压力有变化，蓄能器中油液的压力就随之变化，根据力平衡原理，活塞随之移动，蓄能器如此反复充液、排液，便达到储存和释放液压能的作用。活塞式蓄能器在使用过程中经常遇见的问题是气体泄漏。气体泄漏可分为端盖、充气阀等密封结构的外泄漏，以及活塞密封结构的内泄漏。目前，对于外泄漏的控制和检查已经有成熟的控制技术和方法，对于内泄漏则没有出现有效的控制技术。
由于气体的渗透能力强于液体的渗透能力，所以对气体密封的难度高于对液压油密封的难度。当蓄能器处于工作状态，压力产生波动的时候，气腔的气体就会向油腔渗漏；当蓄能器长时间处于待机状态，气腔的气体也会缓慢向油腔渗漏。两种渗漏都会造成气腔压力下降，这样就需要经常给蓄能器充气、补压，使气体补压周期缩短，使用成本上升，系统可靠性下降，影响到活塞式蓄能器正常使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，该蓄能器结构简单，加工方便，密封性能好，无工艺难点，安装设置便捷，可推广使用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，包括蓄能器筒体，设置在筒体内的活塞，设置在筒体上方的气盖，以及设置在筒体下方的端盖；所述活塞将筒体分隔为上方的气腔和下方的油腔，所述气盖设有与气腔相通的气口，所述端盖设有与油腔相通的油口；所述活塞在油腔和气腔压力波动作用下在筒体内自由滑动，其初始压力来源于气腔内充入的有预定压力的惰性气体；所述气盖的上方设有上锁母，且所述气盖通过所述上锁母与筒体上方连接，所述气口上还设有充气阀；所述端盖的下方设有下锁母，且所述端盖通过下锁母与筒体连接，所述端盖上还设有绕油口一圈的蝶形弹簧；所述筒体外面套有分别与上锁母相匹配的上加强套和与下锁母相匹配的下加强套；所述上加强套、下加强套之间的筒体上设有高碳纤维缠绕层；所述活塞与筒体之间设有支承环和支承环两侧的双向密封件，且活塞与筒体之间的双向密封件外侧还各设有一单向的Y形密封件。
优选的，所述上加强套、下加强套与所述筒体螺纹连接。
优选的，所述筒体为薄壁铝合金筒体。
优选的，所述气盖、端盖的截面均为椭圆形结构。
优选的，所述筒体内壁设有对称的三条母线，所述三条母线均进行激光表面处理和硬化。
优选的，所述Y形密封件为聚四氟乙烯、铜和不锈钢弹簧材质。
优选的，所述气腔连接有压力计。
优选的，所述端盖上靠近活塞的一侧设有一环形沟槽，该环形沟槽内设有密封圈。
优选的，所述环形沟槽的开口处内壁上还设有防止密封圈冲出的凸台。
优选的，所述活塞上靠近气盖的一侧与筒体之间设有一圈储油腔，且该储油腔上设有用于连通气腔的沟通孔。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在螺纹部位这有加强套，其加强套可保证蓄能器在压力试验时不发生变形，同时可提高蓄能器的疲劳寿命；而采用活塞储能器的设计，采用锁母的压盖方式，特别适宜不锈钢螺纹装卸的难度。
(2)本发明采用了薄壁铝合金筒体来代替传统的厚壁合金钢壳体，整个产品的重量大幅下降，而在筒体外缠绕了高碳纤维缠绕层，可大大提高产品的承压能力，降低产品的重量和制作成本；并且，由于高碳纤维缠绕层本身具有轻质和耐腐蚀的特性，这样制造出来的蓄能器也就具备了耐高压、耐腐蚀和重量轻的特点；此外，该筒体采用激光高能量束沿蓄能器内壁对称的三条母线进行激光表面处理和硬化，使用寿命可提高3倍以上，使其具有了使用寿命长的优势。
(3)本发明活塞的活动行程更大，能够允许的压力波动更大，且在其油腔底部设置了蝶形弹簧，可使蓄能器能够适应于动作频繁的工况，蝶形弹簧能够反复变形发挥缓冲作用，减少冲击，又能保证系统卸荷时活塞所产生的巨大冲击能被其吸收，保证蓄能器的使用安全，延长蓄能器的使用寿命。
(4)本发明的活塞储能器可利用储油腔中的液压油对气腔内的气体进行密封，使其密封性能提升；并且，采用“聚四氟乙烯+青铜+不锈钢弹簧”材质的Y形密封件，其密封效果很好，解决了活塞式蓄能器的内泄漏问题，延长了气体补压周期，降低了使用成本，并且无需经常维护；并且，本发明在环形沟槽的开口处内壁上还设有凸台，可有效防止密封圈因外力作用冲出沟槽，提高了整个蓄能器的可靠性和稳定性。
(5)本发明结构简单，加工方便，无工艺难点，安装设置便捷，可推广使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
本实施例的目的是为了提供一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，如图1所示，该蓄能器包括薄壁铝合金制成的蓄能器筒体1，设置在筒体内的活塞2，设置在筒体上方的气盖3，以及设置在筒体下方的端盖4；所述气盖3、端盖4的截面均为椭圆形结构；所述活塞2将筒体1分隔为上方的气腔5和下方的油腔6，所述气盖3设有与气腔相通的气口31，所述端盖4设有与油腔相通的油口41；所述活塞2在油腔6和气腔5压力波动作用下在筒体1内自由滑动，其初始压力来源于气腔5内充入的有预定压力的惰性气体。所述气腔5连接有压力计。
所述气盖3的上方设有上锁母32，且所述气盖通过所述上锁母与筒体上方连接，所述气口31上还设有充气阀33；所述端盖4的下方设有下锁母42，且所述端盖通过下锁母与筒体连接，所述端盖上还设有绕油口一圈的蝶形弹簧43；所述筒体1外面套有分别与上锁母32相匹配的上加强套11和与下锁母42相匹配的下加强套12；所述上加强套11、下加强套12之间的筒体上设有高碳纤维缠绕层。所述端盖4上靠近活塞的一侧设有一环形沟槽44，该环形沟槽内设有密封圈45。所述环形沟槽44的开口处内壁上还设有防止密封圈45冲出的凸台46。
所述活塞2与筒体1之间设有支承环3和支承环两侧的双向密封件，且活塞与筒体之间的双向密封件外侧还各设有一单向的Y形密封件。所述上加强套11、下加强套12与所述筒体1螺纹连接。所述Y形密封件为聚四氟乙烯、铜和不锈钢弹簧材质。所述活塞2上靠近气盖3的一侧与筒体之间设有一圈储油腔21，且该储油腔上设有用于连通气腔的沟通孔22。
所述筒体1内壁设有对称的三条母线，所述三条母线均进行激光表面处理和硬化。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，包括蓄能器筒体(1)，设置在筒体内的活塞(2)，设置在筒体上方的气盖(3)，以及设置在筒体下方的端盖(4)；所述活塞(2)将筒体(1)分隔为上方的气腔(5)和下方的油腔(6)，所述气盖(3)设有与气腔相通的气口(31)，所述端盖(4)设有与油腔相通的油口(41)；所述活塞(2)在油腔(6)和气腔(5)压力波动作用下在筒体(1)内自由滑动，其初始压力来源于气腔(5)内充入的有预定压力的惰性气体；其特征在于，所述气盖(3)的上方设有上锁母(32)，且所述气盖通过所述上锁母与筒体上方连接，所述气口(31)上还设有充气阀(33)；所述端盖(4)的下方设有下锁母(42)，且所述端盖通过下锁母与筒体连接，所述端盖上还设有绕油口一圈的蝶形弹簧(43)；所述筒体(1)外面套有分别与上锁母(32)相匹配的上加强套(11)和与下锁母(42)相匹配的下加强套(12)；所述上加强套(11)、下加强套(12)之间的筒体上设有高碳纤维缠绕层；所述活塞(2)与筒体(1)之间设有支承环(23)和支承环两侧的双向密封件(24)，且活塞与筒体之间的双向密封件外侧还各设有一单向的Y形密封件(25)。
2.根据权利要求1所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述上加强套(11)、下加强套(12)与所述筒体(1)螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述筒体(1)为薄壁铝合金筒体。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述气盖(3)、端盖(4)的截面均为椭圆形结构。
5.根据权利要求4所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述筒体(1)内壁设有对称的三条母线，所述三条母线均进行激光表面处理和硬化。
6.根据权利要求1或5所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述Y形密封件为聚四氟乙烯、铜和不锈钢弹簧材质。
7.根据权利要求6所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述气腔(5)连接有压力计。
8.根据权利要求1或7所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述端盖(4)上靠近活塞的一侧设有一环形沟槽(44)，该环形沟槽内设有密封圈(45)。
9.根据权利要求8所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述环形沟槽(44)的开口处内壁上还设有防止密封圈(45)冲出的凸台(46)。
10.根据权利要求1或9所述的一种新型高碳纤维缠绕式蓄能器，其特征在于，所述活塞(2)上靠近气盖(3)的一侧与筒体之间设有一圈储油腔(21)，且该储油腔上设有用于连通气腔的沟通孔(22)。
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