CN110273868A - 一种增压减容液压蓄能器 - Google Patents

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Abstract

一种增压减容液压蓄能器，包括气缸筒、气缸活塞、缸盖、油缸筒、油缸活塞、油缸活塞杆，油缸活塞和油缸活塞杆一体成型，油缸活塞杆穿过缸盖与气缸活塞相接，气缸活塞把气缸筒分隔为高压气腔和油腔一，高压气腔充有高压气体，油缸活塞把油缸筒分隔为大气腔和油腔二；气缸筒远离缸盖的一端具有充气孔，油缸筒远离缸盖的一端具有油口，油口与外部油路相连，油缸筒近缸盖的一端侧壁上具有出气孔，使大气腔与外界大气相通。油缸活塞杆和油缸活塞中部为中心孔，油缸活塞杆位于油腔一的一端侧壁上具有径向孔，径向孔连通中心孔和油腔二。本发明的增压减容液压蓄能器，通过两个活塞隔离出来的双油腔储油，提高了储能密度，减小了蓄能器的占用空间。

Description

一种增压减容液压蓄能器
技术领域
本发明涉及液压传动与控制领域，具体涉及一种增压减容液压蓄能器。
背景技术
液压蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。
蓄能器按加载方式可分为重锤式、弹簧式和气体加载式。
重锤式蓄能器结构简单、压力稳定、体积大、笨重、运动惯性大、反应不不灵敏、密封处易漏油、有摩擦损失。弹簧式蓄能器结构简单、容量小、反应较灵敏，不宜用于高压的场合。
气体加载式蓄能器又分为气囊式、气瓶式和活塞式。气囊式蓄能器油气隔离，油中不易混入气体，反应灵敏，不适合容量太大和压力太高的储能。气瓶式蓄能器容量大、惯性小、反应灵敏，但气体易混入油内，影响液压系统运行的平稳性，且附属设备多、投资大。活塞式蓄能器油气隔离，工作可靠、寿命长，适合用于高压和大容量储能。
现在的活塞式蓄能器使用活塞将存储能量的油液与压缩气体隔离，油液压力与气体压力相等。例如，如果要求储能油液体积30L，压力变化范围15-20MPa，经计算需要蓄能器体积为190L。如果移动式设备使用活塞式蓄能器储能，这么大的体积占用移动设备很大的空间，还影响视线，成本也很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种可节省占用空间，并能增大蓄能器中气体压力，提高储能密度的增压减容液压蓄能器及其使用方法。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：
一种增压减容液压蓄能器，包括气缸筒、气缸活塞、缸盖、油缸筒、油缸活塞和油缸活塞杆，油缸活塞和油缸活塞杆一体成型，油缸活塞杆穿过缸盖与气缸活塞相接，气缸活塞将气缸筒隔离出高压气腔和油腔一，高压气腔充有高压气体，油缸活塞把油缸筒分隔为大气腔和油腔二；气缸筒远离缸盖的一端具有充气孔，油缸筒远离缸盖的一端具有油口，油口与外部油路相连，油缸筒近缸盖的一端侧壁上具有出气孔，出气孔连通大气腔与外界，油缸活塞杆和油缸活塞中部为中心孔，油缸活塞杆位于油腔一的一端侧壁上具有径向孔，径向孔连通中心孔和油腔二。
作为进一步改进的技术方案，气缸筒和所述油缸筒由连接螺栓固定在一起。
作为进一步改进的技术方案，高压气体为高压氮气。
本发明还提供了一种增压减容液压蓄能器的使用方法，包括液能储能过程和液能释放过程，其中，
液能储能过程包括：
外部油路中的液压油通过油口进入油腔二、同时油腔二内的液压油通过中心孔和径向孔进入油腔一，即油腔一与油腔二相通且压力相等，这两个腔都用于存储液压油；
气缸活塞将下端面受到的液压力传递给高压气腔中的高压气体，油缸活塞将下端面受到的液压力通过油缸活塞杆和气缸活塞也传递给高压气腔中的高压气体，高压气体受压体积减小，油腔一和油腔二容积同时增大，增大的容积用于存储液压油；
液能释放过程包括：
外部油路压力降低时，高压气腔中的高压气体的压力通过气缸活塞作用在油腔一中的油液上，使油腔一中的油液经径向孔和中心孔流入油腔二；同时，高压气腔中的高压气体的压力也通过气缸活塞、油缸活塞杆和油缸活塞作用在油腔二中的油液上，使油腔二中的油液经油口流出，作为动力源供给外部使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过两个活塞双腔储油在满足要求的储能容积和压力的条件下，可增大蓄能器中气体的压力，提高蓄能器的储能密度，减小所配蓄能器的容积，节省占用的工作空间，特别适合于移动式设备存储能量。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种增压减容液压蓄能器的结构示意图；
图1中：1、气缸筒；2、气缸活塞；3、连接螺栓；4、油缸筒；5、油缸活塞杆；6、油缸活塞；7、缸盖；A、充气孔；B、油口；C、中心孔；D、出气孔、E、径向孔；Q1、高压气腔；Q2、大气腔；Y1、油腔一；Y2、油腔二。
具体实施方式：
实施例
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种增压减容液压蓄能器，其特征在于，包括气缸筒1、气缸活塞2、缸盖7、油缸筒4、油缸活塞6和油缸活塞杆5。气缸筒1和油缸筒4由连接螺栓3固定在一起。油缸活塞6和油缸活塞杆5一体成型，油缸活塞杆5穿过缸盖7与气缸活塞2相接，气缸活塞2将气缸筒1隔离出高压气腔Q1和油腔一Y1，高压气腔Q1充有高压氮气，油缸活塞6把油缸筒4分隔为大气腔Q2和油腔二Y2；气缸筒1远离缸盖7的一端具有充气孔A，油缸筒4远离缸盖7的一端具有油口B，油口B与外部油路相连，油缸筒4近缸盖7的一端侧壁上具有出气孔D，出气孔D连通大气腔Q2与外界，油缸活塞杆5和油缸活塞6中部为中心孔C，油缸活塞杆5位于油腔一Y1的一端侧壁上具有径向孔E，径向孔E连通中心孔C和油腔二Y2。
本实施例的一种增压减容液压蓄能器的液能储能过程和液能释放过程如下：
液能储能过程包括：
外部油路中的液压油通过油口B进入油腔二Y2、同时油腔二Y2内的液压油通过中心孔C和径向孔E进入油腔一Y1，即油腔一Y1与油腔二Y2相通且压力相等，这两个腔都用于存储液压油；
气缸活塞2将下端面受到的液压力传递给高压气腔Q1中的高压气体，油缸活塞6将下端面受到的液压力通过油缸活塞杆5和气缸活塞2也传递给高压气腔Q1中的高压气体，高压气体受压体积减小，油腔一Y1和油腔二Y2容积同时增大，增大的容积用于存储液压油；
液能释放过程包括：
外部油路压力降低时，高压气腔Q1中的高压氮气的压力通过气缸活塞2作用在油腔一Y1中的油液上，使油腔一Y1中的油液经径向孔E和中心孔C流入油腔二Y2；同时，高压气腔Q1中的高压氮气的压力也通过气缸活塞2、油缸活塞杆5和油缸活塞6作用在油腔二Y2中的油液上，使油腔二Y2中的油液经油口B流出，作为动力源供给外部使用。
本实施例的增压减容液压蓄能器，通过双活塞双腔储油在满足要求的储能容积和压力的条件下，可增大蓄能器中气体的压力，提高蓄能器的储能密度，减小所配蓄能器的容积，节省占用的工作空间，特别适合于移动式设备存储能量。
假如气缸活塞2和油缸活塞6直径相等，如果要求储能油液体积30L，压力变化范围15-20MPa，高压气腔Q1中的气体压力变化范围30-40MPa，经计算需要蓄能器体积为95L。与现在的活塞式蓄能器相比，气体容积减小一半，只是多出了油腔二Y2中15L及油缸活塞6等体积，大约25L。本发明的这种增压减容存储能量液压蓄能器总体积是现在活塞式蓄能器的(95+25)/190＝63％，大大减小了蓄能器体积，也减少了蓄能器的成本，可大大节约移动液压设备有限的工作空间。

Claims (4)

1.一种增压减容液压蓄能器，其特征在于，包括气缸筒(1)、气缸活塞(2)、缸盖(7)、油缸筒(4)、油缸活塞(6)和油缸活塞杆(5)，油缸活塞(6)和油缸活塞杆(5)一体成型，油缸活塞杆(5)穿过缸盖(7)与气缸活塞(2)相接，气缸活塞(2)将气缸筒(1)隔离出高压气腔(Q1)和油腔一(Y1)，高压气腔(Q1)充有高压气体，油缸活塞(6)把油缸筒(4)分隔为大气腔(Q2)和油腔二(Y2)；气缸筒(1)远离缸盖(7)的一端具有充气孔(A)，油缸筒(4)远离缸盖(7)的一端具有油口(B)，油口(B)与外部油路相连，油缸筒(4)近缸盖(7)的一端侧壁上具有出气孔(D)，出气孔(D)连通大气腔(Q2)与外界，油缸活塞杆(5)和油缸活塞(6)中部为中心孔(C)，油缸活塞杆(5)位于油腔一(Y1)的一端侧壁上具有径向孔(E)，径向孔(E)连通中心孔(C)和油腔二(Y2)。
2.根据权利要求1所述的一种增压减容液压蓄能器，其特征在于，所述气缸筒(1)和所述油缸筒(4)由连接螺栓(3)固定在一起。
3.根据权利要求1所述的一种增压减容液压蓄能器，其特征在于，所述高压气体为高压氮气。
4.权利要求1所述的一种增压减容液压蓄能器的使用方法，其特征在于，包括液能储能过程和液能释放过程，其中，
液能储能过程包括：
外部油路中的液压油通过油口(B)进入油腔二(Y2)、同时油腔二(Y2)内的液压油通过中心孔(C)和径向孔(E)进入油腔一(Y1)，即油腔一(Y1)与油腔二(Y2)相通且压力相等，这两个腔都用于存储液压油；
气缸活塞(2)将下端面受到的液压力传递给高压气腔(Q1)中的高压气体，油缸活塞(6)将下端面受到的液压力通过油缸活塞杆(5)和气缸活塞(2)也传递给高压气腔(Q1)中的高压气体，高压气体受压体积减小，油腔一(Y1)和油腔二(Y2)容积同时增大，增大的容积用于存储液压油；
液能释放过程包括：
外部油路压力降低时，高压气腔(Q1)中的高压气体的压力通过气缸活塞(2)作用在油腔一(Y1)中的油液上，使油腔一(Y1)中的油液经径向孔(E)和中心孔(C)流入油腔二(Y2)；同时，高压气腔(Q1)中的高压气体的压力也通过气缸活塞(2)、油缸活塞杆(5)和油缸活塞(6)作用在油腔二(Y2)中的油液上，使油腔二(Y2)中的油液经油口(B)流出，作为动力源供给外部使用。
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