CN113217482B - 一种内置单向阀的活塞式蓄能器 - Google Patents

一种内置单向阀的活塞式蓄能器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内置单向阀的活塞式蓄能器，涉及液压辅助元件技术领域，包括圆筒形的缸体、油侧端盖、气侧端盖、活塞，所述油侧端盖的轴线处设置有进/出油孔，油侧端盖内设置有与进/出油孔和油侧端盖的油侧端面相连通的插装式单向阀，活塞的油侧端面设置有一圈与活塞的油侧端面圆心同轴设置的环形方槽，插装式单向阀与油侧端盖的表面相连通的出口的位置与环形方槽的位置相对应，油侧端盖的油侧端面上设置有两圈燕尾槽，两个燕尾槽内设置有第四密封圈和第五密封圈，环形方槽位于第四密封圈和第五密封圈之间。本发明结构简单，使用寿命长，提高了活塞式蓄能器的可靠性和稳定性，提升了活塞式蓄能器在工作中气腔室的密封效果。

Description

一种内置单向阀的活塞式蓄能器
技术领域
本发明涉及液压辅助元件技术领域，尤其是一种内置单向阀的活塞式蓄能器，用于液压系统中对液压油的存储和释放。
背景技术
活塞式蓄能器作为一种常用的气液隔离式液压能量存储装置，其在液压系统中的功用主要有以下几个方面：作辅助能源，补偿泄漏、保持恒压，作应急动力源，在节能回路中存储回收能量等。其工作原理是：活塞式蓄能器包括缸体、油侧端盖、气侧端盖、活塞、充气阀和密封环等，其中活塞将缸体分隔成气腔和油腔两个腔室，活塞接触气腔室的端面为活塞的气侧端面，活塞接触油腔室的端面为活塞的油侧端面，油侧端盖接触油腔室的端面为油侧端盖的油侧端面，气腔室通过充气阀预先充满一定压力的惰性气体，油腔室通过油侧端盖进/出油孔与液压管路连接。当进/出油孔处液压油压力上升时，液压油推动活塞的油侧端面运动并压缩气腔室惰性气体，气体压力升高，液压能被储存；当气腔室气压与油腔室油压达到平衡后，活塞停止运动，蓄能器充液阶段完成；当进/出油孔液压油压力下降时，气腔室气压高于油腔室油压，气腔室气体推动活塞的气侧端面将油腔室液压油排出，液压能被释放，蓄能器排液阶段完成。根据力平衡原理，油侧端盖进/出油孔油压发生变化时，活塞就随之运动，蓄能器反复充液/排液，便达到了存储/释放液压能的作用。
活塞式蓄能器在使用过程中经常会出现气腔室气体泄漏现象，气体泄漏分为内泄漏和外泄漏两种，外泄漏主要是由于气侧/油侧端盖密封槽尺寸、表面粗糙度达不到设计要求。目前，对于外泄漏的控制和检查已经有了成熟的技术和方法；内泄漏主要是由于活塞与缸体内壁之间的径向密封不佳、活塞的油侧端面与油侧端盖的油侧端面轴向密封不佳所导致。因此在保证缸体圆度、直线度、尺寸和表面粗糙度，活塞密封沟槽尺寸、沟槽底部粗糙度的前提下，主要是对活塞上密封件的研究，现有技术资料中又相继衍生出在活塞上开有不同结构形式的储油腔，实现了储油腔+密封件的多种密封方式，但均达不到理想的密封效果。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种内置单向阀的活塞式蓄能器，结构简单，使用寿命长，提高活塞式蓄能器的可靠性和稳定性，实现可靠的油液静密封，提升活塞式蓄能器在工作中气腔室的密封效果，解决活塞式蓄能器气腔室气压内泄漏的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种内置单向阀的活塞式蓄能器，包括圆筒形的缸体、连接在缸体下端开口处的油侧端盖、连接在缸体上端开口处的气侧端盖、设置在缸体内部的活塞，所述油侧端盖的轴线处设置有穿透油侧端盖轴向高度的进/出油孔，油侧端盖内设置有与进/出油孔和油侧端盖的油侧端面相连通的插装式单向阀，活塞的油侧端面设置有一圈与活塞的油侧端面圆心同轴设置的环形方槽，插装式单向阀与油侧端盖的表面相连通的出口的位置与环形方槽的位置相对应，油侧端盖的油侧端面上设置有两圈与油侧端盖的油侧端面圆心同轴设置的环形的燕尾槽，两个燕尾槽内分别设置有第四密封圈和第五密封圈，环形方槽位于第四密封圈和第五密封圈之间。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述活塞的外环壁面上设置有四圈环形槽，由上向下四圈环形槽内分别设置有第二密封圈、第一导向环、第二导向环、第三密封圈。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述油侧端盖的外环壁面上设置有环形槽，环形槽内设置有第六密封圈，第六密封圈位于插装式单向阀的上方。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述气侧端盖的外环壁面上设置有环形槽，环形槽内设置有第一密封圈。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述气侧端盖的轴线处设置有穿透气侧端盖轴向高度的进/出气孔，进/出气孔处设置有充气阀。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述油侧端盖内设置有沿着油侧端盖的径向延伸的插装式单向阀进油孔，插装式单向阀进油孔一侧与插装式单向阀的进油口连通，插装式单向阀进油孔的另一侧与蓄能器进/出油孔连通，所述油侧端盖内设置有沿着油侧端盖的轴向延伸的插装式单向阀出油孔，插装式单向阀出油孔一侧与插装式单向阀出油口连通，另一侧与油侧端盖的油侧端面连通。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明解决了活塞式蓄能器气腔室气压内泄漏的问题，克服了现有技术存在的不足，可靠性高，能提升活塞式蓄能器在工作中气腔室的密封效果。
所述油侧端盖与所述缸体内壁之间设有第六密封圈，防止油腔室油液外泄漏；所述气侧端盖与所述缸体内壁之间设有第一密封圈，防止气腔室内的气体外泄漏，实现了蓄能器对于外泄漏的可靠静密封。所述活塞在靠近油腔室侧与所述缸体内壁之间设有第三密封圈，防止气腔室内气体内泄漏和油腔室油液泄漏到气腔室；所述活塞在靠近油腔室侧与所述缸体内壁之间设有第二导向环，防止所述活塞与所述缸体内壁直接接触。所述活塞在靠近气腔室侧与所述缸体内壁之间设有第一导向环，防止所述活塞与所述缸体内壁直接接触；所述活塞在靠近气腔室侧与所述缸体内壁之间设有第二密封圈，防止油腔室内油液内泄漏和气腔室气体泄漏到油腔室。
当所述活塞的油侧端面向下运动与所述油侧端盖的油侧端面接触并处于待机状态，且活塞轴线与油侧端盖轴线重合时，此时环形方槽内充满带有压力的液压油，利用第四密封圈+环形方槽+第五密封圈的密封方式，能够实现可靠的油液静密封。
当蓄能器工作较长时间后，所述活塞的油侧端面向下运动与所述油侧端盖的油侧端面接触并处于待机状态时，由于油侧端盖的油侧端面存在残留物，活塞外环壁面双导向环不同程度磨损等原因，导致活塞轴线与油侧端盖轴线存在一定程度的夹角，所述活塞的油侧端面与所述油侧端盖的油侧端面产生间隙而不能完全接触，因此利用在两个不同直径大小的环形燕尾槽内加装密封圈的方式，活塞的油侧端面和油侧端盖的油侧端面在轴向将起到双重密封的作用，保证了蓄能器在长时间工作后的轴向密封效果。
利用插装式单向阀将蓄能器进/出油孔液压油部分引入到环形方槽内，增大了活塞的油侧端面的油液接触面积，降低了蓄能器活塞的启动压力。
本发明所述蓄能器结构简单，使用寿命长，且所述油侧端盖的油侧端面上的燕尾槽可以有效的防止密封圈在外力作用下冲出沟槽，提高了活塞式蓄能器的可靠性和稳定性。
附图说明
图1为本发明的活塞式蓄能器的待机状态的内部结构示意图；
图2为本发明的活塞式蓄能器的工作状态的内部结构示意图；
图3为图1中A处的放大图；
其中，1、缸体；2、油侧端盖；3、活塞；4、气侧端盖；5、充气阀；6、进/出气孔；7、第一密封圈；8、第二密封圈；9、第一导向环；10、第二导向环；11、第三密封圈；12、环形方槽；13、第四密封圈；14、第五密封圈；15、第六密封圈；16、进/出油孔；17、插装式单向阀进油孔；18、插装式单向阀；19、插装式单向阀出油孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
此外，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1、图2和图3所示，一种内置单向阀的活塞式蓄能器，包括缸体1、油侧端盖2、活塞3、气侧端盖4、充气阀5、进/出气孔6、第一密封圈7、第二密封圈8、第一导向环9、第二导向环10、第三密封圈11、环形方槽12、第四密封圈13、第五密封圈14、第六密封圈15、进/出油孔16、插装式单向阀进油孔17、插装式单向阀18、插装式单向阀出油孔19。
所述缸体1外形呈圆筒形状，所述油侧端盖2设置于所述缸体1下侧开口处，所述气侧端盖4设置于所述缸体1上侧开口处；所述活塞3设置于所述缸体1内部，所述活塞3与所述油侧端盖2之间形成用于容纳液压油的油腔室，所述活塞3与所述气侧端盖4之间形成用于容纳气体的气腔室。
所述气侧端盖4的的轴线处设置有穿透气侧端盖4轴向高度的进/出气孔6，进/出气孔6处设置有充气阀5。
所述油侧端盖2的外环壁面上设置有环形槽，环形槽内设置有第六密封圈15，第六密封圈15位于油侧端盖2与所述缸体1内壁之间，第六密封圈15位于插装式单向阀18的上方，防止油腔室油液外泄漏；所述气侧端盖4的外环壁面上设置有环形槽，环形槽内设置有第一密封圈7，第一密封圈7位于气侧端盖4与所述缸体1内壁之间，防止气腔室内的气体外泄漏，实现了蓄能器对于外泄漏的可靠静密封。
所述油侧端盖2的油侧端面设有两圈环形的燕尾槽，第一燕尾槽和第二燕尾槽，第一燕尾槽和第二燕尾槽与油侧端盖2的油侧端面圆心同轴设置，所述第一燕尾槽直径大，接近所述缸体1内壁侧；所述第二燕尾槽直径小，接近蓄能器进/出油孔侧。所述第一燕尾槽内设有第四密封圈13，所述第二燕尾槽内设有第五密封圈14，燕尾槽开口尺寸小，防止所述燕尾槽内第四密封圈13和第五密封圈14由于油压的作用脱离燕尾槽。
所述活塞3的外环壁面上设置有四圈环形槽，由上向下四圈环形槽内分别设置有第二密封圈8、第一导向环9、第二导向环10、第三密封圈11，所述活塞3在靠近油腔室侧与所述缸体1内壁之间设有第三密封圈11，防止气腔室内气体内泄漏和油腔室油液泄漏到气腔室；所述活塞3在靠近油腔室侧与所述缸体1内壁之间设有第二导向环10，防止所述活塞3与所述缸体1内壁直接接触。所述活塞3在靠近气腔室侧与所述缸体1内壁之间设有第一导向环9，防止所述活塞3与所述缸体1内壁直接接触；所述活塞3在靠近气腔室侧与所述缸体1内壁之间设有第二密封圈8，防止油腔室内油液内泄漏和气腔室气体泄漏到油腔室。综上所述活塞3外环壁面是以第二密封圈+双导向环+第三密封圈的结构形式设计。
所述活塞3的油侧端面处设有一圈与活塞3的油侧端面圆心同轴设置的环形方槽12，油侧端盖2内轴向的插装式单向阀出油孔19的位置与环形方槽12的位置相对应。当所述活塞3的油侧端面向下运动并与所述油侧端盖2的油侧端面接触时，活塞3油侧端面处的环形方槽12位于第四密封圈13和第五密封圈14之间。
所述油侧端盖2的轴线处设置有穿透油侧端盖2轴向高度的进/出油孔16，油侧端盖2内设置有与进/出油孔16和油侧端盖2的油侧端面相连通的插装式单向阀18。所述油侧端盖2内有沿着油侧端盖2的径向位置设计的插装式单向阀进油孔17，插装式单向阀进油孔17一侧油口与插装式单向阀18的进油口连通，另一侧与蓄能器进/出油孔16连通；所述油侧端盖2内有沿着油侧端盖2的轴向位置设计的插装式单向阀出油孔19，单向阀出油孔19一侧与插装式单向阀18的出油口连通，另一侧与油侧端盖2的油侧端面连通，当所述活塞3的油侧端面向下运动与所述油侧端盖2的油侧端面接触并处于待机状态时，一方面利用所述插装式单向阀18对液压油反向截止的特性，使得环形方槽12内的密闭压力油保持压力恒定，实现可靠油液静密封。另一方面利用所述插装式单向阀18的正向流通的特性，当给蓄能器充液时，油液还可通过插装式单向阀18流向环形方槽12内，增大了油液在活塞3的油侧端面上的有效作用面积，活塞3需要的启动压力相对降低。
当所述活塞3的油侧端面向下运动与所述油侧端盖2的油侧端面接触并处于待机状态，且活塞3轴线与油侧端盖2轴线重合时，此时环形方槽12内充满带有压力的液压油，利用第四密封圈13+环形方槽12+第五密封圈14的密封方式，能够实现可靠的油液静密封。
当蓄能器工作较长时间后，所述活塞3的油侧端面向下运动与所述油侧端盖2的油侧端面接触并处于待机状态时，由于油侧端盖2的油侧端面存在残留物，活塞3外环壁面的第一导向环9和第二导向环10不同程度的磨损等原因，导致活塞3轴线与油侧端盖2轴线存在一定程度的夹角，所述活塞3的油侧端面与所述油侧端盖2的油侧端面产生间隙而不能完全接触，因此利用在两个不同直径大小的环形燕尾槽内加装第四密封圈13和第五密封圈14的方式，活塞3的油侧端面和油侧端盖2的油侧端面在轴向将起到双重密封作用，保证了蓄能器在长时间工作后的轴向密封效果，也一定程度上降低了活塞3的油侧端面与所述油侧端盖2的油侧端面平面度的加工难度。
综上所述，本发明所提供的内置单向阀活塞式蓄能器，一方面当所述活塞3的油侧端面向下运动与所述油侧端盖2的油侧端面接触并处于待机状态，且活塞3轴线与油侧端盖2轴线重合时，通过第四密封圈13+环形方槽12+第五密封圈14的组合密封方式，正常状态下能够实现可靠的油液静密封；另一方面当蓄能器工作时间较长，所述活塞3的油侧端面向下运动与所述油侧端盖2的油侧端面接触并处于待机状态时，由于油侧端盖2的油侧端面存在残留物，且活塞3外环壁面的第一导向环9和第二导向环10不同程度的磨损等原因，导致活塞3的轴线与油侧端盖2的轴线存在一定程度的夹角，所述活塞3的油侧端面与所述油侧端盖2的油侧端面产生间隙而不能完全接触，利用在两个不同直径大小的环形燕尾槽内加装第四密封圈13和第五密封圈的方式，活塞3的油侧端面和油侧端盖2的油侧端面在轴向将起到双重密封作用，保证了蓄能器在长时间工作后的轴向密封效果；利用插装式单向阀18，可将蓄能器进/出油孔液压油部分引入到环形方槽12内，增大了活塞3的油侧端面的油液接触面积，降低了活塞3的启动压力。本发明所述蓄能器结构简单，使用寿命长，且所述第一燕尾槽和第二燕尾槽可以有效的防止第四密封圈13和第五密封圈14在外力作用下冲出沟槽，提高了活塞式蓄能器的可靠性和稳定性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种内置单向阀的活塞式蓄能器，包括圆筒形的缸体（1）、连接在缸体（1）下端开口处的油侧端盖（2）、连接在缸体（1）上端开口处的气侧端盖（4）、设置在缸体（1）内部的活塞（3），其特征在于：所述油侧端盖（2）的轴线处设置有穿透油侧端盖（2）轴向高度的进/出油孔（16），油侧端盖（2）内设置有与进/出油孔（16）和油侧端盖（2）的油侧端面相连通的插装式单向阀（18），活塞（3）的油侧端面设置有一圈与活塞（3）的油侧端面圆心同轴设置的环形方槽（12），插装式单向阀（18）与油侧端盖（2）的表面相连通的出口的位置与环形方槽（12）的位置相对应，油侧端盖（2）的油侧端面上设置有两圈与油侧端盖（2）的油侧端面圆心同轴设置的环形的燕尾槽，两个燕尾槽内分别设置有第四密封圈（13）和第五密封圈（14），环形方槽（12）位于第四密封圈（13）和第五密封圈（14）之间。
2.根据权利要求1所述的一种内置单向阀的活塞式蓄能器，其特征在于：
所述活塞（3）的外环壁面上设置有四圈环形槽，由上向下四圈环形槽内分别设置有第二密封圈（8）、第一导向环（9）、第二导向环（10）、第三密封圈（11）。
3.根据权利要求1所述的一种内置单向阀的活塞式蓄能器，其特征在于：所述油侧端盖（2）的外环壁面上设置有环形槽，环形槽内设置有第六密封圈（15），第六密封圈（15）位于插装式单向阀（18）的上方。
4.根据权利要求1所述的一种内置单向阀的活塞式蓄能器，其特征在于：所述气侧端盖（4）的外环壁面上设置有环形槽，环形槽内设置有第一密封圈（7）。
5.根据权利要求1所述的一种内置单向阀的活塞式蓄能器，其特征在于：所述气侧端盖（4）的轴线处设置有穿透气侧端盖（4）轴向高度的进/出气孔（6），进/出气孔（6）处设置有充气阀（5）。
6.根据权利要求1所述的一种内置单向阀的活塞式蓄能器，其特征在于：所述油侧端盖（2）内设置有沿着油侧端盖（2）的径向延伸的插装式单向阀进油孔（17），插装式单向阀进油孔（17）一侧与插装式单向阀（18）的进油口连通，插装式单向阀进油孔（17）的另一侧与蓄能器进/出油孔（16）连通，所述油侧端盖（2）内设置有沿着油侧端盖（2）的轴向延伸的插装式单向阀出油孔（19），插装式单向阀出油孔（19）一侧与插装式单向阀（18）出油口连通，另一侧与油侧端盖（2）的油侧端面连通。
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