CN113883106B - 自变容弹性液压油箱及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自变容弹性液压油箱，其包括上端接头、连接螺母、排气口、上端外筒、编织纤维、下端外筒、下端接头、固定法兰、进出油口、弹簧、导杆和弹性壳体，弹性壳体上端设有上端接头、连接螺母和上端外筒，下端设有下端外筒、下端接头、固定法兰和弹簧，外侧设有编织纤维，内部设有导杆，上端接头设有排气口，固定法兰上设有进出油口，并基于此提出一种控制方法。本发明结构简单、体积小、重量轻、成本低、工作安全可靠，保证了油箱工作时的重复精度，便于加工、安装与维修，为泵的吸油口提供一定的压力，改善了泵口的吸油性能。

Description

自变容弹性液压油箱及其控制方法

技术领域

本发明属于液压油箱技术，具体涉及一种自变容弹性液压油箱及其控制方法。

背景技术

液压油箱是用以存储液压系统工作所需油液的容器，其主要作用是贮存油液，同时还起到散发系统工作产生的热量、沉淀杂质及释放出油液中的气体等作用。现有液压油箱按油液液面是否与大气相通可分为开式油箱和闭式油箱，传统的开式油箱多为刚性材质制成的油箱，其占用体积大、排出气体能力差，安装位置和空间要求也较高，而闭式油箱油液不接触空气，液压油工作寿命长。

在相关弹性液压油箱研究中，使用橡胶材料作为壳体实现变容的油箱专利(CN111102250A)中，油箱利用弹簧驱动输出带压油液，同时实现油液进排，但是油箱内压受限于弹簧刚度，且结构复杂、密封性较差、不易加工及安装与维修；不仅如此，由于该弹性油箱的结构特点，也不能适应径向尺寸较小的场合。此外，弹性液压油箱专利(CN111963498A)中，由于橡胶蠕变特性，该油箱重复精度低，且其上盖板和下盖板固定，油箱工作时箱体膨胀，高度不变而直径增加，致使橡胶材料寿命及安全性难以保证。因此，设计一种自变容弹性液压油箱以提高重复精度并保障安全性能问题是十分必要且又相当迫切的。

发明内容

针对以上情况，本发明提供一种自变容弹性液压油箱及其控制方法，通过弹性橡胶材料本身的变形实现油箱容积的改变，通过编织纤维限制了弹性壳体的变形范围，结构简单、体积小、重量轻、成本低、工作安全可靠，保证了油箱工作时的重复精度，便于加工、安装与维修，为泵的吸油口提供一定的压力，改善了泵口的吸油性能。

本发明提供一种自变容弹性液压油箱，其包括上端接头、连接螺母、排气口、上端外筒、编织纤维、下端外筒、下端接头、固定法兰、进出油口、弹簧、导杆和弹性壳体，所述弹性壳体上端设有所述上端接头、连接螺母和上端外筒，所述弹性壳体下端设有所述下端外筒、下端接头、固定法兰和弹簧，所述弹性壳体外侧设有所述编织纤维，所述弹性壳体内部设有所述导杆，所述上端接头设有所述排气口，所述固定法兰上设有所述进出油口，

所述弹性壳体上端内表面与所述上端接头的外表面配合，所述弹性壳体下端内表面与所述下端接头的外表面配合，所述弹性壳体外表面设有所述编织纤维；所述编织纤维上端外表面与所述上端外筒的内表面配合，并通过扣压工艺紧密连接，所述纺织纤维下端外表面与所述下端外筒的内表面配合，并通过扣压工艺紧密连接；所述导杆的上部设有螺纹，并于所述连接螺母螺纹连接，所述导杆的下端与所述下端接头的内表面配合，并通过所述弹簧与所述下端接头下端的所述固定法兰上表面相接触。

进一步，所述导杆下端与所述下端接头的内孔间隙配合，用于限制所述上端接头和上端外筒的径向位置；所述编织纤维限制所述弹性壳体的变形趋势，使其只能发生直径均匀增加、长度缩短的变化，并避免所述弹性壳体过度膨胀。

可优选的，所述进出油口连接有液压系统，所述排气口连接有排气阀，所述固定法兰连接有液压系统并固定油箱。

可优选的，所述导杆为T型结构，上部通过螺纹固定与所述上端接头的相对位置，中部为细长光杆，下部为圆盘控制所述弹簧的伸缩量。

可优选的，所述弹性壳体为圆柱型的壳体结构，由弹性橡胶材料制成。

可优选的，工作时不局限于单一执行器，可为不同类型、尺寸的执行器。

本发明的另一方面，提供一种利用前述的自变容弹性液压油箱的控制方法，接入液压系统中，通过内压自适应调整内部结构，进而自适应调节内部容积，实现重复精度和安全性能的可控，具体包括以下步骤：

S1、当油箱在液压系统中工作，油液经所述进出油口进入油箱内部时，执行步骤S2，否则当油液经所述进出油口流出或液压系统停止工作时，执行步骤S3；

S2、油箱内压增加使得所述弹性壳体自适应膨胀，在所述编织纤维的限制下容积增加，使其直径均匀增加、长度缩短，带动所述导杆克服所述弹簧的弹力沿所述下端接头的内表面向下移动，即所述上端接头与下端接头的距离减小；

S3、油箱内压降低使得所述弹性壳体自适应缩小，所述弹性壳体形状恢复，容积减小，在所述弹簧的弹力作用下，所述导杆沿所述下端接头的内表面向上移动，即所述上端接头与下端接头的距离增大。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的自变容弹性液压油箱，结构简单、体积小、重量轻，解决了液压系统中传统油箱体积、重量均较大的问题，同时减小了液压系统整体的体积与重量；同时能够为泵的吸油口提供一定的压力，改善泵口的吸油性能。

2、本发明提供的自变容弹性液压油箱，通过弹性橡胶材料本身的变形实现油箱容积的改变，油箱的结构大大简化，也更为轻便，便于加工、安装与维修，而且油箱壳体的材料选用橡胶，不仅成本较金属油箱显著降低，且可以进行批量化生产，制造成本也大大降低。

3、本发明提供的自变容弹性液压油箱，设置有编织纤维，限制了弹性壳体的变形范围，使其只能发生直径均匀增加、长度缩短的变化，同时避免了弹性壳体过度膨胀，使得工作更加安全；由于编织纤维不可拉伸变形，保证了油箱工作时的重复精度，使得工作更加可靠。

附图说明

图1为本发明的自变容弹性液压油箱的结构示意图；

图2是本发明的自变容弹性液压油箱的剖视结构示意图；

图3是本发明的自变容弹性液压油箱膨胀过程内压变化图；

图4为本发明的自变容弹性液压油箱膨胀后的结构示意图；

图5是本发明的自变容弹性液压油箱膨胀后的剖视结构示意图。

图中：

1-上端接头；2-连接螺母；3-排气口；4-上端外筒；5-编织纤维；6-下端外筒；7-下端接头；8-固定法兰；9-进出油口；10-弹簧；11-导杆；12-弹性壳体。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供的自变容弹性液压油箱，如图1-图5所示，其包括上端接头1、连接螺母2、排气口3、上端外筒4、编织纤维5、下端外筒6、下端接头7、固定法兰8、进出油口9、弹簧10、导杆11和弹性壳体12，弹性壳体12上端设有上端接头1、连接螺母2和上端外筒4，弹性壳体12下端设有下端外筒6、下端接头7、固定法兰8和弹簧10，弹性壳体12外侧设有编织纤维5，弹性壳体12内部导杆11，上端接头1设有排气口3，固定法兰8上设有进出油口9。

弹性壳体12为圆柱型的壳体结构，由弹性橡胶材料制成，弹性壳体12上端内表面与上端接头1的外表面配合，弹性壳体12下端内表面与下端接头7的外表面配合，弹性壳体12外表面设有编织纤维5。

编织纤维5上端外表面与上端外筒4的内表面配合，并通过扣压工艺紧密连接，编织纤维5下端外表面与下端外筒6的内表面配合，并通过扣压工艺紧密连接，编织纤维5限制弹性壳体12的变形趋势，使其只能发生直径均匀增加、长度缩短的变化，并避免弹性壳体12过度膨胀。

导杆11为T型结构，上部设有螺纹，并于连接螺母2螺纹连接，以固定与上端接头1的相对位置，中部为细长光杆，下端为圆盘与下端接头7的内孔间隙配合，用于限制上端接头1和上端外筒4的径向位置，并通过弹簧10与下端接头7下端的固定法兰8上表面相接触，控制弹簧10的伸缩量。

进出油口9连接有液压系统，排气口3连接有排气阀，固定法兰8连接有液压系统并固定油箱。

工作时不局限于单一执行器，可为不同类型、尺寸的执行器。

本发明的另一方面，提供一种利用前述的自变容弹性液压油箱的控制方法，接入液压系统中，通过内压自适应调整内部结构，进而自适应调节内部容积，实现重复精度和安全性能的可控，具体包括以下步骤：

S1、当油箱在液压系统中工作，油液经进出油口9进入油箱内部时，执行步骤S2，否则当油液经进出油口9流出或液压系统停止工作时，执行步骤S3；

S2、油箱内压增加使得弹性壳体12自适应膨胀，在编织纤维5的限制下容积增加，使其直径均匀增加、长度缩短，带动导杆11克服弹簧10的弹力沿下端接头7的内表面向下移动，即上端接头1与下端接头7的距离减小；

S3、油箱内压降低使得弹性壳体12自适应缩小，弹性壳体12形状恢复，容积减小，在弹簧10的弹力作用下，导杆11沿下端接头7的内表面向上移动，即上端接头1与下端接头7的距离增大。

本发明自变容弹性液压油箱一种实施例的具体安装过程及工作原理如下：

其中，定义壳体膨胀至最大可靠直径的75％时的油箱体积为最大工作体积，定义壳体膨胀至最大可靠直径的25％时的油箱体积为最小工作体积。

安装过程：

在油箱的排气口3安装自动排气阀，用连接油管将油箱下端的进出油口9连接至泵，打开排气阀，开启电机泵。油液不断进入油箱，而油箱中原本的气体不断排出。当排气阀不再排出气体时关闭排气阀，直至油箱膨胀到最大工作体积时接入液压系统，完成自变容弹性液压油箱的安装工作。

工作原理：

以执行机构为单出杆液压缸为例，当液压缸缩回时，由于液压缸两腔的容积差，液压系统中多余油液经进出油口9进入油箱，油箱内压增加使得弹性壳体12膨胀，在编织纤维5的限制下容积增加，直径均匀增加、长度缩短，如图3所示，进而带动导杆11克服弹簧10的弹力沿下端接头7的内孔向下移动，上端接头1与下端接头7的距离减小，如图4和图5所示；当液压缸伸出时，油箱中油液流出以补充液压系统中油液，弹性壳体12容积减小，形状恢复，在弹簧10的弹力作用下，导杆11沿下端接头7的内孔向上移动，上端接头1与下端接头7的距离增大。

本发明提供的自变容弹性液压油箱，结构简单、体积小、重量轻，解决了液压系统中传统油箱体积、重量均较大的问题，同时减小了液压系统整体的体积与重量；同时能够为泵的吸油口提供一定的压力，改善泵口的吸油性能；通过弹性橡胶材料本身的变形实现油箱容积的改变，油箱的结构大大简化，也更为轻便，便于加工、安装与维修，而且油箱壳体的材料选用橡胶，不仅成本较金属油箱显著降低，且可以进行批量化生产，制造成本也大大降低；设置有编织纤维，限制了弹性壳体的变形范围，使其只能发生直径均匀增加、长度缩短的变化，同时避免了弹性壳体过度膨胀，使得工作更加安全；由于编织纤维不可拉伸变形，保证了油箱工作时的重复精度，使得工作更加可靠。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自变容弹性液压油箱，其特征在于，其包括上端接头、连接螺母、排气口、上端外筒、编织纤维、下端外筒、下端接头、固定法兰、进出油口、弹簧、导杆和弹性壳体，所述弹性壳体上端设有所述上端接头、连接螺母和上端外筒，所述弹性壳体下端设有所述下端外筒、下端接头、固定法兰和弹簧，所述弹性壳体外侧设有所述编织纤维，所述弹性壳体内部设有所述导杆，所述上端接头设有所述排气口，所述固定法兰上设有所述进出油口，

所述弹性壳体上端内表面与所述上端接头的外表面配合，所述弹性壳体下端内表面与所述下端接头的外表面配合，所述弹性壳体外表面设有所述编织纤维；所述编织纤维上端外表面与所述上端外筒的内表面配合，并通过扣压工艺紧密连接，所述编织纤维下端外表面与所述下端外筒的内表面配合，并通过扣压工艺紧密连接；所述导杆的上部设有螺纹，并与所述连接螺母螺纹连接，所述导杆的下端与所述下端接头的内表面配合，并通过所述弹簧与所述下端接头下端的所述固定法兰上表面相接触。

2.根据权利要求1所述的自变容弹性液压油箱，其特征在于，所述导杆下端与所述下端接头的内孔间隙配合，用于限制所述上端接头和上端外筒的径向位置；所述编织纤维限制所述弹性壳体的变形趋势，使其只能发生直径均匀增加、长度缩短的变化，并避免所述弹性壳体过度膨胀。

3.根据权利要求1所述的自变容弹性液压油箱，其特征在于，所述进出油口连接有液压系统，所述排气口连接有排气阀，所述固定法兰连接有液压系统并固定油箱。

4.根据权利要求1所述的自变容弹性液压油箱，其特征在于，所述导杆为T型结构，上部通过螺纹固定所述导杆与所述上端接头的相对位置，中部为细长光杆，下部为圆盘控制所述弹簧的伸缩量。

5.根据权利要求1所述的自变容弹性液压油箱，其特征在于，所述弹性壳体为圆柱型的壳体结构，由弹性橡胶材料制成。

6.根据权利要求1所述的自变容弹性液压油箱，其特征在于，工作时不局限于单一执行器，可为不同类型、尺寸的执行器。

7.一种利用权利要求1至6之一所述的自变容弹性液压油箱的控制方法，其特征在于，接入液压系统中，通过内压自适应调整内部结构，进而自适应调节内部容积，实现重复精度和安全性能的可控，具体包括以下步骤：

S1、当油箱在液压系统中工作，油液经所述进出油口进入油箱内部时，执行步骤S2，否则当油液经所述进出油口流出或液压系统停止工作时，执行步骤S3；

S2、油箱内压增加使得所述弹性壳体自适应膨胀，在所述编织纤维的限制下容积增加，使其直径均匀增加、长度缩短，带动所述导杆克服所述弹簧的弹力沿所述下端接头的内表面向下移动，即所述上端接头与下端接头的距离减小；

S3、油箱内压降低使得所述弹性壳体自适应缩小，所述弹性壳体形状恢复，容积减小，在所述弹簧的弹力作用下，所述导杆沿所述下端接头的内表面向上移动，即所述上端接头与下端接头的距离增大。

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