CN202628410U

CN202628410U - 橡胶带式蓄能器

Info

Publication number: CN202628410U
Application number: CN 201220196737
Authority: CN
Inventors: 曲金玉; 周英超; 曲桂娴
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-05-04

Abstract

本实用新型公开了一种橡胶带式蓄能器，旨在提供一种能量转化率高、能量密度大、重量轻、结构简单的新型橡胶带式蓄能器。它包括端盖、壳体、橡胶带、滚筒、多个导向滚轴、动力传输轴、制动轴和制动装置。其中，橡胶带在多个导向滚轴的支撑作用下近似呈阿基米德螺线延伸。本实用新型用于对动能的存储和转化，在蓄能过程中，输入蓄能器的动能以橡胶带弹性势能的形式储存，在放能过程中，橡胶带储存的弹性势能转化为动能对外输出。本实用新型适用于车辆、电梯等设备的制动能量回收利用。

Description

橡胶带式蓄能器

技术领域

本实用新型涉及一种蓄能器，更具体地说，本实用新型涉及一种橡胶带式蓄能器。

背景技术

在车辆、电梯等设备运动过程中，经常出现频繁制动、启动的情况。在制动过程中，车辆、电梯等设备的动能通过制动装置转变为热能等浪费掉。为充分利用车辆、电梯等设备的制动能量，通常有三种制动能量回收方式：

第一种制动能量回收方式是通过液压泵、空气压缩机等二次元件将车辆、电梯等的动能转化为液压能、气压能储存在蓄能器中。液压或气压蓄能器主要分为充气式、重力式和弹簧式等类型。充气式蓄能器包括气囊式、活塞式、直接接触式等，主要用于液压、气压系统中，在能量储存过程中，不能单独使用，且存在着能量转化率低、能量密度小的缺陷。重力式蓄能器和弹簧式蓄能器尽管能量转化率高，但存在着能量密度过低的不足。

第二种制动能量回收方式是通过发电机将车辆、电梯等的动能转化电能储存起来。储存电能的器件主要有蓄电池、超级电容等，二者都要通过发电机将机械能转变为电能存储，也存在能量转化效率低，制动能量回收利用率低等不足。

第三种制动能量回收方式是直接将旋转部件的动能转化存储为动能或势能，这种储能方式目前主要有发条弹簧储能和飞轮储能两种形式，由于不经过二次元件进行能量转换，能量转化效率高。发条弹簧储能由于能量密度低，一般仅用在钟表和玩具上。飞轮储能由于成本高，技术难度大，目前尚不成熟。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供一种可以能量转化率高、能量密度大、重量轻、结构简单的新型橡胶带式蓄能器。

为解决上述技术问题，本实用新型的橡胶带蓄能器，包括端盖、壳体、橡胶带、滚筒、多个导向滚轴、动力传输轴、制动轴和制动装置。端盖与壳体是分体式结构，端盖与壳体通过螺栓固定连接，端盖与壳体内部形成一个空腔，壳体上具有安装底座，端盖与壳体之间采用止口或者定位销定位，橡胶带、滚筒、多个导向滚轴都完全位于端盖与壳体形成的空腔内部。

滚筒采用空心筒式结构，既可减少重量，节约材料，又可减小滚筒的转动惯量。滚筒的左端用螺栓固定连接到动力传输轴的右端，滚筒的右端用螺栓固定连接到制动轴的左端，动力传输轴的左端伸出到端盖外部，动力传输轴的中间部分通过轴承支撑在端盖上，制动轴的右端伸出到壳体的外部，制动轴的右端通过螺母固定连接有制动盘，制动轴的中间部分通过轴承支撑在壳体上，多个导向滚轴的左端都通过多个轴承安装支撑在端盖的轴承座孔内，多个导向滚轴的右端都通过多个轴承安装支撑在壳体的轴承座孔内。

橡胶带式蓄能器可采用单条橡胶带或多条橡胶带，橡胶带的内端置于内端固定上夹板和内端固定下夹板之间，并通过螺栓固定夹紧在滚筒的橡胶带内端安装槽内，橡胶带的中间部分通过多个导向滚轴支撑，该支撑方式有利于增加橡胶带的长度，从而增加橡胶带所能储存的能量，多个导向滚轴通过轴承安装在端盖和壳体上，端盖的轴承座孔的孔中心分布在一条以滚筒外径为基圆的阿基米德螺线上，壳体的轴承座孔的孔中心分布在一条以滚筒外径为基圆的阿基米德螺线上，橡胶带的外端置于外端固定上夹板和外端固定下夹板之间，并通过螺栓固定夹紧在壳体内腔的圆柱壁面上。采用多条橡胶带时，为使各条橡胶带受力均衡，每条橡胶带的长度、宽度、厚度相同。橡胶带在未储存能量未拉紧时，由于橡胶带长度较短，被单层缠绕在滚筒上；橡胶带在储存能量拉紧时，由于橡胶带长度变长，增加的长度被多层缠绕在滚筒上。

制动装置包括制动装置壳体、制动钳体和活塞。制动装置位于壳体的右侧，通过螺栓将制动装置的制动装置壳体固定连接在壳体上，制动钳体上有定位凸台，定位凸台与制动装置壳体的定位槽为间隙配合，由于定位凸台的长度小于定位槽的长度3～6毫米，使制动钳体在制动装置壳体内有3～6毫米的轴向间隙，制动钳体一端有导向销，导向销与制动装置壳体的导向销孔为间隙配合，制动钳体的另一端有一个活塞腔，制动钳体外端有一个联通至活塞腔的制动液压油口，活塞安装在活塞腔内，制动钳体有导向销的一端其内侧连接有固定制动块，活塞在靠近制动盘的一端装有活动制动块，使固定制动块和活动制动块分别位于制动盘的端面两侧，且固定制动块和活动制动块与制动盘的两端面分别保持0.3～0.8毫米的间隙。

当向制动液压油口供给一定压力的液压油时，活塞在液压作用下伸出，先使活塞的外端的制动块抵压在制动盘的一侧端面上，由于制动钳体在制动装置壳体内有3～6毫米的轴向间隙，能使制动钳体向外移动，从而使固定制动块抵压在制动盘的另一侧端面上，制动装置处于制动状态；当制动液压油口泄压时，活塞回位，使活塞的外端的制动块与制动盘的一侧端面产生间隙，并使固定制动块与制动盘的另一侧端面产生间隙，制动装置处于非制动状态。

橡胶带式蓄能器的基本工作原理为：将蓄能器壳体的安装底座固定，在蓄能器储存能量的过程中，制动装置保持非制动装置状态，从动力传输轴输入动能，带动滚筒转动，由于橡胶带内端固定在滚筒上，橡胶带外端固定在壳体上，橡胶带中间部分由多个导向滚轴支撑，滚筒的转动使橡胶带从内端开始被拉紧并且逐层缠绕在滚筒上，输入的动能以橡胶带弹性势能的形式储存起来；在蓄能器释放能量的过程中，制动装置保持非制动装置状态，被拉紧的橡胶带在弹力作用下收缩，带动滚筒转动，将橡胶带储存的弹性势能转化为动能，从动力传输轴输出动能；在蓄能器既不储存能量也不释放能量时，滚筒被制动装置制动，滚筒不能转动，橡胶带的长度保持不变，蓄能器的能量保持不变。

本实用新型与现有技术相比，其优点是：橡胶带式蓄能器的蓄能介质是橡胶材料做成的橡胶带,橡胶带的长度大，橡胶的密度小，其密度仅为合金钢密度的0.128倍，橡胶的弹性变形量大，从而使橡胶带式蓄能器的能量密度高、重量轻，同时，橡胶带式蓄能器实现了动能与橡胶带弹性势能的相互转化，能量转换效率高、速度快。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构图。

图2是本实用新型实施例一沿图1中Ⅰ-Ⅰ线的剖视图

图3是本实用新型实施例一的多个导向滚轴轴承座孔位置分布特征图

图4是本实用新型实施例二的结构图。

图中：1.端盖，1a.轴承座孔，1b.轴承座孔，2.壳体，2a.轴承座孔，2b.轴承座孔，3.橡胶带，3a.外端，3b.内端，4.外端固定上夹板，5.外端固定下夹板，6.螺栓，7.多个导向滚轴，8.轴承，9.滚筒，9a.橡胶带内端安装槽，10.制动装置，11.制动装置壳体，11a.制动钳体定位槽，11b.制动钳体导向销孔，12.制动钳体，12a.制动钳体定位凸台，12b.制动钳体导向销，12c.制动液压油口，12d.活塞腔，13.活塞，14.活动制动块，15.固定制动块，16.制动轴，17.螺母，18.轴承，19.制动盘，20.安装底座，21.动力传输轴，22.轴承，23.内端固定下夹板，24.螺栓，25.内端固定上夹板，26.轴承。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1和图2所示，本实用新型实施例一的橡胶带式蓄能器包括：端盖1、壳体2、橡胶带3、滚筒9、多个导向滚轴7、动力传输轴21、制动轴16和制动装置10，其中橡胶带3采用单条橡胶带。

端盖1与壳体2是分体式结构，端盖1与壳体2通过螺栓固定连接，端盖与壳体内部形成一个空腔，端盖1与壳体2之间使用止口进行定位，以保证端盖1与壳体2的安装位置精度，壳体2的右侧固定连接制动装置10，壳体2上具有安装底座20，在使用时用来对橡胶带式蓄能器固定，滚筒9的左端用螺栓连接有动力传输轴21，动力传输轴21中间部分通过轴承22支撑在端盖1上，滚筒9的右端用螺栓连接有制动装置10的制动轴16，滚筒9采用空心筒式结构，其外圆柱面上有一个用于安装橡胶带内端3b的安装槽9a，制动轴16的中间部分通过轴承18支撑在壳体2上，制动轴16的右端在壳体2的外部通过螺母17固定连接有制动盘19，制动盘19位于制动装置10的固定制动块15和活动制动块14之间，橡胶带3的内端3b置于内端固定上夹板25和内端固定下夹板23之间，通过螺栓24将其固定夹紧在滚筒9上的橡胶带内端安装槽9a内，橡胶带3的中间部分通过多个导向滚轴7进行支撑，多个导向滚轴7的左端都通过轴承26安装支撑在端盖1的轴承座孔1a内，多个导向滚轴7的右端都通过轴承8安装支撑在壳体2的轴承座孔2a内。橡胶带3的外端3a置于外端固定上夹板4和外端固定下夹板5之间，通过螺栓6将其固定夹紧在壳体2内腔的圆柱壁面上。

制动装置10位于壳体2的右侧，制动装置10包括制动装置壳体11、制动钳体12和活塞13，通过螺栓将制动装置壳体11固定连接在壳体2上。制动钳体12的上设有定位凸台12a，定位凸台12a与制动装置壳体11的定位槽11a为间隙配合，定位凸台12a的长度小于定位槽11a的长度4毫米，使制动钳体12在制动装置壳体11内有4毫米的轴向间隙，制动钳体12的一端设有导向销12b，导向销12b与制动装置壳体11的导向销孔11b采用间隙配合，制动钳体12的另一端有一个活塞腔12d，制动钳体12外端有一个联通至活塞腔12d的制动液压油口12c，活塞13安装在活塞腔12d内，制动钳体12的设有导向销12b的一端其内侧连接有固定制动块15，活塞13在靠近制动盘19的一端装有活动制动块14，固定制动块15和活动制动块14分别位于制动盘19的端面两侧，固定制动块15和活动制动块14与制动盘19的两端面分别保持0.4毫米的间隙。

图3是本实用新型实施例一的多个导向滚轴轴承座孔2a位置分布特征图。为保证橡胶带3在拉伸或收缩过程中变形均匀，未缠绕在滚筒上的中间部分橡胶带通过多个导向滚轴7支撑起来，该支撑方式有利于增加橡胶带3的长度，从而增加橡胶带3所能储存的能量，多个导向滚轴7通过轴承8安装在端盖1和壳体7上，壳体2的轴承座孔2a的孔中心分布在一条以滚筒外径为基圆的阿基米德螺线2b上。同样的，端盖1的轴承座孔1a的中心分布在一条以滚筒外径为基圆的阿基米德螺线上，端盖的轴承座孔1a和壳体的轴承座孔2a是一一对应且保持对称。

图4所示是本实用新型实施例二的橡胶带式蓄能器结构图，包括端盖1、壳体2、橡胶带3、滚筒9、多个导向滚轴7、动力传输轴21、制动轴16和制动装置10。本实用新型实施例二的橡胶带3为四条橡胶带，为使各条橡胶带受力均衡，每条橡胶带的结构相同，其他各部分的结构特征同本实用新型实施例一的橡胶带式蓄能器相同。

橡胶带式蓄能器安装时，将安装底座24固定。在蓄能器既不储存能量也不释放能量时，向制动液压油口12d供给一定压力的液压油，活塞13在液压作用下伸出，先使活塞13外端的活动制动块14抵压在制动盘19的一侧端面上，由于制动钳体12在制动装置壳体11内有4毫米的轴向间隙，使制动钳体12向外移动，从而使固定制动块15抵压在制动盘的另一侧端面上，制动装置10处于制动状态，滚筒9被制动装置10制动，滚筒9不能转动，橡胶带3的长度保持不变，蓄能器的能量保持不变；在蓄能器储存能量过程中，液压油从制动液压油口12d泄压，活塞13回位，使与活塞13一端连接的活动制动块14与制动盘19的一侧端面产生0.4毫米的间隙，固定制动块15与制动盘19的另一侧端面产生0.4毫米的间隙，制动装置10处于非制动状态，从动力传输轴21输入动能，带动滚筒9转动，由于橡胶带内端3b固定在滚筒9上，橡胶带3外端3b固定在壳体2上，橡胶带3的中间部分有多个导向滚轴7支撑，滚筒3的转动使橡胶带3被拉紧并且从内端3b开始逐层缠绕在滚筒9上，输入的动能以橡胶带弹性势能的形式储存起来；在蓄能器释放能量的过程中，液压油从制动液压油口12d泄压，活塞13回位，使与活塞13一端连接的活动制动块14与制动盘19的一侧端面产生0.4毫米的间隙，固定制动块15与制动盘19的另一侧端面产生0.4毫米的间隙，制动装置10处于非制动状态，被拉紧的橡胶带3在弹力作用下收缩，带动滚筒9转动，将橡胶带3储存的弹性势能转化为动能，从动力传输轴21输出。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种橡胶带式蓄能器，包括端盖（1）、壳体（2）、橡胶带（3）、滚筒（9）、多个导向滚轴（7）、动力传输轴（21）、制动轴（16）和制动装置（10），其特征是：

所述端盖（1）与壳体（2）是分体式结构，端盖（1）与壳体（2）通过螺栓固定连接，端盖（1）与壳体（2）内部形成一个空腔，壳体（2）上具有安装底座（20）；

所述橡胶带（3）、滚筒（9）、多个导向滚轴（7）都完全位于端盖（1）与壳体（2）形成的空腔内部；

所述滚筒（9）的左端用螺栓固定连接到动力传输轴（21）的右端，滚筒（9）的右端用螺栓固定连接到制动轴（16）的左端；

所述动力传输轴（21）的左端伸出到端盖（1）外部，动力传输轴（21）的中间部分通过轴承（22）支撑在端盖（1）上；

所述制动轴（16）的右端伸出到壳体（2）的外部，制动轴（16）的右端固定连接有制动盘（19），制动轴（16）的中间部分通过轴承（18）支撑在壳体（2）上；

所述多个导向滚轴（7）的左端都通过多个轴承（26）安装支撑在端盖（1）的轴承座孔（1a）内，多个导向滚轴（7）的右端都通过多个轴承（8）安装支撑在壳体（2）的轴承座孔（2a）内；

所述橡胶带（3）的内端（3b）置于内端固定上夹板（25）和内端固定下夹板（23）之间，并通过螺栓（24）固定夹紧在滚筒（9）的橡胶带内端安装槽（9a）内，橡胶带（3）的中间部分通过多个导向滚轴（7）支撑，橡胶带（3）的外端（3a）置于外端固定上夹板（4）和外端固定下夹板（5）之间，并通过螺栓（6）固定夹紧在壳体（2）内腔的圆柱壁面上；

所述制动装置（10）位于壳体（2）的右侧，通过螺栓将制动装置（10）的制动装置壳体（11）固定连接在壳体（2）上，固定制动块（15）和活动制动块（14）分别位于制动盘（19）的端面两侧，固定制动块（15）和活动制动块（14）与制动盘（19）的两端面分别保持0.3～0.8毫米的间隙。

2.如权利要求1所述的橡胶带式蓄能器，其特征在于：所述橡胶带（3）是单条橡胶带或多条橡胶带。

3.如权利要求1所述的橡胶带式蓄能器，其特征在于：所述滚筒（9）是空心筒式结构。

4.如权利要求1所述的橡胶带式蓄能器，其特征在于：所述端盖（1）的轴承座孔（1a）的中心分布在一条以滚筒外径为基圆的阿基米德螺线上，所述壳体（2）的轴承座孔（2a）的中心分布在一条以滚筒外径为基圆的阿基米德螺线上。

5.如权利要求1所述的橡胶带式蓄能器，其特征在于：所述制动装置（10）包括制动装置壳体（11）、制动钳体（12）和活塞（13），制动钳体（12）上设有定位凸台（12a），定位凸台（12a）与制动装置壳体（11）的定位槽（11a）为间隙配合，定位凸台（12a）的长度小于定位槽（11a）的长度3～6毫米，使制动钳体（12）在制动装置壳体（11）内有3～6毫米的轴向间隙，制动钳体（12）的一端有导向销（12b），导向销（12b）与制动装置壳体（11）的导向销孔（11b）为间隙配合，制动钳体（12）的另一端有一个活塞腔（12d），制动钳体（12）外端有一个联通至活塞腔的制动液压油口（12c），活塞（13）安装在活塞腔（12d）内，制动钳体（12）有导向销（12b）的一端其内侧连接有固定制动块（15），活塞（13）的伸出活塞腔（12d）的一端装有活动制动块（14）。