CN221170157U - 一种活塞式液压蓄能装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种活塞式液压蓄能装置,属于航空液压蓄能器技术领域,该装置的蓄能器壳体为中空结构,其左端设有油腔管接头,右端设有气腔管接头,活塞增压组件位于蓄能器壳体内腔中,液压油腔安全组件以膨胀堵头方式安装在蓄能器壳体左端通油孔附近凸台的小孔中,氮气腔安全组件以膨胀堵头方式安装在蓄能器壳体右端通气孔附近凸台的小孔中。本实用新型装置将活塞增压组件置于外筒内,从而使得液压蓄能装置储能效率明显提升,整体长度大幅缩短,占用安装空间降低许多,在狭小空间内安装更为便捷。在液压油腔通油孔附近安装自动排气阀、油腔溢流阀,在氮气腔附近安装气腔溢流阀,使得液压蓄能装置的安全性显著提升。

Description

一种活塞式液压蓄能装置
技术领域
本发明属于航空液压蓄能器技术领域,具体涉及一种活塞式液压蓄能装置。
背景技术
飞机蓄能装置的使用效率和安全性均是系统设计考虑的重中之重。飞机液压系统通常需要通过液压泵将机械能转化成液压能,维持襟副翼舵面偏转机动、起落架收放和前轮系统转弯等多重功能,液压系统中压力和流量大小将会影响飞机的升降、俯仰和偏转,将会显著影响飞机的功能性能。飞机液压系统中蓄能装置是稳定系统液压压力、吸收压力脉动、补充流量的关键核心部件。
传统的液压蓄能装置采用单一活塞式结构,如图1所示,其蓄能裕度配置低,没有溢流阀和自动排气阀等安全组件,储蓄能量的效率与安全裕度低下将会严重影响整个液压能源系统的飞行安全。
目前,为了更安全高效地利用液压系统中的能量,亟需一种蓄能效率与安全裕度较高的蓄能装置。
实用新型内容
为了解决现有单一活塞式结构储蓄能量的效率与安全裕度低下严重影响整个液压能源系统的飞行安全的问题,本实用新型提供的一种活塞式液压蓄能装置,能提高液压蓄能装置的安全裕度,提高整个液压能源系统的飞行安全。所述技术方案如下:
一种活塞式液压蓄能装置,包括:蓄能器壳体18、活塞增压组件、液压油腔安全组件、氮气腔安全组件、油腔管接头1以及气腔管接头10,其中,蓄能器壳体18为中空结构,其左端设有油腔管接头1,右端设有气腔管接头10;活塞增压组件位于蓄能器壳体18内腔中,液压油腔安全组件以膨胀堵头方式安装在蓄能器壳体18左端通油孔附近凸台的小孔中,氮气腔安全组件以膨胀堵头方式安装在蓄能器壳体18右端通气孔附近凸台的小孔中。
活塞弹簧式增压组件设置在蓄能器壳体内部,有效缩短产品尺寸,减轻产品重量。氮气腔体内预先充入一定压力的氮气气体,在液压系统压力变化时,能同时对氮气腔体内的气压进行压缩和释放。的高效率液压蓄能装置能够对液压系统中的能量进行存储,在液压系统压力高时能够有效储蓄能量,在液压系统压力低时能够有效补充能量,保证液压系统中的压力始终在恒定的范围内,弹簧式储能提供双余度保障储能有效,两个活塞上装有导向装置和密封装置,能够有效隔离油腔和气腔。
可选的,活塞增压组件包括第一组合密封件4、第二支撑环5、第一弹簧6、第三支撑环7、第二刮油圈8、第四支撑环11、第二组合密封件12、隔离气腔活塞13、第二弹簧14、隔离油腔活塞15、第一刮油圈16、第一支撑环17,第一组合密封件4安装在隔离油腔活塞15密封沟槽中,第一支撑环17安装在隔离油腔活塞15支撑环沟槽中,第二支撑环5安装在隔离油腔活塞15支撑环沟槽中,第一刮油圈16安装在隔离油腔活塞15刮油圈沟槽中,第二组合密封件12安装在隔离气腔活塞13密封沟槽中,第三支撑环7安装在隔离气腔活塞13支撑环沟槽中,第四支撑环11安装在隔离气腔活塞13支撑环沟槽中,第一刮油圈16安装在隔离气腔活塞13刮油圈沟槽中。第一组合密封件4隔离液压油腔和活塞增压组件腔体,防止液压油腔中的高压油液进入活塞增压组件腔体,第一支撑环17与第二支撑环5为隔离油腔活塞15往复直线运动提供有效支撑,第一刮油圈16为隔离油腔活塞15往复直线运动提供均衡油膜,刮除蓄能器壳体18内壁多余油液,活塞增压组件为弹簧固连式活塞结构,隔离油腔活塞15与隔离气腔活塞13通过第一弹簧6、第二弹簧14焊接方式联结在一起。
可选的,液压油腔安全组件包括:自动排气阀2、油腔溢流阀3,所述的自动排气阀2通过膨胀式堵头多重密封方式与蓄能器壳体18联结在一起,所述的油腔溢流阀3通过膨胀式堵头多重密封方式与蓄能器壳体18联结在一起,自动排气阀2排出液压油腔中的空气,防止空气进入整个液压系统管路,造成液压系统压力不稳定,系统油温异常升高等,在液压油腔压力过高时,油腔溢流阀3对液压油腔进行降压,防止液压油腔超压导致蓄能器壳体18发生破裂。
可选的,氮气腔安全组件包括气腔溢流阀9,气腔溢流阀9膨胀式堵头多重密封方式与蓄能器壳体18联结在一起,在氮气腔压力过高时,气腔溢流阀9对氮气腔进行降压,防止氮气腔超压导致蓄能器壳体18发生破裂。
可选的,增压组件的隔离油腔活塞15、隔离气腔活塞13、第一弹簧6、第二弹簧14为焊接式连接结构,隔离油腔活塞15、隔离气腔活塞13材质为经过硬质阳极化处理的铝合金,第一弹簧6、第二弹簧14材质为合金弹簧钢。
可选的,油腔管接头1与蓄能器壳体18之间螺纹连接,所述的气腔管接头10与蓄能器壳体18之间螺纹连接。
可选的,隔离油腔活塞15与隔离气腔活塞13作用面积相等,两活塞面积相等有助于保持活塞增压组件往复直线运动的稳定。
可选的,蓄能器壳体18采用超高强度钢材质。
可选的,油腔管接头1与气腔管接头10采用高耐蚀不锈钢材质。
可选的,活塞式液压蓄能装置的油腔管接头1与液压系统高压油回路相连接,恒压变量泵28出口的高压油液经液压组合导管流入系统安全阀29,再从系统安全阀29流出经液压组合导管进入液压蓄能装置液压油腔。
传统的液压蓄能器采用单一活塞式结构,其蓄能裕度配置低,没有溢流阀和自动排气阀等安全组件,液压蓄能装置储蓄能量的效率与安全裕度低下将会严重影响整个液压能源系统的飞行安全。而本实用新型将活塞增压组件置于外筒内,从而使得液压蓄能装置储能效率明显提升,整体长度大幅缩短,占用安装空间降低许多,在狭小空间内安装更为便捷。在液压油腔通油孔附近安装自动排气阀、油腔溢流阀,在氮气腔附近安装气腔溢流阀,从而使得液压蓄能装置的安全性显著提升。
本活塞式液压蓄能装置的工作原理为:高压氮气通过气端管接头进入氮气腔,经过一定时间后,在氮气腔内预先充满一定压力的气体后封闭氮气腔,将油端管接头连入液压系统,压力油由液压油腔进入蓄能装置壳体,当压力上升超过一定数值时,活塞增压装置向氮气腔一侧移动,使弹簧形成一定的压缩量,使氮气腔内形成一定数值的压力,从而实现预期的储能功能。
与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
1、液压蓄能装置的安全裕度显著提升。
2、蓄能效率提高可以压缩尺寸,便于在狭小空间安装。
3、结构简单,使用寿命长,可靠性高。
附图说明
图1是现有活塞式液压蓄能器的结构示意图;
图2是本实用新型活塞式液压蓄能装置的结构示意图;
图3是本实用新型在液压系统中的工作原理示意图;
其中:1-油腔管接头;2-自动排气阀;3-油腔溢流阀;4-第一组合密封件;5-第二支撑环;6-第一弹簧;7-第三支撑环;8第二刮油圈;9-气腔溢流阀;10-气腔管接头;11-第四支撑环;12-第二组合密封件;13-隔离气腔活塞;14-第二弹簧;15-隔离油腔活塞;16-第一刮油圈;17-第一支撑环;18-蓄能器壳体;19-气腔管接头;20-组合密封件;21-支撑环;22-油腔管接头;23-活塞;24-刮油圈;25-支撑环;26-蓄能器壳体;27-液压油箱1;28-恒压变量泵;29-系统安全阀;30-液压作动器;31-液压油箱2。
具体实施方式
为了使本实用新型中产品的结构原理、优势、技术特点更清楚明晰,下面将结合相关的附图对本实用新型进行详细说明。
本实用新型实施例提供一种活塞式液压蓄能装置,其安装在飞机液压系统中,工作原理图如图3所示,本装置包括蓄能器壳体18、活塞增压组件、液压油腔安全组件、氮气腔安全组件、油腔管接头1以及气腔管接头10。
请参见图1和图2,本实用新型实施例提供一种活塞式液压蓄能装置,包括蓄能器壳体18、活塞增压组件、液压油腔安全组件、氮气腔安全组件、油腔管接头1以及气腔管接头10。其中,蓄能器壳体18为中空结构,其左端设有油腔管接头1,其右端设有气腔管接头10。油腔管接头1与气腔管接头10均通过螺纹拧紧保险防松方式与蓄能器壳体18联结在一起。活塞增压组件放置在蓄能器壳体18内腔中,液压油腔安全组件以膨胀堵头拧入旋紧保险防松方式安装在蓄能器壳体18左端通油孔附近小孔中,氮气腔安全组件以膨胀堵头拧入旋紧保险防松方式安装在蓄能器壳体18右端通气孔附近小孔中。
,塞增压组件包括:第一组合密封件4、第二支撑环5、第一弹簧6、第三支撑环7、第二刮油圈8、第四支撑环11、第二组合密封件12、隔离气腔活塞13、第二弹簧14、隔离油腔活塞15、第一刮油圈16、第一支撑环17,第一组合密封件4安装在隔离油腔活塞15密封沟槽中,第一支撑环17安装在隔离油腔活塞15支撑环沟槽中,第二支撑环5安装在隔离油腔活塞15支撑环沟槽中,第一刮油圈16安装在隔离油腔活塞15刮油圈沟槽中,第二组合密封件12安装在隔离气腔活塞13密封沟槽中,第三支撑环7安装在隔离气腔活塞13支撑环沟槽中,第四支撑环11安装在隔离气腔活塞13支撑环沟槽中,第一刮油圈16安装在隔离气腔活塞13刮油圈沟槽中。第一组合密封件4隔离液压油腔和活塞增压组件腔体,防止液压油腔中的高压油液进入活塞增压组件腔体,第一支撑环17与第二支撑环5为隔离油腔活塞15往复直线运动提供有效支撑,第一刮油圈16为隔离油腔活塞15往复直线运动提供均衡油膜,刮除蓄能器壳体18内壁多余油液,活塞增压组件为弹簧固连式活塞结构,隔离油腔活塞15与隔离气腔活塞13通过第一弹簧6、第二弹簧14焊接方式联结在一起。
液压油腔安全组件包括:自动排气阀2、油腔溢流3,所述的自动排气阀2通过膨胀式堵头拧入旋紧保险防松多重密封方式与蓄能器壳体18联结在一起,所述的油腔溢流阀3通过膨胀式堵头拧入旋紧保险防松多重密封方式与蓄能器壳体18联结在一起,自动排气阀2排出液压油腔中的空气,防止空气进入整个液压系统管路,造成液压系统压力不稳定,系统油温异常升高等,在液压油腔压力过高时,油腔溢流阀3对液压油腔进行降压,防止液压油腔超压导致蓄能器壳体18发生破裂。
氮气腔安全组件包括:气腔溢流阀9,气腔溢流阀9膨胀式堵头拧入旋紧保险防松多重密封方式与蓄能器壳体18联结在一起,在氮气腔压力过高时,气腔溢流阀9对氮气腔进行降压,防止氮气腔超压导致蓄能器壳体18发生破裂。
使用时,活塞式蓄能装置氮气腔预先充一定压力数值的氮气后进行封闭,液压油腔得到经油腔管接头1输入的高压压力油后,推动活塞增压组件,使氮气腔内形成一定数值的压力,使隔离油腔活塞15与隔离气腔活塞13之间第一弹簧6、第二弹簧14形成一定数值的预压力,从而达到预期的液压蓄能功能。
使用时,本实用新型的活塞式液压蓄能装置与第一液压油箱27、恒压变量泵28、系统安全阀29、液压作动器30以及第二液压油箱31共同组成一套液压系统。本实用新型活塞式液压蓄能装置的油腔管接头1与液压系统高压油回路相连接,如图3所示,恒压变量泵28从第一液压油箱27中吸取液压油,液压油经过恒压变量泵28转换后,将飞机发动机产生的机械能转化为液压能,恒压变量泵28出口的高压油液经液压组合导管流入系统安全阀29,再从系统安全阀29流出经液压组合导管一部分提供给液压作动器30负载用户(例如舵机、转弯作动筒、液压电磁阀等),一部分提供给本实用新型活塞式液压蓄能装置,进入液压储蓄装置的高压油液会推动活塞增压装置向气腔一侧运动,压力油由液压油腔进入蓄能装置壳体,当压力上升超过一定数值时,活塞增压装置向氮气腔一侧移动,使弹簧形成一定的压缩量,使氮气腔内形成一定数值的压力,从而实现预期的蓄能功能。其中,液压系统输出的最高压力是由系统安全阀29决定的。
在该套液压系统中,为更明晰理解活塞式液压蓄能装置实际使用过程中液压油腔压力变化,现介绍实际使用时相关压力变化计算公式,如下:
恒压变量泵28的高压液压油液压力为Ps
活塞式液压储能装置的液压油腔内油液压力为Pt1,隔离油腔活塞15的高压液压油作用面积为At1
液压储能装置的氮气腔内氮气压力为Pt2,隔离气腔活塞13的高压气体作用面积为At2
弹簧被压缩所获得的弹力为Ft
由于经过液压系统安全阀29和液压组合导管沿途压力损失Pd,所以进入活塞式液压蓄能装置液压油腔的压力与恒压变量泵28高压液压油液压力Ps的关系为:
Pt1+Pd=Ps (1)
液压蓄能装置处于液压系统持续增压状态时,其内部的力平衡表达式如下所示:
Pt1At1=Pt2At2+Ft (2)
液压蓄能装置的液压油腔压力为:
以上所述,仅为本实用新型的具体实施例,对本实用新型进行详细描述,未详尽部分为常规技术。但本实用新型的保护范围不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞式液压蓄能装置,其特征在于,包括:蓄能器壳体(18)、活塞增压组件、液压油腔安全组件、氮气腔安全组件、油腔管接头(1)以及气腔管接头(10),其中,蓄能器壳体(18)为中空结构,其左端设有油腔管接头(1),右端设有气腔管接头(10);活塞增压组件位于蓄能器壳体(18)内腔中,液压油腔安全组件以膨胀堵头方式安装在蓄能器壳体(18)左端通油孔附近凸台的小孔中,氮气腔安全组件以膨胀堵头方式安装在蓄能器壳体(18)右端通气孔附近凸台的小孔中。
2.根据权利要求1所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,活塞增压组件包括:第一组合密封件(4)、第二支撑环(5)、第一弹簧(6)、第三支撑环(7)、第二刮油圈(8)、第四支撑环(11)、第二组合密封件(12)、隔离气腔活塞(13)、第二弹簧(14)、隔离油腔活塞(15)、第一刮油圈(16)、第一支撑环(17),其中,第一组合密封件(4)安装在隔离油腔活塞(15)密封沟槽中,第一支撑环(17)安装在隔离油腔活塞(15)支撑环沟槽中,第二支撑环(5)安装在隔离油腔活塞(15)支撑环沟槽中,第一刮油圈(16)安装在隔离油腔活塞(15)刮油圈沟槽中,第二组合密封件(12)安装在隔离气腔活塞(13)密封沟槽中,第三支撑环(7)安装在隔离气腔活塞(13)支撑环沟槽中,第四支撑环(11)安装在隔离气腔活塞(13)支撑环沟槽中,第一刮油圈(16)安装在隔离气腔活塞(13)刮油圈沟槽中;活塞增压组件为弹簧固连式活塞结构,隔离油腔活塞(15)与隔离气腔活塞(13)通过第一弹簧(6)、第二弹簧(14)焊接方式联结在一起。
3.根据权利要求1所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,液压油腔安全组件包括:自动排气阀(2)和油腔溢流阀(3);其中,自动排气阀(2)通过膨胀式堵头多重密封方式与蓄能器壳体(18)联结在一起,油腔溢流阀(3)通过膨胀式堵头多重密封方式与蓄能器壳体(18)联结在一起。
4.根据权利要求1所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,氮气腔安全组件包括:气腔溢流阀(9),气腔溢流阀(9)通过膨胀式堵头多重密封方式与蓄能器壳体(18)联结在一起。
5.根据权利要求2所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,活塞增压组件的隔离油腔活塞(15)、隔离气腔活塞(13)、第一弹簧(6)、第二弹簧(14)为焊接式连接结构;隔离油腔活塞(15)、隔离气腔活塞(13)的材质为铝合金,第一弹簧(6)、第二弹簧(14)的材质为合金弹簧钢。
6.根据权利要求1所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,油腔管接头(1)与蓄能器壳体(18)、气腔管接头(10)与蓄能器壳体(18)之间螺纹连接。
7.根据权利要求2所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,隔离油腔活塞(15)与隔离气腔活塞(13)作用面积相等。
8.根据权利要求1所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,蓄能器壳体(18)采用超高强度钢材质。
9.根据权利要求1所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,油腔管接头(1)与气腔管接头(10)采用高耐蚀不锈钢材质。
10.根据权利要求1所述的活塞式液压蓄能装置,其特征在于,活塞式液压蓄能装置的油腔管接头(1)还与液压系统高压油回路相连。
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