SU943444A1

SU943444A1 - Hydrocapillary accumulator

Info

Publication number: SU943444A1
Application number: SU802921005A
Authority: SU
Inventors: Валентин Андреевич Ерошенко
Original assignee: За витель
Priority date: 1980-04-28
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1982-07-15

Description

(54) ГИДРОКАПИЛЛЯРНЫЙ АККУМУЛЯТОР(54) HYDROCAPILLARY BATTERY

1one

Изобретение относитс к устройствам аккумулировани энергии в гидросистемах, в автономных переносных накопител х энергии дл совершени полезной работы (индивидуальное питание гидроприводов, создание гидравлических ударов или усилий при разрушении или обработке различных материалов, при прессовании и формовке изделий из металла и т. д.), кроме того, устройство может быть также использовано дл создани амортизаторов ходовой части транспортных средств.The invention relates to energy storage devices in hydraulic systems, in autonomous portable energy storages for performing useful work (individual feeding of hydraulic actuators, creating hydraulic shocks or forces during the destruction or processing of various materials, during pressing and molding of metal products, etc.), in addition, the device can also be used to create shock absorbers for the chassis of vehicles.

Известно устройство дл аккумулировани энергии жидкости, содержаш.ее корпус с выходным штуцером, подключенным к линии нагнетани , и рабочим элементом, расположенным в корпусе с возможностью взаимодействи с рабочей жидкостью 1.A device for storing the energy of a liquid is known, which contains a housing with an outlet fitting connected to the discharge line and an operating element arranged in the housing with the possibility of interaction with the working fluid 1.

Недостатком этого устройства вл етс низка энергоемкость на единицу объема. Дл увеличени запаса аккумулируюшей энергии необходимо неограниченно увеличивать объем рабочего тела.The disadvantage of this device is low power consumption per unit volume. In order to increase the accumulated energy reserve, it is necessary to increase the volume of the working fluid unlimitedly.

Цель изобретени - повышение уровн аккумулируемой энергии в единице объема жидкости.The purpose of the invention is to increase the level of accumulated energy per unit volume of liquid.

Указанна цель достигаетс тем, что рабочий элемент выполнен в виде капилл рно-пористого тела, не смачиваемого рабочей жидкостью.This goal is achieved by the fact that the working element is designed as a capillary-porous body that is not wetted by the working fluid.

На фиг. 1 представлен гидрокапилл р5 ный аккумул тор; на фиг. 2 - вариант выполнени устройства дл аккумулировани энергии с использованием двух несмешиваюп1ихс жидкостей; на фиг. 3 - изотермы процесса зар дки и разр дки дл идеального .гидроаккумул тора; на FIG. Figure 1 shows a hydrocapillary battery; in fig. 2 shows an embodiment of a device for energy storage using two immiscible liquids; in fig. 3 — isotherms of the charging and discharging process for an ideal hydroaccumulator; on

10 фиг. 4 - то же, дл гидрокапилл рного аккумул тора на базе неоднородного микропористого тела.10 of FIG. 4 - the same for a hydrocapillary accumulator based on an inhomogeneous microporous body.

Гидрокапилл рный аккумул тор содержит корпус 1, выходной штуцер 2, линию 15 нагнетани 3, рабочую жидкость 4, несмачивающую жидкость 5, капилл рно-пористое тело 6, установленное на точечных опорах 7.The hydrocapillary accumulator comprises a housing 1, an outlet nipple 2, a discharge line 15 3, a working fluid 4, a non-wetting fluid 5, a capillary-porous body 6 mounted on point supports 7.

Работа аккумул тора заключаетс в следующем .The operation of the battery is as follows.

2020

При зар дке аккумул тора жидкость 5 по линии нагнетани 3 через штуцер 2 под давлением Рг подаетс в корпус 1, заранее заполненный жидкостью 5 под давлением PI и установленным в нем пористымWhen the battery is charged, the fluid 5 through the discharge line 3 through the nozzle 2 under the pressure Pr is supplied to the housing 1, which is filled up in advance with the fluid 5 under the pressure PI and the porous fluid installed in it

телом 6, с суммарным объемом пор Vn. Дл того, чтобы жидкость 5 с поверхностным нат жением и углом смачивани 0(), не смачивающее капилл рно-пористое тело 6 (фиг. 1) смогло войти в его капилл ры радиусом , необходимо приложить избыточное давление ДР Ртах- РО рассчитываемое по формулеbody 6, with a total pore volume Vn. In order for fluid 5 with surface tension and wetting angle 0 (), not wetting capillary-porous body 6 (Fig. 1) to enter its capillaries with a radius, it is necessary to apply an overpressure DR Moth-PO calculated by the formula

ДР , Н/М 2( 1 )DR, N / M 2 (1)

где РО - начальное давление (например,where RO is the initial pressure (for example,

барометрическое), при котором все поры не заполнены жидкостью;barometric), in which all the pores are not filled with fluid;

РТЛЗУ - максимальное давление, при котором все поры заполнены жидкостью .RTLZU - the maximum pressure at which all the pores are filled with liquid.

При давлении Рщах жидкость заполн ет все поры, суммарный объем которых |эавен УП, поэтому запас энергии Е аккумулируемой жидкости, определ етс по формуле (фиг. 3)At a pressure of Psch, the fluid fills all the pores, the total volume of which is a unitary pack, therefore the energy supply E of the accumulated fluid is determined by the formula (Fig. 3)

Е ДР УЛ,ДЖ(2)E DR UL, J (2)

При сообщении 1 посредством штуцера 2 (фиг. 1) с линией нагнетани 3 накопительна энерги Е может соверщить полезную работу, если давление Pi жидкости в корпусе i (например, PI Pniax ) превышает давление со стороны потребл емого расхода РЗ (например, Рз PC).When communication 1 through fitting 2 (Fig. 1) with discharge line 3, storage energy E can perform useful work, if pressure Pi of fluid in case i (for example, PI Pniax) exceeds pressure from the consumption expense of the RE (PS, PC) .

Процесс зар дки и разр дки гидрокапилл рного аккумул тора можно производить при насто щем и максимальном давлении жидкости. Это значит, что можно накапливать и использовать дл соверщени полезной работы максимально возможное количество энергии на единицу веса или объема аккумул тора. Так как запас энергии Е пропорционален избытку дав.лени АР, а последн -величина зависит от 6, 0 иг, то, мен природу жидкости 5 (6 и 0), а также характеристику капилл рно-пористого тела (0, г и УП, в том числе), можно мен ть аккумулирующую способность Е гидрокапилл рного аккумул тора.The process of charging and discharging a hydrocapillary accumulator can be carried out at the present and maximum fluid pressure. This means that it is possible to accumulate and use the maximum possible amount of energy per unit of weight or volume of the battery to perform useful work. Since the energy supply E is proportional to the excess pressure of the AR, and the latter depends on 6, 0 ug, then the nature of the liquid 5 (6 and 0), as well as the characteristic of the capillary-porous body (0, g and UE, including), it is possible to change the accumulating capacity E of a hydrocapillary accumulator.

При данном объеме корпуса 1 и объеме пор Ул .можно резко увеличить запас энергии Е, если примен ть одновре.менно две жидкости 4 и 5 (фиг. 2) таким образом, чтобы жидкость 5 с большим коэффициентом поверхностного нат жени служила дл заполнени капилл ров суммарным объемом УП (что обеспечивает резкое повышение РТПЗХ) а. жидкость 4 с .меньшим коэффициентом поверхностного нат жени была рабочим агентом л1л переноса импульса энергии от побудител расхода к аккумул тору (если Р2 Р-,) или от аккумул тора к потребителю расхода (если PI Р5) (фиг. 2).With a given volume of body 1 and pore volume, Ul., It is possible to dramatically increase the energy supply E, if two fluids 4 and 5 are used simultaneously (Fig. 2) so that liquid 5 with a high surface tension coefficient serves to fill the capillaries the total volume of UE (which provides a sharp increase in the GVHDH) a. liquid 4 with a smaller surface tension coefficient was the working agent of the transfer of energy impulse from the flow driver to the battery (if P2 P-,) or from the battery to the consumer of consumption (if PI P5) (Fig. 2).

Если капилл рно-пористое тело отличаетс разнопористостью, то св зь между избыточным капилл рным давлением АР, и приведенными объемами пор УП) с эквивалентным радиусо.м г имеет вид, представленн|51Й на фиг. 4. В этом случае запас энергии Е следует рассчитывать по формулеIf the capillary-porous body differs by different porosities, then the relationship between the excess capillary pressure AP, and the reduced pore volumes of the UE with equivalent radius g, has the form shown in FIG. 4. In this case, the energy supply E should be calculated by the formula

Е ,--Уш,(3)E, - Ush, (3)

где п - число приведенных объемов.where n is the number of given volumes.

Наблюдаемое в р де случаев вление незначительного наклонного гистерезиса между адсорбцией (крива «а на фиг. 4) и десорбцией (крива «б) в определенном интервале размеров пор капилл рно-пористого тела объ сн етс тем, что при десорбции в капилл рах могут образовыватьс только шаровидные мениски, а при адсорбции как щаровидные, так и цилиндрические. Не исключена также незначительна диссинаци энергии при движении жидкости в капилл рах. При необходимости иметь высокую концентрацию энергии при посто нном максимальном давлении жидкости (например , использовании гидрокапилл рных аккумул торов дл запуска мощных дизелей с по.мощью вспомогательного гидродвигател , дл гидропривода транспортных средств, в том числе дл приводов подводных лодок, использу их балластные отсеки , обычно заполн емые водой, в качестве замкнутых полостей, где могут быть помещены микропористые тела, дл работы портативных гидропрессов и т. д.) нужно прин ть гидрокапилл рные аккумул торы с характеристикой, представленной на фиг. 3 т. е. в качестве пористых тел использовать монопористое.The phenomenon of insignificant oblique hysteresis between adsorption (curve "a in Fig. 4) and desorption (curve b) in a certain range of pore sizes of a capillary-porous body, observed in a number of cases, is explained by the fact that during desorption in capillaries only spherical menisci, and with adsorption both globular and cylindrical. Not insignificant is also the possibility of dissipation of energy when fluid moves in the capillaries. If it is necessary to have a high concentration of energy at a constant maximum fluid pressure (for example, using hydrocapillary accumulators to start powerful diesel engines with the help of an auxiliary hydraulic engine, for hydraulic drive of vehicles, including for driving submarines, using their ballast compartments, usually filled with water, as closed cavities where microporous bodies can be placed, for operation of portable hydraulic presses, etc.) it is necessary to accept hydrocapillary batteries with harvests the actor shown in FIG. 3 i., Use monoporous as porous bodies.

При создании, например, суперкомпактного амортизирующего устройства, его рабоча характеристика должна быть пологой (фиг. 4), в этом случае целесообраз но использовать неоднородное капилл рнопористое тело.When creating, for example, a supercompact damping device, its operating characteristic should be flat (Fig. 4); in this case, it is advisable to use a non-uniform capillary body.

При серийном производстве гидрокапилл рных аккумул торов как индивидуальных источников питани , их регул рную зар дку можно организовать на тепловых и гидроэлектростанци х в ночное врем .When mass production of hydrocapillary batteries as individual power sources, their regular charging can be organized at thermal and hydroelectric power stations at night.

Claims

Invention Formula

A hydrocapillary accumulator comprising a housing with an outlet fitting connected to the injection lines and a working element located in the housing with the possibility of non-wetting interaction with the operating fluid, which differs in order to increase the accumulated energy per unit volume of fluid The working element is designed in the form of a capillary-porous body not wetted by the working fluid.

Sources of information taken into account in the examination 1. Bashta TM, Mashinostroitelitna hydraulics, M., “Mashinostroenie, 1963, p. 399 of FIG. 266.