[发明专利]复式皮囊液压蓄能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械工程液压技术领域的装置，具体是一种复式皮囊液压蓄能器。

背景技术

在冶金、建筑、采煤、交通等行业，大量使用着液压技术。在液压系统内又大量使用液压蓄能器，现有的液压蓄能器效率低，不利于节能。液压蓄能器作为液压系统内吸收冲击、储存能量的器件，被大量使用。皮囊式液压蓄能器内有一充满氮气的橡胶皮囊，把氮气和液压油分割开来。当液压油被压入蓄能器内时，皮囊内的氮气被压缩，压力升高到和液压油相等的压力数值。氮气在被压缩的过程中，放出热量，经过液压油和蓄能器器壁散出。当液压油从液压蓄能器放出时，氮气开始膨胀，从周围吸收热量，使蓄能器器壁温度降低，常常会出现“露水”。上述两个过程，即压缩和膨胀所伴随的放热和吸热过程，总的效果是消耗液压系统的能量，降低蓄能器的效率，也即降低了液压系统的效率。

经对现有技术的文献检索发现，曹玉平等在《液压传动及控制》(2003年p69页)提出的气囊型蓄能器是由充气阀、气囊、壳体和提升阀组成。气囊用特殊耐油橡胶制成，固定在壳体的上部，气体(通常为氮气)从充气阀进入。气囊外部为压力液体，在进、出油口设置一个常开的菌型提升阀。其不足在于：该气囊型蓄能器的效率低下且容易因反复充放气过程温度变化剧烈而产生结露现象。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种复式皮囊液压蓄能器，解决了因反复充放气过程温度变化剧烈而产生结露的问题，提高了蓄能器的效率。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括：充气帽、充气口、黄铜螺旋弹簧带、小皮囊、铜丝网、大皮囊、钢外壳、液压油进出口、菌型提升阀。其中小皮囊设置在大皮囊内，大皮囊和小皮囊的氮气互不相通，充气帽与充气口相连，小皮囊与充气口相连，在小皮囊外包扎有铜丝网，铜丝网的上部通过一个有伸缩性的黄铜螺旋弹簧带将纯铜丝网套在小皮囊外，大皮囊与充气口相连，钢外壳与充气口通过螺纹连接相连，液压油进出口布置在钢外壳的底部，在液压油进出口设置一个常开的菌型提升阀。

在液压蓄能器皮囊(即大皮囊)内，设置一个小的皮囊，在该皮囊外包扎一适当厚度的纯铜丝网。当液压油被压入蓄能器内时，大皮囊和小皮囊内的氮气被同时压缩。这一过程伴随着放热过程，蓄能器内的温度升高。包在小皮囊外的纯铜丝网，虽然原来和周围的氮气有相同的温度。但由于它的比重大，热容量大，传热(放热)快等特性，它很快就吸收了氮气放热过程所产生的绝大部分热量。又由于它处在氮气的包围之中，当放热过程结束后，铜丝网所吸收的热量不容易经由包围它的氮气散出。

当蓄能器开始排出液压油时，大皮囊和小皮囊内的氮气开始膨胀，伴随着吸热过程。由于大皮囊和包围它的液压油的传热学特性，来不及将热量传给皮囊内的氮气。而被氮气包围着的铜丝网，由于其良好的传热学特性，将把它原来在压缩过程中吸收的热量释放给氮气，使氮气的温度不至于下降很大，发生凝霜现象。可见，在压缩和膨胀的两个过程中，伴随着氮气的放热和吸热过程，铜丝网对应地完成了吸热和放热过程。其本质就是把压缩过程中释放的热能储存在铜丝网中；到膨胀过程时，再从铜丝中释放出来，补充给氮气。从整个系统来看，理论上可以认为没有能量损失。从而提高了蓄能器的效率。

综上所述，与现有技术相比，本发明提出的的液压蓄能器结构，能提高蓄能器约20％的效率，能保证蓄能器重复充放气过程最大温度变化范围不超过3K。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：充气帽1、充气口2、黄铜螺旋弹簧带3、小皮囊4、铜丝网5、大皮囊6、钢外壳7、菌型提升阀8、液压油进出口9。其中充气帽1与充气口2相连，小皮囊4与充气口2相连，在小皮囊4外包扎有纯铜丝网5，纯铜丝网5的上部通过一个有伸缩性的黄铜螺旋弹簧带3将纯铜丝网5套在小皮囊4外；大皮囊6与充气口2相连，钢外壳7与充气口2通过螺纹连接相连，液压油进出口9布置在钢外壳7的底部，在液压油进出口9设置一个常开的菌型提升阀8。

本实施例在普通液压蓄能器的氮气皮囊(下称“大皮囊”)内，新增加一个小皮囊4，它是独立的充氮气皮囊；小皮囊4的材质和大皮囊的材质相同，比如橡胶；小皮囊4内的氮气压力和大皮囊内的氮气压力相同；小皮囊4的充气口和大皮囊6的充气口是分开的；大皮囊6和小皮囊4的氮气互不相通。

当液压油从液压油进出口9推开菌型提升阀8被压入蓄能器时，大皮囊6和小皮囊4同时被压缩，二者中的氮气压力升高到等同于液压油压力。纯铜丝网5的上部是通过一个有伸缩性的黄铜螺旋弹簧带3将纯铜丝网5套在小皮囊4外从而使得纯铜丝网3随着小皮囊4的收缩而收缩。同时，包围在小皮囊4外的铜丝网3吸收了氮气因压缩而产生的热量，温度升高。当液压油被排出蓄能器时，大皮囊6和小皮囊4内的氮气同时膨胀，小皮囊4在膨胀时也使包围在它外面的铜丝网3扩大。同时，铜丝网3将其所储存的热量释放给膨胀中的氮气。吸收热量和释放热量过程完成。其中小皮囊4的大小，是按蓄能器在最高工作压力时大皮囊6的氮气体积设计的，而纯铜丝网3的厚度和重量是按热力学计算所决定的。