【技术实现步骤摘要】
一种高能量密度空心活塞杆液压蓄能器及工作方法
[0001]本专利技术涉及液压储能
,尤其适用于一种高能量密度空心活塞杆液压蓄能器及工作方法。
技术介绍
[0002]随着全球经济的快速发展,工程机械的节能越来越受到重视。工程机械市场面临的一个重要挑战是大量的能源消耗。液压系统是工程机械的关键部件,液压系统以其功率密度大、输出力大等优点在工程机械中得到广泛应用。但是在各种大型工程机械工作过程中,系统中存在大量的高压油直接流回油箱现象,造成了大量的能量浪费。因此,提高其能量利用率已成为实现节能的重要手段。
[0003]为回收这部分能量,从而将该能量转化为机械能、电能、液压能再利用,提出了一系列的节能办法。其中,液压蓄能器由于其充放能速度快、能量转换效率高、结构紧凑等优点,被广泛应用于各种液压节能系统。根据结构的不同,蓄能器可分为弹簧式、活塞式、气囊式。其中,活塞式蓄能器是挖掘机液压系统中一种常用的液压能量储存装置。活塞式蓄能器通过将油液储存到油腔的方式回收液压能,同时活塞移动挤压气腔,从而将液压能转化为气体压缩能储存起来,当系统需要时,气腔释放实现能量的逆转换,用于补给液压系统。
[0004]液压蓄能器作为储能元件相较于其他的储能元件,能量转换环节较少,有着较高的储能效率。此外,液压蓄能器可以实现液压油的快速充放,并且可以吸收液压冲击,消除脉动。但是其能量密度远远低于常用燃料电池等储能元件,并且存在体积大、成本高等缺点。
[0005]储能密度、功率密度和效率是液压储能的三个重要指标。目前,液压 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高能量密度空心活塞杆液压蓄能器,其特征在于:包括筒状的缸筒(6)和气瓶(10),缸筒(6)的底部设有封堵缸筒(6)底端的液腔端盖(2),缸筒(6)的顶部设有封堵缸筒(6)顶端的气腔端盖(8),缸筒(6)中间设有活塞(4),活塞(4)上设有贯穿气腔端盖(8)的空心活塞杆(5),缸筒(6)中被活塞(4)分隔的无杆腔为充有液压油的液腔(3),缸筒(6)中被活塞(4)分隔的无杆腔为气腔(7),气腔(7)靠近气腔端盖(8)的缸筒(6)侧壁设有气腔气口(9),气腔气口(9)通过高压管与气瓶(10)连接,液腔端盖(2)上设有沟通液腔(3)的液腔进油口(1),空心活塞杆(5)整体密封,只在靠近活塞(4)处的侧壁上设有连通空心活塞杆(5)内腔的通孔,从而使空心活塞杆(5)内的空间作为气腔(7)气体容积的一部分,增大气腔(7)的初始容积,提高蓄能器的能量存储密度,同时降低空心活塞杆(5)自身的重量,降低生产成本。2.根据权利要求1所述高能量密度空心活塞杆液压蓄能器,其特征在于:活塞(4)与缸筒(6)内壁之间设有密封圈,空心活塞杆(5)内壁与气腔端盖(8)之间安装有密封圈。3.根据权利要求1所述高能量密度空心活塞杆液压蓄能器,其特征在于:空心活塞杆(5)和活塞(4)之间通过球形铰链连接,从而降低加工的精度要求。4.一种权利要求1所述高能量密度空心活塞杆液压蓄能器的工作方法,其特征在于步骤为:高能量密度空心活塞杆液压蓄能器依靠气腔(7)内气体容积的压缩和膨胀来实现液腔(3)从液腔进油口(1)充液和排液;存储能量时,活塞(4)的初状态位于缸筒(6)最底部,即液腔空间为0,高压油通过液腔进油口(1)进入液腔(3),高压油推动活塞(4)向气腔(7)方向运动,压缩气腔(7)内的气体,将液压能转化为气腔(7)和气瓶(10)内气体的内能;其中气体对活塞(4)的作用面积小于液体对活塞(4)的作用面积;空心活塞杆(5)内的容积与气腔(7)沟通,从而增大蓄能器的存储能量相同气腔容积的情况下,和传统活塞式蓄能器相比则增大了蓄能器的储能密度,蓄能达到最大时气腔压力是液腔压力的倍。5.根据权利要求4所述的工作方法,其特征在于:储能时的初状态,活塞(4)在缸筒(6)的最底部,忽略油液的压缩及内、外泄漏和摩擦,活塞(4)匀速上升时,液腔(3)对空心活塞杆(5)受力为:P
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A2=P
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A1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)由于气腔(7)有空心活塞杆(5)占据部分面积,所以活塞(4)上气腔(7)的受力面积小于液腔(3)的受力面积A1<A2;末状态液腔压力逐渐增大到最大值和气腔压力相平衡,此过程活塞运动至平衡位置,液腔(3)对空心活塞杆(5)受力为:P
y2
A2=P
q2
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(7)结合式(6
...
【专利技术属性】
技术研发人员:叶果,周连佺,杨成,王金凤,杨存智,徐添,
申请(专利权)人:江苏师范大学,
类型:发明
国别省市:
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