具有柔性多孔填充物的液压气动蓄能器制造技术

一种具有柔性多孔填充物的液压气动蓄能器，用于具有高水平脉动的液压系统中的液力恢复，该液压气动蓄能器包括壳体，在该壳体处气口和液口分别与容积可变的气体贮存器和液体贮存器连接，该气体贮存器和液体贮存器通过可动的分离器分开。柔性多孔填充物填充气体贮存器，从而分离器使气体贮存器容积减小的运动压缩所述填充物。填充物与气体贮存器的内壁连接，其中在分离器使气体贮存器的容积增加的运动下，能够使填充物伸展。蓄能器包括保护填充物边界层以防破裂的保护装置，该保护装置在分离器猛拉的情况下能够减小填充物边界层的局部变形。防止了在多个恢复周期期间填充物的残余变形的发展以及在分离器带有强烈猛拉的不均匀运动下的毁坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有柔性多孔填充物的液压气动蓄能器本专利技术涉及机械工程并且能够被用于具有高水平的液流和压力脉动的液压系统中的液力恢复，所述液压系统包括液压混合动力汽车中的压力共轨系统，特别是那些使用自由活塞式发动机的液压混合动力汽车，并能够用于具有高的液流上升速率和液压冲击的系统中的液力恢复，例如在模制以及压力锻造设备中。
技术介绍
液压气动蓄能器(以下称为蓄能器)包括壳体，该壳体包括容积可变的气体贮存器和容积可变的液体贮存器，该气体贮存器通过气口填充有加压气体，并且液体贮存器通过液口填充有液体。这些气体贮存器和液体贮存器通过能相对于壳体运动的分离器分开。 蓄能器通常充有初始压力高达几兆帕到几十兆帕的氮气。对于液力恢复而言，蓄能器既与活塞形式的固体分离器一起使用，也与例如呈弹性聚合膜或者袋的形式[1]以及呈金属波纹管的形式[2]的弹性分离器一起使用。具有轻质聚合物分离器的蓄能器在液压系统中很好地平稳脉动。然而，由于聚合物分离器的渗透性，它们需要更加频繁地再充气。在蓄能器的高的液流上升速率下(例如，在液压系统中的急剧压降的情况下)，分离器的强烈猛拉可能导致聚合物分离器的毁坏。活塞式蓄能器将气体保持得更好并且能抵抗高的液流上升速率。然而，在液压系统中存在强烈脉动的情况下，活塞运动的振动模式加剧了活塞密封的磨损。在HydroTrole公司的PistoFram蓄能器中，活塞包含被弹性膜分成气体部分和液体部分的腔体，该气体部分和液体部分分别与蓄能器的气体贮存器和液体贮存器连接。在高频率脉动时，不是活塞而是振动的轻质膜保持着活塞的密封。蓄能器通常包含一个容积可变的气体贮存器和一个容积可变的液体贮存器，其中在气体贮存器和液体贮存器中具有相等的气体压力和流体压力。蓄能器[4]包含一个容积可变的气体贮存器和几个容积可变的液体贮存器。它们的连通改变气体贮存器中的气体压力和液压系统中的液体压力之间的比率。对于液力恢复而言，蓄能器预先通过气口充有工作气体，并且通过液口连接到液压系统。当能量从液压系统传送到蓄能器时，液体被从液压系统泵送到蓄能器，以使分离器运动并且压缩气体贮存器中的工作气体，同时工作气体的压力和温度均增加。当能量从蓄能器返回到液压系统时，被压缩的气体膨胀以使分离器运动，使得液体贮存器的容积减小， 并且迫使液体流出液体贮存器进入到液压系统中。气体的压力和温度下降。由于气体贮存器壁之间的距离非常大(几十甚至上百毫米)，由气体热传导性而引起的气体和壁之间的热交换微乎其微。因此，气体压缩和膨胀过程基本上是非等温的，在气体贮存器中具有大的温度梯度。当气体压力上升2-4倍时，气体温度上升达几十甚至上百度，并且在气体贮存器中出现对流。这使向气体贮存器壁的热传导增加几十甚至上百倍。 在压缩期间加热的气体冷却下来。这导致气体压力减小以及储存的能量的损失，这在储存的能量被保持在蓄能器中时尤其显著。由于大的温差，热传导是不可逆的，即在膨胀期间由被压缩的气体给予蓄能器的壁的大部分热量不能返回到气体。因此，液压系统在气体膨胀期间收回的液力比在气体压缩期间所接收的液力少得多。为在[4]、[5]、[6]、[7]中减小热损失，建议在气体贮存器中放置可压缩的再生器 (泡沫弹性体)和绝热器，该再生器执行热再生器的功能。在根据被申请人用作蓄能器的原型的[7]的蓄能器中，蓄能器包括壳体，在该壳体中液口和气口分别与容积可变的液体贮存器和气体贮存器连接，该容积可变的液体贮存器和气体贮存器通过可相对于壳体运动的分离器分开。容积可变的气体贮存器包含呈开孔弹性体泡沫形式的柔性多孔填充物，该柔性多孔填充物填充气体贮存器以便当液体被泵送到蓄能器中时，使气体贮存器容积减小的分离器运动压缩填充物，并且当液体被转移出蓄能器时，填充物由于其固有的弹性而膨胀。 当被压缩时，填充物从气体带走一些热量从而降低其升温，并且当膨胀时，填充物将热量返回到气体从而减少其冷却。在气体与填充物之间的热交换期间，填充物孔的小尺寸(大约 Imm)使温度梯度减小数百倍，并且在气体压缩和膨胀期间显著地提高热交换的可逆性。填充物的多孔结构防止气体与气体贮存器壁的对流热交换，由此使向气体贮存器壁的热传导以及相应的能量损失减少许多倍。因此，实际上在压缩期间由气体给予填充物的所有热量在膨胀期间均返回到气体，恢复效率显著增加[5]、W]。泡沫热容量能够以泡沫浸有的蜡的比熔解热(Tmelt = 30-400C )为代价而增加 [5]0上述解决方案的一个弊端就是，在连续工作的情况下泡沫弹性体的疲劳劣化，导致其弹性特性的劣化以及残余变形的发展。结果，填充物丧失了其再成形并且填充气体贮存器的整个容积的能力，恢复效率降低。在试验[8]中，在已运转36000次GOO个小时) 慢(0. 025Hz)压缩和膨胀循环的活塞式蓄能器中，可观察到累积的残余变形达到填充物初始容积的四分之一并且液力损失逐渐增加。在使用强烈间歇的自由活塞式发动机[10]和相控液压变速器[11]的液压混合动力汽车[9]中，以及在具有压力共轨的液压系统中，由于高频脉动而使分离器以特别强烈的频繁猛拉不均勻地运动，所以在实际的液压系统中泡沫劣化显著地加强。由于这种猛拉分离器的振动冲击，填充物的邻近分离器的边界层受到最高的载荷而毁坏。对于从分离器将要传送到填充物的全部质量的加速度而言，填充物的弹性不足。如果分离器振动的振幅与小孔的尺寸相当，则边界层被压碎而破坏，之后是下一层的毁坏。在泡沫的边界层上的类似的毁坏性冲击是由液压冲击造成的。在增加的温度下使用，典型的移动应用也加速了泡沫劣化的进程。此外，在工作气体的充气和排气期间，在上述蓄能器中可靠性得不到保证。现有泡沫的解理应力很小，大约是0. 1至IMPa。在快速充气和排气的过程中，在泡沫中可能出现相当大的局部压降，特别是在气流密度最高的气口附近。这将造成泡沫毁坏。在充气期间，泡沫能够被损坏并且在气口附近能够形成腔体。在排气期间，泡沫能够被流入气口的气体拖拽，这既造成了泡沫损失和腔体的形成也造成了气口的单向阀和减压阀的失效。由于上述弊端，在可靠且耐用的蓄能器的工业生产中，一直未能实现通过以泡沫填充气体贮存器来提高恢复效率，这早在1973年就已经被提出[5]。
技术实现思路
本专利技术的目的是防止在液力恢复的多个周期期间柔性多孔填充物的残余变形的发展，并且消除填充物材料劣化对恢复效率的影响，防止在分离器带有强烈猛拉的不均勻运动的情况下填充物的毁坏，防止在工作气体充气和排气期间填充物材料毁坏和损失以及蓄能器气口的损坏，并在升高的环境温度下延长工作寿命，因此制造出一种持久且可靠的用于高效液力恢复的液压气动贮存器。为了实现这个目标，提出了一种液压气动蓄能器(以下称为蓄能器)，该蓄能器包括壳体，所述壳体包括与液口相连接的容积可变的液体贮存器和与气口相连接的容积可变的气体贮存器。这些气体和液体贮存器通过能相对于壳体运动的分离器分开。所述气体贮存器包括填充该气体贮存器的柔性多孔填充物(以下称为填充物)，从而分离器使气体贮存器容积减小的运动压缩该填充物。通过将填充物与气体贮存器的内壁相连接，当分离器移动而增加气体贮存器的容积时填充物能够伸展，实现了防止填充物的残余变形的发展和消除填充物材料劣化对能量恢复效率的影响的目标。这样，在压缩以后，填充物被本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有柔性多孔填充物的液压气动蓄能器，该液压气动蓄能器包括壳体，该壳体具有与液口连接的容积可变的液体贮存器和与气口连接的容积可变的气体贮存器，其中所述容积可变的气体贮存器和所述容积可变的液体贮存器通过能够相对于所述壳体运动的分离器而分开，并且所述气体贮存器包括填充所述气体贮存器的柔性多孔填充物，从而所述分离器的使所述气体贮存器的容积减小的运动压缩所述填充物，其特征在于，所述填充物与所述气体贮存器的内壁连接，在所述分离器的使所述气体贮存器的容积增加的运动下，所述填充物能够伸展。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2008.09.01 RU 20081358851.一种具有柔性多孔填充物的液压气动蓄能器，该液压气动蓄能器包括壳体，该壳体具有与液口连接的容积可变的液体贮存器和与气口连接的容积可变的气体贮存器，其中所述容积可变的气体贮存器和所述容积可变的液体贮存器通过能够相对于所述壳体运动的分离器而分开，并且所述气体贮存器包括填充所述气体贮存器的柔性多孔填充物，从而所述分离器的使所述气体贮存器的容积减小的运动压缩所述填充物，其特征在于，所述填充物与所述气体贮存器的内壁连接，在所述分离器的使所述气体贮存器的容积增加的运动下，所述填充物能够伸展。2.根据权利要求1所述的蓄能器，其中，所述填充物包括保护填充物边界层以防破裂的装置，该装置在所述分离器猛拉的情况下能够减小邻近所述分离器的所述填充物边界层的局部变形。3.根据权利要求2所述的蓄能器，其中，保护所述填充物边界层以防破裂的所述装置被制成为能够在所述分离器的最大猛拉下将所述填充物延伸的局部变形减小到不超过可逆变形的预定极限的值。4.根据权利要求3所述的蓄能器，其中，所述填充物被制成为使得在所述气体储存器的最大容积下，所述填充物的所述多孔材料沿着所述分离器运动的方向被压缩到优选低于 5的预定预压缩程度，同时可逆延伸变形的极限被预定为这样的相对延长，在该相对延长下，能够恢复未变形的所述多孔材料的小孔的初始尺寸。5.根据权利要求3所述的蓄能器，其中，所述分离器的所述最大猛拉力由所述液体贮存器的最大可能液流上升速率来确定，该最大可能液流上升速率是在与所述蓄能器连接的液压系统中在从最大值到大气压力的瞬时压降下会引起的液流上升速率。6.根据权利要求2所述的蓄能器，其中，保护所述填充物边界层以防破裂的所述装置包括至少一个气动屏障，所述气动屏障被制成为在所述分离器附近、在超过所述边界层的所述小孔的平均尺寸的选定距离处横交于所述分离器猛拉的方向，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·阿纳托利耶维奇·斯特罗加诺夫，
申请(专利权)人：亚历山大·阿纳托利耶维奇·斯特罗加诺夫，
类型：发明
国别省市：RU