Гидроаккумулятор

 

Использование: относится к машиностроению . Цель: повышение безопасности эксплуатации оборудования и расширение его технологических возможностей. Сущность изобретения: гидроаккумулятор содержит корпус 1, внутри которого размещены непроницаемый сосуд 4 в трубки, образующий полость 7, заполненную аккумулирующей средой, и разделитель в виде жидкости, не растворяющей в себе аккумулирующую среду и рабочую жидкость . В качестве аккумулирующей среды при этом использована жидкость, более сжимаемая по сравнению с рабочей жидкостью. Длина трубки 4 выбирается в зависимости от размеров элементов гидроаккумулятора и свойств аккумулирующей жидкости. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)з - F 15 8 1/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4930405/29 (22) 23.04.91 (46) 15.07.93. Бюл. М 26 (71) Киевский технологический институт легкой промышленности (72) С;В.Беляев; Ю.В.Клапцов, И.В.Петко и

В.А.Слободянюк (56) Авторское свидетельство СССР

N 1355733, кл. F 15 В 1/047, 1987.

{54) ГИДРОДККУМУЛЯТОР (57) Использование: относится к машиностроению. Цель: повышение безопасности эксплуатации оборудования и расширение его технологических возможностей, Сущ„„Ы3 „„1827446 Al ность изобретения: гидроаккумулятор содержит корпус 1, внутри которого размещены непроницаемь и сосуд 4 в виде трубки, „ . образующий полость 7, заполненную аккумулирующей средой, и разделитель в виде жидкости, не растворяющей в себе аккумулирующую среду и рабочую жидкость. В качестве аккумулирующей среды при этом использована жидкость, более сжимаемая по сравнению с рабочей жидкостью. Длина трубки 4 выбирается а зависимости от размеров элементов гидроаккумулятора и свойств аккумулирующей жидкости. 2 ил.

1827446

dVp — 4 d0 бь

z г

dVs = — (9 — 01 ) б Н

Д (2) 12 И Р2 — 12)

Изобретение относится к машиностроению; а именно — к аккумуляторам энергии жидкости., и может быть использовано для сглаживания колебаний давления в гидросистемах высокого и сверхвысокого давления, например, в установках для резания материалов высокоскоростной струей жидкости.

Цель изобретения — повышение безопасности эксплуатации оборудования и расширение его технологических возможностей.

В предлагаемом гидроаккумуляторе в . качестве аккумулирующей среды использована любая жидкость, обладающая большей сжимаемостью по сравнению с рабочей.

Вместе стем, выполнение непроницаемого сосуда в виде трубки, длиной по установленной зависимости г, PPiHH1 1 <1<<Но

do полностью исключает утечки разделительной и аккумулирующей жидкостей в гидро. систему при отсутствии давления в ней без применения запорных устройств и попадание рабочей жидкости из трубки в.полость гидроаккумулятора при дости>кении в системе максимального рабочего давления. Использование же в качестве разделителя жидкости устраняет гистереэис и инерционность работы аккумулитора, что повышает качество его работы.

На фиг.1 представлен гидроаккумулятор, общий вид в разрезе; на фиг.2- расчетная схема гидроаккумулятора.

Гидроаккумулятор (см, фиг.1) содержит корпус 1 с каналами 2 и 3 для подвода соответственно рабочей и аккумулирующей жидкостей, B полости которого размещены непроницаемый сосуд 4 в виде трубки, верхний конец которой герметично соединен с каналом 2, а нижний — погружен в слой разделительной жидкости 5, образуя при этом две полости 6 и 7, одна из которых- полость

6.- заполнена разделительной жидкостью, а другая — полость 7 — заполнена аккумули. рующей жидкостью.

Работает аккумулятор следующим образом, Перед началом работы канал 3 для подвода аккумулирующей среды герметично asкрывается пробкой 8, затем давление в гидросистеме начинают повышать до требуемого значения. При этом рабочая жидкость по каналу 2 поступает в полость 6, вытесняя из нее в полость 7 разделительную жидкость. В результате этого происходит,сжа4 тие аккумулирующей жидкости и, следовательно; накапливание аккумулятором энергии.

При снижении давления в гидросистеме аккумулирующая жидкость начинает расширяться, вытесняя из полости 7 в полость 6 разделительную жидкость 5, которая в свою очередь вытесняет рабочую жидкость из полости 6 в гидросистему, компенсируя при

"0 этом в ней падения давления.

Если давление P в системе изменяется на некоторую величину dP, то это приводит к изменению объема рабочей жидкости в трубке 4 на величину dVp, определяемую

15 выражением

20 где dh — изменение высоты слоя, разделительной жидкости 5 в трубке 4 при изменении давления dP (см. фиг.2), а также к изменению высоты dH слоя разделительной жидкости 5 в полости 7 гидроаккумулятора

25 и, как следствие этого, к изменению объема аккумулирующей жидкости íà de, 30 или

< а =--P 4o бР, (3) где

2 г

35 . 4, » ао = — (С> d1 ) (Но Н) — объем аккумулирующей жидкости в полости 7 при атмосферном давлении (P О), Приравняв правые части выражений (2) и (3), можно найти:

40 бН -p(H0 " Н) дР (4)

Если s качестве разделителя использована малосжимаемая жидкость, например, жидко-металлический сплав, то можно при45 нять dVp - Ф4. Следовательно, из выражений (1) и (2) получим

50 или с учетом формулы (4) д,гdh -@02-д12)(Н;Н)dp (6) Из выражения (6) следует, что

2 оо

После интегрирования равенства (7) по давлению в пределах от О до максимального

1827446 значения рабочего давления Р1, перемещение в трубке 4 поверхности раздела двух фаз: рабочая жидкость — разделитель или, другими словами, минимальную высоту слоя разделительной жидкости в трубке, при которой при повышении давления в системе от 0 до максимума вся разделительная жидкость не. будет вытеснена из трубки

4 в полость 7 и не произойдет попадание рабочей жидкости в полость 7:

hm1n- P —,(Ho-Hzj Pt, (81

CP — d) о где Hg — высота слоя разделительной жидкости в полости 7 при отсутствии давления в гидросистеме;

Ho" Нг - Н1 — высота слоя аккумулиру. ющей жидкости в полости гидроаккумулятора при отсутствии давления в гидросистеме.

Следует учитывать, что минимальная длина трубки 4 должна быть больше Ь ь, т.к. в противном случае будет возможен выход рабочей жидкости иэ трубки в полость 7, вмеСте с тем, длина трубки 4 должна быть меньше длины Но полости гидроаккумулятора, чтобы обеспечивалось свободное перетекание разделительной жидкости из трубки 4 в полость 7. Тогда можно записать соотношение, из которого следует определять требуемую длину трубки; р

4о

В соответствии с описанием технического решения в Киевском технологическом институте легкой промышленности разработан и изготовлен гидроаккумулятор с объемом полости 2,1 л. Внутренний диаметр полости D-50мм,длина полости Но 1085 мм, высота слоя аккумулирующей жидкости в полости гидроаккумулятора при отсутствии давления в гидросистеме Н1- 1080 мм. Гидроэккумулятор рассчитан на максимальное рабочее давление Р1 400 МПа. В качестве аккумулирующей жидкости использован метиловый спирт (коэффициент сжимаемости

Р- 8,55 10. МПэ ), в качестве разделителя — жидкометаллический сплав при следующем соотношении компонентов (мас.$): . галлий — 88. олово — 12. Наружный и внутренний диаметры трубки выбраны соответственно б> -27 мм, d> 25 мм. Длина трубки определена при помощи соотношения (9):

8 55,10.4 0,05 — 0,027

0,0252 х 1,08 400< I < 1,085 для разрезания материалов высокоскорост20 ной струей жидкости при рабочем давлении жидкости — воды — 400 МПа и ее расходе—

15,5 см /с в случае прекращения подачи воды в систему. в течение 0,3 с падение дав25

40

5

15 или

1,047 <1< 1,085 м.

С учетом полученных результатов расчетов конструктивно длина трубки равна = 1,083 мм, что соответствует заявленным требованиям. Следует отметить, что в случае применения трубки с меньшим диаметром для обеспечения работоспособности гидроэккумуляторэ ее длина должна превышать длину полости гидроаккумулятора, что нерационально с конструктивной точки зрения. В то же время, увеличение диаметра трубки приводит к повышению требуемого объема полости гидроаккумулятора, вследствие чего возрастают его размеры и масса, При работе такого предлагаемого гидроаккумуляторэ в гидросистеме установки ленив в ней не превышало 4 МПа или 17, от рабочего давления. В случае же применения в качестве аккумулирующей среды самой рабочей жидкости — воды — как, например, в описанном выше ресивере, объем полости аккумулятора, способный обеспечить такую же стабильность рабочего давления, должен быть не менее 2,7 л или в 1,3 раза больше.

Использование предлагаемого гидроаккумулятора позволяет существенно повысить безопасность его эксплуатации при высоких и сверхвысоких давлениях, так как в нем отсутствуют полости, заполненные газом, благодаря чему существенно снижается опасность травмирования обслуживающего персонала и повреждения оборудования в случае разрыва корпуса аккумулятора. Вместе в тем,,в предлагаемом гидроаккумуляторе начальное давление (давление зарядки) равно атмосферному, в связи с чем устраняется необходимость применения специальных запирающих устройств, препятствующих выходу разделительной и аккумулирующей жидкостей при снижении давления в гидросистеме. Кроме того, предлагаемый гидроаккумулятор может работать в широком диапазоне рабочих давлений без дополнительной перезарядки, что существенно расширяет его технологические возможности. .Формула изобретения

Гидроаккумулятор, содержащий корпус с каналами для подвода аккумулирующей среды и рабочей жидкости, внутри которого размещены непроницаемый сосуд. образующий одну из полостей, и разделитель в

1827446 гидроаккумулятора при отсутствии давления в гидросистеме Н> связаны между собой соотношением

Фиг. 2

Составитель С.Беляев

Редактор Л.Народная Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Кешеля

Заказ 2348 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина; 101 виде жидкости, не растворяющей в себе аккумулирующую среду и рабочую жидкость, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности в эксплуатации оборудования и расширения его технологи- 5 ческих возможностей, в качестве аккумулирующей среды использована жидкость, более сжимаемая по сравнению с рабочей жидкостью, непроницаемый сосуд выполнен в виде трубки, верхний конец которой 10 герметично соединен с каналом для подвода рабочей жидкости, а нижний погружен в разделитель, и ри этом длина трубки I, длина . полости гидроаккумулятора Но и высота слоя аккумулирующей жидкости в полости .15

02 — д

, РР,Н1. <Н., до где D —. диаметр, полости гидроаккумулятора;

d > — наружный диаметр трубки;

d0 — внутренний диаметр трубки;

Р- коэффициент сжимаемости аккумул ирующей жидкости;

P> — максимальное рабочее давление в гидросистеме.