一種多級蓄能裝置及其應用的製作方法

2023-09-19 16:57:15

本發明涉及一種多級蓄能裝置及其應用，屬於能量轉換和再利用技術領域。

背景技術：

目前，按加載方式常見的蓄能器可分為彈簧式、重錘式、氣體式，上述蓄能器的能量存儲形式單一，且能量沒有被存儲起來得到進一步利用。

例如，中國專利文獻CN204037271U公開了一種能量可回收油氣懸架，包括液壓缸、蓄能器、管路、連通液壓缸的無杆腔與蓄能器；液壓馬達設置在管路中，發電機與液壓馬達傳動連接。本申請的懸架系統對能量回收油氣懸架增加了可控能量回收裝置，具有能量回收功能，在一定程度上提高車輛的燃油經濟性。但該能量裝置卻無法實現能量的儲備和蓄集，且該液壓缸還不具備自動復位功能。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種多級蓄能裝置。

本發明還提供上述一種多級蓄能裝置的工作方法。

本發明的技術方案如下：

一種多級蓄能裝置，包括蓄能缸、液壓馬達、油箱、旋轉發電機和直線發電機；

蓄能缸包括密閉缸體，密閉缸體一端設有彈性移動裝置、另一端設有能量傳遞裝置，彈性移動裝置和能量傳遞裝置之間存有相斥磁力，在彈性移動裝置和能量傳遞裝置之間的密閉缸體內填充液壓油；

密閉缸體、液壓馬達、油箱通過油路連接形成液壓迴路，液壓馬達與旋轉發電機連接，能量傳遞裝置與直線發電機連接。

優選的，所述彈性移動裝置包括活塞杆、活塞桿頭、復位彈簧、活塞和活塞永磁體，活塞位於密閉缸體內且活塞的一端連接活塞永磁體、另一端連接活塞杆，活塞杆依次貫穿密閉缸體、復位彈簧後與活塞桿頭連接。

優選的，所述能量傳遞裝置包括缸底永磁體、永磁體復位彈簧和隔板，缸底永磁體一端貫穿永磁體復位彈簧後穿出密閉缸體、另一端連接永磁體復位彈簧，隔板位於缸底永磁體與活塞永磁體之間並與密閉缸體固定連接。

優選的，所述密閉缸體內還設置有限位塊，限位塊位於隔板與活塞永磁體之間。此設計的好處在於，限位塊能夠阻擋活塞永磁體的行程，避免活塞永磁體超過設定線程。

優選的，所述缸底永磁體一端穿出密閉缸體後與直線發電機輸入軸連接。

優選的，所述液壓馬達通過飛輪與旋轉發電機連接，液壓馬達與飛輪之間通過單向軸承連接。

優選的，密閉缸體上設置有進油口和出油口，進油口和出油口位於隔板和限位塊之間，進油口連接油箱，出油口連接液壓馬達，液壓馬達還連接油箱，在進油口與油箱連接的管路上設置有進油單向閥，在出油口與液壓馬達連接的管路上設置有出油單向閥。

一種多級蓄能裝置的工作方法，包括以下步驟，

當衝擊物體接觸到活塞桿頭時，活塞杆移動並帶動活塞隨之運動，活塞擠壓液壓油使液壓油產生壓力，同時復位彈簧被壓縮；具有壓力的液壓油通過出油口進入液壓馬達，液壓馬達啟動並帶動飛輪旋轉，飛輪旋轉的同時驅動旋轉發電機運行；活塞擠壓液壓油逐漸向缸底永磁體移動的過程中，活塞永磁體和缸底永磁體之間的相斥力使缸底永磁體發生位移並壓縮永磁體復位彈簧，缸底永磁體在移動的過程中帶動直線發電機運行；

當活塞桿頭的衝擊消失後，復位彈簧和永磁體復位彈簧依靠自身的彈性力驅使活塞杆和缸底永磁體回復到初始位置，同時液壓油從油箱進入密閉缸體內再次填充密閉缸體。

本發明的有益效果在於：

本發明多級蓄能裝置，利用蓄能缸能夠實現多餘能量的轉化和存儲，通過液壓馬達和能量傳遞裝置可使旋轉發電機、直線發電機產生電能，減少了能量的浪費，節約了資源。本發明多級蓄能裝置結構設計巧妙，安裝使用方便，且能量的轉化率高，其作用明顯、效果顯著，具有良好的經濟價值和社會效益。

附圖說明

圖1為本發明多級蓄能裝置的結構示意圖；

圖2為本發明中蓄能缸的剖面圖；

其中：1、旋轉發電機；2、直線發電機；3、直線發電機輸入軸；4、缸底；5、缸筒；6、缸蓋；7、復位彈簧；8、活塞杆；9、活塞桿頭；10、進油口；11、出油口；12、出油單向閥；13、進油單向閥；14、出油管道；15、進油管道；16、油箱；17、液壓馬達；18、單向軸承；19、飛輪；20、旋轉發電機輸入軸；21、缸底永磁體；22、永磁體復位彈簧；23、隔板；24、限位塊；25、活塞永磁體；26、活塞。

具體實施方式

下面通過實施例並結合附圖對本發明做進一步說明，但不限於此。

實施例1：

如圖1和圖2所示，本實施例提供一種多級蓄能裝置，包括蓄能缸、液壓馬達17、油箱16、旋轉發電機1和直線發電機2；

蓄能缸包括密閉缸體，密閉缸體由依次連接的缸底4、缸筒5、缸蓋6組成，缸蓋6一端設有彈性移動裝置、缸底4一端設有能量傳遞裝置，彈性移動裝置和能量傳遞裝置之間存有相斥磁力，在彈性移動裝置和能量傳遞裝置之間的缸筒5內填充液壓油；

密閉缸體、液壓馬達17、油箱16通過油路連接形成液壓迴路，液壓馬達17與旋轉發電機1連接，能量傳遞裝置與直線發電機2連接。

其中，彈性移動裝置包括活塞杆8、活塞桿頭9、復位彈簧7、活塞26和活塞永磁體25，活塞26位於缸筒5內且活塞26的一端連接活塞永磁體25、另一端連接活塞杆8，活塞杆8依次貫穿缸蓋6、復位彈簧7後與活塞桿頭9連接。

能量傳遞裝置包括缸底永磁體21、永磁體復位彈簧22和隔板23，缸底永磁體21為一T型結構，缸底永磁體21的小端貫穿永磁體復位彈簧22後穿出缸底4、大端連接永磁體復位彈簧22位於缸筒5內，隔板23位於缸底永磁體21與活塞永磁體25之間並與缸筒5固定連接，液壓油只存在於隔板23和活塞永磁體25之間。缸底永磁體21小端穿出缸底4後與直線發電機輸入軸3連接。

液壓馬達17通過飛輪19與旋轉發電機輸入軸20連接，液壓馬達17與飛輪19之間通過單向軸承18連接，飛輪19隻能在液壓馬達17輸出軸轉動下轉動，不會出現飛輪19帶動液壓馬達17輸出軸轉動，防止液壓馬達17的倒吸，通過單向軸承18實現單向轉動，從而保證能量的穩定輸出；

缸筒5上設置有進油口10和出油口11，進油口10和出油口11在隔板23和活塞永磁體25之間，進油口10連接油箱16，在進油口10與油箱16連接的管路上設置有進油單向閥13，出油口11連接液壓馬達17，在出油口11與液壓馬達17(進油口)連接的管路上設置有出油單向閥12，液壓馬達17(出油口)還連接油箱16。

進油單向閥13隻能從油箱16吸油，在活塞壓縮液壓油階段，進油單向閥13處於關閉狀態，只有在活塞26回程階段，進油單向閥13處於打開狀態，從油箱16吸油。而與液壓馬達17連接的出油單向閥12和進油單向閥13的作用相反，只能允許液壓油從缸筒5到液壓馬達17，而不能使其從液壓馬達17流向缸筒5。

實施例2：

一種多級蓄能裝置，結構如實施例1所述，其不同之處在於：缸筒5內還設置有限位塊24，限位塊24位於隔板23與活塞永磁體25之間並且進油口10和出油口11位於限位塊24和隔板23之間。限位塊能夠阻擋活塞永磁體的行程，避免活塞永磁體超過設定線程。

實施例3：

一種如實施例2所述的多級蓄能裝置的工作方法，具體包括以下步驟，

當有衝擊物體接觸到活塞桿頭9時，活塞杆8移動並帶動活塞26隨之運動，活塞26擠壓液壓油使液壓油產生壓力，同時復位彈簧7被壓縮；具有壓力的液壓油通過出油口11、出油單向閥12進入液壓馬達17，液壓馬達17啟動並帶動飛輪19旋轉，飛輪19旋轉的同時驅動旋轉發電機1運行發電；活塞26擠壓液壓油逐漸向缸底永磁體25移動的過程中，活塞永磁體25和缸底永磁體21之間的相斥力越來越大，當相斥力大於缸底永磁體21與缸筒5之間的摩擦力後，缸底永磁體21開始發生位移並壓縮永磁體復位彈簧22，缸底永磁體21在移動的過程中帶動直線發電機輸入軸3運行發電；

當活塞桿頭9的衝擊消失後，復位彈簧7和永磁體復位彈簧22依靠自身的彈性力驅使活塞杆8和缸底永磁體21回復到初始位置，同時液壓油從油箱16通過進油口10進入缸筒5內再次填充密閉缸體，活塞杆8在回復到初始位置的過程中再次帶動直線電機輸入軸移動，使直線發電機再次運行發電。