CN102927077A - 磁弹复合式液压储能缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种“磁弹复合式液压储能缸”，由缸筒(1)、活塞(2)、弹簧(3)及由缸筒(1)、活塞(2)、液腔缸盖(4)形成的液压腔(5)和由缸筒(1)、活塞(2)、弹腔缸盖(6)形成的弹力腔(7)构成，其特征是：在液腔缸盖(4)和活塞(2)上设有能够起到相互吸引作用的液盖磁极(8)和活塞液面磁极(9)。本发明的优点是：由于在液压弹力储能缸内或外植入或增加了磁力或弹力或压缩气体或其它外力(包括重力和真空吸力等)，故大大弥补了单用弹力所固有的缺陷，不但使传递液释放能量的过程相对较稳定，且能在有限的储能容积内储存更大的液压能量，因而更加实用，可广泛适用于各种“液传递弹力转子发动机”作为动力源使用。

Description

磁弹复合式液压储能缸

技术领域

本发明涉及一种液压储能缸(或罐)，特别是一种“磁弹复合式液压储能缸(或罐)”。

技术背景

目前研制的液压弹力储能缸(或罐)其能量储存基本都来源于单一能源“弹簧”，储能能力的大小取决于弹簧的弹力。但众所周知，弹簧都普遍存在一个致命的弱点，那就是弹簧储能不是恒力储能----弹簧的初始压和最高极限压的压力差是相当大的。以压缩弹簧为例，在弹性限度内，当压缩弹簧被压缩到最高限位时，其储存的势能是初始弹力的若干倍之多。这样，将弹力储能缸(或罐)用于做功时，势必就产生这样一个明显的弊端：即随着传动液的逐步释放，弹力压也会变得越来越小，传动液传出的动力也会必然地由强变弱，弹力储能缸(或罐)释放传动液的过程极类似于电瓶释放电能的过程，这样一来是对储能缸(或罐)有限空间和传动液的巨大浪费，故而，也就形成了液压弹力储能缸(或罐)的一个固有的巨大弊端。因而，单用弹簧(或其它弹性物质)来实现液压弹力储能势必影响弹力储能缸(或罐)的使用效果。如何克服弹力储能存在的这个固有的弊端或如何在液压弹力储能缸(或罐)的有限容积内实现更大的储能是目前摆在有关研究人员面前的一个重大课题，也是需要亟待解决的重要问题。

实验证明，在液压弹力储能缸(或罐)中，单靠改变弹簧的质量和压力及方式是无法解决上述固有弊端的，也就是说仅用弹簧一种方式是解决不了这一根本问题的。要想在储能缸(或罐)的有限容积内实现更高的能量储存，克服单用弹簧储能其“初始压和最高压”压差变化较大的缺点，除提高弹簧质量和优化弹能储存结构外，还必须得借助于其它能量的植入。

“磁力”作为一种较清洁能源在现实生活中已经得到过很好的应用。从目前来看，在世界化石能源逐步枯竭的今天，磁力和弹力一样也是值得我们推广和关注的非常好的清洁能源之一。研究发现，“磁力”和“弹力”有力向相反的应用性质，即磁力两个磁极离得越远时，引力或斥力越小，反之则引力或斥力越大。如果将二者混用，使之产生复合力而共同应用在同一个液压储能缸(或罐)中，就能很好地克服仅用弹簧或仅用磁力储能的固有弊端，而产生优势互补、弊病互克的良好储能效果。那么，能不能将磁力同时应用到液压弹力储能缸(或罐)中呢？实验证明是完全可以的。

在弹力储能缸(或罐)中植入磁力后，能从很大程度上克服释放传动液时弹力会递减的弊端，会使弹力储能缸(或罐)产生一种复合势能和复合动力的理想效果。其做功的原理是：在弹性限度内，弹簧被传动液压到最高限位时，弹力势能最强，此时两互相吸引的磁极最远离，因而磁力最弱；随着传动液的逐步释放，弹力会越来越小，而两互相吸引的磁极却越来越靠近，故而磁力就越来越大，磁力的最大值正好与弹力的最小值对应，弹力的最大值与磁力的最小值对应。这样，二者的相反作用正好互相弥补了弹力和磁力各自的不足之处而达到了一种较完美的复合动力储能方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种在有限的液压储能容积内，能量储存更大，传动液释放压力的压差相对较小且较稳定，制造较简单，坚固而耐用的磁力和弹力等压力并用(或复合混用)的“磁弹复合式液压储能缸(或罐)”。

本发明的目的是通过以下方法来实现的：该“磁弹复合式液压储能缸(或罐)”，由缸(或罐)筒、活塞、弹簧及由缸(或罐)筒、活塞、液腔缸(或罐)盖形成的液压腔和由缸(或罐)筒、活塞、弹腔缸(或罐)盖形成的弹力腔构成。在活塞和液腔缸(或罐)盖上设有能够相互吸引作用的磁极，或在活塞和弹腔缸(或罐)盖上设有能够相互排斥作用的磁极。

为更好地完善上述发明目的，还可通过以下方式来加以实现：磁极均相对缸筒纵向设置；在活塞和液腔缸盖或弹腔缸盖上可设置相互吸引或排斥作用的单磁极，也可对应设置相互吸引或排斥作用的多磁极；活塞和液腔缸盖或弹腔缸盖可由磁体直接制作而成；液腔口设置在液腔缸盖的圆心处且同心，液体压注管可与液体释放管共用同一个液腔口；弹力腔为一密闭腔，为加强弹力腔内的压力，可以充入压缩气体。

本发明“磁弹复合式液压储能缸(或罐)”与已有的技术相比具有如下优点：由于在液压弹力储能缸(或罐)内植入了磁力等其它复合力，故而弥补了仅用弹力储能固有的压差较大的缺陷，不但使传递液释放能量的过程相对较稳定，且能在有限的储能容积内储存更大的液压能量，因而，应用前景更为广泛，也更加实用。

附图说明

图1是本发明的正视示意图

图2是本发明的纵剖视示意图

图中，1缸筒，2活塞，3弹簧，4液腔缸盖，5液压腔，6弹腔缸盖，7弹力腔，8液盖磁极，9活塞液端磁极，10活塞弹端磁极，11弹盖磁极，12液腔口，13液腔口阀，14传动液，15液体压注管，16液体释放管，17圆柱形平衡滑杆，18圆形通孔，19拉动装置，20滑杆外端头。

下面参照附图对本发明的实施例进行描述。

具体实施方式

本发明磁弹复合式液压储能缸，由缸筒1、活塞2、弹簧3及由缸筒1、活塞2、液腔缸盖4形成的液压腔5和由缸筒1、活塞2弹腔缸盖6形成的弹力腔7构成。为植入磁力并使磁力产生最佳效果，应在液腔缸盖4和活塞2上对应设置能够产生相互吸引作用的液盖磁极8和活塞液端磁极9；在储能缸有限的液压空间内，使弹力腔7内的最高压力面与液压腔5内的最低磁引力面对应并重合，使弹力腔7内的最低压力面与液压腔5内的最高磁引力面对应并重合，或在活塞2和弹腔缸盖6上设置能够产生相互排斥作用的活塞弹端磁极10和弹盖磁极11，以增强弹力腔7内的压力。

在通常情况下，仅在液腔缸盖4上设置液盖磁极8并在活塞2上对应设置能够相互吸引作用的活塞液端磁极9即可满足制作要求和储能需要。为增强弹力腔7内的弹压力，使其产生更强的弹力效果，制作时也可考虑在弹腔缸盖6上设置上能与活塞弹端磁极10相互排斥的弹盖磁极11，从而充分利用磁性的“斥弹力”。为优化磁力作用，应使液盖磁极8和活塞液端磁极9或活塞弹端磁极10和弹盖磁极11的磁力方向均相对缸筒1纵向设置，并使各磁极形成NS(或SN)或NSNN(或SNSS)的对应排列顺序；为更加优化磁力作用，可在液腔缸盖4和活塞2上或弹腔缸盖6上对应设置相互吸引或排斥作用的单磁极，也可对应设置相互吸引或排斥作用的多磁极(图中未作表示)；活塞2和液腔缸盖4或弹腔缸盖6可由永久磁体直接制作而成(图中未作表示)。

为美观和制作简易合理起见，应将液腔口12设置在液腔缸盖4的圆点处并为同心圆，这样做即使是通过磁体，也不会太大影响磁体的磁力(当然，如果此处需用作滑杆通孔时，则应将液腔口12设于它处)；为更加加强磁弹复合式液压储能缸(或罐)的储能效果，可将弹力腔7制作为密闭腔，并充入压缩气体，同时发挥高压压缩气体的膨弹作用；为缩小储能缸(或罐)的总体积或减轻其总重量，也可在弹力腔7内直接用高压气体(图中未作表示)的膨弹力或磁斥力取代固体弹簧3。

为防止高磁场对外界的不良影响，应对磁体的外磁场采取屏蔽措施，最好在磁体或整个储能缸(或罐)的***设置上磁场对外屏蔽装置(图中未作表示)；为防止外界温度变化对储能缸(或罐)造成的不良影响，还应设置防冻措施等(图中未作表示)；为达到更好的密封效果和提高功效起见，通常应在活塞2上设置多道密封圈和润滑措施(图中未作表示)。在液腔口12处设置液腔口总阀13，传动液14的液体压注管15和液体释放管16可共用同一液腔口12和液腔口总阀13；为能及时反映液压腔5内的液压强度或液体容量等，应在储能缸(或罐)或管道上设置压力表计等(图中未作表示)。

其基本工作原理是：在弹性限度内，弹簧被传动液14压至最高上限时，弹力势能最强，此时两互相吸引的液盖磁极8和活塞液端磁极9相离最远，即弹力最高点与磁引力最低点对应。反之，随着传动液14的逐步释放，弹力会越来越小，而两互相吸引的液盖磁极8和活塞液端磁极9却越来越靠近，故而磁引力就越来越大，磁引力的最大值正好与弹力的最小值对应。这样，弹力和磁力的相反作用正好互相弥补了二者各自的不足之处，而达到了一种较完美的相互迎合式的复合力储能方式。

该磁弹复合式液压储能缸(或罐)可横向放置使用，也可以纵向放置使用，还可以斜向放置使用，但最佳的使用方式是纵向放置使用，且将液压腔5置于弹力腔7的正下方，这样就可以充分利用活塞2和弹簧3及其它外力的自身重力而自然提高液压腔5内的正压力。另外，为了避免或防止活塞2在缸内因压力不均造成的倾斜等问题，应在弹力腔7内活塞2的弹端圆心处固定设置一条圆柱形平衡滑杆17，并在弹腔缸盖6上相应设置一个能够使该圆柱形平衡滑杆17往复滑通的圆形通孔18；为可用其它机械拉动活塞2而使液压腔5直接吸入传动液14，应在滑杆17的外端处设置拉动装置19；为使活塞2得到更大的正压力，可在滑杆17延伸端的滑杆外端头20(包括拉动装置19)上施加外压力(图中未作表示)。同理，也可在液压腔5内活塞2的液端圆心处固定设置一条圆柱形平衡滑杆(图中未作表示)，并在液腔缸盖4上相应设置一个能够使该圆柱形平衡滑杆往复滑通的圆形通孔(图中未作表示)；为使活塞2得到更大的压力，可在滑杆延伸端上施加外拉力(图中未作表示)，也可通过滑杆串联上多级磁力或弹簧增力(或助力)机构(图中未作表示)；当在滑杆上串联多级磁力或弹力等增力(或助力)机构时，可将滑杆做成圆管状而将液腔口12及液腔口阀13设置在该圆管上(图中未作表示)。磁力、弹力、气压力或外压力或外拉力等可同时并用以增大液腔压力。为稳定放置该磁弹复合式液压储能缸(或罐)，应设置稳定支架(图中未作表示)。该“磁弹复合式液压储能缸(或罐)”用途广泛，尤其适用于“液传递弹力转子发动机”作为动力。

Claims (10)

1.一种磁弹复合式液压储能缸，由缸筒(1)、活塞(2)、弹簧(3)及由缸筒(1)、活塞(2)、液腔缸盖(4)形成的液压腔(5)和由缸筒(1)、活塞(2)、弹腔缸盖(6)形成的弹力腔(7)构成，其特征在于：在液腔缸盖(4)和活塞(2)上设有相互吸引作用的液盖磁极(8)和活塞液端磁极(9)。

2.根据权利要求1所述的一种磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：弹力腔(7)内的最高压力与液压腔(5)内的最低磁引力对应并重合，弹力腔(7)内的最低压力与液压腔(5)内的最高磁引力对应并重合。

3.根据权利要求1所述的磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：在活塞(2)和弹腔缸盖(6)上设有能够起到相互排斥作用的活塞弹端磁极(10)和弹盖磁极(11)。

4.根据权利要求1所述的磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：液盖磁极(8)和活塞液端磁极(9)或活塞弹端磁极(10)和弹盖磁极(11)均相对缸筒(1)纵向设置，并使各磁极形成NS(或SN)或NSNN(或SNSS)的对应排列顺序。

5.根据权利要求1所述的磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：在活塞(2)和液腔缸盖(4)或弹腔缸盖(6)上可设置相互吸引或排斥作用的单磁极，也可对应设置相互吸引或排斥作用的多磁极。

6.根据权利要求1所述的一种磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：活塞(2)和液腔缸盖(4)或弹腔缸盖(6)可由永久磁体直接制作而成；在磁体***设有磁场对外屏蔽保护装置。

7.根据权利要求1所述的一种磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：弹力腔(7)为一密闭腔，可充入压缩气体，或可用高压气体的膨弹力或磁斥力取代弹簧(3)。

8.根据权利要求1所述的一种磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：磁力、弹力、气压力或外压力或外拉力可同时并用。

9.根据权利要求1所述的一种磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：在活塞(2)的弹端圆心处固定设有一条能在圆形通孔(18)内往复滑通的圆柱形平衡滑杆(17)；在滑杆(17)的外端处设有拉动装置(19)；可在滑杆外端头(20)上施加正压力；也可在液压腔(5)内活塞(2)的液端圆心处固定设置一条圆柱形平衡滑杆，并在液腔缸盖(4)上相应设置一个能够使该圆柱形平衡滑杆往复滑通的圆形通孔。

10.根据权利要求1所述的一种磁弹复合式液压储能缸，其特征在于：可通过滑杆延伸端在液压缸外串联上多级磁力或弹簧增力或助力机构；滑杆可做成圆管状而将液腔口12及液腔口阀13设置在该圆管上。

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