Гидравлический амортизатор
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Гидравлический амортизатор содержит ротор, статор и приводной вал. Ротор и статор совместно образуют рабочую камеру, в которой содержится жидкая среда. Статор содержит выпускное отверстие, сопло, выхлопной канал, эжекторный канал и впускное отверстие. Выпускное отверстие, выхлопной канал и впускное отверстие находятся в сообщении с рабочей камерой. Эжекторный канал находится в сообщении с выпускным отверстием, выхлопным каналом и впускным отверстием. Сопло расположено в сочленении, в котором выпускное отверстие соединено с выхлопным каналом и эжекторным каналом. Сопло располагается вдоль направления вывода выпускного отверстия к сочленению, в котором выхлопной канал соединен с эжекторным каналом, и ширина канала сопла на этом протяжении меньше, чем ширина выпускного отверстия и эжекторного канала. Достигается уменьшение потери жидкости в рабочей камере гидравлического амортизатора. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к гидравлическому амортизатору.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Гидравлический амортизатор (также называемый гидравлическим замедлителем) является поглощающим энергию устройством, преобразующим механическую энергию в тепловую энергию. Главным образом, он используется во вспомогательном тормозе автомобилей. Два смежных лопастных колеса, то есть лопастное колесо приводного ротора и лопастное колесо неподвижного статора, расположены напротив друг друга, чтобы образовывать рабочую камеру, в которой контур потока образуется жидкой средой. Жидкая среда приводится в движение посредством лопастного колеса ротора, чтобы вращаться вокруг оси; тем временем, жидкая среда перемещается вдоль направления лопаток лопастного колеса ротора и выбрасывается в лопастное колесо статора. Благодаря силе реакции, прикладываемой к жидкой среде со стороны лопастного колеса статора, жидкая среда вытекает из лопастного колеса статора и поворачивается назад, чтобы толкать лопастное колесо ротора, что формирует крутящий момент сопротивления лопастному колесу ротора и замедляет вращение лопастного колеса ротора, таким образом, достигая замедляющего торможения на передаточном валу.
Когда гидравлический амортизатор работает, некоторое количество жидкой среды испаряется и преобразуется в газообразную среду, вместе с увеличением температуры жидкой среды в рабочей камере. Если температура во время работы гидравлического амортизатора является высокой, особенно в случае высокого давления пара используемой жидкой среды, сформированная газообразная среда должна быть выгружена, иначе гидравлический амортизатор может повредиться или даже взорваться из-за избыточного давления в рабочей камере.
Так как в рабочей камере нет четкой разграничительной линии между жидкой средой и газообразной средой во время работы гидравлического амортизатора, в большинстве случаев жидкая среда сосуществует с газообразной средой в рабочей камере. Если необходимо выгрузить газообразную среду из рабочей камеры, может быть неизбежно выгружено некоторое количество жидкой среды, что приводит к избыточным потерям жидкой среды в рабочей камере.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Чтобы решить проблему утечки жидкой среды в рабочей камере во время работы существующих гидравлических амортизаторов, в настоящей заявке предложен гидравлический амортизатор, содержащий ротор, статор и приводной вал для приведения в движение ротора, при этом ротор и статор совместно образуют рабочую камеру, в которой содержится жидкая среда, при этом статор, в свою очередь, обеспечен выпускным отверстием, соплом, выхлопным каналом, эжекторным каналом и впускным отверстием;
выпускное отверстие, выхлопной канал и впускное отверстие находятся в сообщении с рабочей камерой соответственно;
эжекторный канал находится в сообщении с выпускным отверстием, выхлопным каналом и впускным отверстием соответственно;
сопло расположено в сочленении, в котором выпускное отверстие соединено с выхлопным каналом и эжекторным каналом;
сопло продолжается вдоль направления вывода выпускного отверстия в сочленение, в котором выхлопной канал соединен с эжекторным каналом, и ширина канала сопла на этом протяжении меньше, чем ширина выпускного отверстия и эжекторного канала соответственно.
В варианте осуществления угол между направлением вывода выпускного отверстия и направлением скорости смежной жидкой среды в рабочей камере составляет менее 90° и угол между направлением ввода впускного отверстия и направлением скорости смежной жидкой среды в рабочей камере составляет менее 90°.
В варианте осуществления статор содержит передний статор и задний статор, при этом рабочая камера содержит переднюю рабочую камеру и заднюю рабочую камеру;
передний статор расположен в передней стороне ротора, и передняя рабочая камера образована совместно посредством переднего статора и передней стороны ротора;
задний статор расположен в задней стороне ротора, и задняя рабочая камера образована совместно посредством заднего статора и задней стороны ротора.
В варианте осуществления выхлопное отверстие выхлопного канала находится в сообщении с наружным воздухом.
В варианте осуществления гидравлический амортизатор дополнительно содержит резервуар для хранения жидкой среды, резервуар находится в сообщении с рабочей камерой.
В варианте осуществления жидкая среда является жидкой водой.
Преимущество настоящего изобретения состоит в следующем: посредством предоставления гидравлического амортизатора, статор которого, в свою очередь, оборудован выпускным отверстием, соплом, выхлопным каналом, эжекторным каналом и впускным отверстием, во время работы гидравлического амортизатора жидкая среда в рабочей камере выводится через выпускное отверстие статора и вводится в эжекторный канал через сопло, так как ширина канала сопла на его протяжении меньше, чем ширина выпускного отверстия и эжекторного канала соответственно, жидкая среда имеет высокую скорость, когда проходит через сопло, согласно принципу Бернулли, так как динамическое давление жидкой среды на высокой скорости возрастает, а статическое давление уменьшается вблизи сочленения выхлопного канала и эжекторного канала, имеет место поглощение, так что небольшое количество жидкой среды, выгружаемой из выхлопного канала, может быть поглощено и возвращено в рабочую камеру через эжекторный канал и впускное отверстие, таким образом, избегая потерь жидкой среды в рабочей камере.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - конструктивный вид гидравлического амортизатора согласно варианту осуществления настоящего описания.
Фиг.2 - схематичный конструктивный вид статора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение будет более подробно описано посредством дальнейших конкретных вариантов осуществления совместно с сопроводительными чертежами.
Настоящая заявка использует принцип Бернулли, который был впервые предложен Даниилом Бернулли в 1726 году. Этот принцип состоит в следующем: если скорость текущей жидкости или газа низкая, локальное статическое давление высокое; если скорость высокая, тогда локальное статическое давление низкое.
Как показано на фиг.1, гидравлический амортизатор, обеспеченный в данном варианте осуществления, содержит ротор 1, статор 2 и приводной вал 3. Приводной вал 3 приводит в движение ротор 1. Ротор 1 и статор 2, обеспеченные с определенным расстоянием между ними, совместно образуют рабочую камеру 4, в которой располагается жидкая среда, когда гидравлический амортизатор работает.
Ротор 1 и статор 2 соответственно обеспечены лопастями, которые выполнены в соответствии с гидродинамикой. Чтобы заполнять рабочую камеру 4 жидкой средой, гидравлический амортизатор, предложенный в данном варианте осуществления, дополнительно содержит резервуар 5. Резервуар 5, находящийся в сообщении с рабочей камерой 4, заполнен большим количеством жидкой среды, которую при необходимости вводят в рабочую камеру 4 через трубку. Когда гидравлический амортизатор работает, жидкая среда в рабочей камере 4 поглощается, ускоряется посредством лопасти ротора 1 и в итоге толкается к статору 2 со стороны, в которой радиус рабочей камеры 4 сравнительно больше; скорость жидкой среды существенно снижается или даже реверсируется посредством лопасти статора 2, затем жидкая среда отправляется назад в ротор 1 посредством статора 2 в стороне, в которой радиус рабочей камеры 4 сравнительно меньше; и так далее, во время такого процесса ротор 1 постоянно передает свою собственную кинетическую энергию жидкой среде, которая в свою очередь преобразует кинетическую энергию в тепло за счет высокого давления, получаемого, когда статор 2 осуществляет резкое изменение направления (включая изменение направления внутри ротора), таким образом, достигая рассеивания кинетической энергии ротора в форме тепла, а также амортизирующего действия ротора 1.
В гидравлическом амортизаторе, предложенном в данном варианте осуществления, жидкая среда в рабочей камере 4 является жидкой водой; тогда как в других вариантах осуществления жидкая среда в рабочей камере 4 может являться другими жидкими веществами вместо жидкой воды.
Во время работы гидравлического амортизатора, представленного в данном варианте осуществления, кинетическая энергия ротора 1 преобразуется жидкой водой в тепло, и, благодаря высокой температуре, жидкая вода будет превращаться в водяной пар, который необходимо выгружать из рабочей камеры 4. Когда выгружается водяной пар, также будет выгружаться часть жидкой воды. Чтобы снизить потери жидкой воды в рабочей камере 4, в данном варианте осуществления главным образом был улучшен статор 2 гидравлического амортизатора. Как показано на фиг.2, статор 2, в свою очередь, обеспечен выпускным отверстием 21, соплом 22, выхлопным каналом 23, эжекторным каналом 24 и впускным отверстием 25, выпускное отверстие 21, выхлопной канал 23 и впускное отверстие 25 находятся в сообщении с рабочей камерой 4 соответственно; эжекторный канал 24находится в сообщении с выпускным отверстием 21, выхлопным каналом 23 и впускным отверстием 25 соответственно; сопло 22 расположено в сочленении, в котором выпускное отверстие 21 соединено с выхлопным каналом 23 и эжекторным каналом 24; сопло 22 продолжается вдоль направления вывода выпускного отверстия 21 к сочленению, в котором выхлопной канал 23 соединен с эжекторным каналом 24, и ширина канала сопла 22 на этом протяжении меньше, чем ширина выпускного отверстия 21 и эжекторного канала 24 соответственно.
Со специальной конструкцией статора 2 гидравлического амортизатора, предложенного в данном варианте осуществления, жидкая среда, выгружаемая из выхлопного канала 23, может эффективно рециркулировать для предотвращения потери жидкой среды в рабочей камере 4. Одним из конкретных путей, посредством которых жидкая среда, выгружаемая из выхлопного канала 23, рециркулируется посредством статора 2, является следующий: когда гидравлический амортизатор работает, жидкая среда в рабочей камере 4 выводится через выпускное отверстие 21 статора 2 и вводится в эжекторный канал 24 через сопло 22, так как ширина канала сопла 22 на его протяжении меньше, чем ширина выпускного отверстия 21 и эжекторного канала 24 соответственно, жидкая среда имеет высокую скорость, когда проходит через сопло 22, согласно принципу Бернулли, так как динамическое давление жидкой среды на высокой скорости возрастает, а статическое давление уменьшается вблизи сочленения выхлопного канала 23 и эжекторного канала 24, имеет место поглощение, так что небольшое количество жидкой среды, выгружаемой из выхлопного канала 23, может быть поглощено и возвращено в рабочую камеру 4 через эжекторный канал 24 и впускное отверстие 25, таким образом, избегая потери жидкой среды в рабочей камере 4.
В данном варианте осуществления, так как жидкая среда в рабочей камере 4 всасывается через выпускное отверстие 21 и жидкая среда в эжекторном канале 24 возвращается в рабочую камеру 4 через впускное отверстие 25, угол между направлением вывода выпускного отверстия 21 и направлением скорости смежной жидкой среды в рабочей камере 4 составляет менее 90°, и угол между направлением ввода впускного отверстия 25 и направлением скорости смежной жидкой среды в рабочей камере 4 составляет менее 90°. В частности, выпускное отверстие 21 выполнено с возможностью максимально выводить энергию жидкой среды в рабочую камеру 4, впускное отверстие 25 выполнено с возможностью минимизировать энергию жидкой среды, требуемую для возврата в рабочую камеру 4. В данном варианте осуществления имеется множество выпускных отверстий 21 и множество впускных отверстий 25, выхлопной канал 23, используемый для выгрузки воздуха из рабочей камеры 4 наружу, обеспечено множество выхлопных отверстий, очевидно, выпускное отверстие выпускного канала 23 находится в сообщении с наружным воздухом.
В данном варианте осуществления рабочая камера 4 гидравлического насоса содержит переднюю рабочую камеру 41 и заднюю рабочую камеру 42, в частности, статор 2 в данном варианте осуществления содержит передний статор и задний статор, передний статор расположен в передней стороне ротора 1, задний статор расположен в задней ротора 1, передняя рабочая камера 41 образована совместно посредством переднего статора и передней стороны ротора 1, а задняя рабочая камера образована совместно посредством заднего статора и задней стороны ротора 1. Посредством совместного воздействия на ротор 1 со стороны переднего статора и заднего статора амортизирующее усилие ротора 1 может быть эффективно улучшено, что дополнительно повышает амортизирующее усилие гидравлического амортизатора. В соответствии с реальными потребностями только передняя рабочая камера 41 или задняя рабочая камера 42 обеспечивается в гидравлическом амортизаторе в других вариантах осуществления.
Выше описано подробное пояснение настоящего изобретения в комбинации с конкретными вариантами осуществления; однако нельзя считать, что конкретные варианты осуществления настоящего изобретения ограничены этим пояснением. Рядовые специалисты в данной области техники также смогут сделать простые выводы или изменения на основе принципов настоящего изобретения.
1. Гидравлический амортизатор, содержащий ротор (1), статор (2) и приводной вал (3) для приведения в движение ротора (1), при этом ротор (1) и статор (2) совместно образуют рабочую камеру (4), в которой содержится жидкая среда, при этом статор (2), в свою очередь, обеспечен выпускным отверстием (21), соплом (22), выхлопным каналом (23), эжекторным каналом (24) и впускным отверстием (25);
выпускное отверстие (21), выхлопной канал (23) и впускное отверстие (25) находятся в сообщении с рабочей камерой (4) соответственно;
эжекторный канал (24) находится в сообщении с выпускным отверстием (21), выхлопным каналом (23) и впускным отверстием (25) соответственно;
сопло (22) расположено в сочленении, в котором выпускное отверстие (21) соединено с выхлопным каналом (23) и эжекторным каналом (24);
сопло (22) продолжается вдоль направления вывода выпускного отверстия (21) к сочленению, в котором выхлопной канал (23) соединен с эжекторным каналом (24), и ширина канала сопла (22) на этом протяжении меньше, чем ширина выпускного отверстия (21) и эжекторного канала (24) соответственно.
2. Гидравлический амортизатор по п.1, в котором угол между направлением вывода выпускного отверстия (21) и направлением скорости смежной жидкой среды в рабочей камере (4) составляет менее 90°, при этом угол между направлением ввода впускного отверстия (25) и направлением скорости смежной жидкой среды в рабочей камере (4) составляет менее 90°.
3. Гидравлический амортизатор по п.2, в котором статор (2) содержит передний статор и задний статор, при этом рабочая камера (4) содержит переднюю рабочую камеру (41) и заднюю рабочую камеру (42), передний статор расположен в передней стороне ротора (1), и передняя рабочая камера (41) образована совместно посредством переднего статора и передней стороны ротора (1), задний статор расположен в задней стороне ротора (1), и задняя рабочая камера (42) образована совместно посредством заднего статора и задней стороны ротора (1).
4. Гидравлический амортизатор по п.1, в котором выхлопное отверстие выхлопного канала (23) находится в сообщении с наружным воздухом.
5. Гидравлический амортизатор по п.1, дополнительно содержащий резервуар (5) для хранения жидкой среды, резервуар (5) находится в соединении с рабочей камерой (4).
6. Гидравлический амортизатор по любому из пп.1-5, в котором жидкая среда является жидкой водой.
