Гидрокапиллярный аккумулятор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИСАЙ ИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.04.80 (21) 2921005/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

F 15 В 1/04

Гааударстввлкый камитет (23) Приоритет— с

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень № 26 (53) УДК 621.226.3 (088,8) IIo делам лзабратеннй и открытий

Дата опубликования описания 25.07.82 (72) Автор изобретения

В. А. Ерошенко (71) Заявитель (54) ГИДРОКАПИЛЛЯРНЫЙ АККУМУЛЯТОР

Изобретение относится к устройствам аккумулирования энергии в гидросистемах, в автономных переносных накопителях энергии для совершения полезной работы (индивидуальное питание гидроприводов, создание гидравлических ударов или усилий при разрушении или обработке различных материалов, при прессовании и формовке изделий из металла и т. д.), кроме того, устройство может быть также использовано для создания амортизаторов ходовой части транспортных средств.

Известно устройство для аккумулирования энергии жидкости, содержащее корпус с выходным штуцером, подключенным к линии нагнетания, и рабочим элементом, расположенным в корпусе с возможностью взаимодействия с рабочей жидкостью 11}.

Недостатком этого устройства является низкая энергоемкость на единицу объема.

Для увеличения запаса аккумулирующей энергии необходимо неограниченно увеличивать объем рабочего тела.

Цель изобретения — повышение уровня аккумулируемой энергии в единице объема жидкости.

Указанная цель достигается тем, что рабочий элемент выполнен в виде капиллярно-пористого тела, не смачиваемого рабочей жидкостью.

На фиг. 1 представлен гидрокапиллярный аккумулятор; на фиг. 2 — вариант выполнения устройства для аккумулирования энергии с использованием двух несмешивающихся жидкостей; на фиг. 3— изотермы процесса зарядки и разрядки

1О для идеального гидроаккумулятора; на фиг. 4 — то же, для гидрокапиллярного аккумулятора на базе неоднородного микропористого тела.

Гидрокапиллярный аккумулятор содержит корпус 1, выходной штуцер 2, линию 5 нагнетания 3, рабочую жидкость 4, несмачивающую жидкость 5, капиллярно-пористое тело 6, установленное на точечных опорах 7.

Работа аккумулятора заключается в следующем.

При зарядке аккумулятора жидкость 5 по линии нагнетания 3 через штуцер 2 под давлением Ра подается в корпус 1, заранее заполненный жидкостью 5 под давлением Р1 и установленным в нем пористым

943444 (3) 10

40

Формула изобретения

55 телом 6, с суммарным объемом пор Чп.

Для того, чтобы жидкость 5 с поверхностным натяжением 6(и/м) и углом смачивания

8(Q> — "), не смачивающее капиллярно-по2 ристое тело 6 (фиг. 1) смогло войти в его капилляры радиусом г(М), необходимо приложить избыточное давление ЛР =

= Pmax Po рассчитываемое по формуле

ЛР = 2„ cos, н/м (1) где P o — начальйое давление (например, барометрическое), при котором все поры не заполнены жидкостью;

Ргпа„ вЂ” максимальное давление, при котором все поры заполнены жидкостью.

При давлении Рп1дх жидкость заполняет все поры, суммарный объем которых равен

V„, поэтому запас энергии E аккумулируемой жидкости, определяется по формуле (фиг. 3)

Е = ЛР V1 1,Дж (2)

При сообщении 1 посредством штуцера 2 (фиг. 1) с линией нагнетания 3 накопительная энергия E может совершить полезную работу, если давление P l жидкости в корпусе 1 (например, P i = P1„>x ) превышает давление со стороны потребляемого расхода Рз (например, Рз = Рс).

Процесс зарядки и разрядки гидрокапиллярного акку мулятора можно производить при настоящем и максимальном давлении жидкости. Это зн"÷èò,,что можно накапливать и использовать для совершения полезной работы максимально возможное количество энергии на единицу веса или об ьема аккумулятора. Так как запас энергии

Е пропорционален избытку давления ЬР, а последняя величина зависит от 6, О и г, то, меняя природу жидкости 5 (б и 8), а также характеристику капиллярно-пористого тела (0, г и Чп, в том числе1, можно менять аккумулирующую способность Е гидрокапиллярного аккумулятора.

При данном объеме корпуса 1 и объеме пор V можно резко увеличить запас энергии Е, если применять одновременно две жидкости 4 и 5 (фиг. 2) таким образом, чтобы жидкость 5 с большим коэффициентом поверхностного натяжения служила для заполнения капилляров суммарным объемом Vn (что обеспечивает резкое повышение Р„„ „), а. жидкость 4 с меньшим коэффициентом поверхностного натяжения была рабочим агентом для переноса импульса энергии от побудителя расхода к аккумулятору (если Р ) Р;) или от аккумулятора к потребителю расхода (если

P1 ) P5) (фиг. 2) .

Если капиллярно-пористое тело отличается разнопористостью, то связь между избыточным капиллярным д<1влением ЛР1 и приведенными объемами пор Ъ „1 с эквивалентным радиусом г; имеет вид, представленный на фиг. 4. B этом случае запас энергии Е следует рассчитывать по формуле

Е = Х, ЬР; Vni, где и — число приведенных объемов.

Наблюдаемое в ряде случаев явление незначительного наклонного гистерезиса между адсорбцией (кривая «а» на фиг. 4) и десорбцией (кривая «б») в определенном интервале размеров пор капиллярно-пористого тела объясняется тем, что при десорбции в капиллярах могут образовываться только шаровидные мениски, а при адсорбции как шаровидные, так и цилиндрические.

Не исключена также незначительная диссинация энергии при движении жидкости в капиллярах. При необходимости иметь высокую концентрацию энергии при постоянном максимальном давлении жидкости (например, использовании гидрокапиллярных аккумуляторов для запуска мощных дизелей с помощью вспомогательного гидродвигателя, для гидропривода транспортных средств, в том числе для приводов подводных лодок, используя их балластные отсеки, обычно заполняемые водой, в качестве замкнутых полостей, где могут быть помещены микропористые тела, для работы портативных гидропрессов и т. д.) нужно принять гидрокапиллярные аккумуляторы с характеристикой, представленной на фиг. 3 т. е. в качестве пористых тел использовать монопористое.

При создании, например, суперкомпактного амортизирующего устройства, его рабочая характеристика должна быть пологой (фиг. 4), в этом случае целесообраз но использовать неоднородное капил".ÿðíîпористое тело, При серийном производстве гидрокапиллярных аккумуляторов как индивидуальных источников питания, их регулярную зарядк> можно организовать на тепловых и гидроэлектростанциях в ночное время.

Гидрокапиллярный аккумулятор, содержащий корпус с выходным штуцером, подключенным к линии нагнетания, и рабочим элементом, расположенным в корпусе с возможностью взаимодействия несмачивающей с рабочей жидкостью, отличающиася тем, что, с целью повышения уровня аккумулируемой энергии в единице объема жидкости, рабочий элемент выполнен в виде капиллярно-пористого тела, не смачиваемого рабочей жидкостью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика, М., «Машиностроение», 1963, с. 399 фиг. 266.

943444

Фиг.

)l п

Фиг3

Фиг. 4Составитель 3. Пнмахова

Редактор А. Гулько Техред A. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 5070/42 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4