Гидрокапиллярный аккумулятор

Союз Советских Социалистических ИСАЙ ИЕ Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(23) Приоритет -Опубликовано 15.07.82.Дата опубликования опи Гоеударстеелкый комите СССР(53) УДК 621.226.3 (088.8) лв делам лзобретеннл и открытий(71) Заявител 54) ГИДРОКАПИЛЛЯРНЫЙ АККУМУЛЯТОР 1Изобретение относится к устройствамаккумулирования энергии в гидросистемах,в автономных переносных накопителях энер.гии для совершения полезной работы (индивидуальное питание гидроприводов, создание гидравлических ударов или усилийпри разрушении или обработке различныхматериалов, при прессовании и формовкеизделий из металла и т, д.), кроме того,устройство может быть также использовано для создания амортизаторов ходовойчасти транспортных средств.1 ОИзвестно устройство для аккумулирования энергии жидкости, содержащее корпус с выходным штуцером, подключеннымк линии нагнетания, и рабочим элементом,расположенным в корпусе с возможностьювзаимодействия с рабочей жидкостью 11.Недостатком этого устройства являетсянизкая энергоемкость на единицу объема.Для увеличения запаса аккумулирующейэнергии необходимо неограниченно увеличивать объем рабочего тела.Цель изобретения - повышение уровняаккумулируемой энергии в единице объемажидкости,2Указанная 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 для идеального гидроаккумулятора; на фиг. 4 - то же, для гидрокапиллярного аккумулятора на базе неоднородного микро- пористого тела.Гидрокапиллярный аккумулятор содержит корпус 1, выходной штуцер 2, линию 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 Р 2 подается в корпус 1, заранее заполненный жидкостью 5 под давлением Р и установленным в нем пористым10 15 зо 25 30 35 д,5 50 55 телом 6, с суммарным объемом пор Чп. Для того, чтобы жидкость 5 с поверхностным натяжением 6(н/м 1 и углом смачивания 0(8) - "), не смачивающее капиллярно-по 2ристое тело 6 (фиг. 1) смогло войти в его капилляры радиусом г М, необходимо приложить избыточное давление ЛР = = %ах - Ро рассчитываемое по формулер = 2 сов,н/мг (1) где Ро - начальйое давление (например,барометрическое), при котором все поры не заполнены жидкостью;Р,па - максимальное давление, при котором все поры заполнены жидкостью.При давлении Рп 1 жидкость заполняет все поры, суммарный объем которых равен Ч, поэтому запас энергии Е аккумулируемой жидкости, определяется по формуле (фиг. 3)Е = ЬР Чд,Дж (2)Г 1 ри сообщении 1 посредством штуцера 2 (фиг. 1) с линией нагнетания 3 накопительная энергия Е может совершить полезную работу, если давление Р жидкости в корпусе 1 (например, Р= Рщд) превышает давление со стороны потребляемого расхода Рз (например, Рз = Рс)Процесс зарядки и разрядки гилрокапиллярного аккумулятора можно производить при настоящем и максимальном давлении жидкости. Это значит, 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 (О, г и Чп, в том числе), можно менять аккумулирующую способность Е гидрокапиллярного аккумулятора.При данном объеме корпуса 1 и объеме пор Ъъ 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 Чп (что обеспечивает резкое повышение Р), а. жидкость 4 с меньшим коэффициентом поверхностного натяжения была рабочим агентом лля переноса импульса энергии от побудителя расхода к аккумулятору (если Рг ) Р;) или от аккумулятора к потребителю расхода (если РРз) (фиг, 2).Если капиллярно-пористое тело отличается разнопористостью, то связь между избыточным капиллярным давлением ЛР 1 и приведенными объемами пор Ъ 1 с эквивалентным радиусом г; имеет вид, пред. ставленный на фиг. 4. В этом случае за(3) формула изобретения Гидрокапиллярный аккумулятор, содержащий корпус с выходным штуцером, подключенным к линии нагнетания, и рабочим элементом, расположенным в корпусе с возможностью взаимодействия несмачиваю. щей с рабочей жидкостью, отличающйся 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 . Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика, М., Машиностроение, 1963, с. 399 фиг. 266. пас энергии Е следует рассчитывать по формулеЕ = Х, 1 Р; Чп 1,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 (на пример, использовании гидрокапиллярных аккумуляторов для запуска мощных дизелей с помощью вспомогательного гидро- двигателя, лля гидропривода транспортных средств, в том числе для приводов подводных лодок, используя их балластные отсеки, обычно заполняемые водой, в качестве замкнутых полостей, гле 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 капиллярнопористое тело,При серийном производстве гидрокапил лярных аккумуляторов как индивидуальных источников питания, их регулярную зарядку можно организовать на тепловых и гидроэлектростанциях в ночное время.витель 3.А. Бойка735 макова Соста ко ТехредТираж ИИПИ Государствен но делам изобрет 35, Москва, Ж - 35, ППП Патент, г. ректор В. Синицкаядписное ого комитета СССР ний и открытий Раушская наб., д. 4/5 жгород, ул. Проектная,