Гидрокапиллярный аккумулятор Ерошенко Советский патент 1987 года по МПК F15B1/04 F15B1/24 

Изобретение относится к устройствам аккумулирования энергии и может быть использовано в качестве амортизирующих и демпфирующих устройств в различньпс машинах и механизмах.

Цель изобретения - повьшение быстродействия аккумулятора при сохранении его высокой удельной энергоемкости.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема аккумулятора с использованием эластичной мембраны в качестве разделительного элемента; на фиг. 2 - принципиальная схема аккумулятора с поршнем в качестве разделителя.

Аккумулятор состоит из корпуса 1 с разделительным элементом 2, замыкающим рабочую камеру 3, заполненную жидкостью А и капиллярно-пористыми дискретными частицами 5, не смачиваемыми жидкостью 4. Гидравлическая связь аккумулятора с объектом энер- гии (работы) осуществляется через штуцер 6 (фиг. 1 и 2). Механическая связь с объектом работы осуществляется через шток 7.

В качестве дискретных частиц 5 капиллярно-пористых тел используют

в г

10

где G - поверхностное натяжение жидкости 4;

краевой угол (0 90), радиус пор и капилляров в .дискретных частицах. Накапливаемая за цикл энергия опре деляется равенством

Vt П,

Е Pdv 1 GdQcosg,

Y, ,

где П - межфазная поверхность контак та жидкость - капиллярно-пористое тело.

При соединении аккумулятора через

7

15 гидравлический штуцер 6 или шток связи с объектом работы совершается работа W«E, так как объем рабочей камеры 3 самопроизвольно увеличивается во время разрядки аккумулятора

20 из-за вытеснения жидкости из пор и капилляров под действием капиллярного давления Лапласа, При этом межфазная поверхность контакта сокращается от Qy вследствие того, что изометрические процессы образования и сокращения межфазной поверхности контакта жидкость - твердое тело обратимы, КПД предлагаемого аккумулятора близок к единице. Небольгранулы и порошки силикагелей-, алюмо- зо шое снижение КПД связано с пористых углей. Знутрен25

силикатов, нюю поверхность пор и капилляров модифицируют кремнийорганическими (например, полиснлоксаны) и фтороргани- ческими (например, тефлон) соединениями для придания фобности (несмачиваемости) внутренней поверхности пор и капилляров. В качестве жидкостей используют воду, техническое масло и другие гидро- и олеофобные жидкости и растворы.

Аккумулятор работает следующим образом.

При избытке энергии, подлежащей аккумулированию, рабочий объем камеры 3 сжимается под действием перемещающегося) разделительного элемента 2 (мембрана на фиг. 1 и поршень на фиг. 2)так как находящаяся там жидкость 4 заполняет полое пространство капиллярно-пористых частиц 5. При этом объем рабочей камеры 3 уменьшается, а давление определяется капиллярным давлением Лапласа:

2всо80

г - -

гистерезисом угла смачивания б (небольшое изменение кривизны мениска) при прину дительном закачивании и самопроиз- .вольном выталкивании жидкости из пор 35 и капилляров.

Формула изобретени-я

40 1. Гидрокапиллярный аккумулятор, содержащий капиллярно-пористое тело, размещенное в корпусе, заполненном несмачивающей жидкостью и связанном через штуцер с линией нагнетания,

45 отличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия акку-. мулятора при сохранении его высокой удельной энергоемкости,система капиллярно-пористое тело - несмачива50 ющая жидкость выполнена в виде суспензии.

2. Аккумулятор по п. 1, о т л и- чающийся тем, что система капиллярно-пористое тело - несмачиваю-

55 щая жидкость выполнена в виде коллоида .

в г

где G - поверхностное натяжение жидкости 4;

краевой угол (0 90), радиус пор и капилляров в .дискретных частицах. Накапливаемая за цикл энергия определяется равенством

Vt П,

Е Pdv 1 GdQcosg,

Y, ,

где П - межфазная поверхность контакта жидкость - капиллярно-пористое тело.

При соединении аккумулятора через

7

5 гидравлический штуцер 6 или шток связи с объектом работы совершается работа W«E, так как объем рабочей камеры 3 самопроизвольно увеличивается во время разрядки аккумулятора

зо шое снижение КПД связано с

гистерезисом угла смачивания б (небольшое изменение кривизны мениска) при принудительном закачивании и самопроиз- .вольном выталкивании жидкости из пор 35 и капилляров.

Формула изобретени-я

1. Гидрокапиллярный аккумулятор, содержащий капиллярно-пористое тело, размещенное в корпусе, заполненном несмачивающей жидкостью и связанном через штуцер с линией нагнетания,

отличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия акку-. мулятора при сохранении его высокой удельной энергоемкости,система капиллярно-пористое тело - несмачивающая жидкость выполнена в виде суспензии.

2. Аккумулятор по п. 1, о т л и- чающийся тем, что система капиллярно-пористое тело - несмачиваю-

щая жидкость выполнена в виде коллоида .

Редактор M. Дылын

Составитель 3. Пимахова Техред Л.Сердюкова

Заказ 3941/32Тираж 639Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

J t

pue.2

Корректор Л. Бескид

Изобретение м.б. использовано в гидравлических и механических системах, а также в качестве амортизирующих и демпфирующих устройств в различных машинах и механизмах. Цель изобретения - повышение быстродействия аккумулятора (А) при сохранении его высокой удельной энергоемкости. Для этого система капиллярно- пористое тело - несмачивающая жидкость выполнена в виде суспензии. Рабочий объем камеры 2 самопроизвольно увеличивается во время разрядки А из-за вытеснения жидкости из пор и капилляров под действием капиллярного давле:ния Лапласа, при этом А соединяется через гидравлический штуцер 6 с объектом работы. Поскольку изотермические процессы образования и сокращения межфазной поверхности контакта жидкость - твердое тело обратимы, КПД А близок к единице. Система капиллярно-пористое тело - несмачивающая жидкость м.б. также вьтол- нена в виде коллоида. 1 з.п. ф-лы, . 2 ил. (Л (Pue.j