一种液压储压器及恒压差控制器的制作方法

1.本发明涉及一种液压储压器及恒压差控制器，属于液压控制气压的技术领域。


背景技术：

2.在工业生产中还是普通生活中，常有环境气压不能满足人们生产、生活的情形或环境。如在高原地区中，空气中氧气占比与平原相似，但气压远低于平原。影响人们高原生活、旅行、运动，甚至产生高原反应等疾病。现有技术是吸氧气或呼吸加压气体。前者制氧工艺耗费较大，后者虽然能耗更低，但吸气过程中会造成呼吸罩内气压下降，导致吸气后无法再呼出气，实际使用过程中较为不便。如何实现吸气后呼吸罩内气压不变，现有技术实现的成本高或制备条件苛刻，故常见的方案仍为使用氧气瓶呼吸。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于实现气压的相对恒定不变，解决高原地区呼吸供气或日常工业应用中恒定增压、储气问题的稳定控制器。
4.为实现上述技术目的，本发明提供一种液压储压器包括u型壳体、液压油，所述u型壳体两端分别为高压端、低压端，所述高压段气压大于低压端气压，在u型壳体装载设定体积的液压油下，所述高压端在平衡段随着液面下降而增加横截面积，通过u型壳体结构调整低压端新增液压部分横截的液压油体积，实现高压端液面的气压差作用力始终等于低压端高出部分的液压油作用力。具体工作原理在于当u型壳体左右两端气压相同时，液面水平；但当一端气压高于另一端时，高压端液面下降，低压端液面抬升，当作用力平衡后，液面保持新平衡态。液压储压器采用的恒压差原理在于当高压端内气压高于低压端并达到设定气压差时，液面进入平衡段，当高压端上方空气继续增加，打破原有平衡状态时，液面下降增加气体空间。若单纯液面下降增加气体空间，低压端高出高压端液面的液压油多于原有平衡态，故在液面下降的同时增加高压端气液交界的横截面积，低压端新增的液压油包括绝对新增和相对新增两部分组成，绝对新增部分为低压端液面增高部分液压油，等于高压端液面降低部分液压油；相对新增部分液压油系低压端原有的液压油，系高压端液面下降后低压端原有液压油对应高出部分，该部分体积的液压油低于原高压端的平衡液面。通过u型壳体结构调整低压端新增液压部分横截的液压油体积，即通过壳体构造设计确定相对新增部分液压油。气压差设定为恒定值，相对新增液压油随高压端新增横截面平衡对应所需新增体积。所述高压端的平衡段，即液面在此段范围内均保持气压差恒定。平衡段上方横截面不小于平衡段顶部横截面，所述高压端平衡段的体积为最大可存储恒压差气体体积，单独使用液压储压器时，可作为恒压差气体的调节存储器。所述液压油包括水。
5.作为液压储压器的一项改进，高压端平衡段的壳体采用有气体可通透、液体不可通透的呼吸纸壁膜，当液面在平衡段上下波动时，气体可通透面积随液面上下而减增，使平衡段内输入气体等于输出气体，当输入气体减少液面上升而隔断部分呼吸纸壁膜，减少气体输出；当输入气体增加液面下降而释放部分呼吸纸壁膜，增加气体输出。平衡段可均采用
呼吸纸壁膜或仅竖条状设有呼吸纸壁膜。呼吸纸壁膜与液压油的选取需考虑两者间不能具有粘附性。呼吸纸的作用在于起到恒压差的同时释放多余的气体，与呼吸纸作用相同的低压端分支也用于释放多余的气体。在高压端平衡段上设若干低压端分支，低压端分支端口气压值和低压端端口气压相同，当高压端气体增加液面下降过程中，低压端分支液面与低压端液面等高，当高压端液面低于低压端分支与高压端交界口时，低压端分支无法支撑气压差，低压端分支内的液压油会流入高压端并增高液面，高压端内部分气体会从低压端分支溢出，起到释放气体、稳定气压的作用。当高压端内气体减少，高压端内液压油液面盖过低压端分支底部时，低压端分支内液压油高度再次与低压端液面相同。平衡原理在于当液面向下越过交界处后，低压端分支内的液压油与高压端内的液压油相分离时，等同于低压端内液压油减少，高压端液面继续下降，但随着液压油在重力作用下重新流入，高压端液面增高再次平衡。
6.利用液压储压器，本发明提供一种恒压差控制器，包括液压储压器、压缩气泵、连接体、泄压阀，或者包括含有呼吸纸壁膜液压储压器、压缩气泵、连接体。所述连接体上分别设有进气口、出气口、工作口，进气口与压缩气泵气管连接。所述恒压差控制器包括泄压阀时，出气口与泄压阀连接、泄压阀与液压储压器高压端连接；所述恒压差控制器包括含有呼吸纸壁膜液压储压器或低压端分支时，出气口直接与液压储压器高压端连接。
7.作为恒压差控制器中的泄压阀的一项改进，所述泄压阀内设有中空活塞、侧壁设有泄压槽，所述泄压槽位于中空活塞的活动范围之内，当液压油液面位于平衡段时，泄压槽随中空活塞下降打开并逐渐增大。所述中空活塞与液面间的空气可利用软质皮管通过液压油使用针筒抽送调节。当中空活塞另一端气压大于等于设定气压后，中空活塞开始下降；所述中空活塞与液面间的空气初始气压小于设定气压时，当中空活塞下降过程中，泄压槽随中空活塞下降仍保持关闭状态，当气体压缩到设定气压差后，泄压槽随着中空活塞下降开始打开并泄压出口随着中空活塞的继续下降而逐渐变大。所述位于中空活塞上端与侧端的泄压阀端口均与出气口气管连接，出气口通过中空活塞中部中空结构与泄压槽相通，所述泄压阀下端端口与液压储压器的高压端气管连接，所述泄压槽虽与泄压阀上端口通过侧端端口气体相通，但泄压阀上端口和下端口一样，与泄压槽间始终有中空活塞隔断。
8.作为恒压差控制器的泄压阀进一步改进，所述泄压阀内侧壁设有泄压槽和气膜，所述泄压阀上端口与出气口气管连接，气膜封闭泄压阀下端开口并且气膜开口与泄压阀下端口相通，所述泄压阀上端口气压小于设定气压时，气膜膨胀状态下封盖住泄压槽泄压口，随泄压阀上下两端气压差消失并上端气体持续增加，泄压槽逐渐打开。
9.作为恒压差控制器的气膜进一步改进，所述气膜在泄压槽密封处较为厚实，以实现气膜保持柔软的同时不能从泄压槽凸出去。所述气膜优选上端截面小于下端截面，如气膜外形呈梯形或圆锥体构造，气膜可采用橡胶制成。
10.作为液压储压器或恒压差控制器的进一步改进，未设有呼吸纸壁膜或低压端分支的液压储压器可多个串联，即仅第一个液压储压器可设有呼吸纸壁膜或低压端分支，后续串联的液压储压器绝对不可设有呼吸纸壁膜、相对不可设有低压端分支。后续串联的液压储压器设有低压端分支的，使用时后续串联的高压端液面不得低于任一低压端分支交界口。串联时通过抽送串联部位气体使各串联的液压储压器均可同时处于平衡段，递级实现压差平衡。若要实现平衡气压比环境气压高6牛每平方厘米(n/cm2)，单个液压储压器设定
25.高压端3液面继续降低400/123cm后横截面增加到0.3cm2，0.2cm2至0.3cm2的平均截面为0.25cm2；低压端4液面上升10/123cm2，平均截面积为10cm2。此时高压端3液面低于低压端4液面30/3cm。
26.即(10n/cm
2-7n/cm2)
×
0.3cm2＝0.9g/cm3×
0.01n/g
×
30/3cm
×
10cm2。
27.液压油转移体积为400/123cm
×
0.25cm2＝10/123cm2×
10cm228.结合附图2对本发明恒压差控制器的一种实施方式详作说明。
29.如图2所示，恒压差控制器包括液压储压器、压缩气泵5、连接体6、泄压阀10。液压储压器包括u型壳体1和液压油2，u型壳体1左侧为高压端3、右侧为低压端4，具体构造与图1所示实施例相同。连接体6包括进出口7、出气口8和工作口9，工作口9采用一对鼻塞外形结构且由软质硅胶制成。泄压阀10有三个连接端口和一个泄压槽12，内部设有中空活塞11，中空活塞11采用轻质塑料制作，上下两端均为活塞体、中间部分中空。在中空活塞11上端气压小于下端气压10n/cm2时，泄压槽12被中空活塞11下端活塞体阻隔封闭；当中空活塞11上端气压大于等于下端气压时，中空活塞11向下运动从而打开泄压槽12，当中空活塞11上下两端气压平衡后，中空活塞11停止运动。泄压阀10水平放置亦可，并可添置润滑液减少活塞移动的摩擦力。
30.结合附图3对本发明液压储压器串联的一种实施方式详作说明。
31.如图3所示，包括两个液压储压器，前一个液压储压器低压端4与后一个液压储压器高压端3气管连接。当环境气压为7n/cm2、单个液压储压器平衡3n/cm2，如图3所示两液压储压器均处于平衡端顶部，前一个液压储压器高压端气压为13n/cm2，两液压储压器间气体气压为10n/cm2，后一个液压储压器低压端气压为7n/cm2。
32.结合附图4对本发明含有气膜的泄压阀的一种实施方式详作说明。
33.如图4所示，包括泄压阀10和气膜13，泄压阀10上下两端均有开口，上端用于连接出气口8、下端用于连接高压端3，中部侧边设有泄压槽12。气膜13曾梯形构造，气膜13底部与泄压阀10内侧底部固定连接，当气膜13上端气压大于等于设定气压时，气膜13上部随着上部气体增加被慢慢下压从而逐渐打开泄压槽12。该气膜13采用橡胶制成，在泄压槽12处较为厚实，以实现气膜13保持柔软的同时不能从泄压槽12凸出去。
34.结合附图5对本发明未含泄压阀的恒压差控制器的一种实施方式详作说明。
35.如图5所示，恒压差控制器包括含呼吸纸壁膜的液压储压器、压缩气泵5、连接体6。连接体6的出气口8连接液压储压器高压端3，进气口7与压缩气泵5气管连接。高压端3平衡段设有竖状呼吸纸壁膜，液压油2难以附于呼吸纸壁膜。侧壁设有调节压缩气泵5的电阻条，液压油2内混有导电功能的电解质。通入电路的有效电阻条随液面上下波动而减增。
36.结合附图6对本发明含有低压端分支的恒压差控制器的一种实施方式详作说明。
37.如图6所示，恒压差控制器包括含有低压端分支4-1的液压储压器、压缩气泵5、连接体6。连接体6的出气口8连接液压储压器高压端3，进气口7与压缩气泵5气管连接。高压端3平衡段设有低压端分支4-1，平衡段内各高度仍保持两端气压差一定。
38.以上仅是本发明的应用示范，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，例如将液压储压器与液压储压器功能相似的气缸式储气囊串联、液压控制替换成电传控制或轻质弹簧控制等均落在本发明权利保护范围之内。