专利名称：用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构的制作方法
用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构
技术领域：
本发明涉及液力机械技术领域，特别涉及一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的结构。
背景技术：
液力机械是以流体(液体或气体)为工作介质与能量载体的机械设备。液力机械的工作过程，是流体的能量与机械的机械能相互转换或不同能量的流体之间能量传递的过程。包括液力偶合器、液力变矩器、液力缓速器等以液体为工作介质的能量转换装置。此处以液力缓速器为例说明，工作腔由带有叶片的转子和同样带有叶片的定子组成。制动作用是通过向工作腔中注入及排空工作介质来实现的，转子叶片与介质的相互作用力是惯性力。该力作用在转动的叶片上，因而产生了功(正或负，视力与叶片运动的方向而定)，此功即为介质与机器之间的能量转换量。液力机械被广泛应用于交通运输领域，由于液力传动的工作介质是液体，故能吸收并减少来自发动机和外载荷的振动与冲击。这就是液力传动的滤波性能和过载保护功能，因而可提高车辆的使用寿命。现有应用于车辆上的液力机械大多采用与变速箱集成在一起的做法，部分或完全的利用变速箱的油泵提供缓速器所需油液，这样液力缓速器可使用变速器的润滑油液，并且可利用变速器散热器进行散热。通过这样的设计可以达到很高的集成效果，但是这就给变速器的设计带来了很高的难度，使得变速器的设计、加工等过于复杂。其次利用控制流体(车辆上大部分使用经空气压缩泵增压的气体)作用于工作介质并将其压入工作腔。尤其是液力缓速器大多采用该类型的方法。通常情况下从汽车储气罐来的高压气体经过减压系统，优选阀形式的减压装置来实现。经过减压后的气体作用于工作介质容器上部，将工作介质通过管路或调压系统压入液力缓速器的工作腔。通过转子的高速运转将工作介质加速并冲击定子叶片，通过工作介质间的摩擦以及工作介质与叶片冲击损失，将车辆的动能转化为工作介质的热能。在液力缓速器工作液压回路中设有散热器，可将热量散发到空气或散热介质中。这就实现了液力缓速器的制动作用。为了使液力缓速器快速退出工作，工作介质容器上部的高压气体要快速排出。但是这时的工作介质与高压气体都已经被制动产生的热量加热到很高温度，高压气体在排出时快速减压，根据贝努力方程式这时气体的压能转化为动能，使气体高速喷出工作介质容器。为了使液力缓速器工作精度更高或实现车辆的恒速运行，控制气体总是以高频充入、排出工作介质容器。这样会使气体压力频繁变化，也使得气体流速变化很快。共知的是液体中气体的溶解量是和压力成正比；其次气体的溶解速度还取决于油液与气体掺混及流速。试 验证明溶解于油液中的空气，对油液的物理性能没有什么直接的影响。但在高速运转的液力机中液体被高速搅动，并产生高温，使得工作介质中夹杂大量气体。溶解于油液中的空气随着油液流动，因压力下降会析出大量空气来，在高速排出工作介质容器时会带出大量油液。这既影响了液力机的工作性能又污染了环境。现有的技术多使用在气体排出部分应用撞击回转式、离心式、含有各种滤芯的除油器或减压室、节流阀等复杂腔室及阀体等方法来分离并回收由于控制气体排出所带出的油液。所以综上所述现有的液力机用于解决控制气体排出工作容器时所带出的油液多采用复杂的阀体、管路、减压室、除油器、过滤器等。
发明内容本发明的目的是针对上诉问题，提供一种将工作介质与控制气体分离，且控制气体的压力仍然可以作用于工作介质上的囊式结构。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，包括工作介质容器和 设置于工作介质容器中的弹性气囊；该气囊将控制工作介质流动的控制流体和工作介质隔离。本发明进一步的改进在于工作介质容器连接液力机械循环管路；气囊通过电气阀连接气源，工作介质位于工作介质容器内壁与气囊外壁间。本发明进一步的改进在于所述气囊为波形多曲式气囊。本发明进一步的改进在于所述波纹多曲形式气囊由耐油橡胶制成，内部设有纤维织成的加强网布。本发明进一步的改进在于所述气囊通过带螺纹的管接头与气源相连通，所述带螺纹的管接头包括法兰和设置于法兰上的连接管；连接管外周加工有全螺纹，法兰上圆周方向设有若干连接纤维孔。本发明进一步的改进在于气囊连接液力机械循环管路；气囊内具有工作介质；工作介质容器的内壁与气囊外壁件的密闭腔体通过电气阀连接气源。本发明进一步的改进在于所述气囊为两个橡胶瓣膜固定形成的瓣膜气囊，其内部形成收容工作介质的腔体；所述气囊固定在工作介质容器的内壁上。本发明进一步的改进在于所述橡胶瓣膜由带内部纤维织布的橡胶制成。本发明进一步的改进在于气囊内的工作介质上部设有浮子式油气分离阀。相对于现有技术，本发明具有以下优点本发明通过在液力机的工作容器中加入波形多曲式或瓣膜式气囊用以分离工作介质和控制气体；采用该结构可以消除由于控制气体的高速排出所带出的油液，也可防止控制气体进入液力机的其他部分，降低液力机的密封要求。
图I为液力缓速器的工作原理图。图2为本发明的第一种形式的气囊示意图。图3为本发明的第二种形式的两瓣膜布置图。图4为本发明的连接管接头的示意图。
具体实施方式本发明涉及用于液力机的工作介质供给系统中用于隔离工作介质与控制压力介质的装置。可采用两种实施方式一种是波形多曲式气囊结构，一种是两瓣膜组合成的存储工作介质的油囊。第一种方式是在液力机的工作介质容器上部安装一个波纹多曲形式气囊，由耐油橡胶制成，内部为纤维织成的加强网布。由于气囊的材料橡胶就是典型的超弹性材料，将其压制成波纹型后，气囊自身就拥有了弹性模量。当液力机开始工作时，控制气通过电磁阀注入到气囊中，气囊膨胀挤压下部工作介质，并将其压入液力机的工作腔内，使液力机进入工作状态。工作介质上部与气囊外侧空气由油气分离阀排出工作介质容器，油液则无法排出。第二种方式是将液力机的工作介质装入由两瓣膜组成的工作介质腔。两瓣膜外侧和液力机壳体组成压力介质容腔，既控制气体挤压瓣膜的压力腔。瓣膜为一带有一定弧 度的圆盘片式的橡胶膜，外圈为使其固定在液力机壳体上的内置钢圈的圆环形突起固定结构。瓣膜由带内部纤维织布的橡胶制成，具有一定的弹性模量，可自动恢复原始形状。当液力机开始工作时，控制气通过电磁阀注入到液力机壳体与瓣膜之间的压力腔。两瓣膜受挤压内部的工作介质，并将其压入液力机的工作腔内，使液力机进入工作状态。工作介质上部设有浮子式油气分离阀，控制气体挤压瓣膜时工作介质上部的空气由油气分离阀排出工作介质容器，油液则无法排出。下面结合附图对本发明做进一步详细描述。如图I所示本发明以液力缓速器为例。工作回路是由转子I及定子2组成的工作腔和循环管路6所组成。这是大多数的液力缓速器的工作回路组成形式，可视为共知技术，此处不在赘述。详细说明本发明的液力缓速器的工作压力介质的供给系统。本发明实施例I是保留原有液力缓速器工作介质容器的形式，而在其方形腔内部加装波形多曲式气囊。电控液力缓速器在接到控制器的电信号之后通过电磁阀9将来自车辆储气罐的压力介质既控制气体通过气管8在电磁阀9的减压作用下通过控制压力介质管路100进入波形多曲式气囊200，气囊200在控制气压作用下克服自身的弹力而膨胀。此时气囊200外部与工作介质容器4中工作介质300 (油液)形成封闭空间，通过气囊膨胀既可在工作介质300上部建立所需的控制压力。这样工作介质300即可通过管路6及液力机入口节流阀5被压入转子I及定子2组成的工作腔，输出轴3带动转子I高速旋转，将油液高速甩出并冲击定子2叶片，使输出轴3的机械能通过工作介质的相互冲击摩擦转化为工作介质的热能。工作腔内的高压油液通过节流阀10的调节由管路6进入散热器7，并通过冷却介质将热量带走。冷却后的油液通过管路6返回到工作介质容器4。在液力缓速器停止工作时，电磁阀9内部连通排气气路，气囊200中的高压控制气体通过电磁阀9排到大气中。由于气囊200本身的弹性作用可以快速排出压力介质，这样可以加快液力缓速器退出工作的速度。本发明气囊通过带螺纹的管接头与控制压力介质相连通，其连接管接头如图4所示。为一带法兰面23的T型管接头，管接头为全外径加工螺纹的连接管22，法兰面23上圆周方向布满连接纤维孔21。气囊通过连接管22穿过在液力机壳体上专为其设计的连接孔紧固于其上；连接管22外加工螺纹，用两个带密封环的螺母将气囊紧固并密封在液力机的壳体上。本发明气囊工作时伸展较大，气囊与管接头的材料不同，为了防止在加压工作的过程中从管接头处渗漏特将管接头与气囊体在气囊热成型过程中一起成型。为了考虑加工及成本问题本气囊的接头为机加工件，而后管接头的法兰表面经过酸腐蚀去油清洗，并喷砂处理以增强其与橡胶的附着性能。在连接法兰面的圆周做了连接加强网布的纤维孔，在橡胶热成型过程中也会流入圆周上的空隙，这样可以形成稳定的连接。清洗及喷砂处理后将与加强网布同样材质的纤维穿过连接法兰23上的圆周方向的各个连接纤维孔21，而后进行灌胶并初步热成型，在形成一稳定连接片时再与气囊体一起进行热成型处理。这样连接管接头的紧固纤维可以和气囊中的加强网布通过橡胶间的热处理融为一体，进而增强气囊的抗疲劳及弯曲强度。 如图3所示为实施例2的隔离装置同样以液力缓速器为例。工作原理与上述实施例I 一致，只是要求将液力缓速器的工作介质容器进行改进，最优的形式是改成两半球型，通过螺栓将两瓣膜沿内带钢圈的密封固定圈固定、密封形成瓣膜气囊400。这种瓣膜式的油气隔离装置可以消除由于瓣膜气囊400与连接管接头的材质不同引起的工艺上的复杂和加工上的难度；由于分体成型，比起波形多曲式气囊300的一体成型来说具有很大的优势，它的模具比较容易制造、起模方便、成型性好、产品成型率高。工作过程与上述液力机相同，只是来自车辆储气罐的压力介质即控制气体通过气管在电磁阀9的减压作用下通过控制压力介质管路100进入瓣膜气囊400外部与工作介质容器4组成的控制气体作用空间，瓣膜气囊400在控制气压作用下挤压油液建立所需的控制压力。油液通过管路6经由单向阀5被压入转子I及定子2组成的工作腔，输出轴3带动转子I高速旋转，将油液高速甩出并冲击定子2叶片，使输出轴3的机械能通过工作介质的相互冲击摩擦转化为工作介质的热能。工作腔内的高压油液通过单向阀6进入散热器7，并通过冷却介质将热量带走。冷却后的油液通过管路6返回到瓣膜组成的瓣膜气囊400 (油囊)中。在液力缓速器停止工作时，电磁阀9内部连通排气气路，瓣膜气囊400外部的高压控制气体通过电磁阀9排到大气中。由于瓣膜成型时的预有弹性特征，如果外侧控制气体排出后瓣膜将靠自身的弹性复位，这样可加快排气和加快液力缓速器退出工作的速度。本发明第二种方式是将改变液力机的工作介质容腔的形状，将工作介质容腔改为球形并在其中装入由两瓣膜组成的工作介质腔。两瓣膜外侧和液力机壳体组成压力介质容腔，即控制气体挤压瓣膜的压力腔。瓣膜为一带有一定弧度的圆盘片式的橡胶膜，外圈为使其固定在液力机壳体上的内置钢圈的圆环形突起固定结构。这种结构能减少加工波形多曲式气囊带来的加强管接头的难度，和一体性成型的困难，但是要求对液力机壳体和布置形式改动较大。瓣膜由带内部纤维织布的橡胶制成，具有一定的弹性模量，可自动恢复原始形状。当液力机开始工作时，控制气通过电磁阀注入到液力机壳体与瓣膜之间的压力腔。两瓣膜受挤压内部的工作介质，并将其压入液力机的工作腔内，使液力机进入工作状态。工作介质上部设有浮子式油气分离阀，控制气体挤压瓣膜时工作介质上部的空气由油气分离阀排出工作介质容器，油液则无法排出。
权利要求
1.一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，包括工作介质容器(4)和设置于工作介质容器(4)中的弹性气囊；该气囊将控制工作介质流动的控制流体和工作介质隔离。
2.根据权利要求I所述的一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，工作介质容器(4)连接液力机械循环管路；气囊通过电气阀连接气源，工作介质位于工作介质容器(4)内壁与气囊外壁间。
3.根据权利要求2所述的一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，所述气囊为波形多曲式气囊。
4.根据权利要求3所述的一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，所述波纹多曲形式气囊由耐油橡胶制成，内部设有纤维织成的加强网布。
5.根据权利要求2所述的一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，所述气囊通过带螺纹的管接头与气源相连通，所述带螺纹的管接头包括法兰(23)和设置于法兰(23)上的连接管(22);连接管(22)外周加工有全螺纹，法兰(23)上圆周方向设有若干连接纤维孔(21)。
6.根据权利要求I所述的一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，气囊连接液力机械循环管路；气囊内具有工作介质；工作介质容器(4)的内壁与气囊外壁间的密闭腔体通过电气阀连接气源。
7.根据权利要求6所述的一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，所述气囊为两个橡胶瓣膜固定形成的瓣膜气囊(400)，其内部形成收容工作介质的腔体；所述气囊固定在工作介质容器(4)的内壁上。
8.根据权利要求7所述的一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，所述橡胶瓣膜由带内部纤维织布的橡胶制成。
9.根据权利要求6所述的一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，其特征在于，气囊内的工作介质上部设有浮子式油气分离阀。
全文摘要
本发明提供一种用于液力机械的隔离控制流体与工作介质的囊式结构，包括工作介质容器和设置于工作介质容器中的弹性气囊；该气囊将控制工作介质流动的控制流体和工作介质隔离。本发明通过在液力机的工作容器中加入波形多曲式或瓣膜式气囊用以分离工作介质和控制气体；采用该结构可以消除由于控制气体的高速排出所带出的油液，也可防止控制气体进入液力机的其他部分，降低液力机的密封要求。
文档编号F16H41/24GK102619906SQ201210080338
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者付凤吉, 孙博, 李超, 王伟健, 王凯峰, 肖殿东 申请人:陕西法士特齿轮有限责任公司