用于深海液压系统的并联弹簧式超高压蓄能器的制作方法

本发明属于工程机械液压技术领域，具体涉及一种用于深海液压系统的并联弹簧式超高压蓄能器。

背景技术：

蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。

常用的蓄能器可以分为弹簧式蓄能器，气体式蓄能器和活塞式蓄能器。其中，活塞式蓄能器通过提升质量块来储存能量，但是安装局限性大，只能垂直安装，不适用于水下多变环境。气体式蓄能器通过压缩气体来完成能量转化，其应用较为广泛，且蓄能压力可以达到较高的值，但是气体式结构不适用于深海高压环境。弹簧式蓄能器是通过压缩弹簧来实现能量转化，其整体结构可承压，从结构上适用于深海高压环境。

传统的弹簧式蓄能器结构导致其只适用于低压系统，泛用性差，因此本发明设计了一种新型结构，能够提高弹簧式蓄能器的工作压力。

技术实现要素：

基于上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于深海液压系统的并联弹簧式超高压蓄能器。该蓄能器通过多个弹簧并联来提供足够的弹簧力，从而产生所需要的蓄能压力。

为了实现上述目的，本发明采用的方案是：

一种用于深海液压系统的并联弹簧式超高压蓄能器，其特征在于，自上而下依次包括上壳体，浮动体，弹簧和下壳体；

所述的上壳体和下壳体通过连接杆连接，所述的连接杆还贯穿浮动体；所述的浮动体上设置有直线轴承，所述的连接杆穿过直线轴承，使浮动体沿着连接杆上下移动；

所述的上壳体的正中心设有活塞杆，活塞杆的末端设有组合密封圈槽和一对导向环槽，所述的导向环槽沿组合密封圈槽上下对称分布；所述的组合密封圈槽内安装有组合密封圈，所述的导向环槽内安装有导向环；所述浮动体的正中心还设有圆筒，所述的圆筒上端开口，活塞杆末端通过上端开口进入圆筒内，圆筒下端预留有螺纹接口，该螺纹接口用于接液压油路；所述的圆筒通过和活塞杆配合，共同形成超高压蓄能器的蓄能腔；

所述的弹簧安装于浮动体和下壳体之间，用于提供压缩的弹簧力，与蓄能腔内的高压油液压强相平衡。

上述技术方案中，进一步地，所述上壳体和下壳体上分别开有大小一致的限位沉孔和限位盲孔，所述的连接杆通过限位沉孔和限位盲孔与上壳体和下壳体固定连接；所述的浮动体上开有直线轴承安装孔，用于安装直线轴承；所述的限位沉孔和限位盲孔的分布圆与直线轴承安装孔的分布圆直径相等。

进一步地，所述浮动体上圆筒一侧均布有三个弹簧外导套，在每个弹簧外导套的正中心有一个弹簧导杆，并且在下壳体的对应位置设有弹簧内导套。内导套和外导套用于确定弹簧的位置，一般只需要外导套，但是当弹簧直径相对于长度比较小时，需要加内导套；弹簧导杆用于导向弹簧运动。内外导套和弹簧导杆的形式并不固定，也可以采用其他形式来固定和导向弹簧，只要尺寸合适即可。

进一步地，所述连接杆的分布圆与弹簧的分布圆直径相等。

本发明的有益效果为：

本发明依照传统弹簧式蓄能器的工作原理，通过设置多根并联弹簧，并根据目标压力设计厚壁圆筒内侧的等效面积，来实现对应的超高压力，提高弹簧式蓄能器的泛用性。同时，在设计过程中选取不同的结构参数，可以实现不同的蓄能压力。

弹簧式蓄能器的整体结构可承压，适用于具有压力补偿功能的深海液压系统中，用于维持液压系统的工作压力，避免执行器启动过程中导致的压力波动。

附图说明

图1是并联弹簧式超高压蓄能器整体结构，即剖面示意图；

图2是对应图1中的a-a截面；

图3是a-a截面的部分放大视图；

图4是对应图1中的b-b截面；

图5是上壳体的三维示意图；

图6是浮动体的三维示意图；

图7是下壳体的三维示意图。

图中，1、上壳体，1.1、活塞杆，1.2、组合密封圈槽，1.3和1.4、导向环槽，1.5、限位沉孔，2、浮动体，2.1、弹簧外导套，2.2、弹簧导杆，2.3、圆筒，2.4、直线轴承安装孔，2.5、螺纹接口，3、下壳体，3.1、弹簧内导套，3.2、限位盲孔，4、连接杆，5、直线轴承，6、弹簧，7、组合密封圈，8和9、导向环。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

如图1-6所示，一种用于深海液压系统的并联弹簧式超高压蓄能器，包含上壳体1，下壳体3，浮动体2，连接杆4，弹簧6和直线轴承5。所述连接杆4固定于上壳体1和下壳体3上的限位沉孔1.5和限位盲孔3.2中，用于连接上壳体1和下壳体3，并导向浮动体2的上下移动。连接杆4和上壳体1接触的端面设置有紧固用的螺纹孔。所述直线轴承5安装在浮动体2上，穿过并沿着连接杆4上下移动。所述的上壳体1内侧的正中心设有一个活塞杆1.1，活塞杆1.1的末端设有一个组合密封圈槽1.2，并在其上下对称设有一对导向环槽1.3和1.4；所述组合密封圈7放置在组合密封圈槽1.2内，用于蓄能腔内外压力密封；所述导向环8和9放置在导向环槽1.3和1.4内，用于支撑和导向活塞的运动；所述浮动体2的正中心设有壁厚10mm左右的圆筒2.3，圆筒2.3上端开口，活塞杆1.1末端穿过上端开口进入圆筒2.3内，圆筒2.3下端预留有螺纹接口2.5，该螺纹接口2.5用于接液压油路；所述的圆筒2.3通过和活塞杆1.1相互配合形成超高压蓄能器的蓄能腔。所述弹簧6安装于浮动体2和下壳体3之间，用于提供压缩的弹簧力，与蓄能腔内的高压油液压强相平衡。

本实施例中，圆筒2.3的壁厚为10mm，圆筒2.3深度比活塞杆1.1高度多2mm，圆筒2.3内径与活塞杆1.1外径满足f8的公差标准。

所述上壳体1的限位沉孔1.5和下壳体3的限位盲孔3.2大小一致，且其分布圆与浮动体2上的直线轴承安装孔2.4的分布圆直径相等。圆筒2.3下端预留了用于接液压油路的螺纹接口2.5。所述浮动体2上圆筒2.3一侧均布了三个弹簧外导套2.1。在每个外导套2.1的正中心有一个弹簧导杆2.2，并且在下壳体3的对应位置有一个弹簧内导套3.1。所述连接杆4的分布圆与弹簧6的分布圆直径相等。

在安装过程中，首先将直线轴承5安装在浮动体2的直线轴承安装孔2.4处。连接杆4安装至下壳体3的限位盲孔3.2中，并焊接固定。将弹簧6放置在弹簧内导套3.1处，并将集成在浮动体2上的直线轴承5穿过连接杆4。将弹簧导杆2.2对齐弹簧内导套3.1，并保证弹簧6包覆在弹簧外导套2.1内。使用专用安装设备将组合密封圈7安装在组合密封圈槽1.2中，同样的将导向环8和9安装在导向环槽1.3和1.4中。将活塞杆1.1朝下并插入圆筒2.3中，保持上壳体1水平，并缓缓放下，直至连接杆4插入限位沉孔1.5中，使用紧固用螺钉将上壳体1固定安装。将螺纹接口2.5连接液压油路。

工作过程中，弹簧6初始状态时处于原长，蓄能器内部没有压强。当压力逐渐建立，压力油液经过螺纹接口2.5上的管路连接件进入厚壁圆筒2.3中，在内部形成高压。此时在压力的作用下，浮动体2在直线轴承5和连接杆4的导向下逐渐向下平移，此时弹簧6逐渐被压缩。直至液压系统中的工作压力稳定，且弹簧力与蓄压腔内的压力相平衡。当液压系统中的压力在执行器运动等工况下，出现压力不稳定的情况时，蓄能器能够提供瞬时的流量，辅助维持液压系统的压力保持稳定。