[发明专利]一种飞轮与蓄能器组合装置及应用方法

说明书

一种飞轮与蓄能器组合装置及应用方法，飞轮轴的轴心处设置有轴心腔，轴心腔的右开口端位于飞轮轴的右端面上；轴心腔的右端内侧装配有回转体；回转体由活塞段和进油段组成，回转体的轴心线处设置有中心通道；活塞段的外圆面与轴心腔内表面转动式密封配合；飞轮盘的内腔固定连接有环形隔板，环形隔板将飞轮盘的内腔分隔为内、外环形腔；多个蓄能器沿周向均匀地固定装配在外环形腔中，蓄能器均沿径向设置，蓄能器的进油口靠近飞轮轴地设置；在环形隔板对应蓄能器的进油口的位置开设有过油孔一；在飞轮轴中部的径向上开设有过油孔二。该组合装置能同时利用飞轮和蓄能器进行综合储能，能有利于简化液压储能系统，能使液压储能系统的控制过程更为简单。

技术领域

本发明属于液压控制技术领域，具体是一种飞轮与蓄能器组合装置及应用方法。

背景技术

在液压系统中，常见的能量回收和再利用装置有电力式和液压式两种。电力式主要采用马达、发电机为能量转化元件，蓄电池和超级电容为储能元件，以实现能量的转换和回收。但是现有技术的蓄电池难以承受大的充电功率。而超级电容价格极为昂贵，且其占用空间大，因此电力式回收的实用性不强。液压式能量回收系统以变量液压泵/马达作为能量转换元件，以蓄能器为储能元件。其工作原理为，通过变量泵或马达来回收能量并转化为液压能，并储存于液压蓄能器中，当系统中需要用能时，储存的能量释放出来对外做功。液压式回收方案利用了液压元件功率密度大，能吸收压力冲击等优点，但因蓄能器储存能量的密度低，如果需要储存较多能量时会需要较大体积的蓄能器，会占用较大的空间，且这种蓄能器的安装也非常不方便。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种飞轮与蓄能器组合装置，该组合装置能同时利用飞轮高速旋转的动能和蓄能器的液压能来进行综合储能，能有效满足大型系统蓄能的需要，且能有利于简化液压储能系统，能使液压储能系统的控制过程更为简单。

为了实现上述目的，本发明提供一种飞轮与蓄能器组合装置，包括飞轮本体和多个蓄能器，所述飞轮本体由位于轴心处的飞轮轴和固定套装在飞轮轴外部的飞轮盘组成；

所述飞轮轴的轴心处设置有圆柱形的轴心腔，所述轴心腔的右开口端位于飞轮轴的右端面上；轴心腔的右端内侧装配有回转体；所述回转体由位于左端的活塞段和固定连接在活塞段右侧旋转中心处的进油段组成，回转体的轴心线处设置有依次贯穿活塞段和进油段的中心通道；所述活塞段的外圆面与轴心腔内表面转动式密封配合；

所述飞轮盘为空腔结构，飞轮盘的内腔靠近飞轮轴的位置固定连接有与飞轮轴同轴心的环形隔板，所述环形隔板将飞轮盘的内腔分隔为内环形腔和外环形腔；

多个蓄能器沿周向均匀地固定装配在外环形腔中，所述蓄能器均沿径向地设置，蓄能器的里端与环形隔板固定连接，蓄能器的进油口靠近飞轮轴地设置；

在环形隔板对应蓄能器的进油口的位置开设有过油孔一；在飞轮轴中部的径向上开设有与轴心腔连通的多个周向均匀分布的过油孔二。

在该技术方案中，通过使多个蓄能器均匀地设置在飞轮盘的外环形腔中，不仅能使蓄能器以高压油液的形式存储液压能，而且还能使进入蓄能器中的油液增加飞轮本体的转动惯量，从而增加了存储的动能。这样的设计方案，增大了装置的能量存储能力。由中心通道依次经过过油孔二、过油孔一进入蓄能器内部的油液在飞轮旋转的离心的作用下会形成抛物面状的压力分布，能增加液压能的储能密度，进而能使位于飞轮盘内部的蓄能器存储的液压能较同体积的传统蓄能器存储的液压能更多。利用该装置能实现双能量存储方式，不仅提高了储能元件的能量密度，且能有效减少储能液压系统的复杂程度，也能更有利于对储能的控制过程更简单。

作为一种优选，所述蓄能器为弹簧式蓄能器。

进一步，为了增加储能密度，同时，也为了使位于飞轮盘内部的蓄能器能较传统的蓄能器能存储更多的液压能，所述蓄能器内部的活塞在远离飞轮轴的一端的中心处固定连接有活塞杆，所述活塞杆的外端滑动密封地穿过蓄能器壳体的外端后与重物块固定连接。