一种液态能量回收利用机构的制作方法

1.本发明涉及一种能量回收利用机构，具体是一种适用于如往复活塞式内燃机的曲柄连杆结构、液压自由活塞内燃机的直线往复结构、冲床的曲轴连杆直线往复结构等往复运动机构的液态能量回收利用机构，属于能量回收利用技术领域。


背景技术：

2.如往复活塞式内燃机的曲柄连杆结构、液压自由活塞内燃机(hfpe)的活塞直线往复结构、活塞式空压机或气泵的活塞直线往复结构、冲床的曲轴连杆直线往复结构等往复运动机构，其工作模式均包括活塞的加速正向动力输出做功过程和加速反向复位过程，在活塞频繁的加速往复运动过程中是“正向加速-停止-反向加速-停止”的循环过程，而活塞加速后的骤然停止往往造成能量损耗。以包括曲轴及曲柄连杆机构的传统往复活塞式内燃机为例，活塞式发动机的工作过程通常包括进气、压缩、膨胀做功和排气，即通过燃料在发动机缸体内燃烧将热能转换成机械能，第三冲程做功时，活塞上方受力，向下加速运动，通过连杆对曲轴做功，使曲轴转速更快，做功完成后的燃料废气直接排出发动机缸体，活塞部分产生的作用力只有不到1/3的力产生扭矩，其余的分离与缸体内壁产生严重摩擦力、致使高温现象；另一方面，活塞的往复运动方向的中心线经过曲轴的轴心线时(即上止点和下止点位置)，有效力臂很小、能量转换率较低；再一方面，活塞做往复加减速运动，损失大量的活塞惯性能量，因此活塞式发动机的最大缺点就是能量利用率偏低，只有约为30％左右。
3.申请号为2022101426928的中国发明专利《一种往复运动能量回收利用机构》公开了利用重锤的惯性冲击蓄力弹簧的方式，以达到吸收和利用往复运动的动能损失从而达到节能增效的目的，虽然这种方式具有明显的能量回收利用效果，但存在机械磨损严重、寿命短、噪声大的缺点。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种液态能量回收利用机构，能够在实现回收和利用往复直线运动过程中加速后骤然停止而损失的能量的前提下实现较低的噪声和较长的使用寿命。
5.为实现上述目的，本液态能量回收利用机构包括柱腔体，柱腔体内部设有中空密闭的柱形内腔，柱形内腔轴向方向的两端均设有与柱形内腔配合的橡胶弹簧，且两件橡胶弹簧之间的柱形内腔空间注有液态介质。
6.作为本发明的一种实施方式，两件橡胶弹簧之间的柱形内腔空间满注有液态介质。
7.作为本发明的另一种实施方式，两件橡胶弹簧之间的柱形内腔空间非满注有液态介质。
8.作为本发明的进一步改进方案，至少柱腔体轴向方向的一端设有密闭封堵柱形内腔的端盖。
9.作为本发明的优选方案，柱形内腔是圆柱形腔体结构。
10.与现有技术相比，本液态能量回收利用机构利用充填在柱形内腔内的液态介质的惯性实现橡胶弹簧的压缩吸收能量和复位释放能量，采用橡胶弹簧作为吸能部件，不仅能够实现压缩吸收能量和复位释放能量，而且可以实现柱形内腔更好的密封性能，结构简单、便于实施，可以安装在如往复活塞式内燃机的活塞(或连杆结构)上、液压自由活塞内燃机的活塞上、活塞式空压机或气泵的活塞(或连杆结构)上、冲床的连杆结构上等往复运动机构上，能够实现回收和利用往复运动过程中加速后骤然停止而损失的能量，进而实现提高能量利用率，同时可以实现减少震动、增加设备平稳运转的稳定性，并实现较好的瞬间吸收利用能量效果，另外，利用液态介质可实现较低的噪声和较长的使用寿命。
附图说明
11.图1是本液态能量回收利用机构的结构示意图；
12.图2是活塞自上止点向下正向加速时的结构示意图，箭头所示为活塞向下运行的方向；
13.图3是活塞自下止点向上反向加速时的结构示意图，箭头所示为活塞向上运行的方向。
14.图中：1、柱腔体，2、柱形内腔，3、橡胶弹簧，4、端盖，5、液态介质，6、活塞。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明做进一步说明。
16.如图1所示，本液态能量回收利用机构包括柱腔体1，柱腔体1内部设有中空密闭的柱形内腔2，为便于加工以及减小阻力，柱形内腔2优选为圆柱形腔体结构，至少柱腔体1轴向方向的一端设有密闭封堵柱形内腔2的端盖4，即，加工过程中可将柱形内腔2加工成盲孔结构、通过一个端盖4进行密闭封堵柱形内腔2，也可以将柱形内腔2加工成通孔结构、通过两个端盖4进行密闭封堵柱形内腔2，柱形内腔2轴向方向的两端均设有与柱形内腔2配合的橡胶弹簧3，且两件橡胶弹簧3之间的柱形内腔2空间注有液态介质5，液态介质5可以是油、或水、或油水混合物、或水银等其他液态介质，优选密度较大的水银。
17.将本液态能量回收利用机构安装在往复直线运动机构上使用时，以将柱腔体1安装在往复活塞式内燃机的活塞6中为例，如图2所示，活塞6自上止点向下正向加速时柱形内腔2内的液态介质5在惯性作用下相对于活塞6处于静止状态，即柱形内腔2内的液态介质5在惯性作用下相对于活塞6向上方移动、冲击位于柱形内腔2上端的橡胶弹簧3，位于柱形内腔2上端的橡胶弹簧3被压缩实现吸收动能、直至液态介质5的惯性能量全部被橡胶弹簧3吸收(即橡胶弹簧3处于无法进一步压缩的状态)而使柱形内腔2内的液态介质5跟随活塞6同步运动；在活塞6向下正向加速至下止点后停止的瞬间，柱形内腔2内的液态介质5在向下的惯性作用以及位于柱形内腔2上端的橡胶弹簧3释放压缩动能的作用下继续向下方运动、冲击位于柱形内腔2下端的橡胶弹簧3，如图3所示，位于柱形内腔2下端的橡胶弹簧3被压缩实现吸收动能、直至到达压缩极限而使柱形内腔2内的液态介质5停止向下的运动；在活塞6开始反向加速的瞬间，位于柱形内腔2下端的橡胶弹簧3释放压缩动能推动柱形内腔2内的液态介质5加速向上运动，柱形内腔2内的液态介质5向上运动的过程中位于柱形内腔2上端的
橡胶弹簧3再次被压缩实现吸收柱形内腔2内的液态介质5的动能、直至液态介质5的惯性能量全部被橡胶弹簧3吸收(即橡胶弹簧3处于无法进一步压缩的状态)而使柱形内腔2内的液态介质5产生带动活塞6向上运动的力矩，依次类推，实现能量的回收和利用。
18.柱形内腔2空间内注有的液态介质5，可以采取满注的方式，也可以为加大液态介质5的运动行程而采取非满注的方式。柱腔体1可以沿直线往复运动的方向同轴串联为多个、或者柱腔体1可以阵列布置为多个、或者根据具体空间位置需要设置柱腔体1的具体数量和外形尺寸，以增加能量回收利用效果。
19.本液态能量回收利用机构利用充填在柱形内腔2内的液态介质5的惯性实现橡胶弹簧3的压缩吸收能量和复位释放能量，并利用橡胶弹簧3的复位释放能量将停止的冲击力变为返向行程的动力，液态介质5的惯性冲击力越大则橡胶弹簧3的反向弹力就越大，从而达到节能增效的目的，采用橡胶弹簧3作为吸能部件，不仅能够实现压缩吸收能量和复位释放能量，而且可以实现柱形内腔2更好的密封性能，结构简单、便于实施，可以安装在如往复活塞式内燃机的活塞(或连杆结构)上、液压自由活塞内燃机的活塞上、活塞式空压机或气泵的活塞(或连杆结构)上、冲床的连杆结构上等往复运动机构上，能够实现回收和利用往复运动过程中加速后骤然停止而损失的能量，进而实现提高能量利用率，同时可以实现减少震动、增加设备平稳运转的稳定性，并实现较好的瞬间吸收利用能量效果，另外，利用液态介质5可实现较低的噪声和较长的使用寿命。
20.发明人将本液态能量回收利用机构安装在“五菱之光”汽车(发动机为1.0排量)的发动机活塞连杆上后进行试验，从苏州到徐州全程650公里，未上高速的情况下历时14个小时，燃油消耗32.73升，百公里油耗约为5升左右，而“五菱之光”汽车官方公布的数据为百公里油耗7.5升，节能效果明显。

技术特征：
1.一种液态能量回收利用机构，其特征在于，包括柱腔体(1)，柱腔体(1)内部设有中空密闭的柱形内腔(2)，柱形内腔(2)轴向方向的两端均设有与柱形内腔(2)配合的橡胶弹簧(3)，且两件橡胶弹簧(3)之间的柱形内腔(2)空间注有液态介质(5)。2.根据权利要求1所述的液态能量回收利用机构，其特征在于，两件橡胶弹簧(3)之间的柱形内腔(2)空间满注有液态介质(5)。3.根据权利要求1所述的液态能量回收利用机构，其特征在于，两件橡胶弹簧(3)之间的柱形内腔(2)空间非满注有液态介质(5)。4.根据权利要求1或2或3所述的液态能量回收利用机构，其特征在于，至少柱腔体(1)轴向方向的一端设有密闭封堵柱形内腔(2)的端盖(4)。5.根据权利要求1或2或3所述的液态能量回收利用机构，其特征在于，柱形内腔(2)是圆柱形腔体结构。

技术总结
本发明公开了一种液态能量回收利用机构，包括柱腔体(1)，柱腔体(1)内部设有中空密闭的柱形内腔(2)，柱形内腔(2)轴向方向的两端均设有与柱形内腔(2)配合的橡胶弹簧(3)，且两件橡胶弹簧(3)之间的柱形内腔(2)空间注有液态介质(5)。本液态能量回收利用机构利用充填在柱形内腔(2)内的液态介质(5)的惯性实现橡胶弹簧(3)的压缩吸收能量和复位释放能量，结构简单、便于实施，能够实现回收和利用往复运动过程中加速后骤然停止而损失的能量，进而实现提高能量利用率，同时可以实现减少震动、增加设备平稳运转的稳定性，并实现较好的瞬间吸收利用能量效果，另外可实现较低的噪声和较长的使用寿命。用寿命。用寿命。


技术研发人员：孙劲松
受保护的技术使用者：苏州华清动力科技有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/5/26