ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР
HYDROPNEUMATIC ACCUMULATOR

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству гидропневматических аккумуляторов, преимущественно расположенных на транспортных машинах с двигателями внутреннего сгорания.
Известен гидропневматический аккумулятор, содержащий цилиндрический корпус, газовую и жидкостную камеры изменяемого объема, разделяющие внутреннюю полость корпуса, разделительный элемент, размещенный между этими камерами, клапан для зарядки газом, соединенный с газовой камерой, и трубопровод для связи с гидронасосом и потребителями, соединенный с жидкостной камерой. В качестве разделительного элемента использован поршень (Дрекслер П., Фаатц X., Файхт Ф. [и др.] Проектирование и сооружение гидроустановок: учебный курс по гидравлике. / П.Дрекслер, X.Фаатц, Ф.Файхт [и др.]. - Маннесманн Рексрот, 1988. - Т. 3. - С.103).
Основным недостатком гидропневматического аккумулятора является пониженная энергоемкость вследствие большой разницы между максимальным и минимальным рабочим давлением газа, что объясняется малым объемом рабочего газа.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является гидропневматический аккумулятор, содержащий корпус, газовую и жидкостную камеры изменяемого объема, разделяющие внутреннюю полость корпуса, разделительный элемент, размещенный между этими камерами, дополнительный баллон с газом, соединенный трубопроводом с газовой камерой, и трубопровод для связи с гидронасосом и потребителями, соединенный с жидкостной камерой. Увеличенный объем рабочего газа объясняется введением дополнительного баллона с газом, что позволяет снизить разницу между максимальным и минимальным рабочим давлением газа (Дрекслер П., Фаатц X., Файхт Ф. [и др.] Проектирование и сооружение гидроустановок: учебный курс по гидравлике. / П.Дрекслер, X.Фаатц, Ф.Файхт [и др.]. - Маннесманн Рексрот, 1988. - Т.3. - С.105).
Однако данное устройство имеет узкие функциональные возможности при использовании на транспортных машинах, так как обеспечивает только накопление энергии без ее преобразования и не предусматривает использование тепловой энергии, например, отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.
Предлагаемым изобретением решается задача расширения функциональных возможностей гидропневматического аккумулятора за счет обеспечения использования тепловой энергии и преобразования ее в механическую энергию.
Поставленная задача достигается тем, что в гидропневматическом аккумуляторе, содержащем корпус, газовую и жидкостную камеры изменяемого объема, разделяющие внутреннюю полость корпуса, разделительный элемент, размещенный между этими камерами, дополнительный баллон с газом, соединенный трубопроводом с газовой камерой, и трубопровод для связи с гидронасосом и потребителями, соединенный с жидкостной камерой, согласно изобретению дополнительный баллон с газом, оснащенный ребрами, помещен во введенный в устройство кожух, соединенный посредством трубопровода с выпускным коллектором двигателя внутреннего сгорания и заборником атмосферного воздуха. В этом трубопроводе установлены поворотная заслонка подачи отработавших газов, имеющая возможность в горизонтальном положении перекрытия трубопровода и в вертикальном положении перекрытия выхода выпускного коллектора двигателя внутреннего сгорания, и поворотная заслонка подачи атмосферного воздуха, имеющая возможность в горизонтальном положении перекрытия трубопровода и в вертикальном положении перекрытия заборника атмосферного воздуха.
Использование тепловой энергии и преобразование ее в механическую происходит за счет нагревания отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания рабочего газа, находящегося в дополнительном баллоне гидропневматического аккумулятора, с одновременным повышением его внутренней энергии, и превращением дополнительной внутренней энергии в механическую при истечении рабочей жидкости при разрядке гидропневматического аккумулятора.
Предлагаемый гидропневматический аккумулятор иллюстрируется чертежом, на котором представлен его общий вид.
Гидропневматический аккумулятор содержит цилиндрический корпус 1, внутренняя полость которого разделена на газовую 2 и жидкостную 3 камеры изменяемого объема. Между этими камерами размещен разделительный элемент 4, выполненный в виде поршня. Корпус 1 с двух сторон закрыт крышками 5. Газовая 2 камера снабжена клапаном 6 для зарядки газом, а жидкостная 3 камера снабжена трубопроводом 7 для связи с гидронасосом и потребителями.
К корпусу 1 со стороны газовой 2 камеры подсоединен при помощи трубопровода 8 дополнительный баллон 9 с газом, оснащенный ребрами 10, предназначенными для охлаждения или нагрева. Дополнительный баллон 9 помещен в кожух 11, к которому подсоединен трубопровод 12, соединяющий кожух 11 с выпускным коллектором 13 двигателя внутреннего сгорания и заборником 14 атмосферного воздуха.
В трубопроводе 12 установлены две заслонки: поворотная заслонка 15 подачи отработавших газов и поворотная заслонка 16 подачи атмосферного воздуха 16. Поворотная заслонка 15 подачи отработавших газов установлена в трубопроводе 12 с возможностью перекрытия последнего в ее горизонтальном положении и с возможностью перекрытия выхода выпускного коллектора 13 двигателя внутреннего сгорания в ее вертикальном положении. Поворотная заслонка 16 подачи атмосферного воздуха установлена в трубопроводе 12 с возможностью перекрытия трубопровода 12 в ее горизонтальном положении и с возможностью перекрытия заборника 14 атмосферного воздуха в ее вертикальном положении.
Гидропневматический аккумулятор работает следующим образом.
На первом этапе производится зарядка жидкостью гидропневматического аккумулятора через трубопровод 7, например, от гидронасоса. Жидкость оказывает давление на разделительный элемент 4. Разделительный элемент 4 под давлением смещается, сжимая рабочий газ, находящийся в газовой 2 камере, накапливая энергию в сжатом газе. В момент, когда происходит зарядка гидропневматического аккумулятора, необходимо подать в кожух 11 атмосферный воздух, при этом заслонкой 15 перекрывается трубопровод 12, отработавшие газы начинают выходить в атмосферу, а заслонкой 16 открывается подача атмосферного воздуха.
Гидропневматический аккумулятор заряжается до максимального давления. Когда заслонкой 15 подачи отработавших газов 15 перекрывается выход выпускного коллектора 13, то есть заслонка 15 занимает вертикальное положение, заслонкой 16 подачи атмосферного воздуха перекрывается подача атмосферного воздуха в трубопровод 12, то есть заслонка 16 подачи атмосферного воздуха также занимает вертикальное положение, через трубопровод 12 в кожух 11 поступают отработавшие газы для нагрева рабочего газа, находящегося в дополнительном баллоне 9, газ нагревается, повышается давление и увеличивается внутренняя энергия. Когда необходимо подать в кожух 11 атмосферный воздух, заслонкой 15 перекрывается трубопровод 12, то есть заслонка 15 занимает горизонтальное положение, отработавшие газы начинают выходить в атмосферу, а заслонкой 16 открывается подача атмосферного воздуха, то есть заслонка 16 подачи атмосферного воздуха также занимает горизонтальное положение.
После стабилизации температуры происходит разрядка гидропневматического аккумулятора с подводом отработавших газов, затем гидропневматического аккумулятора. Цикл работы гидропневматического аккумулятора повторяется.
Таким образом, использование предлагаемого гидропневматического аккумулятора по сравнению с использованием гидропневматического аккумулятора, выбранного в качестве прототипа, позволяет обеспечить возможность использования тепловой энергии и преобразования ее в механическую энергию.