以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统的制作方法

本发明涉及液压装置，特别是涉及一种以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统。

背景技术：

1、现有机械加载设备主要以伺服泵直接作用于液体来实现压力的输出，伺服泵上的增压装置是决定液压输出的关键零部件，同时伺服泵的功率和增压装置的质量也决定了压力输出的上限阈值和压力输出的控制精度，目前市场上高压力输出伺服泵和高精度控制增压装置均被国外公司所垄断，购置成本与维修代价高；另一方面，以电机为动力源的伺服泵能耗高、噪音大，特别是在长时加载环境下，不利于节能环保；另外，进口设备维修及零件更换的周期特别长，不利于设备使用，而现有国产配件不能达到进口产品的质量，包括压力值、输出稳定性、控制精度、使用寿命等，均无法满足高性能加载设备的需求。

2、专利申请号cn201821604793.8的发明专利中，公开了一种超高压液压阀试验台，其包括超高压液压阀试验台、底座框架、操作台单元、电气控制柜、主压力电机泵组单元、循环冷却电机泵组单元、油箱单元和仪表板单元，所述超高压液压阀试验台的内部包含底座框架、操作台单元、电气控制柜、主压力电机泵组单元、循环冷却电机泵组单元、油箱单元和仪表板单元，所述底座框架的下方设有底座，所述底座的一侧开设有凹槽，所述凹槽内滑动连接有滑杆。

3、可以看出，现有高液压实验平台还是通过电机作为动力源来产生高液压动力，那么必然要依赖功率较高的伺服电机来驱动，这样的伺服电机不仅购置成本高，还需要消耗非常多电力，且噪音较大。针对上述问题，亟待研发一种新的超高液压系统，以解决现有高液压实验平台采用伺服电机驱动而存在成本高、耗能巨大、且存在噪音污染的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其能够在保证高液压动力输出的同时，提高液压输出的稳定性，且成本低、能耗少，噪音也小。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其包括高压气动源、动力转换模组、增压模组以及高压执行模组，所述高压气动源用于输出高压气体为启动动力；所述动力转换模组用于将气体动力转换为液体压力，其包括气动端和液动端；所述增压模组用于增加液压压力，其包括低压端、高压端以及位于低压端和高压端之间的增压活塞；其中，所述动力转换模组的气动端与高压气动源连接，所述增压模组的低压端与动力转换模组的液动端连接，其高压端与高压执行模组的液压输入端连接，所述低压端的压力面积大于高压端的压力面积。

3、优选的，所述高压气动源与动力转换模组的气动端之间设有压力控制器，用于控制高压气体储存罐内的气体以单次输入设定气量的方式循环输入至动力转换模组的气动端。

4、优选的，所述压力控制器包括气体输送腔体、气体输送活塞、进气管道、出气管道以及气体输送动力组件，所述气体输送活塞的活塞阀活动设置于气体输送腔体内，所述进气管道、出气管道均与气体输送腔体连接，所述气体输送活塞的活塞杆与气体输送动力组件连接；其中，所述活塞阀密封抵接于气体输送腔体内壁的周向环面上内凹设置有气量输送腔，所述进气管道、出气管道与气体输送腔体的连接口分别开设于活塞阀的位移始端和位移末端。

5、优选的，所述动力转换模组包括气液两相罐及动力转换活塞，所述动力转换活塞活动设置在气液两相罐的腔体内，并将气液两相罐内的腔体密封分割为气态腔和液态腔，所述气态腔通过压力控制器与高压气动源连接，所述液态腔与增压模组的低压端连接。

6、优选的，所述气液两相罐上设有用于使动力转换活塞复位的第一复位件，所述第一复位件为与气态腔连接的泄气阀。

7、优选的，所述增压模组包括增压腔体和增压活塞，所述增压腔体包括同轴设置的高压腔和低压腔，所述低压腔的直径大于高压腔的直径，所述增压活塞一端滑动于高压腔内，另一端滑动设置于低压腔内。

8、优选的，所述增压模组包括用于使增压活塞复位的第二复位件，所述第二复位件包括与高压腔连接的复位注油管道。

9、优选的，所述增压腔体内设有用于限制动力转换模组继续向增压模组继续增压的增压限位组件，所述增压限位组件包括嵌设于增压腔体内且始终位于增压活塞两端之间的位置信号传感器，以及分别设置增压活塞上的初始位置信号端、末端位置信号端，所述位置传感器与压力控制器通信连接，所述初始位置信号端与末端位置信号端之间间隔的距离与增压活塞能够在增压腔体内活动的最大路径一致。

10、优选的，所述高压执行模组包括系统执行腔体及活动设置于系统执行腔内的高压执行活塞，所述高压执行活塞将系统执行腔体分为执行腔和复位腔，所述高压执行活塞的活塞杆与高压执行端连接。

11、优选的，所述高压执行模组包括用于使高压执行活塞复位的第三复位件，所述第三复位件包括分别与执行腔和复位腔连接的高压泄油管道、低压注油管道。以及同时与高压泄油管道、低压注油管道另一端连接的储油箱。

12、本发明的有益效果是：

13、本发明通过高压气动源产生高压气体，以高压气体作为超高液压装置的启动动力，并通过增压模组对初始液压进行增压，得到超高液压动力，以实现初始动力的静态输出，其相较以大功率伺服电机驱动电动马达作为初始动力输出的超高液压装置而言，不仅减少了动力驱动产生的噪音，还极大的节约了动力产生的能耗，有效摆脱了对电力供应的依赖，同时在保证动力静态输出的同时，还进一步提高超高液压增压输出的稳定性。

14、本发明在高压气体储存罐与动力转换模组的气动端之间设置压力控制器，所述压力控制器中气体输送活塞阀体密封抵接于气体输送腔体内壁的周向环面上内凹设置有气量输送腔，与高压气体储存罐连接的进气管道、与动力转换模组气动端连接的出气管道与气体输送腔体的连接口分别开设于活塞阀的位移始端和位移末端，从而通过气体输送活塞的往复运动将高压气体以单次输入设定气量的方式循环输入至动力转换模组的气动端，有效提高高压气体的输入精度，进而实现以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统的高精度压力梯度加载。

15、本发明通过增压腔体增强液压动力，所述增压腔体包括同轴设置的高压腔和低压腔，所述低压腔的直径大于高压腔的直径；增压腔体中的增加活塞位于低压腔一端的受力面积大于位于高压腔一端的受力面积，因此高压腔内输出的液压压力大于低压腔的液压压力，根据力学原理机械化实现对液压压力的增压提升，在保证液压输出稳定性的情况下，极大节约了动力能耗。

技术特征：

1.一种以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，包括高压气动源、动力转换模组、增压模组以及高压执行模组，所述高压气动源用于输出高压气体为启动动力；所述动力转换模组用于将气体动力转换为液体压力，其包括气动端和液动端；所述增压模组用于增加液压压力，其包括低压端、高压端以及位于低压端和高压端之间的增压活塞；其中，所述动力转换模组的气动端与高压气动源连接，所述增压模组的低压端与动力转换模组的液动端连接，其高压端与高压执行模组的液压输入端连接，所述低压端的压力面积大于高压端的压力面积。

2.根据权利要求1所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述高压气动源与动力转换模组的气动端之间设有压力控制器，用于控制高压气体储存罐内的气体以单次输入设定气量的方式循环输入至动力转换模组的气动端。

3.根据权利要求2所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述压力控制器包括气体输送腔体、气体输送活塞、进气管道、出气管道以及气体输送动力组件，所述气体输送活塞的活塞阀活动设置于气体输送腔体内，所述进气管道、出气管道均与气体输送腔体连接，所述气体输送活塞的活塞杆与气体输送动力组件连接；其中，所述活塞阀密封抵接于气体输送腔体内壁的周向环面上内凹设置有气量输送腔，所述进气管道、出气管道与气体输送腔体的连接口分别开设于活塞阀的位移始端和位移末端。

4.根据权利要求2所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述动力转换模组包括气液两相罐，所述气液两相罐中具有及动力转换活塞，所述动力转换活塞活动设置在气液两相罐的腔体内，并将气液两相罐内的腔体密封分割为气态腔和液态腔，所述气态腔通过压力控制器与高压气动源连接，所述液态腔与增压模组的低压端连接。

5.根据权利要求4所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述气液两相罐上设有用于使动力转换活塞复位的第一复位件，所述第一复位件为与气态腔连接的泄气阀。

6.根据权利要求1所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述增压模组包括增压腔体和增压活塞，所述增压腔体包括同轴设置的高压腔和低压腔，所述低压腔的直径大于高压腔的直径，所述增压活塞一端滑动于高压腔内，另一端滑动设置于低压腔内。

7.根据权利要求6所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述增压模组包括用于使增压活塞复位的第二复位件，所述第二复位件包括与高压腔连接的复位注油管道。

8.根据权利要求6所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述增压腔体内设有用于限制动力转换模组继续向增压模组继续增压的增压限位组件，所述增压限位组件包括嵌设于增压腔体内且始终位于增压活塞两端之间的位置信号传感器，以及分别设置增压活塞上的初始位置信号端、末端位置信号端，所述位置传感器与压力控制器通信连接，所述初始位置信号端与末端位置信号端之间间隔的距离与增压活塞能够在增压腔体内活动的最大路径一致。

9.根据权利要求1所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述高压执行模组包括系统执行腔体及活动设置于系统执行腔内的高压执行活塞，所述高压执行活塞将系统执行腔体分为执行腔和复位腔，所述高压执行活塞的活塞杆与高压执行端连接。

10.根据权利要求9所述的以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其特征在于，所述高压执行模组包括用于使高压执行活塞复位的第三复位件，所述第三复位件包括分别与执行腔和复位腔连接的高压泄油管道、低压注油管道。以及同时与高压泄油管道、低压注油管道另一端连接的储油箱。

技术总结
本发明公开了一种以高压气体为动力源的静态超高液压加载系统，其包括高压气动源、动力转换模组、增压模组以及高压执行模组，动力转换模组包括气动端和液动端；增压模组包括低压端、高压端以及位于低压端和高压端之间的增压活塞；其中，动力转换模组的气动端与高压气动源连接，增压模组的低压端与动力转换模组的液动端连接，其高压端与高压执行模组的液压输入端连接，低压端的压力面积大于高压端的压力面积。通过高压气动源产生高压气体，以高压气体作为启动动力，并通过动力转换模组转换为液体压力，再由增压模组增压得到超高液压动力，从而提高液压输出的稳定性，降低动力输出产生的噪音，节省能耗。

技术研发人员：蒲成志
受保护的技术使用者：衡阳华研工程科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16