本發明屬于液壓輔件技術領域，涉及隔膜式蓄能器配件，具體涉及該類蓄能器中使用的帶有緩沖芯片的碗型橡膠隔膜。

背景技術：

蓄能器是現代液壓技術中不可或缺的功能部件，是液壓能量傳遞中的調節裝置。主要用在液壓壓力變換過程中，接收和傳遞壓力變化的脈沖信息、舒緩脈動幅值和流量的變化、穩定設備的輸出功率。隔膜式蓄能器通過壓縮氣體驅動隔膜完成能量調節。使用時，首先向蓄能器充入額定壓力的氣體，當系統壓力超過蓄能器內部壓力時，油液壓縮氣體，將油液中的壓力轉化為氣體內能；當系統壓力低于蓄能器內部壓力時，蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統，釋放能量。壓縮氣體通常選用氮氣。作為蓄能器的關鍵部件，橡膠隔膜既要嚴格無滲漏的分隔、密封油、氣腔，又要承受高達100度以上的工作溫度下的反復撓曲形變，并在在高溫高壓下長期的運行工作。為了延長隔膜的使用壽命，現有隔膜多采用優質橡膠品種和完美的形體設計以對抗高頻率的撓曲。為強化碗型隔膜底部抗流體沖擊能力，傳統的方法是增加碗底橡膠的厚度。這種方式只能小幅提高橡膠隔膜抗沖擊強度的能力；高頻撓曲變化下的失效仍然是影響橡膠隔膜壽命的重要因素。發明人采用“在承壓部位”復合金屬片來提高抗沖擊面積、分散沖擊力強度，降低沖擊部位的橡膠隔膜平均沖擊壓強。雖有一定效果，但并未形成有效地減緩失效，反而極易造成結合邊緣受損及剝離。總之橡膠隔膜的高頻撓曲造成的老化、裂紋、失效一致困擾著本行業的技術人員。

技術實現要素：

本發明的目的是提高橡膠隔膜使用壽命，所采用的技術措施是在“碗型”橡膠隔膜的底部加厚部分內嵌“倒托盤型”異型緩沖芯片，借助芯片本身的緩沖結構和彈性模量特色，提高了橡膠隔膜的抗沖擊強度、高頻形變能力，延長了其使用壽命。

本發明的技術方案是：一種蓄能器用碗型橡膠隔膜，結構中包括碗口密封部、加厚碗底部、以及連接在密封碗口和加厚碗底之間的弧形碗壁，關鍵在于：加厚碗底部豎直剖面呈圓臺狀、圓臺側表面與弧形碗壁的內表面圓滑均勻過渡形成弧面，豎直剖面呈“倒托盤型”的異型緩沖芯片鑲嵌在加厚碗底底部。

進一步的，所述緩沖芯片的結構中包括圓形底托、托盤及設置在兩部分之間的環形槽，該緩沖芯片借助設置在圓臺側表面和弧形碗壁內表面連接處的圓弧造型形成撓曲過程的復合緩沖結構。

進一步的，所述圓形底托周邊均布定位緩沖孔，硫化后橡膠填充在定位緩沖孔和環形槽內形成二級應力分散結構。

進一步的，在所述托盤與液壓油的接觸面上均布緩沖均壓環狀半圓槽。

進一步的，所述緩沖均壓環狀半圓槽為開口外擴的環形溝槽，且外周擴口角度大于內周，形成了將脈沖油壓呈“傘”型分散的均壓結構。

進一步的，所述緩沖均壓環狀半圓槽設置有2-5道。

進一步的，所述托盤、環形槽及底托與橡膠的結合部呈圓弧狀。

進一步的，所述碗口密封部具有端平面和向下彎折的定位唇邊，所述定位唇邊的截面為倒三角形，其底面與端平面形成臺階式復式密封面結構。

進一步的，所述緩沖芯片的材質為高錳鋼或太空鋁。

本發明的技術方案中，1、采用圓臺狀加厚碗底、并使圓臺側表面與弧形碗壁的內表面圓滑均勻過渡形成弧面，在高頻沖擊變形過程中提高抗沖擊強度的同時減少剪切形變，擴散應力集中區域，避免沖擊力傳遞過程中應力集聚造成的失效疊加，使應力不均勻分散、均化形成一級應力分散結構。2、在加厚碗底部內嵌“倒托盤型”異型緩沖芯片，一是可以在成型時使橡膠包覆芯片并嵌入托盤和底托間的環形槽內，形成雙向限位復合結構，使芯片和橡膠充分結合、成為復合過渡體結構；二是芯片采用特殊的“倒托盤型”結構，且托盤、環形槽及底托與橡膠的結合部呈圓弧狀，與圓臺碗底及圓臺側表面和弧形碗壁內表面連接處的圓弧造型配合，可以避免撓曲過程中的剪切形變，防止撓曲失效點的應力集中，使沖擊力從剛性芯片向橡膠擴散時層層緩沖，由急速劇烈的撓曲運動轉換為緩慢的應力擴散。3、本發明將原有技術中采用的片狀金屬芯片，改進為“倒托盤型”芯片，可顯著提高芯片傳遞液壓脈沖的強度，細微的芯片形體結構和橡膠有機的過渡結合，不但形成雙向限位，還強化了高彈芯片與高塑橡膠材料完美結合、形成了抗高頻撓曲形變的最佳模式。托盤、環形槽及底托與橡膠的結合面均進行圓弧過渡處理，避免芯片邊沿形成對橡膠的剪切應力，大大改善了產品的失效狀況，延長橡膠隔膜的使用壽命。4、在底托上環形均布定位緩沖孔，硫化處理后橡膠填充在孔內形成又一次抗脈沖分散應力的結構，不但可以提高緩沖芯片和橡膠的結合，增強緩沖芯片與加厚碗底部的結合強度；還可以使得復合材料的彈性模量得到有效地均化，緩沖緩沖芯片對橡膠的直接沖擊，使應力進一步分散。5、在托盤與油液的接觸面上設置2-5道緩沖均壓環狀半圓槽，并采用口部外擴的環形溝槽，且外周擴口角度大于內周，可使沖擊油呈“傘”狀向外周散射反彈，分解油的沖擊力，降低了對隔膜底部的沖擊力。6、碗口密封部突出于弧形碗壁外緣，具有端平面和向下彎折的定位唇邊，安裝時定位唇邊嵌入蓄能器托盤上匹配的安裝槽內，上蓋壓在端平面上，形成由端平面、左側面及定位唇邊上底面組成的臺階式復式密封面結構，大大提高了橡膠隔膜的安裝緊密性和密封性。7、緩沖芯片選用高錳鋼或太空鋁，耐沖擊、可顯著提高抗沖擊性，選用太空鋁還可降低重量和成本。

本發明的有益效果是：在“碗型”橡膠隔膜的加厚底部內嵌“倒托盤型”緩沖芯片，使高彈緩沖芯片與增塑優質橡膠隔膜形成完美的復合體，提高了此類橡膠隔膜的高頻抗沖擊能力，避免了沖擊變化的高功率傳遞過程中的應力集中，使應力在高效率的分散、均化中完成緩沖芯片的緩沖均壓作用，顯著降低了液壓油對托盤及弧形碗壁的沖擊失效破壞作用，強化橡膠隔膜在急速劇烈的撓曲運動中的隨動減緩能力，將使用壽命提高到曲撓120-180萬次。

附圖說明

圖1是橡膠隔膜的結構示意圖；

圖2是緩沖芯片的結構示意圖；

圖3是圖2的仰視示意圖；

圖4是橡膠隔膜在蓄能器中的安裝結構示意圖；

附圖中，1代表碗口密封部，1-1代表定位唇邊，1-2代表端平面，2代表弧形碗壁，3代表圓臺，4代表緩沖芯片，4-1代表托盤，4-1-1代表緩沖均壓環狀半圓槽，4-2代表底托，4-2-1代表定位緩沖孔，4-3代表環形槽，5代表蓄能器底座，6代表蓄能器上蓋。

具體實施方式

蓄能器用碗型橡膠隔膜，參見附圖，包括碗口密封部1、加厚碗底部、以及連接在密封碗口和加厚碗底之間的弧形碗壁2。加厚碗底部豎直剖面呈圓臺3狀、圓臺3側表面與弧形碗壁2的內表面圓滑均勻過渡形成弧面。在加厚碗底部鑲嵌豎直剖面呈“倒托盤型”的異型緩沖芯片4。緩沖芯片4選用太空鋁，包括圓形底托4-2、托盤4-1及設置在兩部分之間的環形槽4-3，托盤4-1、環形槽4-3及底托4-2與橡膠的結合部呈圓弧狀。沿圓形底托4-2周邊環形均布有6個定位緩沖孔4-2-1。成型時，緩沖芯片4借助托盤4-1上的定位孔定位，橡膠包覆并嵌入定位緩沖孔4-2-1及托盤4-1和底托4-2間的環形槽內，使緩沖芯片4和隔膜結合為一體。碗口密封部1具有端平面1-2和向下彎折的定位唇邊1-1，定位唇邊1-1的截面為倒三角形，安裝時定位唇邊1-1嵌入蓄能器底座5上匹配的安裝槽內，上蓋6壓在端平面1-2上，端平面上表面、左側面及定位唇邊上底面形成臺階式復式密封面結構。在托盤4-1與液壓油的接觸面上均布緩沖均壓環狀半圓槽4-1-1。緩沖均壓環狀半圓槽4-1-1設計為開口外擴的環形溝槽，且外周擴口角度大于內周，間隔設置有3道，可將沖擊油呈“傘”狀向外周散射反彈。

具體使用過程中，當系統壓力超過蓄能器內部壓力時，油液從蓄能器底座5上的進油口沖擊到托盤4-1上，緩沖芯片4推動加厚碗底部帶動弧形碗壁曲撓，壓縮隔膜上方的氮氣，同時緩沖均壓環狀半圓槽4-1-1分解油的沖擊力，油分散到兩側。當系統壓力低于蓄能器內部壓力時，在高壓氣體的作用下橡膠隔膜回彈復位，油液流向外部系統，釋放能量。沖擊力傳遞過程中，均壓環狀半圓槽4-1-1、圓臺3側表面與弧形碗壁2內表面的弧面、以及緩沖芯片4與結合橡膠的相互擠壓，使應力不斷分散、均化，層層緩沖，延長了曲撓變形時間，由急速劇烈的曲撓運動變為緩慢的曲撓運動，將使用壽命延長至曲撓120-180萬次。同時使油對蓄能器底側面的沖擊力也降低了50%，保護蓄能器，延長蓄能器的使用壽命。根據橡膠隔膜的疲勞試驗數據，現有國產隔膜為曲撓30-50萬次，進口隔膜為曲撓70-120萬次，而本發明為曲撓120-180萬次，顯著提高了橡膠隔膜的使用壽命。