用於液力恢復的裝置的製作方法
2023-05-14 14:23:46 2
專利名稱：用於液力恢復的裝置的製作方法
用於液力恢復的裝置本發明涉及機械工程並且可用於以增加的效率和安全性進行液力恢復，包括移動應用，例如路面建築機械、起吊和運輸設備以及液壓混合動力貨車和輕型車輛。
背景技術：
已知呈液壓氣動蓄能器(在下文稱為蓄能器)形式的用於液力恢復的裝置，其殼體包括經由氣口填充有加壓氣體的容積可變的氣體貯存器以及經由液口填充有液體的容積可變的液體貯存器。這些氣體貯存器和液體貯存器通過相對於殼體可動的分離器分隔。對於液力恢復而言，蓄能器既與呈活塞形式的固體分離器一起使用，也與呈彈性聚合物膜或筒體[1]形式以及呈金屬波紋管[2]形式的彈性分離器一起使用。在操作之前，蓄能器的氣體貯存器經由氣口充有初始壓力高達數兆帕到數十兆帕的加壓氣體(通常是氮氣)。在能量從液力系統傳送到蓄能器時(例如，在液壓混合動力車輛制動期間)，工作液體從液力系統被泵送到蓄能器中並且工作氣體在蓄能器中被壓縮，其中氣體的壓力和溫度增加。從蓄能器返回到液力系統的能量(例如，在液壓混合動力車輛的加速期間)導致加壓工作氣體膨脹以及使工作液體排出到液力系統中。作為慣例，蓄能器包含一個氣體貯存器和一個液體貯存器，在氣體貯存器和液體貯存器中具有等同的氣體壓力和液體壓力。傳遞到蓄能器中的液力越多，則蓄能器中的氣體壓縮比越高。為了保持所需的恢復能量，壓力增長必須通過與蓄能器液壓連接的液壓機械(泵或馬達)的減少輸送來補償。當輸送減少時，液壓機械的效率降低；因此，恢復效率整體地降低，這是這種裝置的缺陷。為了降低氣體壓縮比，蓄能器的增大的容積或蓄能器的增加的數量提高了系統的成本，同樣使得該系統更重，而重量對於移動應用而言是重要的。已公知的裝置[3]被用於減少氣體壓縮並且同時增加最大可能恢復的能量。該裝置包括液壓氣動蓄能器，其殼體包括與蓄能器的液體貯存器連通的液口。液體貯存器通過可動分離器與蓄能器的氣體貯存器分隔，所述氣體貯存器經由氣口與至少一個氣體接收器連通。當工作液體被強制從液力系統進入到蓄能器的液體貯存器中時，分離器移動並且迫使氣體流出蓄能器而進入到接收器中，從而壓縮在接收器和蓄能器中的氣體。將液體泵送到蓄能器的功被轉換為加壓氣體的內部能量，從而氣體的壓力和溫度都上升。當能量從該裝置返回至液力系統中時，加壓工作氣體膨脹並且被部分地強制流出接收器而進入蓄能器的氣體貯存器中。分離器被移動，蓄能器的液體貯存器的容積減小，並且工作液體經由液口從該液體貯存器移動到液力系統中。加壓氣體的內部能量被轉換為液體移動的功，即，該裝置將從液力系統接收到的液力返回至該系統中，其中氣體壓力和溫度降低。將比蓄能器更輕質且更便宜的接收器添加到系統中允許通過更佳地使用蓄能器容積來增大恢復能量的量以及降低氣體壓縮比，且因此減少構造該系統的液壓機械的變化輸送範圍，這提高了恢復效率。
用於液力恢復的這種裝置的缺陷在於高水平的熱損失，這是由於接收器中的氣體在壓縮和膨脹時僅與接收器的內壁交換熱量，且對於典型接收器容積(數升和數十升)而言它們之間的距離太大(數十和數百毫米)並且氣體導熱率太小。在這種距離的情況下，氣體與接收器壁的熱交換由於氣體導熱率而微乎其微。因此，氣體壓縮和膨脹過程基本上是非等溫的，且在接收器中出現數十和甚至數百度的可觀溫度梯度。大接收器容積中的可觀溫度差產生對流，從而將至其壁的熱傳遞增加數十倍和數百倍。因此，在接收器和部分地在蓄能器中壓縮時加熱的氣體冷卻下來，這導致在積蓄能量的存儲期間(例如，當液壓混合動力車輛停止時)氣體壓力降低以及積蓄能量損失增加。 在高溫差的情形中進行非均衡的熱傳遞過程是不可逆的，即，在膨脹期間從加壓氣體傳遞到接收器壁的熱量的較大部分不能返回到氣體。因此，當氣體膨脹時，返回到液力系統的液力的量比在氣體壓縮期間所接收的量要少得多。因此，上述裝置由於高的熱損失而具有低效率的液力恢復。該裝置的另一缺陷在於，蓄能器和接收器在它們自身的不平殼體中被獨立地製造，這增加了該設備的尺寸和質量。附加缺陷在於，在這種裝置中的接收器被製造為具有呈旋轉體形式的外殼，這妨礙將其在密集集合體(例如，車輛)中的整體性。用於車輛和其他移動應用中的所有上述裝置的另一主要缺陷在於，當接收器或蓄能器的外殼由於例如交通事故而損壞時，接收器和蓄能器中的全部加壓氣體可能以高動能被立即排出到裂口(breach)中，這可能導致對於鄰近物體和人員的危害。除此以外，即使在小裂口的情況下，全部加壓氣體的損失也導致該裝置的完全失效，這也是缺陷。
發明內容
本發明的目的在於得到一種用於液力恢復的裝置，所述裝置具有降低的熱損失、 增加的液力恢復效率、在裝置的外壁被破壞的情況下可被排出的氣體減少的動能以及在用於移動應用中時更高的安全性。本發明的附加目的在於在裝置的外壁被局部破壞的情況下確保裝置的性能，且因此確保裝置的更高可靠性。另一附加任務在於有利於將該裝置整體形成在包括貨車和機動車的各種總成中。為了解決該任務，提出一種用於液力恢復的裝置，所述裝置包括至少一個液壓氣動蓄能器，所述液壓氣動蓄能器在其殼體中包含與蓄能器的液體貯存器連通的液口，所述液體貯存器通過可動的分離器與蓄能器的氣體貯存器分隔，所述氣體貯存器經由氣口與至少一個氣體接收器連通，其中，接收器被製成為與所述蓄能器的所述氣口連通的隔室的集合的形式。為了改善熱交換，所述隔室優選地被製成為窄長通道的形式，使得從氣體中的點到通道的最接近熱交換表面的接收器容積平均距離對於被設計用於具有數十秒的壓縮/ 膨脹時間的恢復的實施方式而言不超過5mm，並且對於被設計用於具有數秒的壓縮/膨脹時間的恢復的實施方式而言不超過2mm。而且對於通常圓柱或稜柱形狀的隔室，接收器的容積與隔室的內表面的面積之間的比相應地不超過IOmm或4mm。為了確保更高的安全性，接收器優選地包括至少10個隔室。因此，在接收器中氣體壓縮或膨脹的情形中，氣體和隔室壁之間的熱交換發生在減小的距離處，且因此具有較小的溫差，這增加了熱交換過程的可逆性以及恢復效率。當隔室被製造成具有渦旋元件時，實現熱損失的附加減少，從而確保隔室中氣流的更高紊流的可能性。在紊流流動中氣體與壁的熱交換的強度比在層流的情形中要高得多。恢復的能量越高，通過隔室的氣體流率越高，且紊流越強勁，且因此熱交換強度越大。通過改善蓄能器中的熱交換，也進一步減少熱損失蓄能器包括位於氣體貯存器中的可壓縮再生器，所述可壓縮再生器使得在氣體貯存器的容積減小時減小熱交換表面之間的距離以及在所述容積增大時增大所述距離。在蓄能器的氣體貯存器的最大容積下，再生器的相鄰熱交換表面之間的平均距離不超過10mm。因此，當蓄能器中的氣體壓縮或膨脹時，氣體和再生器表面之間的熱交換發生在減小的距離處，且因此具有較小的溫差，這增加了熱交換過程的可逆性和恢復效率。蓄能器中的可壓縮再生器能夠由柔性泡沫材料製成，例如由發泡彈性體製成。在該情形中，蓄能器設置有過濾器，所述過濾器使得氣體從蓄能器的氣體貯存器穿過而進入到接收器中並且捕獲泡沫材料，同時該再生器被製造成在蓄能器的氣口附近具有增大的氣體可滲透性。在其關於使用壽命和可靠性方面的優選實施方式中，蓄能器的可壓縮再生器由簧片(優選為金屬)元件製成，所述簧片元件橫向於所述分離器的運動方向定位並且將所述氣體貯存器分成深度可變的互連氣體層，而所述再生器的所述簧片元件以運動的方式與所述分離器連接，從而使得在所述氣體貯存器的容積增大時增大由所述簧片元件所分隔的氣體層的深度以及在所述氣體貯存器的容積減小時減小所述深度。除了由於簧片元件的較好的彈性特徵和相對小的應變而增加的使用壽命和可靠性以外，該實施方式顯著地降低了對於周圍物體和人員造成傷害的危險。例如在交通事故中外殼被局部破壞的情況下，氣體被排出到裂口中，從而在簧片元件上產生壓降並且將壓降夾帶向裂口，這導致形成簧片元件的與裂口相反的封裝，同時被排出到裂口中的氣體的動能顯著地降低。所述接收器能夠被製造成與集管連通的分隔隔室的形式，其中每個隔室均具有其自身的殼體，這確保在選擇隔室形狀和位置方面最大的靈活性。為了降低重量以及減少與環境的熱交換，接收器被製造具有用於相鄰隔室的公共壁。這種接收器具有包含一組內分割件的外殼，所述一組內分割件將接收器的內部容積分為薄管形式的隔室的集合，使得分割件的總熱容超過在最大壓力下的氣體熱容，優選地超過 100kJ/K/m3。接收器能夠被製造成具有常規的厚重堅硬的外殼(例如，呈旋轉殼體的形式)，以便在沒有分割件的情況下承受接收器中的最大壓力。在這種實施方式中，位於外殼內部的該組分割件僅執行熱交換器-再生器的功能。在這種實施方式中，技術上優選的是製造呈彈性結構的形式的一組分割件，從而使得被插入到例如由彈性金屬或聚合物材料製成的接收器的現成外殼中。優選的是形成呈蜂窩結構的形式的接收器隔室的集合，其中分割件彼此連接並且與接收器的外殼連接，從而使得氣體壓力由外殼以及連接到所述外殼的分割件的彈性伸展應變力的總和平衡。因此，分割件由於承受一部分負載而為外殼卸載，這使得將外殼製造得不太堅固且更輕質並且擴大了製造各種形狀和尺寸比的接收器的可能性，因此有利於將該裝置整體形成到包括車輛的現有集合中。對於與外殼相鄰的隔室，優選的是製造它們的回彈分割件，使得所述分割件能夠承受在瞬時外殼密封故障的情況下(例如，在交通事故時)出現的壓降(在最大壓力與大氣壓力之間)而不被破壞。因此，在外殼局部受損以及一個或數個隔室被穿透的情形中，其餘隔室保持不受損壞。來自於未受損壞的隔室的氣體被排出到裂口中，從而通過未受損壞的隔室、集管以及與外殼的被損壞部分相鄰的隔室，這顯著地降低了氣體的動能以及破壞勢能。為了進一步減少被排出氣體的動能，優選的是在隔室中設置限流元件，所述限流元件限制在高於選定水平的壓降下的氣流，所述選定水平超過在所述蓄能器和所述接收器之間氣體交換的最大工作速率下的壓降的至少10倍。限流元件能夠被製造成例如呈臨界節流口的形式。蓄能器和接收器之間的氣體交換的最大工作流率可通過液力系統的操作模式確定。對於常規使用的裝置，優選的是選擇對應於通過蓄能器的液口的最大液體流率的最大氣體交換速率，所述最大液體流率由液口的設計確定。通過包括至少一個安全閥的所提出的裝置的實施方式能夠確保在事故的情況下排出氣體的能量的進一步減少以及在一部分隔室被損壞的情況下的保持性能，所述至少一個安全閥被安裝在蓄能器和接收器的隔室組(或至少一個隔室)之間的氣體流動路徑上， 例如在隔室組的入口處或甚至在每個隔室的入口處，並且在所述安全閥上的壓降超過設置水平時所述安全閥使得阻礙氣流通過該安全閥，所述設置水平被優選地在裝置中的最大氣體壓力的0. 03倍至0. 3倍之間的範圍內選擇。安全閥例如被製造為彈性簧片的形式，如果隔室上的壓降超過所述選定水平，那麼所述彈性簧片可變形並且阻擋隔室或其一部分與集管的連通。這種簡單閥能夠被安裝在每個隔室中並且由數個獨立閥來增補，所述獨立閥具有增加的鎖止可靠性，被安裝成鎖止隔室組從而改進可靠性。在該情形中，在由例如交通事故引起的外殼的局部損壞的情況下瞬時氣體排出受到容納在與外殼的受損壞部分相鄰的一個或多個隔室中的氣體的量的限制，而其他隔室中的氣體由分割件和鎖止安全閥來保持，所述分割件變形但保持其整體性，所述鎖止安全閥確保裝置的保持性能，因此增加裝置的可靠性，並且顯著地降低總排出能量，從而進一步降低對於周圍物體和人員損傷的風險。在蓄能器和接收器被分隔地製造且蓄能器的氣口經由氣體管線、接收器的埠和接收器的集管連接到接收器的隔室的實施方式中，為了更好的安全性，所述安全閥被製造成能夠使氣體管線與蓄能器的氣口以及與接收器集管分隔。因此，在管線受損的情況下排出的氣體的量受到限制並且當蓄能器和接收器中的任一個受損時防止在蓄能器和接收器之間的氣體交換。所提出是一種裝置的整體實施方式，其中製成為蜂窩結構的形式的所述接收器包括至少一個蓄能器，使得所述接收器是用於所述蓄能器的所述殼體，與分隔的實施方式相比這確保了相當小小的尺寸和重量以及由於排除了接收器和蓄能器的易損壞外部主要連接而導致的更高可靠性和安全性以及保護蓄能器不受外部破壞性影響。在該裝置的整體實施方式中，蓄能器能夠被製造成具有例如呈囊形式的彈性分離
ο為了減少通過分離器的氣體洩漏，蓄能器應當優選地具有活塞分離器，所述活塞分離器與置於呈蜂窩接收器的形式的所述殼體內部的薄壁金屬套管滑動隔離接觸，而所述金屬套管和所述接收器分割件之間的間隙與所述蓄能器的所述氣體貯存器或液體貯存器連通，並且所述金屬套管與所述接收器連接，以便優選地通過將金屬套管在所述區域之外連接到接收器來防止套管在增加的氣體壓力下在與活塞的滑動隔離接觸的區域中變形。因此，金屬套管內部和外部的壓力相等，而來自於接收器的分割件的應變在與活塞的滑動隔離接觸的區域之外被傳遞到所述金屬套管；因此，當氣體壓力變化時，套管在該區域中不變形。這使得成倍地減少內置在接收器中的薄壁活塞蓄能器的重量。在用於具有高水平的液體流波動的液力系統中時，為了減少活塞密封件的磨損，提出一種實施方式，其中活塞包含具有彈性膜分離器的腔，所述彈性膜分離器將活塞的腔分成與蓄能器的氣體貯存器連通的氣體部分和與蓄能器的液體貯存器連通的液體部分。在這種實施方式中，當活塞不運動或不均勻地運動時，流量和壓力的高頻波動導致膜振動。這確保活塞密封件的整體性以及高程度的波動平滑化。為了最小化洩漏，這種彈性分離器應當優選地製造成金屬波紋管的形式，所述金屬波紋管由簧片元件製成，所述簧片元件橫向於所述活塞的運動方向定位並且將所述活塞的腔的所述氣體部分分成深度可變的互連氣體層，從而使得在所述腔的所述氣體部分的容積增大時增大由所述簧片元件所分隔的氣體層的深度以及在所述腔的所述氣體部分的容積減小時減小所述氣體層的深度。分離器的這種實施方式還確保在腔的氣體部分中良好的熱交換和熱再生，從而提高總恢復效率。在由下文給出並通過附圖示出的實施例中將更詳細地描述本發明，在附圖中
圖1以軸向截面示出用於液力恢復的裝置，所述裝置具有活塞蓄能器和呈分隔管的形式的接收器隔室。圖2以軸向截面示出呈管的形式的接收器隔室，所述接收器隔室具有渦旋元件。圖3以軸向截面和以在垂直於旋轉軸線的平面中的截面圖示出用於液力恢復的裝置，所述裝置具有設置有可壓縮再生器的活塞蓄能器以及定位在蓄能器殼體上方的呈管的形式的接收器隔室。圖4以軸向截面和以在垂直於旋轉軸線的平面中的截面圖示出接收器，該接收器具有呈旋轉殼體的形式的外殼和由彈性金屬條製成的一組分割件所形成的隔室。圖5以軸向截面和以在垂直於旋轉軸線的平面中的截面圖示出用於液力恢復的裝置，所述裝置具有蓄能器、外部管線以及接收器，所述接收器具有外殼和呈蜂窩結構的形式的隔室。圖6以在垂直於接收器的旋轉軸線的平面中的截面圖示出接收器的蜂窩結構的一部分，其中分割件處於未應變狀態。圖7以在垂直於接收器的旋轉軸線的平面中的截面圖示出在外殼被損壞的情況下接收器的蜂窩結構的一部分，其中分割件處於應變狀態。圖8以截面圖示出安全閥的實施方式。
圖9以軸向截面和在垂直於蓄能器的旋轉軸線的平面中的截面圖示出用於液力恢復的裝置，所述裝置具有活塞蓄能器，活塞放置在呈蜂窩結構接收器的形式的殼體內的金屬套管中。圖10以軸向截面和在垂直於蓄能器的旋轉軸線的平面中的截面圖示出用於液力恢復的裝置，所述裝置具有由形成蓄能器的殼體的接收器隔室圍繞的三個蓄能器。圖11以在垂直於蓄能器的旋轉軸線的平面中的截面圖示出用於液力恢復的裝置，所述裝置具有由形成蓄能器的殼體的接收器隔室圍繞的兩個高壓蓄能器和五個低壓蓄能器。在圖1中，用於液力恢復的裝置包括液壓氣動蓄能器1，該液壓氣動蓄能器的殼體 2具有與蓄能器的液體貯存器4連通的液口 3。液體貯存器4由呈活塞5的形式的可動分離器(以下稱為活塞)與蓄能器的氣體貯存器6分隔，所述氣體貯存器6經由氣口 7與被製成為呈分隔管的形式的一組隔室9的接收器8連通。隔室9彼此連通並且經由集管10 與蓄能器1的氣口 7連通。為了確保在氣體與隔室9的壁之間的良好熱交換，接收器容積與隔室的內表面的面積之間的比對於被設計用於具有數十秒的壓縮/膨脹時間的恢復的實施方式而言不應當超過10mm，對於被設計用於具有數秒的壓縮/膨脹時間的恢復的實施方式而言不應當超過2mm。對於長的筒形管而言，這相應地對應於不超過20mm和8mm的管半徑。為了改善氣體與接收器的隔室壁之間的熱交換，隔室可製造有渦旋元件。圖2示出了呈管的形式的隔室9，該隔室9具有呈節流口 11的形式的渦旋元件，從而增加了隔室中的氣流紊流。被恢復的能量越高，通過隔室9和節流口 11的氣流的流率越大，並且因此隔室中的氣流紊流越高。因此，氣體與隔室9的壁12的熱交換的強度也更高。基於接收器中的最大氣壓以及在接收器與蓄能器之間的氣流的流率工作範圍來選擇節流口 11中的孔13 的直徑以及節流口的數量。還通過改善蓄能器中的熱交換來進一步減少恢復中的熱損失。圖3中的裝置包括具有可壓縮再生器14的液壓氣動蓄能器1，所述可壓縮再生器14以由橫向於分離器的運動放置的金屬簧片元件15製成的多層彈簧的形式被安裝到其氣體貯存器6中，使得簧片元件15的熱交換器表面之間的距離在氣體貯存器6的容積減小時減小以及在所述容積增大時增大。簧片元件15的數量被選擇使得在氣體貯存器6的最大容積的情形中，可壓縮再生器14的相鄰熱交換表面之間的平均距離對於具有數十秒的壓縮/膨脹時間的恢復的實施方式而言不應當超過10mm，對於被設計用於具有數秒的壓縮/膨脹時間的恢復的實施方式而言不應當超過3mm。在優選地考慮成本的實施方式中，蓄能器的可壓縮再生器可由柔性泡沫材料(例如，泡沫彈性體)製成。其中在可壓縮再生器的金屬簧片元件之間放置由柔性泡沫材料製成的間隔件的組合實施方式也是可行的。這種實施方式具有蓄能器的最少熱損失。圖4、5以及圖9至圖11中的接收器被製造成具有用於相鄰隔室的公共壁。圖5 中的接收器8具有外殼16，所述外殼16具有被製造在其內部的一組分割件17，從而將接收器的內部容積分為呈薄管的形式的隔室9的集合。分割件17的厚度和數量被選擇成使得其總熱容超過在最大壓力下接收器中氣體的熱容。在優選地針對製造性方面的實施方式中，圖4中的接收器具有呈旋轉體的形式的外殼16，在外殼16內放置一組分割件17。外殼16被設計用於在沒有分割件時接收器中的最大壓力並且在這種接收器中僅執行熱交換再生器的功能。分割件17由盤繞成多層螺旋彈簧的彈性金屬或聚合物條製成，以經由接收器的埠 18方便插入到接收器的外殼16內。具有用於圖5、9至圖11中的接收器中的相鄰隔室的公共壁的一組隔室被製造為呈蜂窩結構的形式，其中分割件17彼此連接並且連接到外殼16，使得當接收器中的氣壓增大時所述分割件17能夠延伸。由於蜂窩結構中的分割件17承受一部分負載因而為接收器的外殼16卸載，因此外殼16能夠更薄且更輕質，這擴大了製造各種形狀和尺寸比的接收器的可能性。圖5示出了具有呈旋轉體的形式的外殼16的接收器，所述外殼16被填充有呈蜂窩結構的形式的分割件17。與接收器外殼16的隔室相鄰的分割件優選地被製造成在外殼 16或任何相鄰隔室9的瞬時密封故障的情況下能承受壓降(在最大操作壓力與大氣壓力之間)而不受破壞。圖6和7示出了蜂窩結構的局部圖，具有與外殼16相鄰的未受損壞分割件17 (圖 6)及其在受損壞外殼16的情況下圖7中的應變狀態。蜂窩結構的分割件17的配置、材料和厚度被選擇成使得在外殼16被局部破壞的情況下，分割件17變形但保持其整體性。選擇用於有限元建模的圖7中的損壞類型對應於一個隔室9中的外殼16的裂口。為了更好地觀測，圖6和7中的所有應變被成倍地放大。因此，來自於蓄能器和未損壞隔室的氣體被排出到裂口 35中，從而克服蜂窩結構和集管的阻力，這顯著地減少氣體的動能和破壞勢能。為了進一步減少在外殼16被損壞的情形中被排出的氣體的動能，優選的是在隔室9中形成限流元件。圖2示出了呈具有節流口 11的管形式的隔室9。節流口 11被實施為臨界節流口並且用作在蓄能器和接收器之間氣體交換的工作流率下的渦旋元件。在節流口 11上上壓降超過選定水平的情況下，節流口 11執行限流元件的功能，所述選定水平超過在裝置中氣體壓縮和膨脹的最大工作速率下的壓降的至少10倍。在外殼部分受損的情況下為了保持裝置的性能，優選的是為接收器集管或其隔室配置安全閥，在壓力相對於閥另一側的壓力急劇下降的情況下所述安全閥鎖止該隔室或其一部分。圖8示出了雙向安全閥的實施方式，該雙向安全閥呈節流口 11和彈性簧片19的形式節流口 11還執行渦流元件的功能。彈性簧片19能夠變形並封閉節流口 11的孔13，因而在節流口 11上的增大的壓降達至選定水平的情況下阻塞該隔室或其一部分與集管之間的連通，所述選定水平超過在裝置中氣體壓縮和膨脹的最大工作速率下節流口 11上的壓降的至少10倍。液力系統的操作模式能夠確定蓄能器和接收器之間的氣體交換的最大工作速率。對於常規使用的裝置而言，優選的是提供安全閥，所述安全閥在其上的壓降超過設置水平時鎖止，所述設置水平被優選地在裝置中的最大氣體壓力的0. 03倍至0. 3倍之間的範圍內選擇。為了更好的安全性，在圖5中，蓄能器1的氣口 7和接收器8的埠 18包括安全閥20，當在連接蓄能器1與接收器8的氣體管線21中存在急劇的壓降時，所述安全閥20鎖止。這限制了在受損管線21的情況下被排出的氣體的量並且在蓄能器1和接收器8中任一個被損壞時防止蓄能器1和接收器8之間的氣體交換。圖9示出了在氣體損失最小化方面優選的蓄能器，所述蓄能器的活塞5與置於呈蜂窩結構的形式的接收器8內部的薄壁金屬套管22滑動隔離接觸。金屬套管22和接收器
108的分割件17之間的間隙23與蓄能器的氣體貯存器6連通。蓄能器中的壓力、與蓄能器連接的接收器8的隔室9中的壓力以及所述間隙中的壓力相等，這確保套管22保持形狀以及套管與活塞5之間的密封質量。因此，在氣體壓力增大時會延伸的接收器8的隔室9的壁的變形影響被施加到密封區域之外，而防止套管22在與活塞5滑動隔離接觸的區域中的變形。在用於具有高水平的液體流波動的液力系統時，為了減少活塞5的密封件M的磨損， 活塞5包含腔25，所述腔25具有呈輕質波紋管沈形式的彈性膜分離器，所述彈性膜分離器將活塞5中的腔25分成氣體部分27和液體部分四，所述氣體部分27通過窗口觀與蓄能器的氣體貯存器6連通，所述液體部分四通過窗口 30與蓄能器的液體貯存器4連通。當較大質量的活塞5均勻地運動或不運動時，輕質波紋管沈吸收流動和壓力中的高頻波動。 這確保活塞5的密封件M的整體性以及高程度的波動平滑化。在圖10的接收器中，由分割件17的集合形成的呈蜂窩結構的形式的隔室9圍繞三個蓄能器1的輕化殼體2，並且與外殼一起用作這些蓄能器的公共殼體。在這種實施方式中，呈金屬套管22的形式的附加輕質絕緣殼體足以用於具有如圖9的實施方式中的活塞分離器5的蓄能器1，同時具有膜或筒形分離器的蓄能器能夠被直接置於蜂窩結構內部的腔中。所提出的配置使得將任何需要數量的蓄能器設置在隔室的蜂窩結構內。在低壓側同樣包括蓄能器的液力系統中(例如，在液壓混合動力車輛中)，優選的是採用如圖11所示的整體式配置。圖11中的裝置包括兩個高壓蓄能器1和五個低壓蓄能器31。高壓蓄能器1由兩層較小尺寸的隔室9圍繞，這確保蓄能器1的殼體的強度增加。 較小尺寸的隔室9形成與高壓蓄能器1連接的高壓接收器32，而較大的隔室33形成與低壓蓄能器31連接的低壓接收器34(為了簡明起見，在圖11中未示出這些連接)。低壓蓄能器31位於裝置上最可能受破壞性影響的那一側，例如在液壓混合動力車輛的底盤的外側； 而高壓蓄能器1和高壓接收器32位於裝置最受保護的那一側，例如在液壓混合動力車輛的底盤的那一側。所提出的配置確保甚至更大的安全性，以保護高壓接收器和蓄能器不受破壞並且在受損外殼的情形中顯著地降低氣體射流的能量。這還使得得到聯合形成為所需幾何形狀的一個單元的具有任何所需數量的高壓蓄能器和低壓蓄能器的裝置以及任何所需容積的接收器，這有利於將裝置整體形成到不同的總成中，包括貨車和機動車。上述實施方式是本發明的主要構思的實施方式的實施例，本發明還預想到在本文中未被給出的許多其他實施方式，所述其他實施方式包括例如由一組氣體管線連接並且配置有一組安全閥的數個蓄能器和接收器，所述安全閥可以斷開被損壞的蓄能器和接收器隔室組；以及在接收器或蓄能器中安全閥的各種實施方式。因此，所提出的方案使得得到具有下述特徵的用於液力恢復的裝置-減少的熱損失以及增加的液力恢復效率；-在裝置的外壁被破壞時可被排出的氣體的減少的動能；-在裝置的外壁被局部破壞時裝置的保持性能；-在選擇接收器外形中的靈活性。參考文獻1-L. S. Stolbov, AD. Petrova, 0V. Lozhkin. Fundamentals of hydraulics andhydraulic drive of machines (機器的水力學禾口液壓馬區動基石出)，Moscow, "Mashinostroenie",1988, p.172。
2-美國專利 US 64057603-H. Exner, R. Freitag, Dr. H. Gais, R. Lang, Y. Oppoltser, P. Shwab, Ε. Zumpf, U. Ostendorff, Μ. Ryke. Hydraulic drive. Fundamentals and components (液壓驅動。基石出禾口組件)· 2nd Russian edition(俄文第二版)· Bosch Rexport AG Service Automation Didactics Erbach Germany, 2003, p.15權利要求
1.一種用於液力恢復的裝置，所述裝置包括至少一個液壓氣動蓄能器，所述液壓氣動蓄能器在其殼體中包含與所述蓄能器的液體貯存器連通的液口，所述液體貯存器通過可動的分離器與所述蓄能器的氣體貯存器分隔，所述氣體貯存器經由氣口與至少一個氣體接收器連通，其中，所述接收器被製成為與所述蓄能器的所述氣口連通的隔室的集合，所述接收器的容積與所述隔室的內表面的面積之間的比不超過10毫米。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述隔室具有渦旋元件，所述渦旋元件使得所述隔室中的氣流紊流增加。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述液壓氣動蓄能器包括位於所述氣體貯存器中的可壓縮再生器，所述可壓縮再生器使得在所述氣體貯存器的容積減小時減小熱交換表面之間的距離以及在所述容積增大時增大所述距離，而在所述氣體貯存器處於最大容積時所述再生器的相鄰的熱交換表面之間的平均距離不超過10毫米。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中，所述蓄能器中的所述可壓縮再生器由柔性多孔材料製成並且包括過濾器，所述過濾器允許氣體從所述蓄能器的所述氣體貯存器穿過而進入到所述接收器中並且捕獲所述多孔材料，所述再生器被製造成在所述蓄能器的所述氣口附近具有增大的氣體可滲透性。
5.根據權利要求3所述的裝置，其中，所述蓄能器的所述可壓縮再生器由優選為金屬的簧片元件製成，所述簧片元件橫向於所述分離器的運動方向定位並且將所述氣體貯存器分成深度可變的互連氣體層，而所述再生器的所述簧片元件以可運動的方式與所述分離器連接，從而使得在所述氣體貯存器的容積增大時增大由所述簧片元件所分隔的氣體層的深度以及在所述氣體貯存器的容積減小時減小所述氣體層的所述深度。
6.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述氣體接收器被製造成具有用於相鄰隔室的公共壁，並且所述氣體接收器具有包含分割件的集合的外殼，所述分割件將所述接收器的內部容積分為呈薄管的形式的所述隔室的所述集合，使得所述分割件的總熱容超過在最大工作壓力下的氣體熱容。
7.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述氣體接收器的所述外殼被製造成以便承受所述接收器中的最大壓力，而所述分割件的所述集合由彈性的金屬元件或聚合物元件製成，從而使得所述分割件被插入到所述接收器的所述外殼內。
8.根據權利要求6所述的裝置，其中，所述氣體接收器的所述隔室的所述集合被製成為蜂窩結構的形式，其中所述分割件彼此連接並且與所述接收器的所述外殼連接，從而使得所述氣體壓力由所述外殼和連接到該外殼的所述分割件的彈性拉伸應變力的總和來平
9.根據權利要求8所述的裝置，其中，與所述氣體接收器的所述外殼相鄰的所述隔室的所述分割件被製造成使其能夠承受在所述接收器外殼或相鄰隔室的瞬時密封失效的情況下出現的壓降而不損壞。
10.根據權利要求2或9所述的裝置，其中，所述氣體接收器的所述隔室具有限流元件， 在所述限流元件上的壓降高於選定水平時，所述限流元件限制氣流，所述選定水平超過在所述蓄能器和所述接收器之間的氣體交換的最大工作速率下的壓降的至少10倍。
11.根據權利要求9所述的裝置，其中，該裝置包括至少一個安全閥，在所述安全閥上的壓降超過設置水平時，所述安全閥使得將至少一個隔室與其餘部分分隔開，所述設置水平優選地在所述裝置中的最大氣體壓力的0. 03倍至0. 3倍之間的範圍內選擇。
12.根據權利要求11所述的裝置，其中，所述蓄能器的所述氣口經由氣體管線、所述接收器的埠和所述接收器的集管而與所述接收器的所述隔室連接，而在所述安全閥上的壓降超過所述設置水平時，所述安全閥使得將所述氣體管線與所述蓄能器的所述氣口以及與所述接收器的所述集管分隔開，所述設置水平優選地在所述裝置中的最大氣體壓力的0. 03 倍至0. 3倍之間的範圍內選擇。
13.根據權利要求8所述的裝置，其中，被製成為蜂窩結構的形式的所述氣體接收器在其內部包含至少一個液壓氣動蓄能器，使得所述接收器是用於所述蓄能器的所述殼體。
14.根據權利要求13所述的裝置，其中，所述液壓氣動蓄能器具有活塞分離器，所述活塞分離器與置於製成為所述蜂窩結構接收器的形式的所述殼體內部的薄壁金屬套管滑動隔離接觸，而所述金屬套管和所述接收器的所述分割件之間的間隙與所述蓄能器的所述氣體貯存器連通，並且所述金屬套管在所述滑動隔離接觸的區域之外與所述接收器連接。
15.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述液壓氣動蓄能器具有活塞分離器，所述活塞分離器包含具有彈性分離器的腔，所述彈性分離器將所述活塞內的所述腔分為氣體部分和液體部分，所述氣體部分與所述蓄能器的所述氣體貯存器連通，所述液體部分與所述蓄能器的所述液體貯存器連通。
16.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述彈性分離器被製成為金屬波紋管的形式， 所述金屬波紋管由簧片元件製成，所述簧片元件橫向於所述活塞的運動方向定位並且將所述活塞中的所述腔的所述氣體部分分成深度可變的互連氣體層，從而使得在所述腔的所述氣體部分的容積增大時增大由所述簧片元件所分隔的氣體層的深度並且在所述腔的所述氣體部分的容積減小時減小所述氣體層的所述深度。
17.根據權利要求13所述的裝置，其中，該裝置包括至少一個高壓液壓氣動蓄能器和至少一個低壓蓄能器，所述至少一個高壓液壓氣動蓄能器與所述高壓接收器的所述隔室連接，所述至少一個低壓蓄能器與所述低壓接收器的所述隔室連接，所述高壓蓄能器被定位在所述高壓接收器內，所述高壓接收器繼而被定位在所述低壓接收器內。
全文摘要
用於液力恢復的裝置包括液壓氣動蓄能器(1)，該液壓氣動蓄能器經由其氣口(7)與氣體接收器(8)連通，所述氣體接收器被製成為經由集管(10)與所述蓄能器的所述氣口連通的隔室(9)的集合的形式，其中，接收器的容積與隔室的內表面的面積的比不超過0.01m。在接收器中氣體壓縮或膨脹時，氣體和隔室壁之間的熱交換發生在減小的距離處，具有較小的溫差，這增加了熱交換過程的可逆性和恢復效率。接收器隔室的集合應優選地實施為蜂窩結構，其中隔室之間的分割件(17)彼此連接並與接收器的外殼(16)連接。
文檔編號F15B1/02GK102414453SQ201080019190
公開日2012年4月11日 申請日期2010年2月9日 優先權日2009年5月18日
發明者亞歷山大·阿納託利耶維奇·斯特羅加諾夫, 列昂尼德·奧烈格維奇·攝新 申請人:亞歷山大·阿納託利耶維奇·斯特羅加諾夫, 列昂尼德·奧烈格維奇·攝新