CN101384824B - 蓄压器、特别是脉动阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄压器、特别是脉动阻尼器，包含蓄压器壳体(1)，该蓄压器壳体定义一纵向轴线(3)并且具有用于流体的一流入口(15)和一流出口(17)，其中两个工作腔、特别是一个用于工作气体的气体腔(23)和一个流体腔(33)在蓄压器壳体(1)内部流体密封地、特别是气密地通过一个风箱形式的分离元件(21)彼此分离，并且分离元件(21)在其一个端部(25)上与构成气体腔(23)的一个固定在壳体上的封闭件的盖(27)连接并且在其另外一个端部(29)上与一在蓄压器壳体(1)内可轴向运动的活塞件(31)连接，该活塞件构成气体腔(23)的一个可运动的封闭件，从而活塞件(31)的工作运动导致与分离元件(21)相邻的工作腔的容积改变，其特征在于，流入口(15)和流出口(17)分别设置在蓄压器壳体(1)的沿轴向方向相对的各端部的一个或另外一个上，从而流体可以在蓄压器壳体(1)的纵向方向上且在活塞件(31)工作运动的方向上流过蓄压器壳体。

Description

蓄压器、特别是脉动阻尼器

技术领域

本发明涉及一种蓄压器、特别是脉动阻尼器，包含蓄压器壳体，该蓄压器壳体定义一纵向轴线并且具有用于流体的一流入口和一流出口，其中两个工作腔、特别是一个用于工作气体的气体腔和一个流体腔在蓄压器壳体内部对流体密封地、特别是气密地通过一个风箱形式的分离元件彼此分离，并且分离元件在其一个端部上与构成气体腔的一个固定在壳体上的封闭件的盖连接并且在其另外一个端部上与一在蓄压器壳体内可轴向运动的活塞件连接，该活塞件构成气体腔的一个可运动的封闭件，从而活塞件的工作运动导致与分离元件相邻的工作腔的容积改变。

背景技术

这种类型的蓄压器是已知的，参见DE 10 2004 004 341 A1。以前这种类型的蓄压器用于阻尼液压系统内部的压力脉动，以便保护测量及调节装置、过滤器和其它整合在系统内的元件防止破坏性的脉动。

一个优选的应用领域是在内燃机、特别是船或集中供热发电站内的大型柴油发动机的喷射系统内用作脉动阻尼器。在此压力脉动不仅出现在燃料循环系统内，而且出现在燃料回流系统内，其中脉动的频率和强度通过喷射过程的顺序决定，其包括从系统中取出燃料、压缩、借助于高于喷射泵的喷射和重新打开至系统的连接。在8缸四行程发动机中在转速为600转/分钟时频率例如为40Hz。根据系统的特性、预先给定的燃料输送压力和高压泵的工作方式可能出现高于50Bar的压力峰值。

因为在这种类型的燃料系统中整合测量装置如粘度计、温度计等，它们对于压力脉动是敏感的，所以重要的是，消除压力脉动或至少减小压力脉动。

发明内容

相应地，本发明的目的在于提供一种蓄压器，其尽管具有紧凑的构造，但是仍然具有特别良好的阻尼效果。

根据本发明，上述目的通过具有根据本发明的蓄压器实现，该蓄压器、特别是脉动阻尼器包含蓄压器壳体，该蓄压器壳体定义一纵向轴线并且具有用于流体的一流入口和一流出口，其中两个工作腔、特别是一个用于工作气体的气体腔和一个流体腔在蓄压器壳体内部对流体密封地、特别是气密地通过一个风箱形式的分离元件彼此分离，并且分离元件在其一个端部上与构成气体腔的一个固定在壳体上的封闭件的盖连接并且在其另外一个端部上与一在蓄压器壳体内可轴向运动的活塞件连接，该活塞件构成气体腔的一个可运动的封闭件，从而活塞件的工作运动导致与分离元件相邻的工作腔的容积改变。流入口和流出口分别设置在蓄压器壳体的沿轴向方向相对的各端部的一个或另外一个上，从而流体能够在蓄压器壳体的纵向方向上且在活塞件工作运动的方向上流过蓄压器壳体，所述蓄压器壳体是一个圆柱形的管形体，所述分离元件被同心地容纳在所述管形体内并且同时形成一位于管形体的内壁和分离元件的外面之间的环形腔，并且环形腔构成在流入口和流出口之间的流体流动路径的一部分，分离元件的盖经由一支承结构固定在管形体的内壁上，所述支承结构的结构元件在考虑使得在环形腔和相邻的流出口之间的流动路径上的节流最小化的情况下进行设计，所述支承结构具有一固定在管形体的内壁上的第一保持环，分离元件的盖经由从盖的侧壁向第一保持环方向延伸的固定杆与该第一保持环连接。

本发明相对于现有技术的特别之处在于，可以实现一个直线构造方式，其中两个流体接口即流入口和流出口位于一条直线上。相对于已知的方案(其中在蓄压器壳体的一个端部上设置一个流动转向块，在流动转向块上设置两个流体接口并且在流动转向块内内部的转向面给出用于流入的流体和流出的流体的流动路径)，在本发明中形成较小的构造长度和因此所追求的紧凑的结构方式。直线构造方式也使得简单的和节省空间的构造变成可能。当蓄压器壳体例如具有一个圆柱形状时，蓄压器在安装后如同一个管路中间件，其与基础管路的区别仅仅在于直径。因为在直线构造方式中没有弯曲/扭转力矩从蓄压器施加在管线上，所以固定元件的数量可以减少。

因为在每个壳体端部上仅仅存在一个开口，所以特别是大尺寸的流体接口是可能的，从而可以实现比现有技术中大得多的通流量。这与蓄压器壳体在其纵向方向上的通流相结合，导致所追求的阻尼效果改善。

优选设置一具有多个上下设置的褶皱或膜片对的金属风箱作为分离元件，该金属风箱在其内腔内限定在盖和活塞件之间的气体腔。在使用这种类型的金属风箱时几乎不会出现气体损失。在使用合适的金属时，例如不腐蚀的金属时，不会由于侵蚀性的流体例如柴油、重油或生物燃料出现问题。即使提高的燃料温度也不是干扰性的，因为相应的金属材料能够忍受远高于200℃的温度。因为在金属风箱上设置焊接连接，所以形成气密的封闭件，而没有附加的密封件。

在有利的实施例中活塞件在其与流体腔相邻的一侧具有一加大流体腔的容积的空腔。当在此如此布置时，即活塞件杯形地构成有圆柱形的侧壁，该侧壁沿着金属风箱的褶皱的内侧以相应于活塞件工作运动的不同大小的浸入深度伸入所述金属风箱的圆柱形的内腔内，流体腔的容积的增大同时伴随气体腔的容积的减小。此外形成很多优点。一方面“杯子”的深度的选择使得可以使得气体腔与流体腔的体积比与相应的工作条件进行适配。另外一方面形成特别的优点，即金属风箱的长度即使在期望的气体腔的较小的容积时也可以足够长地选择，从而它具有多个褶皱。由此确保，金属风箱在实施交替运动时位于可接收的材料应力的区域内，从而它可以实施一个具有相对较大数量的重复的、尽可能大的行程，而不会损害工作安全性。

最后通过活塞件杯形地延伸入金属风箱的内腔内，金属风箱从内部被引导和支承，从而限定有角度的或侧向的偏转，这保护金属风箱防止不利的工作状态并且确保最佳的工作流程。

在一个特别简单的和便宜的构造中，蓄压器壳体是一个圆柱形的管形体，金属风箱同心地容纳在所述管形体内，同时形成一位于管形体的内壁和金属风箱的外面之间的环形腔，并且环形腔构成在流入口和流出口之间的流体流动路径的一部分。

当管形体的内直径选择成以如此尺度大于金属风箱的外直径，使得通过环形腔构成的流动路径的净横截面等于或大于流入口和流出口的净横截面，可以实现尽可能大的流体通流量，而不会明显地节流。

在这方面有利的是，如此进行布置，即金属风箱的盖经由一支承结构固定在管形体的内壁上，所述支承结构的结构元件在考虑使得在环形腔和相邻的流出口之间的流动路径上的节流最小化的情况下进行设计。为此目的，所述支承结构具有一固定在管形体的内壁上的保持环，金属风箱的盖经由从盖的侧壁向保持环方向延伸的固定杆与该保持环连接。在相应纤细的保持环和固定杆的构造中，仅仅形成一个较小的流动阻力。

为了限定活塞件的拉出金属风箱的工作行程，当例如没有流体-系统压力存在并且气体腔利用工作气体预先填充时，存在一个止挡装置用于与活塞件共同作用。

以类似的方式在固定金属风箱的盖的支承结构中止挡装置也可以通过一个结构构成，该结构的结构元件在考虑使得通过它们引起的流动路径的节流最小化的情况下进行选择。在此也可以设置一个固定在管形体的内壁上的保持环和至少一个跨越保持环内腔的固定杆。

作为工作气体(工作腔预先填充该工作气体)例如使用氮气(N2)。附加地气体腔可以填充一附加量的乙醇、优选乙二醇。由此气体腔的容积可以附加地减小，为了精调目的。

在乙醇相应的附加量时形成用于金属风箱的保护功能，即例如在流体系统中过压时在活塞件碰撞到金属风箱的盖之前，在活塞件和盖之间形成保护的液体软垫。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例详细阐述本发明。其中示出：

图1本发明的蓄压器的一个实施例的纵向剖视图；

图2仅仅在图1的实施例的蓄压器壳体内设置的阻尼单元的透视的斜视图，基本上在图1中利用箭头II表示的视线方向上观察；以及

图3阻尼单元的与图2相对应的透视的斜视图，然而基本上在图1中利用III表示的视线方向上观察。

具体实施方式

在附图中示出的本发明的蓄压器的实施例(其可用作脉动阻尼器)具有一个圆柱形的、包含一个纵向轴线3的管形体1作为蓄压器壳体。管形体1在其内壁5上具有狭窄的环形槽7作为用于下面要描述的锁环的底座，以及在两个端部区域上具有各一个内螺纹9。利用这些内螺纹9在两个端部上分别拧接一个蓄压器盖11，两个蓄压器盖相同构成并且经由各一个密封元件13在管形体1上密封。在附图左边示出的蓄压器盖11具有一个中心的用于流体的流入口15，而在附图右侧示出的蓄压器盖11具有一个相应的用于流体的流出口17，流体的压力波动应当被阻尼。

在图2和3中单独示出的阻尼单元(它们在附图2、3中整体上利用19表示)在管形体1的内腔中与纵向轴线3同轴布置。阻尼单元的主要构件是一个圆柱形的波纹风箱形式的金属风箱21，其在图1中以完全拉伸的状态示出，该状态对应于在金属风箱21内部的气体腔23的最大容积。替代波纹风箱也可以使用一个未详细示出的膜片风箱，其替代上下重叠的褶皱具有合适设置的膜片对。为了构成气体腔23的固定在壳体上的封闭件，金属风箱21的一个端部25焊接有一个盖27。金属风箱21在另外的端部上焊接有活塞件31，其构成气体腔23的一个可运动的封闭件并且可以在蓄压器壳体内实施一个轴向的工作运动，该工作运动导致气体腔23和包围阻尼单元19的流体腔33的容积改变。

盖27经由一个支承结构固定在管形体1的内壁5上。支承结构具有一个保持环35，该保持环借助于一个坐落在业已提及的环形槽7内的锁环37固定。保持环35也经由固定杆39与盖27的侧壁连接。

如由图1可以清楚看出，活塞件31具有杯子的形状，其圆柱形的侧壁41延伸入金属风箱21的内腔内，其中伸入内腔的深度取决于活塞件31工作运动时的活塞位置。如已经提及，活塞件31在图1的视图中具有对应于气体腔23的最大容积的终端位置，其中活塞件31以其敞开的杯子边缘贴靠在杆43上，杆43构成一止挡装置的一部分。这个止挡装置通过一与用作盖27的支承结构类似的结构构成，即借助于锁环47将保持环45固定在环形槽7内，其中杆43以与保持环35上的固定杆39类似的方式从保持环45的内边缘延伸。

盖27具有一个中心的流体接口49，气体腔23通过该流体接口可以进行预填充，其填充工作气体即氮气，以及填充附加量的乙醇、优选乙二醇。

因为两个蓄压器盖11仅仅具有一个开口，即流入口15或流出口17，所以可以设置较大的开口横截面，从而可以达到较大的通流量。为了使得较大的体积流可以流过蓄压器壳体，而无显著节流，所以管形体1的内直径和金属风箱21的外直径如此选择，使得存在一个足够大的环形腔51作为属于流体腔33的流动路径的一部分。考虑到此，用于盖27的支承结构的构件选择成不会显著阻碍流动路径，即不仅保持环35而且固定杆39(如附图所示)纤细构成，从而在盖27的外边缘可以相对无阻碍地发生流动。相应地适用于活塞件31的止挡装置，其以纤细构成的保持环45和纤细的杆43不构成显著的流动阻力。

蓄压器壳体通过一个简单的管形体1构成并且壳体封闭件借助于相同构成的蓄压器盖11实现，由此形成特别简单和便宜的制造。因为阻尼单元19作为构造单元可以预先制造，其可以整体上插入管形体1内并且借助于锁环37、47固定，所以也形成特别简单的组装。作为构造单元预制的阻尼单元在此特别是由实际的金属风箱21以及活塞件31和保持环35构成。

在相应的预填充量时存在用于金属风箱21的保护功能，即在活塞件31以其自由的端侧碰撞到保持环35的盖27的相面对的面时，在所述的部件之间形成一个液体层。由此排除了，一个连续上升的压力可能径向压缩金属风箱21。

在利用气体预先填充的状态下，活塞件31以其固定杆支承在止挡装置43上并且金属风箱21位于其最大的拉伸位置。在该状态下金属风箱如此布置，使它可以承受内部的气体预填充压力。在所有其它的工作状态下金属风箱21位于一个尽可能压力平衡的状态下。根据系统压力和存在于系统中的气体温度，在下部的和上部的极限点之间金属风箱能够通过接纳和排出液体阻尼或消除所有的压力波动。这种工作原理对应于传统的用作阻尼器的液压气动蓄压器的工作原理。

止挡装置43以其固定杆用于支承活塞件31，使得系统压力低于(由金属风箱21、活塞件31以及(气体)填充口构成的)金属风箱构件组的内部的预填充压力，这例如可能在利用氮气预填充金属风箱存储器21的情况下发生。活塞件31的自由端面的支承使得蓄压装置的自由通流可以实现，即使系统压力应当小于预填充压力时；活塞件31在任何情况下都不能封闭盖11内的流体口15。

Claims (12)

1.蓄压器，包含蓄压器壳体(1)，该蓄压器壳体定义一纵向轴线(3)并且具有用于流体的一流入口(15)和一流出口(17)，其中两个工作腔、即一个用于工作气体的气体腔(23)和一个流体腔(33)在蓄压器壳体(1)内部对流体密封地通过一个风箱形式的分离元件(21)彼此分离，并且分离元件(21)在其一个端部(25)上与构成气体腔(23)的一个固定在壳体上的封闭件的盖(27)连接并且在其另外一个端部(29)上与一在蓄压器壳体(1)内可轴向运动的活塞件(31)连接，该活塞件构成气体腔(23)的一个可运动的封闭件，从而活塞件(31)的工作运动导致与分离元件(21)相邻的工作腔的容积改变，其特征在于，

流入口(15)和流出口(17)分别设置在蓄压器壳体(1)的沿轴向方向相对的各端部的一个或另外一个上，从而流体能够在蓄压器壳体(1)的纵向方向上且在活塞件(31)工作运动的方向上流过蓄压器壳体，所述蓄压器壳体是一个圆柱形的管形体，所述分离元件(21)被同心地容纳在所述管形体内并且同时形成一位于管形体(1)的内壁(5)和分离元件(21)的外面之间的环形腔(51)，并且环形腔(51)构成在流入口(15)和流出口(17)之间的流体流动路径的一部分，分离元件(21)的盖(27)经由一支承结构(35，39)固定在管形体的内壁(5)上，所述支承结构的结构元件在考虑使得在环形腔(51)和相邻的流出口(17)之间的流动路径上的节流最小化的情况下进行设计，所述支承结构具有一固定在管形体的内壁(5)上的第一保持环(35)，分离元件(21)的盖(27)经由从盖(27)的侧壁向第一保持环(35)方向延伸的固定杆(39)与该第一保持环连接。

2.如权利要求1所述的蓄压器，其特征在于，设置一具有多个上下设置的褶皱或膜片对的金属风箱作为所述分离元件(21)，该金属风箱在其内腔内限定在盖(27)和活塞件(31)之间的气体腔(23)。

3.如权利要求2所述的蓄压器，其特征在于，活塞件(31)在其与流体腔(33)相邻的一侧具有一加大流体腔的容积的空腔。

4.如权利要求3所述的蓄压器，其特征在于，活塞件(31)杯形地构成有圆柱形的侧壁(41)，该侧壁沿着金属风箱的褶皱的内侧以相应于活塞件(31)工作运动的不同大小的浸入深度伸入所述金属风箱的圆柱形的内腔内。

5.如权利要求1所述的蓄压器，其特征在于，管形体(1)的内直径选择成以如此尺度大于金属风箱的外直径，使得通过环形腔(51)构成的流动路径的净横截面等于或大于流入口(15)和流出口(17)的净横截面。

6.如权利要求1所述的蓄压器，其特征在于，设有一止挡装置(43，45)，用于限定活塞件(31)的加大气体腔(23)容积的工作运动。

7.如权利要求6所述的蓄压器，其特征在于，止挡装置(43，45)通过一结构构成，该结构的结构元件在考虑使得通过它们引起的、在流入口(15)和环形腔(51)之间的流动路径的节流最小化的情况下进行选择。

8.如权利要求7所述的蓄压器，其特征在于，止挡装置通过一固定在管形体(1)的内壁(5)上的第二保持环(45)和至少一个固定杆(43)构成，所述固定杆在第二保持环(45)的彼此基本相对的区域之间延伸。

9.如权利要求1至8之一项所述的蓄压器，其特征在于，气体腔(23)除了填充工作气体外，还填充乙醇。

10.如权利要求1至8之一项所述的蓄压器，其特征在于，所述蓄压器是脉动阻尼器。

11.如权利要求1至8之一项所述的蓄压器，其特征在于，气体腔(23)和流体腔(33)气密地通过分离元件(21)彼此分离。

12.如权利要求1至8之一项所述的蓄压器，其特征在于，气体腔(23)除了填充工作气体外，还填充乙二醇。

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