CN102203431A - 蓄能器活塞位置测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于测量液压蓄能器中的可用液体体积的可靠装置。在蓄能器(1)内的将液体腔(2b)与气体腔(2a)分隔开的活塞(4)的活动构件(5)被连接到线(6)，线(6)经过液体腔并通过靠近液压阀(3)的密封开孔(9)被引出到蓄能器外。从蓄能器外侧起，线被引导经过滑轮(10，11)，以穿过连接到蓄能器(1)上的纵向空心机构(LVDT)，在线上装有金属芯件(8)，因为如从线性可变差动变压器(LVDT)中知道的那样、环绕芯件轨迹的多个电线圈所产生的磁场变化，所以能在两个端点之间电检测金属芯件位置，以给出活塞(4)位置的精确读数，该位置随蓄能器(1)中的液体体积而变化。

Description

蓄能器活塞位置测量装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的蓄能器活塞位置测量装置。

背景技术

蓄能器通常用在这样的系统中，在该系统中，必须能在相对短的时间内释放非常高的能量，并且该系统随后有足够的时间对蓄能器再充能，以用于下次的高能释放。或者，这些蓄能器还可以在可能发生类似泄漏那样的故障情况下用于液压系统备用的目的。

蓄能器的一个典型例子是飞行器起落架制动系统，在此，蓄能器众所周知地用于起落架的静态制动，而在陆地上并且在某些情况下，其用于直接协助制动本身。

在当前的通常是汽车的液压系统中，优选采用充气式蓄能器，但是简单的系统可以是弹簧加载的。

除备用系统安全性方面外，蓄能器过去一般也设置在带有防回流的止回阀的泵附近，设置在最佳位置上以吸收来自多活塞泵的能量脉动。这还能帮助保护系统免受液击。这保护系统组成部件尤其是管道部分免受可能的破坏力。

另一种附带好处是在泵消耗较低情况下能存储多余能量。设计人员能使用小容量的泵。需要相当大量液体的系统部件如大型飞行器起落架的大行程也可得益于一个或多个蓄能器。这些蓄能器常根据需要近设，以帮助克服长管路布设所产生的限制和阻力。在短时间内，来自卸载蓄能器的能量输出显著大于甚至大型泵所能产生的能量。

当存在轻微泄漏时，在泵未持续地循环启闭的情况下，蓄能器能长时间保持系统内压力。当温度变化导致压力变化时，蓄能器帮助吸纳该变化。蓄能器的尺寸帮助接纳否则会被锁闭在小的固定系统中而没有用于由阀门配置所引起的膨胀的空间的液体。

如此设计蓄能器中的预充气，使分隔囊状物、隔膜或活塞不会到达或碰撞工作缸的任一端。这种预充气设计通常确保活动件不会碰撞端部或堵塞液体通道。预充气的不当维护可能会破坏工作的蓄能器。正确设计维护的蓄能器应当能无故障地运行许多年。

尽管本发明典型地对飞行器是有利的，但本发明也可应用到各种耗能系统中或更概括地说应用到任何气体或液体储存系统，本发明将会在下面的说明书中参考用于飞行器的起落架制动系统的液压蓄能器加以描述，但不局限于这种液压蓄能器。

国际航空安全规程例如美联邦航空局(FAA)或ESAS准则要求储存在蓄能器中的可用能量(例如用于将飞行器的着陆速度减速下降到滑行速度的制动液体量或用于飞行器的其它液压系统)必须被连续监测并显示给飞行员，以确保飞行员可以在不能确保有可用于任何系统的能量的情况下采取必要措施。

飞行器的制动耗用相当多的制动液体，并且为了在期望的时间内将这些液体提供给制动器，必须使用尺寸合适的液体泵(其长时间保持不工作)，或者使用较小的泵，该较小的泵只能够在不使用蓄能器的相对长的时间内在蓄能器中积蓄处于期望压力的液体。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于飞行器的制动液体蓄能器，其具有非常可靠的机电机构，以允许飞行员持续观察蓄能器容纳的能量储量。

本发明的上述目的利用上面所提到的液压蓄能器来实现，该液压蓄能器还包括权利要求1特征部分的特征。

根据本发明的一个优选实施例，液压蓄能器的特征是还包括壳体，壳体具有储存加压液体的柱形内部空间，储存在壳体内的液体在释放控制阀启动后被至少部分释放，活塞或隔膜布置在该内部空间里，液压蓄能器还包括分隔壁，该分隔壁限定出用于加压液体的第一腔和用于加压气体的第二腔，分隔壁能够响应于液体在第一腔室内的任何体积变化在该柱形内部空间内轴向移动，其中该液压蓄能器包括机电式活塞位置测量装置。

在这种液压蓄能器中，分隔壁可被连接到线的一端，该线可通过密封开孔被引至该壳体外，该线的另一端可被连接到收线机构上。

另外，在这种液压蓄能器中，活塞位置测量装置还包括纵向空心机构如线性可变差动变压器(LVDT)，其可以纵向封装该线，从而允许该线响应于分隔壁移动在该纵向机构内纵向滑动。

在该线上可装有芯件，芯件布置在纵向机构(LVDT)内并可以在纵向机构内随线一起纵向滑动。

蓄能器还可包括检测芯件在纵向机构内的纵向位置的电传感器。

本发明的蓄能器的收线机构可以为弹簧滑轮形式，收线机构的弹簧力适合使该线始终保持拉紧。

纵向机构(LVDT)可以布置在壳体之外，靠近并平行于所述壳体。

在根据本发明的活塞位置测量装置的一种配置中，一端被固定到分隔壁的所述线可以进一步延伸经过该壳体的、靠近蓄能器液压阀轴向设置的密封开孔。

在根据本发明的蓄能器中的活塞位置测量装置可以包括两个滑轮，第一滑轮用于将从壳体轴向引出的线引导至基本垂直地、即沿径向离开壳体轴线的方向，第二滑轮用于将线的方向再次改变到平行于壳体轴线但与在第一滑轮之前的该线的方向相反的方向。

该线在该分隔壁的液体侧被连接到分隔壁并被引导经过该液体体积而到达密封开孔，因此提供该线的自动润滑。

另外，这样的配置允许使用一个系统测量分隔壁(或分隔件)的位置，该系统允许分隔壁的气体侧被气密密封。而这又允许这样的液压蓄能装置制造，气体侧在工厂中被充填并且不需要维护。

本发明还涉及用于测量液压蓄能器中的加压液体的体积的方法，对此，该方法包括以下步骤，提供上述的液压蓄能器，读出芯件位置测量值并将该测量值传送给操作人员。

本发明的液压蓄能器可被用在飞行器中，尤其是飞行器起落架的制动系统中。

附图说明

参考附图来更好地理解本发明，图1示出根据本发明的典型的液压蓄能器。

具体实施方式

图1示出传统的液压蓄能器，其包括包围出内部空间2的壳体1。

内部空间2由两部分即2a、2b构成，它们通过活塞4的分隔壁5分开。

内部空间部2b具有圆柱形主体部2b′和穹顶状端部2b″，该内部空间通过检修阀单元13被封闭。

内部空间部2a呈圆柱形并通过蓄能器的两个径向延伸的壁即分隔壁5和端壁15来界定。

线6的末端可借助任何合适的固定机构安装在分隔壁5的、朝向空间2a的一侧，虽没有详细示出该固定机构，但用附图标记7表示该固定机构的位置。线6轴向延伸穿过空间2a并通过密封开孔9从该空间伸出，应当理解，如果沿线轨迹的下游某处并且在线跑出到外界环境中之前设有另一密封的话，则也可以没有任何密封地实现该开孔。

由于线一直延伸经过液体空间2a，因此线始终与液压液体接触，液压液体通常还具有润滑特性。

或者，开孔9可以是没有任何密封结构的简单通孔，可以在液压接头3内的任何合适位置布置密封结构，该液压接头沿轴向在蓄能器端壁15之外侧结束该蓄能器。

杆单元16被固定到液压接头3上，该杆单元包括至少一个空心杆16a，线6在已经从壳体1出来后延伸经过该空心杆。

杆单元16包括两个滑轮10和11，这些滑轮用于如此引导线6，即，在线离开开孔9之后引导该线远离蓄能器轴线，并随后在一个与该线在蓄能器内延伸的方向相反的方向上在蓄能器壳体1的外侧返回至轴平行方向。

在已通过滑轮11再次返回到轴平行方向后，线6延伸经过空心圆柱形纵向主体，即，线性可变差动变压器(LVDT)，其操作是已知的并且在本文中将仅用通用术语来称呼。

在LVDT的与该线的入口侧相反的一端，设置有弹簧和滑轮型收线机构12，其能储存和放出一定长度的线，该线长度相当于分隔壁5响应于液体释放入或再充入空间2a地在蓄能器壳体1中可能移动的距离。

金属芯8在LVDT内被固定在该线上，该芯的位置能在LVDT内的两个极限位置之间移动，这两个极限位置分别与对应蓄能器的充满和排空状态的、分隔壁5在空间2a内的最大移动位置相对应。

按照已知方式，LVDT包括环绕金属芯8轨迹的多个未示出的电线圈，这种布置结构使这些线圈内的磁场的电冲击依据金属芯8的在其两个末端位置之间的实际位置而发生变化，并且线圈被电连接到电气端子14。

容易理解的是，分隔壁5的任何运动将被传递到线6并进一步传递到金属芯8，并获得电信号，该电信号精确取决于金属芯8在LVDT内的纵向位置，因此精确取决于分隔壁5的位置。

在液压蓄能器内部的空间2a通过未示出的泵充填液压液，直至达到最大压力，在液体被充填到空间2a的过程中，分隔壁5如此移动，以与充入液体的体积成比例地增大空间2a，同时，空间2b减小并且气密封闭在空间2b内的气体的压力增大。

当空气腔室2b内的压力(其当然基本等于液体腔室2a内的压力)达到预定值时，蓄能器9的充填操作结束。

无论什么时候操作人员、飞行器飞行员或类似人员的操作需要在蓄能器中的加压液体，液体均能从蓄能器中通过液压接头3被释放，该液压接头可包括电磁阀本身或者简单地通向电磁阀。

当液体从蓄能器中被释放时，分隔壁5在空间2b内的气压作用下移动，从而减小液体空间2a的体积，该运动通过线6被传递给金属芯8并且由LVDT的电气件测得。

所描述和讨论的液压蓄能器的实施目的和实施方式不是本发明的一部分，本发明只涉及所描述的通过测量分隔壁5的位置来测量蓄能器的充填程度的方法。

通常，本领域技术人员仅提到活塞位置，而不是分隔壁位置，实际上，在两个空间之间可以使用很多不同类型的活塞、膜囊和波纹管式分隔件。另外，尽管上文中针对气压型的蓄能器进行了描述，本发明也适用于弹簧型蓄能器或者其它类型蓄能器，重要的是分隔件的测量，而不是泵在充填该蓄能器时所必须克服的力的类型。

在上文中已经针对典型的实施例对本发明进行了描述，但并不局限于该实施例。在不背离后附的权利要求书所限定的本发明范围和精神的情况下，可以做出很多变型方案。

附图标记一览表

1-蓄能器壳体；2-蓄能器壳体的内部空间；2a-液体空间；2b-气体空间；2b′-空间2b的圆柱形部；2b″-空间2b的穹顶部；3-液压接头；4-活塞；5-活动的分隔壁；6-线；7-线固定机构；8-LVDT；9-(密封)开孔；10-第一滑轮；11-第二滑轮；12-收线机构；13-检修阀单元；14-LVDT的电接头；15-壳体1的端壁；16-杆单元；16a-空心杆。

Claims (15)

1.一种液压蓄能器(1)，至少具有液体腔和活动的活塞(4)，其特征是，该活塞与活塞位置测量装置相连接。

2.根据权利要求1所述的液压蓄能器，其特征是，还包括壳体(1)，该壳体具有储存加压液体的柱形内部空间(2)，储存在该壳体(1)内的液体在释放控制阀(3)启动后被至少部分释放，活塞或隔膜(4)布置在该内部空间(2)内，该液压蓄能器还包括分隔壁(5)，该分隔壁限定出用于加压液体的第一腔(2a)和用于加压气体的第二腔(2b)，该分隔壁能响应于第一腔室内的任何体积变化在该圆柱形内部空间(2)中轴向移动，其中该液压蓄能器包括机电式活塞位置测量装置。

3.根据权利要求2所述的液压蓄能器，其特征是，该分隔壁(5)被连接到线(6)的一端，该线通过密封开孔(9)被引到该壳体(1)外，该线的另一端连接到收线机构(12)。

4.根据权利要求3所述的液压蓄能器，其特征是，该活塞位置测量装置还包括纵向空心机构(LVDT)，该纵向空心机构纵向封装该线(6)，从而允许该线响应于该分隔壁(5)的移动在该纵向空心机构内纵向滑动。

5.根据权利要求4所述的液压蓄能器，其特征是，该线上装有芯件(8)，该芯件布置在该纵向空心机构(LVDT)内并且在该纵向空心机构内随该线(6)一起纵向滑动。

6.根据权利要求5所述的液压蓄能器，其特征是，还包括用于测量该芯件(8)在该纵向空心机构(7)内的纵向位置的电传感器。

7.根据权利要求3所述的液压蓄能器，其特征是，该收线机构(12)呈弹簧滑轮形式，其弹簧力适合保持该线(6)始终处于拉紧。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的液压蓄能器，其特征是，该纵向机构(LVDT)布置在该壳体(1)之外，靠近且平行于该壳体。

9.根据权利要求8所述的液压蓄能器，其特征是，该线(6)从其被固定到该分隔壁(5)的一端开始延伸穿过该壳体(1)的、靠近该蓄能器(1)的液压阀(3)的轴向设置的密封开孔(9)。

10.根据权利要求8或9所述的液压蓄能器，其特征是，该活塞位置测量装置包括两个滑轮(10，11)，第一滑轮(10)用于将从该壳体(1)轴向引出的线引导至基本垂直地、即沿径向离开该壳体(1)的轴线的方向，第二滑轮(11)用于将该线(6)的方向再次改变到平行于壳体轴线、但与在该第一滑轮(10)之前的该线的方向相反的方向。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的液压蓄能器，其特征是，该线(6)在该分隔壁的液体侧被连接到该分隔壁(5)，并且用于加压气体的该第二腔(2b)被气密封闭或密封。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的液压蓄能器，其特征是，该线(6)通过被引导经过该液体腔(2a)被自动润滑。

13.一种测量液压蓄能器中的加压液体的体积的方法，包括以下步骤：

-提供根据权利要求1至11之一所述的液压蓄能器，其特征是，还包括以下步骤：

-读取该芯件(8)的位置测量值，

-将该测量值传送给操作人员。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的液压蓄能器在飞行器中的用途。

15.根据权利要求1至12中任一项所述的液压蓄能器在飞行器起落架制动系统中的用途。

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