CN102734237B - 一种蓄能器系统和水泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄能器系统和水泵系统，该蓄能器系统包括工作蓄能器（1）、调压蓄能器（2）和液压调节装置，其中：工作蓄能器（1）的工作口与存在脉动流量的工作系统连接；调压蓄能器（2）与所述工作蓄能器（1）的充气口相互连通，用于调节所述工作蓄能器（1）的预充压力；液压调节装置与所述调压蓄能器（2）的充液腔连通，用于调节调压蓄能器（2）的压力，进而调节所述工作蓄能器（1）的预充压力与所述工作系统的工作压力相匹配。采用本发明，可以实现对蓄能器工作压力的在线调节。

Description

一种蓄能器系统和水泵系统

技术领域

本发明涉及机械技术领域，特别是涉及一种蓄能器系统和水泵系统。

背景技术

蓄能器是液压系统（或水压系统、气压系统）中的一种能量储蓄装置，一般用于缓解液压系统中的脉动流量导致的压力突变。蓄能器中一般设置有气囊，在蓄能器使用前，向气囊中充入一定量的气体，此时气体的压力称为预充压力或工作压力。

当蓄能器连接到相匹配的液压系统中（预充压力略小于液压系统的正常工作压力），液压系统正常工作时会将一定量的液体压入到蓄能器中，将气囊压缩，直至气体的压力与液压系统的压力相平衡。当液压系统中有脉动流量时，如果工作压力突增，蓄能器会吸收相应的流量，以缓解液压系统压力的上升，如果工作压力突降，蓄能器将会排出相应的流量的液体，以缓解液压系统压力的降低。

然而，现有的蓄能器存在一个问题，在为气囊充压结束后，蓄能器的工作压力就已经确定，无法改变，而在某些应用场景，液压系统的工作压力会根据工作状态而发生变化，这时需要对蓄能器进行更换，才能适应不同的液压系统工作压力，无法实现蓄能器工作压力的在线调节，即无法在蓄能器工作时对其工作压力进行调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓄能器系统和水泵系统，以实现对蓄能器工作压力的在线调节。为此，本发明实施例采用如下技术方案：

一种蓄能器系统，包括工作蓄能器、调压蓄能器和液压调节装置，其中：

工作蓄能器的工作口与存在脉动流量的工作系统连接；

调压蓄能器与所述工作蓄能器的充气口相互连通，用于调节所述工作蓄能器的预充压力；

液压调节装置与所述调压蓄能器的充液腔连通，用于调节调压蓄能器的压力，进而调节所述工作蓄能器的预充压力与所述工作系统的工作压力相匹配。

优选的，还包括检测装置，所述检测装置连接在所述工作系统与所述液压调节装置之间，用于将检测到的工作系统的工作压力反馈到所述液压调节装置。

优选的，所述液压调节装置，包括液压油源和第一控制阀，其中：

所述液压油源的输出口与调压蓄能器的工作口通过油路连接，所述液压油源用于向调压蓄能器的充液腔中充入液压油；

在所述液压油源与调压蓄能器连接的油路上设置有与油箱连通的溢流分支，所述第一控制阀设置在溢流分支上，所述第一控制阀根据所述检测装置所检测到的所述工作系统的工作压力，调节调压蓄能器的充液腔中液压油的压力，并在该充液腔中液压油的压力与所述工作系统的工作压力匹配后，阻断溢流分支；

溢流分支和所述液压油源之间设置有第二控制阀，用于在所述液压油源向调压蓄能器充油时，连通所述液压油源和调压蓄能器，在所述液压油源不向调压蓄能器充油时，阻断充油的油路。

优选的，调压蓄能器的工作口处设置有压力传感器。

优选的，所述第二控制阀和所述液压油源之间的油路上设置有换向阀；

换向阀的第一阀位将所述液压油源与所述第二控制阀连通，换向阀的第二阀位将所述液压油源与所述第二控制阀之间的油路关闭，并将液压泵与其他液压系统连通。

优选的，所述液压油源，具体为与油箱连通的液压油泵。

优选的，所述第一控制阀，具体为比例溢流阀。

优选的，所述第二控制阀，具体为单向阀。

优选的，所述目标调节压力，具体为：根据工作蓄能器连接的液压系统、水压系统或气压系统的工作压力，确定出的工作蓄能器的工作压力。

一种水泵系统，包括如上所述的蓄能器系统。

本发明的实施例具有以下优点，蓄能器系统，包括工作蓄能器、调压蓄能器和液压调节装置，其中，工作蓄能器的工作口与存在脉动流量的工作系统连接，调压蓄能器与所述工作蓄能器的充气口相互连通，用于调节所述工作蓄能器的预充压力，液压调节装置与所述调压蓄能器的充液腔连通，用于调节调压蓄能器的压力，进而调节所述工作蓄能器的预充压力与所述工作系统的工作压力相匹配。从而，可以实现对蓄能器工作压力的在线调节。

附图说明

图1为本发明实施例提供的蓄能器系统的结构示意图。

图例说明

1、工作蓄能器                       2、调压蓄能器

3、液压泵                           4、比例溢流阀

5、溢流分支                         6、单向阀

7、压力传感器                       8、换向阀

9、水泵系统                         10、检测装置

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种蓄能器系统，如图1所示，包括工作蓄能器1、调压蓄能器2和液压调节装置，其中：工作蓄能器1的工作口与存在脉动流量的工作系统（可以是水压系统、液压系统或气压系统，本实施例以水泵系统为例进行说明）连接；调压蓄能器2与所述工作蓄能器1的充气口相互连通，用于调节工作蓄能器1的预充压力；液压调节装置与调压蓄能器2的充液腔连通，用于调节调压蓄能器2的压力，进而调节工作蓄能器1的预充压力与工作系统的工作压力相匹配。工作压力是工作系统在正常工作且没有脉动流量时的稳定压力。

具体的，液压调节装置，用于在预充压力调节过程中，通过向调压蓄能器2的充液腔中充入液压油或将所述充液腔中的液压油排出，将所述充液腔中的液压油的压力调节到目标调节压力，并在调节到目标调节压力之后，保持调压蓄能器2的充液腔中液压油的容积不变。该目标调节压力可以具体为，根据工作系统的工作压力（记作压力A），确定出的与之匹配的工作蓄能器1的预充压力（记作压力B），压力B与压力A的比值一般设置为0.85-0.9之间的数值。

其中，工作蓄能器1的工作口与水泵系统9连接，即工作蓄能器1的工作口为该蓄能器系统的总工作口，蓄能器系统通过该工作口对该水泵系统9进行能量的蓄放工作。工作蓄能器1和调压蓄能器2的充气口相互连通，则工作蓄能器1和调压蓄能器2气囊中的气体相互连通，具有相同的压力。

在该系统中，进行预充压力调节时，可以通过对调压蓄能器2的充液腔中液压油的充入和排出，来调节工作蓄能器1和调压蓄能器2相互连通的气囊中气体的总体积，从而改变气体的压力。在蓄能器的进行蓄能工作过程中，实际是将工作蓄能器1和调压蓄能器2的气囊作为一个整体气囊进行工作。

通过上述结构，可以通过对调压蓄能器2的充液腔中液压油容积的控制，将工作蓄能器1的预充压力（或称工作压力）进行任意的调节。

优选的，还可以包括检测装置10，检测装置10连接在工作系统与液压调节装置之间，用于将检测到的工作系统的工作压力反馈到液压调节装置。由于工作系统中存在脉动流量，所以在检测其工作压力时，可以将一个时间段（如1分钟）内的压力测量值进行平均值计算，得到的压力平均值即为工作压力。

优选的，液压调节装置可以包括液压油源和第一控制阀，其中：液压油源的输出口与调压蓄能器2的工作口通过油路连接，液压油源用于向调压蓄能器2的充液腔中充入液压油；在液压油源与调压蓄能器2连接的油路上设置有与油箱连通的溢流分支5，第一控制阀设置在溢流分支5上，第一控制阀根据检测装置10所检测到的工作系统的工作压力，调节调压蓄能器2的充液腔中液压油的压力，并在该充液腔中液压油的压力与所述工作系统的工作压力匹配后，阻断溢流分支5；溢流分支5和液压油源之间设置有第二控制阀，用于在液压油源向调压蓄能器2充油时，连通液压油源和调压蓄能器2，在液压油源不向调压蓄能器2充油时，阻断充油的油路。其中，优选的，液压油源可以是与油箱连通的液压油泵3，第一控制阀可以是比例溢流阀4，第二控制阀可以是单向阀6。通过对比例溢流阀4溢流压力的调节，可以实现对调压蓄能器2的充液腔中液压油压力的控制。

在进行蓄能器工作压力的调节时，如果需要将工作压力提高到目标调节压力，则可以启动液压泵3，并将比例溢流阀4的溢流压力调节为该目标调节压力，目标调节压力可以根据检测装置10检测到的工作系统的工作压力确定，具体可以为与工作系统的工作压力匹配的工作蓄能器1的预充压力。液压泵3启动后，液压油会被充入到调压蓄能器2的充液腔中，随着气囊被不断的压缩，液压油的压力也将不断增大，当增大至目标调节压力时，比例溢流阀4则被开启，液压油通过比例溢流阀4回流到油箱中，从而液压油的压力被控制在目标调节压力，即气囊中气体的压力也被控制在目标调节压力。这时，可以关闭液压泵3，并关闭比例溢流阀4（将比例溢流阀4的溢流压力调节到一个预设的较高的数值），工作压力调节过程结束。此时，由于比例溢流阀4和单向阀6都处于关闭状态，所以，调压蓄能器2的充液腔中的液压油的容积不会发生变化。

在进行蓄能器工作压力的调节时，如果需要将工作压力降低到目标调节压力，则可以将比例溢流阀4的溢流压力调节为该目标调节压力，目标调节压力可以根据检测装置10检测到的工作系统的工作压力确定，具体可以为与工作系统的工作压力匹配的工作蓄能器1的预充压力。比例溢流阀4的溢流压力降低至目标调节压力后，此时液压泵3没有工作，单向阀6处于关闭状态，调压蓄能器2的充液腔中的液压油会通过比例溢流阀4回流到油箱中，随着液压油从充液腔中排出，气囊的体积会不断增大，气体的压力随之降低，液压油的压力也随之降低，当降低至目标调节压力时，比例溢流阀4则被关闭，这时，可以将比例溢流阀4的溢流压力调节到一个预设的较高的数值，保持其处于关闭状态，工作压力调节过程结束。此时，由于比例溢流阀4和单向阀6都处于关闭状态，所以，调压蓄能器2的充液腔中的液压油的容积不会发生变化。

在工作蓄能器1进行正常蓄能工作的过程中，可以保持比例溢流阀4的溢流压力为上述预设的较高的数值，这样可以保证调压蓄能器2的充液腔中液压油的容积不变。

优选的，调压蓄能器2的工作口处设置有压力传感器7。压力传感器7检测到的压力即为调压蓄能器2充液腔中液压油的压力，压力传感器7可以将检测到的压力通知给控制器，控制器根据压力传感器7检测到的压力，可以对比例溢流阀4的溢流压力进行更精确的调节。

优选的，在第二控制阀和液压油源之间的油路上可以设置换向阀8，换向阀8的第一阀位将液压油源与第二控制阀连通，换向阀8的第二阀位将液压油源与第二控制阀之间的油路关闭，并将液压油源与其他液压系统连通。其中，其他液压系统是液压调节装置和调压蓄能器2构成的液压系统之外的液压系统，可以是该蓄能器系统所工作的工程机械中的任意液压系统。

由于在实际应用中，工作蓄能器1工作压力的调节并不是很频繁，所以可能造成液压泵3的长期闲置，通过换向阀8的设置，可以在不进行蓄能器工作压力调节的时候，将液压泵3连接到其他的液压系统中进行工作，防止液压泵3的闲置。

本发明实施例提供的蓄能器系统在进行蓄能器工作压力的调节时，可以包括以下步骤：

步骤一，获取工作蓄能器1连接的水泵系统9（本实施例以水泵系统为例进行说明，在实际应用中，该蓄能器系统可以应用于任何液压系统、水压系统或气压系统）的工作压力，并确定与该工作压力的比值为预设比值的目标调节压力。

其中，该工作压力可以是水泵系统9在正常工作且没有脉动流量时的稳定压力，具体可以由检测装置10进行检测，取预设长度时间段（如1分钟）内的压力平均值，作为该工作压力。目标调节压力与该工作压力的比值一般设置为0.85-0.9之间的数值。

步骤二，将工作蓄能器1充液腔中的液体（或气体）排空。具体可以降低工作蓄能器1连接的水泵系统9的压力，使其小于工作蓄能器1的工作压力。

此时，调压蓄能器2充液腔中液压油的压力即为工作蓄能器1的工作压力，可以通过压力传感器7测得，也可以调用上一次进行工作压力调节时的目标调节压力。

步骤三，如果调压蓄能器2充液腔中液压油的压力小于目标调节压力，则通过液压调节装置向调压蓄能器2充液腔中充入液压油，直至充液腔中液压油的压力等于目标调节压力；如果调压蓄能器2充液腔中液压油的压力大于目标调节压力，则通过液压调节装置将调压蓄能器2充液腔中的液压油排出，直至充液腔中液压油的压力等于目标调节压力。具体的充入和排出液压油的过程可以参照本发明实施例上述内容。

步骤四，通过液压调节装置保持调压蓄能器2充液腔中液压油的容积不变。具体可以将比例溢流阀4的溢流压力调节到一个预设的较高的数值，如果液压泵3处于启动状态且与调压蓄能器2连接，还要将液压泵3关闭，或者通过换向阀8阀位的切换，切断液压泵3与调压蓄能器2的连接。

本发明实施例还提供了一种水泵系统，包括如上所述的蓄能器系统。

本发明的实施例中的蓄能器系统，包括工作蓄能器、调压蓄能器和液压调节装置，其中，工作蓄能器的工作口与存在脉动流量的工作系统连接，调压蓄能器与所述工作蓄能器的充气口相互连通，用于调节所述工作蓄能器的预充压力，液压调节装置与所述调压蓄能器的充液腔连通，用于调节调压蓄能器的压力，进而调节所述工作蓄能器的预充压力与所述工作系统的工作压力相匹配。从而，可以实现对蓄能器工作压力的在线调节。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种蓄能器系统，其特征在于，包括工作蓄能器(1)、调压蓄能器(2)和液压调节装置，其中：

工作蓄能器(1)的工作口与存在脉动流量的工作系统连接；

调压蓄能器(2)与所述工作蓄能器(1)的充气口相互连通，用于调节所述工作蓄能器(1)的预充压力；

液压调节装置与所述调压蓄能器(2)的充液腔连通，用于调节调压蓄能器(2)的压力，进而调节所述工作蓄能器(1)的预充压力与所述工作系统的工作压力相匹配；

其中，所述蓄能器系统还包括检测装置(10)，所述检测装置(10)连接在所述工作系统与所述液压调节装置之间，用于将检测到的工作系统的工作压力反馈到所述液压调节装置；

所述液压调节装置包括液压油源和第一控制阀，其中：

所述液压油源的输出口与调压蓄能器(2)的工作口通过油路连接，所述液压油源用于向调压蓄能器(2)的充液腔中充入液压油；

在所述液压油源与调压蓄能器(2)连接的油路上设置有与油箱连通的溢流分支(5)，所述第一控制阀设置在溢流分支(5)上，所述第一控制阀根据所述检测装置(10)所检测到的所述工作系统的工作压力，调节调压蓄能器(2)的充液腔中液压油的压力，并在该充液腔中液压油的压力与所述工作系统的工作压力匹配后，阻断溢流分支(5)；

溢流分支(5)和所述液压油源之间设置有第二控制阀，用于在所述液压油源向调压蓄能器(2)充油时，连通所述液压油源和调压蓄能器(2)，在所述液压油源不向调压蓄能器(2)充油时，阻断充油的油路。

2.如权利要求1所述的蓄能器系统，其特征在于，调压蓄能器(2)的工作口处设置有压力传感器(7)。

3.如权利要求2所述的蓄能器系统，其特征在于，

所述第二控制阀和所述液压油源之间的油路上设置有换向阀(8)；

换向阀(8)的第一阀位将所述液压油源与所述第二控制阀连通，换向阀(8)的第二阀位将所述液压油源与所述第二控制阀之间的油路关闭，并将液压泵(3)与其他液压系统连通。

4.如权利要求1-3任一项所述的蓄能器系统，其特征在于，所述液压油源，具体为与油箱连通的液压泵(3)。

5.如权利要求1-3任一项所述的蓄能器系统，其特征在于，所述第一控制阀，具体为比例溢流阀(4)。

6.如权利要求1-3任一项所述的蓄能器系统，其特征在于，所述第二控制阀，具体为单向阀(6)。

7.一种水泵系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的蓄能器系统。