CN103415708B - 包括具有自动维护的至少一个液压气动蓄能器的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压气动蓄能器的气体空间的自动重新加载。用于重新调整气体空间(13)的负荷的装置(20)包括经由空气系统(24)连接到加载阀(17)的加压气源(22)，以及通过用于计算将气体重新注入到气体空间中的循环的单元(27)控制的回注阀(26)。

Description

包括具有自动维护的至少一个液压气动蓄能器的设备

技术领域

本发明涉及包括一个或多个液压气动蓄能器（hydropneumatic accumulator）的任何设备，尤其涉及一种允许所述蓄能器或每一个蓄能器在其整个使用期内自动地被保持在最佳操作条件下的改进。本发明特别适用于配备有一个或多个液压气动蓄能器的任何设备，所述液压气动蓄能器例如由于高的占空比（duty cycle）和/或维护成本高昂而位于接触受限和/或接触起来危险的和/或不容许频繁干预的环境中。

背景技术

液压气动蓄能器由刚性贮存器组成，其中限定了两个隔间：一个隔间填充有加压气体，通常被称为“气体空间”，一个隔间填充有液体，通常被称为“液体空间”。具有柔性隔膜的分隔器（spearator）在两个隔间之间形成共用可变形壁。

气体空间包括位于刚性贮存器对应端的阀，通过该阀，一定量的加压气体可以被注入并且被限制在该气体空间中。该气体空间的负载决定了蓄能器的一定工作范围。

应用是为数众多的。在后者中，可能提及用于吸收峰值压力的“抗脉动”能量的存储。还可能提及特别是在起落架（landing gear）中的制动援助，或者相反地，可能提及回收例如在卡车中的能量，其中能量在制动阶段被回收并在加速恢复期间被恢复。本发明尤其关心的另一个应用领域为风力涡轮机。这种蓄能器用于在紧急停止的情况下顺流（feather）风力涡轮机的叶片。在这种情况下，蓄能器被安装在风力涡轮机的旋转部分，即，位于特别难接触到的位置。

阀的质量和具有柔性隔膜的分隔器的组成材料的渗透等级在原则上允许后者的负载保持相当长时间段。然而，不可能完全避免任何小的气体泄漏，因此，从长远看，存在蓄能器的效率下降。这就是为什么必须时常重新加载气体空间的原因。为此，已知的是例如通过提供维修人员、含有加压气体的移动罐将加压气源连接到该阀。

在上述提及的应用中，存在一些应用，针对这些应用该“手动”重新加载变为精密的、甚至是非常严格的和/或危险的操作。

发明内容

通过本发明，可以通过提供自动加载气体空间的可能性来解决该问题。

更特别地，本发明涉及包括至少一个液压气动蓄能器的设备，所述至少一个液压气动蓄能器包括液体空间和预先加载的气体空间，所述气体空间用压力大于选定最小值的气体来填充，其特征在于，所述设备包括用于在所述气体空间的负载的压力落至低于所述选定最小值时接连重新调整所述气体空间的负载的装置，所述装置包括经由空气系统连接到用于加载所述气体空间的阀的加压气源，所述空气系统包括至少一个具有两个位置的常闭型回注电磁阀，通过用于计算将气体重新注入到所述气体空间中的接连循环的单元控制所述至少一个回注电磁阀；其特征在于，所述计算单元接收代表在所述液体空间中存在的液压压力或通过后者传送的液压动力的至少一个信号，以及其特征在于，所述计算单元的控制输出通过生成接连循环来控制所述回注电磁阀的接连打开和关闭循环，以在每次当所述气体空间的压力落至低于所述选定最小值时重新调整所述气体空间的负载。

在所述空气系统中，尤其是在所述加压气源和所述回注阀之间，可以发现用于控制通过所述加压气源传送的气体压力的减压阀、可调节喷嘴(用于调节加载时间)和止回阀。优选地，这些部件以此顺序串联连接。

根据特定的实施例，流量计可以被插入到所述空气系统中，用于在前述重新注入循环期间确定重新注入的气体的量。该流量计包括连接到计算单元的信号输出，这样设计是为了基于连续的流量测量来确定重新注入的气体的量。

根据另一种可能性，所述计算单元包括触发输入，所述触发输入能够接收代表用于重新调整所述气体空间的负载的命令的信号。

根据一个可能的实施例，设置有压力传感器以测量所述气体空间中存在的压力，所述压力传感器的输出连接到所述计算单元的数据输入，以确定待重新注入的所述气体的量。换言之，在重新注入循环期间，气体被重新注入，直到所述气体空间中存在的压力再次达到期望值。

所述设备的特征还在于，所述设备包括用于测量所述气体空间的气体温度的温度传感器，所述温度传感器的输出连接到所述计算单元的数据输入，以确定待重新注入的所述气体的量。

如稍后将看到的，涉及到气体温度的测量来作为用于确定用来停止重新注入的气体空间中的压力值的校正值。

根据另一种可替代的设备，所述设备包括多个蓄能器或多组蓄能器以及对应的回注阀。所述空气系统连接到全部的所述回注阀，以及所述计算单元包括连接为用于独立地驱动所述回注阀的各个控制输出。因此，尽管有单个加压气源和共用空气系统，然而，重新注入循环仍然可以在给定时刻仅关注单个蓄能器或蓄能器组。

可选择地，这种与相同的回注阀关联的蓄能器组由并联连接的多个蓄能器组成。

根据另一个有利的特征，所述设备还包括常开型放气阀，所述常开型放气阀连接到所述或每一个前述加载阀，并在前述重新注入循环期间被所述计算装置控制关闭。

根据另一种可替代的设备，该放气阀可以是唯一的。在这种情况下，该放气阀连接至处于所述回注阀直接上游的前述空气系统。而且，该放气阀在重新注入循环期间被控制关闭。

优选地，所述加压气源包括包括至少一个压缩气体的罐。该罐将被优选地布置在容易接近的位置，从而能够被容易地更换。在这种罐中的气体的压力大于用于预先加载所述液压气动蓄能器的最大压力。

附图说明

参照以下仅以例举方式给出的、结合附图所做的针对根据其原理的设备的多个实施例的说明，可以更好地理解本发明，并且本发明的其它特征将变得更为清晰明显，在附图中：

图1是根据本发明设备的第一可行实施例的方框图；

图2是示出一种可替代的设备的类似方框图；

图3是示出该设备的另一个实施例的方框图；

图4是示出设备的扩展可能性的局部方框图；以及

图5是示出一种可替代的设备与图4类似的视图。

具体实施方式

图1中所示的设备包括至少一个液压气动蓄能器11，该至少一个液压气动蓄能器11通常包括刚性贮存器12，在该刚性贮存器12中限定了气体空间13和液体空间14。这两个具有可变容积的空间共用贮存器12的内部容积。它们包括通过具有柔性隔膜15的分隔器形成的共用壁。预定量的加压气体被限制在气体空间中。加载阀17与气体空间连通，并且允许将期望的气体量加载到气体空间中。原则上，因此发现气体被限制在所述气体空间中。液体空间包括连接到有用液压回路（未示出）的出口19。

该设备包括装置20，该装置20用于重新调整连接到加载阀17的气体空间的负载。这些重新调整装置包括：此处由加压气罐组成的加压气源22、特别包括常闭型受控回注阀（reinjection valve）26的空气系统24、以及用于计算将气体重新注入到气体空间中的循环的单元27。设置所述计算单元27是为了控制阀26。根据优选的实例，阀26为电磁阀（solenoid valve），其电信号输入26a连接到计算单元27的特定控制输出29。

加压气源22的出口配备有手动致动隔离阀23。空气系统24在该阀23和加载阀17之间延伸。它包括：从隔离阀23开始的串联连接的减压阀31、可调节喷嘴33和止回阀35。减压阀允许控制通过加压气源传送的气体的压力，喷嘴允许调整加载时间。这里，加压气源22是简单的压缩气体的罐，其可以很容易地被改变。

止回阀35的出口连接到阀26的气动入口。阀26的气动出口连接到加载阀17。

用于排气的安全阀39连接在隔离阀23和减压阀31之间的一点上。

常开型放气阀41（这里，有利地为电磁阀）连接到所述或每一个前述加载阀17，并被计算单元27控制关闭。电磁阀41被连接为使其被计算单元的输出30驱动。电磁阀41在重新注入循环开始时被驱动关闭。

计算单元27通常包括微处理器和电子电路，其能够详细描述（elaborating）用于电磁阀26和41的电控制信号，特别是用于接收和处理来自各种传感器的信号以详细描述电控制信号。将不对该计算单元进行详细描述。

计算单元27的应用触发了用于将气体重新注入到气体空间中的循环。为了这样做，在图1的实例中，为了开启该循环，通过代表存在（prevail）于液体空间14中的液压的信号来驱动。因此，根据该示例，循环触发输入47连接到液体空间的压力传感器48的输出。当该压力达到低阈值时，计算单元27将驱动信号发送到输出30和29，用于分别接连关闭电磁阀41以及打开电磁阀26。

计算单元27特别地包括补偿电路45，通过布置为与来自阀17的下游的所述气体空间的气体接触的压力传感器50和温度传感器52，该补偿电路45给出了适应重新注入气体的量的可能性，该重新注入的气体的量依赖于包含在所述气体空间中的气体的压力和温度（与参考值相比）。更具体地，压力传感器50测量存在于气体空间中的压力，并且其输出连接到所述计算单元27的数据输入50a，以确定待重新注入的气体的量。另外，温度传感器52给出了测量气体空间中的气体温度的可能性，并且其输出连接到所述计算单元的数据输入52a，以确定待重新注入的气体的量。

通过假设后者是处于它的依赖于蓄能器11被投入使用的设备特性的预定额定负载，补偿电路45在存储器中包含根据气体空间中的温度T的压力P的正常变化。在图1中，这些变化用直线D来示意。

如果输入47接收到来自传感器48的详细描述的用于触发重新注入循环的命令，则补偿电路45从传感器50和52接收代表气体空间中实际压力和温度的信息。这允许确定从直线D偏移的待更正的点(P,T)，该点导致了能够确定值ΔP。为了详细描述发送到输出29和30的驱动信号，该值被加载在合适的软件中，该软件对ΔP的值重复地执行测试55。更具体地，只要测试ΔP≠0为正，则阀26保持打开，而阀41保持关闭，这允许通过来自加压气源的气体来连续地重新加载气体空间。当测试55变为负时，即ΔP=0时，驱动信号消失，且电磁阀26关闭而电磁阀41打开，使得阀17的入口与大气接触。

当用于重新注入加压气体的循环通过气源22被提供（deliver）（隔离阀23被打开）时，安全阀39保持关闭。该气体在减压阀31和可调节喷嘴33的控制下流动。该气体穿过止回阀35和电磁阀26，以通过迫使阀17来重新加载气体空间13，直到由计算单元27（更具体地为补偿电路45）确定的值ΔP恢复到零。

图2中示出了一种可替代的设备，与参照图1描述的部件相类似的部件具有相同的附图标记，因此将不再对其进行描述。

可替代的设备的特征在于，所述设备包括插入到空气系统中的流量计57。该流量计包括信号输出，该信号输出连接到计算单元，以确定在前述重新注入循环期间重新注入的气体量。

计算单元27整体与图1的计算单元类似，但设置补偿电路是为了特别地从像之前那样获得的值ΔP推断出表示待重新注入的用于重新加载气体空间13的气体量的值Q₀。计算单元27根据应用到连接至流量计57的信号输出58的数据输入57a的流量信息来确定重新注入的气体的量Q。合适的软件重复执行用于详细描述可用于输出29和30的驱动信号的测试55A。该测试将气体空间中在重新注入循环开始时引入的气体量的值Q（从流量计57推断的值）与通过补偿电路45确定的值Q₀进行比较。用于触发重新注入循环的命令与前面的示例类似，是基于液体空间的压力测量（传感器48）而被详细描述的。

在图3的示例中仍能发现图2中设备的基本部件，特别地，流量计57插入到空气系统24中，通过该流量计57，计算单元可实时确定在重新注入循环的任何时刻被重新注入到气体空间中的气体的量Q。像之前实施例中的电磁阀26、41一样，该循环通过这两个电磁阀的致动来开始和结束。

然而，在该示例中，该循环不是由在液体空间中检测到的压力不足而触发的，而是由通过表示被传送至液压气动蓄能器11所连接的设备的液压动力的信号所触发的专用电子组件60来触发的。该电子组件的设计取决于相关设备的类型，而且是在本领域技术人员所能达到的范围之内。如果测量的液压动力达到一定低阈值，则专用电子组件60详细描述用于触发循环的信号，该信号被施加到用于驱动计算单元27的触发输入47。

这可以通过确定一种先验的（priori）且一次性确定的待重新注入到每一个重新注入循环中的气体的量Q₀而被简化。在这种情况下，可以去掉电路45以及传感器50、52，当然也可以去掉传感器48，该循环通过专用电子组件60被激活。

当然，通过使用电路45和传感器50、52，即，通过取消值ΔP来控制重新注入的气体，图3中描述的触发控制的类型也可以适用于图1的设备，而无需任何流量计。

在图4中，示出了设置有与相应的回注阀关联的多个蓄能器11或多组蓄能器11a的设备。如图所示，与相同的回注阀26关联的、由多个蓄能器组成的一组蓄能器11a并联连接。

空气系统24连接到所有回注阀26，而未示出的计算单元包括连接为用于独立地驱动所述回注阀的各个控制输出。

在图4的示例中，每一个蓄能器11或每组蓄能器11a与特定的常开型放气阀41关联。每个阀直接连接到每个加载阀17，并在与相关的蓄能器或相关的蓄能器组相对应的重新注入循环期间由计算单元控制每个阀关闭。每个阀41通过计算单元的特定输出来控制。

反之，在图5的实施例中，放气阀41是唯一的。该常开阀连接至处于所述回注阀或每一个回注阀的直接上游的空气系统24。根据该示例，该阀因此被连接为止回阀35的下游。在重新注入循环期间，该阀被控制为关闭。

Claims (13)

1.一种设备，该设备包括至少一个液压气动蓄能器(11)，所述液压气动蓄能器(11)包括液体空间和预先加载的气体空间，所述气体空间用压力大于选定最小值的气体来填充；

其特征在于，所述设备包括用于在所述气体空间(13)的负载的压力落至低于所述选定最小值时接连重新调整所述气体空间(13)的负载的装置(20)，所述装置(20)包括经由空气系统(24)连接到所述气体空间的加载阀(17)的加压气源(22)，所述空气系统包括至少一个具有两个位置的常闭型回注电磁阀(26)，通过计算单元(27)控制所述至少一个回注电磁阀(26)来进行将气体重新注入到所述气体空间中的接连循环；

所述计算单元接收代表在所述液体空间中存在的液压压力(48)或通过后者传送的液压动力(60)的至少一个的信号，以及

所述计算单元的控制输出(29)通过生成接连循环来控制用于打开和关闭所述回注电磁阀的接连循环，以在每次当所述气体空间的压力落至低于所述选定最小值时重新调整所述气体空间的负载；

所述设备还包括常开型放气阀(41)，所述常开型放气阀(41)连接到所述加载阀(17)，并在前述重新注入循环期间被所述计算单元控制关闭。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括插入到所述空气系统中的减压阀(31)。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括插入到所述空气系统中的可调节喷嘴(33)。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括插入到所述空气系统中的止回阀(35)。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在位于一端的所述加压气源和位于另一端的所述回注电磁阀之间的所述空气系统中，插入有串联的：用于控制通过所述加压气源传送的气体压力的减压阀(31)、可调节喷嘴(33)和止回阀(35)。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括插入到所述空气系统中的流量计(57)，所述流量计包括连接到所述计算单元(27)的信号输出，以确定在前述重新注入循环期间重新注入的气体的量。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述计算单元包括触发输入(47)，所述触发输入(47)能够接收代表用于重新调整所述气体空间的负载的命令的信号。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于测量所述气体空间中存在的压力的压力传感器(50)，所述压力传感器(50)的输出连接到所述计算单元(27)的数据输入(50a)，以确定待重新注入的所述气体的量。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于测量所述气体空间的气体温度的温度传感器(52)，所述温度传感器(52)的输出连接到所述计算单元(27)的数据输入(52a)，以确定待重新注入的所述气体的量。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括多个蓄能器(11)或多组蓄能器(11a)以及对应的回注电磁阀(26)，

所述空气系统连接到全部的所述回注电磁阀；以及

所述计算单元包括连接为用于独立地驱动所述回注电磁阀的各个控制输出。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，这种与相同的回注阀关联的蓄能器(11a)组由并联连接的多个蓄能器组成。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括单个常开型放气阀(41)，所述单个常开型放气阀(41)连接至处于所述回注电磁阀或每一个回注电磁阀的直接上游的所述空气系统，并在前述重新注入循环期间被控制关闭。

13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加压气源(22)包括至少一个压缩气体的罐，所述罐的压力大于所述液压气动蓄能器(11)的最大预先加载压力。