CN104813091A - 气弹簧蓄能器 - Google Patents

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Abstract

气弹簧蓄能器包括：设置有入口(20)的壳体(2，3)；以及柔性膜(4)，其将壳体内部划分为通过入口暴露于系统压力的工作腔(7)以及气体腔(6)；其特征在于，壳体包括膜元件(4)，膜元件具有通过入口(20)暴露于系统压力的一侧，以及暴露于另一个腔(13)的相反侧，壳体还包括设置为允许大气气体进入到另一个腔(13)的第一止回阀(17)，以及设置为允许气体从另一个腔(13)进入到气体腔(6)的第二止回阀(29)。

Description

气弹簧蓄能器
技术领域
本发明涉及一种包括气弹簧的蓄能器。
背景技术
蓄能器可以用于在压力下存储一定体积的流体或者吸收由进入到液压系统的流体的突发性脉冲而引起的压力冲击。示例在GB892019和GB2083556-A中公开。这种蓄能器包含了可移动密封部件，比如柔性膜或者活塞，可压缩气体或者机械弹簧作用在一侧上，而流体压力作用在另一侧上。同时，机械弹簧的性能必须在最开始预选为与系统中可能承受的压力范围兼容，气弹簧具有这样的优势，其性能可以根据需要，随时通过改变或者释放气压而改变。
EP1079170A1公开的气弹簧蓄能器包括：
设置有入口的壳体；及
柔性膜，将壳体内部划分为通过入口暴露于系统压力的工作腔，以及气体腔；
其中壳体设置有与气体腔连通的口，且外部压力容器可释放地与该口附接。
气弹簧蓄能器的一个缺点在于，需要较大的气体腔来存储充气。这种装置通常难以适应，且也会接受严格的压力测试需求。此外，通常不容易确定蓄能器什么时候充到与系统压力兼容的压力，这需要读取系统压力和气体充注的读数。
本发明寻求提供一种新的有创造性的蓄能器种类，其能够在其最大效率下工作，而不需要手动为系统充入所需的气体压力。
第二个目的在于提供一种蓄能器，其相对紧凑且质量轻，还能够在需要的时候适应较大压力的充气。
第三个目的在于提供一种充气压力指示，无需使用额外的压力计。
发明内容
本发明提出了一种气弹簧蓄能器，包括：
设置有入口的壳体；及
柔性膜，将壳体内部划分为通过入口暴露于系统压力的工作腔以及气体腔；
其特征在于，壳体包括了膜元件，膜元件一侧通过入口暴露于系统压力，而相反侧暴露于另一个腔，壳体还包括设置为允许大气气体进入到另一个腔中的第一止回阀，以及设置为允许气体从另一个腔进入到气体腔的第二止回阀。
蓄能器优选地包括逸出阀，允许其中的气体在压力增加的时候离开气体腔。
本发明还提供了一种气弹簧蓄能器，其包括：
设置有入口的壳体；及
柔性膜，将壳体内部划分为通过入口暴露于系统压力的工作腔以及气体腔；
其中，壳体设置有口，该口与气体腔连通，且外部压力容器可释放地附接该口，外部压力容器由一段导管提供。
本发明还提供了一种气弹簧蓄能器，其包括：
设置有入口的壳体；
柔性膜，将壳体内部划分为通过入口暴露于系统压力的工作腔以及气体腔，膜承载膜支撑组件；及
指示器部件，可通过膜支撑组件移动，突起穿过壳体的壁部。
指示器部件优选地突起进入安装到腔外侧上的观察元件中。
附图说明
以下说明及参考说明的附图通过非限定示例概括，从而显示了本发明是如何付诸实践的。附图中：
图1为根据本发明的改进气动蓄能器的截面图；及
图2为图1中II-II截面上改进气动蓄能器的另一个视图。
具体实施方式
首先参考图1，蓄能器包括形成有上部2和下部3的壳体1，其比如可以通过金属铸造或者塑料模制。柔性膜4置于壳体部2和3之间，外围环5密封地设置在两个部之间。膜因此将壳体内部划分为上气体腔6和下工作腔7。膜4的中心区域通过支撑组件8保持，该组件包括上下碟状支撑元件9和10，且膜密封地夹在两个元件之间，且它们通过螺母和螺栓固定件11穿过膜而夹持在一起。碟状元件9和10都设置有较浅的外周凸缘12。支撑组件8在腔6中通过压缩弹簧14在静止位置上抵抗气体压力，而该弹簧位于工作腔7中。弹簧径向地位于腔7底部的凹部15之中，并通过下支撑元件10的外周凸缘12定位。
两个壳体部2和3可以通过螺栓16保持在一起。下壳体部3设置有轴向对齐的流体入口和出口20和21，两者之一或两者都可以用于将工作腔7连通至系统流体压力。比如，蓄能器通常可以连接到液体流动管线。上部2设置有气体口23，以连接到导管形式的膨胀容器，比如一段压力软管24。软管在其远端被适宜的端部接头25密封，从而提供密封的充气腔，可以通过上壳体部2上合适的充气阀26来充气。压力软管可以轻易地容纳在任意适宜的空间中。此外，通过选择具有适宜压力等级的标准的压力软管和接头，就可以不必做膨胀容器的压力测试。膨胀容器的容量可针对任意特定应用仅通过改变软管的长度和/或直径来轻易调整为所需尺寸。
蓄能器也包含了充气指示器，其包括杆31提供的指示器元件，该杆可滑动地穿过上壳体部2上的口32。杆31的下端接触上支撑元件9。杆31突起进入到透明的观察腔33中，该观察腔密封地啮合口32。当工作腔7承受到超出气体腔6和压力软管24中充气所施加压力的系统压力之时，膜4将倾向于上移，使得指示器杆在观察腔33中上升。因此，指示器杆31的移动会指示出，充气压缩正在进行以及系统流体膨胀正在进入腔7。随着系统压力下降，膜在压缩的所充气体影响下返回，从腔7中排出成比例数量的系统流体。
蓄能器也可以在负压下使用，这样如果部分真空引入到气体腔6中，且负压施加到工作腔7中的流体，膜将向下移动抵住弹簧14的作用，但是仍然会随着工作流体压力的增加而返回。
蓄能器适用于各种应用，包括蓄压、抑制震动以及抽吸流体。蓄能器可以，用于如防止抽水系统中因为浮动的流体和压力引起的水锤作用。蓄能器也可以作为抽吸流体的装置，籍此可以通过在入口和/或出口使用适宜的止回阀从而增加流经工作腔的非定向流动，造成蓄能器膜相反侧上的可变压力施加，从而吸入或者排出系统流体。
在图1和2中示出的改进的蓄能器包含了下述额外的特征，其消除了利用气体填充蓄能器的需要，如，当外部膨胀容器的体积改变的时候。额外特征包括设置在入口20和出口21之间的止回阀，其包括主体和座组件27以及通过凸耳37保持的柔性环形阀部件28。通入空腔22的口形成在下壳体部3中，从而与入口20连通。对齐腔13和连通孔在上壳体2中设置以容纳滑动提升阀17，该阀通过外压缩弹簧18和卡圈19保持，使阀偏压进入关闭位置。膜4的伸出边缘部分密封地将空腔22与腔13隔开。形成在膜4顶部表面中的凹部30在腔13和上气体腔6之间设置了口。柔性止回阀部件29，也形成为膜4的一个部分，定位为与腔6的内壁接触。流体的突然流入入口20和空腔22会迫使膜4的延伸部向上，因而在上腔13中压缩气体。如果这个气体压力比腔6中的气体压力大，那么气体会流经阀部件29进入到腔6中，因而部分地增加了在这个腔中的压力。随着入口20中流体的压力冲击减少或者停止，限制出腔13的膜4的延伸部会返回到其静止位置，因而使得腔13中的压力降低。压力降低使得空气入口提升阀17通过外部空气压力打开，让气体进入到腔13。同时，止回阀29会闭合，以防止气体从气体腔6中跑出来。
在这个实施方式中，额外的压缩弹簧36定位在气体腔6中以将分压力施加到膜4顶部，相反于定位在下流体腔7中的压缩弹簧14施加到膜4底部的分压力。两个弹簧的压力将膜4保持在当上下腔之间没有气体或流体施加力时的非应力位置。操作中，如果腔6中的气压变得大于腔7中的流体压力，膜4会被迫向下。形成为膜4一部分的柔性阀瓣34与气体腔6的内壁形成正常接触。口35通过膜4顶部表面中的凹部以及上壳体2与外环境连通的密封面形成。这个口35通常通过阀瓣34关闭，但是当膜4通过腔6中增加的气体压力向下平移时，阀瓣从其在气体腔6内壁上的座缩回，从而形成了逸出阀，使得气体从这个腔中通过口35排出到周围环境中，并降低施加到腔6内膜4顶部上的压力。压力的降低使得膜升起，而阀瓣34重新密封腔壁，从而密封口35，并防止更多气体从腔排出。
气体流入流出气体腔6的自动调整使得蓄能器在其最大效率下操作，而不需要向系统充入外部气体。
尽管记载了使用空气来充气的气动蓄能器，可以理解的是其他可压缩气体也可以使用，比如，氮气。
同时，上述说明将重点放在了被认为是新的领域上，并提出了已经得到辨识的特定问题，本文中公开的特征可以任意组合使用，能够在本领域中提供新的、有用的进步。

Claims (13)

1.一种气弹簧蓄能器，包括：
设置有入口(20)的壳体(2，3)；及
柔性膜(4)，所述柔性膜将壳体内部划分为通过入口暴露于系统压力的工作腔(7)以及气体腔(6)；
其特征在于，壳体包括膜元件(4)，所述膜元件一侧通过入口(20)暴露于系统压力，而相反侧暴露于另一个腔(13)，壳体还包括设置为允许大气气体进入到所述另一个腔(13)中的第一止回阀(17)，以及设置为允许气体从所述另一个腔(13)进入到气体腔(6)的第二止回阀(29)。
2.根据权利要求1所述的气弹簧蓄能器，其包括逸出阀(34)，当气体腔(6)中压力增加的时候，该逸出阀使得气体离开气体腔(6)。
3.根据权利要求1所述的气弹簧蓄能器，其中，第二止回阀(29)和逸出阀(34)之一或者两者包括与膜(4)一体成形的阀元件。
4.根据权利要求1所述的气弹簧蓄能器，其中，工作腔(7)设置有流体出口(21)，使得流体入口和出口(20，21)可以用于将工作腔连接到流动管线，且止回阀(28)设置在入口和出口(20，21)之间。
5.根据权利要求1所述的气弹簧蓄能器，其中，壳体设置有口(23)，该口与气体腔(6)连通，且外压力容器(24)可释放地与该口附接，外压力容器通过一段导管(24)提供。
6.根据权利要求5所述的气弹簧蓄能器，其中，一段导管(24)是柔性的。
7.根据权利要求1所述的气弹簧蓄能器，其中，膜(4)承载膜支撑组件(8)。
8.根据权利要求7所述的气弹簧蓄能器，其中，膜支撑组件包括位于膜相反两侧上的一对支撑元件(9，10)。
9.根据权利要求7所述的气弹簧蓄能器，其中，膜(4)密封地夹在支撑元件(9，10)之间，这些元件通过穿过膜的固定元件(11)保持在一起。
10.根据权利要求7所述的气弹簧蓄能器，其中，工作腔(7)包含第一弹簧(14)，所述第一弹簧作用于膜支撑组件(8)。
11.根据权利要求10所述的气弹簧蓄能器，其中，气体腔(6)包含第二弹簧(36)，所述第二弹簧相反于第一弹簧(14)作用于膜支撑组件(8)。
12.根据权利要求7所述的气弹簧蓄能器，其中，指示器部件(32)，可通过膜支撑组件(8)移动，突出穿过壳体壁。
13.根据权利要求12所述的气弹簧蓄能器，其中，指示器部件(32)突起进入到安装在壳体外侧上的观察元件(33)中。
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