CN106662082B - 用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀 - Google Patents

用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于活塞型压力转换器(2)的行程末端膨胀阀(1)，所述活塞型压力转换器(2)的主气缸(3)和从动气缸(4)分别限定主腔室(9)和从动腔室(10)，所述行程末端膨胀阀(1)包括膨胀主气缸(12)，所述膨胀主气缸(12)与所述从动腔室(10)连通并且膨胀主要主活塞(14)可在其中移动，所述膨胀主要主活塞(14)通过具有渐进效应的杆型传动装置(11)机械地连接到可在膨胀从动气缸(13)中移动的膨胀从动泵活塞(15)，所述传动装置(11)以如下方式提供：当所述膨胀主要主活塞(14)处在上止点处时，所述膨胀从动泵活塞(15)处在下止点处，且反之亦然，同时膨胀释放致动器(30)可引起所述传动装置(11)移动。

Description

用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀
本发明涉及一种用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀。
活塞型压力增加或减小单元一般由至少一个主气缸构成，主活塞可在所述主气缸中移动，所述主活塞刚性地连接到至少一个从动活塞，所述从动活塞可在从动气缸中移动，所述两个活塞在相同路径上移动，但是具有不同的横截面。每个活塞与气缸和气缸盖协作以便形成具有可变容积的封闭和密封空间。所述主气缸与液压回路连通，所述液压回路独立于从动气缸的回路。
活塞型压力增加或减小单元可以静态方式使用以便维持在恒定压力比下彼此独立的两个回路或两个容积，而不必建立涉及主活塞和从动活塞的移位的液压流体流。
在将液压流体流转换成更小但在更大压力下的液压流体流的活塞型压力增加单元的情况下，或在将液压流体流转换成更大但在更低压力下的液压流体流的活塞型压力减小单元的情况下，主活塞构成液压马达，所述液压马达将液压流体流转换成移动，所述移动被传达到从动活塞，所述从动活塞形成液压泵以便将所述移动转换成液压流体流。为了增加压力，主活塞的横截面必须大于从动活塞的横截面，然而，为了减小压力，主活塞的横截面必须小于从动活塞的横截面。
在这种情况下，可能应当注意，主气缸包括至少一个入口和至少一个出口，它们可通过阀各自保持打开或关闭，而从动气缸具有：至少一个入口，其包括非返回阀，所述非返回阀允许液压流体被引入到气缸中但是不从其排放；和至少一个出口，其包括非返回阀，所述非返回阀允许液压流体从气缸排放但是不被引入其中。
当流动通过活塞型增加或减小单元持久建立时，所述单元的操作是连续的，因为当所述单元包括的活塞到达行程末端时，只要所述增加或减小单元在工作，活塞就必须返回到行程起点，反之亦然。该连续操作引起归因于液压流体的可压缩性而导致的不期望的能量损耗，当流体可压缩并且所用的压力较高时，所述损耗成比例地增加。对于相同的操作压力，在涉及压力减小单元的情况下，所述损耗成比例地增加，所述损耗主要发生在所述减小单元的主气缸的区域中。
在实践中，对于数十到数百巴的压力，活塞型压力增加或减小单元的性能仍然是高的。当那些活塞型压力增加或减小单元在仍然较高的压力(例如，千巴或更高的等级)下使用时，液压流体的压缩率增加，其使性能进一步变差，甚至当使用已知可压缩性较差的流体(诸如油或水)时也是如此。
这是因为虽然能量在液压流体的压缩期间被储存，但是能量一般在活塞的行程末端损耗，主要在主活塞侧。该情况由以下事实引起：当活塞到达行程末端时，活塞在其中移动的主气缸完全充满加压流体。因此，使得主活塞又可在相反方向上移开，首先有必要对容纳在气缸中的流体解压缩。能量损耗由无法将流体的压缩能量转换成可在从动气缸的出口处获得的另外的加压流体流而引起，除非连接到从动气缸的出口的整个回路以相同比例解压缩，这几乎是不可能的。
这是因为在实践中，当主活塞达到行程末端时，其主气缸在低压回路中解压缩而在操作生产期间不进行补偿，并且储存在液压流体中的压缩能量以热量的形式耗散。根据所考虑的应用，该损耗使得压力增加或减小单元的使用在很大程度上是不相关的。
就此而言，将特别有利的是，能够恢复此压缩能量，特别是涉及在极高压力下操作的活塞型压力增加或减小单元。
例如，2013年8月20日提交的属于相同申请人的专利申请号1358071所涉及的具有管状阀的可逆液压转换器如果与用于液压流体的压缩能量的恢复器件协作，则将使其能量性能水平实质性提高，而不管转换器的应用背景为何。应当进一步指出，如果为了用加压油的储存/恢复生产具有液压混合传动装置的机动车而使用所述转换器，那么恢复转换器中的液压流体的压缩能量变得特别有利，这使得每千克车辆的燃料消耗可以减小。
就由用于液压流体的压缩能量的恢复器件引起的能量方面的优点还将使任何连续压力转换器、具有活塞的增加单元或减小单元受益，不管其所包括的主活塞或从动活塞的数目为何，也不管其应用领域为何。
因此，为了改善活塞型压力增加单元、压力减小单元或压力转换单元的性能水平，根据本发明的用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀根据所考虑的实施方案提出：
·当主活塞到达行程末端时，将液压流体的压缩能量的大部分转换成从从动气缸排放的另外的流，而不在其出口处产生实质性的压力减小；
·简单的生产和适度的成本价格；
·大的强度和长的使用寿命；
·在高达两千巴和更高的极高压力的范围内操作的能力。
已经在说明书和直接或间接从属于独立权利要求的从属权利要求中描述了本发明的其它特征。
根据本发明的行程末端膨胀阀被提供用于活塞型压力转换器，所述活塞型压力转换器包括至少一个主气缸，主要主活塞可在所述主气缸中移动以便限定主腔室，所述主腔室具有可变容积并且可通过主进入阀与主进入导管或通过主排放阀与主排放导管置于某种关系，所述压力转换器还包括至少一个从动气缸，泵从动活塞可在所述从动气缸中移动以便限定也具有可变容积的从动腔室，该腔室能够经由从动进入阀构件准许来自从动进入导管的液压流体进入或经由从动排放阀构件将流体排放到从动排放导管，所述主腔室和所述从动腔室各自填充有液压流体，所述行程末端膨胀阀包括：
·至少一个膨胀主气缸，其填充有液压流体并且膨胀主要主活塞可在其中移动以限定膨胀主腔室，所述膨胀主腔室具有可变容积并且与所述主腔室连通，和/或至少一个膨胀主气缸，其填充有液压流体并且膨胀主要主活塞可在其中移动以便限定膨胀主腔室，所述膨胀主腔室具有可变容积并且与所述从动腔室连通；
·至少一个膨胀从动气缸，其与所述膨胀主气缸协作并且膨胀泵从动活塞可在其中移动以便用所述从动气缸限定膨胀从动腔室，所述膨胀从动腔室具有可变容积并且填充有液压流体，所述泵从动活塞通过杆型传动装置机械地连接到膨胀主要主活塞，所述杆型传动装置具有渐进效应并且以如下方式布置：当所述膨胀主要主活塞处在上止点时，所述膨胀泵从动活塞处在下止点，且反之亦然，同时膨胀从动腔室的最大容积小于膨胀主腔室的最大容积；
·至少一个膨胀从动进入阀构件，其通向所述膨胀从动腔室并且允许容纳在膨胀从动进入导管中的液压流体引入到所述从动腔室中但是不从其排放；
·至少一个膨胀从动排放阀构件，其通向所述膨胀从动腔室并且允许容纳在膨胀从动排放导管中的液压流体从所述从动腔室排放但是不被引入到其中；
·至少一个膨胀释放致动器，其可通过接触或机械连接而引起移动或释放具有渐进效应的杆型传动装置。
根据本发明的行程末端膨胀阀包括膨胀从动进入导管，所述膨胀从动进入导管经由所述膨胀从动进入阀构件连接到所述膨胀从动腔室，所述膨胀从动腔室与所述膨胀主腔室协作，所述膨胀主腔室具有可变容积并且与所述从动腔室连通，所述膨胀从动进入导管连接到从动进入导管，而连接到相同膨胀从动腔室的所述膨胀从动排放导管连接到所述从动排放导管。
根据本发明的行程末端膨胀阀包括膨胀从动进入导管，所述膨胀从动进入导管经由所述膨胀从动进入阀构件连接到所述膨胀从动腔室，所述膨胀从动腔室与所述膨胀主腔室协作，所述膨胀主腔室具有可变容积并且与主腔室连通，所述膨胀从动进入导管连接到主排放导管，而连接到相同膨胀从动腔室的所述膨胀从动排放导管在主进入阀的上游连接到主进入导管。
根据本发明的行程末端膨胀阀包括具有渐进效应的杆型传动装置，所述杆型传动装置包括用于膨胀活塞的返回弹簧，所述返回弹簧趋于将膨胀主要主活塞维持在其中膨胀主腔室具有最小容积的位置的区域中，同时，所述弹簧允许将膨胀从动泵活塞维持在其中所述膨胀从动腔室具有最大容积的位置的区域中。
根据本发明的行程末端膨胀阀包括具有渐进效应的杆型传动装置，所述杆型传动装置由曲轴构成，所述曲轴可在曲轴轴承中旋转并且包括膨胀主活塞曲柄，所述膨胀主活塞曲柄的有曲柄的曲柄销通过膨胀主活塞连接杆连接到膨胀主要主活塞轴，所述膨胀主要主活塞轴装配在所述膨胀主要主活塞中，所述膨胀主活塞连接杆的第一端绕所述曲柄销铰接并且所述膨胀主活塞连接杆的第二端绕所述膨胀主要主活塞轴铰接，所述曲轴与次级膨胀传动器件协作，所述次级膨胀传动器件将所述轴机械地连接到所述膨胀从动泵活塞。
根据本发明的行程末端膨胀阀包括次级膨胀传动器件，所述次级膨胀传动器件由膨胀传动齿轮构成，所述膨胀传动齿轮依据旋转固定地联接到所述曲轴，并且当其旋转时，依据线性平移驱动膨胀传动架，所述膨胀传动架连接到所述膨胀从动泵活塞。
根据本发明的行程末端膨胀阀包括次级膨胀传动器件，所述次级膨胀传动器件由膨胀从动活塞曲柄构成，所述膨胀从动活塞曲柄依据旋转固定地联接到所述曲轴并且所述膨胀从动活塞曲柄的所述有曲柄的曲柄销通过膨胀从动活塞连接杆连接到膨胀从动泵活塞轴，所述膨胀从动泵活塞轴装配在所述膨胀从动泵活塞中，所述膨胀从动活塞连接杆的第一端绕所述曲柄销铰接并且所述膨胀从动活塞连接杆的第二端绕所述膨胀从动泵活塞轴铰接。
根据本发明的行程末端膨胀阀包括具有渐进效应的杆型传动装置，所述杆型传动装置由凸轮轴构成，所述凸轮轴可在凸轮轴轴承中旋转并且包括膨胀主活塞凸轮和膨胀从动活塞凸轮，所述膨胀主活塞凸轮可被维持为与所述膨胀主要主活塞接触，而所述膨胀从动活塞凸轮可被维持为与所述膨胀从动泵活塞接触。
根据本发明的行程末端膨胀阀包括曲轴或膨胀主活塞曲柄或膨胀主活塞连接杆或膨胀传动齿轮或膨胀传动架或膨胀从动活塞曲柄或膨胀从动活塞连接杆或凸轮轴或膨胀主活塞凸轮或膨胀从动活塞凸轮，其具有膨胀释放推动止挡件，所述膨胀释放致动器可通过膨胀释放触针施加力到所述膨胀释放推动止挡件。
以下以非限制性实例的方式给出的关于附图的描述将使得可以更好地理解本发明、本发明所具有的特征和本发明能够产生的优点。
图1是根据本发明的活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀的示意图，所述行程末端膨胀阀可被提供以便与活塞型压力转换器协作，所述活塞型压力转换器具有单个主腔室和单个从动腔室，使用所述转换器以便将来自高压流体贮存器的在高压下的液压流体流转换成中压液压流体流，以便驱动中压液压马达，所述液压马达连接到发电机。
图2是根据本发明的用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀的示意图，所述行程末端膨胀阀可被提供以便与活塞型压力转换器协作，所述活塞型压力转换器具有两个主腔室和两个从动腔室，使用所述转换器以便将来自高压流体贮存器的在高压下的液压流体流转换成中压液压流体流，以便驱动中压液压马达，所述液压马达连接到发电机。
图3和图4是示意性截面图，其示出了根据本发明和根据变型的用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀的操作，在所述变型中，具有渐进效应的杆型传动装置由曲轴构成，所述曲轴包括膨胀主活塞曲柄，所述膨胀主活塞曲柄的有曲柄的曲柄销通过膨胀主活塞连接杆连接到膨胀主要主活塞轴，所述膨胀主要主活塞轴装配在膨胀主要主活塞中，所述曲轴与次级膨胀传动器件协作，所述次级膨胀传动器件特定地说由膨胀传动齿轮和膨胀传动架构成。
图5和图6是示意性截面图，其示出了根据本发明和根据变型的用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀的操作，在所述变型中，具有渐进效应的杆型传动装置由曲轴构成，所述曲轴包括膨胀主活塞曲柄，所述膨胀主活塞曲柄的有曲柄的曲柄销通过膨胀主活塞连接杆连接到膨胀主要主活塞轴，所述膨胀主要主活塞轴装配在膨胀主要主活塞中，所述曲轴与次级膨胀传动器件协作，所述次级膨胀传动器件特定地说由膨胀从动活塞曲柄构成，所述膨胀从动活塞曲柄的有曲柄的曲柄销通过膨胀从动活塞连接杆连接到膨胀从动泵活塞轴，所述膨胀从动泵活塞轴装配在所述膨胀从动泵活塞中。
图7和图8是示意性截面图，其示出了根据本发明和根据变型的用于活塞型压力转换器的行程末端膨胀阀的操作，在所述变型中，具有渐进效应的杆型传动装置由凸轮轴构成，所述凸轮轴包括膨胀主活塞凸轮和膨胀从动活塞凸轮，所述膨胀主活塞凸轮可被维持为与所述膨胀主要主活塞接触，而所述膨胀从动活塞凸轮可被维持为与膨胀从动泵活塞接触。
发明的陈述：
图1至图8示出了用于活塞型压力转换器2的行程末端膨胀阀1，所述活塞型压力转换器2包括至少一个主气缸3，主要主活塞7可在所述主气缸3中移动以便限定主腔室9，所述主腔室9具有可变容积并且可通过主进入阀18与主进入导管22或通过主排放阀19与主排放导管23置于某种关系，所述压力转换器2还包括至少一个从动气缸4，从动泵活塞8可在所述从动气缸4中移动以便限定同样具有可变容积的从动腔室10，该腔室能够经由从动进入阀构件20准许来自从动进入导管24的液压流体进入或经由从动排放阀构件21将流体排放到从动排放导管25中，所述主腔室9和所述从动腔室10各自填充有液压流体。
图1和图2示出了：根据本发明的行程末端膨胀阀1包括至少一个膨胀主气缸12，所述膨胀主气缸12填充有液压流体并且膨胀主要主活塞14可在其中移动以便限定膨胀主腔室16，所述膨胀主腔室16具有可变容积并且与从动腔室10连通。
通过没有示出并且可代替或补充先前的行程末端膨胀阀的变型，行程末端膨胀阀1包括至少一个膨胀主气缸12，所述膨胀主气缸12填充有液压流体并且膨胀主要主活塞14可在其中移动以便限定膨胀主腔室16，所述膨胀主腔室16具有可变容积并且与主腔室9连通。
应当注意，膨胀主腔室16可根据情况通过装配在膨胀主气缸盖44中的导管而与主腔室9或与从动腔室10连通，所述膨胀主气缸盖44覆盖膨胀主气缸12，或仅仅因为膨胀主气缸12直接通向主腔室9或从动腔室10。在最后一种情况下，主气缸12不包括膨胀主气缸盖44并且可分别在主气缸盖5覆盖主气缸3的内部表面处或在从动气缸盖6覆盖从动气缸4的内表面处打开。
在图1至图8中还应当注意的是，根据本发明的行程末端膨胀阀1包括至少一个膨胀从动气缸13，所述膨胀从动气缸13与所述膨胀主气缸12协作并且膨胀从动泵活塞15可在其中移动以便用所述从动气缸13限定膨胀从动腔室17，所述膨胀从动腔室17具有可变容积并且填充有液压流体，所述从动泵活塞15通过杆型传动装置11机械地连接到膨胀主要主活塞14，所述杆型传动装置11具有渐进效应并且以如下方式布置：当所述膨胀主要主活塞14处在上止点时，所述膨胀从动泵活塞15处在下止点，且反之亦然，同时膨胀从动腔室17的最大容积小于膨胀主腔室16的最大容积。
应当注意，具有渐进效应的杆型传动装置11以如下传动关系限定在膨胀主要主活塞14和膨胀从动泵活塞15之间：当主要主活塞14置于其上止点位置并且因此膨胀主腔室16的容积处于最小值时，主要主活塞14不可移动，而不管其暴露到的液压流体的压力如何，并且因此驱动膨胀从动泵活塞15，同时膨胀主要主活塞14离上止点位置越远，其能够传动到膨胀从动泵活塞15的力越大，如同其移动从动泵活塞15的能力一样。还应当注意的是，膨胀主要主活塞14和/或膨胀从动泵活塞15可包括至少一个联接点和/或至少一个密封段。
图1至图8示出了：根据本发明的行程末端膨胀阀1包括至少一个膨胀从动进入阀构件26，其通向所述膨胀从动腔室17并且允许容纳在膨胀从动进入导管28中的液压流体引入到所述从动腔室17中但是不从其排放。
图1至图8还示出了：行程末端膨胀阀1包括至少一个膨胀从动排放阀构件27，所述膨胀从动排放阀构件27通向膨胀从动腔室17并且允许容纳在膨胀从动排放导管29中的液压流体从所述从动腔室17排放但是不被引入到其中。
还应当注意的是，膨胀从动进入阀构件26和/或膨胀从动排放阀构件27可装配在膨胀从动气缸盖45中，所述膨胀从动气缸盖45阻挡膨胀从动气缸13的末端或在其为封闭气缸的情况下阻挡在气缸13的封闭末端中。
在图1至图8中可能应当注意的是，根据本发明的行程末端膨胀阀1还包括至少一个膨胀释放致动器30，所述膨胀释放致动器30可通过接触或机械连接而导致移动具有渐进效应的杆型传动装置11，或可释放杆型传动装置11以便在膨胀主要主活塞14置于其上止点位置的区域处或中时引起膨胀主要主活塞14和膨胀从动泵活塞15移动，以便例如实现活塞14、15之间的传动关系，该关系足以使膨胀主要主活塞14能够继续行进而不需要膨胀释放致动器30的辅助。
应当具体陈述的是，膨胀释放致动器30可为液压的、电动-液压的、电动的、气动的或一般为本领域中的技术人员已知的任何类型。此外，膨胀释放致动器30可由压力转换器55的控制处理器控制，所述控制处理器控制或协作以便控制活塞型压力转换器2的操作。
如图1和图2示出，经由膨胀从动进入阀构件26连接到膨胀从动腔室17的膨胀从动进入导管28可连接到从动进入导管24，膨胀从动腔室17与膨胀主腔室16协作，膨胀主腔室16具有可变容积并且与从动腔室10连通，而连接到相同膨胀从动腔室17的膨胀从动排放导管29可连接到从动排放导管25。
根据图中没有示出的构型，经由膨胀从动进入阀构件26连接到膨胀从动腔室17的膨胀从动进入导管28可连接到主排放导管23，膨胀从动腔室17与膨胀主腔室16协作，膨胀主腔室16具有可变容积并且与主腔室9连通，而连接到相同膨胀从动腔室17的膨胀从动排放导管29可在主进入阀18的上游连接到主进入导管22。
图3至图8示出了：具有渐进效应的杆型传动装置11可包括膨胀活塞返回弹簧33，膨胀活塞返回弹簧33趋于将膨胀主要主活塞14维持在其中膨胀主腔室16具有最小容积的位置的区域中，同时，所述弹簧33允许将膨胀从动泵活塞15维持在其中膨胀从动腔室17具有最大容积的位置的区域中，所述弹簧33可以是扭转弹簧、挠曲弹簧、牵簧或压缩弹簧以及本领域中的技术人员已知的任何类型。
图3至图6本身示出了：根据如本发明所述的行程末端膨胀阀1，具有渐进效应的杆型传动装置11可由曲轴46构成，所述曲轴46可在曲轴轴承47中旋转并且包括膨胀主活塞曲柄35，所述膨胀主活塞曲柄35的有曲柄的曲柄销48通过膨胀主活塞连接杆34连接到膨胀主要主活塞轴49，所述膨胀主要主活塞轴49装配在膨胀主要主活塞14中，所述膨胀主活塞连接杆34的第一端绕曲柄销48铰接并且所述膨胀主活塞连接杆34的第二端绕轴49铰接，所述曲轴46与次级膨胀传动器件51协作，所述次级膨胀传动器件51将轴46机械地连接到膨胀从动泵活塞15。
图3和图4示出了：次级膨胀传动器件51可由膨胀传动齿轮36构成，所述膨胀传动齿轮36依据旋转固定地联接到曲轴46，并且当其旋转时，引起膨胀传动架37的线性平移，所述膨胀传动架37直接或通过膨胀从动活塞推力构件39连接到膨胀从动泵活塞15。
可能应当注意的是，膨胀传动架37特定地说可通过至少一个膨胀架引导辊38引导。
根据图5和图6中所述的具体构型，次级膨胀传动器件51可由膨胀从动活塞曲柄40构成，所述膨胀从动活塞曲柄40依据旋转固定地联接到曲轴46并且所述膨胀从动活塞曲柄40的有曲柄的曲柄销48通过膨胀从动活塞连接杆41连接到膨胀从动泵活塞轴50，所述膨胀从动泵活塞轴50装配在膨胀从动泵活塞15中，所述膨胀从动活塞连接杆41的第一端绕曲柄销48铰接并且所述膨胀从动活塞连接杆41的第二端绕所述轴50铰接。
应当容易理解的是，根据没有示出的变型，次级膨胀传动器件51也可由凸轮构成，所述凸轮依据旋转固定地联接到曲轴46并且可被维持为与膨胀从动泵活塞15接触。
通过如在图7和图8中所陈述的变型，具有渐进效应的杆型传动装置11可由凸轮轴52构成，所述凸轮轴52可在凸轮轴轴承53中旋转并且包括膨胀主活塞凸轮42和膨胀从动活塞凸轮43，所述膨胀主活塞凸轮42可被维持为与膨胀主要主活塞14接触，而所述膨胀从动活塞凸轮43可被维持为与所述膨胀从动泵活塞15接触。
作为没有示出的替代形式，膨胀从动活塞凸轮43可由曲柄代替，所述曲柄依据旋转固定地联接到凸轮轴52，所述曲柄包括曲柄销，所述曲柄销通过连接杆连接到装配在膨胀从动泵活塞15中的轴，所述连接杆的第一端绕曲柄销铰接并且所述连接杆的第二端绕轴铰接。
可能应当注意的是，曲轴46或膨胀主活塞曲柄35或膨胀主活塞连接杆34或膨胀传动齿轮36或膨胀传动架37或膨胀从动活塞曲柄40或膨胀从动活塞连接杆41或凸轮轴52或膨胀主活塞凸轮42或膨胀从动活塞凸轮43可具有膨胀释放推动止挡件32，膨胀释放致动器30可通过膨胀释放触针31施力到膨胀释放推动止挡件32，以便在膨胀主要主活塞14置于上止点位置的区域处或中时引起膨胀主要主活塞14和膨胀从动泵活塞15在合适的时间移动。
可能应当注意的是，图1至图8示出了变型，根据所述变型，膨胀释放推动止挡件32设置在膨胀主活塞曲柄35上。
发明的操作：
基于上文的描述并且参考图1至图8，将理解根据本发明的用于液压转换器2的行程末端膨胀阀1的操作。
此处已经选择示出膨胀阀1的操作，使用膨胀阀1来从用在活塞型压力转换器2中的液压流体恢复压缩能量，所述活塞型压力转换器2用作减压器并且它的两种构型示意性地在图1和图2中示出。为了更简洁起见，将主要考虑图1的图解，图1陈述了具有单个主腔室9和单个从动腔室10的活塞型压力转换器2。
图1中所示的应用旨在通过发电机62将以压缩氮气的形式储存在高压流体贮存器58中的能量转换成电力，发电机62通过中压液压马达59驱动。压缩的氮气将其压力传达给特定地说可在导管64中流动的液压流体。
为了实现所限定的目标，因此在高压流体贮存器58和中压液压马达59之间插置活塞型压力转换器2，所述活塞型压力转换器2将从贮存器58排放的液压流体的高压流转换成液压流体的中压流，所述中压流经由液压马达60的入口导管被引入到中压液压马达59。为了过滤因操作活塞型压力转换器2而产生的脉冲，可能应当注意的是，根据本实例，液压马达60的入口导管包括中压流体贮存器57。
根据图1的考虑应当理解的是，为了产生被引入到中压液压马达59中的液压流体的中压流，有必要将高压流体贮存器58置于与主腔室9连通。为此，压力转换器55的控制处理器打开主进入阀18，所述主进入阀18允许容纳在高压流体贮存器58中的液压流体经由主进入导管22引入到主腔室9中。然而，处理器55同时阻止流体从腔室9排放，以便朝向主出口低压流体贮存器56移动，处理器55为此保持主排放阀19关闭。以此方式，来自贮存器58的在高压下的液压流体可推动主要主活塞7，主要主活塞7在方向d2上移动，其具有在相同方向上、在相同距离内和以相同速度移动从动泵活塞8的效果。
在沿方向d2移动期间，从动泵活塞8压缩从动腔室10所容纳的液压流体，其具有经由从动排放阀构件21将流体排放到从动排放导管25中的效果。然后经由导管64传送流体远至液压马达60的入口导管，所述液压马达60具有引起中压液压马达59并因此引起发电机62旋转的效果，而发电机62产生电力。
压力转换器活塞54的位置传感器永久地将从动泵活塞8的位置返回到压力转换器55的控制处理器。当从动泵活塞8到达从动气缸盖6附近的位置时，处理器55关闭主进入阀18以便在所述从动泵活塞8碰触到气缸盖6之前停止从动泵活塞8沿方向d2的移动，并且使得活塞8保持在与气缸盖6给定的距离处。
在主要主活塞7和从动泵活塞8又可沿与方向d1相反的方向移开之前，解压缩主腔室9是有利的。如果情况仍为现有技术中所允许的那样，那么压力转换器55的控制处理器将在这个阶段必须打开主排放阀19以便在主出口低压流体贮存器56中解压缩腔室9，其将具有耗散容纳在主腔室9中的液压流体的压缩能量的效果，所述能量不再能够决定性地转换成从从动排放导管25排放的另外的液压流体流。
为了防止这种能量损耗，在这个阶段，根据本发明的用于活塞型压力转换器2的行程末端膨胀阀1提供压力转换器55的控制处理器以暂且不打开主排放阀19，使得膨胀阀1可产生其效果并且恢复容纳在主腔室9中的液压流体的压缩能量。
为此，在主进入阀18已经关闭之后，压力转换器55的控制处理器立即向膨胀释放致动器30供应电流，其具有引起具有渐进效应的杆型传动装置11移动的效果，并因此引起膨胀主要主活塞14和膨胀从动泵活塞15移动，膨胀主要主活塞14定位在其上止点处直到移动时为止。
为了详细陈述根据本发明的行程末端膨胀阀1的操作，此处已经选择了图3和图4中所示的具有渐进效应的杆型传动装置11的实施方案。
图3示出了根据本发明的行程末端膨胀阀1在主要主活塞7和从动泵活塞8沿着方向d2移动的情况下所处的状态。将注意的是，膨胀主要主活塞14保持阻挡在其上止点处，这是因为容纳在从动腔室10中的液压流体施加到活塞14的压力趋于沿逆时针方向旋转曲轴46。膨胀主要主活塞14保持阻挡的事实由以下事实引起：根据图3和图4中所示的该具体实施方案，当活塞14定位在其上止点处时，有曲柄的曲柄销48的旋转轴相对于连接膨胀主要主活塞轴49的旋转轴和曲轴46的旋转轴的直线向下实质性偏离，而膨胀主要主活塞轴49的旋转中心和膨胀主气缸12的轴垂直并相交，曲轴46的旋转轴和气缸12的轴同样如此。
仍然在图3中，可能应当注意的是，也不可能使膨胀主要主活塞14进一步沿逆时针方向旋转曲轴46，这是因为膨胀主活塞曲柄35所包括的膨胀释放推动止挡件32邻接膨胀释放触针31，所述触针31通过膨胀释放致动器30维持在固定位置中。
除了上文陈述的内容以外，可能还应当注意的是，膨胀活塞返回弹簧33趋于沿着逆时针方向旋转曲轴46，并因此将膨胀释放推动止挡件32维持为与膨胀释放触针31接触。
在考虑图3和图4的情况下，应当理解，一旦压力转换器55的控制处理器向膨胀释放致动器30供应电流，致动器30便推开膨胀释放触针31，膨胀释放触针31继而抵靠着膨胀主活塞曲柄35所包括的膨胀释放推动止挡件32推动，使曲轴46沿着顺时针方向旋转数度以便改变有曲柄的曲柄销48的旋转轴从直线下方的位置与直线上方的位置的偏离，所述直线连接膨胀主要主活塞轴49的旋转轴与曲轴46的旋转轴。
因此，膨胀主要主活塞14在从动腔室10所容纳的液压流体的压力作用下产生推力，所述压力被传递到膨胀主腔室16上，这两个腔室10和16是连通的，所述推力从那时起趋于沿顺时针方向旋转曲轴46，这种情况变得可行是因为只有膨胀从动泵活塞15和膨胀活塞返回弹簧33趋于从那时起反作用于该旋转，然而没有能够阻止该旋转。
记住主进入阀18和主排放阀19均关闭，主要主活塞7和从动泵活塞8暂时处于停止状态。相关地，只要膨胀主要主活塞14是在其上止点的区域中，集中在主腔室9中的压力便大约对应于集中在高压流体贮存器58中的压力；然而，集中在从动腔室10中的压力等同于先前集中在液压马达60的进入导管中的压力。
在这个阶段，根据本发明的用于活塞型压力转换器2的行程末端膨胀阀1的功能变成决定性的，这是因为膨胀阀1将解压缩主腔室9和从动腔室10并且使用这种解压缩来产生可在液压马达60的进入导管的区域中获得的另外的液压流体流，该流体的压力基本上等同于当主要主活塞7和从动泵活塞8沿方向d2移动到该位置时集中在导管60中的流体压力。
在图3和图4中可能应当注意的是，膨胀主要主活塞14暴露于液压流体的压力的横截面远远大于膨胀从动泵活塞15暴露于液压流体的横截面。
仍然在相同的图中，可能应当注意的是，膨胀主要主活塞14和膨胀从动泵活塞15之间的传动关系在主要主活塞14定位在其上止点的区域上或中时较强或无限强，而在主要主活塞14定位在下止点处时较弱。还可能应当注意的是，有利地，在曲轴46的旋转的四分之一内，引起膨胀主要主活塞14的完全行进。
该减弱的传动关系首先由以下系统引起，所述系统由膨胀主活塞连接杆34和膨胀主活塞曲柄35构成，所述系统提供杆臂，在活塞14处在其上止点的区域处或中时，所述杆臂对于膨胀主要主活塞14来说较短或无限短以便旋转曲轴46，当活塞14处在其下止点处时，所述杆臂处在最大值。该减弱的传动关系其次由以下事实引起，不同于膨胀主要主活塞14，通过曲轴46依据膨胀从动泵活塞15的线性平移的驱动是用恒定杆引起，这是因为根据该非限制实施方案，讨论中的次级膨胀传动器件51由膨胀传动齿轮36构成，所述膨胀传动齿轮36驱动膨胀传动架37。
膨胀主要主活塞14和膨胀从动泵活塞15之间的横截面差和可变传动关系允许容纳在主腔室9和从动腔室10中的液压流体在期望的条件下膨胀，也就是说，使用该膨胀以便产生可在液压马达60的进入导管的区域中获得的另外的中压液压流体流。
在膨胀开始时，也就是说，当膨胀主要主活塞14处在其上止点的区域中时，集中在从动腔室10中的压力基本上等于液压马达60的进入导管的区域中的期望压力。集中在从动腔室10中的压力施加到膨胀主要主活塞14的努力例如大于施加到膨胀从动泵活塞15所必需的压力的十倍，使得其在膨胀从动腔室17中产生期望的压力。然而，膨胀主要主活塞14和膨胀从动泵活塞15之间的瞬间传动关系是例如一对十。在该情况下，膨胀从动泵活塞15正确地将与其协作的膨胀从动腔室17加压到期望的压力，加压方式使得：其开始经由膨胀从动排放阀构件27将其容纳的液压流体从从动腔室17排放到膨胀从动排放导管29中。
在这个阶段，主要主活塞7和从动泵活塞8在主腔室9的膨胀的作用下开始基本上沿方向d2移动。
在主腔室9膨胀的过程中，膨胀主要主活塞14沿其下止点方向移动，而其从来自从动腔室10的液压流体接收的压力减小。这样做时，活塞14和膨胀从动泵活塞15之间的传动关系增强以便在膨胀主要主活塞14到达其下止点时达到大约一。
以此方式，尽管集中在主腔室9和从动腔室10中的压力下降，但是经由膨胀从动排放阀构件27通过膨胀从动泵活塞15从膨胀从动腔室17排放的液压流体的压力仍然保持相对恒定。由于在该序列中被引入到中压液压马达59中的流保持恒定，所以曲轴46的旋转速度相关地增加以解压缩主腔室9和从动腔室10，所述解压缩也已引起沿着方向d2并且在与主要主活塞7和从动泵活塞8相隔的短距离内的移动。
一旦主腔室9和从动腔室10被解压缩，压力转换器55的控制处理器便可打开主排放阀19。因此，主要主活塞7和从动泵活塞8在容纳在低压从动入口流体贮存器63中的液压流体经由从动进入阀构件20施加到从动泵活塞8的整个横截面的压力作用下沿着方向d1快速移动。当主要主活塞7到达主气缸盖5附近的位置时，压力转换器55的控制处理器关闭主排放阀19，并且主要主活塞7和从动泵活塞8停止沿方向d1移动。
这样做时，膨胀活塞返回弹簧33将膨胀主要主活塞14移动到上止点并且将膨胀释放推动止挡件32移动为与膨胀释放触针31接触。同时，膨胀从动泵活塞15移回到其下止点并且经由膨胀从动进入阀构件26从低压从动入口流体贮存器63汲取液压流体以便填充膨胀从动腔室17。
以此方式，活塞型压力转换器2的主要主活塞7和从动泵活塞8准备进行沿方向d2的新的行进，以便将从高压流体贮存器58排放的液压流体的高压流转换成液压流体的中压流，所述中压流被引入到中压液压马达59中，然后经由液压马达61的出口导管再次离开，以便最终通向液压流体罐65。
此外，根据本发明的行程末端膨胀阀1再次准备解压缩主腔室9并且在从动泵活塞8再次到达从动气缸盖6附近的位置时恢复容纳在腔室9中的液压流体的压缩能量。
将容易理解如图5至图8中所示的根据本发明的用于活塞型压力转换器2的行程末端膨胀阀1的变型的相关操作。还将容易理解膨胀阀1的任何可能的应用，不管此应用涉及图2中陈述的阀还是任何其它阀，都无任何限制，不管其是应用到压力转换器，还是可为本领域中的技术人员可能或可能不了解、向根据本发明的行程末端膨胀阀1提供用于恢复包含在任何液态或气态流体中的压缩能量的解决方案的任何其它机器。
必须理解的是，上文的描述已经通过举例的方式给出，并且其不以任何方式限制本发明的范围，本发明的范围将不能通过用任何其它等同特征代替所述的实施细节而被超越。

Claims (9)

1.一种被提供用于活塞型压力转换器(2)的行程末端膨胀阀(1)，所述活塞型压力转换器(2)包括至少一个主液压缸(3)，主要主活塞(7)可在所述主液压缸(3)中移动以便限定主腔室(9)，所述主腔室(9)具有可变容积并且被配置成通过主进入导管(22)连接至主进入阀(18)或通过主排放导管(23)连接至主排放阀(19)，所述压力转换器(2)还包括至少一个从动液压缸(4)，从动泵活塞(8)可在所述从动液压缸(4)中移动以便限定也具有可变容积的从动腔室(10)，所述从动腔室(10)能够经由从动进入阀构件(20)准许来自从动进入导管(24)的液压流体进入或经由从动排放阀构件(21)将所述流体排放到从动排放导管(25)，所述主腔室(9)和所述从动腔室(10)各自填充有液压流体，所述行程末端膨胀阀(1)的特征在于其包括：
·至少一个膨胀主液压缸(12)，其填充有液压流体并且膨胀主要主活塞(14)可在其中移动以限定膨胀主腔室(16)，所述膨胀主腔室(16)具有可变容积并且与所述主腔室(9)连通，和/或至少一个膨胀主液压缸(12)，其填充有液压流体并且膨胀主要主活塞(14)可在其中移动以便限定膨胀主腔室(16)，所述膨胀主腔室(16)具有可变容积并且与所述从动腔室(10)连通；
·至少一个膨胀从动液压缸(13)，其与所述膨胀主液压缸(12)协作并且膨胀从动泵活塞(15)可在其中移动以便用所述膨胀从动液压缸(13)限定膨胀从动腔室(17)，所述膨胀从动腔室(17)具有可变容积并且填充有液压流体，所述膨胀从动泵活塞(15)通过杆型传动装置(11)机械地连接到所述膨胀主要主活塞(14)，所述杆型传动装置(11)具有渐进效应并且以如下方式布置：当所述膨胀主要主活塞(14)处在上止点时，所述膨胀从动泵活塞(15)处在下止点，且反之亦然；
·至少一个膨胀从动进入阀构件(26)，其通向所述膨胀从动腔室(17)并且允许容纳在膨胀从动进入导管(28)中的液压流体引入到所述膨胀从动腔室(17)中但是不从其排放；
·至少一个膨胀从动排放阀构件(27)，其通向所述膨胀从动腔室(17)并且允许容纳在膨胀从动排放导管(29)中的液压流体从所述膨胀从动腔室(17)排放但是不被引入到其中；
·至少一个膨胀释放致动器(30)，其可通过接触或机械连接而引起移动或释放具有渐进效应的所述杆型传动装置(11)。
2.根据权利要求1所述的行程末端膨胀阀(1)，其特征在于经由所述膨胀从动进入阀构件(26)连接到所述膨胀从动腔室(17)的所述膨胀从动进入导管(28)连接到所述从动进入导管(24)，而连接到相同膨胀从动腔室(17)的所述膨胀从动排放导管(29)连接到所述从动排放导管(25)，所述膨胀从动腔室(17)与所述膨胀主腔室(16)协作，所述膨胀主腔室(16)具有可变容积并且与所述从动腔室(10)连通。
3.根据权利要求1所述的行程末端膨胀阀(1)，其特征在于经由所述膨胀从动进入阀构件(26)连接到所述膨胀从动腔室(17)的所述膨胀从动进入导管(28)连接到所述主排放导管(23)，而连接到相同膨胀从动腔室(17)的所述膨胀从动排放导管(29)在所述主进入阀(18)的上游连接到所述主进入导管(22)，所述膨胀从动腔室(17)与所述膨胀主腔室(16)协作，所述膨胀主腔室(16)具有可变容积并且与所述主腔室(9)连通。
4.根据权利要求1所述的行程末端膨胀阀(1)，其特征在于具有渐进效应的所述杆型传动装置(11)包括膨胀活塞返回弹簧(33)，所述膨胀活塞返回弹簧(33)趋于将所述膨胀主要主活塞(14)维持在其中所述膨胀主腔室(16)具有最小容积的位置的区域中，同时，所述弹簧(33)允许将所述膨胀从动泵活塞(15)维持在其中所述膨胀从动腔室(17)具有最大容积的位置的区域中。
5.根据权利要求1所述的行程末端膨胀阀(1)，其特征在于具有渐进效应的所述杆型传动装置(11)由曲轴(46)构成，所述曲轴(46)可在曲轴轴承(47)中旋转并且包括膨胀主活塞曲柄(35)，所述膨胀主活塞曲柄(35)的有曲柄的曲柄销(48)通过膨胀主活塞连接杆(34)连接到膨胀主要主活塞轴(49)，所述膨胀主要主活塞轴(49)装配在所述膨胀主要主活塞(14)中，所述膨胀主活塞连接杆(34)的第一端绕所述曲柄销(48)铰接并且所述膨胀主活塞连接杆(34)的第二端绕所述膨胀主要主活塞轴(49)铰接，所述曲轴(46)与次级膨胀传动器件(51)协作，所述次级膨胀传动器件(51)将所述曲轴(46)机械地连接到所述膨胀从动泵活塞(15)。
6.根据权利要求5所述的行程末端膨胀阀(1)，其特征在于所述次级膨胀传动器件(51)由膨胀传动齿轮(36)构成，所述膨胀传动齿轮(36)依据旋转固定地联接到所述曲轴(46)，并且当其旋转时，依据线性平移驱动膨胀传动架(37)，所述膨胀传动架(37)连接到所述膨胀从动泵活塞(15)。
7.根据权利要求5所述的行程末端膨胀阀(1)，其特征在于所述次级膨胀传动器件(51)由膨胀从动活塞曲柄(40)构成，所述膨胀从动活塞曲柄(40)依据旋转固定地联接到所述曲轴(46)并且所述膨胀从动活塞曲柄(40)的所述有曲柄的曲柄销(48)通过膨胀从动活塞连接杆(41)连接到膨胀从动泵活塞轴(50)，所述膨胀从动泵活塞轴(50)装配在所述膨胀从动泵活塞(15)中，所述膨胀从动活塞连接杆(41)的第一端绕所述曲柄销(48)铰接并且所述膨胀从动活塞连接杆(41)的第二端绕所述膨胀从动泵活塞轴(50)铰接。
8.根据权利要求1所述的行程末端膨胀阀(1)，其特征在于具有渐进效应的所述杆型传动装置(11)由凸轮轴(52)构成，所述凸轮轴(52)可在凸轮轴轴承(53)中旋转并且包括膨胀主活塞凸轮(42)和膨胀从动活塞凸轮(43)，所述膨胀主活塞凸轮(42)可被维持为与所述膨胀主要主活塞(14)接触，而所述膨胀从动活塞凸轮(43)可被维持为与所述膨胀从动泵活塞(15)接触。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的行程末端膨胀阀(1)，其特征在于所述曲轴(46)或所述膨胀主活塞曲柄(35)或所述膨胀主活塞连接杆(34)或所述膨胀传动齿轮(36)或所述膨胀传动架(37)或所述膨胀从动活塞曲柄(40)或所述膨胀从动活塞连接杆(41)或所述凸轮轴(52)或所述膨胀主活塞凸轮(42)或所述膨胀从动活塞凸轮(43)具有膨胀释放推动止挡件(32)，所述膨胀释放致动器(30)可通过膨胀释放触针(31)施加力到所述膨胀释放推动止挡件(32)。
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