CN107061378A - 蓄压器 - Google Patents

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Abstract

一种液压蓄压器包括具有第一活塞面和第二活塞面的能量存储设备，第一活塞面被配置为可逆压缩能量存储介质，第二活塞面形成相应第二流体室的至少部分内表面，第二流体室通过第二活塞面的运动实现可逆扩容。第三活塞面形成相应第三流体室的至少部分内表面，第三流体室通过第三活塞面实现可逆扩容。第一、第二以及第三活塞面被连接到一起。

Description

蓄压器
技术领域
本发明关于一种用于执行循环或往复式动作的机械和装备的蓄压器，尤 其是液压、气动及等效或相关的蓄压器。
背景技术
蓄压器是许多工程领域常见的设备，作为一种手段，通过它能量可以被 存储起来并有时用来将较小连续的能量转化为短时激增的能量，反之亦然。 蓄压器可以是电动的、流体的或机械的，采取的形式可以是可再充电电池或 液压蓄压器、电容、压缩器、蒸汽蓄压器、微波能量机器、水电厂的泵式存 储器等。
被生产的液压蓄压器有很多形式，包括活塞蓄压器，囊袋蓄压器，隔板 蓄压器，受重力和弹性载荷蓄压器。液压蓄压器的主要任务之一是承载规定 体积的液压系统的压力液体，并将其返回到系统需要的地方。然而，液压蓄 压器也要执行很多的功能，包括能量存储、冲击、振动与脉动阻尼、能量恢 复，体积流动补偿等类似的功能。
通过被配置提供预定连续动力的泵来发动的任何液压系统中有本质的限 制，更大功率的泵在给定压力下能更快的抽送液压流体，同样也需要更多的 能量。液压蓄压器通常通过其存储的加压液压流体容许系统适应内部压力的 快速激增，避免对系统造成伤害。
典型的液压蓄压器是内部的液压流体通过液压泵抽送的存储腔室，通常 释放掉液压回路中任何地方的多余的压力。蓄压器可包括一个推进阀门，通 过它存储的液体可以输出到液压系统的其他部分。在气体蓄压器中，加压气 袋挤压着液压袋。当液压袋充满时，挤压气袋中的气体，从而提高了内部存 储压力。弹性蓄压器也以相同的方式运行，除了是用大弹簧施加压缩力挤压 液压袋。在提升重量的蓄压器中，液压流体被压入一重力活塞中。重力对流 体施加一个稳定的力，施加压力使流体充入活塞，同时辅助清空活塞。
现有技术中典型的气体蓄压器包括连接液压系统的流体室和预先加压的 气体室，这两个腔室通过囊袋、活塞或任何弹性隔板分割开来。
当蓄压器流体室入口的流体压力高于预先充入的压力，流体进入蓄压器 流体室同时压缩气体，因而存储了能量，入口处流体压力降低时，推动存储 流体回到系统中。
当蓄压器流体室入口压力低于气体室压力时，气体室通过入口阀门与系 统隔离，在这种情况下，气体室的压力保持稳定，和预先充入的压力值相等， 而入口的压力取决于和蓄压器连接的系统的压力。
同样的，对现有技术中典型的弹性载荷蓄压器来说，进入蓄压器流体室 的流体压缩弹簧，从而存储能量。由于对弹簧施加的压缩力随着流体进入腔 室而增大，以及随着蓄压器被释放而减小。最终压力不是恒定的。由于弹簧 是预载荷的，只有当入口压力超过临界值之后流体才开始进入流体室。
美国专利公开号US2010/0018196A1是已知该类蓄压器的一个例子。
因此，可以看到的是现有技术的蓄压器主要旨在提高输出功率的持续性， 通过吸收一些周期运行峰值的能量并以较低的能量将其重新引入到部分周期 中。然而，这对具有相反要求的周期运行并没有帮助，即，具有不稳定能量 要求的周期运行。特别是，在回路的一些部分存在未被利用的能量，然而在 回路的其他部分非常需要额外的能量，现有技术的蓄压器未能帮助周期运行 在这样的情况下。
所有参考文献，包括本说明书中引用的任何专利或者专利申请，特此通 过引用并入此文。不认可任何参考文献构成现有技术。参考文献的论述表明 了作者的主张，申请人有权质疑引用文件的准确性和针对性。显而易见的是， 尽管此处引用了一些现有技术中的公开文件，但在新西兰或者任何其他国家， 该参考没有表明其中的任何文件构成该领域的公知常识。
需要确认的是该术语“包括”在不同的司法案件中，被归结于“独有的”或 “包含”的意思。在本说明书中，除非特别注明，该短语“包括”的意思为包含。 即它的意思是不仅包含参考文献直接列出的组件，同时也包含其他没有标明 的组件或元件。当术语“组成”“构成”出现在一方法或过程的一处或多处时， 该规律同样适用。
本发明的目的是针对上述问题，或者至少为公众提供有用的选项。
关于本发明的其他方面和优势将仅以实例的形式在下文描述。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种液压蓄压器，其包括：
一具有一可动第一活塞面的能量存储设备，该第一活塞面被配置为可逆 压缩一能量存储介质；
一可动第二活塞面，形成通过所述第二活塞面实现可逆扩容的相应第二 流体室的至少部分内表面；
一可动第三活塞面，形成通过所述第三活塞面实现可逆扩容的相应第三 流体室的至少部分内表面；
其中，所述第一、第二及第三活塞面被连接到一起。
根据本发明的第二方面，提供一种液压蓄压器，其包括：
一能量存储设备，包括：
一通过一可动第一活塞面实现可逆扩容的第一流体室，该第一活塞面形 成所述第一流体室的至少部分内表面；或
一弹性介质，在输入或释放能量到该介质时，可以移动连接到所述弹性 介质上的第一活塞面；
一第二流体室，通过一可动第二活塞面实现可逆扩容，该第二活塞面形 成所述第二流体室的至少部分内表面；
一第三流体室，通过一可动第三活塞面实现可逆扩容，该第三活塞面形 成所述第三流体室的至少部分内表面。
其中，所述第一、第二及第三活塞面被连接到一起。
根据本发明的另一方面，提供一种液压蓄压器，其包括：
一能量存储设备，包括一通过一可动第一活塞面实现可逆扩容的第一流 体室，该第一活塞面形成所述第一流体室的至少部分内表面；
一通过一可动第二活塞面实现可逆扩容的第二流体室，该第二活塞面形 成所述第二流体室的至少部分内表面；
一通过一可动第三活塞面实现可逆扩容的第三流体室，该第三活塞面形 成所述第三流体室的至少部分内表面；
其中，所述第一、第二及第三流体室被连接到一起。
正如这里用到的，术语“活塞面”并不只是局限于配制在协作套筒中滑动 的可动活塞密封面，同样也包括一种连接弹性介质和第二及/或第三流体室的 衬垫。
正如这里用到的，应用在活塞面和/或流体室的术语“连接/耦合”包括：任 何机械、电学、流体、或气体的连接，导管、连杆、轨道、联接、结合点、 部件、驱动器或者使一活塞面和/或流体室的动作、运动、状态或位置能够影 响或作用另一活塞面和/或流体室的类似的组合。
正如这里用到的，“活塞”包括任何具有一流体室的配置，该流体室至少 具有一相对于更远流体室内表面(“活塞套筒”)可逆移动以改变流体室体积 的内表面(“活塞面”)，并不局限于圆柱形或恒定截面的活塞套筒、刚体面或 表面等。
正如这里用到的。应当了解的是，术语“流体”包括液体和气体。然而， 熟悉本领域的技术人员可以理解的是，本发明并不局限于液压工作的液体和/ 或气动工作的气体，可以利用多种流体，只要根据每个系统条件，它们是可 压缩的或是不可压缩的。
根据一实施例，所述第二和第三流体室被配置成接收一基本不可压缩的 流体，下文称之为“液压流体”。
较佳的，所述弹性介质包括弹簧、弹性材料、和其他任何能够从压缩入 口存储和释放能量的弹性介质。
本领域的技术人员还可容易理解的是，蓄压器中利用气体和弹簧存储能 量是广为人知的，概念上大体相等。
较佳的，该能量存储设备包括通过所述第一活塞面实现可逆扩容的一第 一流体室，所述第一活塞面形成所述第一流体室的至少部分内表面。
依据一实施例，所述第一流体室被配置成包含一可压缩流体，下文称之 为“蓄压器工作气体”。
通常在液压动力驱动系统中使用时，所述不可压缩流体是一种液压矿物 质油或者和它类似的，而所述压缩流体可以是任何合适的气体或者和它类似 的，比如在压力下能保持稳定能量存储的氮气或其他气体。
在一较佳实施例中，所述第一、第二、第三液体室被连接到一起，使得 所述第一、第三流体室以对抗相反的形式运行，所述第一、第二流体室协同 运行。因此，流体室通过以下方式被连接到一起：
第一流体室的扩张会导致第二流体室的扩张和第三流体室的收缩；和/或
第一流体室的收缩会导致第二流体室的收缩和第三流体室的扩张；和/或
第三流体室的扩张会导致第一、第二流体室的收缩；和/或
第二流体室的扩张会导致第三流体室的收缩和第一流体室的扩张。
所述流体室的扩张或收缩是通过改变流体室中流体的压力或给流体室中 的适当的活塞面提供机械、气动、或液压力来实现的。
根据一利用第一流体室的实施例，所述连接活塞面被配置成以下方式：
通过所述第三活塞面的运动引起的所述第三流体室的扩张导致所述第二 流体室的收缩和所述第一流体室的收缩，其中第一、第二流体室的收缩是通 过所述第一、第二活塞面的各自分别运动所引起的。
通过所述第一活塞面的运动引起的所述第一流体室的扩张导致所述第二 流体室的扩张和所述第三流体室的收缩，其中第二、第三流体室的运动是通 过所述第二、第三活塞面的各自运动所引起的。
较佳的，所述第一流体室包括一可密封的流体入口，允许所述的蓄压器 工作气体进入。在正常使用中，第一流体室中的蓄压器工作气体量在初次加 压后就基本上确定了，随后还有周期性的补充防止泄露。第一流体室的体积 和蓄压器工作气体的压力因此随着第一活塞面的运动而不断变化。
根据另一个方面，所述第一、第二活塞面被连接在一起共同运动。
较佳的，能量存储设备包括通过所述第一活塞面实现可逆扩容的第一流 体室，所述第一活塞面形成所述第一流体室的至少部分内表面。
第一、第二活塞面因此互相固定在一起，或者形成共同表面或物体的一 部分，这样第一、第二活塞面共同运动，以分别改变第一、第二流体室的体 积。
较佳的，所述第一流体室位于所述第二流体室的内部，反之亦然。应该 理解的是，第一、第二流体室可能需要互相密封防止液体在它们之间相互流 动。
较佳的，所述第一、第二流体室是同轴的。
较佳的，所述第一、第二流体室是：
基本同轴；或者
具有平行的中心轴线，与所述第一、第二活塞面的的共同运动方向基本 平行。
较佳的，所述能量存储介质包括一弹性介质，在输入或释放能量到弹性 介质时，可以移动连接到所述弹性介质上的所述第一活塞面。
根据进一步的实施例，弹性介质可位于所述第二流体室的内部。第一、 第二活塞面的运动可由第二流体室的扩张(例如通过增加流体的压力)和弹 性介质的减压共同引起。通过将第一活塞面形成作为弹性介质的衬垫连接到 第二活塞面和/或作为固定到第二活塞面的一分离的物体或表面，第一活塞面 可被连接到第二活塞面。
根据一方面，所述蓄压器进一步包括流体导管，阀门和/或连接件，被配 置成允许液压流体同时或独立地：
输入到所述第三流体室和从第二流体室输出，和/或
输入到所述第二流体室和从第三流体室输出。
本发明尤其适合应用在机械冲击锤来进一步减少冗余，在此本发明依据 相同的方法使用来进行描述。应当理解的是，这里仅是为了说明目的并没有 限制的意思。
典型的是，重力冲击锤周期的提升和降落较重的锤子来撞击石头或类似 的东西，锤子重物被某种形式(例如液压)的动力驱动机构提升起来，在重 力的作用下自由落体。在这种重力降落锤发展过程中，申请人发明了一种动 力降落锤(正如PCT公开号WO/2004/035941所描述的，通过引用并入此文)， 其中锤子重物是被驱动主动向下运动冲击表面。
在向下驱动之前，锤子重物减速过程中，为了不造成锤子装配零件上部 分的破坏和磨损，锤子重物在提升的过程中有速度的限制。然而，在重力作 用下锤子下落的时候，作用在锤子重物上的额外驱动力是非常需要的，用来 提高锤子的冲击效果。因此，蓄压器可被引入到锤子驱动机构中，藉此在提 升的过程中，任何来自液压驱动机构未被利用的能量都可被利用以存储能量 在蓄压器中，当锤子重物向下驱动来获得更大的冲击能量时被释放。这样的 蓄压器的使用因此可以使一个较轻的锤子重物被用来获得和较重锤子相同的冲击能量，或者在同样重量锤子的情况下提高了冲击能量。
为了进一步解释上面提到的应用在动力降落锤中的蓄压器优势，扩大锤 子的配置和运行是很有用的，例如在PCT公开号WO/2004/035941中描述的 一样。动力降落锤包括：
一锤子重物，具有至少一个，较佳的两个驱动啮合面；
一驱动发射面，被配置为与锤子重物上的所述驱动啮合面啮合，以及
一驱动机构，可以移动驱动发射面在两个相反的方向之间往复式运动。
锤子重物上的一驱动啮合面可被配置为一突出面的形式或凹陷到锤子重 物当中。当驱动机构工作时，驱动突出面和每一个驱动啮合面周期性的啮合 与分离，从而移动锤子重物按所述相反方向移动。不考虑锤子重物水平运行 的不现实情况，锤子重物的两个相反运动的方向可以被认为是有重力作用的 方向(这里被称为“向下冲程”或“动力冲程”)，或者与重力相反的方向(这里 被称之为“向上冲程”或“提升冲程”)。因此为有助于清楚的表述，在上冲程时 啮合的驱动啮合面在这里被称之为“提升表面”，在动力冲程时啮合的驱动啮 合面在这里被称之为“向下驱动表面”。
为了方便，驱动机构可以是例如液压活塞或旋转链驱动等与之类似的形 式，为了说明目的，本文更详细地考虑到链驱动，可以理解的是没有要限制 的意思。
在一实施例中，至少一驱动突出面(这里也被称为“转换装置”)以绕过 两个呈链轮形式的旋转元件的旋转环链的形式被连接到驱动机构上，两个旋 转元件中，至少其中的一个是有动力的。驱动链轮被原动机驱动，向驱动机 构泵中的液压发动机提供高压液压流体流。绕链轮旋转的链子的一面位于锤 子重物纵向面(典型的平面)旁边，为的是使驱动突出面和位于链子路径旁 边的提升面或驱动下降面啮合。在两个链轮之间，链子的路径主要沿着与提 升面或驱动下降面对齐的相反的方向移动。
驱动机构通过四个步骤依次循环运行，亦即：
上升冲程：
向上冲程开始时，链子转动，驱动突出面与提升面啮合，从而锤子重物 向上提升。
上升冲程过度阶段：
当锤子重物达到上升冲程轨道最大的程度时，驱动突出面绕着最上面的 链轮旋转，并且锤子重物和驱动突出面分离。当驱动突出面和锤子重物提升 表面分离并且绕着第一链轮旋转之后，锤子重物上升运动最终停止，因此在 重力作用下，锤子重物开始向下运动。
下降冲程：
当锤子重物往返向下运动时，驱动突出面经过驱动下降表面与锤子重物 重新啮合，同时加上额外的冲力到向下驱动的重力上。
底部冲程过度阶段：
在经过较低位置的链轮之前，驱动突出面和驱动下降面分离，使得锤子 重物撞击冲击面。在经过较低位置的链轮之后，驱动突出面和锤子重物上的 提升表面重新啮合，并且循环次序又重复进行。
根据驱动机构的具体配置，在下列所述情形，驱动突出面和驱动下降表 面分离：
锤子重物向下速度超过了链子的速度，或者
链子运行路径和驱动下降表面的轨道分离。
在另外的实施例中，驱动机构可以是柱塞驱动或绕着至少两个旋转元件 驱动的环圈(例如皮带或链子)。
虽然对每个动力降落锤的实施例而言，上升冲程和下降冲程是相同的， 但在以柱塞驱动为例形成的驱动机构实施例中，两个过度阶段的时间可以忽 略不计。
依据进一步的形态，本发明提供一种本文中主要所述的动力降落锤，其 进一步包括这里所述的蓄压器。蓄压器的运行被整合到上文所述锤子的周期 运行当中，藉此：
“负载冲程”是指蓄压器的能量存储阶段(通过压缩蓄压器工作气体或拉 伸弹性介质)，是在上升冲程中锤子被提升的过程中执行。
“动力冲程”是指在下降冲程中锤子下落阶段，为了增加作用在驱动机构 上的液压流体流，蓄压器中存储的能量释放的阶段。
根据一实施例，所述动力降落锤进一步包括：
一原动机，提供源动力，所述源动力用于提供所述驱动机构中液体压力 和流体流。
较佳的，所述驱动机构进一步包括:
一液压驱动发动机，将压力液体的流动转化为物理运动，使驱动机构运 行。
原动机是任何适当的动力来源的上位概念，包括降落锤外部的动力(比 如挖掘机的动力，装载机的动力等)或者整合到动力降落锤内部的动力源。“原 动机”例如可包括引擎或发动机，驱动液压泵工作，将高压流体流输入到液压 流管路中。
在驱动机构中的液压驱动发动机将压力液体流转化为机械运动，例如， 驱动链条传动的驱动链轮的实施例，或柱塞驱动中的线性运动的实施例。
根据一方面所述，本发明包括液压流体的互相连接，包括至少一：
压力管路，其从原动机连接到：
i.驱动发动机；
ii.蓄压器第二流体室；
iii.蓄压器第三流体室；
排放管路，从以下装置进入到原动机：
i.驱动发动机；
ii.蓄压器的第二流体室；
压力管路，从蓄压器第三流体室到：
驱动发动机。
可以理解的是，术语“压力管路”和“排放管路”是指液压流体管路中存在 相关压力，并且本领域技术人员会很好地理解为分别表示在足够大到执行工 作以及足够小到使流体沿着流体管路排放、不执行任何有用工作的压力下的 流体。单一流体管路可作为压力管路或者排放管路，这取决于流体管路中的 相对压力。
在使用时，动力降落锤运行周期中，具有一开始参考点，位于锤子重物 上升冲程开始时锤子在最低点的位置(即工作表面的冲击点)，该运行周期较 佳的包括下面的阶段：
锤子重物上升冲程和蓄压器负载冲程；
蓄压器通过从原动机出来进入蓄压器第三流体室的高压流进行加载。加 压的第三流体室导致第一流体室中的蓄压器工作气体的压力增大，和
从原动机输出的高压流使驱动发动机启动，提升锤子重物。
上升冲程过渡阶段；
锤子重物到达向上运动的极限位置，并且驱动机构停止向上运动或者与 锤子重物分离，和
蓄压器工作气体在运行周期中被压缩到其最大压力值。
锤子重物下降冲程和蓄压器动力冲程；
当高压蓄压器工作气体使所述第一活塞面运动以使第一流体室扩大，蓄 压器开始释放。连接着所述第一流体室的第三流体室因此而收缩，使具有较 高压力的液压流体进入驱动发动机中。同时，从原动机输出的高压液压流体 输入到于第二活塞面上施加压力的第二流体室，这样引起第二流体室的扩张。 由于第二流体室和第一流体室协同扩张，因此第二活塞面上的力结合第一活 塞面上的力，一起将来自第三流体室的流体挤压出去。
驱动机构因此结合压缩蓄压器工作气体产生的力量加上原动机输出的 力，驱动锤子下降。作用在锤子重物上的有效驱动力因此比原动机可能的最 大输出力更大。
底部冲程过度阶段；
锤子重物达到向下运动的极限位置，并且驱动机构停止向下运动或者与 锤子分离，和
蓄压器工作气体达到运行周期中的最小压力值。原动机中输出的流体流 的压力是很低的或者可以被忽略，并且从第二流体室转移到驱动发动机中。
因此，可以看出，本发明允许系统从部分循环中“提取”能量(即提取未 被利用的能量)，在原动机中存在未被利用的能量(例如锤子重物上升冲程周 期)，在蓄压器中存储起来，直到其可以被周期中的一个独立阶段以与从原动 机输出力结合的方式所利用(例如蓄压器动力冲程)，而输出一个比原动机最 大输出力更大的力。
举数字示例说明，在现有的系统中，原动机最大的输出功率是10KW， 4KW可以足够提起锤子重物上升，而全部10KW可以在动力冲程阶段应用到 驱动发动机，以驱动锤子重物向下运动冲击工作表面。包括根据本发明利用 同样10KW原动机的蓄压器，可以使用在加载冲程阶段有效时间为0.5秒的 未利用的6KW来压缩蓄压器工作气体，这样存储3KJ的能量。因此在动力 冲程阶段，驱动泵可被原动机最大输出功率(10KW)加上从施加0.25秒的 加压蓄压器工作气体释放的3KJ能量(产生12KW的能量)共计22KW的输 出能量共同驱动工作。为了获得这样的输出功率，现有技术的驱动锤利用22KW的原动机会额外增加其消耗和复杂性，而在蓄压器充电冲程中，只有 4KW被用来提升重量锤。
典型的可变位原动机液压泵只能在低压下传送高速流或在高压下传送低 速流。然而，大多数液压驱动发动机可以利用高速流或高压，因此这与原动 机的输出特性并不相符。形成对比的是，通过前文所述的蓄压器的应用，本 发明优选实施例可以同时提供高压力和高速流给驱动发动机。在相对长的加 载冲程期间，原动机可提供高压低速流体流使蓄压器加压，同时提升锤子重 物。在相对较短的动力冲程阶段，原动机可提供高速度低压的流体流，结合 蓄压器的输出量，其满足高加速度的需要，同时驱动锤子重物下降。
可以理解的是，本发明因此可以被用于任何有循环周期的系统中，其中 至少在循环的一个部分中未被利用的能源是可利用的，并且在循环系统一个 或更多的独立部分中累积成原动机最大可用能量，这样在原动机峰值能量总 和之上结合系统的全部能量。
本发明可提供用于任何实施例的减少的能量约束或者增加的输出量，这 些实施例具有运行周期，周期中具有不同的压力阶段/冲程(特别是一低压负 载冲程)和在周期中对提高压力、提高压力流体流或者二者都有用的一点。
根据进一步所述，本发明包括：
一蓄压器，基本如前文所述，
一往复运动部件；
一驱动机构，能够驱动往复运动部件往复和/或周期运动。
较佳的，所述往复运动部件的往复运动包括设备的任何运行周期，藉此 在设备运行期间，往复运动部件重复的沿着一条路径运动，该路径包括直线、 非直线、间歇、轨道以及不规则的路径以及它们的任意组合。
这些实施例包括：
要求双作用缸体的往复运动机械，比如送料机，锯木设备，木头分离器， 压紧装置，塑料模具设备；
在周期中具有一高载荷点的周期运动机械，例如农用干草打包机，混凝 土破碎机；
具有较高质量和速度的往复运动机械，其中需要冲程可以部分反馈制动， 例如挖掘机和起重机中的旋转机构。
较佳的，第二、第三流体室处于同一个套筒内部，并且被具有第二、第 三活塞面的第二活塞分开。
上文所述实施例中有许多的不同和变化，蓄压器可具有许多不同的配制 构成，虽然在一较佳实施例中，蓄压器由一装配在第一、第二活塞套筒中的 双头活塞组件形成，且该双头活塞组件具有：
第一、第二活塞，分别可在第一、第二活塞套筒中移动，以分别形成所 述第一、第三流体室。
所述第一、第二活塞于所述第一、第三流体室中具有活塞面，分别定义 所述第一、第三活塞面。
所述第一、第二活塞通过连接器连接到一起，所述连接器配置成使第一 活塞上的第一活塞面的运动导致的第一流体室的扩张或收缩引起第二活塞上 的第三活塞面的运动，使第三流体室产生往复式的收缩和扩张。
所述第一、第二活塞分别位于所述第一、第二活塞套筒中，所述套筒被 至少一中间分割物分离开来，该中间分割物允许所述连接器可逆移动的通过。
一第二流体室由以下部件形成：
所述中间分割物，
所述第二活塞套筒的内表面的一部分，和
一第二活塞面，形成于所述第二活塞上，位于所述第三活塞面相对的一 侧。
较佳的，用于所述连接器通路的中间分割物包括一条通道，位于第一、 第二活塞之间。
位于第一、第二活塞套筒之间的中间分割物在这里只是以单数形式引用 以便说明。然而，应该理解的是，所述“分割物”不仅仅是指简单的单一障碍 物、墙体或者类似的，同样也指由多层墙，障碍物，薄膜等类似的所形成的 分割物，和/或由多个组件，包括密封件，薄膜，外包件，突出物或任何其他 的组件所形成的分割物。
上文描述的实施例在以下方面简化了制造：简单压制品或机械零件都可 以用来形成圆柱套筒，所述圆柱套筒可关于同轴线安装到一起，通过纵向螺 栓穿过位于第一、第三流体室的末梢的端板来固定。
可选择的是，所述第一、第二活塞套筒可定向为纵向共轴。在另外的配 制中，第一、第二活塞可通过曲柄轴、铰接连杆和连杆的某种形式和/或允许 活塞以任何角度包括平行位置相互偏移的任何配置连接在一起。因此第一、 第二活塞套筒没有必要共轴或连接在一起。上文所述蓄压器配置可在不脱离 本发明的范围的情况下做出改变，只要第一、第二、第三活塞面被连接到一 起。
在一实施例中，第一、第二活塞分别连接到第一、第二连杆，所述连杆 作为枢轴连接到杠杆上，处于不同的位置。所述杠杆是支点上的一根枢轴。 随着所述支点和每一个连接到杠杆的连杆连接件之间的相对间隔的变化，会 导致第一、第二活塞之间相应功率比例的变化。标准的液压活塞/活塞套筒在 一定尺寸增量的范围内制造，该范围足够大可以提供最优的功率比例。通过 简单移动支点的位置就能轻易地改变第一、第二活塞之间的功率比例的能力 提供了可调性，而这种可调性是通过利用不同的活塞直径难以经济地、单独地获得的。如上文所述能够较好的调整功率比例的性能，同样也适用于有低 压或高压限制的情况，和/或第一、第二活塞装配件之间较低的最大压力差的 情况。
本发明的进一步的实施例可包括并入一发出信号机构，以发出合适的信 号输入到液压控制回路，触发周期运行中不同阶段之间的转变。
在一实施例中，发信号机构包括一信号传输接口，该信号传输接口包含 在形成于所述第一活塞套筒中的第四流体室中，第一活塞套筒位于第一活塞 上的第一活塞面的对侧的可移动第四活塞面和横跨第一活塞套筒的所述中间 分割物表面之间。信号传输接口可包含一个小的阀门或活塞，其被配制为藉 由在负载蓄压器工作气体的压力下第一活塞的充足运动而倾斜，使得信号传 输接口活塞/阀门和所述第一活塞之间直接接触，或者第四流体室中的压缩气 体或液体超出了阀值。传统的发出信号的方式也可以被采用，比如利用环绕 着活塞的磁环，其外面具有传感器，以及其他已知的方法。
另外，发送信号机构的功能可以被用来检测第一流体室中的压力的压力 传感器取代。
任一实施例，即压力传感器或信号发出机构，优选可配置成在动力冲程 结束和加载冲程开始之间都可以被触发。
在一实施例中，“重启阶段”可包含在运行周期中。在下降冲程/动力冲程 的末尾，驱动机构和锤子重物分离，并且当第一活塞位于运行的末端时，蓄 压器工作气体将上升冲程/充电冲程中存储的能量释放出来。然而，驱动机构 的组件，例如，驱动发动机、链条、链轮等，在下降冲程/动力冲程中仍然保 留着来自其运动的可感知的残留运动能量和动能。藉由简略地指引液压流体 从驱动发动机流回到释放蓄压器的第三流体室，驱动机构残余的运动能量可 以被很好的吸收。驱动发电机的流体流暂时转移到蓄压器有助于蓄压器工作 气体的预加压，并且缩短了驱动机构为适应上升冲程/加载冲程降低到合适速 度所需的时间。上文所述的信号发送机构和压力传感器同样或者择一选择可 以在重启阶段被触发，以引发驱动泵到蓄压器第三流体室的重新定向。
蓄压器本质上可包括两个“侧面”，即：
一“气体面”，包括循环压缩和扩张的第一流体室中的固定量的蓄压器工 作气体，以及
一“液体面”(也被称为“油面”)，包括输入和输出第二和/或第三流体室的 变化量的不可压缩液压流体。
需要理解的是，蓄压器两面的流体拥有不同的流体和热力学性质，并且 其需要不同的活塞配置和尺寸，来确保气面和油面之间产生最佳的相互作用。
实际上，举例说明，在气面非常希望利用蓄压器气体压力在最小值的情 况下有效地完成其工作，例如，在驱动锤的例子中，最小的压力值可以是70 bar。由于现有气体密封技术的本身性质，时间长了，高压力的气体不可避免 地会泄露。
可对比的是，在“油面”上，典型的高压液压系统可在更高的压力状态 下运行，例如280bar。因此，在本例中为了和气面和油面的的冲程匹配，气 面第一活塞面的面积最好比油面第二、第三活塞面的面积大四倍。因此，可 以理解的是，蓄压器的效率可以通过改变一些核心的参数将蓄压器“调整” 到不同应用要求来实现优化。
蓄压器气面和油面的参数可以根据对特定应用的需求来变化所述参数优 选包括：
气面：
第一活塞面体积；
第一活塞冲程长度；
第一流体室中气体压力；
弹簧体积，和
回弹率；
油面：
第二活塞面面积；
第三活塞面面积；
第二活塞冲程长度；
第二流体室中液压流体的压力；
第三流体室中液压流体的压力。
然而，可以理解的是，为了使蓄压器工作气体被压缩，即“负载”，油面 的压力(即油面总的活塞面面积×油面流体压力)一定比气面施加的压力(即 气面活塞面面积×气体压力)大。还可以理解的是，拥有比充满蓄压器所需的 压力更高的油面压力并不会产生任何有意义的效果。
在其极限运行限制的情况下，依据其设计，原动机液压泵通常要初始减 小液压流体的压力或者流动。蓄压器因此可以提供早期流速损耗或早期压力 损耗的最优结果。
因此，可以了解的是，本发明提供一种蓄压器，其可以提高各种周期的 和/或往复运动的机械的性能和/或效率，所述机械包括：动力降落锤，压路机、 送料机、锯木设备、木头分离器、压实设备、塑料模具设备、农业干草打包 机、混凝土破碎机、挖掘机和起重机上的摇摆机构。
附图说明
通过下面的例子和所参考的附图将显而易见本发明其他方面和优点，附 图中：
图1a)根据本发明第一实施例，显示蓄压器一纵向横截面。
图1b)显示具有信号传输接口的图1a的蓄压器的纵向横截面。
图2显示图1a蓄压器的一端面和部分纵向横截面。
图3显示动力降落锤以及具有示于部分截面以显示内部组件的重力降落 锤的载体的侧面图。
图4a)显示图1a中蓄压器操作图3中动力降落锤运行周期第一阶段的示 意性代表图。
图4b)显示图1a中蓄压器操作图3中动力降落锤运行周期的第二、第三 阶段的示意性代表图。
图4c)显示图1a中蓄压器操作图3中动力降落锤运行周期的第四阶段的 示意性代表图。
图4d)显示替代图4c)中第四阶段的第四阶段示意性代表图，其中图1b) 中的蓄压器被使用。
图5a)-图5d)分别显示图1a)中蓄压器处于图4a)-图4c)中周期运行的 第一、第二、第三、第四阶段的纵向横断面视图。
图6a)-图6d)分别显示一蓄压器第二实施例处于图4a)-图4c)中运行周 期中，第一、第二、第三、第四阶段纵向横截面视图。
图7根据本发明第三实施例，显示蓄压器一纵向横断面视图
图8根据本发明第四实施例，显示蓄压器一纵向横截面视图。
图9显示图1a)中蓄压器运行一压实机柱塞的示意性代表图。
图10根据本发明第五实施例，显示蓄压器一纵向横截面视图。
图11根据本发明的第六实施例，显示蓄压器的一示意性代表图。
其中，附图标记说明如下：
图1至图10的附图标记。
具体实施方式
附图通过蓄压器和包含蓄压器的动力降落锤的形式显示了本发明的多种 实施例。
图1a)和图1b)分别显示了本发明无信号发送的蓄压器和有信号发送的 蓄压器的优选示意性实施例。两个实施例基本相同，相似部件也用相同的附 图标记编号。
图1a)中的蓄压器(1)包括一活塞装配件(2)，活塞装配件(2)位于 第一活塞套筒(3)和第二活塞套筒(4)中。活塞装配件(2)包括一双头活 塞，双头活塞由通过连接器(7)连接到一起的、位于第一活塞套筒(3)中 的第一活塞(5)和位于第二活塞套筒(4)中的第二活塞(6)组成。
能量存储设备以第一流体室(8)的形式提供，该第一流体室(8)被配 置为接受并存储以可压缩流体如气体形式提供的能量存储介质。第一流体室 (8)形成于端板(16)、第一活塞套筒(3)的内表面和所述第一活塞(5) 上的第一活塞面(9)之间。第二活塞(6)形成位于第二活塞套筒(4)中的 第二流体室(10)和第三流体室(11)的其中一部分。一第二活塞面(12) 和一第三活塞面(13)位于第二活塞(6)的对面，分别为第二(10)和第三 (11)流体室提供可移动的密封面。
在图1和图2的实施例中，活塞套筒(3、4)被配置为圆筒装配到一起， 且被同一根纵向轴(14)导向。活塞套筒(3、4)通过分别穿过端板(16、 17)的纵向螺栓(15)来固定，该端板(16、17)位于所述第一、第三活塞 面(9、12)的对面，因此，分别限定了第一、第三流体室(8、11)的末端。 另外，其他实施例可能利用焊接、螺丝、或其他的方法将端板(16、17)固 定到套筒(3、4)上。第一、第二活塞(5、6)通过刚体、连接杆形式的连 接器(7)连接到一起，允许两活塞(5、6)于活塞套筒(3、4)中沿着所述 纵向轴(14)一起自由、可逆地移动。因此，可以看出，第一、第二、第三活塞 面(9、12、13)是连接到一起的。包括第一、第二活塞(5、6)和连接器(7) 的活塞装配件(2)的运动使第一、第三流体室(8、11)互相对抗地扩张和 收缩，和使第一、第二流体室(8、10)相互协同地扩张和收缩。
连接器(7)还穿过分开第一、第二活塞套筒(3、4)的中间分隔物(18)。 分隔物(18)提供一固定面，该固定面形成第二活塞套筒(4)中的第二流体 室(10)和第一活塞套筒(3)中的第四流体室(19)的一部分。因此，活塞 装配零件提供双端、双面的具有四个可逆收缩/扩张流体室(8、10、11、19) 的活塞装配零件。
第二流体室(10)被第二活塞套筒(4)、分隔物(18)和第二活塞面(12) 的内表面所限定，第二活塞面(12)形成于与第三活塞面(13)相对的第二 活塞(4)的侧面。第四流体室(19)位于分隔物(18)的对面，且被第一活 塞套筒(3)、分隔物(18)和第四活塞面(20)的内表面所限定，第四活塞 面(20)形成于与第一活塞面(9)相对的第一活塞(5)的侧面。
可以容易理解的是，流体室(8、10、11、19)是通过以下的方式连接到 一起的：所述第一、第三流体室(8、11)对抗运行，且所述第一、第二流体 室(8、10)协同运行。因此，第一流体室(8)的扩张会分别引起第二流体 室(10)的扩张和第三、第四流体室(11、19)的收缩，反之亦然。相同地， 第一流体室(8)的收缩会分别引起第二流体室(10)的收缩和第三、第四流 体室(11、19)的扩张。反之亦然。
在使用中，第一流体室(8)开始经过阀门端口(21)(仅如图1所示) 被注入固定体积的像氮气一样可压缩惰性气体，同时第四流体室(19)被注 入大气压或接近大气压的气体。第二、第三流体室(10、11)都被配置为经 过各自端口(22、23)吸收或排放不可压缩液压流体。图2显示了标准液压 连接器(24、25)，其被安装到位于多个循环应用中的第二、第三流体室端口 (22、23)上，在循环应用中，在运行周期的其他部分允许过多的动力能量， 也希望在周期的其他部分利用附加的能量。蓄压器(1)特别适合应用在动力 降落锤的实施例中。图3显示了本发明的进一步的实施例，该实施例的形式 为动力降落锤(100)以履带架体的形式连接到一原动机(26)上。原动机(26) 是操作降落锤(100)的动力来源，且通常以架体辅助液压泵(没有单独显示) 的方式来提供，以已知的方式通过液压流体管路(没有在图3中显示)连接 到降落锤(100)。可以理解的是，原动机可以采用很多的形式，供电给辅助液压泵(如图3所示)的履带架体只是一个示例。
图4a)-图4c)分别为包含运行经过运行周期的四个阶段的蓄压器(1) 的动力降落锤(100)的示意性代表图。
动力降落锤(100)和蓄压器(1)设备的元件在图4a)-c)中都是相同 的，因此为了清楚起见，除非是必须的，否则附图标记，特别是那些表示液 压流体管路的附图标记没有必要重复表示。动力降落锤(100)共同包括：本 文描述的蓄压器(1)，结合锤子装配件(27)，其包括：
一外罩(29)(只在图3显示)；
一锤子重物(28)，具有两个驱动啮合表面，其形式是提升突出面(30) 和驱动下降突出面(31)。
一驱动突出面(32)，配置成和锤子重物(28)上的一个驱动啮合表面(30、 31)啮合，和
一驱动结构，形成为环驱动链(33)的形式，通过液压发动机(36)关 于上链轮(34)与下链轮(35)驱动。
在应用中，如本文描述的动力降落锤(100)，锤子重物(28)提升时， 在速度方面有本质的限制，因为锤子重物(28)在驱动向下到达冲击表面之 前，需要被提升到剩余的部分。锤子重物(28)被提升时速度越大，锤子重 物(28)为了独自减速所需的高度就越大，即由于重力，和/或并入动力降落 锤系统(100)的缓冲系统(51)要吸收的冲击振动越强。可以对比，非常需 要力来促使锤子重物(28)以可获得的最大速度向下运动，以产生最大的冲击力。
当驱动机构运行时，液压发动机(36)驱动上部链轮(34)带着驱动链 (33)转动。连接至该链(33)的驱动突出面(32)因此绕着该链(33)的 运行轨道运动，该路径位于两个基本反向的链轮(34、35)之间。可以理解 的是，虽然降落锤(100)可能运行在有角度取向的范围内，但这里也要简单 的考虑一下垂直的情况，如图4a-c)所示。因此，驱动链(33)和驱动突出面 (32)的路径穿过两个链轮(34、35)之间，是一条垂直向上，然后向下的 路径，这里分别是指“上升冲程”和“下降冲程”。
运行周期的四个阶段(图4a)-图4c)所示)是：
图4a.上升冲程-从W到X：当上升冲程开始时驱动链(33)转动时，驱 动突出面(32)和提升突出面(30)啮合，锤子重物(28)向上提升。
图4b.上部冲程过渡阶段-从X到Y：当锤子重物(28)到达上升冲程的 顶部时，驱动突出面(32)绕着上部链轮(34)旋转，并且锤子重物(28) 与驱动突出面(32)分离。锤子重物(28)的上升运动立即停止，因此锤子 重物(28)在重力的作用下开始向下运动。在一较佳实施例中，降落锤(100) 包括一止动弹簧(未显示)，位于外罩(29)的上部，阻止锤子重物(28)向 上运动。锤子重物(28)与其弹簧偏压相反地作用在止动弹簧上，直到停止 状态，然后弹簧释放能量作为锤子向下运动的附加驱动力。
图4b.下降冲程-从Y到Z：在下降冲程开始后锤子重物(28)向下运动 时，驱动突出面(32)和锤子重物(28)上的驱动下降突出表面(31)啮合， 为重力提供一附加动力促使向下运动。
图4c.底部冲程过渡阶段-从Z到W：朝下降冲程的较低的部分，在经过 下部链轮(35)之前，驱动突出面(32)和驱动下降表面(31)分离，并且 锤子重物(28)继续向下运动撞击冲击面(未显示)。在经过下部链轮(35) 之后，驱动突出面(32)和锤子重物(28)上的提升突出面(30)重新啮合， 并且循环周期又重复进行。
蓄压器(1)的运行整合到上文所述锤子的周期运行中，藉此：
“加载冲程”是指通过压缩第一流体室(8)中的蓄压器工作气体，蓄压器 (1)的存储能量阶段。在图4a所示的锤子上升冲程(W-X)锤子重物(28) 提升，此间，加载冲程执行。
“动力冲程”是指存储在蓄压器第一流体室(8)中的能量释放，提高了 液压流体的流速，该液压流体于图4b所示的锤子下降冲程(Y-Z)锤子重物 (28)下降阶段作用在液压驱动发动机(36)上。
图4a)-图4c)还显示了液压流体的相互连接，位于原动机(26)(象征性 地表示为液压泵和液压油罐)、驱动发动机(36)和蓄压器第二、第三流体室 (10、11)之间，所述相互连接包括：
压力管路(37、38、39)，分别从原动机(26)到：
驱动发动机(36)；
蓄压器第二流体室(10)；
蓄压器第三流体室(11)；
排放管路(40、41)，分别从以下装置到原动机(26)：
驱动发动机(36)；
蓄压器第二流体室(10)；
压力管路(42)，位于蓄压器第三流体室(11)和驱动发动机(36)之间。
蓄压器(1)被整合进入动力降落锤(100)的运行周期，如图4a)-图 4c)所示：
考虑到锤子重物上升冲程开始时，锤子位于最低点，(即工作表面的冲击 点)作为周期的开始运动参考点(如图4a所示)。动力降落锤(100)根据位 于图4a)-图4c)所示的位置参考坐标系W,X,Y,Z之间的驱动突出面(32) 的路径执行下面的步骤。
第1步骤.锤子重物上升冲程和蓄压器加载冲程(图4a,W-X):从原动机 (26)输出的高压液压流(39)进入蓄压器第三流体室(11)，这个过程中蓄 压器(1)加载。第三流体室(11)加压会引起相连的第一流体室(8)的收 缩，从而导致里面蓄压器工作气体的受压。驱动发动机(36)通过利用从原 动机(26)输出的高压流(37)启动来提升锤子重物(28)。
第2步骤.上部冲程过渡阶段(图4b X-Y)：锤子重物(28)达到其上升 运行的极限，并且驱动突出面(32)和锤子重物(28)上的提升突出面(30) 分离。第一流体室(8)中的蓄压器工作气体被压缩到运行周期中的最大值。
第3步骤.锤子重物下降冲程和蓄压器动力冲程(图4b，Y-Z)：当高压 蓄压器工作气体移动第一活塞面(9)使第一流体室(8)扩张时，蓄压器(1) 释放。连接着所述第一流体室(8)的第三流体室(11)因此收缩，压出的液 压流体通过出口(23)经过高压管路(42)进入驱动发动机(36)。同时，从 原动机(26)输出的位于压力管路(38)中的高压液压流体输入到对第二活 塞面(12)施加压力的第二流体室(10)中，这样，引起第二流体室(10) 的扩张和连接的第三流体室(11)的收缩。
由于第二流体室(10)扩张，协同的第一流体室(8)也扩张，所以第二 活塞面(12)上的力结合第一活塞面(9)上的力，使流体自第三流体室(11) 排出。驱动机构因此利用结合第一流体室(8)中压缩的蓄压器工作气体的能 量和经过第二流体室(10)的第二活塞面(12)的原动机(26)的能量共同 驱动锤子重物(28)向下运动。
第4步骤.底部冲程过渡阶段(图4c，Z-W)：驱动突出面(32)和锤 子重物(28)上的驱动下降突出表面(31)分离，锤子重物(28)继续向下 运动直到撞击工作表面(未显示)。第一流体室(8)中的蓄压器工作气体处 于循环周期中的其最小压力值。来自原动机(26)的流体流以较低或者可以 忽略的压力从第二流体室(10)转移到驱动发动机(36)，直到驱动突出面(32) 绕过下部链轮(35)，并与锤子重物(28)重新啮合，重复该周期。
图4d)是关于上文描述的运行周期的变化，利用图1b)中所示的蓄压器 实施例，该例包含一信号发出机构，位于第四流体室(19)中。信号发出机构由 包含一信号活塞(44)(或者在另外的实施例中的小阀门(未显示))的信号端 口(43)组成，信号活塞(44)被配置为通过第四活塞面(20)的运动倾斜，导致了 信号活塞(44)与所述第四活塞面(20)的直接接触，或第四流体室(19)中的压缩 气体或流体超出了阀值。在第4步骤底部冲程过度阶段中，信号发出机构可 以用来引发上面运行周期中的“重启步骤”，如下：
第4步.底部冲程过渡阶段和蓄压器重启(图4d，Z-W)：驱动突出面 (32)和锤子重物(28)上的驱动下降突出面(31)分离，锤子重物(28) 向下运动直到冲击工作表面(未显示)为止。第一流体室(8)中的蓄压器工 作气体处于运行周期中的最小压力值。包括驱动发动机(36)、驱动链(33)、 驱动突出面(32)和链轮(34，35)的驱动机构在与锤子重物(28)分离之 后仍然拥有一定的运动能量和势能。残余的驱动机构运动能量通过将液压流 体经液压管路(42a)从驱动发动机(36)简单地导向流回到第三流体室(11) 而被转移到蓄压器(1)中。来自驱动发动机(36)的液压流体暂时转移进 入第三流体室(11)辅助第一流体室(8)中蓄压器工作气体进行预加压，和 缩短驱动机构降低到合适的速度适应上升冲程/充电冲程所需的时间。当驱动 发动机(36)的速度降低到足以和提升锤子重物(28)所需的开始流体速度 相匹配时，原动机(26)的液压输出经过液压管路(37)直接进入驱动发动 机(36)，且运行周期从第一步重新开始。
可以理解的是，引发蓄压器(1)重启阶段，由信号发出机构以下面的方 式产生：例如，电子检测蓄压器第一流体室(8)中的压力下降情况。
图5a)-图5d)显示了上文描述的运行周期第1步至第4步的蓄压器(1) 放大图。图5a对应于第1步(Z-W)的开始阶段，其中蓄压器(1)完全放 电，第一流体室(8)中的工作气体处于最小的压力值(即预加载压力)，第 三流体室(11)中的所有液压流体已经被完全排放。
在图5b)中，对应于位于第1步(Z-W)的一中点，蓄压器部分加载，第 一流体室(8)部分被压缩，第三流体室(11)部分充有液压流体。
图5c)显示了对应于第2步的蓄压器(1)加载时的配置，其中第一流体 室(8)完全压缩，工作气体处于最大压力值，并且第三流体室(11)处于最 大扩张程度(X-Y)。
在图5d)中，蓄压器(1)与第3步相对应，第一流体室(8)部分排放， 并且第三流体室(11)部分收缩(Y-Z)。
在下面的实施例中，和上面实施例中类似零件相同或等效的零件编号类 似。
图6a-d)以蓄压器(200)的形式显示了本发明的另一实施例，该实施例 与图5a)-图5d)所示的蓄压器实施例(1)相同，除了第一流体室(8)中的 蓄压器工作气体被压缩弹簧(50)形式的弹性介质取代。图5a)-图5d)显示 的蓄压器与图1-图5中的蓄压器(1)实施例的运行方式相同，图6a)-图6d) 的每一张图分别对应于与参考图5a)-图5d)每一幅描述的蓄压器(1)相同的 运行周期阶段。弹簧(50)的运行与图1-图5中第一流体室(8)中的工作气体的运行是等效的，即弹簧(50)的压缩等效于工作气体的压缩。
图7以蓄压器(300)的形式显示了本发明的进一步的实施例，其配置有 一第一流体室(308)和一第二流体室(310)及各自的第一、第二活塞面(309、 312)。第一流体室(308)位于第一活塞套筒(303)内部，该第一活塞套筒 (303)其本身共轴且同心地位于形成第二流体室(310)外表面的一第二活 塞套筒(304)内。第二流体室(310)的内表面由第一活塞套筒(303)的外 表面形成。正如前面每个实施例一样，蓄压器工作气体经过减压阀门(321)充满第一流体室(308)。然而，代替第二流体室(310)经过一穿过中间分隔 物到一单独活塞的连接器与第一流体室(308)连接的是，第一流体室(308) 位于第二流体室(310)内部。第一、第二活塞面(309、312)位于第一活塞 (305)的相同侧。第一活塞(305)的对面是第三活塞面(313)，第三活塞 面(313)通过一液压流体出口(323)形成了第三流体室(311)的一部分。
第一、第二流体室(308、310)通过连接第一活塞面(309)的一第一活 塞套筒(303)来相互密封，以阻止流体在其间流动。当第一活塞(305)在 第二活塞套筒(304)中运行时，第一活塞套筒(303)滑进端板(316)内的 环形凹槽(324)中，使第一、第二流体室(308、310)之间的流体/气体分 开。在所有其他运行和功能方面，蓄压器(300)和图1-图5所示的实施例中 的蓄压器(1)是相同的或等效相同。
图8以蓄压器(400)的形式显示了本发明的进一步的实施例，该蓄压器 (400)配置有一第一活塞(405)，位于第一活塞套筒(403)中。取代蓄压 器工作气体的是，蓄压器(400)包含弹性介质形式的一能量存储介质。尽管 弹性介质可以采用多种形式，但图8中所示实施例包括弹簧(450)形式的一 弹性介质，其位于流体室(410)中的第一活塞套筒(403)内部，通过一固 定端板(416)和位于第一活塞(405)上作为弹簧的安装面(409)的第一活 塞面来固定，。来自原动机(未显示)的液压流体还可经过入口(422)被抽 送进入相同的流体室(410)。因此可以看出，弹簧(450)和“第二”流体室(410) 各自运行，功能上等同于图1-图5所示实施例中的分开的物理第一流体室(8、 10)。弹簧(450)和流体室(410)于该实施例中均以由第一活塞套筒(403)、 一固定端板(416)和第一活塞面(409)所限定的相同物理腔室(410)形成。 第三流体室(411)(具有第三活塞面(413)，流体出口(423)和端板(417)) 直接等效于之前图1-图5中实施例中的第三流体室(11)。
正如前面论述的，可以看出，本发明实现了包含循环和/或往复式运动机 械的多种形式和应用，包括动力降落锤，压缩机，送料机，锯木设备，木头 分离机，压实设备，塑料模具设备，农业干草打包机，混凝土破碎机，挖掘 机和起重机上的旋转机构。
图9以压缩机(500)的形式显示了本发明进一步解释的实施例，该压缩 机包括前文所述的蓄压器(1)。压缩机(500)包含具有高压输入口(551) 的压缩柱塞(550)，高压输入口(551)通过液压逻辑控制器(552)提供来 自原动机(26)的高压液压流体，以驱动压缩柱塞(550)中的一活塞(553)。 图9显示柱塞(550)驱动进入一压缩外罩(554)来压缩里面的任何材料， 例如，废弃的材料，陆地填充废料，汽车或类似的废料。在柱塞(550)扩充 时，压缩柱塞(550)接受额外的来自蓄压器(1)的液压流体流，来帮助冲 击压缩外罩(554)中的材料。在柱塞(550)返程阶段，需要的动力减少， 因此未被利用的能量可以存储到蓄压器(1)中，正如前文所述，直到下一个 压缩阶段才释放。
可以理解的是，图1-图9中的实施例是象征性的，没有必要衡量。图10 显示了蓄压器(1)的另一个实施例，其中，第一、第二活塞套筒具有不同的 直径。因此，导致与第二、第三活塞面(12、13)相比，第一活塞面(9)的 表面面积不相同。为了平衡气面(第一流体室(8))和油面(第二和第三流体 室(10、11))的不同性能特性，需要有不同的活塞表面面积。第一流体室(8) 中的蓄压器工作气体较好地保持在了实际的最小压力值(例如70bar)，以减 少随着时间的延长气体的泄露。然而，液压“油面”理想的是运行在一个较高 的压力值，例如4倍高(280bar)。图10显示第一活塞面(9)的面积是第二 和第三活塞面(12、13)的四倍，这样产生了理想的气/油面压力比。蓄压器 气面/油面配置可以通过变化下面至少其中之一来调整：
气面参数：
第一活塞面面积(9)；
第一活塞(5)冲程长度；
第一流体室(8)中工作气体压力；
弹簧(50)的体积；
和/或
油面参数：
第二活塞面(12)的面积；
第三活塞面(13)的面积；
第二活塞(6)冲程长度。
下面的表1说明了根据不同系统的要求，改变上面提到的参数对蓄压器 (1)性能的影响。
表1
可以看出，蓄压器可以被配置用来适应宽泛的不同系统要求。像前面论 述的典型原动机展示独特的特性，例如来自一大型挖掘机的高流/低压，或来 自一小型挖掘机的低流/高压。虽然对每一个特定配置的挖掘机来说，这样的 特性是固有的，不能改变，但蓄压器可以轻松地配置成满足原动机的特性。 因此，操作者可以廉价地优化蓄压器来匹配原动机(如表1所述)，而不是花 费高成本买一个新的原动机或由于不匹配的特性而导致没有效率的运行。
图11以蓄压器(600)的形式显示了本发明的一进一步实施例，其配置 有位于第一活塞套筒(603)中的第一活塞(605)和位于第二活塞套筒(604) 中的第二活塞(606)。如图1-图10中每一实施例所示，第一、第二活塞套筒 (603、604)不是刚性连接在一起的，而是以第一、第二连杆(614、615) (分别连接第一、第二活塞(605、606))的形式通过连接连杆(607)连接 到一起的，所述一、二连杆分别于不同的位置(617、618)以枢轴的形式连 接到一杠杆(616)。
杠杆(616)本身关于一支点(619)枢转，该支点(619)分别与连杆连 接点(617、618)分开距离XX、YY。可以容易理解的是，通过改变XX和 YY的相对长度，第一、第二活塞(605、606)之间的能量比率也会做出相应 的变化。图11a显示该支点(619)位于靠近第二活塞(606)的地方(即 XX>YY)，然而图11b显示了相反的安排，支点(619)位于靠近第一活塞(605) 的位置，即XX<YY。图11a所显示的配置可以用在希望恢复油面的高压但是 低流速的情况下，即第二活塞套筒/第二活塞(604、606)装配件。相反的， 图11b显示的情况是希望恢复油面的高流速但要低的压力，这样支点位于靠 近第一活塞套筒/第一活塞(603、605)装配件的位置。本领域的技术人员可 以容易理解的是，许多其他的连接器连接配置可以使用，但都包含在本发明 的范围内。
本发明的有关方面仅以示例的形式给与了描述，应理解的是，对其做出 的任何修改和增加都离不开本发明的范围。

Claims (37)

1.一种蓄压器，其特征在于，包括：
一含有可动第一活塞面的能量存储设备，所述第一活塞面被配置为可逆压缩一能量存储介质；
一可动第二活塞面，其形成通过所述第二活塞面实现可逆扩容的相应第二流体室的至少部分内表面；
一可动第三活塞面，其形成通过所述第三活塞面实现可逆扩容的相应第三流体室的至少部分内表面；
其中，所述第一、第二、第三活塞面被连接在一起。
2.根据权利要求1所述的蓄压器，其特征在于，所述第二和第三流体室位于一共同的活塞套筒中，并且被具有所述第二、第三活塞面的一第二活塞分开。
3.根据权利要求1或2所述的蓄压器，其特征在于，所述活塞面包括：
可动的活塞密封面，被配置成在协同运动圆形套筒中滑动；和/或
连接一弹性介质到所述第二和/或第三流体室的衬垫。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述能量存储设备包括：
一第一流体室，所述第一流体室通过所述可动第一活塞面实现可逆扩容，所述可动第一活塞面形成所述第一流体室的至少部分内表面；或
一弹性介质，在输入或释放能量到所述弹性介质时，能够移动连接到所述弹性介质上的所述第一活塞面。
5.根据权利要求4所述的蓄压器，其特征在于，所述弹性介质包含至少一弹簧，弹性材料，或任何其他能够存储和释放来自压缩入口的能量的弹性介质。
6.根据权利要求4-5中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一、第二和第三流体室被连接到一起，使得所述第一和第三流体室对抗运行，和所述第一和第二流体室协同运行。
7.根据权利要求4-6中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述流体室被连接到一起，使得：
所述第一流体室的扩张产生所述第二流体室的扩张和所述第三流体室的收缩；和/或
所述第一流体室的收缩产生所述第二流体室的收缩和所述第三流体室的扩张；和/或
所述第三流体室的扩张产生所述第一和第二流体室的收缩；和/或
所述第二流体室的扩张产生所述第三流体室收缩和所述第一流体室的扩张。
8.根据权利要求4-7中任意一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一、第二和第三活塞面连接在一起，使得：
由所述第三活塞面的运动引起的所述第三流体室的扩张导致所述第二流体室的收缩和所述第一流体室的收缩，所述第二流体室和第一流体室的收缩是通过所述第二和第一活塞面的运动分别引起的，和
由所述第一活塞面的运动引起的所述第一流体室的扩张导致所述第二流体室的扩张和所述第三流体室的收缩，所述第二流体室的扩张和第三流体室的收缩是通过所述第二和第三活塞面的运动分别引起的。
9.根据权利要求4-8中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一流体室包括一密封流体入口，以允许输入蓄压器工作气体。
10.根据权利要求1-9中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一和第二活塞面被连接到一起共同运动。
11.根据权利要求4-10中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一流体室位于所述第二流体室内部，反之亦然。
12.根据权利要求4-11中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一和第二流体室彼此互相密封，以阻止流体在所述第一和第二流体室之间转移。
13.根据权利要求4-12中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一和第二流体室是同中心的。
14.根据权利要求4-13中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一和第二流体室是：
本质上同轴；或
具有平行的中心轴线，该中心轴线被校准为与所述第一和第二活塞面共同运动的方向基本平行。
15.根据权利要求4-14中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述能量存储介质包括一弹性介质，在输入或释放能量到所述弹性介质时，能够移动连接到所述弹性介质上的所述第一活塞面。
16.根据权利要求4-15中任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述弹性介质位于所述第二流体室内部。
17.根据权利要求4-16中任何一项所述的蓄压器，所述蓄压器形成有位于第一和第二活塞套筒中的双头活塞装配件，其特征在于，
所述第一和第二活塞分别可以在所述第一、第二活塞套筒中移动，以分别形成所述第一和第三流体室，
所述第一和第二活塞于所述第一和第三流体室中具有活塞面，分别定义所述第一和第三活塞面。
所述第一和第二活塞通过一连接器被连接到一起，且被配置为第一活塞上第一活塞面的运动引起的第一流体室的扩张或收缩导致第二活塞的所述第三活塞面的运动引起的第三流体室往复式的收缩或扩张。
至少一中间分割物分开所述第一和第二活塞套筒，所述第一和第二活塞分别位于所述第一和第二活塞套筒中，所述中间分割物允许所述连接器可逆移动的穿过。
所述第二流体室由：
所述中间分割物、
所述第二活塞套筒内表面的一部分和
于所述第二活塞上形成在所述第三活塞面对面的所述第二活塞面形成。
18.根据权利要求17所述的蓄压器，其特征在于，其包括一信号发出机构，该信号发出机构包括：
包含于形成在该第一活塞套筒中的第四流体室中的一信号端口，其位于所述第一活塞上的所述第一活塞面对面的一可移动第四活塞面和
横跨所述第一活塞套筒的所述中间分割物表面之间；或
监测该第一流体室中压力的一压力传感器之间。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的蓄压器，其特征在于，包含在该中间分割物中的通道为位于该第一和第二活塞之间的所述连接器提供通道。
20.根据权利要求17-19任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一和第二活塞套筒朝向纵向共轴。
21.根据权利要求17-20任何一项所述的蓄压器，其特征在于，所述第一和第二活塞通过一中枢连杆配置连接到一起。
22.根据权利要求1-21任何一项所述的蓄压器，其特征在于，进一步包括流体导管、阀门和/或连接器，被配置为允许液压流体同时或独立地：
输入到所述第三流体室和从所述第二流体室输出，和/或
输入到所述第二流体室和从该第三流体室输出。
23.一种设备，其特征在于，该设备包括：
根据权利要求1-22中任意一项所述的一蓄压器，
一往复式组件；
一驱动机构，能够移动该往复式组件往复和/或周期性运动，所述驱动机构包括一液压驱动发动机。
24.根据权利要求23所述的设备，其特征在于，该设备包括与液压管路组合的液压流体互连，该液压管路包括至少一：
压力管路，从一原动机到：
驱动发动机；
蓄压器第二流体室；
蓄压器第三流体室；
排放管路，从以下装置输入到原动机：
该驱动发动机；
蓄压器第二流体室；
压力管路，从蓄压器第三流体室到：
该驱动发动机。
25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，所述液压管路包括：
压力管路，从一原动机到：
该驱动发动机；
蓄压器第二流体室；
蓄压器第三流体室；
排放管路，从以下装置输入到原动机：
该驱动发动机；
蓄压器第二流体室；
压力管路，从该蓄压器第三流体室到：
该驱动发动机。
26.根据权利要求23-25中任意一项所述的设备，其特征在于，所述往复式组件的往复式运动包括该设备的一运行周期，藉此在设备的运行周期中，该往复式组件沿着一条路径重复的运动，该路径包括线性的、非线性的、间歇的、有轨道的和不规则的路径和其中任意组合的路径。
27.根据权利要求23-26任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括:送料机；锯木设备；木头分离机；压缩设备；塑料模具设备；农业干草打包机；混凝土破碎机；挖掘机；起重机；机械冲击锤；重力降落锤；动力降落锤；气锤，冲击器，岩石破碎机。
28.一种动力降落锤，其特征在于，该动力降落锤包括：
根据权利要求1-22中任意一项所述的蓄压器；
一锤子重物，至少具有一驱动啮合面；
一驱动突出面，被配置为和该锤子重物上其中一个驱动啮合面啮合，和
一驱动机构，能够移动该驱动突出面在两个相反的方向之间往复式运动。
29.根据权利要求28所述的动力降落锤，其特征在于，该驱动机构是一柱塞驱动或一绕着至少两个旋转元件驱动的环圈。
30.根据权利要求28或29中所述的动力降落锤，其特征在于，进一步包括一原动机，提供动力的来源驱动所述驱动装置。
31.根据权利要求30所述的动力降落锤，其特征在于，至少一所述驱动突出面连接到一所述驱动机构，该驱动机构由一旋转环圈绕过两个旋转元件形成，至少一所述旋转元件被原动机驱动，提供高压液压流体流进入驱动机构中的驱动发动机。
32.根据权利要求28-31中任意一项所述的动力降落锤，其特征在于，所述驱动机构进一步包括一液压驱动发动机，将加压的液压流体流转化为物理运动来操纵该驱动机构。
33.根据权利要求32所述的动力降落锤，其特征在于，包括与下面至少一项的液压流体互连：
压力管路，从原动机到：
该驱动发动机；
蓄压器第二流体室；
蓄压器第三流体室；
排放管路，从以下装置输入到原动机：
该驱动发动机；
蓄压器第二流体室；
压力管路，从该蓄压器第三流体室到：
该驱动发动机。
34.根据权利要求23所述的动力降落锤，其特征在于，所述液压管路包括：
压力管路，从一原动机到：
该驱动发动机；
蓄压器第二流体室；
蓄压器第三流体室；
排放管路，从以下装置输入到该原动机：
该驱动发动机；
蓄压器第二流体室；
压力管路，从该蓄压器第三流体室到：
该驱动发动机。
35.一种运行根据权利要求28-34中任意一项所述的动力降落锤的方法，其特征在于，所述驱动机构在一个周期中是循环运行的，该周期包括的阶段为：一上升冲程、上部冲程过渡阶段、下降冲程和底部冲程过渡阶段，其中：
在所述上升冲程阶段中，驱动突出面和一所述驱动啮合面啮合，以提升锤子重物向上运动；
在所述上部冲程过渡阶段中，当该锤子重物到达上升冲程最大程度时，该锤子重物与驱动突出面分离，并且在重力作用下，该锤子重物开始向下运动；
在所述下降冲程阶段中，当该锤子重物向下运动时，该驱动突出面和该锤子重物经过另一个驱动啮合面重新啮合，这样给驱动向下运动的重力增加了附加的冲力；
在所述底部冲程过度阶段中，该驱动突出面与允许该锤子重物撞击冲击表面的该驱动啮合面分离。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，蓄压器在加载冲程和动力冲程阶段中是循环运行的，所述加载冲程和动力冲程分别与所述上升冲程和所述下降冲程同时运行，藉此:
在所述上升冲程和加载冲程阶段中：
蓄压器通过来自于原动机输入到蓄压器第三流体室的高压流体流加载，和
该锤子重物通过来自于原动机的高压流驱动的驱动发动机的运动而被提升，
在所述上部冲程过渡阶段中：
该锤子重物到达上升运行的极限位置，并且该驱动机构停止上升运动或者与该锤子重物分离，
在所述下降冲程和动力冲程阶段中：
当压缩的蓄压器工作气体移动所述第一活塞面使第一流体室扩张时，蓄压器释放，
连接到所述第一流体室的第三流体室因而收缩，输出高压的液压流体到驱动发动机，
来自原动机的高压液压流体输入到在第二活塞面上施加压力的第二流体室，这样引起第二流体室的扩张。
当第二流体室扩张时，协同的第一流体室也扩张，因此第二活塞面上的力结合第一活塞面上的力以从第三流体室中排出流体。
在所述底部冲程过渡阶段中：
该锤子重物到达下降运行的极限位置，并且该驱动机构停止向下运动或者与该锤子重物分离。
37.根据权利要求35或36所述的方法，其特征在于，在所述底部冲程过渡阶段，在原动机的液压输出进入到驱动发动机之前，来自驱动发动机中的液压流体被暂时导入第三流体室中。
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