CN220869749U - 液压蓄能器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种液压蓄能器、特别是活塞蓄能器，所述液压蓄能器具有可运动地设置在所述蓄能器壳体(10)中的分隔元件(16)，所述分隔元件将两个介质室(24)彼此分离，并且所述液压蓄能器具有用于所述分隔元件(16)的位置监控的位移测量装置，其特征在于，所述位移测量装置构造为雷达仪(32)，所述雷达仪具有发射初级信号的发射器(42)，所述初级信号以由所述分隔元件(16)至少部分地反射的方式产生次级信号，所述次级信号能以由所述接收器(46)接收的方式实现对于所述分隔元件(16)在所述蓄能器壳体(10)中的位置确定。

Description

液压蓄能器
技术领域
本实用新型涉及一种液压蓄能器、特别是活塞蓄能器，所述液压蓄能器具有可运动地设置在所述蓄能器壳体中的分隔元件，所述分隔元件将两个介质室彼此分离，并且所述液压蓄能器具有用于所述分隔元件的位置监控的位移测量装置。
背景技术
通过WO2012/143171A1描述一种用于液压或气动地储存能量的活塞蓄能器，在该活塞蓄能器中，特别是形式为分隔活塞的分隔元件可以沿着移位方向在蓄能器壳体之内移位。在此，借助于形式为激光测距仪的光学测量装置无接触地确定分隔元件的当前位置。为此，已知的测量装置可以将光从光源发射到分隔元件的相对置的表面并且借助于光探测器探测在那里反射的光。从光在发射于接收之间的持续时间可以推断出分隔元件在蓄能器壳体中的位置。
通过DE102014105154A1已知一种方法及所属的柱体形组件，它们适用于活塞在具有纵向中心轴线的柱体中的位置和/或运动检测，在第一活塞侧上存在液体并且在第二活塞侧上存在气体，并且在入射角度与纵向中心轴线的方向相差90°的情况下，几乎单色的波的射束入射到第二活塞侧上、从该第二活塞侧反射并且检测经反射的射束的入射位置，由此可以确定形式为活塞的分隔元件在形式为柱体的蓄能器壳体之内的位置。
可纵向移动地设置在蓄能器壳体中的分隔元件有规律地将蓄能器壳体之内的两个介质室彼此分离，一个介质室作为所谓的气体侧具有可压缩的工作气体，而另一个介质室作为所谓的液体侧用于接收液体、如液压介质。
这样构造的液压蓄能器、如液压气动的活塞蓄能器在液压系统中用于接收确定体积的处于压力下的液体、如液压油并且在需要时将其返回给系统。在液压蓄能器的运行中，分隔元件或分隔活塞在蓄能器壳体中的位置发生变化，使得在所述另一个介质室中的压力增加时蓄能器接收液压油，所述一个介质室中的气体被压缩。在工作压力减小时，压缩气体则再次膨胀并且将在此储存的液压油从所述另一个介质室挤回到液压回路中。通过由此在运行中产生的介质室体积变化分别得出分隔元件的可配设的轴向运动。
在此，特别是由冷凝过程引起地，在实践中已经证实：在液压蓄能器的气体侧可能引起湿度形成并且因此引起烟雾形成，这影响光学测量。因此，借助于超声波位移测量装置的位移确定也由此受到负影响。此外，在活塞蓄能器中随着时间的推移可能引起：液体经由分隔活塞的外侧上的密封和引导系统从液体侧无意地输入到蓄能器的气体侧上，这同样影响所述及的测量类型。此外，通过由于分隔元件的作用对工作气体的强烈压缩过程，在实践中在气体侧上构成一种热纹影，这同样影响已知过程的测量质量。此外，已知的测量方法需要发射器和接收器装置至少部分地在蓄能器壳体的盖侧上的不同部位上，这对应地需要结构空间并且需要对发射器和接收器轴线包括反射的分隔元件在内的有针对性的对准，以便就此而言能够确保功能可靠的运行。
为了解决这些缺点，在DE102016007798A1中已经提出一种液压气动活塞蓄能器，它具有：蓄能器壳体，该蓄能器壳体具有限定纵轴线的柱体管，该柱体管在两端上分别由一个壳体盖封闭并且在该蓄能器壳体中活塞作为分隔元件可纵向移动，该分隔元件在壳体中将用于可压缩介质、如工作气体的一个工作室与用于不可压缩介质、如液压油的另一个工作室分隔；并且具有：无接触地测定活塞在壳体中的位置的位移测量装置。该位移测量装置具有非磁性的测量管，该测量管通过在活塞中构成的穿通部沿着纵轴线从一个壳体盖朝向另一个壳体盖延伸并且相对于壳体的内部空间密封，位置传感器在管中可移动地引导，该位置传感器通过在其与活塞之间起作用的磁力在测量管中跟随活塞运动。在蓄能器壳体中的一个壳体盖上设置有位移测量装置的发射器/接收器，该发射器/接收器向位置传感器发射穿过测量管的相关敞开端部的测量辐射并且接收由该位置传感器反射的辐射。因此，测量管的内部空间构成与壳体内部空间的物理状态无关的测量区，该测量区将具有恒定介质压力和恒定介质密度的空间供测量辐射、如超声波穿过使用，除了超声波之外，激光测量也由此是可穿通的。特别是影响测量的冷凝液和/或液压油都不能到达测量管的就此而言封闭的测量区并且影响测量。然而，测量管需要在蓄能器壳体中的对应的安装空间，这减少介质室的体积；不再供能量储存使用的体积。
实用新型内容
基于该现有技术，本实用新型的目的在于，进一步改进已知的液压蓄能器，使得该液压蓄能器在操作中允许对分隔元件进行功能可靠的位置监控并且在此，需要较少的安装空间。
为此，本实用新型提供一种液压蓄能器，所述液压蓄能器具有可运动地设置在蓄能器壳体中的分隔元件，所述分隔元件将两个介质室彼此分离，并且所述液压蓄能器具有用于所述分隔元件的位置监控的位移测量装置，所述位移测量装置构造为雷达仪，所述雷达仪具有发射初级信号的发射器，所述初级信号以由所述分隔元件至少部分地反射的方式产生次级信号，所述次级信号能以由所述接收器接收的方式实现对于所述分隔元件在所述蓄能器壳体中的位置确定，因此实现一种传感器装置，该传感器装置的功能或该传感器装置的精确的测量值检测由于雷达信号形成不被湿气、冷凝物、液体侧的污物输入、热纹等影响。具体而言，由于雷达测量值检测，上面提及的干扰因素在对分隔元件在蓄能器壳体中的位置监控时不导致不精确的结果。因此，根据本实用新型的解决方案允许改进地且更精确的在分隔元件的位置方面的测量值检测，而不将测量装置的部件放置在介质室中，这节省结构空间。总而言之，能够非常精确地借助于雷达仪的使用经由对分隔元件的位置确定间接地确定液压蓄能器中的蓄能器内容物并且例如可以确保分隔元件、如分隔活塞不意外地猛烈地撞击到蓄能器壳体中的端部位置上，这可能导致损坏。此外，能够经由对应的测量值电子器件确定用于液压蓄能器的相应工作情况(装载或卸载)，这当在较大关联中必须操控机器和设备的液压系统时是极有帮助的。
通过雷达仪的使用，发射器和接收器能够组合在蓄能器壳体中的一个部位中，使得雷达仪能以很少的制造和装配耗费节省结构空间地用于液压蓄能器。
在根据本实用新型的液压蓄能器的一种优选实施方式中规定：所述液压蓄能器是活塞蓄能器。
因此，在根据本实用新型的液压蓄能器的一种特别优选的实施方式中规定：所述雷达仪的发射器和接收器被组合在一个结构单元中，所述结构单元设置在所述蓄能器壳体的盖状的端部部件上，所述端部部件具有空心通道，所述空心通道将所述结构单元与所述两个介质室中的一个介质室信号引导地连接。就此而言，对分隔元件的监控利用雷达仪的雷达信号无接触地进行。
为了确保介质室相对于环境的封闭而规定：所述端部部件的空心通道具有对于所述雷达仪的信号可通过的封闭部件，所述封闭部件设置在所述结构单元与相邻的介质室之间。在不影响雷达辐射和接收的情况下，在所述端部部件中，所述封闭部件可以由玻璃窗或陶瓷窗构成。如果蓄能器壳体取代盖设有一件式延伸的蓄能器壁，则该构件也可以引入到这样的蓄能器壁中的孔中。
对于雷达信号的辐射和接收，已证实有利的是：所述雷达仪以所述结构单元的形式与所述蓄能器壳体的纵轴线同轴地设置在所述蓄能器壳体的盖状的端部部件中。
在根据本实用新型的液压蓄能器的另一种优选实施方式中规定：所述分隔元件是可纵向移动地在所述蓄能器壳体中引导的分隔活塞，所述分隔活塞具有平面的且横向于所述蓄能器壳体的纵轴线延伸的上侧，所述上侧用作由所述雷达仪发射的初级信号的反射面。与另外优选要求分隔活塞上的镜面状的反射面的光学方法相反，在雷达记录的范围内不需要对以分隔活塞的上侧的形式的反射面提出较高的要求。
除了作为分隔元件的所述及的分隔活塞之外，所述分隔元件还可以由薄壁波纹管构成，以便实现所谓的波纹管蓄能器。
在根据本实用新型的液压蓄能器的另一种优选实施方式中规定：所述分隔元件在所述蓄能器壳体中将作为所述两个介质室中的一个介质室的气体侧与作为另一介质室的液体侧分隔，并且至少一个雷达仪的信号通过所述气体侧和/或所述液体侧。
已证明特别有利的是：所述雷达仪的信号穿过所述液压蓄能器的气体侧，即使气体侧上的污物输入也不影响或仅轻微影响雷达测量的质量。但附加地或备选地，也可以借助于雷达仪监控蓄能器的液体侧(油侧)。
在根据本实用新型的液压蓄能器中特别优选地规定：所述雷达仪的功能基于频率调制连续波方法，在所述频率调制连续波方法中，由所述发射器连续发射的载波频率的频率作为初级信号在可预设的范围内变化，并且一旦由所述分隔元件反射的信号作为次级信号到达所述接收器，通过频率比较，在所述分隔元件的每个移动位置中都至少能确定作为所述雷达仪与所述分隔元件之间的距离的路程。由于所述及的连续波方法，雷达测量也能够以在测量技术上有意义的方式用于所述及的非常小的距离、如其在液压蓄能器中出现。
在根据本实用新型的液压蓄能器的另一种优选实施方式中规定：除了在位置监控的范围内测定路程之外，借助于所述雷达仪的评估电子器件能实施对所述分隔元件的速度的测定和/或所述分隔元件、如蓄能器囊或分隔膜在所述蓄能器壳体中的位置测定。在液压蓄能器的运行中，分隔元件、如弹性体的蓄能器囊或分隔膜可以具有几乎任意的外轮廓，所述分隔元件利用光学评估方法仅能困难地检测或者甚至不能检测；但是，利用根据本实用新型的解决方案的雷达仪-测量值检测得以改进。
在根据本实用新型的液压蓄能器的另一种优选实施方式中规定：设计为弹夹式雷达传感器的所述结构单元也能作为改装嵌件插入到相应的端部部件或所述蓄能器壳体本身中。
因为世界各地在市场上已经有非常大量的液压蓄能器在使用，雷达仪作为形式为弹夹的结构单元的设计允许在改装耗费较低时以改装嵌件的型式对已经交付的蓄能器系统的改装。
附图说明
下面借助根据附图的实施例详细描述根据本实用新型的液压蓄能器解决方案。在此，唯一一个附图在原理上的且不按比例的图示中示出：
图1示出活塞蓄能器的纵剖图，该活塞蓄能器具有已装入的雷达仪作为位移测量装置。
具体实施方式
在图1中示出的液压蓄能器设计为所谓的活塞蓄能器并且具有整体由10标记的蓄能器壳体。蓄能器壳体10基本上构成形式为柱体管的圆的空心柱体，该柱体管在其两个相对置的端部上通过分别拧入的壳体盖12和14密封地封闭。就此而言，两个壳体盖12、14分别构成用于蓄能器壳体10的盖状的端部部件。在形式为壳体盖12、14的两个端部部件之间，在蓄能器壳体10之内作为分隔元件16引导分隔活塞18，该分隔活塞为此在外周侧具有环形的密封和引导系统20。在保持基本上相同的壁厚的情况下，分隔活塞18设有空心室22，该空心室就此而言在容积上有助于使活塞蓄能器的气体侧上的一个介质室24相对于蓄能器的液体侧上的另一介质室26增大。就此而言，在蓄能器壳体10之内可纵向移动地设置的分隔活塞18将两个介质室24、26彼此分开。
在沿朝向图的视向观察在下面的作为下端部部件的壳体盖14具有与蓄能器壳体的纵轴线28同心的纵向或流体通道30，该纵向或流体通道能实现液压蓄能器的液体接合到未详细示出的液压管网上。
在上壳体盖12上设置有雷达仪32作为位移测量装置。为此，雷达仪32借助于旋入部件34拧入到形式为壳体盖的上端部部件12中。就此而言，上端部部件12具有空心通道36，该空心通道将雷达仪32以信号引导的方式与液压储液器的形式为气体侧的其中一个上介质室24光学地或信号引导地连接。此外，向上端部部件12的空心通道36中引入对于雷达仪32的信号可通过的封闭部件38，该封闭部件设置在雷达仪32与就此而言相邻的介质室24之间。这样的封闭部件38可以由玻璃窗或陶瓷窗构成，该玻璃窗或陶瓷窗作为柱体形的嵌件插入到壳体盖12中的对应的空隙部中，并且所述封闭部件经由密封圈40相对于壳体盖12的内侧向外密封。取代嵌件，相应的窗也可以配合准确地浇注到壳体盖12中的对应的空隙部中。在未详细描述的实施方式中也可以规定：可通过的封闭部件与作为功能单元的雷达传感器直接连接。这导致旋入式雷达传感器，该旋入式雷达传感器已经在其自由的端侧上集成有耐压窗。
雷达仪32具有发射器42，该发射器发射初级信号作为雷达信号。该初级信号由分隔活塞18的上侧44上在底侧反射，使得就此而言产生作为次级信号或回波信号的雷达信号序列。这个次级信号又由雷达仪32的接收器46接收，使得因此在对应地评估接收器信号时能实现对分隔元件16在蓄能器壳体10之内的位置确定。
此外如图1示出的那样，雷达仪32以拧入弹夹的型式与纵轴线28同轴地固定在蓄能器壳体10的端部部件12中或上壳体盖中。就此而言，发射器42和接收器46组合在一个结构单元48中。雷达仪32根据所谓的频率调制连续波方法工作。在此，如上面说明的那样，由雷达仪32的发射器42发射初级信号，其中，频率随时间增加。由此，形成一种频率斜坡，例如形式为锯齿轮廓，频率斜坡的下降周期性地重复并且最小与最大频率之间的差在专业上称为带宽B。此外，最小频率与最大频率之间的时间称为斜坡时间T。在斜坡时间期间，在频率调制的范围内，频率连续提高，例如从122GHz到123GHz。
当所发射的初级信号在雷达仪32的光束锥中射到分隔元件16上时，将所发射的发射功率的一部分反射，该发射功率由接收器46检测为次级信号或回波信号。通过频率斜坡，所接收的次级信号通常具有比初级信号低的频率并且将与其相关的频移FV由雷达仪32的未详细示出的评估电子器件检测为用于分隔元件16的位置测量信号。在此，可以由此出发：初级信号和次级信号的速度以光速c进行。
从由雷达仪32或其评估电子器件探测的频移FV、斜坡时间T和频带宽度B(包括光速c)可以根据以下公式计算雷达仪32与分隔元件16之间的路程S
雷达仪32以极窄的光束锥工作，使得能毫无问题地示出小于一米的测量范围。在毫秒范围内进行测量值检测，使得分隔元件16在蓄能器壳体10中的运动在测定与静止参考点、如雷达仪32的实际路程时不起作用。在任何情况下，即使在介质室24中的不利条件下，无论是以颗粒污物的形式还是以热或热量条纹的形式以及有规律地形式为冷凝物的湿气的形式，也可以得到稳定的测量值评估。雷达仪32即使在-10℃至-40℃的极低温度时也能可靠地运行。
如果液压蓄能器取代可移动的分隔元件16设有波纹管，则波纹管的参考面能够同样利用雷达仪32在其位置方面进行监控。除了在借助于雷达仪32的路程测定的范围内对相应的分隔元件16进行实际位置监控之外，还可以备选地或附加地测定用于相应的分隔元件16的运动的速度。如果分隔元件由弹性伸缩的蓄能器囊或分隔膜构成，则同样能够借助于雷达仪32也进行状态监控，以便例如确定：各个蓄能器囊或分隔膜在流体运行的范围内如何强地变形。因此，可以通过在液压蓄能器的液体侧上的对应控制来对抗分隔元件的不允许的大弯曲移动。

Claims (12)

1.液压蓄能器，所述液压蓄能器具有可运动地设置在蓄能器壳体(10)中的分隔元件(16)，所述分隔元件将两个介质室(24、26)彼此分离，并且所述液压蓄能器具有用于所述分隔元件(16)的位置监控的位移测量装置，其特征在于，所述位移测量装置构造为雷达仪(32)，所述雷达仪具有发射初级信号的发射器(42)，所述初级信号以由所述分隔元件(16)至少部分地反射的方式产生次级信号，所述次级信号能以由接收器(46)接收的方式实现对于所述分隔元件(16)在所述蓄能器壳体(10)中的位置确定。
2.根据权利要求1所述的液压蓄能器，其特征在于，所述液压蓄能器是活塞蓄能器。
3.根据权利要求1所述的液压蓄能器，其特征在于，所述雷达仪(32)的发射器(42)和接收器(46)组合在一个结构单元(48)中，所述结构单元设置在所述蓄能器壳体(10)的盖状的端部部件(12)上，并且所述端部部件(12)具有空心通道(36)，所述空心通道将所述结构单元(48)与所述两个介质室(24、26)中的一个介质室信号引导地连接。
4.根据权利要求3所述的液压蓄能器，其特征在于，所述端部部件(12)的空心通道(36)具有对于所述雷达仪(32)的信号可通过的封闭部件(38)，所述封闭部件设置在所述结构单元(48)与相邻的介质室之间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的液压蓄能器，其特征在于，所述封闭部件(38)由玻璃窗或陶瓷窗构成。
6.根据权利要求3所述的液压蓄能器，其特征在于，所述雷达仪(32)以所述结构单元(48)的形式与所述蓄能器壳体(10)的纵轴线(28)同轴地设置在所述蓄能器壳体的一个盖状的端部部件(12)中。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的液压蓄能器，其特征在于，所述分隔元件(16)是可纵向移动地在所述蓄能器壳体(10)中引导的分隔活塞(18)，所述分隔活塞具有平面的且横向于所述蓄能器壳体(10)的纵轴线(28)延伸的上侧(44)，所述上侧用作由所述雷达仪(32)发射的初级信号的反射面。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的液压蓄能器，其特征在于，所述分隔元件(16)在所述蓄能器壳体(10)中将作为所述两个介质室(24、26)中的一个介质室的气体侧与作为另一介质室的液体侧分隔，并且至少一个雷达仪(32)的信号通过所述气体侧和/或所述液体侧。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的液压蓄能器，其特征在于，所述雷达仪(32)的功能基于频率调制连续波方法，在所述频率调制连续波方法中，由所述发射器(42)连续发射的载波频率的频率作为初级信号在可预设的范围内变化，并且一旦由所述分隔元件(16)反射的信号作为次级信号到达所述接收器(46)，通过频率比较，在所述分隔元件(16)的每个移动位置中都至少能确定作为所述雷达仪(32)与所述分隔元件(16)之间的距离的路程。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的液压蓄能器，其特征在于，除了在所述位置监控的范围内测定路程之外，借助于所述雷达仪(32)的评估电子器件实施对所述分隔元件(16)的速度的测定和/或所述分隔元件(16)在所述蓄能器壳体(10)中的位置测定。
11.根据权利要求10所述的液压蓄能器，其特征在于，所述分隔元件(16)是蓄能器囊或分隔膜。
12.根据权利要求3所述的液压蓄能器，其特征在于，设计为弹夹式雷达传感器的所述结构单元(48)也能作为改装嵌件插入到相应的端部部件(12)或所述蓄能器壳体(10)本身中。
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