MXPA03004752A - Sistemas de almacenamiento de energia hidraulica. - Google Patents
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Abstract
Se describe un sistema de almacenamiento de energia hidraulica para vehiculos, para proporcionar eficiencia mas alta, tamano de paquete mas pequeno, peso mas bajo, construccion unitaria, durabilidad y confiabilidad mejorada en tanto que mantiene la capacidad para almacenar eficientemente y restaurar energia a altos niveles de potencia.
Description
SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA HIDRÁULICA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención es concerniente con sistemas de almacenamiento de energía hidráulica y más en particular es-concerniente con sistemas de almacenamiento de energía hidráulica utilizados en vehículos para proporcionar eficiencia más alta, tamaño del paquete más pequeño, menor peso, construcción unitaria, durabilidad y conflabilidad mejorada en tanto que se mantiene la capacidad para almacenar eficientemente y restaurar energía a altos niveles de potencia .
DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Los vehículos equipados con sistemas de almacenamiento de energía hidráulica tienen la capacidad de almacenar energía cinética durante el frenado, en tanto que la disipan por medio de los frenos y luego restaurarla para su aceleración subsecuente. Tales vehículos son llamados comúnmente "híbrido hidráulico" cuando el motor primario del vehículo también contribuye al almacenamiento de energía o "propulsión de energía hidráulica almacenada" (SHEP) cuando solamente la energía del vehículo es almacenada. Esta solicitud se refiere al almacenamiento de SHEP, pero las invenciones reveladas en la presente pueden ser aplicables a Ref.: 147694 vehículos híbridos hidráulicos. Las mejoras de la presente invención se aplican a acumuladores hidroneumáticos que son utilizados normalmente para almacenar energía en vehículos SHEP, híbridos hidráulicos y los circuitos hidráulicos asociados. En línea con la práctica industrial, el término "fluido" como se usa en esta solicitud se refiere a fluido hidráulico, comúnmente un liquido tal como un aceite mineral formulado especialmente. El termino "gas" se refiere al gas utilizado para precargar un acumulador hidroneumático, que es comúnmente nitrógeno seco. El desempeño y economía de combustible de un vehículo, particularmente uno sujeto a paradas y arranques frecuentes, pueden ser mejorados al recuperar y almacenar la energía cinética del vehículo durante la des-aceleración y luego restaurarla, menos cualquier pérdida que puede ocurrir, durante la aceleración subsecuente. Los sistemas de SHEP tienen una bomba hidráulica/motor (P/M) que puede ser conectado a un tren impulsor del vehículo, de tal manera que el vehículo pueda ser desacelerado al bombear fluido hidráulico a alta presión a un acumulador hidroneumático, recuperando mediante esto la energía cinética del vehículo. La aceleración subsecuente puede, por lo menos en parte, ser obtenida al utilizar la energía cinética almacenada para impulsar el P/M como un motor. Los sistemas híbridos hidráulicos tienen esta misma capacidad con la adición de una bomba hidráulica impulsada por el motor del vehículo. Este proporciona un sistema más flexible al costo de complejidad incrementada. Importantemente, proporciona todavía mejoras adicionales de economía de combustible al optimizar el uso'< del motor. Los vehículos híbridos hidráulicos y SHEP han sido-el tema de muchas patentes y documentos técnicos. La patente norteamericana No. 3,903,696 muestra un sistema SHEP básico, la patente norteamericana NO. 4,760,697 es una versión más compleja y la patente norteamericana No. 4,242,922 describe los componentes básicos de un híbrido hidráulico, todas incorporadas en la presente por referencia. Los documentos técnicos publicados cubren el uso de los sistemas SHEP y sistemas híbridos en automóviles, autobuses, camiones de basura, trenes y otros vehículos son representados por los siguientes documentos: "Simulation of a Hydraulic Hybrid Vehicle Power Train". ASME-Paper n 73-ICT-50, Sep 23 - 27 1973; "Practical Considerations for Energy-Storage Motor Vehicles", publicado por ASME, Nueva Cork, N.Y., E.ü.A. 1981; y "Studies of an Accumulator Energy-Storage Automobile Design with a Single Pump/Motor Unit, SAE Paper 851677 1985.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En su amplio aspecto, el sistema de almacenamiento de energía hidráulica de la invención para uso en un vehículo comprende un acumulador de alta presión, un primer acumulador de baja presión y un segundo acumulador de presión baja en'-paralelo, una bomba/motor en comunicación fluida con el acumulador de alta presión y con los primeros y segundos acumuladores de baja presión para bombear para un fluido desde los primeros y segundos acumuladores de baja presión al acumulador de alta presión cuando la bomba/motor es impulsada en un modo de bomba y para devolver el fluido a los primeros y segundos acumuladores de baja presión cuando la bomba/motor está en un modo de motor, tal bomba/motor tiene una caja para hacer circular fluido a través del mismo, una primera válvula de retención en serie con la bomba/motor y el segundo acumulador de baja presión cuando la bomba/motor está en el modo de motor para un flujo unidireccional de una porción de fluido desde la bomba/motor al segundo acumulador de baja presión, un enfriador en comunicación fluida en serie entre la caja de la bomba/motor, el segundo acumulador de baja presión y la bomba/motor y una segunda válvula de retención en serie entre el segundo acumulador de baja presión y la caja de la bomba/motor para un flujo unidireccional del fluido desde el segundo acumulador de baja presión a través de la caja de bomba/motor y el enfriador a la bomba/motor para el enfriamiento de tal porción del fluido cuando la bomba/motor está en el modo de bomba. Más en particular, una modalidad del sistema de almacenamiento de energía hidráulica de la invención para uso en un vehículo comprende un acumulador de alta presión, un* primer acumulador de baja presión y un segundo acumulador de baja presión en paralelo, una bomba/motor en comunicación fluida con el acumulador de alta presión y con los primeros y segundos acumuladores de baja presión para bombear un fluido desde primeros y segundos acumuladores de baja presión al acumulador de alta presión cuando la bomba/motor es impulsado en un modo de bomba para devolver el fluido a los primeros y segundos acumuladores de baja presión cuando la bomba/motor está en un modo de motor. Tal bomba/motor tiene una caja para hacer circular un fluido a través de la misma, una primera válvula de retención en serie entre la bomba/motor, la caja de la bomba y un enfriador para el flujo unidireccional de una porción de fluido desde la bomba/motor a través de la caja de la bomba y el enfriador y una segunda válvula de retención en serie con el enfriador y el segundo acumulador de baja presión para el flujo unidireccional de tal porción de fluido desde el enfriador al segundo acumulador de baja presión para enfriar tal porción del fluido cuando la bomba/motor está en el modo de motor, una tercera válvula de retención en serie con el segundo acumulador de baja presión y la bomba/motor y una cuarta válvula de retención en serie con el enfriador y la primera válvula de retención para el flujo unidireccional de una porción de fluido desde el segundo acumulador de baja presión a la caja de la bomba/motor y a través del enfriador a la bomba/motor para enfriar tal porción del fluido cuando la bomba/motor está en el modo de bomba . Una modalidad de acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo, comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal y que tiene una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, un pistón de alta presión montado transversalmente en la cámara de alta presión para un viaje axial alternativo en la cámara de alta presión y un pistón de baja presión montado transversalmente en la cámara de baja presión para un viaje axial alternativo en la cámara de baja presión y por lo menos tres vástagos equiespaciados que conectan el pistón de alta presión al pistón de baja presión para mantener los pistones perpendiculares al eje longitudinal de la caja cilindrica durante el viaje alternativo. Otra modalidad de acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal con una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, tal cámara de baja. presión tiene un extremo del gas alejado de la cámara de alta presión y un extremo de fluido adyacente a la cámara de alta presión, un pistón de alta presión montado deslizantemente para su viaje axial alternativo en la cámara'; de alta presión y un pistón de baja presión montado para su viaje axial alternativo en la cámara de baja presión, por lo menos un vástago de conexión para conectar el pistón de alta presión y el pistón de baja presión conjuntamente, un primer detector de posición montado en la cámara de baja presión adyacente al extremo de baja presión y un segundo detector de posición montado en la cámara de baja presión adyacente al extremo de alta presión, mediante lo cual los primeros y segundos detectores de presión controlan el viaje alternativo del pistón de baja presión en la cámara de baja presión. El acumulador . compensado puede comprender adicionalmente un detector de presión en comunicación fluida con la cámara de fluido de alta presión, mediante lo cual el segundo detector de posición o el detector de presión controla el viaje alternativo de los pistones de alta presión y baja presión y acciona un sistema de calentamiento. El primer detector de posición puede estar montado en la pared del extremo y preferiblemente, está montado en la pared del extremo sobre el eje longitudinal y comprende un transductor ultrasónico. Otra modalidad de acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal y que tiene una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, cada cámara de alta presión y la cámara de baja presión1; tienen un extremo de gas alejados entre sí y un extremo de fluido adyacentes entre sí, un pistón de alta presión montado deslizantemente para su viaje axial alternativo en la cámara de alta presión y un pistón de baja presión montado deslizantemente para su viaje axial alternativo en la cámara de baja presión, por lo menos un vástago de conexión para conectar los pistones de alta presión y baja presión conjuntamente en alineación axial, un bloque de válvulas en un extremo de la caja cilindrica y un conducto de alta presión que comunica el extremo de fluido de alta presión al bloque de válvulas y un conducto de baja presión que comunica el extremo de fluido de baja presión al bloque de válvulas. Los conductos de alta presión y baja presión pueden estar externos a la caja cilindrica. Los conductos de alta presión y de baja presión pueden estar internos a la caja cilindrica dispuestos paralelos al eje longitudinal y pasar a través del pistón de baja presión, se proporcionan medios de sellado en el pistón de baja presión para acoplar deslizantemente y sellar los conductos de alta presión y baja presión. üna modalidad adicional de acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo, comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal y que tiene una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, una de la cámara de alta presión y la cámara de baja presión tienen un diámetro más grande que el otro, un pistón de alta presión montado deslizantemente para su viaje alternativo en la cámara de alta presión y un pistón de baja presión montado deslizantemente para su viaje alternativo en el cilindro de baja presión, uno del pistón de alta presión y el pistón de baja presión tienen un diámetro más grande que el otro para crear un desequilibrio de flujo entre el cilindro de alta presión y el cilindro de baja presión, una bomba/motor en comunicación fluida con la cámara de alta presión y con la cámara de baja presión para bombear un! fluido desde la cámara de baja presión a la cámara de alta presión cuando la bomba/motor es impulsada en un modo de bomba y para devolver el fluido a la cámara de baja presión cuando la bomba/motor está en un modo de motor, tal bomba/motor tiene una caja para hacer circula fluido a través de la misma, un acumulador de baja presión en paralelo con la cámara de baja presión para recibir y descargar una porción del fluido desde la cámara de alta presión o la cámara de baja presión debido al desequilibrio de flujo entre el cilindro de alta presión y el cilindro de baja presión, durante el modo de bomba o el modo de motor, un enfriador en comunicación fluida con la caja de la bomba/motor, una primera válvula de retención en serie entre la bomba/motor, la caja de la bomba y el enfriador para el flujo unidireccional de una porción de fluido desde lal bomba/motor a través de la caja de la bomba y el enfriador, y una segunda válvula de retención en serie con el enfriador y el acumulador de baja presión para el flujo unidireccional de tal porción del fluido del enfriador al acumulador de baja presión para enfriar tal porción del fluido cuando la bomba/motor está en el modo de motor, una tercera válvula de retención en serie con el acumulador de baja presión y la bomba/motor y una cuarta válvula de retención en serie con el enfriador y la primera válvula de retención para el flujo unidireccional de una porción del fluido desde el acumulador de baja presión a la caja de la bomba/motor y a través del enfriador a la bomba/motor para enfriar una porción del fluido cuando la bomba/motor está en el modo de bomba. El pistón de alta presión es preferiblemente más grande que el pistón de baja presión, mediante lo cual el flujo hacia fuera desde la cámara de alta presión es mayor que el flujo hacia adentro a la cámara de baja presión para mantener una alta presión del fluido y para crear un desequilibrio de flujo positivo desde el cilindro de alta presión al cilindro de baja presión.
El acumulador de baja presión puede ser una cámara anular formada concéntrica dentro de la cámara de baja presión y contener un pistón acumulador anular, en forma de un anillo anular alargado, montado deslizantemente para su viaje alternativo en la cámara de acumulador anular. k Todavía una modalidad adicional del acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal y que tiene una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, un pistón de alta presión montado transversalmente en la cámara de alta presión para su viaje axial alternativo en la cámara de alta presión y un pistón anular de baja presión montado transversalmente en la cámara de baja presión para su viaje alternativo en la cámara de baja presión, por lo menos tres vástagos equiespaciados que conectan el pistón de alta presión al pistón de baja presión para mantener los pistones perpendiculares al eje longitudinal de la caja cilindrica durante el viaje alternativo, un cilindro acumulador de baja presión formado centralmente en la cámara de baja presión concéntrica con y dentro del pistón anular de baja presión, medios de sellado formados entre el cilindro de acumulador de baja presión y el pistón anular, mediante lo cual el pistón anular se encuentra en acoplamiento deslizante con el pistón de acumulador de baja presión, una bomba/motor en comunicación fluida con la cámara de alta presión y con la cámara de baja presión y el acumulador de baja presión para bombear un fluido desde la cámara de baja presión y desde el acumulador de baja presión a la cámara de alta presión cuando la bomba/motor está en un modo de bomba y para devolver el'; fluido a la cámara de baja presión y al acumulador de baja presión desde la cámara de alta presión cuando la bomba/motor está en un modo de motor, tal bomba/motor tiene una caja para hacer circular fluido a través de la misma, un enfriador en comunicación fluida con la caja de la bomba/motor y el acumulador de baja presión, mediante lo cual el fluido que fluye a y desde el acumulador de baja presión fluye a través del enfriador cuando la bomba/motor está en los modos de bomba y motor. Preferiblemente, la cámara de alta presión tiene un revestimiento de acero para su viaje axial alternativo del pistón de alta presión en la misma, tal revestimiento de acero define un anulo entre el revestimiento de acero y el cilindro sustancialmente de la longitud de la carrera del pistón, sustancialmente la longitud de la cámara de alta presión y medios de conducto de fluido que interconectan tal anulo con el fluido en la cámara de alta presión para igualar la presión hidráulica entre el revestimiento y la cámara. Otra modalidad de acumulador compensado que tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión en la cual el pistón de baja presión se mueve alternativamente comprende el pistón que tiene un embolo axial que se extiende desde el mismo, un recipiente amortiguado para recibir el fluido que se drena de un pistón/motor. Una galería cilindrica formada en una pared del½ extremo de la cámara de baja presión para recibir de manera sellante el embolo del pistón y para recibir el fluido del recipiente amortiguador para drenar a la cámara atmosférica y una salida del fluido en el fondo de la cámara atmosférica en comunicación con un acumulador de baja presión o cámara de baja presión a través de una válvula de retención, mediante lo cual la inserción del embolo del pistón cierra la cámara atmosférica a la atmósfera y la compresión del aire en la cámara atmosférica abre la válvula de retención para bombear fluido en el fondo de la cámara atmosférica al acumulador de baja presión o cámara de baja presión. Un acumulador compensado alternativo tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión en la cual el pistón de baja presión se mueve alternativamente comprende un recipiente amortiguador para recibir un fluido que se drena de un pistón/motor, un orificio formado en una pared del extremo de la cámara de baja presión para recibir el fluido del recipiente amortiguador para drenar a la cámara atmosférica, medios de embolo formados en el pistón para cerrar tal orificio de la pared del extremo y una salida del fluido en el fondo de la cámara atmosférica en comunicación con un acumulador de baja presión o cámara a través de una válvula de retención, mediante lo cual el movimiento alternativo del pistón y los medios de émbolo cierra la cámara atmosférica a la atmósfera1-y la compresión de aire en la cámara atmosférica abre la válvula de retención para bombear fluido en el fondo de la cámara atmosférica al acumulador de baja presión o cámara de baja presión. Todavía una modalidad adicional de acumulador compensado que tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión comprende una bomba de émbolo de retorno de muelle que está montado en proximidad a la parte superior del pistón de baja presión que se extiende a la cámara de baja presión para su empalme con una pared de barrera que separa la cámara de baja presión de la cámara de alta presión, una entrada a la bomba de émbolo desde la cámara de baja presión formada en la parte superior del pistón de baja presión, una válvula de retención normalmente cerrada en la entrada para el flujo unidireccional desde la cámara de baja presión a la bomba de émbolo y una salida desde la bomba de émbolo a la cámara atmosférica y una válvula de retención normalmente cerrada en la salida para el flujo unidireccional de la bomba del émbolo a la cámara atmosférica, mediante lo cual el empalme de la bomba de émbolo contra la pared de barrera durante el movimiento alternativo del pistón de baja presión bombea cualquier aire presente en la parte superior de la cámara de baja presión a la cámara atmosférica. La bomba de émbolo puede estar montada en la pared de barrera y medios de conducto formados en lak pared de barrera dirigen el aire bombeado a la atmósfera. Otra modalidad de acumulador compensado que tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión, en la cual la. caja cilindrica tiene una pared de barrera que separan la cámara de alta presión de la cámara de baja presión, comprende una válvula de disparo asentada en un asiento de válvula formado en la pared de barrera y predispuesta o impulsada para el flujo normalmente cerrado desde la cámara de alta presión a la cámara de baja presión, tal válvula de disparo tiene un vástago que se proyecta a la cámara de baja presión, mediante lo cual el empalme del pistón de baja presión contra el vástago de la válvula de disparo abre la válvula de disparo para permitir el flujo del fluido de alta presión desde la cámara de alta presión a la cámara de baja presión. Todavía una modalidad adicional de acumulador compensado que tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión, en la cual la caja cilindrica tiene una pared de barrera que separa la cámara compensada de alta presión de la cámara de baja presión, comprende una válvula de pulgar de disparo montada sobre el pistón de alta presión que se proyecta hacia la pared de barrera, un asiento de válvula para la válvula de pulgar de disparo formado sobre la pared de barrera en comunicación fluida con la cámara de baja presión para recibir la válvula t-de pulgar de disparo para el cierre antes de la descarga completa de fluido de alta presión de la cámara de alta presión y un servo-orificio de suministro formado en la pared de barrera en comunicación fluida con la bomba/motor mediante lo cual el fluido de alta presión residual en la cámara de alta presión después del cierre de la válvula de pulgar de disparo es dirigido al motor/bomba. Un sistema de acumulador unitario que comprende el acumulador compensado ha sido deseable en el cual la caja cilindrica esté incorporada con un bloque de válvulas y con una bomba/motor tipo sobrecentrado o bomba/motor tipo no sobrecentrado para una estructura unitaria para el montaje directo a un impulsor final del vehículo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las modalidades de la invención serán ahora descritas con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales : La figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de SHEP de la técnica previa con recipiente de fluido atmosférico; La figura 2 es una ilustración esquemática de un sistema de SHEP plenamente sellado de la técnica previa; La figura 3 es una ilustración esquemática del uso de acumuladores de LP de tubo con un flujo de enfriamiento de una sola dirección; La figura 4 es una ilustración esquemática del uso de dos acumuladores de LP con un flujo de enfriamiento de dirección doble; La figura 5 es una ilustración esquemática de un sistema de SHEP que muestra una vista seccional longitudinal de un acumulador compensado; La figura 6 es una vista seccional longitudinal fragmentaria de un acumulador compensado con múltiples vástagos de conexión; La figura 7 es una vista seccional del acumulador compensado mostrado en la figura 6 tomada a lo largo de la 7- 7 de la misma; La figura 8 es una vista seccional longitudinal · fragmentaria de un acumulador compensado con detección de posición; La figura 9 es una vista seccional longitudinal fragmentaria de un acumulador compensado con un bloque de válvulas ; La figura 10 es una vista seccional del acumulador compensado de la figura 9 tomada a lo largo de la linea 10-10 de la misma; La figura 11 es una vista seccional longitudinal fragmentaria de un acumulador compensado con conexiones internas; k
La figura 12 es una vista seccional del acumulador compensado mostrado en la figura 11 tomada a lo largo de la linea 12-12 de la misma; La figura 13 es una ilustración esquemática de un sistema de SHEP con una vista seccional longitudinal de un acumulador compensado desequilibrado; La figura 14 es una ilustración esquemática del sistema de SHEP mostrado en la figura 9 con una vista seccional longitudinal de un acumulador de LP concéntrico externo y revestimiento de HP sin esfuerzo; La figura 15 es una vista seccional longitudinal de un acumulador de LP concéntrico interno y revestimiento de HP sin esfuerzo; La figura 16 es una vista seccional longitudinal fragmentaria de una bomba de compresión de recarga para el sistema sellado; La figura 17 es una vista seccional fragmentaria de la bomba de compresión de recarga mostrada en la figura 16 en una posición cerrada; La figura 18 es una ilustración esquemática de un sistema de recipiente atmosférico con una vista seccional longitudinal fragmentaria de una bomba de compresión de recarga; La figura 19 es una vista seccional longitudinal fragmentaria de una bomba de compresión en un pistón de LP; La figura 20 es una vista seccional longitudinal de un sistema purgado de aire; La figura 21 es una vista seccional longitudinal de un aparato de protección de fin de carrera; La figura 22 es una vista seccional ampliada de la válvula de carrete de la figura 21 en una posición cerrada; La figura 23 es una vista seccional ampliada de la válvula de carrete mostrada en la figura 21 en una posición abierta; La figura 24 es una vista seccional fragmentaria de un servosuministro de alta presión auxiliar; La figura 25 es una vista seccional ampliada del servosuministro mostrado en la figura 24 en una posición abierta; La figura 26 es una vista seccional ampliada del servosuministro mostrado en la figura 24 en una posición cerrada; La figura 27 es una vista en elevación lateral parcialmente en corte de una construcción unitaria con bomba/motor sobrecentrado;
La figura 28 es una vista en elevación lateral, parcialmente en corte, de una construcción unitaria con una bomba/motor no sobrecentrado; La figura 29 es una vista en elevación lateral, parcialmente en corte, de una construcción unitaria con unah bomba/motor de sobrecentrado sin conductos flexibles en la posición central; La figura 30 es una vista en elevación lateral, parcialmente en corte, de una construcción unitaria con una caja de engranajes de transferencia; y La figura 31 es una vista en elevación lateral parcialmente en corte de una construcción unitaria con una bomba/motor invertido.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La figura 1 muestra un sistema de SHEP básico, a manera de ejemplo, que consiste de una unidad P/M, que es conectada al tren impulsor de un vehículo de una manera no mostrada, de tal manera que la rotación de las P/M es acoplada al movimiento del vehículo. La energía es almacenada en el acumulador de alta presión (HP) 2, el cual puede estar sellado para un almacenamiento de energía a largo plazo mediante la válvula de obturación 3. Este acumulador tiene comúnmente una presión de precarga de aproximadamente 150 bars y una presión máxima de aproximadamente 350 bars, pero podría tener otras proporciones de presión. El transductor de presión el valor de HP al sistema de control, no mostrado. Debido a que la unidad de P/M es comúnmente una unidad de pistón axial de alta velocidad, requiere una presión de carga, comúnmente de alrededor de 10 bars, en su entrada1; cuando bombea si se va a evitar la cavitación a velocidades más altas. Esto es provisto mediante el acumulador de baja, presión (LP) 5. El transductor 6 introduce el valor de baja presión al sistema de control. El fluido que entra al acumulador HP 2 comprimirá el gas en la cámara 2a, provocando así que la presión se eleve. Al mismo tiempo, el fluido debe salir del acumulador de LP, impulsado mediante la presión del gas LP en la cámara de gas 5a, de tal manera que la presión del acumulador de LP debe caer. La cantidad de caída depende de los tamaños relativos de los dos acumuladores . Normalmente, el acumulador de LP será más grande que el acumulador de HP, de tal manera que el intervalo de presión del acumulador de LP es menor que en el lado del acumulador de HP. A medida que el vehículo se desacelera, la presión del acumulador de HP se elevará y la presión del acumulador LP caerá y lo inverso a medida que el vehículo acelera. Esto significa que normalmente la presión del acumulador de LP será más baja a bajas velocidades de vehículo y las velocidades rotacionales de P/M y más alta a altas velocidades. Dentro de limites sensibles, este es un efecto benéfico ya que el P/M necesita una presión de entrada más alta a velocidades más altas para evitar la cavitación cuando se pone en operación como una bomba. La unidad de P/M tiene fugas de algo de fluido a su¾ caja, que es drenado al recipiente 7, que está abierto a la atmósfera a través del respiradero de filtro 8. Esto es requerido con muchos diseños de P/M estándar ya que no están apropiados para tener cualquier presión significativa en su caja, siendo nominalmente de 1 bar. Este fluido es devuelto al sistema mediante la bomba de carga 9, que lo regresa al lado del acumulador LP a través del filtro 10 y el enfriador 11. Hay muchas maneras de que la bomba de carga se puede poner en operación. Por ejemplo, para un interruptor de nivel en el recipiente puede cambiar a la bomba a medida que el recipiente se llena. En este caso, la bomba de carga tiene una doble función de proporcionar flujo suficiente a través del enfriador para mantener el sistema a una temperatura de operación aceptable también como re-abastecimiento de las fugas de la caja P/M. Si el flujo de enfriamiento requerido es mayor que las fugas, la bomba puede ser mantenida encendida y su alimentación hacerse circular de regreso a través de la válvula de control de presión 12. Esta válvula es controlada para asegurar que la cantidad correcta de fluido esté almacenada en el acumulador LP para equilibrar el fluido actualmente almacenado en el acumulador de HP. La bomba de carga tiene en todo el tiempo que elevar su presión de suministro de la presión atmosférica a LP, lo que presente un desperdicio de energía considerable, reduciendo la eficiencia global del sistema de almacenamiento. En esta configuración, la unidad de P/M es capaz de ponerse en operación sobrecentrada, de tal manera que funciona como una bomba en desplazamiento positivo, provocando desaceleración del vehículo y transfiriendo fluido de los acumuladores de LP a HP. Se pone en operación como un motor en desplazamiento negativo, tomando fluido del acumulador de HP. El momento de torsión del motor es función del valor de desplazamiento y la diferencia de presión de tal manera que la orden del conductor es traducida a una válvula de desplazamiento mediante el sistema de control. Otros sistemas utilizan una unidad de P/M que es solamente capaz de un lado de operación central como se representa en la patente norteamericana 4,760,697, que requiere algunas válvulas de control adicionales para cambiar de la desaceleración a la aceleración. Es ventajoso llenar el volumen de gas del acumulado HP con la espuma elastomérica, ya que esto hace su operación sustancialmente isotérmica, con una mejora considerable en eficiencia y menos problemas con las altas temperaturas del gas. El uso de espuma en el acumulador de LP tiene poco efecto sobre la eficiencia pero ayuda a reducir las temperaturas . El acumulador de HP mostrado en la figura 1 es definido como un tipo vejiga con relleno de espuma de la'" vejiga en el compartimiento 2a. Esta es la técnica aceptada, pero hay preocupaciones acerca de la conflabilidad a largo plazo de la vejiga ya que se debe deformar no solamente por si misma sino también la espuma a medida que el acumulador se vuelve cargado. Idealmente, la espuma no es permeable y se debe comprimir con el gas de tal manera que haya poco flujo de gas a través de los intersticios de la espuma. Un flujo excesivo podría dañar la espuma y conducir a algunas pérdidas de eficiencia. No es posible proporcionar una compresión uniforme con una vejiga plegada, conduciendo posiblemente a deterioro de la espuma y creando fallas de la vejiga. La figura 2 muestra un sistema de SHEP similar, pero que utiliza una unidad de P/M que puede tomar el LP · en su caja, hasta aproximadamente 10 bars . Este está diseñado como un sistema SHEP sellado ya que está sellado de la presión atmosférica. La unidad de P/M 21, el acumulador de HP 22 la válvula de obturación 23, el transductor 24 y el acumulador LP 25 actúan como se describe con referencia a los componentes correspondientes a la figura 1. En este caso, la bomba circulante 23 tiene solamente que bombear a través de las caldas de presión del filtro 27 y el enfriador 28, dando como resultado un ahorro de energía significativo con respecto al sistema de SHEP abierto de la figura 1. El'; conducto 29 proporciona circulación de flujo a través de la caja de la unidad de P/M que es frecuentemente un requerimiento para operaciones a altas velocidades rotacionales. Sin embargo, la bomba circulante es típicamente impulsada fuera del sistema eléctrico del vehículo, que no es una ruta eficiente para la energía; desde el alternador a la batería, al motor eléctrico y finalmente a la bomba. La bomba podría ser de velocidad variable para minimizar el uso de potencia dependiendo de la temperatura del sistema y requerimientos de circulación mínimos lo que conduce a complejidad de control y costos más altos. La bomba es también otra fuente potencial de ruido. El acumulador de LP 25 es mostrado como un acumulador tipo pistón convencional. El pistón flotante 30 tiene que ser suficientemente largo para ser estable y no doblarse y atorarse en la perforación. Es práctica usual ahuecar el pistón en el lado del gas para minimizar la longitud global del acumulador, ya que el gas nunca está plenamente comprimido en cualquier caso. Sin embargo, esta construcción no es ideal para una espuma ya que la espuma/gas en el hueco del pistón se comprimirá, requiriendo el flujo de la espuma/gas desde la galería principal al rebajo, lo que conducirá a distorsión de la matriz de espuma y dará como resultado un flujo de gas a través de sus intersticios. El acumulador de HP es mostrado con el pistón 31 de frente al otro lado, de tal manera que la espuma/gas se comprime uniformemente. Sin embargo, hay ahora un volumen inutilizable de fluido en el pistón, requiriendo que el acumulador sea fabricado más largo. La variación de la presión del acumulador de LP a medida que el acumulador es cargado y descargado con el fluido de HP es la misma como se discute con el sistema de la figura 1. Sin embargo, en este caso, la presión del acumulador de LP también actúa sobre la caja del P/M y sobre su sello del árbol, de tal manera que, en la práctica, el acumulador LP necesita ser comparativamente grande para limitar la presión del acumulador de LP máxima dentro de las clasificaciones de la caja y sello del árbol. El sello del árbol P/M es un componente crítico ya que debe permanecer libre de fugas en el intervalo de presiones del acumulador de LP y velocidades rotaciones de P/M. Para ser aceptable en un ambiente automotriz, debe reponer de manera confiable la integridad sellada del sistema por toda la vida del vehículo. La figura 3 muestra una modalidad de la presente invención elimina la necesidad de que la bomba circulante esté en un sistema de SHEP sellado al utilizar dos acumuladores de LP; un primer acumulador grande 45 y un segundo acumulador 46. La unidad de P/M 41, el acumulador de HP 42, la válvula de obturación 43 y el transductor de presión 44 son como en las figuras previas. A medida que el'; vehículo se acelera y la unidad de P/M está en el modo de motor, el fluido fluye desde el acumulador de HP 42 a través de la unidad de P/M 41 al primer acumulador de LP 45 y a través de la válvula de retención 49 al segundo acumulador pequeño 46. Durante la desaceleración, cuando la unidad de P/M se encuentra en el modo de bomba, el fluido fluye desde los acumuladores de LP 45, 46 a la unidad de P/M al acumulador de HP 42. El flujo desde el acumulador de LP grande 45 va directamente a la unidad de P/M pero el flujo del acumulador pequeño es desviado a través de la válvula de retención 50, a través de la caja de P/M, el filtro 47 y el enfriador 48 antes de llegar a la entrada de la unidad de P/M. Esto proporciona la circulación y enfriamiento de una porción del fluido durante la mitad del ciclo. Las válvulas de retención 49 y 50 pueden ser invertidas para proporcionar circulación durante la aceleración si así se desea. La única pérdida de eficiencia es la pérdida de presión a través del filtro y el enfriador, que puede ser dimenszonada para adaptarse al requerimiento de flujo de enfriamiento real, con el acumulador pequeño que está dimensionado para proporcionar aquel flujo. La figura 4 muestra una modalidad adicional que proporciona la circulación durante ambos modos de operación. Durante la aceleración cuando la unidad de P/M se encuentra1; en el modo de motor, el flujo principal del fluido es desde el acumulador HP 42 al acumulador de LP 45, el flujo circulante para a través de la válvula de retención 52, la caja de P/M, el filtro 47, el enfriador 48 y la válvula de retención 59 al acumulador de LP pequeño 46. Durante la desaceleración, cuando la unidad de P/M se encuentra en el modo de bomba, el flujo principal del fluido es desde el acumulador de LP 45 al acumulador de HP 42. El flujo circulante pasa desde el acumulador de LP pequeño 46 a través de la válvula de retención 50, la caja de la unidad de P/M, el filtro 47, el enfriador 48 y la válvula de retención 60 a la entrada de la unidad de P/M para su transferencia al acumulador de HP 42. Esto proporciona efectivamente una circulación del flujo que es una pequeña porción del flujo del fluido pero una proporción sustancialmente fija del flujo principal. Mientras más frecuente es el flujo a través del enfriador, en comparación con la figura 3, significa que el enfriador puede ser más pequeño, con un requerimiento de flujo más pequeño, conduciendo a un acumulador más pequeño 46.
ün acumulador compensado o de presión compensada combina efectivamente la alta y baja presión en un conjunto, de tal manera que el flujo al lado de HP es desplazado por el flujo desde el lado de LP. Consiste esencialmente de dos acumuladores de pistón colocados conjuntamente de manera* axial con los pistones unidos con un vástago de conexión. La patente norteamericana No. 2,721,446 y la patente norteamericana NO. 3,918,498, incorporadas en la presente por referencia, describen tal dispositivo. En su forma más simple, elimina la necesidad del acumulador de LP ya gue el flujo al acumulador de HP está plenamente desplazado por el flujo desde el pistón de LP. La figura 5 muestra un sistema de SHEP que utiliza un acumulador compensado 62, P/M 41, válvula de obturación 43 y transductor de presión 44 como antes. El acumulador compensado 62 consiste de una construcción de caja cilindrica que encierra una cámara de alta presión 65 llena de gas/espuma pre-cargada, con un montaje de pistón que se mueve alternativamente que consiste de un pistón de HP 56, pistón LP 67 y vástago de conexión axial 68, todos con sellos como se muestra. La cámara 69, a la izquierda del pistón de HP como se observa en la figura 5 está conectada al lado del fluido del HP de SHEP, mientras que la cámara 70, a la derecha del pistón de LP, está conectada al lado de fluido de LP de SHEP. La cámara 71, a la izquierda del pistón de LP, está conectada a la atmósfera a través del respirador de filtro 72. La forma cilindrica de la cámara de espuma/gas de HP es ideal en que el gas y la espuma pueden ser comprimidos fácilmente de manera conjunta sin distorsión de la matriz de espuma o flujo de gas a través de los intersticios de espuma. '
El flujo del fluido de HP a la cámara del HP d.el acumulador 69 provocará que el montaje del pistón se mueva a la derecha, desplazando un volumen igual de fluido hacia afuera del orificio de LP 78 y extrayendo aire a través del respirador 72. Inversamente, el flujo del fluido de HP hacia afuera del acumulador 62 provocará que el montaje del pistón se mueva a la izquierda, extrayendo un volumen igual de fluido de LP a la cámara de LP 70 y expulsando el aire hacia afuera a través del respirador 72. Un acumulador de LP pequeño 75 es requerido para asegurar que una presión de carga apropiada sea mantenida en la entrada de P/M y para compensar variaciones de volumen debido a la temperatura cambiante del sistema y otros factores. No hay flujo hacia adentro y hacia afuera de este acumulador durante un ciclo de desaceleración y aceleración normal, de tal manera que una bomba de circulación 76 es requerida. En contraste al sistema equivalente ilustrado en la figura 2, no hay variación de LP a medida que el acumulador es cargado y descargado, lo que significa que la presión del acumulador de LP tiene que ser todo el tiempo lo suficientemente alta para la unidad de P/M en su velocidad de operación más alta. El área del pistón 73, en el lado izquierdo del pistón de HP, es menor que el área 74, en el lado derecho, debido a la presencia del vástago de conexión 68. El vástago de conexión es mantenido en ligera tensión mediante la baja' presión en la cámara de LP que actúa sobre el lado derecho del pistón LP. El equilibrio de fuerzas del montaje del pistón significa que la presión del fluido de HP será siempre ligeramente más alta que la presión del gas HP, por una cantidad que depende principalmente del tamaño relativo del vástago de conexión. Mientras más pequeño es el diámetro del vástago de conexión, más pequeña es la diferencia entre las presiones de fluido y el gas. Una presión de fluido más alta que la presión del gas es benéfica, dentro de limites sensibles, ya que el sello del pistón siempre actuará en la misma dirección independientemente de la dirección de movimiento de pistón, será mejor reubicado y será más fácil de sellar un fluido de relativamente alta viscosidad que un gas de baja viscosidad. Los pistones 66 y 67 pueden ser de corta longitud, en comparación con los pistones 30 y 31 (figura 2), debido a que están estabilizados al ser unidos mediante el vástago de conexión 68, a condición de que el vástago sea tanto de diámetro suficiente y conectado apropiadamente para establecer un soporte estable de los pistones. En la práctica esto significa que el vástago de conexión necesita ser más grande que lo requerido para simplemente resistir la fuerza de tracción pequeña de la LP que actúa sobre el pistón LP. El acumulador compensado proporciona una reducción en el tamaño del paquete global, por aproximadamente 25% en volumen, ya que los pistones pueden ser más cortos que aquellos mostrados en la figura 2 y el volumen de gas de LP considerable no es requerido . Las figuras 6 y 7 muestran una construcción para un acumulador compensado con el vástago de conexión central 68 de la figura 5 reemplazado por tres vástagos de conexión equiespaciados de diámetro pequeño 81. Esto proporciona un soporte estable de los pistones 82 y 83, de tal manera que pueden seguir siendo de corta longitud, en tanto que obtienen un área de sección transversal del vástago de conexión total pequeña. El área de sección transversal pequeña de los vástagos de conexión reduce la diferencia en área efectiva, de tal manera que el área 84 sobre el lado del fluido del pistón de HP 82 es solo relativamente menor que el área 85 sobre el lado del gas, con el resultado que la presión de fluido es solamente ligeramente más alta que la presión del gas para obtener un equilibrio de fuerzas. Comúnmente, una diferencia de presión de aproximadamente 10 bars con una presión del acumulador máxima de 35 bars puede ser obtenida. Se considera que esto es ideal para proporcionar un desempeño de sello apropiado con mínima fricción y desgaste. Se comprenderá que más de tres vástagos de conexión pueden ser usados si se requiere para cumplir con una conveniencia de construcción. Una instalación de SHEP típica tendrá el acumulador tendido horizontal, ya que esta posición1,1 es acomodada más fácilmente dentro de la estructura del vehículo. La mayoría de los acumuladores utilizados para el-almacenamiento de energía industrial están montados verticalmente. La construcción industrial de la figura 7 tiene una ventaja adicional en mantener la posición rotacional de los pistones lo que permite la instalación de dispositivos sensibles a la posición en los pistones, que de otra manera tendrían que ser instalados en la caja del acumulador. Los acumuladores tipo gas son sensibles a la temperatura. La presión de la espuma elastomérica minimiza efectivamente los efectos de la " elevación de temperatura de la compresión, pero la temperatura ambiente de un acumulador en un automóvil puede variar ampliamente dependiendo de las condiciones del tiempo actuales y otros factores tales como la proximidad del sistema de escape y la transferencia de calor del fluido hidráulico al gas. Tomando por ejemplo un sistema de almacenamiento de energía que tiene un intervalo de presión de diseño de 175 a 350 bars, la unidad de P/M está dimensionada para proporcionar la tracción requerida a pleno desplazamiento a 175 bars, con menos desplazamiento que es utilizado a presiones más altas. Las presiones menores de 175 bars no proporcionarían la tracción de diseño, pero pueden todavía proporcionar algo de energía útil en paralelo con el sistema impulsor del vehículo impulsado por el motor. El control convencional utilizando un transductor de presión de acumulador de HP supondría que el acumulador fue vaciado cuando la presión cae a 175 bars, de tal manera que esta energía no está disponible. Si el gas de HP es precargado a 175 bar a una temperatura de por ejemplo 60°C, la temperatura de trabajo de diseño, la presión de precarga será de aproximadamente 135 bars a 0°C, dando una capacidad de almacenamiento útil de solamente el 75% de diseño si solamente se utiliza el intervalo de 175 a 350 bars. Si el pleno desplazamiento del acumulador puede ser usado de 135 bars a 350 bars, hay realmente más energía disponible que cuando se pone en operación a temperatura de diseño, pero con una tracción disponible que cae a 75% a medida que el acumulador se descarga plenamente. La variación en el bajo corte del uso de acumulador de HP hace difícil utilizar un transductor de presión para el control. La figura 8 muestra un acumulador compensado que incorpora detectores de posición por propósitos de control ya sea en la cámara atmosférica o en la cámara de fluido de LP.
El uso de interruptores de proximidad en un acumulador HP tipo vejiga no es práctico y es difícil en un tipo pistón debido a las altas presiones. El pistón de LP 91 se mueve a la izquierda como se muestra en la figura 8 a medida que la energía almacenada1; acelera el vehículo hasta que dispara el detector 92, qµe indica que el acumulador está vacío. Durante la desaceleración, el pistón 91 se mueve a la derecha hasta que ya sea el detector 93 es disparado lo que indica que el acumulador está lleno o el transductor de presión 94 señala que se ha alcanzado la presión previsible máxima. Esta combinación de detectores de posición y transductor de presión proporciona el uso máximo del acumulador con respecto a un intervalo de condiciones de temperatura. Bajo condiciones muy frías, una lectura del transductor de LP cuando el acumulador está vacío, como se indica por el detector 92, puede ser usada para introducir un sistema de ¦ calentamiento de gas, no mostrado, como se ejemplifica en la patente norteamericana No. 4,367,786, utilizando un refrigerante del motor o escape. Los detectores de posición 92 y 93 pueden ser de cualquier tipo conocido. Alternativamente, se puede utilizar un transductor de posición de intervalo más largo 95, tal como del tipo ultrasónico . Es ventajoso para el sistema de SHEP o el sistema híbrido hidráulico sea empacado como una sola unidad sellada que puede estar instalada en el vehículo como un componente de herramental plenamente montado y probado y no instalado pieza a pieza como cono con un sistema hidráulico normal con tubería de conexión instalada subsecuentemente, entonces el½ sistema tiene que ser llenado con fluido, cargado a presión, purgado de aire y corrida de prueba. Las figura 5, 9 y 10 muestran un acumulador compensado 100 con conductos 101 y 102 que conectan los orificios del acumulador a un bloque de válvulas 103 que contiene todas las válvulas retenidas para el sistema de SHEP. Las figuras 9 y 10 muestran los conductos 101, 102 en las esquinas 103, 104, respectivamente del montaje, de tal manera que la dimensión global del paquete no es incrementada. Las figuras 11 y 12 muestran un arreglo similar con los conductos, localizado al in terror del acumulador compensado, que pasa a través del pistón 120 para hacer un paquete más compacto y que se mira más limpio. Conductos de alta y baja presión 111 y 112 son conectados al bloque de válvulas 113. El conducto de HP 111 es comunicado al lado de HP del acumulador a través de pasajes 114. ün sello 115 en el pistón de LP 120 que circunda el conducto 111 impide fugas a medida que el pistón se mueve alternativamente mediante el vástago de conexión 118. El conducto de LP 112 está comunicado con el lado de LP del acumulador por medio de pasajes 116. ün sello 119 en el pistón de LP 120 que circunda el conducto 112 impide fugas a medida que el pistón se mueve alternativamente. El diámetro de la cámara de LP 117 se puede hacer más grande que el diámetro de la cámara de HP, como se ilustra, para*: proporcionar un área del pistón igual con la inclusión de los conductos . La figura 13 muestra un acumulador compensado 121 en el cual el pistón de HP 122 es más grande que el pistón LP 123. Esto significa que a medida que el acumulador es cargado durante la aceleración del vehículo, el flujo hacia adentro al lado de HP no es plenamente compensado por el flujo hacia, afuera del lado de LP, la diferencia está compuesta por un acumulador pequeño 124. Similarmente, a medida que el acumulador -es descargado durante la aceleración, el flujo hacia afuera del HP es mayor que el flujo hacia adentro al LP, con la diferencia que avanza al acumulador pequeño. El grupo de cuatro válvulas de retención 125, descrito anteriormente con referencia a la figura 4, se pone en operación de tal manera que todo el flujo hacia adentro y hacia afuera del acumulador pequeño pasa a través de la caja del P/M, el filtro y el enfriador, evitando así la necesidad de una bomba circulante. La diferencia en diámetros del pistón y el tamaño del acumulador pequeño pueden ser seleccionados para proporcionar cualquier cantidad deseada de circulación y un incremento razonable en la presión de entrada de P/M a medida que el acumulador principal se descarga para acelerar el vehículo. El proceso de circulación operaría igualmente bien si el pistón del LP fuera más grande que el pistón de HP, ya que solamente se requiere una'.' diferencia en sus tamaños, pero el cambio en la presión de entrada de P/M sería entonces disminuido a medida que el acumulador principal se descarga, lo cual seria una opción menos favorecida. El sistema de la figura 13 requiere un acumulador pequeño que es inconveniente para ajusfar a una construcción ' unitaria. La figura 14 muestra un pistón de acumulador pequeño anular 131 que es integral y concéntrico con el extremo de LP del acumulador compensado 132. El pistón y acumulador pequeño 131 es un anillo anular montado alternativamente en el anulo 135 y tiene que ser de suficiente longitud para ser estable y no doblarse en su cilindro anular. Este montaje puede ser obtenido sin incrementar significativamente las dimensiones del paquete tanto debido a que el pistón de LP 133 es más pequeño que el pistón de HP 134 y debido a que el extremo de HP tiene que ser construido con una pared más gruesa que el espesor de pared del extremo de LP para soportar la alta presión. La figura 15 muestra otra modalidad de la invención que utiliza los múltiples vástagos de conexión 141 de las figuras 6 y 7 con el acumulador pequeño 142 montado concéntricamente al interior del pistón de LP 145 del acumulador compensado. Una precarga del gas de acumulador' pequeño, normalmente de alrededor de 5 bars, es insertada a través de la válvula de carga 143 y los pasajes 144. El* pistón de LP 145 es mostrado como un anillo anular y puede ser de longitud corta a medida que sea mantenido estable mediante los vástagos de conexión equiespaciados 141. La integración de la cámara de LP integrada al centro del acumulador de LP elimina la necesidad de un acumulador de LP separado para generar flujo de enfriamiento. El flujo de esta cámara central está dirigido por medio de la caja de bomba/motor tanto durante los modos de aceleración como de frenado. El orificio de acceso del acumulador pequeño 146 está colocado intencionalmente en la parte superior del cilindro del acumulador 142 para impedir la recolección de aire. El acumulador pequeño es mostrado con la conexión de gas en la placa central del acumulador compensado. Puede ser invertido con la conexión del gas en la placa del extremo si esto es conveniente para una construcción particular. El acumulador pequeño es mostrado concéntrico al pistón de LP y el cilindro pero puede estar posicionado descentrado si esto es conveniente para una construcción particular. La patente norteamericana No. 2,764,999 muestra en la figura 2 y la patente norteamericana No. 4,714,094 muestra en la figura 3 construcciones de acumulador en las cuales el gas HP actúa sobre el lado exterior del tubo del cilindro, de tal manera que está esencialmente libre de esfuerzos, ambas de las cuales están incorporadas en la presente por referencia. Esta construcción, particularmente de la revelación última, será la construcción preferida para aplicaciones de SHEP si no fuera por la necesidad de utilizar espuma elastomérica en los cilindros de gas de HP. La figura 15 ilustra una construcción preferida para el extremo de HP del acumulador compensado apropiado para el uso de espuma. Un revestimiento de acero asentado a la piedra 147 proporciona la perforación para el movimiento alternativo del pistón de HP sellado 148. En un diseño convencional este es parte de la construcción el recipiente a presión 151 y se expandirá bajo presión proporcionando un espacio de extrusión incrementado para el sello y será sometido a cualesquier distorsiones que pueden ya sea ocurrir durante la manufactura o subsecuentemente debido a los montajes u otras fuerzas externas. En esta modalidad, el fluido de HP, en lugar del gas como se enseña en las referencias, es conectado al exterior del revestimiento por medio de galerías de conexión, tal como se deslinda por el número 149, de tal manera que la presión hidráulica actúa igualmente sobre el exterior del revestimiento, volviéndolo asi esencialmente libre de esfuerzos. Obviamente, esto también puede ser aplicado a acumuladores de un solo pistón. La construcción ilustrada muestra que el revestimiento tiene la longitud de la carrera del pistón de HP con el sello 150 que separa el fluido del gas. Dependiendo de las conveniencias de construcción, el revestimiento se puede extender por la plena longitud de la cámara de HP. El sello puede ser reemplazado por un enlace adhesivo entre el revestimiento y el recipiente a presión 151, particularmente si el recipiente a presión es de construcción compuesta. La provisión de algo de circulación del fluido entre el revestimiento y el recipiente a presión puede ser usada para calentar el gas de HP con el fluido hidráulico, tanto para mejorar la capacidad de almacenamiento del acumulador como proporcionar algo de enfriamiento para el sistema hidráulico. Los sistemas hidráulicos están propensos a fugas externas del fluido hidráulico y se debe tomar mayor cuidado con el sello e instalación del sistema para proporcionar una solución confiable. Un sistema de SHEP debe estar libre de fugas externas por toda la vida del vehículo, üna de las estrategias utilizadas para minimizar las posibilidades de fugas es minimizar todos los sellos dinámicos externos y asegurarse que aquellos que son inevitables solamente sellen a baja presión, preferiblemente a presión atmosférica. Los sellos atmosféricos puede proporcionar el mismo nivel de conflabilidad como los sellos del motor y sellos del árbol de engranajes utilizados convencionalmente para vehículos del camino . En el contexto de un sistema sellado de SHEP con acumulador compensado, como se describe en la presente, hayedos sellos dinámicos externos, que son el sello del árbol de P/M y el sello del pistón de LP. Ambos de estos sellos están expuestos a las LP a aproximadamente 10 bars. El sello del árbol es el más crítico ya que es un desafío considerable hacer un sello giratorio que proporcionara desempeño libre de goteo a tal presión durante años, tanto girando como estacionario, en un intervalo de temperaturas de operación. Es una tarea mucho más fácil proporcionar un sello que pueda tener algo de sudoración. En esta situación, es práctica común tener un segundo sello con un retorno de drenaje a un recipiente atmosférico. Sin embargo, un sistema de SHEP sellado (como se muestra en la figura 2, por ejemplo) no tiene un recipiente atmosférico o una bomba de recarga para devolver la sudoración del sello al sistema hidráulico. Las figuras 16 y 17 ilustran un medio para superar esta desventaja mediante el uso de la cámara atmosférica 161 de un acumulador compensado, como un recipiente atmosférico y la acción de movimiento alternativo del pistón de LP 162 para funcionar como una bomba de recarga. Un drene atmosférico 163 es provisto sobre la unidad de P/M, al utilizar un segundo sello del árbol de una manera no mostrada pero bien conocida para los diseñadores del sello rotativo, que está conectado a un recipiente amortiguador 164, preferentemente integral con el respirador de filtro 165. El recipiente amortiguador se drena'; a la galería 166. Cualquier fuga del sello del árbol de presión de la unidad de P/M, junto con cualquier fuga del pistón de LP, se recolectará en el fondo de la cámara atmosférica 161. La válvula de retención 167 proporciona una conexión de la cámara atmosférica al lado de LP 168, conectado al acumulador pequeño 169. La válvula de retención 167 es mantenida normalmente cerrada mediante la presión de LP. Por referencia, la válvula de retención debe ser de diseño de asiento blando para estar por sí misma libre de fugas. El pistón de LP se mueve a la izquierda a medida que el almacenamiento del acumulador es descargado. Un émbolo 170 es formado en el extremo del pistón de LP que se acopla de manera sellante con la galería 166. La figura 16 muestra la posición del pistón justo antes de que la galería sea cerrada. Una vez que la galería es cerrada, el volumen remanente en la cámara 161 es cerrado y el viaje adicional del pistón a la izquierda como se vé en la figura 16 comprimirá el aire con cualquier fluido en el mismo. La figura 17 muestra el acumulador compensado plenamente descargado, con el pistón de HP 161 en el extremo izquierdo de su viaje. El volumen final 162 en la cámara atmosférica está diseñado para dar una proporción de compresión de aproximadamente 4 : 1 después de que es sellado inicialmente y aislado mediante el émbolo 170. Si no hay¿> ningún fluido presente de fugas, el gas en el volumen restante será comprimido para producir una presión de aproximadamente 6 bars, no suficiente para abrir la válvula de retención 167 contra LP, de tal manera que ningún gas será forzado al sistema hidráulico. Si hay fluido presente de fugas, el volumen del aire será reducido, pero en cambio en volumen sigue siendo esencialmente el mismo, ¦ de tal manera que la presión de compresión se incrementará, hasta que llega a un valor igual o mayor que la presión LP, tiempo en el cual algo del fluido en el fondo de la cámara atmosférica será forzado de regreso al sistema hidráulico. Esto proporciona un sistema de recarga automático. El recipiente amortiguador funciona para almacenar cualquier fuga que podría ocurrir durante el tiempo en que el acumulador principal es plenamente descargado y no hay acceso a la cámara atmosférica . El mismo sistema puede ser aplicado a un sistema de SHEP de recipiente abierto (como se muestra en la figura 1, por ejemplo) para hacer recircular el flujo de drenaje de la caja de una unidad de P/M con una caja de presión atmosférica, como se ilustra con referencia a la figura 18. El drenaje 181 de la caja de P/M avanza al recipiente atmosférico 182. El desbordamiento 183 pasa a la cámara atmosférica 184 para ser bombeado de regreso al acumulador de LP 186 a través de la válvula de retención 185. El acumuladora 186, en combinación con el orificio 187, actúa tanto para mantener la presión de LP como para uniformizar la administración de pulsación, para cada ciclo de carga y descarga del sistema de bomba de compresión. Este sistema tiene la ventaja de bombear automáticamente solo el flujo de drenaje de la caja a medida que ocurre. La figura 18 muestra el acumulador compensado con diámetros de pistón iguales, pero diámetros de pistón desiguales pueden ser usados si el flujo de drenaje de la caja no proporciona circulación suficiente. La figura 19 muestra otra modalidad de una bomba de compresión que - utiliza un acumulador compensado con múltiples vástagos de conexión, de tal manera que los pistones son adheridos a una verticalidad definida, que permite que la válvula de retención de recarga 191 esté montada en el pistón de LP 192. Un émbolo cargado por muelle 193, en lugar del vástago 170 (figura 17), cierra el orificio de entrada 194 para proporcionar la misma acción de bomba de compresión como se discute previamente con referencia a la modalidad de la figura 17.
Una de las funciones del recipiente en un sistema que utiliza un recipiente atmosférico es permitir el escape de cualquier aire que podría ser introducido al sistema durante el montaje y llenado inicial o durante el servicio subsecuente. Es inevitable que algunas cavidades de aire* permanecerán en el sistema hidráulico después que ha sido llenado. A medida que estas cavidades vienen bajo presión durante la corrida inicial del sistema, este aire se volverá gradualmente disuelto en el fluido. Normalmente aceite hidráulico, por ejemplo, contiene aproximadamente 10% en volumen de aire disuelto a presión atmosférica. Esta cantidad se incrementa proporcionalmente con la presión, de tal manera que la saturación a dos atmósferas conduciría al 20% del volumen cuando se regrese al nivel atmosférico. A medida que el aceite que entra al sistema es saturado a presión atmosférica, el aire adicional disuelto bajo presión incrementará la cantidad de aire a más del 10%. Luego, cuando el aceite circula de regreso al recipiente, el aire será liberado a la atmósfera. Este proceso proporciona una purga continua de aire del sistema hidráulico y es un factor importante pero poco conocido que apoya la efectividad de los sistemas hidráulicos. Los sistemas de SHEP sellados no tienen recipiente atmosférico, de tal manera que el aire atrapado no tiene medios de escape. La práctica actual es hacer circular el fluido a través de un recipiente atmosférico durante las pruebas, por medio de una bomba de circulación separada, por tiempo suficiente para permitir que todo el aire atrapado sea retirado. Este proceso es incierto y toma tiempo, particularmente para acumuladores industriales que caen sobre1; su lado la cual atrapa una gran cantidad de aire. Los acumuladores tipo pistón ofrecen una ventaja en que los orificios pueden ser posicionados fácilmente para minimizar la cantidad de aire atrapado, como se discute con referencia a la figura 15. Dada la presencia de una bomba de recarga, tales como los tipos descritos previamente, la purga de aire automática de un sistema de SHEP puede ser obtenido como se describirá ahora con referencia a la figura 20. Cuando un acumulado compensado con múltiples vástagos de conexión, de tal manera que la verticalidad del pistón es fija, la conexión 201 a la cámara de LP 202 está posicionada hacia el fondo del acumulador, de tal manera que cualquier aire libre tenderá a volverse adaptado en la parte superior de la cámara de LP. Tan lejos como sea posible, el resto del sistema, en la que se incluye particularmente la caja de P/M y el acumulador pequeño, estará diseñado y conectado para minimizar el atropamiento de aire. La conexión al acumulador pequeño 203 es mostrada en lo salto a manera de ejemplo. Una bomba 204 de émbolo de retorno de muelle pequeña es montada en el pistón de LP 205, de tal manera que se pondrá en operación mediante contacto con la pared de barrera 206 a medida que el sistema se vuelve plenamente cargado, con el movimiento del pistón plenamente a la derecha. La entrada a la bomba de émbolo atrae de la parte1" superior de la cámara de LP en el pasaje 207 para recolectar cualquier aire que pueda estar presente y luego a través de la válvula de retención de entrada 208. La alimentación de la bomba pasa a través de la válvula de retención de salida 209 a la cámara atmosférica 210. La resistencia del muelle de la válvula de retención 209 debe ser suficientemente fuerte para retener la presión de LP, de tal manera que haya solamente flujo cuando el émbolo se pone en operación. Alternativamente, la bomba de émbolo podría estar montada en la pared de barrera y ponerse en operación mediante contacto con el pistón de LP, luego comunicarse a la cámara atmosférica mediante conductos. Esto sería requerido si no se asegurara la verticalidad del pistón. Cualquier aire que es bombeado pasará hacia afuera a través de respirador de filtro. Bajo condiciones normales, solamente será el fluido hidráulico que es bombeado. Si el aire disuelto es mayor del 10% de saturación (para el aceite) a presión atmosférica, este aire en exceso será liberado y pasará hacia afuera a través del respirador de filtro. Luego la bomba de recarga bombeará el fluido de regreso al sistema. La operación continua del sistema, al efectuar ciclos del fluido, a través de la cámara atmosférica, tenderá a traer lentamente el aire disuelto en el sistema hacia el nivel de saturación atmosférica. A no ser que se proporcione un reten mecánico para*; el pistón de HP, hay el peligro de sobretensión del (los) vástago(s) de conexión, si el acumulador continúa siendo cargado después que el pistón de LP ha llegado al final de su carrera. Mientras que el uso de un sistema de detección de posición como se describe previamente permitiría que un sistema de control impidiera esta presencia, hay ventaja en tener un sistema automático que actúa positivamente para impedir tal presencia. Las figuras 21, 22 y 23 muestran una modalidad preferida de tal sistema de protección de fin de carrera. La figura 21 muestra un acumulador compensado de filtros 211, con un pistón de HP 212 que separa el gas de HP 213 del fluido de HP 214. El pistón de LP 215 separa el fluido de LP 216 de la cámara atmosférica 217. Los dos pistones están conectados mediante una diversidad de vástagos de conexión 218, que pasan a través de la placa central 219 con sello 220. El acumulador es cargado a través del orificio de HP 221 con el flujo de LP de retorno del orificio LP 222. Estos flujos son invertidos durante la descarga del acumulador. La placa central incorpora una válvula de fin de carrera (EOS) 223. Refiriéndose a la Figura 22, la válvula de EOS consiste de una válvula de disparo 224 con vástago que se acopla con un asiento de válvula 225 formado en el centro de la placa. La válvula de disparo es soportada holgadamente en'í la guia de válvula 226. La guia de válvula tiene una diversidad de agujeros 227 para permitir el flujo del fluido y es retenida en la placa central mediante el anillo de presión 228. La válvula de disparo es impulsada a la posición cerrada mostrada mediante el muelle 229 que actúa entre la guia de válvula y la válvula de disparo por medio de la arandela 230 y el anillo de retención 231. Esta modalidad utiliza un diseño de válvula de disparo auto-alineada con un asiento frustocónico y una porción esférica de acoplamiento sobre la válvula de disparo. Además de ser cerrada mediante el muelle, la válvula es mantenida cerrada mediante la acción de alta presión. El montaje del pistón se mueve a la derecha a medida que el acumulador es cargado hasta que el pistón de LP se pone en contacto con el extremo del vástago de válvula de disparo. El movimiento adicional actúa para abrir la válvula y aliviar la alta presión a la baja presión, lo que hace recircular el fluido a la entrada de la bomba. La figura 23 ilustra esta acción con el pistón de LP 232 que empuja la válvula abierta para permitir la trayectoria de flujo 233. Este sistema simplifica los controles del sistema de almacenamiento de energía ya que es entonces permisible cargar plenamente el acumulador sin preocupación de daños. Reduciendo la necesidad de detección de la posición exacta o medición de presión exacta con1.' compensación de temperatura. A condición de que se proporcione el enfriamiento apropiado, un sistema que-incorpora esta válvula puede proporcionar un frenado continuo del vehículo con la unidad de P/M después que el acumulador está plenamente cargado, ya que la energía cinética del vehículo es convertida a calentamiento de fluido mediante la acción de regulación de la válvula de EOS. Es práctica común usar parte del fluido de HP almacenado con un servo-suministro para el control de la unidad de P/M ya que esto elimina la necesidad de proporcionar otra fuente de servo-energía. Sin embargo, esto conduce a dificultades cuando el acumulador está plenamente descargado, ya que no hay ningún servo HP disponible. Esto puede ser superado mediante el uso de la predisposición del control de P/M mediante un muelle apropiado u otros medios, de tal manera que la unidad de P/M inherentemente viene en la carrera, pero es difícil proporcionar una respuesta de control rápida. Por esta razón es práctica normal evitar descargar plenamente el acumulador durante el uso normal de tal manera que esté siempre disponible la servo-presión, con la ++++ polarización de muelle solamente utilizada para el arranque inicial cuando el acumulador es de manera inevitable planamente descargado. Esto impide que la plena capacidad de energía del acumulador sea utilizada y conduce a complejidad1*' de control requiriendo ya sea una medición exacta de la posición del montaje del pistón o una medición exacta de la presión y la temperatura. Las figuras 24, 25 y 26 ilustran una modalidad preferida de un medio para impedir automáticamente la descarga completa del acumulador, de tal manera que una cantidad de fluido HP residual está disponible para el servo-suministro. La figura 24 muestra un acumulador compensado como se describe previamente con pistones de HP y LP unidos mediante una pluralidad de vástagos de conexión que pasan a través de la placa central. Hay dos orificios de HP, un orificio principal 241 y un orificio de servo-suministro 242. El montaje de válvula 243 es preferiblemente una válvula de pulgar ilustrada más claramente con referencia a las figuras 25 y 26 como una válvula de disparo 244 con una tapa 245, unidas conjuntamente con elementos roscados, para ser montada deslizantemente sobre un vástago 246 que es anexado al pistón de HP mediante elementos roscados. Un muelle 247 impulsa el montaje de disparo a lo lejos del pistón de HP tan lejos como la cabeza 248 en el vástago lo permite.
Un asiento de válvula 249 está incorporado en la placa central. Este asiento se acopla con una superficie de acoplamiento correspondiente sobre la válvula de disparo a medida que la válvula de pulgar se cierra. Esta modalidad utiliza un diseño de válvula de disparo auto-alineable con uní-asiento frustocónico y una porción esférica de acoplamiento sobre la válvula de disparo. El montaje de pistón se mueve a la izquierda como se ve en las figuras 25 y 26 a medida que el acumulador se descarga. A medida que el pistón de HP se aproxima a la placa central, la válvula de pulgar se cierra contra el asiento en la placa central atrapando una cantidad de fluido de HP, de tal manera que ya no puede descargar a través del orificio de HP principal. Sin embargo, el servo-orificio está todavía abierto y el fluido de HP está disponible a través de este orificio. La figura 26 ilustra la configuración de la válvula de pulgar a medida que se cierra y después de que se ha utilizado algo del servo-flujo. El pistón de HP 250 casi se ha puesto en contacto con la placa central 251, con el sellado de disparo contra el asiento. El montaje de disparo ha movido parcialmente el vástago contra el muelle. El montaje de disparo es también mantenido cerrado mediante la acción de alta presión ya no está a presión. Además, el uso del servo-fluido provocaría que el pistón de HP se moviera más cerca _ a la placa central hasta que hace el contacto. Entonces ya no hay servo-fluido adicional disponible. El viaje del montaje de disparo sobre el vástago excede ligeramente el viaje de cierre del pistón de HP, de tal manera que el contacto principal es entre el pistón de HP y la placa central y no a través del montaje de'; válvula de pulgar. La válvula de pulgar simplifica los controles del sistema de almacenamiento de energía ya que es entonces permisible descargar plenamente el orificio principal de HP y todavía retener algo de energía para servo-operación, reduciendo la necesidad de detección de posición exacta o medición de presión exacta con compensación por la temperatura. La válvula de pulgar proporciona una ventaja adicional en que las presiones sobre cada lado del sello del pistón de HP son mantenidas como aproximadamente iguales durante la operación normal, como el sello solamente requiriendo mantener la presión de precarga del gas completa cuando el servo-mecanismo está plenamente descargado. Un sistema de almacenamiento de energía de SHEP consiste de una diversidad de componentes conectados de manera conjunta mecánicamente y mediante conductos de fluido, que es luego cargado con gas bajo presión y fluido hidráulico. La carga es crítica para la operación exitosa del sistema, con las presiones de gas correctas y cantidad correcta de fluido siendo requeridos. Después de la carga inicial, el fluido estará contaminado con aire, el cual tiene que ser purgado del sistema. Es deseable desde el punto de vista del montaje del vehiculo que el sistema de almacenamiento de energía sea un montaje unitario completo que está plenamente cargado, purgado y probado antes de la instalación, en mucho de la misma manera como una transmisión1' de vehículo convencional. Entonces el sistema ..de almacenamiento de energía requiere solamente la conexión de dispositivos de control externos, ya sea eléctricos o mecánicos para ser una unidad plenamente funcional. La figura 27 muestra un montaje de acumulador compacto 251, como se describe con referencia a la figura 15, que incorpora un bloque de válvulas 252, como se describe con relación a la figura .10. Un tipo sobrecentrado de unidad de P/M 253 está montado directamente al montaje con todas las conexiones dentro del montaje mismo. El montaje es montado en el vehículo con montantes resilientes para minimizar la transmisión de ruido y vibración dentro del montaje. El árbol impulsor 254 puede estar conectado al tren impulsor con un árbol impulsor universal, ya sea en la transmisión o en un eje, dependiendo de la disposición física del vehículo. El montaje unitario puede ser montado directamente a la transmisión y volverse parte del montaje de motor y transmisión global. Si el vehículo tiene un impulsor final montado en el chasis, con árboles universales a las ruedas, el montaje unitario puede estar montado directamente al impulsor final. La figura 28 muestra un arreglo similar con un montaje de acumulador 261 y bloque de válvulas 262 como se describe anteriormente y con una unidad de P/M no sobrecentrada 263 como parte del montaje. El árbol 264 puede1; estar conectado al tren impulso como se describe previamente. Un sistema de enfriamiento 265 y filtro 266 son también mostrados como parte del montaje unitario. La figura 28 muestra el acumulador compensado por presión anexado directamente al bloque de válvula con el filtro y enfriador anexados directamente al bloque de válvulas. También muestra la unidad de bomba/motor anexada directamente al bloque de válvulas. Este arreglo puede estar re-configurado como se muestra en la figura 29 con la unidad de bomba/motor montada directamente al bloque de válvulas en el centro del sistema acumulador unitario. Esto permite que el sistema completo sea llenado con aceite, purgado de aire y pre-probado antes de la instalación al vehículo. La figura 29 muestra tal otro arreglo con el bloque de válvulas 271 montado entre el extremo de HP 272 del montaje de acumulador y el extremo de LP 273 y la unidad de P/M 274 montada al bloque de válvulas como antes. La figura 30 muestra la adición de la caja de transferencia, que permite que el sistema sea conectado al tren impulsor. Esta construcción es en general apropiada para vehículos comerciales tales como autobuses, en donde el árbol impulsor que conecta el motor y transmisión al eje puede estar interrumpido mediante una caja de transferencia 281. En esta modalidad, el montaje unitario incluye la caja de transferencia. La caja de transferencia puede transferir el impulsor por medio de engranajes, cadenas de tensión o bandas impulsoras. Ya sea uno u otro de los árboles 282 o 283 pueden estar conectados a la transmisión y el otro ser conectado al eje. La figura 31 muestra una variación de la configuración de la figura 30 que es más apropiada para vehículos con ancho limitado entre las vías del chasis. La unidad de P/M 291 está montada en la parte frontal, hacia el motor del vehículo y aproximadamente en línea con el montaje de acumulador. La unidad de P/M 291 está montada sobre una caja de transferencia 222 con su árbol, no mostrado, apuntando hacia atrás. El extremo de LP 293 del acumulador compensado está montado sobre el lado hacia atrás de la caja de transferencia, luego la placa central 294 y el extremo de HP 295. Los conductos 296 conectan la placa central con la unidad de P/M. Cualesquier válvulas de control requeridas pueden ser ya sea montadas en la placa central o en el bloque de orificio de la bomba o algunos en cada uno. El árbol de transferencia 297 es conectado al motor del vehículo con un árbol impulsor convencional. Debido a que la unidad de P/M está a la parte frontal, hay suficiente longitud para un árbol con juntas universales. El otro árbol 298 está conectado al eje impulsor posterior del vehículo utilizando otro árbol impulsor convencional. La figura 31 ilustra la modalidad con una unidad de P/ sobrecentrada . Un diseño no1; sobrecentrado, como se muestra en la figura 30, puede también ser usado. Aunque la construcción unitaria es descrita en conjunción con un diseño particular de un acumulador compacto, los mismos principios pueden ser aplicados a otros arreglos de acumulador. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (25)
- REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. ün sistema de almacenamiento de energía*; hidráulica para uso en un vehículo, caracterizado porque comprende un acumulador de alta presión, un primer acumulador de baja presión y un segundo acumulador de baja presión en paralelo, una unidad de bomba/motor en comunicación fluida con el acumulador de alta presión y con los primeros y segundos acumuladores de baja presión para bombear un fluido desde primeros y segundos acumuladores de baja presión al acumulador de alta presión cuando la unidad de bomba/motor es impulsada en un modo de bomba y para devolver el fluido a los primeros y segundos acumuladores de baja presión de la unidad de bomba/motor está en un modo de motor, tal unidad de bomba/motor tiene una' caja para hacer circular fluido a través de la misma, una primera válvula de retención en serie entre la unidad de bomba/motor y el segundo acumulador de baja presión cuando la unidad de bomba/motor está en el modo de motor para un flujo unidireccional de una porción del fluido desde la unidad de bomba/motor al segundo acumulador de baja presión, un enfriador en comunicación fluida en serie entre la caja de la unidad de bomba/motor, el segundo acumulador de baja presión y la unidad de bomba/motor y una segunda válvula de retención en serie entre el segundo acumulador de baja presión y la caja de la unidad de bomba/motor para el flujo unidireccional del fluido desde el segundo acumulador de baja presión a través de la caja de la unidad de bomba/motor y el enfriador a la unidad de1-' bomba/motor para enfriar tal porción del fluido cuando .la unidad de bomba/motor se encuentra en el modo de bomba.
- 2. Un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo, caracterizado porque comprende un acumulador de alta presión, un primer acumulador de baja presión y un segundo acumulador de baja presión en paralelo, una unidad de bomba/motor en comunicación fluida con el acumulador de alta presión y con los primeros y segundos acumuladores de baja presión para bombear un fluido desde primeros y segundos acumuladores de baja presión al acumulador de alta presión cuando la unidad de bomba/motor es impulsada en un modo de bomba y para devolver el fluido a los primeros y segundos acumuladores de baja presión cuando la unidad de bomba/motor se encuentra en un modo de motor, tal unidad de bomba/mótor tiene una caja para hacer circular el fluido a través de la misma, una primera válvula de retención en serie entre la unidad de bomba/motor, la caja de bomba y un enfriador para el flujo unidireccional de una porción del fluido desde la unidad de bomba/motor a través de la caja* de la bomba y el enfriador y una segunda válvula de retención en serie con el enfriador y el segundo acumulador de baja presión para el flujo unidireccional de tal porción del fluido desde el enfriador al segundo acumulador de baja presión para enfriar tal porción del fluido cuando la unidad de bomba/motor está en el modo de motor, una tercera válvula*» de retención en serie con el segundo acumulador de baja presión y la unidad de bomba/motor y una cuarta válvula de retención en serie con el enfriador y la primera válvula de retención para el flujo unidireccional de una porción del fluido desde el segundo acumulador de baja presión a la caja de la unidad de bomba/motor y a través del enfriador a la unidad de bomba/motor para enfriar tal porción del fluido cuando la unidad de bomba/motor está en el modo de bomba.
- 3. Un acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo, caracterizado porgue comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal y que tiene una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, un pistón de alta presión montado transversalmente y la cámara de alta presión para un viaje axial alternativo en la cámara de alta presión y un pistón de baja presión montado transversalmente en la cámara de baja presión para un viaje axial alternativo en la cámara de baja presión y por lo menos tres vástagos equiespaciados que conectan el pistón de alta presión al pistón de baja presión para mantener los pistones perpendiculares al eje longitudinal de la caja cilindrica durante el viaje alternativo .
- 4. Un acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un*' vehículo, caracterizado porque comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal con una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, tal cámara de baja presión tiene un extremo de gas alejado de la cámara de alta presión y un extremo del fluido adyacente a la cámara de alta presión, un pistón de alta presión montado deslizantemente para un viaja axial alternativo en la cámara de alta presión y un pistón de baja presión montado para su viaje axial alternativo en la cámara de baja presión, por lo menos un vástago de conexión para conectar el pistón de alta presión y el pistón de baja presión conjuntamente, un primer detector de posición montado en la cámara de baja presión adyacente al extremo de baja presión y un segundo detector de posición montado en la cámara de baja presión adyacente al extremo de alta presión, mediante lo cual los primeros y segundos detectores de posición controlan el viaje alternativo del pistón de baja presión en la cámara de baja presión.
- 5. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque comprende adicionalmente un detector de presión en comunicación fluida con la cámara del fluido de alta presión, mediante lo cual el segundo detector de posición o el detector de presión controla el viaje alternativo de los pistones de alta presión y baja presión y acciona un sistema de calentamiento. '
- 6. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el extremo de gas tiene una pared del extremo y en la cual el primer detector de posición está montado en tal pared del extremo.
- 7. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el primer detector de posición está montado en la pared del extremo sobre el eje longitudinal y comprende un transductor ultrasónico.
- 8. Un acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo, caracterizado porque comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal y que tiene una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, cada cámara de alta presión y la cámara de baja presión tienen un extremo del gas alejados entre sí y un extremo de fluido adyacentes entre sí, un pistón de alta presión montado deslizantemente para su viaje axial alternativo en la cámara de alta presión y un pistón de baja presión montado deslizantemente para su viaje axial alternativo en la cámara de baja presión, por lo menos un vástago de conexión para conectar los pistones de alta presión y baja presión conjuntamente en alineación axial, un bloque de válvulas en un extremo de la caja cilindrica y un conducto de alta presión comunica el extremo del fluido de alta presión al bloque de válvulas y un conducto de baja1; presión que comunica el extremo del fluido de baja presión al bloque de válvulas .
- 9. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque los conductos de alta presión y baja presión están externos a la caja cilindrica.
- 10. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque los conductos de alta presión y baja presión están internos a la caja cilindrica dispuestos paralelos al eje longitudinal y pasan a través del pistón de baja presión, que comprenden adicionalmente elementos de sellado formados en el pistón de baja presión para un acoplamiento y sellado deslizante de los conductos de alta presión y baja presión.
- 11. Un acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo, caracterizado porque comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal y que tiene una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, una de la' cámara de alta presión y la cámara de baja presión tiene un diámetro más grande que la otra, un pistón de alta presión montado deslizantemente para su viaje alternativo en la cámara de alta presión y un pistón de baja presión montado deslizantemente para su viaje alternativo en el cilindro de baja presión, uno del pistón de alta presión y el pistón de baja presión tienen un diámetro más grande que¾ el otro para crear un desequilibrio de flujo entre .el cilindro de alta presión y el cilindro de baja presión, una unidad de bomba/motor en comunicación fluida con la cámara de alta presión y con la cámara de baja presión para bombear un fluido desde la cámara de baja presión a la cámara de alta presión cuando la unidad de bomba/motor es impulsada en un modo de bomba para devolver el fluido a la cámara de baja presión de la unidad de bomba/motor está en un modo de motor, tal unidad de bomba/motor tiene una caja para hacer circular el fluido a través de la misma, un acumulador de baja presión en paralelo con la cámara de baja presión para recibir y descargar una porción del fluido desde las cámaras de alta presión o baja presión debido al desequilibrio de flujo entre el cilindro de alta presión y el cilindro de baja presión, durante el modo de bomba o el modo de motor, un enfriador en comunicación fluida con la caja de la unidad de bomba/motor, una primera válvula de retención en serie entre la unidad de bomba/motor, la caja de la bomba y el enfriador para el flujo unidireccional de una porción del fluido desde la unidad de bomba/motor a través de la caja de . la bomba y el enfriador y una segunda válvula de retención en serie con el enfriador y el acumulador de baja presión para el flujo unidireccional de tal porción del fluido desde el enfriador al acumulador de baja presión para enfriar tal porción del fluido cuando la unidad de bomba/motor está en el modo de motor, una tercera'; válvula de retención en serie con el acumulador de baja presión y la unidad de bomba/motor y una cuarta válvula de retención en serie con el enfriador y la primera válvula de retención para el flujo unidireccional de una porción del fluido desde el acumulador de baja presión a la caja de la unidad de bomba/motor y a través del enfriador a la unidad de bomba/motor para enfriar una porción del fluido cuando la unidad de bomba/motor está en el modo de bomba.
- 12. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el pistón de alta presión es más grande que el pistón de baja presión, mediante lo cual el flujo hacia afuera de la cámara de alta presión es mayor que el flujo hacia adentro a la cámara de baja presión para mantener una alta presión del fluido y para crear un desequilibrio de flujo positivo desde el cilindro de alta presión al cilindro de baja presión.
- 13. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el acumulador de baja presión es una cámara anular formada concéntrica con la cámara de baja presión y que comprende un pistón de acumulador anular montado deslizantemente para su viaje alternativo en la cámara de acumulador anular.
- 14. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el pistón de acumulador anular es un anillo anular alargado. 1
- 15. Un acumulador compensado para uso en un sistema de almacenamiento de energía hidráulica para uso en un vehículo, caracterizado porque comprende una caja cilindrica que tiene un eje longitudinal y que tiene una cámara de alta presión y una cámara de baja presión concéntrica con el eje longitudinal, un pistón de alta presión montado transversalmente en la cámara de alta presión para un viaje axial alternativo en la cámara de alta presión y un pistón anular de baja presión montado transversalmente en la cámara de baja presión para su viaje alternativo en la cámara de baja presión, por lo menos tres vástagos equiespaciados que conectan el pistón de alta presión al pistón de baja presión para mantener los pistones perpendiculares al eje longitudinal de la caja cilindrica durante el viaje alternativo, un cilindro de acumulador de baja presión formado centralmente en la cámara de baja presión concéntrico con y dentro del pistón anular de baja presión, elementos de sellado formados entre el cilindro de acumulador de baja presión y el pistón anular, mediante lo cual el pistón anular está en acoplamiento deslizante con el pistón de acumulador de baja presión, una unidad de bomba/motor en comunicación fluida con la cámara de alta presión y con la cámara de baja presión y el acumulador de baja presión para bombear un fluido desde la cámara de baja presión y desde el acumulador de baja presión a la cámara de alta presión cuando la unidad*1 de bomba/motor está en un modo de bomba y para devolver el fluido a la cámara de baja presión y al acumulador de baja presión desde la cámara de alta presión cuando la unidad de bomba/motor está en un modo de motor, tal unidad de bomba/motor tiene una caja para hacer circular el fluido a través de la misma, un enfriador en comunicación fluida con la caja de la unidad de bomba/motor y el acumulador de baja presión, mediante lo cual el fluido que fluye a y desde el acumulador de baja presión fluye a través del enfriador cuando la unidad de bomba/motor está en los modos de bomba y motor .
- 16. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el cilindro de acumulador de ' baja presión tiene urt orificio de acceso formado en una porción superior de la misma para ventilar el aire a la atmósfera.
- 17. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado ¦ porque la cámara de alta presión tiene un revestimiento de acero para un viaje axial alternativo del pistón de alta presión en la misma, tal revestimiento de acero define un anulo entre el revestimiento de acero y el cilindro sustancialmente de la longitud de la carrera del pistón y medios de conducto de fluido que interconectan tal anulo con el fluido en la cámara de alta presión para igualar la presión hidráulica entre el*? revestimiento y la cámara.
- 18. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el revestimiento se extiende sustancialmente por la longitud de la cámara de alta presión.
- 19. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13 ó 14, caracterizado porque tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión en la cual el pistón de baja presión se mueve alternativamente, el pistón tiene un émbolo axial que se extiende desde el mismo, un recipiente amortiguador para recibir el fluido que se drena de una unidad de pistón/motor, una galería cilindrica formada en una pared del extremo de la cámara de baja presión para recibir de manera sellante el émbolo del pistón y para recibir el fluido del recipiente amortiguador para drenar a . la cámara atmosférica y una salida del fluido en el fondo de la cámara atmosférica en comunicación con un acumulador de baja presión o cámara de baja presión por medio de una válvula de retención, mediante lo cual, la inserción del émbolo del pistón cierra la cámara atmosférica a la atmósfera y la comprensión del aire en la cámara atmosférica abre la válvula de retención para bombear fluido en el fondo de la cámara atmosférica al acumulador de baja presión o cámara de baja presión. '
- 20. El acumulador compensado de conformidad con .la reivindicación 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13 ó 14, caracterizado porque tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión en la cual el pistón de baja presión se mueve alternativamente, un recipiente amortiguador para recibir fluido que se drena de una unidad de pistón/motor, un orificio formado en una pared del extremo de la cámara de baja presión para recibir el fluido desde el recipiente amortiguador para drenarlo a la cámara atmosférica, medios de émbolo formados en el pistón para cerrar tal orificio de la pared del extremo y una salida del fluido en el fondo de la cámara atmosférica en comunicación con un acumulador o cámara de baja presión por medio de una válvula de retención, mediante lo cual el movimiento alternativo del pistón y los medios de émbolo cierra la cámara atmosférica a la atmósfera y la compresión del aire en la cámara atmosférica abre la válvula de retención para bombear fluido en el fondo de la cámara atmosférica al acumulador de baja presión o cámara de baja presión.
- 21. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13 ó 14, caracterizado porque tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión en la cual una bomba de émbolo de retorno de muelle está montada en proximidad a la parte superior del pistón de baja presión que se extiende la cámara de baja presión para su empalme con una pared de barrera que separa la cámara de baja presión de la cámara de alta presión, una entrada a la bomba de émbolo de la cámara de baja presión formada en la parte superior del pistón de baja presión, una válvula de retención normalmente cerrada en la entrada para el flujo unidireccional de la cámara de baja presión a la bomba de émbolo y una salida de la bomba de émbolo a la cámara atmosférica y una válvula de retención normalmente cerrada en la salida para el flujo unidireccional desde la bomba de émbolo a la cámara atmosférica, mediante lo cual el empalme de la bomba de émbolo contra la pared de barrera durante el movimiento alternativo del pistón de baja presión bombea cualquier aire presente en la parte superior de la cámara de baja presión a la cámara atmosférica.
- 22. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la bomba de émbolo está montada en la pared de barrera y medios de conducto formados en la pared de barrera dirigen el aire bombeado a la atmósfera .
- 23. El acumulador compensado de conformidad con la reivindicación 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12 13 ó 14, caracterizado porque tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión, en la cual la caja cilindrica tiene una pared de barrera que separa la cámara de alta presión de la cámara de baja presión, una válvula de disparo^ asentada en un asiento de válvula formado en la pared .de barrera e impulsada para un flujo normalmente cerrado de la cámara de alta presión a la cámara de baja presión, tal válvula de disparo tiene un vástago que se proyecta a la cámara de baja presión, mediante lo cual el empalme del pistón de baja presión contra el vástago de la válvula de disparo abre la válvula de disparo para permitir el flujo del fluido de alta presión desde la cámara de alta presión a la cámara de baja presión.
- 24. El acumulador compensado de conformidad con las reivindicaciones 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13 ó 14, caracterizado porque tiene una cámara atmosférica en el extremo distante de la cámara de baja presión, en la cual la caja cilindrica tiene una pared de barrera que separa la cámara compensada de alta presión de la cámara de baja presión, una válvula de unidad de disparo montada en el pistón de alta presión que se proyecta hacia la pared de barrera, un asiento de válvula para la válvula de pulgar de disparo formado sobre la pared de barrera en comunicación fluida con la cámara de baja presión para recibir la válvula de pulgar de disparo para el cierre antes de la descarga completa del fluido de alta presión de la cámara de alta presión y un servo-orificio de suministro formado en la pared de barrera en comunicación fluida con la unidad de bomba/motor, mediante lo cual el fluido de alta presión* residual en la cámara de alta presión después del cierre de la válvula de pulgar de disparo es dirigido a la unidad de motor/bomba.
- 25. Un sistema de acumulador unitario caracterizado porque comprende el acumulador compensado de conformidad con las reivindicaciones anteriores, en el cual la caja cilindrica está incorporada con un bloque de válvulas y con una unidad de bomba/motor tipo sobrecentrada o una unidad de bomba/motor tipo no sobrecentrada para una estructura unitaria para el montaje directo a un impulsor final de vehículo .
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