RU2476734C1

RU2476734C1 - Device for recuperation of hydraulic energy

Info

Publication number: RU2476734C1
Application number: RU2011140791/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Строганов; Леонид Олегович Шешин
Original assignee: Александр Анатольевич Строганов; Леонид Олегович Шешин
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-02-27
Also published as: WO2013048285A1

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: device comprises at least one hydro-pneumatic accumulator, in the body of which there is a liquid port arranged, which communicates with a liquid reservoir of the accumulator separated with a movable isolator from a gas reservoir of the accumulator, which via a gas port communicates with at least one gas receiver. In the receiver there is a regenerating heat exchanger arranged, preferably in the form of a metal porous structure with total area of heat exchanging surfaces of the regenerating heat exchanger, reduced to total inner volume of the receiver, exceeding 2000 cm²/litre, preferably, exceeding 10000 cm²/litre and total heat capacity, reduced to total inner volume of a gas receiver, exceeding 40 J/K/litre. The gas reservoir of the accumulator communicates with a gas port of at least one receiver via a gas valve equipped with a controlled valve arranged as capable of locking and unlocking of this gas channel.

EFFECT: higher efficiency of hydraulic energy recuperation.

12 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для рекуперации гидравлической энергии с повышенной эффективностью и безопасностью в мобильных приложениях, таких как дорожно-строительные машины, подъемно-транспортное оборудование, а также гидравлические гибридные грузовые и легковые автомобили.The invention relates to mechanical engineering and can be used for the recovery of hydraulic energy with increased efficiency and safety in mobile applications, such as road-building machines, handling equipment, as well as hydraulic hybrid trucks and cars.

Уровень техникиState of the art

Известны устройства для рекуперации гидравлической энергии в виде гидропневматических аккумуляторов (далее - аккумуляторов), корпус которых содержит газовый резервуар переменного объема, заполняемый сжатым газом через газовый порт, а также жидкостный резервуар переменного объема, заполняемый жидкостью через жидкостный порт, причем указанные газовый и жидкостный резервуары отделены друг от друга разделителем, подвижным относительно корпуса.Known devices for the recovery of hydraulic energy in the form of hydropneumatic accumulators (hereinafter referred to as accumulators), the casing of which contains a gas reservoir of variable volume filled with compressed gas through a gas port, and also a liquid reservoir of variable volume filled with liquid through a liquid port, said gas and liquid reservoirs separated from each other by a separator movable relative to the housing.

Для рекуперации гидравлической энергии применяют аккумуляторы как с твердым разделителем в виде поршня, так и с эластичными разделителями, например, в виде эластичных полимерных мембран или баллонов [1], а также в виде металлических сильфонов [2].For the recovery of hydraulic energy, batteries are used both with a solid separator in the form of a piston, and with elastic separators, for example, in the form of elastic polymer membranes or cylinders [1], as well as in the form of metal bellows [2].

Перед эксплуатацией газовый резервуар аккумулятора заряжают через газовый порт сжатым газом, как правило, азотом, до начального давления от единиц до десятков МПа.Before operation, the gas reservoir of the battery is charged through the gas port with compressed gas, usually nitrogen, to an initial pressure of from several to tens of MPa.

При передаче энергии от гидросистемы в аккумулятор (например, при торможении гидравлического гибридного автомобиля) происходит нагнетание рабочей жидкости из гидросистемы в аккумулятор и сжатие в нем рабочего газа, давление и температура которого при этом повышаются. При возврате энергии от аккумулятора в гидросистему (например, при ускорении гидравлического гибридного автомобиля) происходит расширение сжатого рабочего газа и вытеснение рабочей жидкости в гидросистему.When energy is transferred from the hydraulic system to the accumulator (for example, when braking a hydraulic hybrid car), the working fluid is injected from the hydraulic system into the accumulator and the working gas is compressed in it, the pressure and temperature of which increase. When energy is returned from the accumulator to the hydraulic system (for example, when accelerating a hydraulic hybrid car), the compressed working gas expands and the working fluid is displaced into the hydraulic system.

Как правило, аккумулятор содержит один газовый и один жидкостный резервуар, с равными давлениями газа и жидкости в них. Чем больше гидравлическая энергия, передаваемая аккумулятору, тем больше степень сжатия газа в нем. Для поддержания требуемой рекуперируемой мощности приходится компенсировать рост давления снижением производительности гидромашины (насоса или мотора), гидравлически связанной с аккумулятором. При снижении производительности эффективность гидромашины падает, а значит, падает и эффективность рекуперации в целом, что является недостатком таких устройств.Typically, a battery contains one gas and one liquid reservoir, with equal gas and liquid pressures in them. The greater the hydraulic energy transmitted to the battery, the greater the degree of compression of the gas in it. To maintain the required recuperated power, it is necessary to compensate for the increase in pressure by reducing the performance of the hydraulic machine (pump or motor) hydraulically connected to the battery. With a decrease in productivity, the efficiency of the hydraulic machine decreases, which means that the recovery efficiency as a whole decreases, which is a drawback of such devices.

Увеличение объема аккумулятора или увеличение количества аккумуляторов для уменьшения степени сжатия газа удорожает систему, а также утяжеляет ее, что критично для мобильных приложений.An increase in the volume of the battery or an increase in the number of batteries to reduce the degree of gas compression makes the system more expensive and heavier, which is critical for mobile applications.

Для уменьшения степени сжатия газа и, вместе с тем, увеличения максимально возможной рекуперируемой энергии, применяется широко известное устройство [1]. Устройство включает гидропневматический аккумулятор, в корпусе которого выполнен жидкостный порт, сообщающийся с жидкостным резервуаром аккумулятора, отделенным подвижным разделителем от газового резервуара аккумулятора, который через газовый порт сообщается, по меньшей мере, с одним, газовым ресивером.To reduce the degree of gas compression and, at the same time, increase the maximum possible recuperated energy, a widely known device is used [1]. The device includes a hydropneumatic accumulator, in the housing of which a liquid port is made, communicating with the liquid reservoir of the accumulator, separated by a movable separator from the gas reservoir of the accumulator, which communicates via the gas port with at least one gas receiver.

При нагнетании рабочей жидкости из гидросистемы в жидкостный резервуар аккумулятора разделитель перемещается и вытесняет газ из аккумулятора в ресивер со сжатием газа в ресивере и аккумуляторе. Работа по нагнетанию жидкости в аккумулятор преобразуется во внутреннюю энергию сжатого газа, давление и температура которого при этом повышаются. При возврате энергии от устройства в гидросистему происходит расширение сжатого рабочего газа с частичным вытеснением его из ресивера в газовый резервуар аккумулятора, перемещение разделителя с уменьшением объема жидкостного резервуара аккумулятора и вытеснением рабочей жидкости из него через жидкостный порт в гидросистему. Внутренняя энергия сжатого газа преобразуется в работу по вытеснению жидкости, т.е. устройство возвращает в гидросистему полученную от нее гидравлическую энергию, давление и температура газа при этом понижаются.When the working fluid is pumped from the hydraulic system to the battery’s liquid reservoir, the separator moves and displaces the gas from the accumulator to the receiver with gas compression in the receiver and accumulator. The work of pumping liquid into the accumulator is converted into the internal energy of the compressed gas, the pressure and temperature of which increase. When energy is returned from the device to the hydraulic system, the compressed working gas expands with its partial displacement from the receiver into the gas reservoir of the battery, the separator moves with a decrease in the volume of the accumulator’s liquid reservoir and the working fluid is expelled from it through the liquid port to the hydraulic system. The internal energy of the compressed gas is converted into liquid displacement work, i.e. the device returns the hydraulic energy received from it to the hydraulic system, while the pressure and temperature of the gas decrease.

Добавление в систему ресивера, более легкого и дешевого, чем аккумулятор, позволяет увеличить количество рекуперируемой энергии за счет более полного использования объема аккумулятора и уменьшить степень сжатия газа и, соответственно, диапазон изменения производительности работающих в составе системы гидромашин, что повышает эффективность рекуперации.The addition of a receiver that is lighter and cheaper than a battery allows increasing the amount of recuperated energy due to a more complete use of the battery volume and reducing the degree of gas compression and, accordingly, the range of productivity changes of the hydraulic machines operating in the system, which increases the recovery efficiency.

Недостатком таких устройств, применяемых для рекуперации гидравлической энергии, является высокий уровень тепловых потерь, обусловленный тем, что при сжатии и расширении газ в ресивере обменивается теплом только с внутренними стенками ресивера, расстояние между которыми для типичных объемов ресиверов (единицы и десятки литров) слишком велико (десятки и сотни мм), а теплопроводность газа мала.The disadvantage of such devices used for the recovery of hydraulic energy is the high level of heat loss, due to the fact that during compression and expansion, the gas in the receiver exchanges heat only with the inside walls of the receiver, the distance between which is too large for typical receiver volumes (units and tens of liters) (tens and hundreds of mm), and the thermal conductivity of the gas is small.

При таких расстояниях теплообмен газа со стенками ресивера за счет теплопроводности газа незначителен. Поэтому процессы сжатия и расширения газа существенно неизотермичны и в ресивере возникают значительные температурные градиенты, достигающие десятков и даже сотен градусов. Большие перепады температуры в большом объеме ресивера порождают конвективные потоки, многократно (в десятки и сотни раз) увеличивающие теплопередачу на его стенки. Поэтому нагретый при сжатии газ в ресивере и, частично, в аккумуляторе, остывает, что приводит к снижению его давления и потерям запасенной энергии, увеличивающимся при хранении запасенной энергии (например, при остановке гидравлического гибридного автомобиля). Неравновесные процессы теплопередачи при больших перепадах температур необратимы, т.е. большая часть тепла, отданного от сжатого газа стенкам ресивера, не может быть возвращена газу при расширении. Поэтому при расширении газа в гидросистему возвращается существенно меньшее количество гидравлической энергии, чем было получено при его сжатии.At such distances, the heat exchange of gas with the walls of the receiver due to the thermal conductivity of the gas is negligible. Therefore, the processes of compression and expansion of the gas are substantially non-isothermal and significant temperature gradients occur in the receiver, reaching tens or even hundreds of degrees. Large temperature differences in a large volume of the receiver generate convective flows, many times (tens or hundreds of times) increasing the heat transfer to its walls. Therefore, the gas heated in compression in the receiver and, partially, in the battery cools down, which leads to a decrease in its pressure and losses of stored energy, which increase during storage of stored energy (for example, when a hydraulic hybrid car is stopped). Nonequilibrium heat transfer processes at large temperature differences are irreversible, i.e. most of the heat transferred from the compressed gas to the walls of the receiver cannot be returned to the gas during expansion. Therefore, when expanding the gas, a significantly smaller amount of hydraulic energy is returned to the hydraulic system than was obtained during its compression.

Известно устройство для рекуперации гидравлической энергии [3], включающее ресивер, выполненный в виде совокупности ячеек, сообщающихся с газовым портом аккумулятора, причем отношение объема ресивера к площади внутренних поверхностей ячеек не превышает 10 мм. Благодаря такой конструкции ресивера, при сжатии или расширении газа в ресивере теплообмен между газом и стенками ячеек происходит на уменьшенных расстояниях, а значит, и с меньшими перепадами температур, что повышает обратимость процессов теплообмена и эффективность рекуперации. Еще лучшая эффективность рекуперации достигается улучшением теплообмена и в аккумуляторе, а именно, тем, что аккумулятор включает сжимаемый регенератор в газовом резервуаре, выполненный с возможностью уменьшать расстояние между теплообменными поверхностями при уменьшении объема газового резервуара и увеличивать при его увеличении. В поршневом аккумуляторе регенератор выполняется из металлических листовых элементов, расположенных поперечно направлению движения поршня, кинематически связанных с ним и разделяющих газовый резервуар на сообщающиеся газовые слои переменной толщины [3, 4]. В мембранном или баллонном аккумуляторе регенератор может быть выполнен в виде гибкого пористого наполнителя из вспененного эластомера [5].A known device for the recovery of hydraulic energy [3], including a receiver made in the form of a set of cells communicating with the gas port of the battery, and the ratio of the volume of the receiver to the area of the inner surfaces of the cells does not exceed 10 mm. Due to this design of the receiver, when the gas is compressed or expanded in the receiver, the heat exchange between the gas and the cell walls occurs at reduced distances, and hence with smaller temperature differences, which increases the reversibility of heat transfer processes and the recovery efficiency. An even better recovery efficiency is achieved by improving heat transfer in the accumulator, namely, in that the accumulator includes a compressible regenerator in the gas reservoir, which is configured to reduce the distance between the heat exchange surfaces while reducing the volume of the gas reservoir and increase it when it increases. In a piston accumulator, the regenerator is made of metal sheet elements located transverse to the direction of movement of the piston, kinematically connected with it and dividing the gas reservoir into interconnected gas layers of variable thickness [3, 4]. In a membrane or balloon battery, the regenerator can be made in the form of a flexible porous filler from a foamed elastomer [5].

Недостатком данного устройства, а также и всех вышеприведенных является то, что газовый резервуар аккумулятора всегда находится под высоким давлением, даже когда устройство не функционирует (например, во время стоянки гибридного автомобиля). За счет проницаемости мембраны или баллона в случае аккумулятора с эластичным разделителем или за счет утечек между поршнем и корпусом в случае поршневого аккумулятора газ проникает в масло, растворяясь в нем. Это ведет к потере газа в устройстве и к повышенной кавитации в гидросистеме, разрушающей последнюю. Чем выше давление газа в газовом резервуаре аккумулятора, тем выше скорость проникновения газа в масло.The disadvantage of this device, as well as all of the above, is that the gas reservoir of the battery is always under high pressure, even when the device does not function (for example, when the hybrid car is stationary). Due to the permeability of the membrane or cylinder in the case of an accumulator with an elastic separator or due to leaks between the piston and the housing in the case of a piston accumulator, gas penetrates into the oil, dissolving in it. This leads to a loss of gas in the device and to increased cavitation in the hydraulic system that destroys the latter. The higher the gas pressure in the gas reservoir of the battery, the higher the rate of penetration of gas into the oil.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является создание технологичного и недорогого в производстве устройства для рекуперации гидравлической энергии с уменьшенными тепловыми потерями и повышенной эффективностью рекуперации гидравлической энергии, а также с возможностью снижения потерь газа в выключенном устройстве.The objective of the present invention is to provide a technologically advanced and inexpensive to manufacture a device for recovering hydraulic energy with reduced heat loss and increased efficiency of the recovery of hydraulic energy, as well as with the possibility of reducing gas losses in a turned off device.

Дополнительной задачей является повышение ремонтопригодности устройства.An additional task is to increase the maintainability of the device.

Решение поставленной задачи достигается тем, что предложено устройство рекуперации гидравлической энергии, включающее по меньшей мере один гидропневматический аккумулятор (далее аккумулятор), в корпусе которого выполнен жидкостный порт, сообщающийся с жидкостным резервуаром аккумулятора, отделенным подвижным разделителем от газового резервуара аккумулятора, который через газовый порт сообщается по меньшей мере с одним газовым ресивером (далее ресивер), причем в ресивере выполнен регенерирующий теплообменник предпочтительно в виде металлической пористой структуры с суммарной площадью теплообменных поверхностей регенерирующего теплообменника, приведенной к суммарному внутреннему объему ресивера, превышающей 2000 см²/литр, предпочтительно, превышающей 10000 см²/литр, и суммарной теплоемкостью, приведенной к суммарному внутреннему объему газового ресивера, превышающей 40 Дж/К/литр, а газовый резервуар аккумулятора сообщается с газовым портом по меньшей мере одного ресивера через газовый канал, снабженный управляемым клапаном, выполненным с возможностью запирания и отпирания этого газового канала.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed device for the recovery of hydraulic energy, including at least one hydropneumatic accumulator (hereinafter referred to as the accumulator), in the housing of which a liquid port is connected, communicating with the liquid reservoir of the accumulator separated by a movable separator from the gas reservoir of the accumulator, which is through the gas port communicates with at least one gas receiver (hereinafter referred to as the receiver), wherein a regenerating heat exchanger is made in the receiver, preferably in the form a porous metal structure with a total heat exchange surface area of the regenerating heat exchanger reduced to a total internal volume of the receiver exceeding 2000 cm ² / liter, preferably exceeding 10000 cm ² / liter, and a total heat capacity reduced to the total internal volume of the gas receiver exceeding 40 J / K / liter, and the gas reservoir of the battery communicates with the gas port of at least one receiver through a gas channel equipped with a controllable valve configured to lock and tpiraniya this gas channel.

Таким образом, при сжатии или расширении газа в ресивере теплообмен между газом и регенерирующим теплообменником происходит на малых средних расстояниях между газом и теплообменными поверхностями и большой площади теплообмена, а значит, и с меньшими перепадами температур, что повышает обратимость процессов теплообмена и эффективность рекуперации. Для достижения малости среднего расстояния между газом и теплообменными поверхностями, необходимой для эффективного теплообмена, регенерирующий теплообменник предпочтительно выполнен со средним размером пор, не превышающим 5 мм (здесь и далее размер поры в каждом конкретном месте поры понимается как диаметр сферы, которая может быть помещена в этом месте поры, а средний размер пор - это указанная величина, усредненная по всему объему регенерирующего теплообменника). Для уменьшения газодинамического сопротивления регенерирующий теплообменник предпочтительно выполнен со средним размером пор не менее 0,05 мм. При указанной доле объема ресивера, занимаемой материалом регенерирующего теплообменника, теплоемкость последнего превосходит теплоемкость газа в ресивере. Так, например, удельная теплоемкость регенерирующего теплообменника, выполненного из стали, будет составлять от 40 до 2000 Дж/К/литр, а теплоемкость газа (азота) при рабочих давлениях 10-300 бар (и температуре порядка 300 К) составляет от 12 до 360 Дж/К/литр. Чем больше рабочие давления газа, тем с большей теплоемкостью выполняется регенерирующий теплообменник, т.е. тем большую долю объема ресивера занимает материал его пористой структуры, равномерно распределенной по объему ресивера. Таким образом, обеспечивается малость среднего изменения температуры и малые потери при длительном хранении. Кроме того, пористая структура регенерирующего теплообменника препятствует конвекции в ресивере, что дополнительно снижает тепловые потери в устройстве.Thus, during compression or expansion of the gas in the receiver, the heat exchange between the gas and the regenerating heat exchanger occurs at small average distances between the gas and the heat exchange surfaces and a large heat exchange area, and hence with smaller temperature differences, which increases the reversibility of heat transfer processes and the recovery efficiency. In order to achieve a small average distance between the gas and the heat exchange surfaces necessary for efficient heat transfer, the regenerating heat exchanger is preferably made with an average pore size not exceeding 5 mm (hereinafter, the pore size at each specific pore location is understood as the diameter of a sphere that can be placed in pore location, and the average pore size is the indicated value, averaged over the entire volume of the regenerating heat exchanger). To reduce the gas-dynamic resistance, the regenerating heat exchanger is preferably made with an average pore size of at least 0.05 mm. With the indicated fraction of the volume of the receiver occupied by the material of the regenerating heat exchanger, the heat capacity of the latter exceeds the heat capacity of the gas in the receiver. So, for example, the specific heat of a regenerating heat exchanger made of steel will be from 40 to 2000 J / K / liter, and the heat capacity of gas (nitrogen) at operating pressures of 10-300 bar (and a temperature of about 300 K) is from 12 to 360 J / K / liter. The higher the gas operating pressures, the higher the heat capacity of the regenerating heat exchanger, i.e. the greater the volume fraction of the receiver is occupied by the material of its porous structure uniformly distributed over the volume of the receiver. Thus, a small average temperature change and low losses during long-term storage are ensured. In addition, the porous structure of the regenerating heat exchanger prevents convection in the receiver, which further reduces the heat loss in the device.

Металлический (например, стальной или алюминиевый) регенерирующий теплообменник может быть выполнен из готовых металлических изделий, например, подлежащих утилизации, или из отходов металлообрабатывающего производства.The metal (for example, steel or aluminum) regenerating heat exchanger can be made from finished metal products, for example, to be disposed of, or from metal processing wastes.

В предпочтительном по себестоимости варианте исполнения устройства регенерирующий теплообменник сформирован из металлической токарной стружки или металлической стружки, полученной в результате иного процесса машинной обработки металла (сверления, фрезерования и пр.). Для повышения теплоемкости и вибростойкости указанная металлическая токарная или иная стружка внутри ресивера может быть дополнительно спрессована.In a preferred cost-effective embodiment of the device, the regenerating heat exchanger is formed of metal turning chips or metal chips obtained as a result of another metal machining process (drilling, milling, etc.). To increase the heat capacity and vibration resistance, the specified metal turning or other shavings inside the receiver can be further pressed.

В других исполнениях регенерирующий теплообменник может быть сформирован из металлических волокон или пенометалла.In other embodiments, the regenerating heat exchanger may be formed from metal fibers or foam metal.

Для предотвращения возможного проникновения частиц или иных фрагментов регенерирующего теплообменника из газового ресивера через его газовый порт последний снабжен запирающим элементом. Для снижения газодинамического сопротивления осевая длина запирающего элемента превышает 20% от осевой длины ресивера.To prevent possible penetration of particles or other fragments of the regenerating heat exchanger from the gas receiver through its gas port, the latter is equipped with a locking element. To reduce the gas-dynamic resistance, the axial length of the locking element exceeds 20% of the axial length of the receiver.

Еще большее снижение тепловых потерь достигается улучшением теплообмена и в аккумуляторе, а именно, тем, что аккумулятор включает сжимаемый регенератор в газовом резервуаре, выполненный с возможностью уменьшать расстояние между теплообменными поверхностями при уменьшении объема газового резервуара и увеличивать при его увеличении. При максимальном объеме газового резервуара аккумулятора среднее расстояние между соседними теплообменными поверхностями регенератора не превышает 10 мм, предпочтительно, не превышает 2 мм. В поршневом аккумуляторе регенератор может быть выполнен из упругих металлических листовых элементов (плоских или отформованных в виде тарельчатых пружин), расположенных поперечно направлению движения поршня, разделяющих газовый резервуар на сообщающиеся газовые слои, толщина которых изменяется при перемещении разделителя за счет деформации этих металлических листовых элементов. В мембранном или баллонном аккумуляторе регенератор может быть выполнен в виде гибкого пористого наполнителя из вспененного эластомера с открытыми порами, например, пенополиуретана. В последнем случае газовый порт аккумулятора снабжен фильтрующим элементом, препятствующим вытеснению эластомера из газового резервуара аккумулятора.An even greater reduction in heat loss is achieved by improving heat transfer in the accumulator, namely, in that the accumulator includes a compressible regenerator in the gas reservoir, made with the possibility of decreasing the distance between the heat exchange surfaces while decreasing the volume of the gas reservoir and increasing it with increasing it. With a maximum volume of the gas reservoir of the battery, the average distance between adjacent heat exchange surfaces of the regenerator does not exceed 10 mm, preferably not more than 2 mm. In a piston accumulator, the regenerator can be made of elastic metal sheet elements (flat or molded in the form of Belleville springs) located transversely to the direction of movement of the piston, dividing the gas reservoir into communicating gas layers, the thickness of which changes when the separator moves due to deformation of these metal sheet elements. In a membrane or balloon accumulator, the regenerator can be made in the form of a flexible porous filler from a foamed elastomer with open pores, for example, polyurethane foam. In the latter case, the gas port of the battery is equipped with a filter element that prevents the displacement of the elastomer from the gas reservoir of the battery.

Таким образом, при сжатии или расширении газа в аккумуляторе теплообмен между газом и поверхностями регенератора происходит на уменьшенных расстояниях, а значит, и с меньшими перепадами температур, что повышает обратимость процессов теплообмена и эффективность рекуперации.Thus, during compression or expansion of gas in the accumulator, heat exchange between the gas and the surfaces of the regenerator occurs at reduced distances, and hence with smaller temperature differences, which increases the reversibility of heat transfer processes and the recovery efficiency.

В исполнениях устройства с баллонным аккумулятором предпочтительно располагать жидкостный резервуар аккумулятора внутри баллонного разделителя (далее - баллон). При этом газовый резервуар аккумулятора находится между корпусом аккумулятора и баллоном. Данное расположение резервуаров позволяет увеличить площадь теплообмена и уменьшить среднее расстояние до теплообменных поверхностей, повысив тем самым изотермичность (а значит и обратимость) процессов сжатия/расширения газа в газовом резервуаре за счет контакта газа с корпусом аккумулятора, имеющим существенно большую теплоемкость, чем суммарная теплоемкость газа при максимальном рабочем давлении. Кроме того, такое исполнение позволяет обеспечить большую степень вытеснения газа из аккумулятора в ресивер. Для предотвращения повреждений баллона при полном вытеснении жидкости из жидкостного резервуара, внутри баллона расположен опорный элемент, размеры и форма которого выбраны так, чтобы при облегании баллоном опорного элемента объем внутри баллона был в пределах от 3% до 30% от объема аккумулятора. Для предотвращения удара баллона об опорный элемент при быстром вытеснении жидкости жидкостный порт аккумулятора снабжен предохранительным клапаном, запирающим жидкостный порт при нажатии баллоном на опорный элемент.In the versions of the device with a balloon battery, it is preferable to have a liquid reservoir of the battery inside the balloon separator (hereinafter referred to as the balloon). In this case, the gas reservoir of the battery is located between the battery housing and the cylinder. This arrangement of the reservoirs makes it possible to increase the heat exchange area and reduce the average distance to the heat exchange surfaces, thereby increasing the isothermality (and hence reversibility) of gas compression / expansion processes in the gas reservoir due to gas contact with the battery casing, which has a significantly higher heat capacity than the total gas heat capacity at maximum working pressure. In addition, this design allows for a greater degree of gas displacement from the battery to the receiver. To prevent damage to the cylinder when the liquid is completely displaced from the liquid reservoir, a support element is located inside the container, the dimensions and shape of which are selected so that when the cylinder supports the supporting element, the volume inside the container is in the range from 3% to 30% of the battery volume. To prevent impact of the cylinder on the support element during rapid liquid displacement, the liquid port of the battery is equipped with a safety valve that locks the liquid port when the cylinder is pressed on the support element.

Снижение потерь газа в выключенном устройстве достигается снижением давления газа в газовом резервуаре аккумулятора выключенного устройства. Последнее обеспечивается вытеснением большей части газа из газового резервуара аккумулятора в ресивер с последующим отключением аккумулятора от ресивера посредством управляемого клапана, выполненного с возможностью запирания и отпирания газового канала между газовым резервуаром аккумулятора и ресивером.The reduction of gas losses in the turned off device is achieved by reducing the gas pressure in the gas reservoir of the battery of the turned off device. The latter is ensured by displacing most of the gas from the gas reservoir of the battery into the receiver, followed by disconnecting the battery from the receiver by means of a controlled valve configured to lock and unlock the gas channel between the gas reservoir of the battery and the receiver.

Управляемый клапан может быть выполнен с электрическим приводом таким образом, что при отсутствии управляющего напряжение на клапане последний заперт.The controlled valve can be electrically driven in such a way that, in the absence of the control valve, the voltage on the valve is locked.

Управляемый клапан так же может быть выполнен с гидравлическим приводом таким образом, что при давлении на управляющем входе клапана меньше заданного уровня, предпочтительно не превосходящего 10% от максимального рабочего давления, клапан заперт.The controlled valve can also be made with a hydraulic actuator in such a way that when the pressure at the control inlet of the valve is less than a predetermined level, preferably not exceeding 10% of the maximum working pressure, the valve is locked.

С целью минимизации утечки газа управляемый клапан может быть выполнен в виде запорного вентиля с электромеханическим, гидравлическим или иным приводом.In order to minimize gas leakage, the controlled valve can be made in the form of a shut-off valve with an electromechanical, hydraulic or other actuator.

С целью автоматизации и повышения надежности работы устройства и недопущения газодинамического удара при отпирании управляемого клапана газовый резервуар по меньшей мере одного аккумулятора и газовый резервуар по меньшей мере одного ресивера сообщаются со средствами определения разницы давлений газа между ними.In order to automate and increase the reliability of the device and prevent gas-dynamic shock when the controlled valve is unlocked, the gas reservoir of at least one accumulator and the gas reservoir of at least one receiver communicate with means for determining the difference in gas pressures between them.

Задача повышения технологичности производства устройства с использованием различных типов готовых газовых ресиверов решается тем, что металлическая пористая структура регенерирующего теплообменника сформирована внутри готовой оболочки ресивера путем загрузки образующих указанную структуру компонентов (стружки, волокон, кусков пенометалла и пр.) через отверстие в оболочке ресивера.The task of increasing the manufacturability of the device using various types of off-the-shelf gas receivers is solved by the fact that the metallic porous structure of the regenerating heat exchanger is formed inside the receiver’s finished shell by loading the components forming the indicated structure (chips, fibers, pieces of foam metal, etc.) through the hole in the receiver’s shell.

Задача повышения ремонтопригодности для мобильных приложений решается тем, что для замены эластичного разделителя или поршневых уплотнений в аккумуляторе не требуется сбрасывать весь газ из устройства. Достаточно вытеснить большую часть газа из аккумулятора в ресивер и запереть управляемый клапан. После сброса давления масла в гидросистеме аккумулятор будет готов к безопасным ремонтным работам. Таким образом, при замене баллона (мембраны или поршневых уплотнений) или иных ремонтных работах теряется лишь малая часть газа, оставшаяся в аккумуляторе и газовой линии. Вышеуказанное исполнение баллонного аккумулятора с газовым резервуаром между баллоном и корпусом обеспечивает меньшее количество газа, остающегося в аккумуляторе, чем традиционное исполнение с газовым резервуаром внутри баллона. Заполнение устройства газом из ресивера и перевод его в рабочее состояние производится открытием управляемого клапана.The task of improving maintainability for mobile applications is solved by the fact that to replace the elastic separator or piston seals in the battery, it is not necessary to dump all the gas from the device. It is enough to displace most of the gas from the accumulator into the receiver and lock the controlled valve. After the hydraulic oil pressure has been relieved, the battery will be ready for safe repair work. Thus, when replacing the cylinder (membrane or piston seals) or other repair work, only a small part of the gas remaining in the battery and gas line is lost. The aforementioned embodiment of a cylinder accumulator with a gas reservoir between the cylinder and the housing provides less gas remaining in the accumulator than the traditional embodiment with a gas reservoir inside the cylinder. Filling the device with gas from the receiver and putting it into working condition is done by opening a controlled valve.

Более подробно детали изобретения описываются в нижеприведенных примерах, иллюстрируемых чертежами, на которых представлены:More details of the invention are described in the following examples, illustrated by the drawings, on which:

Фиг.1 - устройство для рекуперации гидравлической энергии с аккумулятором, ресивером, снабженным регенерирующим теплообменником и электроприводным управляемым клапаном в газовом канале, схематическое представление.Figure 1 - device for the recovery of hydraulic energy with a battery, a receiver equipped with a regenerating heat exchanger and an electric actuated valve in the gas channel, a schematic representation.

Фиг.2 - устройство для рекуперации гидравлической энергии с баллонным аккумулятором, снабженным сжимаемым пористым регенератором, ресивером с регенерирующим теплообменником, управляемым клапаном в газовом канале в виде запорного вентиля с электроприводом и средствами определения разницы давлений газа в газовом резервуаре аккумулятора и ресивере, схематическое представление.Figure 2 - device for the recovery of hydraulic energy with a balloon battery equipped with a compressible porous regenerator, a receiver with a regenerating heat exchanger, controlled by a valve in the gas channel in the form of a shut-off valve with an electric actuator and means for determining the difference in gas pressure in the gas reservoir of the battery and the receiver, a schematic representation.

Фиг.3 - устройство для рекуперации гидравлической энергии с двумя аккумуляторами, ресивером с регенерирующим теплообменником, управляемыми клапанами в газовом канале в виде запорных вентилей с электроприводом и средствами определения разницы давлений газа в газовых резервуарах аккумуляторов и ресивере, схематическое представление.Figure 3 - a device for the recovery of hydraulic energy with two batteries, a receiver with a regenerating heat exchanger, controlled by valves in the gas channel in the form of shut-off valves with electric drive and means for determining the difference in gas pressure in the gas reservoirs of the batteries and the receiver, a schematic representation.

Устройство для рекуперации гидравлической энергии по Фиг.1 включает аккумулятор 1, в корпусе которого выполнен жидкостный порт 2, сообщающийся с жидкостным резервуаром 3 аккумулятора. Жидкостный резервуар 3 отделен подвижным разделителем 4 от газового резервуара 5 аккумулятора, который через газовый порт 6 сообщается с газовым портом 7 ресивера 8. Ресивер 8 содержит регенерирующий теплообменник 9, выполненный в виде металлической пористой структуры. Газовый канал 10 между газовым портом 6 аккумулятора 1 и газовым портом 7 ресивера 8 включает управляемый клапан 11 с электрическим приводом. Газовый порт 7 ресивера 8 снабжен запирающим элементом 12 для предотвращения возможного проникновения частиц или иных фрагментов регенерирующего теплообменника из газового ресивера через его газовый порт. Запирающий элемент 12 выполнен в виде металлического стакана с перфорированными дном и стенками, в котором установлен фильтрующий элемент 13, проницаемый для газа и не пропускающий частицы размером более заданного, предпочтительно более 5 мкМ.The device for the recovery of hydraulic energy in figure 1 includes a battery 1, in the housing of which is made a liquid port 2 in communication with the liquid reservoir 3 of the battery. The liquid reservoir 3 is separated by a movable separator 4 from the gas reservoir 5 of the accumulator, which, through the gas port 6, communicates with the gas port 7 of the receiver 8. The receiver 8 comprises a regenerating heat exchanger 9 made in the form of a porous metal structure. The gas channel 10 between the gas port 6 of the battery 1 and the gas port 7 of the receiver 8 includes a controlled valve 11 with an electric actuator. The gas port 7 of the receiver 8 is equipped with a locking element 12 to prevent possible penetration of particles or other fragments of the regenerating heat exchanger from the gas receiver through its gas port. The locking element 12 is made in the form of a metal cup with a perforated bottom and walls, in which a filter element 13 is installed, permeable to gas and not allowing particles larger than a predetermined size, preferably more than 5 μM.

Дополнительное снижение тепловых потерь при рекуперации достигается изменением условий теплообмена и в аккумуляторе. Устройство по Фиг.2 включает аккумулятор 1 с подвижным разделителем 4 в виде баллона, внутри которого расположен жидкостный резервуар. В газовом резервуаре 5 (расположенном вне баллона) установлен сжимаемый регенератор 14, выполненный из гибкого пористого материала, например, вспененного эластомера. Управляемый клапан 11 выполнен в виде запорного вентиля с электромеханическим приводом 15. Средства определения разницы давлений газа 16 в виде дифференциального манометра измеряют разницу давлений газа между входом и выходом запорного вентиля 11, т.е. между газовым резервуаром 5 аккумулятора 1 и ресивером 8. Для предотвращения повреждений баллона 4 при полном вытеснении жидкости из жидкостного резервуара 3, внутри баллона расположен опорный элемент 17, выполненный так, чтобы при облегании баллоном 4 опорного элемента 17 на баллоне 4 не образовывались складки, приводящие к развитию трещин. Для этого форма и размер опорного элемента 17 выбраны так, чтобы при облегании баллоном 4 опорного элемента 17 объем внутри баллона был в пределах от 3% до 30% от объема аккумулятора. Для предотвращения удара баллона 4 об опорный элемент 17 при быстром вытеснении жидкости жидкостный порт 2 снабжен предохранительным клапаном 18, запирающим жидкостный порт 2 при нажатии баллоном на опорный элемент 17, и замедляющим поток жидкости, предпочтительно, препятствующим полному вытеснению жидкости из жидкостного резервуара 3.An additional reduction in heat loss during recovery is achieved by changing the heat transfer conditions in the battery. The device of FIG. 2 includes a battery 1 with a movable separator 4 in the form of a cylinder, within which a liquid reservoir is located. In the gas reservoir 5 (located outside the cylinder) is installed compressible regenerator 14 made of flexible porous material, for example, foamed elastomer. The controlled valve 11 is made in the form of a shut-off valve with an electromechanical actuator 15. Means for determining the difference in gas pressure 16 in the form of a differential pressure gauge measure the difference in gas pressure between the input and output of the shut-off valve 11, i.e. between the gas tank 5 of the battery 1 and the receiver 8. To prevent damage to the cylinder 4 when the liquid is completely displaced from the liquid tank 3, a support element 17 is arranged inside the container so that when the cylinder 4 supports the support element 17 on the balloon 4, wrinkles do not form to the development of cracks. For this, the shape and size of the support element 17 are selected so that when the cylinder 4 is supported by the support element 17, the volume inside the container is in the range from 3% to 30% of the battery volume. To prevent the balloon 4 from colliding with the support element 17 during rapid liquid displacement, the liquid port 2 is equipped with a safety valve 18 that locks the liquid port 2 when the cylinder is pressed against the support element 17 and slows down the fluid flow, preferably preventing the complete displacement of liquid from the liquid reservoir 3.

Устройство для рекуперации гидравлической энергии по Фиг.3 включает два аккумулятора 1, ресивер 8 с регенерирующим теплообменником 9, два управляемых клапана 11, отделяющих каждый из аккумуляторов 1 от ресивера 8. Управляемые клапаны 11 выполнены в виде запорных вентилей с электроприводом 15. Средства определения разницы давлений газа 16 выполнены в виде трех манометров, сообщающихся соответственно с газовыми резервуарами обоих аккумуляторов 1 и ресивером 8. Данное исполнение устройства обладает лучшей конфигурируемостью в силу того, что вместо одного аккумулятора большой емкости использованы два аккумулятора меньшей емкости. Предпочтительно использовать мембранные аккумуляторы, которые благодаря своей форме и возможности размещения в любом положении добавляют еще больше гибкости в размещении устройства на агрегате. Дополнительным преимуществом данного исполнения является повышенная надежность и работоспособность. При выходе из строя одного из аккумуляторов 1 газ из него вытеснят в ресивер 8 и отсекают поврежденный аккумулятор от газовой линии 10 соответствующим запорным клапаном 11. Устройство остается работоспособным в уменьшенном диапазоне рабочих давлений. Средства определения разницы давлений газа 16 позволяют обнаружить неисправность (утечку) в аккумуляторах на ранней стадии ее развития путем замера давлений в аккумуляторах в выключенном состоянии устройства и сравнения с номинальным значением. При обнаружении утечки в одном из аккумуляторов 1 выдается предупреждение о необходимости его замены, и данный аккумулятор 1 отсекается управляемым клапаном 11 от газовой линии 10 и не участвует в циклах рекуперации.The device for recovering hydraulic energy in FIG. 3 includes two batteries 1, a receiver 8 with a regenerating heat exchanger 9, two controlled valves 11 that separate each of the batteries 1 from the receiver 8. The controlled valves 11 are made in the form of shut-off valves with electric drive 15. Means for determining the difference gas pressure 16 is made in the form of three pressure gauges communicating, respectively, with the gas tanks of both batteries 1 and receiver 8. This embodiment of the device has better configurability due to the fact that of a high capacity accumulator battery at two container used. It is preferable to use diaphragm batteries, which, due to their shape and placement in any position, add even more flexibility in placing the device on the unit. An additional advantage of this design is increased reliability and performance. If one of the batteries 1 fails, the gas is forced out of it into the receiver 8 and the damaged battery is cut off from the gas line 10 by the corresponding shut-off valve 11. The device remains operational in the reduced range of operating pressures. Means for determining the difference in gas pressure 16 can detect a malfunction (leak) in the batteries at an early stage of its development by measuring the pressure in the batteries in the off state of the device and comparing it with the nominal value. If a leak is detected in one of the batteries 1, a warning is issued about the need to replace it, and this battery 1 is cut off by a controlled valve 11 from the gas line 10 and does not participate in recovery cycles.

Рассмотрим функционирование устройства на примере рабочего цикла рекуперации гидравлической энергии, состоящего из трех фаз: запасания энергии в устройстве, хранения запасенной энергии и возврата энергии в гидросистему.Consider the operation of the device as an example of a hydraulic energy recovery working cycle consisting of three phases: storing energy in the device, storing stored energy and returning energy to the hydraulic system.

При запасании энергии от гидросистемы в устройстве жидкость из гидросистемы через жидкостный порт 2 аккумулятора 1 нагнетается в его жидкостный резервуар 3, разделитель 4 перемещается, уменьшая объем газового резервуара 5 и вытесняя часть газа в ресивер 8, повышая тем самым давление и температуру газа в газовом резервуаре 5 аккумулятора 1 и в ресивере 8. Благодаря малым средним расстояниям между газом и теплообменными поверхностями находящегося в ресивере 8 регенерирующего теплообменника 9 и большой его теплоемкости, газ, перетекающий в ресивер из газового резервуара аккумулятора, эффективно отдает часть тепла регенерирующему теплообменнику 9, что снижает степень нагрева газа при сжатии.When energy is stored from the hydraulic system in the device, the liquid from the hydraulic system is pumped into the liquid tank 3 through the liquid port 2 of the accumulator 1, the separator 4 moves, reducing the volume of the gas tank 5 and displacing part of the gas into the receiver 8, thereby increasing the pressure and temperature of the gas in the gas tank 5 battery 1 and in the receiver 8. Due to the small average distances between the gas and the heat exchange surfaces located in the receiver 8 of the regenerating heat exchanger 9 and its high heat capacity, the gas flowing into the receiver Ver from the gas reservoir of the battery, effectively transfers part of the heat to the regenerating heat exchanger 9, which reduces the degree of heating of the gas during compression.

При хранении запасенной в устройстве гидравлической энергии тепловые потери малы, в силу меньшей степени нагрева газа и регенерирующего теплообменника, а также благодаря тому, что структура регенерирующего теплообменника препятствует конвекции.When storing the hydraulic energy stored in the device, the heat loss is small, due to the lower degree of heating of the gas and the regenerating heat exchanger, and also due to the fact that the structure of the regenerating heat exchanger prevents convection.

При возврате энергии от устройства в гидросистему сжатый газ, находящийся в ресивере 8 и газовом резервуаре 5 аккумулятора 1, расширяется, разделитель 4 аккумулятора 1 перемещается, уменьшая объем его жидкостного резервуара 3 и вытесняя жидкость из него через жидкостный порт 2 в гидросистему. Благодаря сохранению малых средних расстояний между газом и теплообменными поверхностями регенерирующего теплообменника 9, последний эффективно возвращает газу полученную часть тепла. Таким образом, устройство с уменьшенными потерями возвращает в гидросистему полученную от нее гидравлическую энергию.When energy is returned from the device to the hydraulic system, the compressed gas located in the receiver 8 and the gas tank 5 of the battery 1 expands, the separator 4 of the battery 1 moves, reducing the volume of its liquid tank 3 and forcing the liquid out of it through the liquid port 2 into the hydraulic system. Due to the preservation of small average distances between the gas and the heat exchange surfaces of the regenerating heat exchanger 9, the latter effectively returns the received part of the heat to the gas. Thus, the device with reduced losses returns to the hydraulic system the hydraulic energy received from it.

Средний размер пор металлической пористой структуры регенерирующего теплообменника 9 не менее 0,05 мм, а запирающий элемент 12 глубоко (предпочтительно, на глубину, не менее 20% от осевой длины ресивера 8) проникает в регенерирующий теплообменник 9. Благодаря этому газодинамические потери при протекании газа между аккумулятором и ресивером, а также через металлическую пористую структуру регенерирующего теплообменника 9 малы.The average pore size of the metallic porous structure of the regenerating heat exchanger 9 is not less than 0.05 mm, and the locking element 12 penetrates deeply (preferably to a depth of not less than 20% of the axial length of the receiver 8) into the regenerating heat exchanger 9. Due to this, gas-dynamic losses during gas flow between the battery and the receiver, and also through the porous metal structure of the regenerating heat exchanger 9 are small.

Запирающий элемент 12, снабженный фильтрующим элементом 13, препятствует проникновению частиц материала регенерирующего теплообменника 9 в газовую линию 10 и газовый резервуар 5 аккумулятора 1. Таким образом, эластичный разделитель (или скользящие уплотнения поршневого разделителя в исполнении с поршневым аккумулятором) защищены от абразивного воздействия, а газовая линия 10 - от оседания частиц, что повышает надежность устройства.The locking element 12, equipped with a filter element 13, prevents the penetration of particles of the material of the regenerating heat exchanger 9 into the gas line 10 and the gas reservoir 5 of the battery 1. Thus, the elastic separator (or sliding seals of the piston separator in the design with a piston battery) is protected from abrasion, and gas line 10 - from settling of particles, which increases the reliability of the device.

При выключении устройства из работы, т.е. при прекращении циклов рекуперации (например, во время длительной стоянки гибридного автомобиля) жидкость из гидросистемы нагнетается в жидкостный резервуар 3 аккумулятора. После вытеснения большей части газа (предпочтительно, 80% или более) из газового резервуара 5 аккумулятора 1 в ресивер 8, управляемый клапан 11 запирает газовую линию 10 между газовым резервуаром 5 аккумулятора 1 и ресивером 8, а жидкость из аккумулятора сбрасывается в жидкостный резервуар низкого давления гидросистемы. Остаточное давление газа в газовом резервуаре 5 аккумулятора 1, отсеченном управляемым клапаном 11 от ресивера 8, в течение всего времени простоя системы остается существенно меньшим рабочего давления. Таким образом, потери газа во времени простоя будут существенно снижены. (Например, для устройства с 10 л аккумулятором и 10 л ресивером при верхнем рабочем давлении в 400 атм и остаточном объеме газа 0,2 л в аккумуляторе и газовой линии между аккумулятором и управляемым клапаном после вытеснения газа в ресивер и отключения от него, остаточное давление газа в аккумуляторе составит 8 атм, а не 200 атм, что означает 25-кратное снижение давления и, соответственно, потерь газа, при простое). При включении устройства в работу, т.е. перед началом циклов рекуперации управляемый клапан 11 отпирает газовую линию 10 между газовым резервуаром 5 аккумулятора 1 и ресивером 8. Для повышения надежности работы устройства и устранения возможности газодинамического удара при включении гидросистемы в работу целесообразно сначала нагнетать жидкость в жидкостный резервуар 3 аккумулятора 1, измеряя, с помощью средств определения разницы давлений газа 16, разницу давлений газа в газовом резервуаре 5 аккумулятора 1 и в ресивере 8, а открывать управляемый клапан 11 лишь после того, как разница указанных давлений снизится до заданного безопасного уровня (предпочтительно, не более 10% от рабочего давления).When you turn off the device from work, i.e. upon termination of recovery cycles (for example, during long-term parking of a hybrid car), fluid from the hydraulic system is pumped into the fluid reservoir 3 of the battery. After most of the gas (preferably 80% or more) is displaced from the gas reservoir 5 of the accumulator 1 to the receiver 8, the controlled valve 11 closes the gas line 10 between the gas reservoir 5 of the accumulator 1 and the receiver 8, and the liquid from the accumulator is discharged into the low pressure liquid reservoir hydraulic systems. The residual gas pressure in the gas reservoir 5 of the battery 1, cut off by a controlled valve 11 from the receiver 8, during the entire period of downtime of the system remains significantly lower than the working pressure. Thus, gas loss during downtime will be significantly reduced. (For example, for a device with a 10 liter battery and 10 liter receiver with an upper working pressure of 400 atm and a residual gas volume of 0.2 liter in the battery and gas line between the battery and the controlled valve after the gas has been displaced into the receiver and disconnected from it, the residual pressure gas in the battery will be 8 atm, and not 200 atm, which means a 25-fold decrease in pressure and, consequently, gas losses, when idle). When you turn on the device, i.e. before the start of the recovery cycles, the controlled valve 11 unlocks the gas line 10 between the gas reservoir 5 of the battery 1 and the receiver 8. To increase the reliability of the device and eliminate the possibility of a gas-dynamic shock when the hydraulic system is turned on, it is advisable to first pump the liquid into the liquid reservoir 3 of the battery 1, measuring, with using means for determining the difference in gas pressure 16, the difference in gas pressure in the gas tank 5 of the battery 1 and in the receiver 8, and open the controlled valve 11 only after the difference The pressure indicated will decrease to a predetermined safe level (preferably not more than 10% of the working pressure).

При исполнении управляемого клапана с электрическим приводом (как на Фиг.1) целесообразно выполнять его так, чтобы клапан был заперт при отсутствии на нем управляющего напряжения. Это гарантирует невозможность попадания газа из ресивера в аккумулятор до момента включения электропитания агрегата, в который входит устройство, то есть до начала работы устройства.When executing a controlled valve with an electric actuator (as in FIG. 1), it is advisable to perform it so that the valve is locked when there is no control voltage on it. This ensures that gas cannot flow from the receiver into the battery until the power to the unit into which the device enters is turned on, that is, before the device starts to work.

Если управляемый клапан имеет гидравлический привод, то целесообразно выполнять его так, чтобы при давлении на управляющем входе клапана меньше заданного уровня, клапан был заперт. Это гарантирует невозможность попадания газа из ресивера в аккумулятор до момента начала работы насоса гидросистемы, то есть до начала работы устройства.If the controlled valve has a hydraulic actuator, it is advisable to perform it so that when the pressure at the control inlet of the valve is less than a predetermined level, the valve is locked. This ensures that gas cannot flow from the receiver into the battery until the hydraulic pump starts to work, that is, before the device starts to work.

При использовании устройства в гидросистемах с длительными периодами простоя целесообразно для минимизации потери газа выполнять управляемый клапан в виде запорного вентиля с электромеханическим (как на Фиг.2), гидравлическим или иным приводом.When using the device in hydraulic systems with long periods of downtime, it is advisable to minimize the loss of gas to perform a controlled valve in the form of a shut-off valve with an electromechanical (as in Figure 2), hydraulic or other actuator.

Вышеописанные исполнения являются примерами воплощения основного замысла настоящего изобретения, которое предполагает также множество других вариантов исполнения, не описанных здесь подробно, например, включающих несколько аккумуляторов и ресиверов, соединенных совокупностью газовых линий, и снабженных совокупностью управляемых клапанов с возможностью отключать поврежденные аккумуляторы, а также различные варианты выполнения управляемых клапанов и средств определения разницы давлений газа.The above-described executions are examples of the embodiment of the main concept of the present invention, which also implies many other options not described here in detail, for example, including several batteries and receivers connected by a combination of gas lines and equipped with a set of controlled valves with the ability to turn off damaged batteries, as well as various embodiments of controlled valves and means for determining the difference in gas pressures.

Таким образом, предложенные решения позволяют создать устройство для рекуперации гидравлической энергии со следующими качествами:Thus, the proposed solutions allow you to create a device for the recovery of hydraulic energy with the following qualities:

- уменьшенными тепловыми потерями и повышенной эффективностью рекуперации гидравлической энергии,- reduced heat loss and increased recovery of hydraulic energy,

- простотой и относительной дешевизной в производстве,- simplicity and relative cheapness in production,

- пониженными утечками газа, а значит повышенной надежностью и долговечностью,- reduced gas leaks, which means increased reliability and durability,

- повышенной ремонтопригодностью.- increased maintainability.

Список литературыBibliography

1 - Х.Экснер, Р.Фрейтаг, Д-р X.Гайс, Р.Ланг, И.Оппольцер, П.Шваб, Е.Зумпф, У.Остендорфф, М.Райк «Гидропривод. Основы и компоненты», Издание 2-е на русском яз., «Бош Рексрот АГ Сервис Автоматизация Дидактика», Эрбах Германия, 2003, стр.154-156.1 - H. Exner, R. Freytag, Dr. X. Gais, R. Lang, I. Oppolzer, P. Schwab, E. Zumpf, W. Ostendorff, M. Rijk “Hydraulic drive. Basics and components ”, 2nd Edition in Russian,“ Bosch Rexroth AG Service Didactics Automation ”, Erbach Germany, 2003, pp. 154-156.

2 - Патент US 6405760.2 - Patent US 6405760.

3 - Патент RU 2402697.3 - Patent RU 2402697.

4 - Патент RU 2383785.4 - Patent RU 2383785.

5 - Патент RU 2382913.5 - Patent RU 2382913.

Claims

1. A device for the recovery of hydraulic energy, comprising at least one hydropneumatic accumulator, in the housing of which a liquid port is connected, communicating with the liquid reservoir of the battery, separated by a movable separator from the gas reservoir of the accumulator, which through the gas port communicates with the gas port of at least one gas receiver, characterized in that the gas receiver has a regenerating heat exchanger with a total area of the heat exchange surfaces of the regenerating heat ennika normalized to total internal volume of the gas receiver exceeding 2000 cm ² / l, preferably exceeding 10000 cm ² / l, with a total heat capacity normalized to the total internal volume of the gas receiver of greater than 40 J / K / L, wherein the gas reservoir of the accumulator communicates with a gas port of at least one gas receiver through a gas channel provided with a controllable valve configured to lock and unlock this gas channel.

2. The device according to claim 1, characterized in that the regenerating heat exchanger is formed of metal chips.

3. The device according to claim 1, characterized in that the regenerating heat exchanger is formed of metal fibers.

4. The device according to claim 1, characterized in that the regenerating heat exchanger is formed from foam metal.

5. The device according to claim 1, characterized in that the gas port of the gas receiver is equipped with a locking element, permeable to gas, but preventing the penetration of particles of material of the regenerating heat exchanger from the gas receiver through its gas port.

6. The device according to claim 1, characterized in that the hydropneumatic accumulator includes a compressible regenerator made in its gas reservoir with the ability to reduce the distance between the heat exchange surfaces while decreasing the volume of the gas reservoir and increase when it increases, and with the maximum volume of the gas reservoir, the average distance between adjacent heat exchange surfaces of the regenerator does not exceed 10 mm.

7. The device according to claim 1, characterized in that the hydropneumatic accumulator is made with a balloon separator, and the liquid reservoir is located inside the balloon separator.

8. The device according to claim 7, characterized in that a support element is placed inside the balloon separator, the dimensions and shape of which are selected so that when the balloon surrounds the support element, the volume inside the balloon separator is in the range from 3% to 30% of the battery volume, and the liquid port of the battery is equipped with a safety valve connected to the support element with the possibility of locking the liquid port of the battery by pressing the support element.

9. The device according to claim 1, characterized in that the controlled valve is made with an electromechanical drive so that in the absence of a control voltage on the controlled valve, said gas channel is locked.

10. The device according to claim 1, characterized in that the controllable valve is hydraulically actuated so that when the pressure at the control inlet of the controllable valve is less than a predetermined level, preferably not exceeding 10% of the maximum working pressure, said gas channel is locked.

11. The device according to claim 1, characterized in that the controlled valve is made in the form of a shut-off valve.

12. The device according to claim 1, characterized in that the gas reservoir of at least one battery and at least one receiver communicate with means for determining the difference in gas pressure between them.