專利名稱：一種用于液壓驅(qū)動恢復(fù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械工程技術(shù)，可以用于更有效并且更安全的液壓驅(qū)動恢復(fù)，包括移 動應(yīng)用，諸如公路建造機器，運載和升降設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在有很多裝置以液壓氣動蓄能器(以下稱為蓄能器)的形式用于液壓驅(qū)動恢復(fù)， 它們的外殼具有容積可變的氣體存儲器以及容積可變的液體存儲器，其中加壓氣體通過氣 體端口而填充到氣體存儲器中，液體通過液體端口而填充到液體存儲器中，然而這些氣體 存儲器和液體存儲器通過相對外殼可移動的分離器而分離開來。
通過使用液壓氣動蓄能器以及實體分離器(其為活塞形式)和彈性分離器(其為彈 性聚合物隔膜或氣泡形式，以及金屬風箱形式)來進行液壓驅(qū)動恢復(fù)。
在操作之前，先通過氣體端口將加壓氣體填充到蓄能器的氣體存儲器中，通常所 填充的氣體為氮氣，直到初始氣壓從幾個兆帕升高到幾十個兆帕。
在能量從液壓驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到蓄能器的過程中，工作液體從液壓驅(qū)動系統(tǒng)泵入到 蓄能器中，并且工作氣體壓縮在其中，由此導致氣壓和溫度進一步升高。在能量從蓄能器 中回到液壓驅(qū)動系統(tǒng)的過程中，加壓的工作氣壓膨脹并且將工作液體轉(zhuǎn)移到液壓驅(qū)動系統(tǒng) 中。
通常，蓄能器具有一個氣體存儲器和一個液體存儲器，并且氣體存儲器中的氣壓 和液體存儲器中的液壓大小相同。轉(zhuǎn)移到蓄能器的液體能量越高，則其中的氣體壓縮比更 高。為了維持所需的恢復(fù)能量，壓力增加必須要通過水壓機器(泵或馬達)的輸送減少來補 償，該水壓機器與蓄能器是水連通的。當輸送減少時，水壓機器的效率下降，因此整個恢復(fù) 效率下降，這是這類裝置的缺陷。
蓄能器的容積增加或蓄能器的數(shù)量增加將提高系統(tǒng)的成本，并且重量也增加，這 對移動應(yīng)用來說是至關(guān)重要的。
一種現(xiàn)有的裝置可以用于減小氣體壓縮比，并且同時可以增加最大可能的恢復(fù)能 量。該裝置包括液壓氣動蓄能器，其外殼具有與蓄能器的液體存儲器連通的液體端口，該液 體存儲器通過可移動的分離器與蓄能器的氣體存儲器分離開來，其中該氣體存儲器與至少 一個氣體接收器經(jīng)由氣體端口連通。
當工作液體從液壓驅(qū)動系統(tǒng)泵入到蓄能器的液體存儲器中時，分離器被移置并且 促使氣體離開蓄能器而進入接收器。將液體泵入到蓄能器的工作被轉(zhuǎn)換成加壓氣體的內(nèi)部 能量，其壓力和溫度隨之增加。當能量從裝置回到液壓驅(qū)動系統(tǒng)中時，加壓的工作氣體膨脹 并且部分被促使離開接收器而進入到蓄能器的氣體存儲器中。隨著蓄能器的液體存儲器的 容積降低，分離器被移置，并且工作液體也被促使離開存儲器而經(jīng)由液體端口進入液壓驅(qū) 動系統(tǒng)。加壓氣體的內(nèi)部能量被轉(zhuǎn)換成液體轉(zhuǎn)移的工作，也就是裝置將液壓驅(qū)動系統(tǒng)所接 收的液壓驅(qū)動能量返回到系統(tǒng)中，氣壓和溫度也隨之降低。
相比蓄能器來說更輕并且更便宜的接收器加上系統(tǒng)可以增加恢復(fù)能量的數(shù)量(以不能更好使用蓄能器容積為代價)以及減小氣體壓縮比。
用于液壓驅(qū)動恢復(fù)的這些裝置的缺陷在于熱量損失嚴重，這取決于如下事實，即 當壓縮和膨脹時，接收器中的氣體僅僅與接收器的內(nèi)壁進行熱量交換，氣體熱量傳導率太 小。
因此上述裝置由于較高的熱量損失，而具有低效率的液壓驅(qū)動恢復(fù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于液壓驅(qū)動恢復(fù)的裝置，該裝置的熱量損失減少，液 壓驅(qū)動恢復(fù)效率提高，并且可以在裝置中使用各種類型的現(xiàn)有氣體接收器(氣體瓶)。
該裝置包括至少一個液壓氣動蓄能器，該蓄能器具有與蓄能器的液體存儲器連通 的液體端口，液體存儲器和氣體存儲器通過可移動的分離器而分離開來。蓄能器的氣體存 儲器通過氣體端口與至少一個氣體接收器連通，該接收器具有以金屬多孔結(jié)構(gòu)形式制成的 再生熱量交換器，而再生熱量交換器的熱量交換表面所減小總面積與總的內(nèi)部接收器容積 的比值超過2000cm2/L，優(yōu)選超過10000cm2/L。
因此，在接收器中的氣體壓縮或膨脹時，氣體和再生熱量交換器之間的熱量交換 在氣體和熱量交換表面之間的較小平均距離處以及在較大熱量交換面積上發(fā)生。因此，對 于更小的溫度變動，可以增加熱量交換處理的可逆性以及恢復(fù)效率。為了在氣體和熱量交 換表面之間達到較小的平均距離，再生熱量交換器優(yōu)選由平均孔尺寸低于5mm的材料制 成。為了減小金屬多孔結(jié)構(gòu)的氣動阻抗，再生熱量交換器優(yōu)選具有至少O. 05mm的平均孔尺 寸。再生熱量交換器材料的總?cè)莘e優(yōu)選在內(nèi)部接收器容積的10%至50%范圍內(nèi)。由鋼制 成的再生熱量交換器的具體熱容量在400kJ/K/m3至2000kJ/K/m3的范圍內(nèi)，而處于100至 300巴工作壓強(溫度大約300K)的氣體(氮氣)熱容量在120kJ/K/m3至360kJ/K/m3范圍內(nèi)。 氣體工作壓力越高，再生熱量交換器的熱容量越高。因此，可以確保平均溫度變化較小以及 長期存儲的損失較低。
金屬(如鋼或鋁)多孔結(jié)構(gòu)可以通過待處理的已備金屬來制作，或通過金屬加工生 產(chǎn)廢棄物來制作。
考慮到成本，在該裝置的優(yōu)選實施例中，金屬多孔結(jié)構(gòu)由金屬機械加工(鉆孔，銑 切操作等)的另一處理產(chǎn)生的車削屑或金屬切屑件來形成。為了增加熱容量和振動阻尼，接 收器內(nèi)側(cè)的這些金屬車削屑或其它切割屑可以另外加以壓縮。
在其它實施例中，金屬多孔結(jié)構(gòu)可以通過金屬毛線或金屬泡沫來形成。
為了避免再生熱量交換器的金屬多孔結(jié)構(gòu)的顆粒或其它碎片經(jīng)由氣體端口穿透 到氣體接收器中，氣體接收器可以設(shè)置阻擋元件。為了減小氣動阻抗，阻擋元件的軸向長度 要超過接收器軸向長度的20%。
當再生熱量交換器的金屬多孔結(jié)構(gòu)通過如下方式在接收器的已備外殼內(nèi)側(cè)形成 時，即通過將形成該結(jié)構(gòu)(碎片，毛線，金屬泡沫片等)的部件經(jīng)由小孔而加載到接收器外殼 中，則可以使用現(xiàn)有的各種類型的氣體接收器來增加該裝置的可制造性。


通過附圖可以更加詳細的描述本發(fā)明
圖1是用于液壓驅(qū)動恢復(fù)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其具有一個蓄能器和一個具有再 生熱量交換器的接收器。
具體實施方式
如圖1所示，用于液壓驅(qū)動恢復(fù)的裝置包括液壓氣動蓄能器1，該蓄能器具有液體 端口 2，該液體端口與蓄能器的液體存儲器3連通。液體存儲器3通過可移動分離器4與蓄 能器的氣體存儲器5分離開來，該氣體存儲器5經(jīng)由氣體端口 6和輸氣管7與接收器9的 氣體端口 8連通。接收器9具有再生熱量交換器10。為了確保在氣體和再生熱量交換器之 間進行較好的熱量交換，再生熱量交換器的熱量交換表面所減小總面積與總的內(nèi)部接收器 容積的比值超過2000cm2/L，優(yōu)選超過10000cm2/L。
為了確保氣體和再生熱量交換器之間具有高效的熱量交換，再生熱量交換器優(yōu)選 被設(shè)定為氣體和其熱量交換表面之間的平均距離較小，即其平均孔尺寸不會超過5mm。為了 減小氣體流過再生熱量交換器的金屬多孔結(jié)構(gòu)過程中的氣動損失，再生熱量交換器優(yōu)選被 設(shè)定為具有較小的氣動阻抗，即其平均孔尺寸不會小于O. 05mm。
接收器9的氣體端口 8設(shè)置有阻擋元件11，以阻止再生熱量交換器的金屬多孔結(jié) 構(gòu)的顆粒或其它碎片經(jīng)由氣體端口 8而穿透到氣體接收器中。根據(jù)圖1的阻擋元件11以金 屬杯和壁的形式制成，該金屬杯具有穿孔底部，該壁具有安裝其中的過濾元件12，該過濾元 件對于氣體來說是可滲透的，對于尺寸大于Imm的顆粒來說不可滲透的。對于具有活塞蓄 能器的實施例來說，過濾元件12被制成能俘獲加速磨損蓄能器活塞密封的較小磨料顆粒， 優(yōu)選俘獲尺寸大于5微米的顆粒。在根據(jù)圖1的實施例中，過濾元件12由織品制成。在其 它實施例中，該裝置可以包括由泡沫陶瓷或金屬泡沫制成的過濾元件，該金屬泡沫具有小 孔，小孔尺寸優(yōu)選小于5微米。對于具有蓄能器的彈性分離器的實施例來說，由阻擋元件11 所俘獲的顆粒的所需尺寸要更小。為了減小在氣體流過再生熱量交換器的金屬多孔結(jié)構(gòu)的 過程中氣動損失，阻擋元件可以制作成深深穿透到該結(jié)構(gòu)中，也就是阻擋元件的軸向長度 應(yīng)該超過接收器軸向長度的20%。
為了簡化說明，在優(yōu)選實施例中，再生熱量交換器的金屬多孔結(jié)構(gòu)通過如下方式 而形成在接收器已備外殼的內(nèi)側(cè)，即將制成該結(jié)構(gòu)的部件經(jīng)由小孔加載到接收器外殼中。 該實施例允許使用現(xiàn)有的標準接收器(氣體瓶)通過將金屬多孔結(jié)構(gòu)的必要數(shù)量的部件加 載到它們中而組裝恢復(fù)裝置。該實施例的另一優(yōu)勢在于可以提高效率的已經(jīng)運作的恢復(fù)裝 置具有接收器。
考慮到成本，在優(yōu)選實施例的裝置中，金屬多孔結(jié)構(gòu)可以通過金屬車削屑來形成。 車削屑的類型取決于部分(金屬元件沿著外部或內(nèi)部圓柱形母線，平面或圓錐面的車削)車 削的方法?？紤]到熱交換效率，優(yōu)選使用由表面產(chǎn)生的車削屑或圓錐形車削屑。
除此之外，在制造多孔結(jié)構(gòu)的再生熱量交換器的過程中，可以使用由金屬機械加 工的另一處理產(chǎn)生的切割屑，例如銑切操作，壓鍛廢棄物以及金屬毛線，金屬線，分離的金 屬元件或金屬泡沫(通過分離片加載到接收器中，或通過化學或另外的方法在接收器內(nèi)側(cè) 產(chǎn)生)。
金屬切割屑或接收器內(nèi)側(cè)金屬多孔結(jié)構(gòu)的其它部件(例如金屬元件，毛線或金屬 泡沫片)可以另外壓縮，當它們加載到接收器中時。結(jié)果就是產(chǎn)生均衡的多孔再生元件，其 具有較高熱容量以及在該裝置操作和其預(yù)備氣體充入或排放過程中對接收器振動和氣體 循環(huán)的阻抗。
對于該裝置中的液壓驅(qū)動恢復(fù)來說，蓄能器I與液壓驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)由液體端口 2連 接。
當能量從液壓驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到裝置時，液體從液壓驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)由液體端口 2而泵 入到蓄能器I的液體存儲器3中，分離器4被移置，減小氣體存儲器5的容積并且促使一部 分氣體進入接收器9中，從而增加蓄能器I的氣體存儲器5和接收器9中的氣壓和溫度。由 于氣體和接收器9的再生熱量交換器10的熱量交換表面之間具有較小的平均距離，并且具 有較高的熱容量，從蓄能器的氣體存儲器流入到接收器中的氣體將一部分熱量有效地釋放 到再生熱量交換器10中，在加熱過程中減小了氣體加熱比；而氣體與再生熱量交換器10的 熱量交換在再生熱量交換器10和氣體之間發(fā)生較小溫度變動時是可逆的。
在存儲蓄積在裝置中的液體能量過程中，當降低的氣體加熱比由于氣體熱量傳導 性而減小熱量傳輸?shù)浇邮掌?包裝壁時，熱量損失較小。
當能量從裝置回到液壓驅(qū)動系統(tǒng)中時，接收器9和蓄能器I的氣體存儲器5中的 受壓氣體膨脹，蓄能器I的分離器4被移置，減小液體存儲器3的容積并且促使液體從中經(jīng) 由液體端口 2進入液壓驅(qū)動系統(tǒng)。由于要在氣體和再生熱量交換器10的熱量交換表面之 間維持較小的平均距離，再生熱量交換器將所接收部分的熱量有效地返回給氣體。因此，裝 置將從液壓驅(qū)動系統(tǒng)接收的液體能量返回其中，并且損失較小。
由于如下事實，即金屬多孔結(jié)構(gòu)的小孔平均尺寸至少O. 05mm并且阻擋元件11深 深地(深度優(yōu)選為接收器9的軸向長度的至少20%)穿透到再生熱量交換器10中，在氣體 在蓄能器和接收器之間流動以及穿過再生熱量交換器10的金屬多孔結(jié)構(gòu)過程中，氣動損 失較小。
設(shè)置有過濾元件12的阻擋元件11阻止再生熱量交換器10的材料顆粒穿透到輸 氣管7和蓄能器I的氣體存儲器5中。因此，活塞分離器4的軸封得以保護不受磨料撞擊， 而輸氣管7得以保護而沒有顆粒沉積，增加了裝置的可靠性。
上述實施例都是本發(fā)明主要思想的執(zhí)行實例，還具有許多在此沒有描述的其它實 施例，例如包括多個蓄能器和接收器，以及在接收器中具有各種實施例的再生熱量交換器。
因此，所提出的解決方案允許產(chǎn)生具有如下特征的液壓驅(qū)動恢復(fù)裝置
-熱量損失減小以及效率增加的液壓驅(qū)動恢復(fù)；
-更好的可制造性；
-在裝置中使用任何類型的現(xiàn)有氣體接收器成為可能。
權(quán)利要求
1.一種用于液壓驅(qū)動恢復(fù)的裝置，其包括至少一個液壓氣動蓄能器(1)，所述蓄能器具有與所述蓄能器的液體存儲器(3 )連通的液體端口( 2 )，所述液體存儲器(3 )和氣體存儲器(5)通過可移動的分離器(4)而分離開來，所述氣體存儲器(5)通過氣體端口(6)與至少一個氣體接收器(9)連通，所述氣體接收器(9)具有再生熱量交換器(10)，其中所述再生熱量交換器(10)以金屬多孔結(jié)構(gòu)的形式制成，而所述再生熱量交換器(10)的熱量交換表面所減小總面積與總的內(nèi)部接收器容積的比值超過10000cm2/L，所述再生熱量交換器(10) 的材料的總?cè)莘e在內(nèi)部接收器容積的10%至50%范圍內(nèi)，所述金屬多孔結(jié)構(gòu)由金屬切屑形成，并且平均孔尺寸不超過5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述氣體接收器(9)的氣體端口(6)設(shè)置有阻擋元件(11 )，所述阻擋元件(11)對氣體是可滲透的，但能阻止所述再生熱量交換器(10 )的材料的顆粒經(jīng)由氣體端口(6)而穿透到所述氣體接收器(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述阻擋元件(11)的軸向長度超過所述氣體接收器(9)的軸向長度的20%。
全文摘要
一種用于液壓驅(qū)動恢復(fù)的裝置包括至少一個液壓氣動蓄能器(1)，所述蓄能器具有與所述蓄能器的液體存儲器(3)連通的液體端口(2)，所述液體存儲器(3)和氣體存儲器(5)通過可移動的分離器(4)而分離開來，所述氣體存儲器(5)通過氣體端口(6)與至少一個氣體接收器(9)連通，所述氣體接收器(9)具有再生熱量交換器(10)，其中所述再生熱量交換器(10)以金屬多孔結(jié)構(gòu)的形式制成，而所述再生熱量交換器(10)的熱量交換表面所減小總面積與總的內(nèi)部接收器容積的比值超過2000cm2/L，所述再生熱量交換器(10)的材料的總?cè)莘e在內(nèi)部接收器容積的10％至50％范圍內(nèi)。
文檔編號F15B1/02GK103032390SQ20121059452
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者趙敏 申請人:趙敏