本發(fā)明關于一種用于執(zhí)行循環(huán)或往復式動作的機械和裝備的蓄壓器，尤其是液壓、氣動及等效或相關的蓄壓器。

背景技術：

蓄壓器是許多工程領域常見的設備，作為一種手段，通過它能量可以被存儲起來并有時用來將較小連續(xù)的能量轉(zhuǎn)化為短時激增的能量，反之亦然。蓄壓器可以是電動的、流體的或機械的，采取的形式可以是可再充電電池或液壓蓄壓器、電容、壓縮器、蒸汽蓄壓器、微波能量機器、水電廠的泵式存儲器等。

被生產(chǎn)的液壓蓄壓器有很多形式，包括活塞蓄壓器，囊袋蓄壓器，隔板蓄壓器，受重力和彈性載荷蓄壓器。液壓蓄壓器的主要任務之一是承載規(guī)定體積的液壓系統(tǒng)的壓力液體，并將其返回到系統(tǒng)需要的地方。然而，液壓蓄壓器也要執(zhí)行很多的功能，包括能量存儲、沖擊、振動與脈動阻尼、能量恢復，體積流動補償?shù)阮愃频墓δ堋?/p>

通過被配置提供預定連續(xù)動力的泵來發(fā)動的任何液壓系統(tǒng)中有本質(zhì)的限制，更大功率的泵在給定壓力下能更快的抽送液壓流體，同樣也需要更多的能量。液壓蓄壓器通常通過其存儲的加壓液壓流體容許系統(tǒng)適應內(nèi)部壓力的快速激增，避免對系統(tǒng)造成傷害。

典型的液壓蓄壓器是內(nèi)部的液壓流體通過液壓泵抽送的存儲腔室，通常釋放掉液壓回路中任何地方的多余的壓力。蓄壓器可包括一個推進閥門，通過它存儲的液體可以輸出到液壓系統(tǒng)的其他部分。在氣體蓄壓器中，加壓氣袋擠壓著液壓袋。當液壓袋充滿時，擠壓氣袋中的氣體，從而提高了內(nèi)部存儲壓力。彈性蓄壓器也以相同的方式運行，除了是用大彈簧施加壓縮力擠壓液壓袋。在提升重量的蓄壓器中，液壓流體被壓入一重力活塞中。重力對流體施加一個穩(wěn)定的力，施加壓力使流體充入活塞，同時輔助清空活塞。

現(xiàn)有技術中典型的氣體蓄壓器包括連接液壓系統(tǒng)的流體室和預先加壓的氣體室，這兩個腔室通過囊袋、活塞或任何彈性隔板分割開來。

當蓄壓器流體室入口的流體壓力高于預先充入的壓力，流體進入蓄壓器流體室同時壓縮氣體，因而存儲了能量，入口處流體壓力降低時，推動存儲流體回到系統(tǒng)中。

當蓄壓器流體室入口壓力低于氣體室壓力時，氣體室通過入口閥門與系統(tǒng)隔離，在這種情況下，氣體室的壓力保持穩(wěn)定，和預先充入的壓力值相等，而入口的壓力取決于和蓄壓器連接的系統(tǒng)的壓力。

同樣的，對現(xiàn)有技術中典型的彈性載荷蓄壓器來說，進入蓄壓器流體室的流體壓縮彈簧，從而存儲能量。由于對彈簧施加的壓縮力隨著流體進入腔室而增大，以及隨著蓄壓器被釋放而減小。最終壓力不是恒定的。由于彈簧是預載荷的，只有當入口壓力超過臨界值之后流體才開始進入流體室。

美國專利公開號us2010/0018196a1是已知該類蓄壓器的一個例子。

因此，可以看到的是現(xiàn)有技術的蓄壓器主要旨在提高輸出功率的持續(xù)性，通過吸收一些周期運行峰值的能量并以較低的能量將其重新引入到部分周期中。然而，這對具有相反要求的周期運行并沒有幫助，即，具有不穩(wěn)定能量要求的周期運行。特別是，在回路的一些部分存在未被利用的能量，然而在回路的其他部分非常需要額外的能量，現(xiàn)有技術的蓄壓器未能幫助周期運行在這樣的情況下。

所有參考文獻，包括本說明書中引用的任何專利或者專利申請，特此通過引用并入此文。不認可任何參考文獻構成現(xiàn)有技術。參考文獻的論述表明了作者的主張，申請人有權質(zhì)疑引用文件的準確性和針對性。顯而易見的是，盡管此處引用了一些現(xiàn)有技術中的公開文件，但在新西蘭或者任何其他國家，該參考沒有表明其中的任何文件構成該領域的公知常識。

需要確認的是該術語“包括”在不同的司法案件中，被歸結于“獨有的”或“包含”的意思。在本說明書中，除非特別注明，該短語“包括”的意思為包含。即它的意思是不僅包含參考文獻直接列出的組件，同時也包含其他沒有標明的組件或元件。當術語“組成”“構成”出現(xiàn)在一方法或過程的一處或多處時，該規(guī)律同樣適用。

本發(fā)明的目的是針對上述問題，或者至少為公眾提供有用的選項。

關于本發(fā)明的其他方面和優(yōu)勢將僅以實例的形式在下文描述。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種液壓蓄壓器，其包括：

一具有一可動第一活塞面的能量存儲設備，該第一活塞面被配置為可逆壓縮一能量存儲介質(zhì)；

一可動第二活塞面，形成通過所述第二活塞面實現(xiàn)可逆擴容的相應第二流體室的至少部分內(nèi)表面；

一可動第三活塞面，形成通過所述第三活塞面實現(xiàn)可逆擴容的相應第三流體室的至少部分內(nèi)表面；

其中，所述第一、第二及第三活塞面被連接到一起。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種液壓蓄壓器，其包括：

一能量存儲設備，包括：

一通過一可動第一活塞面實現(xiàn)可逆擴容的第一流體室，該第一活塞面形成所述第一流體室的至少部分內(nèi)表面；或

一彈性介質(zhì)，在輸入或釋放能量到該介質(zhì)時，可以移動連接到所述彈性介質(zhì)上的第一活塞面；

一第二流體室，通過一可動第二活塞面實現(xiàn)可逆擴容，該第二活塞面形成所述第二流體室的至少部分內(nèi)表面；

一第三流體室，通過一可動第三活塞面實現(xiàn)可逆擴容，該第三活塞面形成所述第三流體室的至少部分內(nèi)表面。

其中，所述第一、第二及第三活塞面被連接到一起。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種液壓蓄壓器，其包括：

一能量存儲設備，包括一通過一可動第一活塞面實現(xiàn)可逆擴容的第一流體室，該第一活塞面形成所述第一流體室的至少部分內(nèi)表面；

一通過一可動第二活塞面實現(xiàn)可逆擴容的第二流體室，該第二活塞面形成所述第二流體室的至少部分內(nèi)表面；

一通過一可動第三活塞面實現(xiàn)可逆擴容的第三流體室，該第三活塞面形成所述第三流體室的至少部分內(nèi)表面；

其中，所述第一、第二及第三流體室被連接到一起。

正如這里用到的，術語“活塞面”并不只是局限于配制在協(xié)作套筒中滑動的可動活塞密封面，同樣也包括一種連接彈性介質(zhì)和第二及/或第三流體室的襯墊。

正如這里用到的，應用在活塞面和/或流體室的術語“連接/耦合”包括：任何機械、電學、流體、或氣體的連接，導管、連桿、軌道、聯(lián)接、結合點、部件、驅(qū)動器或者使一活塞面和/或流體室的動作、運動、狀態(tài)或位置能夠影響或作用另一活塞面和/或流體室的類似的組合。

正如這里用到的，“活塞”包括任何具有一流體室的配置，該流體室至少具有一相對于更遠流體室內(nèi)表面(“活塞套筒”)可逆移動以改變流體室體積的內(nèi)表面(“活塞面”)，并不局限于圓柱形或恒定截面的活塞套筒、剛體面或表面等。

正如這里用到的。應當了解的是，術語“流體”包括液體和氣體。然而，熟悉本領域的技術人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于液壓工作的液體和/或氣動工作的氣體，可以利用多種流體，只要根據(jù)每個系統(tǒng)條件，它們是可壓縮的或是不可壓縮的。

根據(jù)一實施例，所述第二和第三流體室被配置成接收一基本不可壓縮的流體，下文稱之為“液壓流體”。

較佳的，所述彈性介質(zhì)包括彈簧、彈性材料、和其他任何能夠從壓縮入口存儲和釋放能量的彈性介質(zhì)。

本領域的技術人員還可容易理解的是，蓄壓器中利用氣體和彈簧存儲能量是廣為人知的，概念上大體相等。

較佳的，該能量存儲設備包括通過所述第一活塞面實現(xiàn)可逆擴容的一第一流體室，所述第一活塞面形成所述第一流體室的至少部分內(nèi)表面。

依據(jù)一實施例，所述第一流體室被配置成包含一可壓縮流體，下文稱之為“蓄壓器工作氣體”。

通常在液壓動力驅(qū)動系統(tǒng)中使用時，所述不可壓縮流體是一種液壓礦物質(zhì)油或者和它類似的，而所述壓縮流體可以是任何合適的氣體或者和它類似的，比如在壓力下能保持穩(wěn)定能量存儲的氮氣或其他氣體。

在一較佳實施例中，所述第一、第二、第三液體室被連接到一起，使得所述第一、第三流體室以對抗相反的形式運行，所述第一、第二流體室協(xié)同運行。因此，流體室通過以下方式被連接到一起：

第一流體室的擴張會導致第二流體室的擴張和第三流體室的收縮；和/或

第一流體室的收縮會導致第二流體室的收縮和第三流體室的擴張；和/或

第三流體室的擴張會導致第一、第二流體室的收縮；和/或

第二流體室的擴張會導致第三流體室的收縮和第一流體室的擴張。

所述流體室的擴張或收縮是通過改變流體室中流體的壓力或給流體室中的適當?shù)幕钊嫣峁C械、氣動、或液壓力來實現(xiàn)的。

根據(jù)一利用第一流體室的實施例，所述連接活塞面被配置成以下方式：

通過所述第三活塞面的運動引起的所述第三流體室的擴張導致所述第二流體室的收縮和所述第一流體室的收縮，其中第一、第二流體室的收縮是通過所述第一、第二活塞面的各自分別運動所引起的。

通過所述第一活塞面的運動引起的所述第一流體室的擴張導致所述第二流體室的擴張和所述第三流體室的收縮，其中第二、第三流體室的運動是通過所述第二、第三活塞面的各自運動所引起的。

較佳的，所述第一流體室包括一可密封的流體入口，允許所述的蓄壓器工作氣體進入。在正常使用中，第一流體室中的蓄壓器工作氣體量在初次加壓后就基本上確定了，隨后還有周期性的補充防止泄露。第一流體室的體積和蓄壓器工作氣體的壓力因此隨著第一活塞面的運動而不斷變化。

根據(jù)另一個方面，所述第一、第二活塞面被連接在一起共同運動。

較佳的，能量存儲設備包括通過所述第一活塞面實現(xiàn)可逆擴容的第一流體室，所述第一活塞面形成所述第一流體室的至少部分內(nèi)表面。

第一、第二活塞面因此互相固定在一起，或者形成共同表面或物體的一部分，這樣第一、第二活塞面共同運動，以分別改變第一、第二流體室的體積。

較佳的，所述第一流體室位于所述第二流體室的內(nèi)部，反之亦然。應該理解的是，第一、第二流體室可能需要互相密封防止液體在它們之間相互流動。

較佳的，所述第一、第二流體室是同軸的。

較佳的，所述第一、第二流體室是：

基本同軸；或者

具有平行的中心軸線，與所述第一、第二活塞面的的共同運動方向基本平行。

較佳的，所述能量存儲介質(zhì)包括一彈性介質(zhì)，在輸入或釋放能量到彈性介質(zhì)時，可以移動連接到所述彈性介質(zhì)上的所述第一活塞面。

根據(jù)進一步的實施例，彈性介質(zhì)可位于所述第二流體室的內(nèi)部。第一、第二活塞面的運動可由第二流體室的擴張(例如通過增加流體的壓力)和彈性介質(zhì)的減壓共同引起。通過將第一活塞面形成作為彈性介質(zhì)的襯墊連接到第二活塞面和/或作為固定到第二活塞面的一分離的物體或表面，第一活塞面可被連接到第二活塞面。

根據(jù)一方面，所述蓄壓器進一步包括流體導管，閥門和/或連接件，被配置成允許液壓流體同時或獨立地：

輸入到所述第三流體室和從第二流體室輸出，和/或

輸入到所述第二流體室和從第三流體室輸出。

本發(fā)明尤其適合應用在機械沖擊錘來進一步減少冗余，在此本發(fā)明依據(jù)相同的方法使用來進行描述。應當理解的是，這里僅是為了說明目的并沒有限制的意思。

典型的是，重力沖擊錘周期的提升和降落較重的錘子來撞擊石頭或類似的東西，錘子重物被某種形式(例如液壓)的動力驅(qū)動機構提升起來，在重力的作用下自由落體。在這種重力降落錘發(fā)展過程中，申請人發(fā)明了一種動力降落錘(正如pct公開號wo/2004/035941所描述的，通過引用并入此文)，其中錘子重物是被驅(qū)動主動向下運動沖擊表面。

在向下驅(qū)動之前，錘子重物減速過程中，為了不造成錘子裝配零件上部分的破壞和磨損，錘子重物在提升的過程中有速度的限制。然而，在重力作用下錘子下落的時候，作用在錘子重物上的額外驅(qū)動力是非常需要的，用來提高錘子的沖擊效果。因此，蓄壓器可被引入到錘子驅(qū)動機構中，藉此在提升的過程中，任何來自液壓驅(qū)動機構未被利用的能量都可被利用以存儲能量在蓄壓器中，當錘子重物向下驅(qū)動來獲得更大的沖擊能量時被釋放。這樣的蓄壓器的使用因此可以使一個較輕的錘子重物被用來獲得和較重錘子相同的沖擊能量，或者在同樣重量錘子的情況下提高了沖擊能量。

為了進一步解釋上面提到的應用在動力降落錘中的蓄壓器優(yōu)勢，擴大錘子的配置和運行是很有用的，例如在pct公開號wo/2004/035941中描述的一樣。動力降落錘包括：

一錘子重物，具有至少一個，較佳的兩個驅(qū)動嚙合面；

一驅(qū)動發(fā)射面，被配置為與錘子重物上的所述驅(qū)動嚙合面嚙合，以及

一驅(qū)動機構，可以移動驅(qū)動發(fā)射面在兩個相反的方向之間往復式運動。

錘子重物上的一驅(qū)動嚙合面可被配置為一突出面的形式或凹陷到錘子重物當中。當驅(qū)動機構工作時，驅(qū)動突出面和每一個驅(qū)動嚙合面周期性的嚙合與分離，從而移動錘子重物按所述相反方向移動。不考慮錘子重物水平運行的不現(xiàn)實情況，錘子重物的兩個相反運動的方向可以被認為是有重力作用的方向(這里被稱為“向下沖程”或“動力沖程”)，或者與重力相反的方向(這里被稱之為“向上沖程”或“提升沖程”)。因此為有助于清楚的表述，在上沖程時嚙合的驅(qū)動嚙合面在這里被稱之為“提升表面”，在動力沖程時嚙合的驅(qū)動嚙合面在這里被稱之為“向下驅(qū)動表面”。

為了方便，驅(qū)動機構可以是例如液壓活塞或旋轉(zhuǎn)鏈驅(qū)動等與之類似的形式，為了說明目的，本文更詳細地考慮到鏈驅(qū)動，可以理解的是沒有要限制的意思。

在一實施例中，至少一驅(qū)動突出面(這里也被稱為“轉(zhuǎn)換裝置”)以繞過兩個呈鏈輪形式的旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)環(huán)鏈的形式被連接到驅(qū)動機構上，兩個旋轉(zhuǎn)元件中，至少其中的一個是有動力的。驅(qū)動鏈輪被原動機驅(qū)動，向驅(qū)動機構泵中的液壓發(fā)動機提供高壓液壓流體流。繞鏈輪旋轉(zhuǎn)的鏈子的一面位于錘子重物縱向面(典型的平面)旁邊，為的是使驅(qū)動突出面和位于鏈子路徑旁邊的提升面或驅(qū)動下降面嚙合。在兩個鏈輪之間，鏈子的路徑主要沿著與提升面或驅(qū)動下降面對齊的相反的方向移動。

驅(qū)動機構通過四個步驟依次循環(huán)運行，亦即：

上升沖程：

向上沖程開始時，鏈子轉(zhuǎn)動，驅(qū)動突出面與提升面嚙合，從而錘子重物向上提升。

上升沖程過度階段：

當錘子重物達到上升沖程軌道最大的程度時，驅(qū)動突出面繞著最上面的鏈輪旋轉(zhuǎn)，并且錘子重物和驅(qū)動突出面分離。當驅(qū)動突出面和錘子重物提升表面分離并且繞著第一鏈輪旋轉(zhuǎn)之后，錘子重物上升運動最終停止，因此在重力作用下，錘子重物開始向下運動。

下降沖程：

當錘子重物往返向下運動時，驅(qū)動突出面經(jīng)過驅(qū)動下降表面與錘子重物重新嚙合，同時加上額外的沖力到向下驅(qū)動的重力上。

底部沖程過度階段：

在經(jīng)過較低位置的鏈輪之前，驅(qū)動突出面和驅(qū)動下降面分離，使得錘子重物撞擊沖擊面。在經(jīng)過較低位置的鏈輪之后，驅(qū)動突出面和錘子重物上的提升表面重新嚙合，并且循環(huán)次序又重復進行。

根據(jù)驅(qū)動機構的具體配置，在下列所述情形，驅(qū)動突出面和驅(qū)動下降表面分離：

錘子重物向下速度超過了鏈子的速度，或者

鏈子運行路徑和驅(qū)動下降表面的軌道分離。

在另外的實施例中，驅(qū)動機構可以是柱塞驅(qū)動或繞著至少兩個旋轉(zhuǎn)元件驅(qū)動的環(huán)圈(例如皮帶或鏈子)。

雖然對每個動力降落錘的實施例而言，上升沖程和下降沖程是相同的，但在以柱塞驅(qū)動為例形成的驅(qū)動機構實施例中，兩個過度階段的時間可以忽略不計。

依據(jù)進一步的形態(tài)，本發(fā)明提供一種本文中主要所述的動力降落錘，其進一步包括這里所述的蓄壓器。蓄壓器的運行被整合到上文所述錘子的周期運行當中，藉此：

“負載沖程”是指蓄壓器的能量存儲階段(通過壓縮蓄壓器工作氣體或拉伸彈性介質(zhì))，是在上升沖程中錘子被提升的過程中執(zhí)行。

“動力沖程”是指在下降沖程中錘子下落階段，為了增加作用在驅(qū)動機構上的液壓流體流，蓄壓器中存儲的能量釋放的階段。

根據(jù)一實施例，所述動力降落錘進一步包括：

一原動機，提供源動力，所述源動力用于提供所述驅(qū)動機構中液體壓力和流體流。

較佳的，所述驅(qū)動機構進一步包括:

一液壓驅(qū)動發(fā)動機，將壓力液體的流動轉(zhuǎn)化為物理運動，使驅(qū)動機構運行。

原動機是任何適當?shù)膭恿碓吹纳衔桓拍?，包括降落錘外部的動力(比如挖掘機的動力，裝載機的動力等)或者整合到動力降落錘內(nèi)部的動力源?！霸瓌訖C”例如可包括引擎或發(fā)動機，驅(qū)動液壓泵工作，將高壓流體流輸入到液壓流管路中。

在驅(qū)動機構中的液壓驅(qū)動發(fā)動機將壓力液體流轉(zhuǎn)化為機械運動，例如，驅(qū)動鏈條傳動的驅(qū)動鏈輪的實施例，或柱塞驅(qū)動中的線性運動的實施例。

根據(jù)一方面所述，本發(fā)明包括液壓流體的互相連接，包括至少一：

壓力管路，其從原動機連接到：

i.驅(qū)動發(fā)動機；

ii.蓄壓器第二流體室；

iii.蓄壓器第三流體室；

排放管路，從以下裝置進入到原動機：

i.驅(qū)動發(fā)動機；

ii.蓄壓器的第二流體室；

壓力管路，從蓄壓器第三流體室到：

驅(qū)動發(fā)動機。

可以理解的是，術語“壓力管路”和“排放管路”是指液壓流體管路中存在相關壓力，并且本領域技術人員會很好地理解為分別表示在足夠大到執(zhí)行工作以及足夠小到使流體沿著流體管路排放、不執(zhí)行任何有用工作的壓力下的流體。單一流體管路可作為壓力管路或者排放管路，這取決于流體管路中的相對壓力。

在使用時，動力降落錘運行周期中，具有一開始參考點，位于錘子重物上升沖程開始時錘子在最低點的位置(即工作表面的沖擊點)，該運行周期較佳的包括下面的階段：

錘子重物上升沖程和蓄壓器負載沖程；

蓄壓器通過從原動機出來進入蓄壓器第三流體室的高壓流進行加載。加壓的第三流體室導致第一流體室中的蓄壓器工作氣體的壓力增大，和

從原動機輸出的高壓流使驅(qū)動發(fā)動機啟動，提升錘子重物。

上升沖程過渡階段；

錘子重物到達向上運動的極限位置，并且驅(qū)動機構停止向上運動或者與錘子重物分離，和

蓄壓器工作氣體在運行周期中被壓縮到其最大壓力值。

錘子重物下降沖程和蓄壓器動力沖程；

當高壓蓄壓器工作氣體使所述第一活塞面運動以使第一流體室擴大，蓄壓器開始釋放。連接著所述第一流體室的第三流體室因此而收縮，使具有較高壓力的液壓流體進入驅(qū)動發(fā)動機中。同時，從原動機輸出的高壓液壓流體輸入到于第二活塞面上施加壓力的第二流體室，這樣引起第二流體室的擴張。由于第二流體室和第一流體室協(xié)同擴張，因此第二活塞面上的力結合第一活塞面上的力，一起將來自第三流體室的流體擠壓出去。

驅(qū)動機構因此結合壓縮蓄壓器工作氣體產(chǎn)生的力量加上原動機輸出的力，驅(qū)動錘子下降。作用在錘子重物上的有效驅(qū)動力因此比原動機可能的最大輸出力更大。

底部沖程過度階段；

錘子重物達到向下運動的極限位置，并且驅(qū)動機構停止向下運動或者與錘子分離，和

蓄壓器工作氣體達到運行周期中的最小壓力值。原動機中輸出的流體流的壓力是很低的或者可以被忽略，并且從第二流體室轉(zhuǎn)移到驅(qū)動發(fā)動機中。

因此，可以看出，本發(fā)明允許系統(tǒng)從部分循環(huán)中“提取”能量(即提取未被利用的能量)，在原動機中存在未被利用的能量(例如錘子重物上升沖程周期)，在蓄壓器中存儲起來，直到其可以被周期中的一個獨立階段以與從原動機輸出力結合的方式所利用(例如蓄壓器動力沖程)，而輸出一個比原動機最大輸出力更大的力。

舉數(shù)字示例說明，在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，原動機最大的輸出功率是10kw，4kw可以足夠提起錘子重物上升，而全部10kw可以在動力沖程階段應用到驅(qū)動發(fā)動機，以驅(qū)動錘子重物向下運動沖擊工作表面。包括根據(jù)本發(fā)明利用同樣10kw原動機的蓄壓器，可以使用在加載沖程階段有效時間為0.5秒的未利用的6kw來壓縮蓄壓器工作氣體，這樣存儲3kj的能量。因此在動力沖程階段，驅(qū)動泵可被原動機最大輸出功率(10kw)加上從施加0.25秒的加壓蓄壓器工作氣體釋放的3kj能量(產(chǎn)生12kw的能量)共計22kw的輸出能量共同驅(qū)動工作。為了獲得這樣的輸出功率，現(xiàn)有技術的驅(qū)動錘利用22kw的原動機會額外增加其消耗和復雜性，而在蓄壓器充電沖程中，只有4kw被用來提升重量錘。

典型的可變位原動機液壓泵只能在低壓下傳送高速流或在高壓下傳送低速流。然而，大多數(shù)液壓驅(qū)動發(fā)動機可以利用高速流或高壓，因此這與原動機的輸出特性并不相符。形成對比的是，通過前文所述的蓄壓器的應用，本發(fā)明優(yōu)選實施例可以同時提供高壓力和高速流給驅(qū)動發(fā)動機。在相對長的加載沖程期間，原動機可提供高壓低速流體流使蓄壓器加壓，同時提升錘子重物。在相對較短的動力沖程階段，原動機可提供高速度低壓的流體流，結合蓄壓器的輸出量，其滿足高加速度的需要，同時驅(qū)動錘子重物下降。

可以理解的是，本發(fā)明因此可以被用于任何有循環(huán)周期的系統(tǒng)中，其中至少在循環(huán)的一個部分中未被利用的能源是可利用的，并且在循環(huán)系統(tǒng)一個或更多的獨立部分中累積成原動機最大可用能量，這樣在原動機峰值能量總和之上結合系統(tǒng)的全部能量。

本發(fā)明可提供用于任何實施例的減少的能量約束或者增加的輸出量，這些實施例具有運行周期，周期中具有不同的壓力階段/沖程(特別是一低壓負載沖程)和在周期中對提高壓力、提高壓力流體流或者二者都有用的一點。

根據(jù)進一步所述，本發(fā)明包括：

一蓄壓器，基本如前文所述，

一往復運動部件；

一驅(qū)動機構，能夠驅(qū)動往復運動部件往復和/或周期運動。

較佳的，所述往復運動部件的往復運動包括設備的任何運行周期，藉此在設備運行期間，往復運動部件重復的沿著一條路徑運動，該路徑包括直線、非直線、間歇、軌道以及不規(guī)則的路徑以及它們的任意組合。

這些實施例包括：

要求雙作用缸體的往復運動機械，比如送料機，鋸木設備，木頭分離器，壓緊裝置，塑料模具設備；

在周期中具有一高載荷點的周期運動機械，例如農(nóng)用干草打包機，混凝土破碎機；

具有較高質(zhì)量和速度的往復運動機械，其中需要沖程可以部分反饋制動，例如挖掘機和起重機中的旋轉(zhuǎn)機構。

較佳的，第二、第三流體室處于同一個套筒內(nèi)部，并且被具有第二、第三活塞面的第二活塞分開。

上文所述實施例中有許多的不同和變化，蓄壓器可具有許多不同的配制構成，雖然在一較佳實施例中，蓄壓器由一裝配在第一、第二活塞套筒中的雙頭活塞組件形成，且該雙頭活塞組件具有：

第一、第二活塞，分別可在第一、第二活塞套筒中移動，以分別形成所述第一、第三流體室。

所述第一、第二活塞于所述第一、第三流體室中具有活塞面，分別定義所述第一、第三活塞面。

所述第一、第二活塞通過連接器連接到一起，所述連接器配置成使第一活塞上的第一活塞面的運動導致的第一流體室的擴張或收縮引起第二活塞上的第三活塞面的運動，使第三流體室產(chǎn)生往復式的收縮和擴張。

所述第一、第二活塞分別位于所述第一、第二活塞套筒中，所述套筒被至少一中間分割物分離開來，該中間分割物允許所述連接器可逆移動的通過。

一第二流體室由以下部件形成：

所述中間分割物，

所述第二活塞套筒的內(nèi)表面的一部分，和

一第二活塞面，形成于所述第二活塞上，位于所述第三活塞面相對的一側(cè)。

較佳的，用于所述連接器通路的中間分割物包括一條通道，位于第一、第二活塞之間。

位于第一、第二活塞套筒之間的中間分割物在這里只是以單數(shù)形式引用以便說明。然而，應該理解的是，所述“分割物”不僅僅是指簡單的單一障礙物、墻體或者類似的，同樣也指由多層墻，障礙物，薄膜等類似的所形成的分割物，和/或由多個組件，包括密封件，薄膜，外包件，突出物或任何其他的組件所形成的分割物。

上文描述的實施例在以下方面簡化了制造：簡單壓制品或機械零件都可以用來形成圓柱套筒，所述圓柱套筒可關于同軸線安裝到一起，通過縱向螺栓穿過位于第一、第三流體室的末梢的端板來固定。

可選擇的是，所述第一、第二活塞套筒可定向為縱向共軸。在另外的配制中，第一、第二活塞可通過曲柄軸、鉸接連桿和連桿的某種形式和/或允許活塞以任何角度包括平行位置相互偏移的任何配置連接在一起。因此第一、第二活塞套筒沒有必要共軸或連接在一起。上文所述蓄壓器配置可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下做出改變，只要第一、第二、第三活塞面被連接到一起。

在一實施例中，第一、第二活塞分別連接到第一、第二連桿，所述連桿作為樞軸連接到杠桿上，處于不同的位置。所述杠桿是支點上的一根樞軸。隨著所述支點和每一個連接到杠桿的連桿連接件之間的相對間隔的變化，會導致第一、第二活塞之間相應功率比例的變化。標準的液壓活塞/活塞套筒在一定尺寸增量的范圍內(nèi)制造，該范圍足夠大可以提供最優(yōu)的功率比例。通過簡單移動支點的位置就能輕易地改變第一、第二活塞之間的功率比例的能力提供了可調(diào)性，而這種可調(diào)性是通過利用不同的活塞直徑難以經(jīng)濟地、單獨地獲得的。如上文所述能夠較好的調(diào)整功率比例的性能，同樣也適用于有低壓或高壓限制的情況，和/或第一、第二活塞裝配件之間較低的最大壓力差的情況。

本發(fā)明的進一步的實施例可包括并入一發(fā)出信號機構，以發(fā)出合適的信號輸入到液壓控制回路，觸發(fā)周期運行中不同階段之間的轉(zhuǎn)變。

在一實施例中，發(fā)信號機構包括一信號傳輸接口，該信號傳輸接口包含在形成于所述第一活塞套筒中的第四流體室中，第一活塞套筒位于第一活塞上的第一活塞面的對側(cè)的可移動第四活塞面和橫跨第一活塞套筒的所述中間分割物表面之間。信號傳輸接口可包含一個小的閥門或活塞，其被配制為藉由在負載蓄壓器工作氣體的壓力下第一活塞的充足運動而傾斜，使得信號傳輸接口活塞/閥門和所述第一活塞之間直接接觸，或者第四流體室中的壓縮氣體或液體超出了閥值。傳統(tǒng)的發(fā)出信號的方式也可以被采用，比如利用環(huán)繞著活塞的磁環(huán)，其外面具有傳感器，以及其他已知的方法。

另外，發(fā)送信號機構的功能可以被用來檢測第一流體室中的壓力的壓力傳感器取代。

任一實施例，即壓力傳感器或信號發(fā)出機構，優(yōu)選可配置成在動力沖程結束和加載沖程開始之間都可以被觸發(fā)。

在一實施例中，“重啟階段”可包含在運行周期中。在下降沖程/動力沖程的末尾，驅(qū)動機構和錘子重物分離，并且當?shù)谝换钊挥谶\行的末端時，蓄壓器工作氣體將上升沖程/充電沖程中存儲的能量釋放出來。然而，驅(qū)動機構的組件，例如，驅(qū)動發(fā)動機、鏈條、鏈輪等，在下降沖程/動力沖程中仍然保留著來自其運動的可感知的殘留運動能量和動能。藉由簡略地指引液壓流體從驅(qū)動發(fā)動機流回到釋放蓄壓器的第三流體室，驅(qū)動機構殘余的運動能量可以被很好的吸收。驅(qū)動發(fā)電機的流體流暫時轉(zhuǎn)移到蓄壓器有助于蓄壓器工作氣體的預加壓，并且縮短了驅(qū)動機構為適應上升沖程/加載沖程降低到合適速度所需的時間。上文所述的信號發(fā)送機構和壓力傳感器同樣或者擇一選擇可以在重啟階段被觸發(fā)，以引發(fā)驅(qū)動泵到蓄壓器第三流體室的重新定向。

蓄壓器本質(zhì)上可包括兩個“側(cè)面”，即：

一“氣體面”，包括循環(huán)壓縮和擴張的第一流體室中的固定量的蓄壓器工作氣體，以及

一“液體面”(也被稱為“油面”)，包括輸入和輸出第二和/或第三流體室的變化量的不可壓縮液壓流體。

需要理解的是，蓄壓器兩面的流體擁有不同的流體和熱力學性質(zhì)，并且其需要不同的活塞配置和尺寸，來確保氣面和油面之間產(chǎn)生最佳的相互作用。

實際上，舉例說明，在氣面非常希望利用蓄壓器氣體壓力在最小值的情況下有效地完成其工作，例如，在驅(qū)動錘的例子中，最小的壓力值可以是70bar。由于現(xiàn)有氣體密封技術的本身性質(zhì)，時間長了，高壓力的氣體不可避免地會泄露。

可對比的是，在“油面”上，典型的高壓液壓系統(tǒng)可在更高的壓力狀態(tài)下運行，例如280bar。因此，在本例中為了和氣面和油面的的沖程匹配，氣面第一活塞面的面積最好比油面第二、第三活塞面的面積大四倍。因此，可以理解的是，蓄壓器的效率可以通過改變一些核心的參數(shù)將蓄壓器“調(diào)整”到不同應用要求來實現(xiàn)優(yōu)化。

蓄壓器氣面和油面的參數(shù)可以根據(jù)對特定應用的需求來變化所述參數(shù)優(yōu)選包括：

氣面：

第一活塞面體積；

第一活塞沖程長度；

第一流體室中氣體壓力；

彈簧體積，和

回彈率；

油面：

第二活塞面面積；

第三活塞面面積；

第二活塞沖程長度；

第二流體室中液壓流體的壓力；

第三流體室中液壓流體的壓力。

然而，可以理解的是，為了使蓄壓器工作氣體被壓縮，即“負載”，油面的壓力(即油面總的活塞面面積×油面流體壓力)一定比氣面施加的壓力(即氣面活塞面面積×氣體壓力)大。還可以理解的是，擁有比充滿蓄壓器所需的壓力更高的油面壓力并不會產(chǎn)生任何有意義的效果。

在其極限運行限制的情況下，依據(jù)其設計，原動機液壓泵通常要初始減小液壓流體的壓力或者流動。蓄壓器因此可以提供早期流速損耗或早期壓力損耗的最優(yōu)結果。

因此，可以了解的是，本發(fā)明提供一種蓄壓器，其可以提高各種周期的和/或往復運動的機械的性能和/或效率，所述機械包括：動力降落錘，壓路機、送料機、鋸木設備、木頭分離器、壓實設備、塑料模具設備、農(nóng)業(yè)干草打包機、混凝土破碎機、挖掘機和起重機上的搖擺機構。

附圖說明

通過下面的例子和所參考的附圖將顯而易見本發(fā)明其他方面和優(yōu)點，附圖中：

圖1a)根據(jù)本發(fā)明第一實施例，顯示蓄壓器一縱向橫截面。

圖1b)顯示具有信號傳輸接口的圖1a的蓄壓器的縱向橫截面。

圖2顯示圖1a蓄壓器的一端面和部分縱向橫截面。

圖3顯示動力降落錘以及具有示于部分截面以顯示內(nèi)部組件的重力降落錘的載體的側(cè)面圖。

圖4a)顯示圖1a中蓄壓器操作圖3中動力降落錘運行周期第一階段的示意性代表圖。

圖4b)顯示圖1a中蓄壓器操作圖3中動力降落錘運行周期的第二、第三階段的示意性代表圖。

圖4c)顯示圖1a中蓄壓器操作圖3中動力降落錘運行周期的第四階段的示意性代表圖。

圖4d)顯示替代圖4c)中第四階段的第四階段示意性代表圖，其中圖1b)中的蓄壓器被使用。

圖5a)-圖5d)分別顯示圖1a)中蓄壓器處于圖4a)-圖4c)中周期運行的第一、第二、第三、第四階段的縱向橫斷面視圖。

圖6a)-圖6d)分別顯示一蓄壓器第二實施例處于圖4a)-圖4c)中運行周期中，第一、第二、第三、第四階段縱向橫截面視圖。

圖7根據(jù)本發(fā)明第三實施例，顯示蓄壓器一縱向橫斷面視圖

圖8根據(jù)本發(fā)明第四實施例，顯示蓄壓器一縱向橫截面視圖。

圖9顯示圖1a)中蓄壓器運行一壓實機柱塞的示意性代表圖。

圖10根據(jù)本發(fā)明第五實施例，顯示蓄壓器一縱向橫截面視圖。

圖11根據(jù)本發(fā)明的第六實施例，顯示蓄壓器的一示意性代表圖。

其中，附圖標記說明如下：

圖1至圖10的附圖標記。

具體實施方式

附圖通過蓄壓器和包含蓄壓器的動力降落錘的形式顯示了本發(fā)明的多種實施例。

圖1a)和圖1b)分別顯示了本發(fā)明無信號發(fā)送的蓄壓器和有信號發(fā)送的蓄壓器的優(yōu)選示意性實施例。兩個實施例基本相同，相似部件也用相同的附圖標記編號。

圖1a)中的蓄壓器(1)包括一活塞裝配件(2)，活塞裝配件(2)位于第一活塞套筒(3)和第二活塞套筒(4)中?；钊b配件(2)包括一雙頭活塞，雙頭活塞由通過連接器(7)連接到一起的、位于第一活塞套筒(3)中的第一活塞(5)和位于第二活塞套筒(4)中的第二活塞(6)組成。

能量存儲設備以第一流體室(8)的形式提供，該第一流體室(8)被配置為接受并存儲以可壓縮流體如氣體形式提供的能量存儲介質(zhì)。第一流體室(8)形成于端板(16)、第一活塞套筒(3)的內(nèi)表面和所述第一活塞(5)上的第一活塞面(9)之間。第二活塞(6)形成位于第二活塞套筒(4)中的第二流體室(10)和第三流體室(11)的其中一部分。一第二活塞面(12)和一第三活塞面(13)位于第二活塞(6)的對面，分別為第二(10)和第三(11)流體室提供可移動的密封面。

在圖1和圖2的實施例中，活塞套筒(3、4)被配置為圓筒裝配到一起，且被同一根縱向軸(14)導向?；钊淄?3、4)通過分別穿過端板(16、17)的縱向螺栓(15)來固定，該端板(16、17)位于所述第一、第三活塞面(9、12)的對面，因此，分別限定了第一、第三流體室(8、11)的末端。另外，其他實施例可能利用焊接、螺絲、或其他的方法將端板(16、17)固定到套筒(3、4)上。第一、第二活塞(5、6)通過剛體、連接桿形式的連接器(7)連接到一起，允許兩活塞(5、6)于活塞套筒(3、4)中沿著所述縱向軸(14)一起自由、可逆地移動。因此，可以看出，第一、第二、第三活塞面(9、12、13)是連接到一起的。包括第一、第二活塞(5、6)和連接器(7)的活塞裝配件(2)的運動使第一、第三流體室(8、11)互相對抗地擴張和收縮，和使第一、第二流體室(8、10)相互協(xié)同地擴張和收縮。

連接器(7)還穿過分開第一、第二活塞套筒(3、4)的中間分隔物(18)。分隔物(18)提供一固定面，該固定面形成第二活塞套筒(4)中的第二流體室(10)和第一活塞套筒(3)中的第四流體室(19)的一部分。因此，活塞裝配零件提供雙端、雙面的具有四個可逆收縮/擴張流體室(8、10、11、19)的活塞裝配零件。

第二流體室(10)被第二活塞套筒(4)、分隔物(18)和第二活塞面(12)的內(nèi)表面所限定，第二活塞面(12)形成于與第三活塞面(13)相對的第二活塞(4)的側(cè)面。第四流體室(19)位于分隔物(18)的對面，且被第一活塞套筒(3)、分隔物(18)和第四活塞面(20)的內(nèi)表面所限定，第四活塞面(20)形成于與第一活塞面(9)相對的第一活塞(5)的側(cè)面。

可以容易理解的是，流體室(8、10、11、19)是通過以下的方式連接到一起的：所述第一、第三流體室(8、11)對抗運行，且所述第一、第二流體室(8、10)協(xié)同運行。因此，第一流體室(8)的擴張會分別引起第二流體室(10)的擴張和第三、第四流體室(11、19)的收縮，反之亦然。相同地，第一流體室(8)的收縮會分別引起第二流體室(10)的收縮和第三、第四流體室(11、19)的擴張。反之亦然。

在使用中，第一流體室(8)開始經(jīng)過閥門端口(21)(僅如圖1所示)被注入固定體積的像氮氣一樣可壓縮惰性氣體，同時第四流體室(19)被注入大氣壓或接近大氣壓的氣體。第二、第三流體室(10、11)都被配置為經(jīng)過各自端口(22、23)吸收或排放不可壓縮液壓流體。圖2顯示了標準液壓連接器(24、25)，其被安裝到位于多個循環(huán)應用中的第二、第三流體室端口(22、23)上，在循環(huán)應用中，在運行周期的其他部分允許過多的動力能量，也希望在周期的其他部分利用附加的能量。蓄壓器(1)特別適合應用在動力降落錘的實施例中。圖3顯示了本發(fā)明的進一步的實施例，該實施例的形式為動力降落錘(100)以履帶架體的形式連接到一原動機(26)上。原動機(26)是操作降落錘(100)的動力來源，且通常以架體輔助液壓泵(沒有單獨顯示)的方式來提供，以已知的方式通過液壓流體管路(沒有在圖3中顯示)連接到降落錘(100)?？梢岳斫獾氖牵瓌訖C可以采用很多的形式，供電給輔助液壓泵(如圖3所示)的履帶架體只是一個示例。

圖4a)-圖4c)分別為包含運行經(jīng)過運行周期的四個階段的蓄壓器(1)的動力降落錘(100)的示意性代表圖。

動力降落錘(100)和蓄壓器(1)設備的元件在圖4a)-c)中都是相同的，因此為了清楚起見，除非是必須的，否則附圖標記，特別是那些表示液壓流體管路的附圖標記沒有必要重復表示。動力降落錘(100)共同包括：本文描述的蓄壓器(1)，結合錘子裝配件(27)，其包括：

一外罩(29)(只在圖3顯示)；

一錘子重物(28)，具有兩個驅(qū)動嚙合表面，其形式是提升突出面(30)和驅(qū)動下降突出面(31)。

一驅(qū)動突出面(32)，配置成和錘子重物(28)上的一個驅(qū)動嚙合表面(30、31)嚙合，和

一驅(qū)動結構，形成為環(huán)驅(qū)動鏈(33)的形式，通過液壓發(fā)動機(36)關于上鏈輪(34)與下鏈輪(35)驅(qū)動。

在應用中，如本文描述的動力降落錘(100)，錘子重物(28)提升時，在速度方面有本質(zhì)的限制，因為錘子重物(28)在驅(qū)動向下到達沖擊表面之前，需要被提升到剩余的部分。錘子重物(28)被提升時速度越大，錘子重物(28)為了獨自減速所需的高度就越大，即由于重力，和/或并入動力降落錘系統(tǒng)(100)的緩沖系統(tǒng)(51)要吸收的沖擊振動越強。可以對比，非常需要力來促使錘子重物(28)以可獲得的最大速度向下運動，以產(chǎn)生最大的沖擊力。

當驅(qū)動機構運行時，液壓發(fā)動機(36)驅(qū)動上部鏈輪(34)帶著驅(qū)動鏈(33)轉(zhuǎn)動。連接至該鏈(33)的驅(qū)動突出面(32)因此繞著該鏈(33)的運行軌道運動，該路徑位于兩個基本反向的鏈輪(34、35)之間。可以理解的是，雖然降落錘(100)可能運行在有角度取向的范圍內(nèi)，但這里也要簡單的考慮一下垂直的情況，如圖4a-c)所示。因此，驅(qū)動鏈(33)和驅(qū)動突出面(32)的路徑穿過兩個鏈輪(34、35)之間，是一條垂直向上，然后向下的路徑，這里分別是指“上升沖程”和“下降沖程”。

運行周期的四個階段(圖4a)-圖4c)所示)是：

圖4a.上升沖程-從w到x：當上升沖程開始時驅(qū)動鏈(33)轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動突出面(32)和提升突出面(30)嚙合，錘子重物(28)向上提升。

圖4b.上部沖程過渡階段-從x到y(tǒng)：當錘子重物(28)到達上升沖程的頂部時，驅(qū)動突出面(32)繞著上部鏈輪(34)旋轉(zhuǎn)，并且錘子重物(28)與驅(qū)動突出面(32)分離。錘子重物(28)的上升運動立即停止，因此錘子重物(28)在重力的作用下開始向下運動。在一較佳實施例中，降落錘(100)包括一止動彈簧(未顯示)，位于外罩(29)的上部，阻止錘子重物(28)向上運動。錘子重物(28)與其彈簧偏壓相反地作用在止動彈簧上，直到停止狀態(tài)，然后彈簧釋放能量作為錘子向下運動的附加驅(qū)動力。

圖4b.下降沖程-從y到z：在下降沖程開始后錘子重物(28)向下運動時，驅(qū)動突出面(32)和錘子重物(28)上的驅(qū)動下降突出表面(31)嚙合，為重力提供一附加動力促使向下運動。

圖4c.底部沖程過渡階段-從z到w：朝下降沖程的較低的部分，在經(jīng)過下部鏈輪(35)之前，驅(qū)動突出面(32)和驅(qū)動下降表面(31)分離，并且錘子重物(28)繼續(xù)向下運動撞擊沖擊面(未顯示)。在經(jīng)過下部鏈輪(35)之后，驅(qū)動突出面(32)和錘子重物(28)上的提升突出面(30)重新嚙合，并且循環(huán)周期又重復進行。

蓄壓器(1)的運行整合到上文所述錘子的周期運行中，藉此：

“加載沖程”是指通過壓縮第一流體室(8)中的蓄壓器工作氣體，蓄壓器(1)的存儲能量階段。在圖4a所示的錘子上升沖程(w-x)錘子重物(28)提升，此間，加載沖程執(zhí)行。

“動力沖程”是指存儲在蓄壓器第一流體室(8)中的能量釋放，提高了液壓流體的流速，該液壓流體于圖4b所示的錘子下降沖程(y-z)錘子重物(28)下降階段作用在液壓驅(qū)動發(fā)動機(36)上。

圖4a)-圖4c)還顯示了液壓流體的相互連接，位于原動機(26)(象征性地表示為液壓泵和液壓油罐)、驅(qū)動發(fā)動機(36)和蓄壓器第二、第三流體室(10、11)之間，所述相互連接包括：

壓力管路(37、38、39)，分別從原動機(26)到：

驅(qū)動發(fā)動機(36)；

蓄壓器第二流體室(10)；

蓄壓器第三流體室(11)；

排放管路(40、41)，分別從以下裝置到原動機(26)：

驅(qū)動發(fā)動機(36)；

蓄壓器第二流體室(10)；

壓力管路(42)，位于蓄壓器第三流體室(11)和驅(qū)動發(fā)動機(36)之間。

蓄壓器(1)被整合進入動力降落錘(100)的運行周期，如圖4a)-圖4c)所示：

考慮到錘子重物上升沖程開始時，錘子位于最低點，(即工作表面的沖擊點)作為周期的開始運動參考點(如圖4a所示)。動力降落錘(100)根據(jù)位于圖4a)-圖4c)所示的位置參考坐標系w,x,y,z之間的驅(qū)動突出面(32)的路徑執(zhí)行下面的步驟。

第1步驟.錘子重物上升沖程和蓄壓器加載沖程(圖4a,w-x):從原動機(26)輸出的高壓液壓流(39)進入蓄壓器第三流體室(11)，這個過程中蓄壓器(1)加載。第三流體室(11)加壓會引起相連的第一流體室(8)的收縮，從而導致里面蓄壓器工作氣體的受壓。驅(qū)動發(fā)動機(36)通過利用從原動機(26)輸出的高壓流(37)啟動來提升錘子重物(28)。

第2步驟.上部沖程過渡階段(圖4bx-y)：錘子重物(28)達到其上升運行的極限，并且驅(qū)動突出面(32)和錘子重物(28)上的提升突出面(30)分離。第一流體室(8)中的蓄壓器工作氣體被壓縮到運行周期中的最大值。

第3步驟.錘子重物下降沖程和蓄壓器動力沖程(圖4b，y-z)：當高壓蓄壓器工作氣體移動第一活塞面(9)使第一流體室(8)擴張時，蓄壓器(1)釋放。連接著所述第一流體室(8)的第三流體室(11)因此收縮，壓出的液壓流體通過出口(23)經(jīng)過高壓管路(42)進入驅(qū)動發(fā)動機(36)。同時，從原動機(26)輸出的位于壓力管路(38)中的高壓液壓流體輸入到對第二活塞面(12)施加壓力的第二流體室(10)中，這樣，引起第二流體室(10)的擴張和連接的第三流體室(11)的收縮。

由于第二流體室(10)擴張，協(xié)同的第一流體室(8)也擴張，所以第二活塞面(12)上的力結合第一活塞面(9)上的力，使流體自第三流體室(11)排出。驅(qū)動機構因此利用結合第一流體室(8)中壓縮的蓄壓器工作氣體的能量和經(jīng)過第二流體室(10)的第二活塞面(12)的原動機(26)的能量共同驅(qū)動錘子重物(28)向下運動。

第4步驟.底部沖程過渡階段(圖4c，z-w)：驅(qū)動突出面(32)和錘子重物(28)上的驅(qū)動下降突出表面(31)分離，錘子重物(28)繼續(xù)向下運動直到撞擊工作表面(未顯示)。第一流體室(8)中的蓄壓器工作氣體處于循環(huán)周期中的其最小壓力值。來自原動機(26)的流體流以較低或者可以忽略的壓力從第二流體室(10)轉(zhuǎn)移到驅(qū)動發(fā)動機(36)，直到驅(qū)動突出面(32)繞過下部鏈輪(35)，并與錘子重物(28)重新嚙合，重復該周期。

圖4d)是關于上文描述的運行周期的變化，利用圖1b)中所示的蓄壓器實施例，該例包含一信號發(fā)出機構，位于第四流體室(19)中。信號發(fā)出機構由包含一信號活塞(44)(或者在另外的實施例中的小閥門(未顯示))的信號端口(43)組成，信號活塞(44)被配置為通過第四活塞面(20)的運動傾斜，導致了信號活塞(44)與所述第四活塞面(20)的直接接觸，或第四流體室(19)中的壓縮氣體或流體超出了閥值。在第4步驟底部沖程過度階段中，信號發(fā)出機構可以用來引發(fā)上面運行周期中的“重啟步驟”，如下：

第4步.底部沖程過渡階段和蓄壓器重啟(圖4d，z-w)：驅(qū)動突出面(32)和錘子重物(28)上的驅(qū)動下降突出面(31)分離，錘子重物(28)向下運動直到?jīng)_擊工作表面(未顯示)為止。第一流體室(8)中的蓄壓器工作氣體處于運行周期中的最小壓力值。包括驅(qū)動發(fā)動機(36)、驅(qū)動鏈(33)、驅(qū)動突出面(32)和鏈輪(34，35)的驅(qū)動機構在與錘子重物(28)分離之后仍然擁有一定的運動能量和勢能。殘余的驅(qū)動機構運動能量通過將液壓流體經(jīng)液壓管路(42a)從驅(qū)動發(fā)動機(36)簡單地導向流回到第三流體室(11)而被轉(zhuǎn)移到蓄壓器(1)中。來自驅(qū)動發(fā)動機(36)的液壓流體暫時轉(zhuǎn)移進入第三流體室(11)輔助第一流體室(8)中蓄壓器工作氣體進行預加壓，和縮短驅(qū)動機構降低到合適的速度適應上升沖程/充電沖程所需的時間。當驅(qū)動發(fā)動機(36)的速度降低到足以和提升錘子重物(28)所需的開始流體速度相匹配時，原動機(26)的液壓輸出經(jīng)過液壓管路(37)直接進入驅(qū)動發(fā)動機(36)，且運行周期從第一步重新開始。

可以理解的是，引發(fā)蓄壓器(1)重啟階段，由信號發(fā)出機構以下面的方式產(chǎn)生：例如，電子檢測蓄壓器第一流體室(8)中的壓力下降情況。

圖5a)-圖5d)顯示了上文描述的運行周期第1步至第4步的蓄壓器(1)放大圖。圖5a對應于第1步(z-w)的開始階段，其中蓄壓器(1)完全放電，第一流體室(8)中的工作氣體處于最小的壓力值(即預加載壓力)，第三流體室(11)中的所有液壓流體已經(jīng)被完全排放。

在圖5b)中，對應于位于第1步(z-w)的一中點，蓄壓器部分加載，第一流體室(8)部分被壓縮，第三流體室(11)部分充有液壓流體。

圖5c)顯示了對應于第2步的蓄壓器(1)加載時的配置，其中第一流體室(8)完全壓縮，工作氣體處于最大壓力值，并且第三流體室(11)處于最大擴張程度(x-y)。

在圖5d)中，蓄壓器(1)與第3步相對應，第一流體室(8)部分排放，并且第三流體室(11)部分收縮(y-z)。

在下面的實施例中，和上面實施例中類似零件相同或等效的零件編號類似。

圖6a-d)以蓄壓器(200)的形式顯示了本發(fā)明的另一實施例，該實施例與圖5a)-圖5d)所示的蓄壓器實施例(1)相同，除了第一流體室(8)中的蓄壓器工作氣體被壓縮彈簧(50)形式的彈性介質(zhì)取代。圖5a)-圖5d)顯示的蓄壓器與圖1-圖5中的蓄壓器(1)實施例的運行方式相同，圖6a)-圖6d)的每一張圖分別對應于與參考圖5a)-圖5d)每一幅描述的蓄壓器(1)相同的運行周期階段。彈簧(50)的運行與圖1-圖5中第一流體室(8)中的工作氣體的運行是等效的，即彈簧(50)的壓縮等效于工作氣體的壓縮。

圖7以蓄壓器(300)的形式顯示了本發(fā)明的進一步的實施例，其配置有一第一流體室(308)和一第二流體室(310)及各自的第一、第二活塞面(309、312)。第一流體室(308)位于第一活塞套筒(303)內(nèi)部，該第一活塞套筒(303)其本身共軸且同心地位于形成第二流體室(310)外表面的一第二活塞套筒(304)內(nèi)。第二流體室(310)的內(nèi)表面由第一活塞套筒(303)的外表面形成。正如前面每個實施例一樣，蓄壓器工作氣體經(jīng)過減壓閥門(321)充滿第一流體室(308)。然而，代替第二流體室(310)經(jīng)過一穿過中間分隔物到一單獨活塞的連接器與第一流體室(308)連接的是，第一流體室(308)位于第二流體室(310)內(nèi)部。第一、第二活塞面(309、312)位于第一活塞(305)的相同側(cè)。第一活塞(305)的對面是第三活塞面(313)，第三活塞面(313)通過一液壓流體出口(323)形成了第三流體室(311)的一部分。

第一、第二流體室(308、310)通過連接第一活塞面(309)的一第一活塞套筒(303)來相互密封，以阻止流體在其間流動。當?shù)谝换钊?305)在第二活塞套筒(304)中運行時，第一活塞套筒(303)滑進端板(316)內(nèi)的環(huán)形凹槽(324)中，使第一、第二流體室(308、310)之間的流體/氣體分開。在所有其他運行和功能方面，蓄壓器(300)和圖1-圖5所示的實施例中的蓄壓器(1)是相同的或等效相同。

圖8以蓄壓器(400)的形式顯示了本發(fā)明的進一步的實施例，該蓄壓器(400)配置有一第一活塞(405)，位于第一活塞套筒(403)中。取代蓄壓器工作氣體的是，蓄壓器(400)包含彈性介質(zhì)形式的一能量存儲介質(zhì)。盡管彈性介質(zhì)可以采用多種形式，但圖8中所示實施例包括彈簧(450)形式的一彈性介質(zhì)，其位于流體室(410)中的第一活塞套筒(403)內(nèi)部，通過一固定端板(416)和位于第一活塞(405)上作為彈簧的安裝面(409)的第一活塞面來固定，。來自原動機(未顯示)的液壓流體還可經(jīng)過入口(422)被抽送進入相同的流體室(410)。因此可以看出，彈簧(450)和“第二”流體室(410)各自運行，功能上等同于圖1-圖5所示實施例中的分開的物理第一流體室(8、10)。彈簧(450)和流體室(410)于該實施例中均以由第一活塞套筒(403)、一固定端板(416)和第一活塞面(409)所限定的相同物理腔室(410)形成。第三流體室(411)(具有第三活塞面(413)，流體出口(423)和端板(417))直接等效于之前圖1-圖5中實施例中的第三流體室(11)。

正如前面論述的，可以看出，本發(fā)明實現(xiàn)了包含循環(huán)和/或往復式運動機械的多種形式和應用，包括動力降落錘，壓縮機，送料機，鋸木設備，木頭分離機，壓實設備，塑料模具設備，農(nóng)業(yè)干草打包機，混凝土破碎機，挖掘機和起重機上的旋轉(zhuǎn)機構。

圖9以壓縮機(500)的形式顯示了本發(fā)明進一步解釋的實施例，該壓縮機包括前文所述的蓄壓器(1)。壓縮機(500)包含具有高壓輸入口(551)的壓縮柱塞(550)，高壓輸入口(551)通過液壓邏輯控制器(552)提供來自原動機(26)的高壓液壓流體，以驅(qū)動壓縮柱塞(550)中的一活塞(553)。圖9顯示柱塞(550)驅(qū)動進入一壓縮外罩(554)來壓縮里面的任何材料，例如，廢棄的材料，陸地填充廢料，汽車或類似的廢料。在柱塞(550)擴充時，壓縮柱塞(550)接受額外的來自蓄壓器(1)的液壓流體流，來幫助沖擊壓縮外罩(554)中的材料。在柱塞(550)返程階段，需要的動力減少，因此未被利用的能量可以存儲到蓄壓器(1)中，正如前文所述，直到下一個壓縮階段才釋放。

可以理解的是，圖1-圖9中的實施例是象征性的，沒有必要衡量。圖10顯示了蓄壓器(1)的另一個實施例，其中，第一、第二活塞套筒具有不同的直徑。因此，導致與第二、第三活塞面(12、13)相比，第一活塞面(9)的表面面積不相同。為了平衡氣面(第一流體室(8))和油面(第二和第三流體室(10、11))的不同性能特性，需要有不同的活塞表面面積。第一流體室(8)中的蓄壓器工作氣體較好地保持在了實際的最小壓力值(例如70bar)，以減少隨著時間的延長氣體的泄露。然而，液壓“油面”理想的是運行在一個較高的壓力值，例如4倍高(280bar)。圖10顯示第一活塞面(9)的面積是第二和第三活塞面(12、13)的四倍，這樣產(chǎn)生了理想的氣/油面壓力比。蓄壓器氣面/油面配置可以通過變化下面至少其中之一來調(diào)整：

氣面參數(shù)：

第一活塞面面積(9)；

第一活塞(5)沖程長度；

第一流體室(8)中工作氣體壓力；

彈簧(50)的體積；

和/或

油面參數(shù)：

第二活塞面(12)的面積；

第三活塞面(13)的面積；

第二活塞(6)沖程長度。

下面的表1說明了根據(jù)不同系統(tǒng)的要求，改變上面提到的參數(shù)對蓄壓器(1)性能的影響。

表1

可以看出，蓄壓器可以被配置用來適應寬泛的不同系統(tǒng)要求。像前面論述的典型原動機展示獨特的特性，例如來自一大型挖掘機的高流/低壓，或來自一小型挖掘機的低流/高壓。雖然對每一個特定配置的挖掘機來說，這樣的特性是固有的，不能改變，但蓄壓器可以輕松地配置成滿足原動機的特性。因此，操作者可以廉價地優(yōu)化蓄壓器來匹配原動機(如表1所述)，而不是花費高成本買一個新的原動機或由于不匹配的特性而導致沒有效率的運行。

圖11以蓄壓器(600)的形式顯示了本發(fā)明的一進一步實施例，其配置有位于第一活塞套筒(603)中的第一活塞(605)和位于第二活塞套筒(604)中的第二活塞(606)。如圖1-圖10中每一實施例所示，第一、第二活塞套筒(603、604)不是剛性連接在一起的，而是以第一、第二連桿(614、615)(分別連接第一、第二活塞(605、606))的形式通過連接連桿(607)連接到一起的，所述一、二連桿分別于不同的位置(617、618)以樞軸的形式連接到一杠桿(616)。

杠桿(616)本身關于一支點(619)樞轉(zhuǎn)，該支點(619)分別與連桿連接點(617、618)分開距離xx、yy?？梢匀菀桌斫獾氖?，通過改變xx和yy的相對長度，第一、第二活塞(605、606)之間的能量比率也會做出相應的變化。圖11a顯示該支點(619)位于靠近第二活塞(606)的地方(即xx>yy)，然而圖11b顯示了相反的安排，支點(619)位于靠近第一活塞(605)的位置，即xx<yy。圖11a所顯示的配置可以用在希望恢復油面的高壓但是低流速的情況下，即第二活塞套筒/第二活塞(604、606)裝配件。相反的，圖11b顯示的情況是希望恢復油面的高流速但要低的壓力，這樣支點位于靠近第一活塞套筒/第一活塞(603、605)裝配件的位置。本領域的技術人員可以容易理解的是，許多其他的連接器連接配置可以使用，但都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的有關方面僅以示例的形式給與了描述，應理解的是，對其做出的任何修改和增加都離不開本發(fā)明的范圍。