專利名稱：通流型活塞式蓄能器的制作方法
一般來說，本發(fā)明是有關(guān)設(shè)置在流體傳動(dòng)系統(tǒng)中，用于暫時(shí)積蓄流體壓力能或吸收壓力脈動(dòng)的蓄能器，尤其是有關(guān)用于液壓作動(dòng)器的串聯(lián)，通流式蓄能器的。
用于流體傳動(dòng)系統(tǒng)的蓄能器一般可為通流(串聯(lián))式或瓶式。這些蓄能器通常有兩個(gè)腔，它們用橡膠隔膜，皮囊或活塞隔開。其中一個(gè)腔通常充滿壓力氣體，而另一腔與液壓流體回路的流體連通。系統(tǒng)中產(chǎn)生的壓力峰值由薄膜或皮囊的膨脹和收縮，或者由活塞在蓄能器的移動(dòng)所吸收。
串聯(lián)或通流式蓄能器通常具有一個(gè)園柱形殼體，內(nèi)有一個(gè)與它同軸貫通的管狀通路。通路的每一端均與液壓流體回路連通。貫通殼體的管狀通路的一部分可以作有許多孔，以便使液壓流體能通過其壁面。通路的穿孔部分用橡膠套或皮囊包裹起來。在橡膠套與殼體之間的容積中充有壓力氣體。如在上例中一樣，系統(tǒng)中壓力的升高使橡膠套膨脹而壓縮氣體，從而吸收壓力的變化。相反地，液壓回路中壓力的降低使得橡膠套緊緊地被壓在通路上。
串聯(lián)或通流式蓄能器通常具有一個(gè)一再發(fā)生的問題，就是皮囊損壞，這是由于壓力峰值來得很快或較大，它經(jīng)常使皮囊通過穿孔管被擠出。
瓶式蓄能器也存在著同樣的問題，特別是假如橡膠隔膜或皮囊與屏蔽柵(screen)聯(lián)接一起使用時(shí)更易產(chǎn)生這個(gè)問題。為了解決這個(gè)問題，有些蓄能器已經(jīng)采用活塞代替隔膜。這種蓄能器已在美國(guó)專利4，835，967、4，742，473、4，667，473，4，644，976和4，278，403號(hào)中公布。在活塞型的瓶式蓄能器中，活塞在其一側(cè)充有壓力氣體，而其相對(duì)的一側(cè)與液壓回路相通。然而，瓶式蓄能器的一個(gè)很大的缺點(diǎn)是，由于其尺寸關(guān)系，它限制了許多系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
長(zhǎng)久以來就感覺到了，但仍未獲得解決的要求是使串聯(lián)，通流式蓄能器能夠承受正常的壓力變化，而壓力氣體腔不致?lián)p壞。
通流式蓄能器包括一園柱形殼體，其每一端都密封，並在其內(nèi)包圍著一個(gè)貫通全長(zhǎng)的同軸的管子。在第一和第二個(gè)園柱體之間形成一環(huán)狀容積，內(nèi)有一個(gè)受到氣體壓力作用的環(huán)形活塞。在殼體的一端，通路作有許多孔，使得在通道與環(huán)形容積中活塞的一側(cè)之間有流體連通。在通路穿孔端對(duì)面的活塞一側(cè)的腔中可充壓力氣體。氣體可通過一個(gè)穿過殼體的孔從外部充入，其壓力可近似等于液壓系統(tǒng)工作壓力的一半大小。蓄能器還可配備一壓力檢測(cè)裝置，該裝置根據(jù)檢測(cè)出的，氣體腔的預(yù)先設(shè)定的壓力大小，自動(dòng)斷開液壓系統(tǒng)。
在流體傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)，蓄能器總是能吸收正常的壓力變化的。系統(tǒng)中壓力升高使蓄能器內(nèi)的流體作用在蓄能器的環(huán)形活塞上。當(dāng)流體壓力超過活塞對(duì)面一側(cè)的氣體壓力時(shí)，活塞產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，壓力峰值被吸收。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力降低，並且氣體壓力大于流體壓力時(shí)，活塞產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，壓縮流體，從而使系統(tǒng)壓力升高。
從以下詳細(xì)的說明和附圖中，可以更好地了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和所帶來的益處，其中

圖1為采用本發(fā)明液壓系統(tǒng)的實(shí)例圖;
圖2為圖1所示裝置的液壓系統(tǒng)原理圖;
圖3為本發(fā)明所設(shè)想的蓄能器的放大圖;
圖4為沿圖3的4-4線所取的縱截面圖;
圖5為沿圖4的5-5線所取的橫截面圖。
圖1為采用本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的實(shí)例圖。所述系統(tǒng)是在地球物理勘探領(lǐng)域中使用的液壓激振裝置10。地震式振動(dòng)器通常具有一個(gè)巨大的質(zhì)量塊12，它通過活塞桿16(見圖2)與和地面接觸的底板14相連接。一般振動(dòng)器安裝在汽車20上，以便將振動(dòng)器運(yùn)輸?shù)揭蟮牡孛嫖恢?。然后將振?dòng)器放下至地面上，使底板14與地面緊密貼合。反作用式質(zhì)量塊12沿著活塞桿16作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞桿16則與底板連接。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反作用式質(zhì)量塊12所產(chǎn)生的功能，通過底板傳到地面22，產(chǎn)生地震信號(hào)。
圖2為驅(qū)動(dòng)圖1所示的激振裝置10的液壓系統(tǒng)原理圖。壓力補(bǔ)償泵28將液壓流體24從容器26中抽出。泵以很高的壓力(大約3600磅/平方英寸(psi))，通過管路30將流體輸送至管路32和34，管路32與34分別通向操縱閥36和伺服閥38。本發(fā)明設(shè)想的通流式蓄能器40串接在管路34中，該管路直接通向伺服閥38。壓力表46和眾所周知的瓶式蓄能器42與管道30並聯(lián)，蓄能器的容量約為5加侖多。管路30還有一單向閥44和濾油器48。
伺服閥38將液壓流體交替地通往活塞18兩側(cè)的其中一側(cè)，活塞18位于反作用式質(zhì)量塊12內(nèi)，使得反作用式質(zhì)量塊沿著活塞桿16的軸線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。流體通過伺服閥38的低壓側(cè)和通流式蓄能器50從反作用式質(zhì)量塊12中排出，蓄能器50與蓄能器40相同，它安裝在管路52中。同樣，由操縱閥36排出的流體流入低壓管路54中。兩個(gè)低壓管路52和54匯入一個(gè)管路56中，壓力表60和另一瓶式蓄能器58與管路56並聯(lián)。管路56在回到泵28去之前，要通過一個(gè)空氣冷卻的熱交換器64和低壓濾油器62。安全閥66與管路56相連，以防止壓力突然急劇升高。安全閥66也控制回路低壓側(cè)的壓力。
圖3是本發(fā)明所設(shè)想的蓄能器40的外觀放大的透視圖。圖上所表示的是蓄能器的一種較好的實(shí)施例，它可望用于如美國(guó)專利4，718，049號(hào)所述的地震式振動(dòng)器中。蓄能器一般說來，基本上是一個(gè)空心的，正園形園柱體68，其每一端70和72均封閉。第二個(gè)空心，正園形園柱體74同軸地貫穿殼體的全長(zhǎng)並通過兩端70與72。第二個(gè)園柱體，貫穿第一個(gè)園柱體，形成一環(huán)狀容積，內(nèi)有一充入氣體的活塞。通過第二個(gè)園柱體一端的孔可使流體與充氣對(duì)面的活塞一側(cè)連通。通路74的每一端可與流體管接頭(未示出)連接，以便和圖2所示的液壓回路相聯(lián)。
構(gòu)成最佳實(shí)施例的蓄能器的各組成元件最好參照?qǐng)D3、4和5來說明。圖4是沿圖3的4-4線所取的縱剖面圖，圖5是沿圖4的5-5線所取的橫截面圖。
如以上簡(jiǎn)略地提到那樣，蓄能器殼體可以是一鋼的，空心正園形園柱體68，其一端70用蓋76封閉，另一端72用法蘭78封閉。蓋76通常也是用鋼制成，並有一軸向通孔82從中貫通。在端面84處，蓋的直徑最好減小，以便放入園柱體68中。在端面84處，至少應(yīng)放盤一個(gè)O形圈與園柱體68的內(nèi)壁密封。第二個(gè)O形圈88可放在園柱體68的端面70處，使之與蓋保持密封。蓋中還可有一個(gè)孔90，它與第二個(gè)孔92相交，孔92平行于孔82。下面還會(huì)看到，在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，蓋還可以有許多孔穿過其園周。
圖4所示的法蘭78使殼體68的端面72密封，它與園筒或管子80作成一個(gè)整體。但是，法蘭78與園筒80可以是單獨(dú)的元件，只要它們之間能保證恰當(dāng)?shù)拿芊饧纯?。鋼制園筒80以前稱為第二個(gè)空心上園形的園柱體，它同軸地貫通殼體的全長(zhǎng)，其與法蘭相對(duì)的一端支承在蓋76的軸向孔82中，放置在孔82的槽內(nèi)的O形圈94使園筒80密封。園筒貫穿殼體的全長(zhǎng)，並在園筒與殼體內(nèi)壁之間形成一個(gè)環(huán)狀的容積96。園筒在接近法蘭78處至少有一個(gè)，最好是幾個(gè)通孔98。通孔98使園筒內(nèi)面與環(huán)狀容積96之間有流體連通。
在環(huán)狀容積內(nèi)，有一環(huán)狀的活塞100，它可在園筒80的全長(zhǎng)上滑動(dòng)?；钊?00進(jìn)一步將容積96分劇成第一個(gè)可變?nèi)莘e的腔102，腔102由通孔98與活塞100的端面104之間的容積構(gòu)成。第二個(gè)同樣的容積106由活塞100的相對(duì)一端面108和蓋76的端面110之間的空間構(gòu)成。為了使活塞容易在容積內(nèi)移動(dòng)，活塞內(nèi)直徑的一部分112比園筒80的外徑稍微大一點(diǎn)。當(dāng)活塞100接近通孔98時(shí)，這個(gè)放大的部分可使流體具有一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隙通過通孔98流入腔102中。而且，在活塞端面104上切出一個(gè)部分114，它可在活塞碰到法蘭和接近通孔98時(shí)，允許流體在法蘭78與活塞端面104之間流過。為了防止液壓流體倒流入腔106，活塞的內(nèi)、外表面都要密封。密封116可以采用諸如印地安那州福特懷恩市的仙班密封系統(tǒng)公司制造的斯里得環(huán)(Slydring)和AQ密封件，它們可用于活塞上。
雖然在任何圖上都沒有表示出來，本發(fā)明的通流式蓄能器還可有一個(gè)整體的壓力檢測(cè)裝置，它與氣體加壓腔可靠連接一起。這樣一種傳感器可以為操作者提供有關(guān)蓄能器狀況的數(shù)據(jù)。此外，這樣一種傳感器可以根據(jù)預(yù)先決定的壓力峰值斷開的壓回路。然而，更理想的是將這樣一種傳感器放在回路的另外地方。
工作時(shí)，蓄能器是串聯(lián)放在液壓回路中的。一般，蓄能器的端蓋可以用眾所周知的，例如由螺桿和螺母組成的緊固系統(tǒng)固定在殼體內(nèi)。另一種方法是，殼體可以設(shè)計(jì)成稍有不同，使端蓋和法蘭/園筒可以直接用螺釘固定在殼體上。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，殼體安放在振動(dòng)器油路板的孔中，使法蘭78碰到孔的底部，而蓋76稍微伸出孔的頂部。螺釘可穿過蓋進(jìn)入振動(dòng)器的油路板，將蓄能器固定在那里。在殼體，蓋和振動(dòng)器油路板之間可以放置O形密封圈(沒有示出)，以保證流體可靠的緊封。液壓管路34可用螺紋和蓋的軸孔82連接，從而將蓄能器與流體系統(tǒng)聯(lián)接起來。蓄能器的相對(duì)一端72安放在油路板的孔中與孔對(duì)中，使流體能與振動(dòng)器的致動(dòng)器連通起來。
蓄能器設(shè)計(jì)成使流體可從任何一個(gè)方向流動(dòng)。通過蓄能器的流體允許經(jīng)過通孔98流入腔102中?？蓧嚎s氣體，例如氮?dú)馔ㄟ^孔90和92充入腔106中。氣體壓力可根據(jù)流體系統(tǒng)的工作壓力而變，但最好是加壓至大約為系統(tǒng)工作壓力的一半大小。必須注意，在液壓系統(tǒng)壓力建立之前，腔106應(yīng)先充氣。氣體腔106充氣將使活塞離開蓋的端壁。還希望腔106內(nèi)有足夠的氣體，以防止在出現(xiàn)最大的壓力峰值時(shí)活塞被壓在蓋的端面上，這種最大的壓力峰值在系統(tǒng)中預(yù)計(jì)是會(huì)出現(xiàn)的。氣體量不足就不會(huì)得到緩沖，並可導(dǎo)致活塞碰撞到蓋上，或者可使系統(tǒng)破壞。
本發(fā)明已經(jīng)較詳細(xì)地說明了特性。對(duì)于熟練的技術(shù)人員可能會(huì)作出一些改變，這些改變都在以下所附的權(quán)利要求書限制的本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.通流式蓄能器，它由下列部分組成(a)密封的殼體；(b)同軸地貫通殼體的通道，在通道與殼體之間形成一環(huán)狀容積，通道至少有一個(gè)孔，使流體能在通道與環(huán)狀容積之間連通；(c)一個(gè)氣體加壓的活塞，它能在環(huán)形容積內(nèi)滑動(dòng)。
2.用于壓力流體系統(tǒng)的串聯(lián)蓄能器，它由下列部分組成(a)一個(gè)殼體，它具有第一和第二個(gè)密封端面;(b)一個(gè)同軸地貫通殼體的管子，它在管子與殼體之間形成一個(gè)容積，管子具有至少一個(gè)通孔，使得管子與容積之間能有流體互相連通;(c)一個(gè)氣體加壓的活塞，它可在容積內(nèi)滑動(dòng)，此容積形成在通孔對(duì)面的第一個(gè)腔和靠近通孔的第二個(gè)腔。
3.在液壓系統(tǒng)中使用的串聯(lián)，通流式蓄能器，它由下列部分組成(a)一個(gè)殼體，它由第一個(gè)空心的正園形園柱體形成，園柱形每一端均密封;(b)第二個(gè)空心的正園形園柱體，它同心地貫通殼體並通過每一端面，可與液壓回路串聯(lián)，第二個(gè)園柱體在其一端有孔，並在殼體與第二個(gè)園柱體之間形成一環(huán)形容積;(c)一個(gè)環(huán)形活塞，它可在環(huán)形容積內(nèi)滑動(dòng)，形成第一和第二個(gè)腔;(d)氣體，它以預(yù)先決定的壓力充入第二個(gè)腔中。
4.按照權(quán)利要求1的通流式蓄能器，其特征為氣體加壓的活塞將環(huán)形容積分割成第一和第二個(gè)腔，在第一個(gè)腔中的流體通過孔與通道連通，第二個(gè)腔中充有氣體。
5.按照權(quán)利要求2的串聯(lián)蓄能器，其特征為氣體加壓的活塞在第二個(gè)腔中保留有氣體。
全文摘要
串聯(lián)、通流式蓄能器具有第一個(gè)空心正圓形的圓柱體，每一端均密封形成一殼體。第二個(gè)空心正圓柱體同心地放在殼體內(nèi)，并穿過殼體兩端面。第二個(gè)圓柱體在殼體內(nèi)形成一環(huán)形容積，在靠近端面處至少有一個(gè)孔，使流體流入環(huán)形容積中。在容積內(nèi)有活塞，將容積分成第一和第二腔，第一腔有氣體，其壓力大約等于液壓回路工作壓力的一半。第二腔的流體通過通孔與液壓回路相通。殼體每一端都有管接頭與液壓回路相連。
文檔編號(hào)F15B1/04GK1063746SQ91100518
公開日1992年8月19日 申請(qǐng)日期1991年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月29日
發(fā)明者約翰·M·克羅維爾 申請(qǐng)人:西方國(guó)際阿特拉斯公司