[发明专利]用于液力恢复的装置

说明书

本发明涉及机械工程并且可用于以增加的效率和安全性进行液力恢复，包括移动应用，例如路面建筑机械、起吊和运输设备以及液压混合动力货车和轻型车辆。

背景技术

已知呈液压气动蓄能器(在下文称为蓄能器)形式的用于液力恢复的装置，其壳体包括经由气口填充有加压气体的容积可变的气体贮存器以及经由液口填充有液体的容积可变的液体贮存器。这些气体贮存器和液体贮存器通过相对于壳体可动的分离器分隔。

对于液力恢复而言，蓄能器既与呈活塞形式的固体分离器一起使用，也与呈弹性聚合物膜或筒体[1]形式以及呈金属波纹管[2]形式的弹性分离器一起使用。

在操作之前，蓄能器的气体贮存器经由气口充有初始压力高达数兆帕到数十兆帕的加压气体(通常是氮气)。

在能量从液力系统传送到蓄能器时(例如，在液压混合动力车辆制动期间)，工作液体从液力系统被泵送到蓄能器中并且工作气体在蓄能器中被压缩，其中气体的压力和温度增加。从蓄能器返回到液力系统的能量(例如，在液压混合动力车辆的加速期间)导致加压工作气体膨胀以及使工作液体排出到液力系统中。

作为惯例，蓄能器包含一个气体贮存器和一个液体贮存器，在气体贮存器和液体贮存器中具有等同的气体压力和液体压力。传递到蓄能器中的液力越多，则蓄能器中的气体压缩比越高。为了保持所需的恢复能量，压力增长必须通过与蓄能器液压连接的液压机械(泵或马达)的减少输送来补偿。当输送减少时，液压机械的效率降低；因此，恢复效率整体地降低，这是这种装置的缺陷。

为了降低气体压缩比，蓄能器的增大的容积或蓄能器的增加的数量提高了系统的成本，同样使得该系统更重，而重量对于移动应用而言是重要的。

已公知的装置[3]被用于减少气体压缩并且同时增加最大可能恢复的能量。该装置包括液压气动蓄能器，其壳体包括与蓄能器的液体贮存器连通的液口。液体贮存器通过可动分离器与蓄能器的气体贮存器分隔，所述气体贮存器经由气口与至少一个气体接收器连通。

当工作液体被强制从液力系统进入到蓄能器的液体贮存器中时，分离器移动并且迫使气体流出蓄能器而进入到接收器中，从而压缩在接收器和蓄能器中的气体。将液体泵送到蓄能器的功被转换为加压气体的内部能量，从而气体的压力和温度都上升。当能量从该装置返回至液力系统中时，加压工作气体膨胀并且被部分地强制流出接收器而进入蓄能器的气体贮存器中。分离器被移动，蓄能器的液体贮存器的容积减小，并且工作液体经由液口从该液体贮存器移动到液力系统中。加压气体的内部能量被转换为液体移动的功，即，该装置将从液力系统接收到的液力返回至该系统中，其中气体压力和温度降低。

将比蓄能器更轻质且更便宜的接收器添加到系统中允许通过更佳地使用蓄能器容积来增大恢复能量的量以及降低气体压缩比，且因此减少构造该系统的液压机械的变化输送范围，这提高了恢复效率。

用于液力恢复的这种装置的缺陷在于高水平的热损失，这是由于接收器中的气体在压缩和膨胀时仅与接收器的内壁交换热量，且对于典型接收器容积(数升和数十升)而言它们之间的距离太大(数十和数百毫米)并且气体导热率太小。

在这种距离的情况下，气体与接收器壁的热交换由于气体导热率而微乎其微。因此，气体压缩和膨胀过程基本上是非等温的，且在接收器中出现数十和甚至数百度的可观温度梯度。大接收器容积中的可观温度差产生对流，从而将至其壁的热传递增加数十倍和数百倍。因此，在接收器和部分地在蓄能器中压缩时加热的气体冷却下来，这导致在积蓄能量的存储期间(例如，当液压混合动力车辆停止时)气体压力降低以及积蓄能量损失增加。在高温差的情形中进行非均衡的热传递过程是不可逆的，即，在膨胀期间从加压气体传递到接收器壁的热量的较大部分不能返回到气体。因此，当气体膨胀时，返回到液力系统的液力的量比在气体压缩期间所接收的量要少得多。

因此，上述装置由于高的热损失而具有低效率的液力恢复。

该装置的另一缺陷在于，蓄能器和接收器在它们自身的不平壳体中被独立地制造，这增加了该设备的尺寸和质量。

附加缺陷在于，在这种装置中的接收器被制造为具有呈旋转体形式的外壳，这妨碍将其在密集集合体(例如，车辆)中的整体性。

用于车辆和其他移动应用中的所有上述装置的另一主要缺陷在于，当接收器或蓄能器的外壳由于例如交通事故而损坏时，接收器和蓄能器中的全部加压气体可能以高动能被立即排出到裂口(breach)中，这可能导致对于邻近物体和人员的危害。

除此以外，即使在小裂口的情况下，全部加压气体的损失也导致该装置的完全失效，这也是缺陷。

发明内容