蓄能器充压装置和系统的制作方法

本发明通常涉及采用液压蓄能器的机械，且尤其涉及关于对液压蓄能器充压的系统和方法。

背景技术：

在大型工业机械中，例如采矿和牵引卡车，对于人工操作员来说手动地产生足够大的力来有效地制动或转向机械是不可能的。因此，大多数大型机械采用液压动力制动器和液压动力转向系统，它们使用液压动力来增大操作员的手动力输入。因而，这些以及其它同样的动力系统引导高压液压流体流至机械的致动或转向致动器，以实施由操作员给出的致动和转向命令。

这种机械还可利用高压液压流体来操作各种器具、工具和工具系统。尽管液压泵能够供给较小机械所需的流量，但是较大机械需要使用液压蓄能器来确保致动和转向操作的充足的流量，且同时使用液压操作的器具，例如液压锤。

通常地，液压蓄能器为接收一定量的一定压力下的液压流体的装置，当需要流量时，液压蓄能器稍后可以将加压后的液压流体选择性地释放至机械液压回路或工具中。实质上，蓄能器以来自液压泵的输出的加压流体的形式储存潜在能量，以使得当需要时，增大或补充瞬时可用的液压流量。

有许多种液压蓄能器，但是现在所使用的液压蓄能器为气体预充压式液压蓄能器。气体预充压式液压蓄能器包括在其中具有活塞或等同结构得容器。活塞将容器的入口端与容器的封闭端相分离。容器的封闭端通过气体被预充压，使得当在一定压力下的液压流体被提供于入口处(这引起活塞移动并压缩气体)时气体可被加压。

有时需要在不同的时间对蓄能器进行充压。典型地，使用当前的装置对蓄能器进行充压牵涉到移动大型氮气罐和适配器至需要充压的机械。适配器连接至蓄能器。罐经由软管连接至适配器。例如，蓄能器经由操纵六角塞子被打开，以允许将加压气体从罐传输至蓄能器。当蓄能器充满时，罐关闭。蓄能器中过量的压力被清除，以使蓄能器内达到期望的气体压力。

这种当前的充压系统笨重且不便于移动，这使得在现场进行的充压过程很难。这种充压系统是昂贵的且操作麻烦的，这造成损坏零件以及承担修理或更换成本的风险。另外，当前的系统需要长时间且复杂的充压程序，这也增加了风险、费用，且需要对用户进行培训。

因此，当前的对蓄能器充压的系统和方法有若干缺点。需要改进的对蓄能器充压的系统和方法。

将理解的是，该背景描述已经由发明人创立以帮助读者，且不应被视为任何所指出的问题为自身在本领域中所理解的指示。在一些方面和实施例中，尽管已描述的原理能够缓解其它系统中固有的问题，将理解的是，保护创新的范围由所附权利要求来限定，而并不是由能够解决本文所述的任何具体问题的任何的公开特征来限定。

技术实现要素：

在一实施例中，本发明描述了一种用于将加压气体输送至蓄能器的适配器，该适配器包括近端，近端用于接收罐筒并在罐筒的内部与蓄能器的内部之间建立流体连通通道。远端被配置成用于接合蓄能器，以建立流体连通通道。外壳主体包括近端和远端中的一个，且形成腔室。调节器主体可调节地设置在外壳主体中。调节器主体包括近端和远端中的另一个，且包括配置成用于接合外壳螺纹的调节器螺纹，以调节调节器主体在外壳主体中的位置。调节器主体包括可调节的关闭阀，该关闭阀可移动地设置在腔室内，以关闭流体流过通道，其中，将调节器移至外壳中增加了预载荷，以增加打开关闭阀所需的力。

本发明的另一方面提供了一种用于对蓄能器充压的系统，其包括具有选定充压量的加压气体的罐筒以及用于将来自罐筒的加压气体输送至蓄能器的适配器，该适配器包括近端，该近端被配置成用于可密封地接收罐筒并在罐筒的内部与蓄能器的内部之间建立流体连通通道。远端被配置成用于接合蓄能器，以建立流体连通通道。外壳主体包括近端和远端中的一个，且形成腔室。调节器主体可调节地设置在外壳主体中。调节器主体包括近端和远端中的另一个，且包括配置成用于接合外壳螺纹的调节器螺纹，以调节调节器主体在外壳主体中的位置。调节器主体包括可调节的关闭阀，该关闭阀可移动地设置在腔室内，以关闭流体流过通道，其中，将调节器移至外壳中增加了预载荷，以增加打开关闭阀所需的力。

在其它方面，系统和/或适配器还可包括位于近端处的配置成用于将罐筒连接至适配器的入口。调节器主体可包括入口。适配器还可包括调节器盖，其在近端处装配至调节器主体上，且包括入口。调节器盖可配合在调节器主体内。入口可包括配置成用于打开罐筒的穿孔，且该穿孔与通道相连通，以将气体从罐筒导向至通道中。调节器螺纹可形成在调节器主体的外部，且外壳螺纹可形成在外壳主体的内部。适配器还可包括配置成用于装配至外壳主体上的外壳盖。外壳盖可包括外壳标记，该外壳标记与调节器标记相配合以指示调节器主体在外壳主体中的相对轴向位置。

在又一方面，本发明提供了一种利用加压气体对蓄能器充压的方法，包括：提供用于将加压气体从罐筒输送至蓄能器的适配器，该适配器包括近端，该近端被配置成用于可密封地接收罐筒并在罐筒的内部与蓄能器的内部之间建立流体连通通道。远端被配置成用于接合蓄能器，以建立流体连通通道。外壳主体包括近端和远端中的一个，且形成腔室。调节器主体可调节地设置在外壳主体中。调节器主体包括近端和远端中的另一个，且包括配置成用于接合外壳螺纹的调节器螺纹，以调节调节器主体在外壳主体中的位置。调节器主体包括可调节的关闭阀，该关闭阀可移动地设置在腔室内，以关闭流体流过通道，其中，将调节器移至外壳中增加了预载荷，以增加打开关闭阀所需的力。可调节的关闭阀的预载荷设置成用于在将选定充压量的加压气体输送至蓄能器后关闭该关闭阀。适配器附接至蓄能器。罐筒附接至适配器，且可调节的关闭阀从关闭位置移位，以允许加压气体通过适配器从罐筒流入蓄能器中。选定充压量的加压气体被输送至蓄能器，且在可调节的关闭阀关闭且选定充压量的加压气体已经输送至蓄能器之后，从蓄能器移除适配器。将罐筒附接至适配器可能引起罐筒中的密封件将被穿孔，以允许加压气体从罐筒流入适配器中。

从以下详细说明和附图，将理解所公开的原理的另外的和可选的方面和特征。如将理解的，本文公开的涉及具有电动轴承的液压锤的原理能够在其它不同实施例中实施，且能够在各个方面改进。因此，将理解的是，以上的总体描述与以下的详细描述都仅仅是示例性的和解释性的，且并不限制所附权利要求的范围。

附图说明

图1是具有带有蓄能器的液压锤的示例性机械。

图2是与液压蓄能器相连通的蓄能器充压系统的侧视图。

图3是适配器和具有附接至适配器的气体罐筒的蓄能器的横截面视图。

图4是图2的适配器和蓄能器的局部放大横截面视图。

图5是图2的位于未调节或初始状态下的适配器的横截面视图。

图6是图2的位于已调节状态下的适配器的横截面视图。

图7是与蓄能器相连通的蓄能器充压系统的横截面视图。

图8是与蓄能器相连通且具有保持在适当位置的罐筒的蓄能器充压系统的横截面视图。

图9是根据图7的用于在充压过程中展示流动的蓄能器充压系统的横截面视图。

图10是根据本发明的适配器的分解透视图。

图11是图10的适配器的分解侧视图。

具体实施方式

图1示出了具有液压锤20的示例性机械10。机械10可以被配置成执行与特定工业(例如采矿或建筑)相关联的工作。例如，机械10可以为挖掘装载机(在图1中示出)、挖掘机、滑移装载机或任何其它机械。液压锤20通过悬臂12和吊杆16可以枢转地连接至机械10。

在公开的实施例中，一个或多个液压气缸15可以提升、降低和/或回转悬臂12和吊杆16，以相应地提升、降低和/或回转液压锤20。液压气缸15可以以已知方式连接至机械10内的液压供应系统(未示出)。在示出的实施例中，机械10包括通过一个或多个液压供应管线(为了简明起见未示出)连接至液压气缸15以及连接至液压锤20的泵(未示出)。液压供应系统可将加压流体(例如油)从泵引导至液压气缸15中以及还引导至操作锤20的致动器。用于液压气缸15和/或锤20的移动的操作员控制装置可以位于机械10的驾驶室11内。

如图1所示，液压锤20包括用于对蓄能器充压的蓄能器气体入口22或端口，其设置在液压锤20内或者以其他方式与液压锤相关联。将理解的是，机械10的其它方面可具有用于以典型方式来转向和致动、和/或用于机械的其它系统的蓄能器。本发明设想了一种用于机械中的任何一个蓄能器的蓄能器充压系统。

本文描述的示例性实施例涉及蓄能器充压系统24以及对蓄能器30充压的方法。图2示出了蓄能器30的示意图，其可用于机械10中。通常，蓄能器充压系统24包括两个主要零件：气体罐筒26和充压适配器28。

气体罐筒26具体实施为密封的筒，其包含预定或指定量的气体，例如氮气，用于对蓄能器30充压。气体罐筒26可以为任何合适的形式，例如圆柱瓶，且由能够包含高压下的气体的材料制成，例如金属。气体罐筒26的体积以及罐筒内气体的压力取决于在单次充压事件中添加至蓄能器30的气体的量。换句话说，气体罐筒26被设计和构成为单次使用的气体源。因为气体罐筒26仅仅为单次使用，它可依比例设计为包含为特定蓄能器30设计的单次预定充压的气体。因此，气体罐筒26的尺寸可以设计成使得它能够手持和/或容易地携带。基于蓄能器30的体积、输送至蓄能器的指定气体的压力、以及期望的温度，可以以已知的方式(例如通过应用玻意耳定律)来确定气体罐筒26的体积以及保持在其中的气体的压力。气体罐筒26内的气体的指定或预定的体积和压力可以称为充压。

充压适配器28插入并设置有用于连接至气体罐筒26和待充压的装置(即蓄能器30)的元件，以当执行蓄能器的充压操作时便于将气体从罐筒传输至蓄能器。通常，适配器28具有接收罐筒26的近端32，且近端包括用于建立与罐筒相连通且将罐筒密封地保持在用于充压的适当位置的元件。适配器28的中部或主体34包括元件，所述元件提供气体通过适配器的通道以及用于输送充压气体的可调节的关闭设置。适配器28的远端36包括用于将适配器附接至蓄能器30的元件，或用于建立与蓄能器相流体连通的端口。

蓄能器30可以为任何已知的在加压气体充压下操作的蓄能器。尽管示出的蓄能器意在与液压锤一起使用，将理解的是，本文描述的系统和方法可与任何特定的蓄能器配置一起使用，或者能够适用于与任何特定的蓄能器配置相接。

图3示出了根据本发明的一实施例的适配器28和蓄能器30的结构。适配器28的近端32包括调节器主体38，其为大致圆柱状。调节器主体38包括入口40，该入口的尺寸和形状设计成用于接收并保持气体罐筒26。在一可选的实施例中，入口40可作为调节器主体38的一部分被包括，可具体实施为单独的带内螺纹的调节器盖46。入口40操作以接合罐筒26。调节器盖46为中空圆柱状部件，其接合地接收气体罐筒26、附接至罐筒26、且还附接至调节器主体38。

入口40包括中空穿孔42，其一旦将罐筒插入至入口中便会打开气体罐筒26的壁或密封件，以允许气体从罐筒的流体流动。随着罐筒26前进至入口40中，穿孔42形成一通过罐筒26的关闭的或密封的端部的孔，以允许加压气体从罐筒流动。

调节器主体38包括调节器主体通道44，其用于输送来自设置在入口40处的中空穿孔42的气体通过调节器主体。调节器主体通道44可以为通过调节器主体形成的轴向孔，该轴向孔通向入口40。调节器主体通道44接收中空穿孔42，并且与该中空穿孔相流体连通。

调节器主体38轴向地可调节地接收在外壳主体50内。外壳主体50包括流体腔室54，该流体腔室部分地由调节器主体38和外壳主体50限定。外壳主体50可以设置有外壳盖52。外壳盖52设置在外壳的近端32处。

流体腔室54包括可调节的关闭阀56。可调节的关闭阀56包括阀主体58，其密封地偏置抵靠调节器主体38，以流体地打开且流体地阻断调节器主体通道44。阀主体58由可以设置在流体腔室54内的偏置构件60来偏置。

适配器28的近端32包括与流体腔室54相连通的出口端口62，用于将气体通过适配器从流体腔室输送至蓄能器30。蓄能器30包括在关闭状态下偏置的止回阀64，其用来当打开时允许气体进入蓄能器，以及当关闭时防止气体逃逸。

图4、7、8和9示出了在其远端36处与蓄能器30接合且还在其近端32处与罐筒26接合的适配器28。罐筒26经由罐筒外螺纹66与外壳盖52内螺纹68的接合被螺纹连接地附接至适配器28。入口端40包括围绕穿孔42的环形密封件70，该环形密封件定位成用于对罐筒26密封。入口端40还可包括入口O型环密封件72，以将环形密封件70密封至穿孔42和调节器主体38。

适配器28调节器主体38由外壳主体50内部地接收。调节器主体38可以为大致圆柱状且可包括位于它的中部76上的外部调节器螺纹74。中部可具有比调节器主体的端部更大的直径。外部调节器螺纹74接合内部外壳螺纹78，从而通过调节器的旋转，调节器38的轴向位置可以相对于外壳50被调节，因而改变了由阀偏置构件60施加的预载荷。

调节器主体38可包括位于邻近流体腔室54的一端处的调节器O型环密封件80。调节器主体38包括位于朝向流体腔室54的一端处的阀孔82。阀主体58设置在阀孔82内，且布置成在阀孔内轴向地移动。阀主体58设置有阀主体密封件84，其形式可为O型环。阀孔82与调节器主体通道44相流体连通。

出口端口62与流体腔室54相流体连通，且在适配器28的远端36处通向外壳主体50的外部。远端36可包括三个不同直径的圆柱部分，每个圆柱部分从与外壳50的主部分邻近的相应部分轴向地突出递增的更大的距离。

第一圆柱部分86为最远端，具有最小的直径且包括出口端口62。第一圆柱部分86的尺寸和形状被设计成配合在止回阀64的止回阀主体88内。

止回阀64位于在蓄能器30中形成的蓄能器入口22内。止回阀64包括：止回阀活塞92，其在关闭位置对止回阀主体88进行密封；以及设置在止回阀主体88内的止回阀偏置构件60，其将止回阀活塞92推压成与止回阀主体相密封接合。当止回阀64打开时，允许气体从适配器28流至蓄能器30中。蓄能器30可包括将气体从止回阀64导向至蓄能器的内部98的蓄能器通道96。当第一圆柱部分86插入蓄能器入口22中时，引起止回阀活塞92从其与止回阀主体88的密封接合状态脱离，且气体可从出口端口62移动，通过打开的止回阀64，并在进入内部98之前通过蓄能器通道96。

远端36可具有第二圆柱部分100，第二圆柱部分与第一圆柱部分86相比具有更大的直径。第二圆柱部分100可包括一O型环密封件106。第二圆柱部分100可以为具有螺纹102，以与形成于蓄能器入口22中的配合特征相螺纹地接合，从而在充压过程中将适配器28保持在适当位置。

适配器28的远端36还可包括第三圆柱部分104，其形成一肩部以用作抵靠蓄能器30的止动件。第三圆柱部分104与第二圆柱部分100相比具有更大的外径。当适配器被完全地插入蓄能器入口22中时，形式可以为O型环的远端密封件106可被设置至适配器28并定位在第二部分100和第三部分104的连接处以将蓄能器30密封。

在操作中，可以使用如图5和图6中所示的适配器28，使得调节器主体38安置在初始未调节状态或配置(图5)下，然后安置在调节状态或配置下(图6)。调节器主体38在外壳主体50中的轴向位置可以改变，以建立在可调节的关闭阀56上的预载荷的调节。因此，可调节的关闭阀56的关闭特性可以被可预测地选择，以输送来自已知的固定罐筒压力和体积的已知充压气体。

如图5所示，当调节器主体38退出外壳主体50时，阀偏移构件60延伸至最大量，此时它在阀主体58上施加一最小力。在这种情况下，可调节的止回阀64很容易打开并保持打开很久，以输送来自固定的罐筒压力和体积的相对更大的充压。如图6所示，当调节器主体38被向内调节进外壳主体50中时，阀偏置构件60被压缩以将一最大力施加在阀主体58上。在这种情况下，可调节的止回阀64在更大的压力差下打开并相对更早地关闭，以输送来自固定的罐筒压力和体积的相对更小的充压。调节器主体38在最小设置与最大设置之间的任何位置选择性地可调节，使得基于调节器主体38在外壳主体50中的位置以及阀偏置构件60的相对压缩来输送充压。

图7示出了与调节器盖46接合的罐筒26，但这是在罐筒被穿孔42穿孔且抵靠环形密封件70密封之前。图8示出了与调节器盖46接合并完全插入的罐筒26，使得罐筒被穿孔42穿孔且抵靠环形密封件70密封。

图9示出了图8的配置，以及气体的流动：从罐筒26通过穿孔42和调节器主体通道44，穿过打开的阀主体58并进入腔室54中。气体通过外壳主体50的出口端口62离开腔室54，并经由蓄能器通道96流入蓄能器30中。

当来自罐筒26的指定量的气体穿过适配器28并进入蓄能器30时，由偏置构件60施加在阀主体58上的力与由保留在罐筒中的气体的压力在阀主体上产生的力相比变的更大。当压力已经充分地增加，阀主体58由阀偏置构件60关闭以密封通道44并允许从蓄能器30移除适配器28。罐筒26可以设置或循环利用，且适配器28可以再用于充压另一蓄能器。

参考附图，一种对蓄能器30充压的方法包括将适配器28附接至蓄能器30。该附接包括将远端36插入至入口22中，并使得第一圆柱部分86推动止回阀活塞92远离其位于止回阀主体88上的阀座。第二圆柱部分100螺纹连接至入口22中。第三圆柱部分104抵靠蓄能器30密封。以这种方式，该方法包括建立适配器28与蓄能器30之间的流体连通。罐筒26被插入调节器主体38的入口40中，直至穿孔42打开罐筒，且罐筒被完全地密封至环形密封件70。气体从罐筒26流过调节器主体通道44，将可调节的关闭阀56从密封位置移至打开位置。气体流过腔室54并通过出口端口62进入蓄能器30，直至罐筒内的气体的压力降至允许可调节的关闭阀56关闭的水平。在该点上，适配器28可从蓄能器30移除，且止回阀活塞92关闭以保持蓄能器内的气体充压。

图10和图11是适配器28的分解视图。充压适配器28包括外壳盖52，该外壳盖经由螺纹螺纹连接至外壳主体50上。调节器主体38经由螺纹74可调节地设置在外壳主体50中。调节器主体38包括可调节的关闭阀56。可调节的关闭阀56包括阀主体58，该阀主体具有设置在其上的相关联的密封件84。阀主体58可移动地设置在调节器主体38中，并由阀偏置构件60偏置至关闭位置。阀主体58包括平坦部112，当可调节的关闭阀56处于打开状态时，该平坦部允许流体围绕阀主体通过。

外壳盖52可包括标记110，该标记可以与调节器主体38上的标记108一起使用，以指示调节器主体38在外壳主体50中的相对位置，并提供可调节的关闭阀56的预载荷设置的计量。调节器主体38上的标记108可以指向至外壳盖52的端部，以指示调节器主体的位置。在一个实施例中，外壳盖52上的标记110是可选的。

调节器主体38还可包括调节器盖46，其包括具有相关联的环形密封件70和入口O型环72的穿孔42。外壳主体50可包括第一圆柱部分86、第二圆柱部分100和第三圆柱部分104。第二圆柱部分100可包括用于连接至蓄能器的螺纹(未示出)。外壳主体50可包括设置在第二圆柱部分100上的O型环密封件106，用于将适配器28密封至蓄能器。

工业实用性

根据本发明的适配器和蓄能器充压系统提供了一种用于对蓄能器精确地充压的安全可靠的廉价且简单的系统。具体地，所公开的系统消除了笨重的气体瓶和软管，且不需要在充压之后对蓄能器气体压力的调节。

尽管已参考具有液压锤的机械描述了所公开的实施例，但是所公开的实施例可应用于具有液压蓄能器或气体充压机构的任何机械。

将理解的是，以上描述提供了所公开的系统和技术的实例。然而，可以设想的是，本发明的其它实施例可在细节上不同于以上实例。所有对本发明或其实例的参考旨在参考此处讨论的特定实例，并且并不旨在暗示更一般的对本发明范围的任何限制。关于某些特征的区别和贬低的所有语言旨在指示缺乏对这些特征的偏好，但并不将这些特征完全排除在本发明的范围之外，除非另有说明。

除非本文另外指出，否则本文中对数值范围的叙述仅仅用作一种分别涉及落入范围内的各单独数值的速记方法，并且各单独数值包含在说明书内，如同本文中个别列举一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非本文另有说明或者除非上下文明显矛盾。

因此，本发明包括适用的法律所允许的所附权利要求书中列举的主题的所有修改和等同物。另外，除非这里另外指出或上下文明确矛盾，否则在本发明的所有可能的变型中的上述元件的任何组合由本发明涵盖。