补偿器装置

摘要

一种补偿器装置包括：液压缸(30)，具有第一端(33)、第二端(34)、以及从第二端轴向延伸的内缸杆(35)；以及活塞杆(36)，具有可在缸内轴向移动的活塞(38)。所述内缸杆具有带有阻塞直径(Ab)的端部。所述活塞杆是大体中空的，并且包括容纳所述内缸杆的阻塞直径的空腔(37)。

权利要求

1.一种补偿器装置，包括：

液压缸，具有第一端、第二端、以及从所述第二端轴向延伸的内缸杆，所述内缸杆具有带有阻塞直径的端部；以及活塞杆，与活塞一起能在所述液压缸内轴向移动，其中，所述活塞杆是大体中空的并且具有容纳所述内缸杆的阻塞直径的腔；

其中，在所述活塞杆的中空的腔内在所述活塞、所述内缸杆和所述活塞杆的内侧之间形成有第一压力室，其中，在所述液压缸的第二端处的内侧与所述活塞之间形成有第二压力室，并且其中，在所述液压缸的第一端处的内侧、所述活塞杆的外侧和所述活塞之间形成有第三压力室；并且所述补偿器装置还包括：

入口阀，与所述第一压力室流体连通并且定位成当所述活塞朝向所述液压缸的第一端移动时被所述活塞选择性地覆盖；

出口阀，与所述第一压力室流体连通，以允许流体离开所述第一压力室；

流体通道，连接到所述第三压力室；以及

压力系统，用于选择性地将加压流体提供给所述第一压力室和/或所述第三压力室，以相对于所述液压缸轴向地影响所述活塞杆和所述活塞的运动。

2.根据权利要求1所述的补偿器装置，其中，所述压力系统包括：连接到所述第一压力室和所述第三压力室的压力容器，以选择性地将加压流体提供给所述第一压力室和/或所述第三压力室。

3.根据权利要求1或2所述的补偿器装置，其中，所述入口阀和所述出口阀是单向阀。

4.根据权利要求1或2所述的补偿器装置，还包括：用于选择性地阻挡所述液压缸的向内运动的阀。

5.根据权利要求1或2所述的补偿器装置，还包括：在所述活塞中从所述第一压力室延伸到所述第二压力室的流动通道。

6.一种浪涌补偿器系统，所述浪涌补偿器系统具有根据前述权利要求中任一项所述的补偿器装置。

7.一种形成补偿器装置的方法，所述方法包括：

形成具有第一端和第二端的液压缸；

形成内缸杆，所述内缸杆具有带有阻塞区域的端部，所述内缸杆形成为在所述液压缸内从所述第二端轴向延伸；

形成活塞杆和活塞，所述活塞杆具有大致中空的内部并具有腔，以容纳所述内缸杆的阻塞区域；

穿过所述液压缸的第一端而连接所述活塞杆和所述活塞，使所述活塞杆能在所述液压缸中轴向地运动；以及形成与所述活塞杆的中空内部流体连通的入口和出口，所述入口被定位成使得当所述活塞朝着所述液压缸的第一端移动一定距离时所述活塞将覆盖所述入口。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

将加压系统连接到所述入口，以选择性地向所述入口提供加压流体；以及将所述加压系统连接到形成在所述液压缸的第一端的内侧、所述活塞杆的外侧和所述活塞之间的压力室。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

在所述活塞杆的中空内部与在所述第二端处由所述液压缸、所述内缸杆和所述活塞形成的室之间，形成通过所述活塞的流体通道。

说明书

补偿器装置

技术领域

[0001] 本申请涉及一种用于浪涌补偿系统的补偿器装置。

背景技术

[0002] 在耙吸式挖泥船或其他应用的浪涌补偿系统或紧线器用于减少或消除由于波浪的起伏运动引起的浪涌而造成的过载。典型的浪涌补偿系统如图1所示，并且使用连接在绞盘12和其所携带的负载14之间的液压系统。液压系统包括液压缸16，其将钢丝绳18在绞盘12和负载14之间保持拉紧。液压缸16与压力容器20流体连通，压力容器20除了液压流体之外，还包含充当气弹簧的空气。液压缸16用于补偿波浪的运动，保持负载14稳定，并且在图1中的耙吸式挖泥船的情况下，将耙头保持在正确的位置，以进行疏浚操作。在一些情况下，使用在液压流体和气体之间具有介质分离器的压力容器。当使用介质分离器时，所使用的气体可以是例如氮气，而不是空气。

[0003] 如果系统中的钢丝18断裂，则液压系统中的缸16将由于气体压力而高速地延伸，并且这可能损坏汽缸16和/或连接的设备。过去的系统以两种基本方式处理这个问题。第一种方法是使用高速(成比例的)阀阻止流入缸。然而，这种系统对组件和控制系统提出了很高的要求。必须在数毫秒内非常快地发生钢丝故障的检测并在钢丝上施加作用，以使这种系统有效。另外，阻塞到缸16的流动并不一定会阻止缸16的运动。由于杆和滑轮组的惯性，缸16可以简单地抽出真空。第二种选择是在系统的杆侧使用缓冲装置。这是固有的安全措施，但是如果缸16中绝对没有空气(这可能很难实现)，特别是在没有介质分离器的系统中，则这种措施才能正常工作。

发明内容

[0004] 根据本发明的第一方面，补偿器装置包括液压缸，其具有第一端、第二端、以及从第二端轴向延伸的内缸杆；以及活塞杆，与活塞一起可在缸内轴向移动。内缸杆具有带有阻塞直径的端部。活塞杆通常是中空的，并且包括容纳内缸杆的阻塞直径的空腔。

[0005] 这种补偿器装置可以允许较大的力作用在内缸杆上以及阻塞直径上，从而阻塞区域大于补偿压力面积。因此，可以使用更高的压力，而不增加设备损坏的风险，并且可以具有更小的安装结构。

[0006] 根据实施例，在所述活塞、所述内缸杆和所述活塞杆的内侧之间的所述活塞杆的中空腔内形成有第一压力室，在所述第二端处的缸的内侧与所述活塞之间形成有第二压力室，并且在所述第一端处的缸的内侧、所述活塞杆的外侧和所述活塞之间形成有第三压力室。

[0007] 根据实施例，补偿器装置还包括：入口阀，其与所述第一压力室流体连通并且定位成当所述活塞朝向所述缸的第二端移动时被所述活塞选择性地覆盖；出口阀，其与所述第一压力室流体连通，以允许流体离开所述第一压力室；流体通道，其连接到所述第三压力室；以及压力系统，用于选择性地将加压流体提供给液压系统，以影响活塞杆和活塞相对于缸的运动。入口阀的放置为使得，当活塞朝向缸的第一端移动时该入口阀被活塞选择性地覆盖，允许在高速发生时使自动快速地节流到第一压力室的流动，例如，由于断线。此外，通过将加压流体输送到第一和第三压力室，第三压力室中的压力可以起作用，以停止活塞向液压缸的第一端突然而快速地运动。

[0008] 根据实施例，所述压力系统包括：连接到所述第一压力室和所述第三压力室的压力容器，用于选择性地将加压流体提供给所述第一压力室和/或所述第三压力室。

[0009] 根据实施例，所述入口阀和所述出口阀是单向阀。

[0010] 根据实施例，补偿器装置还包括能够防止内缸向内运动的阀。当不需要补偿时，例如，当耙头必须快速提升时，这可用于阻塞补偿器装置。

[0011] 根据实施例，补偿器装置还包括在所述活塞中从所述第一压力室延伸到所述第二压力室的流动通道。该实施例可以用在补偿器装置中，其中，屈曲(buckling)不是问题，例如，在较大的补偿器装置中。在这种实施例中，全孔表面用于阻塞，并且全杆表面用于补偿。

[0012] 根据实施例，浪涌补偿系统包括补偿器装置。

[0013] 根据本发明的第二方面，一种形成补偿器装置的方法包括：形成具有第一端和第二端的液压缸；形成具有带阻塞区域的端部的内缸杆，所述内缸杆形成为在所述液压缸内从所述第二端轴向延伸；形成活塞杆和活塞，所述活塞杆具有大致中空的内部并具有腔体，以容纳内缸杆的阻塞区域；以及穿过液压缸的第一端而连接活塞杆和活塞，使得活塞杆可以在液压缸中轴向运动。

[0014] 根据实施例，该方法还包括形成与活塞杆的中空内部流体连通的入口和出口，所述入口被定位成使得当活塞朝着液压缸的第一端移动一定距离时活塞将覆盖入口。

[0015] 根据实施例，该方法还包括将加压系统连接到所述入口，以选择性地向所述入口提供加压流体；并且将加压系统连接到形成在液压缸第一端的内侧、活塞杆的外侧和活塞之间的压力室。

[0016] 根据实施例，该方法还包括在活塞杆的中空内部和在第二端处由液压缸、内缸杆和活塞形成的腔室之间，形成通过活塞的流体通道。

附图说明

[0017] 图1示意性地示出了现有技术的浪涌补偿器系统；

[0018] 图2示意性地示出了补偿器装置的第一实施例；以及

[0019] 图3示意性地示出补偿器装置的第二实施例。

具体实施方式

[0020] 图2示意性地示出了可以例如用作浪涌补偿器系统的一部分的补偿器装置30的第一实施例。补偿器装置30被设计成允许使用更高的补偿压力，并且因此允许更小的部件，同时在极端情况下减少或消除对装置的损坏风险，例如，当补偿器装置30用作浪涌补偿器系统的一部分时发生断线。

[0021] 补偿器装置30包括：缸32，其具有第一端33、第二端34和内缸杆35；以及活塞杆36，其具有中空腔37和活塞38。具有内缸杆35的缸32和具有活塞38的活塞杆36一起形成第一压力室40、第二压力室42和第三压力室44。第一压力室40在第一端33处在活塞杆36的内侧和内缸杆35的外侧之间形成在活塞杆36的空腔37中。第二压力室42在第二端34处形成在缸32的内侧和活塞38之间。第三压力室44在第一端33处形成在缸32的内侧、活塞杆36的外侧和活塞38之间。

[0022] 内缸杆35从缸32的第二端34延伸，并包括入口阀46、出口阀48和上表面区域AB。入口阀46定位成使得当活塞38朝着第一端33充分轴向移动时，活塞38可以阻塞阀46。缸32包括连接到第三压力室44的流体通道50和连接到第二压力室42的流体通道52。还示出了具有压力容器56和阀58的压力系统54。

[0023] 活塞杆36在内部是中空的，活塞38是环形的，从内缸杆35的外侧延伸到缸32的内侧。活塞杆36从第一端33轴向地延伸到缸32内，并且可以在缸32内轴向移动活塞38。该运动受压力系统54的影响，压力系统54通过阀46连接到第一压力室40并通过流体通道50连接到第三压力室44。

[0024] 补偿器装置30可以是浪涌补偿器系统的一部分，例如，图1所示的浪涌补偿器系统(替换补偿器16)。作为这种系统的一部分，通常将负载放置在活塞杆36或缸32上。压力系统54用于确保在补偿器装置30中存在足够的压力，以由于外部运动而补偿在系统上的力(例如，波浪)。压力系统54将加压流体提供给作用在内缸杆35的表面区域AB上的第一压力室40(通过阀46)。压力系统54还向作用在缸32的第一端33的内表面区域AR上的第三压力室44(通过流体通道50)提供加压流体。因此，缸32上的有效补偿表面AC面积(用于补偿压力)等于这两个区域之间的差(AC＝AB-AR)。

[0025] 用于补偿器装置30的阻塞区域AB是内缸杆35的端部。在图2的实施例中，阻塞区域AB成形为适合于活塞杆36的内部接收部分，尽管可能不在其他实施例中。阻塞区域AB与活塞杆36的内部接收部分之间的配合可以帮助在向内行程结束时提供缓冲。如果在图1所示的这种系统中使用补偿器装置30(替换补偿器16)，则当最大负载位于活塞杆36和活塞38上时，例如，当绞盘正在使用最大拉力时，阻塞区域AB通常受到阻力。由于补偿器装置30的阻塞区域AB总是大于补偿器装置30中的补偿区域AC(AC＝AB-AR)，所以可以在不增加阻塞压力的情况下使用较高的补偿压力。此外，在本实施例中，设计阻塞区域AB和补偿区域AC，以即使在部件非常小的系统中避免在高的力下活塞杆的屈曲。

[0026] 在如图1所示的过去的系统中，由于如果直径太小和/或力太大，可能使活塞杆屈曲，所以输送到缸的推力受到限制。因此，这种系统需要大的活塞杆直径，以防止屈曲，因此，需要低补偿力来应对最大的绞盘拉力，这可能是补偿力的两到三倍。通过用具有阻塞直径AB的内缸杆35形成补偿器装置30，并且使补偿区域成为该阻塞区域的减小功能，较大的活塞杆36能够处理较高的补偿压力并抵抗屈曲。在补偿器装置30中使用较高补偿压力的能力允许使用较小的部件，因为较高的补偿压力意味着更小的有效表面积以及因此更小的油流量，甚至对于小的缸32，屈曲可以成为一个问题。

[0027] 在过去的系统中也使用低压和大型设备，来试图在断线的情况下防止缸的损坏。这种较大的设备导致高成本。在断线(或其他类似的意外事件)的情况下，当去除抵消补偿压力的力时，活塞杆36和活塞38以高速延伸。基于所使用的补偿压力，这具有严重损坏缸32的可能性，特别是当活塞38撞击缸32的第一端33时。如背景技术所述，过去的系统使用截止阀(例如，阀58)来快速关闭到缸的流动。然而，阀门并不总是足够快速有效，并不总是停止缸的运动，缸会简单地抽真空。其他过去的系统在系统的杆侧使用缓冲装置，尽管这有关于适当地使缸脱气以确保缓冲正常工作的难题。

[0028] 补偿器装置30被设计成固有地提供使缸32和具有活塞38的活塞杆36的延伸减速的双重方法，从而减少损坏补偿器装置30或其他附近系统的机会。首先，到第一压力室40的入口阀46(其通常为第一压力室40提供压力)定位成使得当活塞杆36朝向缸32的第一端33延伸到某一点时，活塞38阻塞入口阀46，引起第一压力室40中的压力节流至零。其次，第三压力室44仍然从加压系统54接收加压流体，并且该压力用于使活塞杆36和活塞38朝向缸32的第一端33的运动减速，从而提供额外的固有安全特征。

[0029] 图3示意性地示出了补偿器装置30的第二实施例，包括：缸32，其具有第一端33、第二端34以及内缸33(具有上表面积AB)；以及活塞杆36，具有中空腔37和活塞38；第一压力室40、第二压力室42、第三压力室44、入口阀46、出口阀48、流体通道50和流体通道60。

[0030] 该实施例被配置成与图2所示的实施例非常相似，除了将流体通道60添加到将第一压力室40与第二压力室42连接的活塞38之外。实施例也以与图2的实施例大致相同的方式工作，使阻塞区域AB大于补偿区域AC，以允许使用较高的补偿压力。

[0031] 在图3的实施例中，活塞杆直径足以防止屈曲，从而允许通过通道60连接在第一压力室40和第二压力室42之间。这种系统对于具有足够的空间用于较大部件的补偿系统(避免屈曲的风险)是可取的。

[0032] 总之，通过形成具有中空活塞杆36和内缸35的补偿器装置30，补偿器装置30能够以更高的补偿压力和力工作，而不需要大的设备来防止损坏补偿器装置30和/或周围设备。将内缸杆35的端部用作阻塞区域AB，并且设置压力室40、42、44，使得补偿压力区域AC(AC＝AB-AR)小于补偿器装置30中的阻塞区域AB，可以使用独立于阻力的更高的补偿压力。这允许将较小的部件用于补偿器装置30，同时减少或消除由于屈曲而损坏的风险，从而降低成本。
在基于活塞杆直径而屈曲不是问题的系统中，通道60可以形成在活塞38中，连接压力室40和42，使得全孔表面用于阻塞和全杆表面用于补偿。

[0033] 此外，具有中空活塞杆36和内缸35的补偿器装置30能够通过提供使缸减速的双重固有方法来更好地处理负载意外损失，例如，断线。第三压力室44中的压力有助于使活塞杆36和活塞的移动减速，而入口阀46的放置确保活塞38将在某一点阻塞阀46，从而使推动活塞杆38的压力沿延伸方向下降到零。

[0034] 虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且等同物可以替代其元件。此外，在不脱离其本质范围的情况下，可以进行许多修改，以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，其目的在于，本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。