背景技術(shù)：

在耙吸式挖泥船或其他應(yīng)用的浪涌補(bǔ)償系統(tǒng)或緊線器用于減少或消除由于波浪的起伏運(yùn)動(dòng)引起的浪涌而造成的過(guò)載。典型的浪涌補(bǔ)償系統(tǒng)如圖1所示，并且使用連接在絞盤(pán)12和其所攜帶的負(fù)載14之間的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)包括液壓缸16，其將鋼絲繩18在絞盤(pán)12和負(fù)載14之間保持拉緊。液壓缸16與壓力容器20流體連通，壓力容器20除了液壓流體之外，還包含充當(dāng)氣彈簧的空氣。液壓缸16用于補(bǔ)償波浪的運(yùn)動(dòng)，保持負(fù)載14穩(wěn)定，并且在圖1中的耙吸式挖泥船的情況下，將耙頭保持在正確的位置，以進(jìn)行疏浚操作。在一些情況下，使用在液壓流體和氣體之間具有介質(zhì)分離器的壓力容器。當(dāng)使用介質(zhì)分離器時(shí)，所使用的氣體可以是例如氮?dú)?，而不是空氣?/p>

如果系統(tǒng)中的鋼絲18斷裂，則液壓系統(tǒng)中的缸16將由于氣體壓力而高速地延伸，并且這可能損壞汽缸16和/或連接的設(shè)備。過(guò)去的系統(tǒng)以兩種基本方式處理這個(gè)問(wèn)題。第一種方法是使用高速(成比例的)閥阻止流入缸。然而，這種系統(tǒng)對(duì)組件和控制系統(tǒng)提出了很高的要求。必須在數(shù)毫秒內(nèi)非?？斓匕l(fā)生鋼絲故障的檢測(cè)并在鋼絲上施加作用，以使這種系統(tǒng)有效。另外，阻塞到缸16的流動(dòng)并不一定會(huì)阻止缸16的運(yùn)動(dòng)。由于桿和滑輪組的慣性，缸16可以簡(jiǎn)單地抽出真空。第二種選擇是在系統(tǒng)的桿側(cè)使用緩沖裝置。這是固有的安全措施，但是如果缸16中絕對(duì)沒(méi)有空氣(這可能很難實(shí)現(xiàn))，特別是在沒(méi)有介質(zhì)分離器的系統(tǒng)中，則這種措施才能正常工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，補(bǔ)償器裝置包括液壓缸，其具有第一端、第二端、以及從第二端軸向延伸的內(nèi)缸桿；以及活塞桿，與活塞一起可在缸內(nèi)軸向移動(dòng)。內(nèi)缸桿具有帶有阻塞直徑的端部。活塞桿通常是中空的，并且包括容納內(nèi)缸桿的阻塞直徑的空腔。

這種補(bǔ)償器裝置可以允許較大的力作用在內(nèi)缸桿上以及阻塞直徑上，從而阻塞區(qū)域大于補(bǔ)償壓力面積。因此，可以使用更高的壓力，而不增加設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，并且可以具有更小的安裝結(jié)構(gòu)。

根據(jù)實(shí)施例，在所述活塞、所述內(nèi)缸桿和所述活塞桿的內(nèi)側(cè)之間的所述活塞桿的中空腔內(nèi)形成有第一壓力室，在所述第二端處的缸的內(nèi)側(cè)與所述活塞之間形成有第二壓力室，并且在所述第一端處的缸的內(nèi)側(cè)、所述活塞桿的外側(cè)和所述活塞之間形成有第三壓力室。

根據(jù)實(shí)施例，補(bǔ)償器裝置還包括：入口閥，其與所述第一壓力室流體連通并且定位成當(dāng)所述活塞朝向所述缸的第二端移動(dòng)時(shí)被所述活塞選擇性地覆蓋；出口閥，其與所述第一壓力室流體連通，以允許流體離開(kāi)所述第一壓力室；流體通道，其連接到所述第三壓力室；以及壓力系統(tǒng)，用于選擇性地將加壓流體提供給液壓系統(tǒng)，以影響活塞桿和活塞相對(duì)于缸的運(yùn)動(dòng)。入口閥的放置為使得，當(dāng)活塞朝向缸的第一端移動(dòng)時(shí)該入口閥被活塞選擇性地覆蓋，允許在高速發(fā)生時(shí)使自動(dòng)快速地節(jié)流到第一壓力室的流動(dòng)，例如，由于斷線。此外，通過(guò)將加壓流體輸送到第一和第三壓力室，第三壓力室中的壓力可以起作用，以停止活塞向液壓缸的第一端突然而快速地運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，所述壓力系統(tǒng)包括：連接到所述第一壓力室和所述第三壓力室的壓力容器，用于選擇性地將加壓流體提供給所述第一壓力室和/或所述第三壓力室。

根據(jù)實(shí)施例，所述入口閥和所述出口閥是單向閥。

根據(jù)實(shí)施例，補(bǔ)償器裝置還包括能夠防止內(nèi)缸向內(nèi)運(yùn)動(dòng)的閥。當(dāng)不需要補(bǔ)償時(shí)，例如，當(dāng)耙頭必須快速提升時(shí)，這可用于阻塞補(bǔ)償器裝置。

根據(jù)實(shí)施例，補(bǔ)償器裝置還包括在所述活塞中從所述第一壓力室延伸到所述第二壓力室的流動(dòng)通道。該實(shí)施例可以用在補(bǔ)償器裝置中，其中，屈曲(buckling)不是問(wèn)題，例如，在較大的補(bǔ)償器裝置中。在這種實(shí)施例中，全孔表面用于阻塞，并且全桿表面用于補(bǔ)償。

根據(jù)實(shí)施例，浪涌補(bǔ)償系統(tǒng)包括補(bǔ)償器裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種形成補(bǔ)償器裝置的方法包括：形成具有第一端和第二端的液壓缸；形成具有帶阻塞區(qū)域的端部的內(nèi)缸桿，所述內(nèi)缸桿形成為在所述液壓缸內(nèi)從所述第二端軸向延伸；形成活塞桿和活塞，所述活塞桿具有大致中空的內(nèi)部并具有腔體，以容納內(nèi)缸桿的阻塞區(qū)域；以及穿過(guò)液壓缸的第一端而連接活塞桿和活塞，使得活塞桿可以在液壓缸中軸向運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括形成與活塞桿的中空內(nèi)部流體連通的入口和出口，所述入口被定位成使得當(dāng)活塞朝著液壓缸的第一端移動(dòng)一定距離時(shí)活塞將覆蓋入口。

根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括將加壓系統(tǒng)連接到所述入口，以選擇性地向所述入口提供加壓流體；并且將加壓系統(tǒng)連接到形成在液壓缸第一端的內(nèi)側(cè)、活塞桿的外側(cè)和活塞之間的壓力室。

根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括在活塞桿的中空內(nèi)部和在第二端處由液壓缸、內(nèi)缸桿和活塞形成的腔室之間，形成通過(guò)活塞的流體通道。

附圖說(shuō)明

圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的浪涌補(bǔ)償器系統(tǒng)；

圖2示意性地示出了補(bǔ)償器裝置的第一實(shí)施例；以及

圖3示意性地示出補(bǔ)償器裝置的第二實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖2示意性地示出了可以例如用作浪涌補(bǔ)償器系統(tǒng)的一部分的補(bǔ)償器裝置30的第一實(shí)施例。補(bǔ)償器裝置30被設(shè)計(jì)成允許使用更高的補(bǔ)償壓力，并且因此允許更小的部件，同時(shí)在極端情況下減少或消除對(duì)裝置的損壞風(fēng)險(xiǎn)，例如，當(dāng)補(bǔ)償器裝置30用作浪涌補(bǔ)償器系統(tǒng)的一部分時(shí)發(fā)生斷線。

補(bǔ)償器裝置30包括：缸32，其具有第一端33、第二端34和內(nèi)缸桿35；以及活塞桿36，其具有中空腔37和活塞38。具有內(nèi)缸桿35的缸32和具有活塞38的活塞桿36一起形成第一壓力室40、第二壓力室42和第三壓力室44。第一壓力室40在第一端33處在活塞桿36的內(nèi)側(cè)和內(nèi)缸桿35的外側(cè)之間形成在活塞桿36的空腔37中。第二壓力室42在第二端34處形成在缸32的內(nèi)側(cè)和活塞38之間。第三壓力室44在第一端33處形成在缸32的內(nèi)側(cè)、活塞桿36的外側(cè)和活塞38之間。

內(nèi)缸桿35從缸32的第二端34延伸，并包括入口閥46、出口閥48和上表面區(qū)域ab。入口閥46定位成使得當(dāng)活塞38朝著第一端33充分軸向移動(dòng)時(shí)，活塞38可以阻塞閥46。缸32包括連接到第三壓力室44的流體通道50和連接到第二壓力室42的流體通道52。還示出了具有壓力容器56和閥58的壓力系統(tǒng)54。

活塞桿36在內(nèi)部是中空的，活塞38是環(huán)形的，從內(nèi)缸桿35的外側(cè)延伸到缸32的內(nèi)側(cè)?；钊麠U36從第一端33軸向地延伸到缸32內(nèi)，并且可以在缸32內(nèi)軸向移動(dòng)活塞38。該運(yùn)動(dòng)受壓力系統(tǒng)54的影響，壓力系統(tǒng)54通過(guò)閥46連接到第一壓力室40并通過(guò)流體通道50連接到第三壓力室44。

補(bǔ)償器裝置30可以是浪涌補(bǔ)償器系統(tǒng)的一部分，例如，圖1所示的浪涌補(bǔ)償器系統(tǒng)(替換補(bǔ)償器16)。作為這種系統(tǒng)的一部分，通常將負(fù)載放置在活塞桿36或缸32上。壓力系統(tǒng)54用于確保在補(bǔ)償器裝置30中存在足夠的壓力，以由于外部運(yùn)動(dòng)而補(bǔ)償在系統(tǒng)上的力(例如，波浪)。壓力系統(tǒng)54將加壓流體提供給作用在內(nèi)缸桿35的表面區(qū)域ab上的第一壓力室40(通過(guò)閥46)。壓力系統(tǒng)54還向作用在缸32的第一端33的內(nèi)表面區(qū)域ar上的第三壓力室44(通過(guò)流體通道50)提供加壓流體。因此，缸32上的有效補(bǔ)償表面ac面積(用于補(bǔ)償壓力)等于這兩個(gè)區(qū)域之間的差(ac＝ab-ar)。

用于補(bǔ)償器裝置30的阻塞區(qū)域ab是內(nèi)缸桿35的端部。在圖2的實(shí)施例中，阻塞區(qū)域ab成形為適合于活塞桿36的內(nèi)部接收部分，盡管可能不在其他實(shí)施例中。阻塞區(qū)域ab與活塞桿36的內(nèi)部接收部分之間的配合可以幫助在向內(nèi)行程結(jié)束時(shí)提供緩沖。如果在圖1所示的這種系統(tǒng)中使用補(bǔ)償器裝置30(替換補(bǔ)償器16)，則當(dāng)最大負(fù)載位于活塞桿36和活塞38上時(shí)，例如，當(dāng)絞盤(pán)正在使用最大拉力時(shí)，阻塞區(qū)域ab通常受到阻力。由于補(bǔ)償器裝置30的阻塞區(qū)域ab總是大于補(bǔ)償器裝置30中的補(bǔ)償區(qū)域ac(ac＝ab-ar)，所以可以在不增加阻塞壓力的情況下使用較高的補(bǔ)償壓力。此外，在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)阻塞區(qū)域ab和補(bǔ)償區(qū)域ac，以即使在部件非常小的系統(tǒng)中避免在高的力下活塞桿的屈曲。

在如圖1所示的過(guò)去的系統(tǒng)中，由于如果直徑太小和/或力太大，可能使活塞桿屈曲，所以輸送到缸的推力受到限制。因此，這種系統(tǒng)需要大的活塞桿直徑，以防止屈曲，因此，需要低補(bǔ)償力來(lái)應(yīng)對(duì)最大的絞盤(pán)拉力，這可能是補(bǔ)償力的兩到三倍。通過(guò)用具有阻塞直徑ab的內(nèi)缸桿35形成補(bǔ)償器裝置30，并且使補(bǔ)償區(qū)域成為該阻塞區(qū)域的減小功能，較大的活塞桿36能夠處理較高的補(bǔ)償壓力并抵抗屈曲。在補(bǔ)償器裝置30中使用較高補(bǔ)償壓力的能力允許使用較小的部件，因?yàn)檩^高的補(bǔ)償壓力意味著更小的有效表面積以及因此更小的油流量，甚至對(duì)于小的缸32，屈曲可以成為一個(gè)問(wèn)題。

在過(guò)去的系統(tǒng)中也使用低壓和大型設(shè)備，來(lái)試圖在斷線的情況下防止缸的損壞。這種較大的設(shè)備導(dǎo)致高成本。在斷線(或其他類(lèi)似的意外事件)的情況下，當(dāng)去除抵消補(bǔ)償壓力的力時(shí)，活塞桿36和活塞38以高速延伸?；谒褂玫难a(bǔ)償壓力，這具有嚴(yán)重?fù)p壞缸32的可能性，特別是當(dāng)活塞38撞擊缸32的第一端33時(shí)。如背景技術(shù)所述，過(guò)去的系統(tǒng)使用截止閥(例如，閥58)來(lái)快速關(guān)閉到缸的流動(dòng)。然而，閥門(mén)并不總是足夠快速有效，并不總是停止缸的運(yùn)動(dòng)，缸會(huì)簡(jiǎn)單地抽真空。其他過(guò)去的系統(tǒng)在系統(tǒng)的桿側(cè)使用緩沖裝置，盡管這有關(guān)于適當(dāng)?shù)厥垢酌摎庖源_保緩沖正常工作的難題。

補(bǔ)償器裝置30被設(shè)計(jì)成固有地提供使缸32和具有活塞38的活塞桿36的延伸減速的雙重方法，從而減少損壞補(bǔ)償器裝置30或其他附近系統(tǒng)的機(jī)會(huì)。首先，到第一壓力室40的入口閥46(其通常為第一壓力室40提供壓力)定位成使得當(dāng)活塞桿36朝向缸32的第一端33延伸到某一點(diǎn)時(shí)，活塞38阻塞入口閥46，引起第一壓力室40中的壓力節(jié)流至零。其次，第三壓力室44仍然從加壓系統(tǒng)54接收加壓流體，并且該壓力用于使活塞桿36和活塞38朝向缸32的第一端33的運(yùn)動(dòng)減速，從而提供額外的固有安全特征。

圖3示意性地示出了補(bǔ)償器裝置30的第二實(shí)施例，包括：缸32，其具有第一端33、第二端34以及內(nèi)缸33(具有上表面積ab)；以及活塞桿36，具有中空腔37和活塞38；第一壓力室40、第二壓力室42、第三壓力室44、入口閥46、出口閥48、流體通道50和流體通道60。

該實(shí)施例被配置成與圖2所示的實(shí)施例非常相似，除了將流體通道60添加到將第一壓力室40與第二壓力室42連接的活塞38之外。實(shí)施例也以與圖2的實(shí)施例大致相同的方式工作，使阻塞區(qū)域ab大于補(bǔ)償區(qū)域ac，以允許使用較高的補(bǔ)償壓力。

在圖3的實(shí)施例中，活塞桿直徑足以防止屈曲，從而允許通過(guò)通道60連接在第一壓力室40和第二壓力室42之間。這種系統(tǒng)對(duì)于具有足夠的空間用于較大部件的補(bǔ)償系統(tǒng)(避免屈曲的風(fēng)險(xiǎn))是可取的。

總之，通過(guò)形成具有中空活塞桿36和內(nèi)缸35的補(bǔ)償器裝置30，補(bǔ)償器裝置30能夠以更高的補(bǔ)償壓力和力工作，而不需要大的設(shè)備來(lái)防止損壞補(bǔ)償器裝置30和/或周?chē)O(shè)備。將內(nèi)缸桿35的端部用作阻塞區(qū)域ab，并且設(shè)置壓力室40、42、44，使得補(bǔ)償壓力區(qū)域ac(ac＝ab-ar)小于補(bǔ)償器裝置30中的阻塞區(qū)域ab，可以使用獨(dú)立于阻力的更高的補(bǔ)償壓力。這允許將較小的部件用于補(bǔ)償器裝置30，同時(shí)減少或消除由于屈曲而損壞的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低成本。在基于活塞桿直徑而屈曲不是問(wèn)題的系統(tǒng)中，通道60可以形成在活塞38中，連接壓力室40和42，使得全孔表面用于阻塞和全桿表面用于補(bǔ)償。

此外，具有中空活塞桿36和內(nèi)缸35的補(bǔ)償器裝置30能夠通過(guò)提供使缸減速的雙重固有方法來(lái)更好地處理負(fù)載意外損失，例如，斷線。第三壓力室44中的壓力有助于使活塞桿36和活塞的移動(dòng)減速，而入口閥46的放置確?；钊?8將在某一點(diǎn)阻塞閥46，從而使推動(dòng)活塞桿38的壓力沿延伸方向下降到零。

雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變，并且等同物可以替代其元件。此外，在不脫離其本質(zhì)范圍的情況下，可以進(jìn)行許多修改，以使特定情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，其目的在于，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。