用于对合成地换向的液压泵的吸入侧进行排气的方法和装置与流程

文档序号:18511278发布日期:2019-08-24 09:07阅读:157来源:国知局
用于对合成地换向的液压泵的吸入侧进行排气的方法和装置与流程

本发明涉及一种流体工作机器布置,该流体工作机器布置包括合成地换向的液压流体工作机器,该合成地换向的液压流体工作机器具有至少一个工作腔室,该工作腔室具有至少一个致动阀,其中,所述至少一个致动阀与连接流体管道流体连通。本发明还涉及一种对合成地换向的流体工作机器进行排气的方法。



背景技术:

液压系统用于许多不同的技术领域。它们既可以用于固定装置,也可以用于移动应用(包括船舶、陆地车辆和飞机)。

由于广泛的不同应用,已经同时提出了相应地大量的用于液压泵、液压马达和液压流体工作机器(其可以选择性地既用作马达又用作泵)的不同设计。所有这些各种液压泵/液压马达/液压流体工作机器具有固有的优点和缺点,因此根据所讨论的应用的详细要求,某些设计可以显示其固有的优点(并因此被选择),而其他设计由于其固有的缺点而不受欢迎甚至被排除在外。

期望避免与某种泵/马达设计一起出现的固有缺点,从而可以普遍地应用相应的设计,并且可以改进使用马达/泵的相应装置。

用于流体泵/流体马达/流体工作机器的独特设计是所谓的合成地换向的流体工作机器设计,也称为数字在合成地换向的液压泵的情况下,通常选择的被动入口阀由致动阀代替,典型地由电致动阀代替。在摄入(intake)循环期间,当流体被吸入循环变化容积的泵送腔室时,由于在流体入口通道和泵送腔室的内部之间产生的压力差,所以致动阀通常被动地打开。因此,流体被吸入泵送腔室。一旦泵送腔室的活塞已经到达其下死点,流体入口阀上的压力差将反转。与标准泵设计相反地,流体入口阀将保持在其打开位置,除非控制器将施加关闭入口阀的(电)信号。如果入口阀保持打开,那么容纳在泵送腔室中的流体将被推回到入口管道中。然而,一旦入口阀关闭,压力将在泵送腔室中积聚,并且流体将通过(通常是被动的)出口阀而喷射到高压管道。这样,泵的流体输出行为可以在逐个周期的基础上在所有可能的泵送分数之间任意变化。此外,合成地换向的液压泵设计非常节能,这是因为仅当流体被简单地推回到流体入口通道中(而不是抵抗高压管道中的高压)时泵才消耗很少的能量。

如果流体出口阀也由主动阀代替,那么通过适当地致动各种入口阀和出口阀也可以实现马达或组合的马达/泵设计。

合成地换向的液压流体工作机器设计的特殊问题在于合成地换向的泵的初始启动行为,特别是当它们用于开环液压回路时。如果泵送腔室和/或流体入口通道没有(尚未)填充“正确的液压流体”,那么会出现上述问题。通常,“正确的液压流体”是液体。在启动时,环境空气可以存在于入口管道和/或泵送腔室中。当采用开环液压回路时,尤其是如果流体贮存器的液位低于合成地换向的流体工作机器的流体入口通道时,很可能出现启动问题。在这种情况下,合成地换向的流体工作机器通常不能自行开始泵送液压流体。

这在使用合成地换向的流体工作机器的当前设计中造成了实际问题。迄今为止,在现有技术中采用的解决方案是:使用流体工作机器的进油管通过打开间隙并引导油在重力作用下流动通过该间隙来手动填充曲轴箱,从而去除尽可能多的空气。如前所述,当液压流体贮存器位于合成地换向的流体泵本身的流体入口通道下方时,该解决方案当然不可能实现。

然而,在大多数移动应用中都是这种情况,其中,传统上流体存储罐以低于流体工作机器的方式布置,这是因为期望任何液压流体(包括但不限于渗漏油)可以在重力的影响下非常简单地返回到流体存储罐。在所描述的情况下,合成地换向的流体工作机器可能永远不能启动,或者只有困难地并且可能通过若干个麻烦的手动操作步骤才能启动。

启动时在合成地换向的流体工作机器的流体入口通道/泵送腔室中存在大量空气的情况不仅可能在装置的初始制造之后出现,而且可能在装置的稍微延长的关机之后出现,这是由于存在小间隙的缘故,空气可以通过该小间隙进入相应的流体管道。一个周末就可能容易地足以使得以上讨论的关于启动的问题出现。

因此,期望提出建议,以便可以处理上述问题,特别是以不太麻烦的方式来处理上述问题。



技术实现要素:

因此,本发明的目的是提出一种流体工作机器布置,该流体工作机器布置包括合成地换向的液压流体工作机器,该合成地换向的液压流体工作机器比现有技术中已知的流体工作机器布置有所改进。本发明的另一个目的是提出一种对合成地换向的流体工作机器进行排气的方法,该方法比现有技术中已知的对合成地换向的流体工作机器进行排气的方法有所改进。

本建议实现了这些目的。

因此,建议设计一种流体工作机器布置,所述流体工作机器布置包括合成地换向的液压流体工作机器,所述合成地换向的液压流体工作机器具有至少一个工作腔室,所述至少一个工作腔室具有至少一个致动阀,其中,所述至少一个致动阀以如下方式与连接流体管道流体连通:该方式是所述连接流体管道包括至少一个排气装置,所述至少一个排气装置流体连接到流体摄入装置。在流体工作机器布置中,可以使用单个合成地换向的液压流体工作机器(也称为数字特别是在合成地换向的液压流体泵的情况下)或者多个合成地换向的液压流体工作机器。尽管一个、多个或(基本上)所有合成地换向的液压流体工作机器可以仅具有一个带有至少一个致动阀的工作腔室,但优选的是,一个、多个或(基本上)所有合成地换向的液压流体工作机器具有多个工作腔室。这样,可以实现更大和/或更平滑的流体通过量。工作腔室通常是空腔,活塞或活塞状构件在该工作腔室中往复移动(前后/上下),使得工作腔室的被柱形空腔结合活塞构件封闭的内部容积周期性地变化。该容积可以用于执行泵送动作、马达驱动动作或它们两者。应该注意的是,在“仅泵(pumponly)”设计的情况下,合成地换向的液压流体工作机器的工作原理需要至少一个致动阀(其中,通常使用电气机构执行致动,即,存在电致动阀)。在要实现流体马达和/或组合的流体马达/泵的情况下,相应的泵送腔室必须具有至少两个致动阀,其中,一个致动阀连接到低压侧,并且另一个致动阀连接到高压侧。因此,应该提到的是,“合成地换向的液压流体工作机器”的概念可以涵盖“仅”合成地换向的液压流体泵、“仅”合成地换向的液压流体马达、以及可以替代性地作为合成地换向的液压流体泵和合成地换向的液压流体工作马达进行操作的机器。应该注意的是,合成地换向的液压流体工作机器也可以包括多个工作腔室,其中,工作腔室中的一部分是“仅泵送腔室”(其中,它们通常仅显示单个致动阀),而其他工作腔室显示两个致动阀,这两个致动阀流体连接到不同的流体管道。在以马达驱动模式操作时与流体通量摄入相比要泵送的流体通量经常明显更高的情况下,这种设计可能是有利的。此外,这种合成地换向的液压流体工作机器的马达驱动部分可以用来部分地驱动相应的合成地换向的液压流体工作机器的泵送部分。应该注意的是,适用于合成地换向的液压流体工作机器的(电)致动阀必须能够以可再现且精确的方式进行致动(特别是当涉及到定时时),并且进一步地,它们必须能够切换大的阀提升阀,即便当通过阀的孔口的巨大通量发生时。因此,这种致动阀通常相当复杂并且因此制造成本高,因此,即使部分地减少所需的致动阀的数量,通常也是有利的。当然,在“仅马达”的情况下,工作腔室可以被称为“马达驱动腔室”,而在“仅泵”的情况下,它可以被称为“泵送腔室”。

在这个背景下,应该提到的是,活塞和气缸类型的泵通常是自启动的。即,这样的泵在一定时间之后开始泵送液压油,即使它们最初充满了空气。然而,这与合成地换向的流体工作机器设计的活塞和气缸类型的泵不同。这可以(至少部分地)归因于可切换流体阀的设计,这种可切换流体阀用作泵送腔室的流体阀。也就是说,当涉及对阀进行致动关闭(该陈述也可以适用于打开阀)时,当前设计通常部分地依赖于流体动力。即,虽然相应阀的关闭力的很大一部分来自其致动器,但是一定量的关闭力也来自穿过阀的孔口的流体。因此,如果泵送腔室没有充分填充相对粘稠的液压油,截留的空气可能会穿过阀的孔口,而不会在阀的孔口上产生足够大的“支撑”关闭力,从而导致阀关闭较晚或根本不关闭。

虽然可以仅在启动时的某个时间跨度内执行排气,但是在合成地换向的流体工作机器的启动过程已经充分进行/完成之后,也就是当合成地换向的流体工作机器已经泵送“真实流体”时,如果流向排气装置中的流体(液压流体和/或截留空气)的摄入继续进行,那么通常也是优选的。然而,流向排气装置中的流体的摄入也可以在启动之后停止(包括借助于专用阀主动切断排气装置)。因此,可以根据与排气要求不同的要求来选择是否将任何流体带入排气装置中。因此,在以用于为不同的液压消耗者(例如,诸如液压转向或液压制动之类的关键消耗者;如稍后所阐述的)泵送液压流体的液压泵形式的排气装置的示例中,可以根据相应的液压消耗者的需要来进行相应泵的接通和切断。

即使不需要为了对合成地换向的流体工作机器进行排气而对合成地换向的液压泵进行的“排气”也可以继续的情况使得可以连续地保持通过排气装置的流体通路。因此,为此不需要流体开关,使得布置更便宜并且另外更不易于发生故障(如稍后更详细描述的)。

如前面已经讨论的,合成地换向的液压流体工作机器的特殊问题是,假如“当前”流体入口管线具有过高的气体含量,特别是容纳在必须被泵送/用于通过相应的流体工作机器进行马达驱动的液压流体(特别是液压液体,例如液压油)中,它们确实存在问题。然后,合成地换向的液压流体工作机器经常无法启动。该问题可能影响一个、多个或(基本上)所有相应的工作腔室。该想法是使用排气装置,使得可以(主动地和/或被动地)从相应的流体管道和/或从相应的工作腔室去除不期望的气体(通常是环境空气)。一个排气装置可能足以用于相应的连接流体管道,其中,连接流体管道可以服务于一个、多个或(基本上)所有工作腔室。然而,也可以将两个、三个、四个或甚至更多的排气装置用于连接流体管道(每个流体管道的排气装置的数量从一个流体管道到另一个流体管道可以改变)。在这个背景下,应该提到的是,通常排气的必要性仅大致是偶尔的(至少为了排气的目的)。通常,仅在制造之后或大量的维修之后以及有时在稍微延长的关机时段之后(周末之后、一周或更长时间的假期休息之后等)在初始启动合成地换向的液压流体工作机器时出现这种情况。因此,不良的启动条件通常仅很少出现,例如每周一次左右。每周一次“粗启动(roughstat-up)”通常不会造成太大问题,因此通常单个排气装置(每个连接流体管道)一般就足够了。此外,一个、多个或(基本上)所有的排气装置的尺寸不必相对较大,因为即使是几分钟的粗启动行为也是能够容忍的。因此,在本技术领域中,上述解决方案是可行的,而在其他技术领域中将是不可行的。还应注意的是,排气事件不一定意味着排气装置必须将不期望的气体的量减少到非常低的水平(包括但不限于,基本上为零),特别是在合成地换向的流体工作机器的本技术领域中。相反地,如果排气装置将不期望的气体的量减少到所讨论的换向液压流体工作机器的工作腔室能够以“真实泵送行为”开始的程度,那么排气事件的效果就足够了。一旦已经开始这样的“真实泵送行为”,通常由于关于液压流体的泵送活动,任何量的残余气体将进一步减少。不期望的气体通常是在合成地换向的液压流体工作机器周围存在的气体,其通常是空气。使用的液压流体通常是液压油,有时是水,或者也可以是不同的液体。然而,原则上所有类型的液体都可以作为液压液体,例如超临界流体(其中不再能够区分液体和气体)、具有非常高密度的气体、具有一定量气体和/或固体颗粒的液体等。不管详细设计如何,通过使用所提出的至少一个排气装置,合成地换向的液压流体工作机器(并且因此流体工作机器布置)通常能够至少在通常的操作条件下、在没有手动干预的情况下开始工作。如上所述,自动启动不排除在启动时直到实际建立泵送行为的某一时间延迟和/或某个时间跨度,在该时间跨度期间,存在尚未完全建立的泵送行为(包括出现的噪声、减少流体输出通量等)。

优选的是,以所述合成地换向的液压流体工作机器包括多个工作腔室的方式设计流体工作机器布置。优选地,多个工作腔室连接到共同的连接流体管道。这样,可以实现合成地换向的液压流体工作机器以及因此流体工作机器布置的更高的泵送/马达驱动作用。此外,不一定必须过度增加致动阀的尺寸,过度增加致动阀的尺寸可能是有问题的。提供多个工作腔室的另一个优点是,通常可以通过各个工作腔室的流体流动的叠加来实现更平滑的流体流动,特别是当使用共同的流体管道像所谓的歧管时。虽然设计是可行的,其中,一个、多个或(基本上)所有工作腔室至少在一侧(通常是高压侧;然而,低压侧也是可以的)连接到相应的单独的流体管道,但是特别是在当要供应多个和/或单独的消耗者时的情况下,如果工作腔室中的至少一些工作腔室或(基本上)所有工作腔室在至少一侧(通常是低压侧;但是替代性地或另外,高压侧电是可以的)连接到共同的流体管道(所谓的歧管),那么通常是优选的。甚至可以使用流体开关(某种阀)来交替地将各个工作腔室连接到不同的(共同的)流体管道。

还建议以对于所述工作腔室中的至少一个工作腔室所述致动阀连接到共同的连接流体管道的方式设计流体工作机器布置,和/或以所述合成地换向的液压流体工作机器的至少一部分被设计为合成地换向的液压流体泵的方式设计流体工作机器布置。当以这种方式设计合成地换向的液压流体工作机器时,由于流体入口管线中的高空气含量(或其他不利的气穴),特别容易出现启动困难。因此,当前提出的使用至少一个排气装置即使在相对不利的条件下也能提供启动的可能性,特别是在没有手动用户活动的情况下。此外,应该注意的是,通常提供自动启动合成地换向的液压流体工作机器的其他明智的方式是不可能的,如果这样的泵设计存在的话。而假如流体工作机器也可以在马达驱动模式下进行操作,那么可以通过采用马达驱动模式一定时间来填充流体入口管线(相对于泵送模式来看)并因此用液压流体填充流体入口管线(至少到足以在之后提供流体工作机器的“真实”泵送模式的程度)。如果存在“仅泵设计”,那么这是不可能的。然而,由于下面讨论的原因,这种马达驱动模式可能不起作用。因此,当前提出的发明的优点尤其突出。

此外,建议以所述合成地换向的液压流体工作机器包括至少一个具有至少两个致动阀的工作腔室的方式设计流体工作机器布置,其中,所述至少两个致动阀优选地连接到不同的连接流体管道。通过使用这种设计,合成地换向的液压流体工作机器可以(至少有时)以马达驱动模式进行操作,这导致合成地换向的液压流体工作机器以及因此所得的流体工作机器布置的更普遍的适用性。此外,除了已经提出的排气装置之外,如上所述,可以另外和/或替代性地通过在马达驱动模式下操作合成地换向的液压流体工作机器达一定时间跨度,从而填充流体入口连接(当在泵送模式下看时)来使用对入口通道进行排气的替代性可能性。然而,提供至少一个排气装置仍然是非常受欢迎的,因为这并不常见,对于启动阶段而言,这种反向操作(即,在马达驱动模式下操作合成地换向的液压流体工作机器)对于无论什么原因都不可能(例如由于高压管线中没有足够的液压流体等)。根据当前提出的实施例的不同的连接流体管道尤其要被理解为高压流体管线和低压流体管线。当然,连接流体管道也可以与不同的工作腔室流体连通,从而形成流体歧管。

此外,建议以对于至少两个不同的连接流体管道所述流体管道中的每个流体管道都包括排气装置的方式设计流体工作机器布置,其中,优选地使用流体开关来选择性地将所述排气装置与所述流体摄入装置连接。这样,相应的合成地换向的液压流体工作机器可以在任何方向上进行操作是可能的,并且对相应的当前流体摄入管线的排气也是可能的,因为这种排气装置布置在装置的两侧。流体开关(某种阀)优选地是致动类型的,其中,致动可以取决于压力差和/或取决于输入信号,该输入信号可以由控制器以电信号、液压信号或气动信号或不同类型的信号的形式提供。在使用两种或更多种不同信号的情况下,可以使用(部分地)相同类型的信号或(部分地)不同类型的信号的组合。此外,可以使用绝对信号以及差分信号。然而,优选的是(至少部分地)电驱动的流体开关,因为这种流体开关和/或适当/合适的输入信号的产生可以特别容易和可靠。即使在这个背景下,即使在合成地换向的流体工作机器的启动过程已经充分进行/完成(其中,“充分进行”可以意味着对合成地换向的流体工作机器的排气已经进行到其能保持“真实泵送”流体的水平)之后,仍然可以继续对合成地换向的流体工作机器进行排气。因此,虽然在本文中提出使用流体开关以便选择从哪一侧进行到排气装置中的流体摄入,但是仍然不需要使用通断开关装置来允许或阻止通过排气装置的流体通路(尽管可能存在这样的装置)。

此外,建议以至少一个排气装置被至少部分地设计为流体孔口和/或止回阀装置和/或单路流体通过量装置的方式设计流体工作机器布置。这样,可以使用特别简单的装置。特别地,不需要通断开关装置。换句话说,可以永久性地建立通过排气装置的流体通路。此外,通常可以避免任何错误的致动,因为这样的装置可以通过非常可靠的输入信号致动(例如,当使用止回阀设计时,通过排气装置自身上的压力差)。甚至可能的是,除了这种非常简单的排气装置之外,(基本上)不使用附加的装置。然而,这种装置可以证明足以结合合成地换向的流体工作机器的操作特性对流体输入管道进行充分排气。特别地,如果合成地换向的液压流体工作机器被操作处于空转模式(流体入口阀在相应工作腔室的工作循环期间对于流体摄入阶段和流体输出阶段保持打开)或者用于部分行程模式(其中,在流体输出阶段(工作腔室的收缩阶段)期间在某个位置关闭流体入口阀),流体和/或气体被排放回到流体入口通道,导致了至少一定的增压(其可能仅由于动态力而发生)。这可能足以结合排气装置连续地减少不期望的气体的含量,因此在一定时间跨度之后,可以实现关于所讨论的液压流体的真实泵送行为。

此外,建议以所述至少一个流体摄入装置被设计为主动流体摄入装置的方式设计流体工作机器布置,所述主动流体摄入装置优选地从包括下述装置的组中选取:流体工作机器、固定排量流体工作机器、可变排量流体工作机器、齿轮流体工作机器、活塞流体工作机器、被动阀流体工作机器、非合成地换向的流体工作机器、涡旋流体工作机器、摆线(gerotor)流体工作机器、流体泵、固定排量流体泵、可变排量流体泵、齿轮流体泵、活塞流体泵、被动阀流体泵、非合成地换向的流体泵、涡旋流体泵和摆线流体泵。使用这样的实施例,通常即使在相对不利的条件下和/或相对快速和/或在很大程度上,也可以提供对流体工作机器布置的入口通道的排气。这可能导致下述效果:在流体工作机器布置基本上准备好使用之前,不期望的时间延迟可能特别短。此外,也可以减少恼人的噪音、增加的机器的磨损等,甚至可以减少附加的努力和/或不会引入太高的能量损失。应该注意的是,对于一系列应用,无论如何都使用附加泵(除了主泵之外),例如以提供非常高的流体压力、用于非常关键的液压消耗者的液压流体通量、用于不同回路的流体通量(例如,用于不同类型的液压回路,诸如用于闭合的流体回路)。特别地,这种附加泵可以用于为与由合成地换向的液压泵供应的液压消耗者不同的液压消耗者供应加压流体。然而,相应的泵也可以用作合成地换向的液压泵的电荷泵。因此,两个泵都可以至少部分地和/或至少有时服务于相同的液压消耗者。如果使用这种附加泵,那么该泵也可以用作用于合成地换向的液压流体工作机器的主动流体摄入装置。这可以证明是一种非常简单和有效的设计。特别地,当选择这样的设计时,一旦已经完成合成地换向的液压泵的启动过程,通常不需要(或甚至不期望)停止流体到排气装置中的摄入。因此,整体设计可以相对简单且故障安全。特别地,不需要通断开关装置来允许或阻止流体流动通过流体排气装置。换句话说,可以永久性地建立通过排气装置的流体通路。作为旁注:在液压技术的当前技术领域中,主动流体摄入装置通常非常昂贵。因此,从商业方面来看,提供主动流体摄入装置通常是不可行的。

此外,建议以所述合成地换向的流体工作机器被设计和布置成在开放式流体液压回路中使用的方式和/或以至少所述合成地换向的流体工作机器流体地直接和/或间接地连接到至少一个流体贮存器的方式设计流体工作机器布置。应该注意的是,对于这些设计,当合成地换向的液压流体工作机器的流体摄入管线中的空气含量过高时,粗启动的问题通常特别严重和/或相对频繁地出现。因此,当前提出的设计的固有特征可以是特别有利的。

此外,建议以所述至少一个流体摄入装置被设计和布置成在开放式流体液压回路中使用和/或以其连接到所述至少一个排气装置和/或连接到至少一个替代性流体源特别是连接到流体贮存器的方式设计流体工作机器布置。特别地,相应的流体连接(或其部件)可以被设计成是(基本上)永久性的。这样,通常可能的是,流体摄入装置可以完成其关于对合成地换向的液压流体工作机器进行排气的任务,而不会对其自身行为产生太强的不利影响。同时可能的是,流体摄入装置直接从替代性流体源(例如流体贮存器)摄入其大多数或大部分流体摄入通量,而仅一小部分来自至少一个排气装置。然而,到流体摄入装置中的大多数或甚至(基本上)所有流体输入通量也可能来自排气装置。这有点等同于使用用于流体摄入装置和合成地换向的液压流体工作机器的共同的流体输入管线的情况,例如来自流体贮存器,其中共同的流体输入管线在某个分支点被分成两个分区管线。

此外,建议以所述至少一个排气装置和/或所述至少一个排气装置与所述流体摄入装置之间的流体连接包括流体通过量限制机构的方式和/或以至少部分地被设计为流体通过量限制机构的方式设计流体工作机器布置。特别地,相应的流体连接(或其部件)可以被设计成是(基本上)永久性的。通过使用这种设计,流体摄入装置的大多数流体流量输入直接来自替代性流体源。在流体摄入装置用作用于不同液压回路部分的辅助泵以用于提供最小流体通量等的情况下,这可能是有利的。通过使用该提议,通常对合成地换向的液压流体工作机器的排气花费更长一点的时间,但是可以改进总体行为,特别是整个流体工作机器布置的任何效率损失。所述流体通过量限制机构优选地是固定的和/或可变的流体通过量限制机构。在使用两个(或甚至更多个)流体限制机构(并联和/或串联布置)的情况下,固定流体通过量限制机构和可变流体通过量限制机构的组合可以是特别有利的,例如,通过分别保证最小流体流量通过量和/或最小流体流量障碍。最小流体流量通过量(通过使用固定流体通过量限制机构和可变流体通过量限制机构的组合和/或通过使用包括具有最小流体通过量的孔口的可变流体通过量限制装置)可以保障启动可能性,即使可变流体通过量限制装置存在故障。这当然是非常有利的。然而,在这种情况下,启动可能需要相对长的时间跨度。

此外,建议以至少一个排气装置至少布置在相应的连接流体管道的局部最高点附近的方式设计流体工作机器布置。使用这样的设计,通常在不利的气穴最可能由于重力而出现的地方执行不利气体含量的去除。因此,排气过程将通常是非常有效的和/或排气过程可以被执行到一定程度,其中,在流体工作机器布置中将仅保留相对小的不利气体的残余含量。

如果所述至少一个排气装置连接到所述合成地换向的液压流体工作机器,特别是连接到所述合成地换向的液压流体工作机器的内部容积和/或内部部分,那么可以实现流体工作机器布置的另一个可能的实施例。流体连接可以是(基本上)独有的流体连接类型(意味着辅助泵的基本上所有流体流量摄入来自合成地换向的液压流体工作机器),但是也可以是辅助流体连接类型(意味着至少有时/在某些工作模式下,到辅助流体泵中的仅一典型小部分流体摄入来自合成地换向的液压流体工作机器,而其余部分——通常是主要部分——来自替代性流体源,例如液压流体贮存器。通过使用这种设计,可以实现对合成地换向的液压流体工作机器的特别有效的排气。合成地换向的液压流体泵内的流体摄入可以连接到曲轴箱(优选地是曲轴箱的竖向较高部分)和/或合成地换向的液压流体泵的易于积聚空气(当然,也可以是多个摄入)的任何容积部分。当前提出的流体连接可以进行到合成地换向的液压流体工作机器的至少有时(显著地)加压的部分。然而,当前提出的流体连接也可以至少部分地进行到合成地换向的液压流体工作机器的通常不(显著地)加压的部分。应该注意的是,即使从加压区域进行流体摄入,这也不一定导致相关的能量损失。这是因为由于相应装置的输入压力升高,机械动力需求/泵送工作特别是主动排气装置的泵送工作可以减少。

应该注意的是,如果流体贮存器布置在低于合成地换向的液压流体机器特别是其相应的流体入口管线的水平,那么当前提出的设计是特别有用的。

此外,提出了一种对合成地换向的流体工作机器进行排气的方法,其中,至少在所述合成地换向的流体工作机器的工作间隔时间里,使用流体摄入装置对连接流体管道中的至少一个连接流体管道进行排气,所述连接流体管道将至少一个合成地换向的流体工作机器与不同的液压装置连接。优选地,至少在所述合成地换向的流体工作机器的工作间隔开始时进行排气。当采用所提出的方法时,至少可以类似地实现如先前所讨论的类似优点。特别地,如关于流体工作机器布置所述的先前所讨论的特征和修改也可以至少类似地应用于当前提出的方法。使用这种方法,可以在更广泛的应用中和/或在更少的手动输入的情况下和/或在更少的问题影响的情况下使用合成地换向的液压流体工作机器。这通常是有利的。

特别地,可以采用当前提出的方法用于上述和前述类型的流体工作机器布置。

附图说明

通过以下结合相关联的附图对本发明的详细描述,本发明的其他优点、特征和目的将变得明显,其中,附图示出了:

图1:流体泵布置的第一可能的实施例的示意图;

图2:流体泵布置的第二可能的实施例的示意图;

图3:流体泵布置的第三可能的实施例的示意图;

图4:流体工作机器布置的第四可能的实施例的示意图;

图5:流体工作机器布置的第五可能的实施例的示意图。

具体实施方式

在图1中,以示意图示出了流体泵布置1。流体泵布置1包括合成地换向的流体泵2(也称为或数字)和非合成地换向的流体泵,当前是固定排量泵3。

合成地换向的流体泵2包括泵送腔室4,该泵送腔室由柱形空腔5和在柱形空腔5内上下移动的活塞6限定。因此,泵送腔室4包括用于将液压流体从流体贮存器7经由低压管线8泵送到高压管线9的重复变化的容积。流体贮存器7基本上处于环境压力下,因此流体泵布置1用于所谓的开环液压回路。

合成地换向的流体泵2设计本身在本领域中是已知的。电致动低压阀10选择性地连接和断开低压管线8和泵送腔室4。当活塞6下降时,泵送腔室4的容积增加,并且低压阀10由于压力差而打开。当活塞6已经到达其下死点时,活塞6将再次开始向上移动,泵送腔室4的容积减小,并且流体被推出泵送腔室4。

如果通过适当的致动信号关闭电致动低压阀10,那么压力将在泵送腔室4中积聚,并且流体将被加压并通过止回阀11喷射到高压管线9。然而,如果没有施加关闭信号,那么低压阀10保持打开,并且泵送腔室4中的流体将被简单地再次推回到低压管线8和流体贮存器7中。由于不必克服显著的压力差,因此在该模式中仅消耗非常少的机械能。

可以看出,合成地换向的流体泵2可以在全行程模式(在活塞6的下死点处关闭低压阀10)和空转模式(低压阀10保持打开)之间在逐个周期的基础上进行切换。

此外,可以在活塞6向上移动并且泵送腔室4的容积收缩的同时关闭电致动低压阀10。这样,可以朝高压管线9泵送与泵送腔室4的总体积的某一分数相等的某一容积(部分行程模式)。

当合成地换向的流体泵2正向运行时,特别是当低压管线8完全充满液压油(或任何其他类型的液压流体)时,所描述的情况适用。

然而,可能出现不同的情况,特别是由于流体泵布置1的各种部件的当前描绘的几何布置,其中,流体贮存器7布置成低于合成地换向的流体泵2。这里,在流体泵布置1的初始制造之后或者在流体泵布置1的大量维修之后,低压管线8和/或泵送腔室4将填充有截留的空气,至少在一定程度上。在流体泵布置1的稍微延长的关机时段之后可能出现类似或甚至相同的情况。周末或一周假期可能足以出现这种情况(作为示例)。这是因为在流体装置1中可能存在小的间隙,使得空气可以进入各种部件,并且液压油将最终流入流体贮存器7。在这个背景下,应该提到所有装置(特别是合成地换向的流体泵2和固定排量泵3)都可能显示出一定的流体渗漏,其中,渗漏油通常借助于渗漏油管线(未示出)返回到流体贮存器7。这通常包括通过合成地换向的流体泵2和/或固定排量泵3的高压管线9服务的各种液压消耗者(未示出)。

当空气被截留在低压管线8和/或泵送腔室4中时,合成地换向的流体泵2通常不能自身开始泵送液压油。如已经描述的,这可能是由于如果存在太高的空气含量,致动阀10关闭较晚或者根本不关闭。相反地,截留在低压管线8和/或泵送腔室4中的空气将被简单地加压和减压。通常没(还没)实现随时间推移对低压管线8和/或泵送腔室4的连续填充,特别是如果空气含量高于某一临界余量。一旦已经达到该临界余量,通常将达到一条件,其中,将在多个泵送循环的过程中朝高压管线9连续地泵送剩余的残余空气(将泵送某种液压油泡沫)。

固定排量泵3布置成平行于合成地换向的流体泵2。特别地,两个泵2、3可以由相同的能量源(例如内燃机、电动机等;未在图中示出)驱动。然而,当然也可以使用不同的能量源。

固定排量泵3还通过低压管线12从流体贮存器7摄入油并将加压流体喷射到其高压管线13。虽然合成地换向的流体泵2的高压管线9和固定排量泵3的高压管线13可以组合以服务于相同的液压消耗者,但通常情况并非如此。相反地,通常固定排量泵3的高压管线13服务于不同的消耗者。通常,服务于提供关键的安全特征的关键的液压消耗者。这方面的示例是液压转向、液压制动或叉车的类似功能。这也意味着固定排量泵3可以继续泵送,而不管合成地换向的流体泵2的启动过程是否(充分)充分地进行/完成。实际上,关于固定排量泵3泵送或不泵送(包括所泵送的流体的流体流速)的决定可以基于不同的考虑因素,例如基于由固定排量泵3服务的一个或多个消耗者的实际流体流量要求。

固定排量泵3可以基本上是任何类型的。作为示例,它可以是齿轮泵、摆线泵、标准活塞和气缸泵等。此外,固定排量泵3甚至可以是变量泵设计(在本实施例中未示出),例如摆盘泵或旋转斜盘泵。

固定排量泵3的设计是它提供自动启动,即它也可以泵送空气。因此,如果空气被截留在低压管线12和/或固定排量泵3中,那么容纳在流体贮存器7中的液压油将被连续地吸入,最终代替低压管线12/或固定排量泵3中的截留空气。这可能很容易花费几秒或几十秒(仅是示例)。即使启动花费一分钟或更长时间,这通常也不是问题,因为这样的启动阶段通常仅在布置1的相对拖延的关机时间之后出现。例如,如果在一周末之后需要这样的启动,那么这样的启动将仅每周进行一次。因此,即使大约几分钟的启动时间也可忽略不计。

根据本建议,固定排量泵3自行启动的能力将用于合成地换向的流体工作机器2。

这通过流体节流阀14实现(其中,流体节流阀14可以是具有固定的孔口尺寸的类型,而且可以是具有可变的孔口尺寸的类型,其中,可以使用适当的致动器来改变孔口的尺寸)。然而,通常,始终存在通过流体节流阀14保持的一定的流体流量连通性。这样减少了所需的部件的数量。(然而,也可以设想开关功能。)此外,这样的设计可以保证故障安全后退位置:即使通过流体节流阀14的流体流量非常有限,合成地换向的流体泵2的启动仍然是可能的(尽管所需的时间可能相对较长)。流体节流阀14形成排气管线20的一部分,该排气管线将固定排量泵3的低压管线12与合成地换向的流体泵2的低压管线8连接。流体节流阀14的横截面尺寸显著小于两个低压管线8、12的横截面。

在启动流体泵布置1时,合成地换向的流体泵2将最初处于“卡住”的模式(即,由于截留在低压管线8、12和/或泵送腔室4中的空气,它无法自行启动)。然而,固定排量泵3将连续地将空气泵送到高压管线13,使得在某一特定时间点低压管线12将充满液压油。平行地,少量空气也将穿过流体节流阀14。因此,合成地换向的流体泵2的低压管线8也将最终用来自流体贮存器7的液压油填满,尽管这与固定排量泵3的低压管线12的填充时间相比通常花费更长的时间。然而,在某一特定时间点,合成地换向的流体泵2和/或其低压管线8中的截留空气的量将足够低,使得合成地换向的流体泵2将开始主动泵送。应该注意的是,最初合成地换向的流体泵2的泵送能力与其标称值相比可能较低,因为最初仍然截留的残余空气被简单地加压和减压。然而,随着时间的推移,残余空气的含量将会逐渐消失(通常是由于“液压油泡沫”将由合成地换向的流体泵2泵送),使得在一定时间跨度之后,合成地换向的流体泵2将是完全排气的并且能够以标称性能运行。

换句话说,借助于流体节流阀14可以自动启动流体泵布置,包括合成地换向的流体泵2和固定排量泵3。

特别地,即使当合成地换向的流体泵2的启动序列充分进行/完成时,到流体节流阀14中的流体摄入也可以继续。为此,不需要开关流体阀。相应的流体通路可以永久性地存在。

应该注意的是,该实施例(以及其他实施例)所需的启动时间可能具有使其实际上不能用于某些技术应用的持续时间。

在图2中,以示意性电路示出了不同的流体泵布置15。流体泵布置15的重要部件类似于根据图1的流体泵布置1,因此对于类似的部件(或甚至相同的部件),选择相同的附图标记。为简洁起见,未详细示出合成地换向的流体泵2,而是仅作为图形符号示出。

与前一个实施例不同,在本实施例中使用共同的低压管线16,液压油通过该低压管线从流体贮存器7被吸入。在分支点17处,共用的低压管线16被分成两个不同的低压管线8、12,分别服务于合成地换向的流体泵2和固定排量泵3。分支点17布置成与合成地换向的流体泵2的位置处于相同水平或高于合成地换向的流体泵的位置。

在启动时,固定排量泵3将开始从流体贮存器7通过共同的低压管线16和“专用”低压管线12摄入油,代替截留的空气,而合成地换向的流体泵2将最初处于“卡住模式”。由于分支点17的定位和固定排量泵3的作用,一旦油位达到并最终超过分支点17的高度,服务于合成地换向的流体泵2的低压管线8也将填充液压油。由于这个原因,合成地换向的流体泵2将能够“自行”开始泵送液压油,尽管最初由于残留的截留空气而具有降低的性能。然而,随着时间的推移,根据图2的流体泵布置15将完全填满,从而形成能够以标称性能运行的完全排气的装置15。

特别地,即使当合成地换向的流体泵2的启动序列充分地进行/完成时,通过共同的低压管线16(和/或并且“专用”低压管线12)的流体摄入也可以继续。为此,不需要开关流体阀。相应的流体通路可以永久地存在。

在图3中,示出了流体泵布置22,其构成了根据图2的流体泵布置15的略微变型。两个流体泵布置15(图2)和22(图3)之间的基本差异是对将两个流体泵2、3连接到流体贮存器7的流体输入管线8、12、16的重新布置。

根据如图3所示的流体泵布置22的第三实施例,固定排量泵3的低压管线12不借助于分支点17直接连接到合成地换向的流体泵2的低压管线8。相反地,固定排量泵3的低压管线12从合成地换向的流体泵2的壳体23内输入流体。在当前描述的实施例中,流体摄入从合成地换向的流体泵2的曲轴箱(未示出)进行。然而,也可以为到固定排量泵3的低压管线12中的流体摄入选择合成地换向的流体泵2的不同合适的部分或面积/容积。尽管布置不同,但该设计的功能类似于图2中所示的设计,并且参考前文的描述。

特别地,即使当合成地换向的流体泵2的启动序列充分地进行/完成时,通过“专用”低压管线12的流体摄入也可以继续。为此,不需要开关流体阀。相应的流体通路可以永久地存在。

图4中示出了流体泵布置24的又一种变型。该实施例在某种意义上是分别如图1和图3所示的流体泵布置1、22的实施例的组合。即,固定排量泵3的低压管线12基本上连接到流体贮存器7(特别是关于最大可实现的流体流量和/或管直径)。然而,类似于如图1所示的流体泵布置1的实施例,分支点布置在低压管线12中,使得排气管线20分支并经由流体节流阀14(或者包括固定尺寸的孔口和/或可变尺寸的孔口,类似于根据图1的流体泵布置1)连接到合成地换向的流体泵2(类似于如图3所示的流体泵布置22)。实现来自合成地换向的流体泵2的流体摄入的面积/容积可以基本上是合成地换向的流体泵2的壳体内部的容积部分,该容积部分(特别地)易于积聚空气。特别地,相应的流体孔口可以布置在相应容积的或多或少的最上面的部分,使得可以基本上完全去除截留的空气。然而,也可以使用孔口的“竖向较低”布置,只要能够以足够快速和可靠的方式实现合成地换向的流体泵2的启动即可。

根据图4的流体泵布置24的实施例的优点在于,与根据图3的流体泵布置22的实施例相反,固定排量泵3可以用作用于液压消耗者(甚至需要大量流体通量的那些)的液压供给泵。这是因为通过固定排量泵3可以实现足够高的流体通量而不会过多地干扰合成地换向的流体泵2的内部流体流动行为,因为流体通量的主要部分可以源自流体贮存器7(或不同的流体源)。

特别地,即使当合成地换向的流体泵2的启动序列充分进行/完成时,通过排气管线20、流体节流阀14和/或低压管线12的适当部分的流体摄入也可以继续。为此,不需要开关流体阀。相应的流体通路可以永久地存在。

在图5中,示出了流体工作机器布置18的另一种变型。同样,流体工作机器布置18显示出与根据图1和图2的流体泵布置1、15的相当一些相似之处。然而,当前,合成地换向的流体泵由合成地换向的流体工作机器19代替。在合成地换向的流体工作机器19中,低压阀和高压阀都被电致动阀(其本身在现有技术中已知)代替。当执行对低压阀和高压阀的适当致动时,可以以泵送模式(图5中流体从左到右移动)并且以马达驱动模式(图5中流体从右到左移动)操作合成地换向的流体机器19。

在启动合成地换向的流体工作机器19时,空气可能被截留在合成地换向的流体工作机器19的两侧上,也就是低压管线8和高压管线9中,导致“卡住状态”。因此,排气管线20a、20b分别连接到低压管线8和高压管线9。排气管线20a、20b通过流体节流阀14将低压管线8/高压管线9流体连接到固定排量泵3的低压管线12。如前所述,低压管线12将被连续地填充液压油,从而代替低压管线12中在启动固定排量泵3时存在的任何空气。

根据合成地换向的流体工作机器19的操作模式19,将梭阀21切换到适当的位置,使得适当的排气管线20a、20b通过流体节流阀14将合成地换向的流体工作机器19的当前摄入侧与低压管线12连接。因此,当前的流体摄入管线8、9可以被排放,从而可以启动合成地换向的流体工作机器19。

特别地,即使当合成地换向的流体泵2的启动序列充分进行/完成时,通过排气管线20a、20b(中的一者)到流体节流阀14中的流体摄入也可以继续。为此,不需要开关流体阀。相应的流体通路可以永久地存在。

在本文中,应该提到的是,合成地换向的流体工作机器19可以在两个方向上作为泵和/或马达进行操作。因此,如下模式也是可行的:在该模式中,流体借助于合成地换向的流体工作机器19从右侧主动被运输到左侧,使得在某些操作条件下高压管线9中的压力与低压管线8上的压力相比甚至可以更低。因此,合成地换向的流体工作机器19的两侧上的排气可能被证明是必要的。

附图标记列表

1.流体泵布置

2.合成地换向的流体泵

3.固定排量泵

4.泵送腔室

5.柱形空腔

6.活塞

7.流体贮存器

8.2的低压管线

9.2的高压管线

10.电致动低压阀

11.止回阀

12.3的低压管线

13.3的高压管线

14.流体节流阀

15.流体泵布置

16.共同的低压管线

17.分支点

18.流体工作机器布置

19.合成地换向的流体工作机器

20.排气管线

21.梭阀

22.流体泵布置

23.壳体

24.流体泵布置

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