CN103244493A - 带有先导控制泵的阀组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀组件，该阀组件包括壳体，阀活塞以能够直线运动的方式容纳在该壳体中，在所述壳体上设有第一和第二工作接口，这些接口通过位于壳体上的阀座相互连接，所述阀座能够由所述阀活塞通过第一端面封闭，所述阀活塞的位于相反侧的第二端面与所述壳体一起限定阀室，在所述壳体和所述阀活塞之间设置可调整的节流阀，该节流阀的节流横截面在所述阀活塞移动时不断改变，所述第一工作接口通过所述节流阀与所述阀室连接。本发明还涉及容积泵，该容积泵能够将液压流体从第一流体接口输送到第二流体接口，所述第一流体接口与所述阀室连接，所述容积泵由电动机驱动。

Description

带有先导控制泵的阀组件

技术领域

本发明涉及一种阀组件。

背景技术

由US 4, 779, 836已知一种阀组件。根据US 4, 779, 836的图1，该阀组件包括壳体1，阀活塞13以能够直线运动的方式容纳在该壳体中。在该壳体上设有第一和第二工作接口2；3，这些接口通过位于壳体上的阀座相互连接。阀座可以由阀活塞通过第一端面封闭，其中，阀活塞的位于相反侧的第二端面与壳体一起限定阀室17。在壳体和阀活塞之间设有可调整的节流阀，该节流阀的节流横截面在阀活塞移动时不断地改变。为此，在阀活塞的圆柱形的外圆周面上设有沿柱轴线方向延伸的凹槽，这些凹槽的深度连续变化。这些凹槽被设计成，当阀活塞密封地封闭阀座时，留有剩余节流横截面，从而总是存在第一工作接口与阀室的流体连接，第一工作接口和阀室通过节流阀相互连接。

在阀组件的静止状态下如此产生阀活塞的位置，以致阀室中的压力施加到第二端面上的力等于在第一和第二工作接口处的压力施加到第一端面上的力。在第一工作接口处的压力在这里作用于位于中央的圆形面，而在第二工作接口处的压力作用于位于周围的圆环形面上。圆形面和圆环形面通过阀座相互划界。

阀室中的压力由在第一工作接口的压力减去在节流阀处的压降而得出。在节流阀处的压降由流经节流阀的体积流量得出。该体积流量等于从阀室经由先导控制阀26流向第二工作接口的控制体积流量。基本上与阀活塞的位移成比例地增加的可改变的节流横截面使得所提到的控制流体流量与从第一工作接口流向第二工作接口的主体积流量成比例。由于控制流体流量明显小于主体积流量，在这所示的阀组件是体积流量放大器。为了完整起见，还要提到止回阀21；22；27；28，这些止回阀实现了也能够以相反的主流量方向，也就是从第二工作接口流向第一工作接口，使阀组件工作。

先导控制阀26经常是电操纵的，其中，这样的阀组件的工作特性，即主体积流量仅仅取决于先导控制阀的操纵信号，是被期望的，从而获得一种体积流量调节器。然而这只是近似情况，因为控制流体流量除了先导控制阀的位置之外还取决于在先导控制阀处的压降，该压降又取决于在第一工作接口处的压力。这种相关性可以通过压力传感器进行补偿，这些压力传感器必须被设计得非常精确并且因此是昂贵的。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种阀组件，该阀组件可以被设计得成本更加低廉。该阀组件要能够电操纵，其中，从第一流向第二工作接口的主体积流量基本上仅取决于相应的电操纵信号，从而不需要通过压力传感器进行补偿。

根据独立权利要求，该任务是通过如下方式得以解决：设有容积泵，该容积泵能够将液压流体从第一流体接口向第二流体接口输送，其中，第一流体接口与阀室连接，容积泵由电动机驱动。控制流体流量因此由容积泵的排量和它的驱动转速得出。容积泵的驱动转速可以又是通过电动机单独通过电操纵信号进行设定。

在从属权利要求中指出了本发明的有利的其他实施方式和改进方案。

容积泵可以是齿轮泵，优选是外齿轮泵。齿轮泵，特别是外齿轮泵是成本特别低廉的。此外，利用这种泵，对于这里的应用所需的小的体积流量可以以高的精度进行输送。

电动机可以由转速控制装置操纵，该转速控制装置可以至少对电动机电流进行设定。虽然体积流量仅取决于驱动转速的容积泵是已知的，但是体积流量仅取决于驱动转速这种关系在优选的外齿轮泵中只是近似情况。在这里会出现泄漏流量，这又是取决于输送所要克服的压差。但所提到的压差又反映在为了驱动容积泵所需的转动力矩中。该驱动转动力矩现在可以毫无困难地由电动机电流导出，电动机电流对于转速控制装置来说是已知的。因此，可以仅从电动机转速及其电动机电流推断出从第一工作接口流向第二接口的主体积流量。

容积泵的排量优选在每转0.5cm³到每转10.0cm³之间。具有所建议的排量的容积泵，特别是外齿轮泵可以以成本特别低廉的方式进行制造。控制体积流量和主体积流量之比可以通过适当地设计壳体和阀活塞来设定，使得可以使用所建议的排量。

容积泵可以与压力天平串联，该压力天平与第一和第二流体接口连接，使得压力天平可以将第一和第二流体接口之间的压差调节到预定值。压力天平包括可连续调整的节流阀，该节流阀的节流横截面可以由阀芯调整。该可调整的调节阀与容积泵串联。压力天平的阀芯优选被弹簧压到关闭位置，其中，在阀芯的弹簧侧施加在第一流体接口处的压力，在阀芯的相反侧施加在第二流体接口处的压力。通过该措施，在容积泵处的压降几乎保持恒定。总是存在很小的压力波动，该压力波动取决于流经压力天平的控制体积流量。因此，即使在优选的外齿轮泵中，控制体积流量也几乎仅取决于它的驱动转速。残余的误差唯一地取决于压力天平的已知的工作特性，该工作特性又反映在电动机的驱动转动力矩中进而反映在电动机电流中。不用再考虑外齿轮泵的复杂的泄漏特性。

第一和第二工作接口可以与换向阀连接，该换向阀又与节流阀连接，其中，容积泵的第二流体接口能够至少间接地与油箱连接。由此实现了，主体积流量不仅可以从第一工作接口流向第二工作接口，也可以从第二工作接口流向第一工作接口。第二流体接口与油箱的连接可以直接地，但也可以间接地通过第一或第二工作接口实现。

在一种包括第一和第二阀组件的阀装置中，设有唯一的带有两个输送方向的容积泵，其中，容积泵的第一和第二流体接口分别能够通过一个油箱止回阀至少间接地与油箱连接，两个油箱止回阀被安装成使得液压流体只能从容积泵流向所提到的油箱。由此实现了，用唯一的容积泵来使两个阀组件工作，从而可以节省成本。在这里可以不是同时而只是依次地使两个阀组件工作。

在第一阀组件的阀室与容积泵的第一流体接口之间可以连接第一压力天平，而在第二阀组件的阀室与容积泵的第二流体接口之间连接第二压力天平。因此，已经提到的压力天平的优点也可以被用于具有用于两个阀组件的唯一的容积泵的实施方式。

附图说明

下面借助于附图对本发明进行详细说明。附图中：

图1示出了根据本发明的阀组件的粗略示意图；和

图2示出了根据本发明的包括两个阀组件的阀装置的粗略示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的阀组件10的粗略示意图。阀组件10包括壳体11，阀活塞30以能够直线运动的方式容纳在该壳体中。阀活塞30大体上被实施为具有第一和第二圆柱形区段33；34的阶梯柱体。在壳体11上设有阀座14，该阀座被设计成用于与阀活塞30在第一柱形区段33上的第一端面31接触，从而阀座14可以由阀活塞30密封地封闭。在壳体上设有第一和第二工作接口12；13，这些接口通过阀座14相互连接。这里所示的阀组件10被设计成用于设定主体积流量22，该主体积流量选择性地从第一工作接口流向第二工作接口或者反之亦然。

在第一工作接口12处的压力作用于在第一柱形区段33处的圆形面35上，该柱形区段具有两个柱形区段33；34中的较小直径。在第二工作接口13处的压力相反地作用于在第一和第二柱形区段33；34之间的过渡部位上的圆环形面36上。两个所提到的压力通过换向阀38与可连续调整的节流阀37连接，使得总是较高的压力施加在节流阀37上。

可连续调整的节流阀37由位于第二柱形区段34的外圆周面上的多个沿柱体轴线方向延伸的切口或者说凹槽 37构成。所提到的切口37被设置成，在阀活塞30密封地封闭阀座14时，阀活塞30和壳体11之间留有残余节流横截面。现在如果使阀活塞30在图1中向上移动以打开阀座14，则节流横截面基本上与阀活塞30的位移成比例地扩大。这同样适用于阀座14上的开启横截面。

对置于第一端面31的第二端面32与壳体11一起限定阀室23。通过容积泵50可以吸走通过节流阀37流入阀室23中的液压流体，其中，流过节流阀37的控制体积流量等于流过容积泵50的体积流量。在阀活塞30已经被设定到作用在它上的各个力平衡的位置上的状态下，主体积流量22与控制体积流量21成比例。

容积泵50与压力天平55串联。在这里所示的实施例中，压力天平设置在位于容积泵50的吸入侧的第一流体接口52上，其中，该压力天平也可以设置在位于压力侧的第二流体接口52上。压力天平55包括阀芯，阀借助该阀芯可以对节流阀进行连续调整，其中，压力天平55的节流阀与容积泵50串联。阀芯被弹簧56压到关闭位置上。在阀芯的弹簧侧施加在容积泵50的第一流体接口51处的较低压力，而在阀芯的对置侧施加在容积泵50的第二流体接口52处的较高压力。也就是说，压力天平55是比例调节器，该调节器将第一和第二流体接口51；52之间的压差调节到预定值，该预定值相当于弹簧预紧力的压力当量。在这里，控制体积流量21越大，压力天平55就以越大的程度打开。因此，将弹簧56根据其刚度被张紧得稍微更紧，从而结果在容积泵50处的压差也相对于给定值稍微升高。

容积泵50由电动机57驱动，该电动机又与转速控制装置20连接。电动机57可以是带有电刷的常规直流电动机或者也可以是无刷直流电动机或者更确切地说同步电动机。在所有情况下，转速控制装置20对流向电动机的电动机电流进行调整，直到达到期望的电动机57的转速。在这里，转速控制装置20可以与转速传感器连接，该转速传感器确定电动机57的转速，以便进行转速调节。但是，特别是在无刷直流电动机的情况下，也可以提供纯粹的转速控制，在该转速控制中，电动机转速由电动机各相的转换频率得出。

容积泵50的第二流体接口52通过第一止回阀53与第一工作接口12连接并且通过第二止回阀54与第二工作接口13连接。两个止回阀53；54被安装成使得它们只允许流体从容积泵57流向相应的工作接口12；13。两个工作接口12；13中的一个至少间接地与上级液压线路的油箱连接，从而控制体积流量21可以最终流出到油箱中。

容积泵50优选是排量在每转0.5cm³到每转10.0cm³之间的外齿轮泵。由于通过压力天平55大致恒定设定的在外齿轮泵50处的压差，外齿轮泵的输送流量基本上只取决于它的转速，它的转速可以通过转速控制装置进行设定。仍存在的与控制体积流量的很小的相关性可以通过评价电动机电流进行补偿。电动机电流或者说驱动转动力矩与在容积泵50处的随控制体积流量稍微升高的压差成比例地改变。因此，在转速控制装置20中已知为了对确定的主体积流量22进行设定所需的所有测量值。因此，可以仅通过对转速控制装置20的电操纵来设定在阀组件10上的确定的主体积流量22。为此不需要单独的压力传感器。

图2示出了根据本发明的包括两个阀组件的阀装置70的粗略示意图。在这里，设有带有第一阀活塞81的第一壳体80和带有第二阀活塞91的第二壳体90，这些部件分别仅以符号表示，其中，它们可以根据图1进行构造。第一壳体80的第一阀室82通过第一压力天平83与唯一的容积泵50的第一流体接口51连接。第二壳体90的第二阀室92通过第二压力天平55与所提到的容积泵50的第二流体接口52连接。第一和第二流体接口51；52分别通过一个油箱止回阀72与油箱71连接，其中，油箱止回阀72被安装成使得它们只允许流体从相应的流体接口51；52流向油箱71。第一压力天平82的阀芯在弹簧侧与第一流体接口51连接，而在与弹簧相反侧与第二流体接口52连接。第二压力天平93的阀芯在弹簧侧与第二流体接口52连接，而在弹簧相反侧与第一流体接口51连接。

优选被实施为外齿轮泵的容积泵50可以根据驱动转动方向沿两个方向进行输送，也就是从第一阀室82到油箱71以及从第二阀室92到油箱71。根据输送方向，对从其阀室82；92吸走液压流体的那个阀组件进行操纵。相应的另一个阀组件的压力天平83；93由在容积泵50的第一和第二流体接口51；52处的压力压到关闭位置上，从而使相应的阀座被相应的阀活塞81；91密封地封闭。

附图标记清单

10 阀组件

11 壳体

12 第一工作接口

13 第二工作接口

14 阀座

20 转速控制装置

21 控制体积流量

22 主体积流量

23 阀室

30 阀活塞

31 第一端面

32 第二端面

33 第一柱形区段

34 第二柱形区段

35 圆形面

36 圆环形面

37 节流阀或者更确切地说切口

38 换向阀

50 容积泵

51 第一流体接口

52 第二流体接口

53 第一止回阀

54 第二止回阀

55 压力天平

56 弹簧

57 电动机

70 阀装置

71 油箱

72 油箱止回阀

80 第一壳体

81 第一阀活塞

82 第一阀室

83 第一压力天平

90 第二壳体

91 第二阀活塞

92 第二阀室

93 第二压力天平

Claims (8)

1.阀组件（10），该阀组件包括壳体，阀活塞（30）以能够直线运动的方式容纳在该壳体中，其中，在所述壳体（11）上设有第一和第二工作接口（12；13），这些接口通过位于壳体（11）上的阀座（14）相互连接，所述阀座（14）能够由所述阀活塞（30）通过第一端面（31）封闭，所述阀活塞（30）的对置的第二端面（32）与所述壳体（11）一起限定阀室（23），在所述壳体（11）和所述阀活塞（30）之间设置可调整的节流阀（37），该节流阀的节流横截面在所述阀活塞（30）移动时不断地改变，所述第一工作接口（12）通过所述节流阀（37）与所述阀室（23）连接，

其特征在于，设有容积泵（50），该容积泵能够将液压流体从第一流体接口（51）输送到第二流体接口（52），其中，所述第一流体接口（51）与所述阀室（23）连接，所述容积泵（50）由电动机（57）驱动。

2.如权利要求1所述的阀组件，

其特征在于，所述容积泵（50）是齿轮泵，优选是外齿轮泵。

3.如前述权利要求中任一项所述的阀组件，

其特征在于，所述电动机（57）由转速控制装置（20）操纵，该转速控制装置（20）至少能够设定电动机电流。

4.如前述权利要求中任一项所述的阀组件，

其特征在于，所述容积泵（50）的排量在每转0.5cm³到每转10.0cm³之间。

5.如前述权利要求中任一项所述的阀组件，

其特征在于，所述容积泵（50）与压力天平（55）串联，该压力天平与所述第一流体接口（51）和所述第二流体接口（52）连接，使得压力天平能够将所述第一流体接口（51）和所述第二流体接口（52）之间的压差调节到预定值。

6.如前述权利要求中任一项所述的阀组件，

其特征在于，所述第一和第二工作接口（12；13）与换向阀（38）连接，该换向阀又与所述节流阀（37）连接，其中，所述容积泵（50）的第二流体接口（52）能够至少间接地与油箱连接。

7.阀装置（70），该阀装置包括如前述权利要求中任一项所述的第一和第二阀组件，

其特征在于，设有唯一的带有两个输送方向的容积泵（50），其中，所述容积泵（50）的第一和第二流体接口（51；52）分别能够通过一个油箱止回阀（72）至少间接地与油箱（71）连接，两个油箱止回阀（72）被安装成使得液压流体只能从所述容积泵（50）流向所提到的油箱（71）。

8.如引用权利要求5的权利要求7所述的阀装置，

其特征在于，在所述第一阀组件的阀室（82）与所述容积泵（50）的第一流体接口（51）之间连接第一压力天平（83），其中，在所述第二阀组件的阀室（92）与所述容积泵（50）的第二流体接口（52）之间连接第二压力天平（93）。

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