CN105247224B - 液压阀安排 - Google Patents

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Abstract

在此提供了一种液压阀安排(1)，该液压阀安排包括具有一个高压端口(2)和一个低压端口(4)的供应端口安排、具有两个工作端口(6，7)的工作端口安排、被安排在所述高压端口(2)与所述工作端口安排(6，7)之间的第一阀门(13)、被安排在所述低压端口(4)与所述工作端口安排(6，7)之间的第二阀门(14)、用于控制所述第一阀门(13)和所述第二阀门(14)的一个控制器(19)、以及再生流路，所述控制器(19)具有用于接收一个操作者输入装置的信号的一个输入连接件(20)，该再生流路能够通过所述第一阀门(13)和所述第二阀门(14)中的至少一个来建立。这样一种液压阀安排的功能应当得以加强。为此，当所述工作端口安排(6，7)处的进给压力超过一个预定压力水平时，所述控制器(19)使所述再生流路中断。

Description

液压阀安排
技术领域
本发明涉及一种液压阀安排，该液压阀安排包括具有一个高压端口和一个低压端口的供应端口安排、具有两个工作端口的工作端口安排、被安排在所述高压端口与所述工作端口安排之间的第一阀门、被安排在所述低压端口与所述工作端口安排之间的第二阀门、用于控制所述第一阀门和所述第二阀门的一个控制器、以及再生流路，所述控制器具有用于接收一个操作者输入装置的信号的一个输入连接件，该再生流路能够通过所述第一阀门和所述第二阀门中的至少一个来建立。
背景技术
例如，从US 7 243 591 B2中已知这样一种液压阀安排。从高压端口到工作端口安排的流量(进口计量流量(meter-in flow))和从该工作端口安排到低压端口的流量被称作(出口计量流量(meter-out flow))可以是基本上彼此独立地加以控制的。当进口计量流量和出口计量流量不相同的液压致动器被连接到该工作端口安排时，该流量差可以用作再生流量。
发明内容
作为本发明基础的目的是加强液压阀安排的功能。
在如上所述的液压阀安排中实现该目的在于，当所述工作端口安排处的进给压力超过一个预定压力水平时，所述控制器使所述再生流路中断。
对该液压阀安排的控制被简化。只要该进给压力是足够的，从该致动器返回至该工作端口安排的液压流体就被用作再生流量，即，该液压流体被添加给经由该高压端口供应的流量。如果该工作端口处的压力所作用的面积中存在差异，则该致动器在这两个工作端口处相同压力下运行。然而，明显的是只有该面积差是可用的才会产生该致动器的力。这是没有问题的，因为该控制器监测该进给压力。当该进给压力由于载荷而变高时，该控制器使所述再生流路中断，以使得在该工作端口安排处可获得全部进给压力。在这种情况下，不仅该面积差可用于产生该致动器的力，而且这两个工作端口的压力差也可用于产生该致动器的力。
在一个优选实施例中，来自所述第一阀门的受控泵流量部分和来自所述第二阀门的受控再生流量部分联合加入流至所述工作端口安排的进口计量流量。以此方式，可以确保基本上不依赖于载荷的致动器控制。
优选地，一个止回阀被安排在所述再生流路中。该止回阀自动地确保正确的流动方向。如果一个工作端口处的进给压力超过接收来自该致动器的液压流体的另一个工作端口处的压力，则不存在从该进给工作端口返回至该接收工作端口的流量。只在该进给压力低于或等于该接收工作端口处的压力的情况下建立再生流量。
优选地，所述止回阀被安排在相应地建立所述再生流路的所述第一阀门或所述第二阀门的一个阀门元件中。这样的构造不需要额外的空间来容纳该止回阀。
在一个优选实施例中，基于所述操作者输入装置的所述信号，所述控制器至少在初始时计算出针对所述第一阀门的第一流量需求与针对所述第二阀门的第二流量需求之间的不平衡、并且根据所述第一流量需求来调整所述第一阀门并根据所述第二流量需求来调整所述第二阀门。以此方式，这两个工作端口之间的压力比可以被调整成使得与该工作端口安排相连接的致动器可以达到最优的工作条件。
优选地，所述第二流量需求高于所述第一流量需求。以此方式，在该再生流量建立时避免了该致动器中的并非所旨在的背压，并且在该再生流路被中断时达到最小背压。
在一个优选实施例中，取决于该工作端口安排处的载荷条件，所述控制器校正所述第一流量需求和/或所述第二流量需求。在某些情况下，使该第一流量需求与第二流量需求之间具有恒定差异可能就足够了。然而，在其他情况下优选的是根据载荷条件或运行条件来改变该差异。
优选地，所述第一阀门和/或所述第二阀门在阀门元件移动离开一个中立位置时建立所述再生流路并且在使所述阀门元件沿相同方向进一步移动时中断所述再生流路。这样的构造具有的优点是，在该液压阀安排开始运行时就建立了再生流路。然而，如果在某些条件下再生操作没有用，则该阀门元件的移动只是继续中断该再生流路并且建立出口计量控制，即对从该工作端口安排直接到该低压端口的液压流体的流量进行控制。
优选地，所述第一阀门和/或所述第二阀门是滑阀。滑阀包括安排在壳体内的滑柱或滑动件。通过在该壳体内移动这一滑柱，计量面积增大或减小，或者使得端口之间的连接中断。该滑柱在壳体内的位置给出了该计量面积大小的清楚指示。
优选地，当所述再生流路被中断时，所述控制器进一步打开所述第一阀门。由于该控制器负责使该再生回路中断，该控制器“知道”该条件并且因此可以同时进一步打开从该高压端口到该工作端口安排的流路。
优选地，在所述工作端口安排处的负的载荷条件下，所述控制器对所述第一阀门加以控制以确保最低进给压力水平。当该致动力与致动器的运动具有相同的方向时提供负载荷。该进给压力通常接近于零。这具有空穴的风险。该最低进给压力水平避免了空穴作用。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1是具有再生油路的液压阀安排的图解视图，
图2是该再生油路被中断后该阀安排的图解视图，并且
图3是在具有负载荷的阀安排的图解视图。
具体实施方式
液压阀安排1包括供应端口安排，该供应端口安排具有与泵3形式的压力源相连接的高压端口2和与储箱5相连接的低压端口4。此外，阀安排1包括具有两个工作端口6、7的工作端口安排。这些工作端口6、7被连接到液压致动器8上。液压致动器8被示出呈差动缸的形式，该差动缸具有与活塞杆10相连接的活塞9，该活塞杆仅被安排在活塞9的一侧。由于单侧活塞杆10，活塞9示出了两个压力面积A1、A2，其中压力面积A2大于压力面积A1。
载荷11被示出为连接到活塞杆10上并且力F作用在箭头12的方向上。
第一阀门13被安排在高压端口2与工作端口安排6、7之间。第二阀门14被安排在工作端口安排6、7与低压端口4之间。这些阀门13、14呈滑阀的形式，第一阀门13具有第一滑柱15并且第二阀门14具有第二滑柱16。这两个滑柱15、16通过弹簧或类似物而被保持在中立位置。在该中立位置，高压端口2与工作端口安排6、7或工作端口安排6、7与低压端口4之间的连接相应地被中断。
第一滑柱15由第一滑柱驱动装置17来驱动。第二滑柱16由第二滑柱驱动装置18来驱动。这两个滑柱驱动装置17、18被连接到控制器19上。控制器19控制这些阀门13、14的滑柱15、16的位置。在一个优选实施例中，这样的滑柱驱动装置17、18是通过先导压力起作用的电动液压驱动装置。
该控制器包括用于接收操作者输入装置(例如，操纵杆或类似物)的信号的连接件20。该操作者输入装置的信号限定了如何操作致动器8。致动器8的移动方向是由这些阀门13、14的滑柱15、16的位置所确定的。
提供了多个压力传感器。压力传感器PP被安排成检测高压端口2附近的压力。压力传感器PT被安排成检测低压端口4附近的压力。压力传感器P1被安排成检测工作端口7处的压力并且压力传感器P2被安排成检测工作端口6处的压力。所有压力传感器PP、PT、P1、P2都被连接到控制器19上。
在本实施例中，第一阀门13是三通阀。然而，这当然还可以是任意阀门类型。在第一滑柱15的中立位置，如以上所提及的，高压端口2与工作端口安排6、7之间的连接被中断。在图1中示出的第一滑柱15的位置，建立了高压端口2与工作端口6之间的连接。在第一滑柱15的第三位置，建立了高压端口2与另一个工作端口7之间的连接。
在本实施例中，第二阀门14是四通阀。然而，同样这当然还可以是任意阀门类型。在第二滑柱16的中立位置，如以上所提及的，中断了工作端口安排6、7与低压端口4之间的连接。在第二滑柱16的第一位置，建立了使这两个工作端口6、7相连接并且使这些工作端口6、7与低压端口4分离的再生流路。止回阀21被安排在该再生流路中，从而只允许从工作端口7流动到另一个工作端口6。该第一位置(再生位置)被安排在该中立位置旁边。换言之，当该第二滑柱16在一个方向上移动离开该中立位置时，该再生流路被建立，如图1所示。
当第二滑柱16进一步移动时，工作端口7与低压端口4之间的连接被建立。由于低压端口4处的压力远低于该阀安排中的全体其他压力，所以止回阀21关闭并且使该再生流路中断。
为了简化以下说明，液压流体离开液压阀安排1进入致动器8的流量被称作“进口计量流量”。从一个工作端口7到另一个工作端口6的流量被称作“再生流路”，并且从致动器8到阀安排1和到低压端口4的流量被称作“出口计量流量”。
来自该操作者输入装置的到达连接件20处的输入信号表示进口计量流量并且被控制器19分开地转换成这两个阀门13、14的流量需求。致动器8的缸比A1/A2确定了基于所需求的进口计量流量的针对该再生流量的流量需求。所要求的泵流量比较进口计量流量与再生流量之间的差。根据所测量的跨过这些计量边缘的压降以及根据这两个阀门13、14的已知计量面积，这些滑柱15、16的滑柱位置总是被调整来符合来该控制器19的给定流量需求。所需求的再生流量略微高于所需求的进口计量流量。这种不平衡避免了致动器8中的并非所旨在的背压，但仍使操作者针对正的和负的致动力而能够控制致动器速度。
如以上所提及的，当致动力F反作用于致动器8的运动时提供正载荷。进给压力P2反映了致动力F加上管线损失和计量损失((P1-P2)×A2)之和。这些力的和涉及杆面积(A2-A1)。
第二滑柱16(还被称作“T滑柱”)处的流量控制需要再生流量略微高于进入致动器8的所需求的进口计量流量(Qin<Qregen×A2/A1)。致动器8的流量平衡受到干扰并且使背压P1部分地下降。计量损失(P1-P2)在再生管线与进口计量管线之间缩小。由于由止回阀21导致的受约束流动方向，该背压仍然高于该进给压力。
压降(P1-P2)下降要求计量面积打开得更宽，以便维持所需求的再生流量。持续的流量不平衡使得压降(P1-P2)下落甚至更多，这再次迫使第二滑柱16打开得更多。这种程序继续，直至第二滑柱16达到其最大再生计量位置并且在该处分离开。然后第二滑柱16不再控制该再生流量；为了保持所需求的流量，将要求非常高的开度，而这因为该滑柱达到极限而是无法提供的。实际的再生流量下降直至其符合该致动器的流量均衡。该再生流量是通过该致动器位移确定的，该计量面积是恒定的，并且因此压降(P1-P2)是致动器速率的函数。
穿过第一滑柱15的流量(泵流量组成)确定该致动器的速率。该再生流量反映该致动器位移。
只要建立了该再生流路并且压力P1等于或略微大于压力P2，由活塞9的两个面积A1、A2的差导致产生该致动力。换言之，该力是由杆10的面积确定的，该杆的面积是相对较小的。取决于反作用于致动器8的移动的力F，对于这样的正向力而言要求合理的压力。由于可获得的最大泵压力是受限的，明显的是当该再生流路建立好时该致动力能力也是受限的。
为了克服该困境，控制器19监测进给压力PP。当进给压力PP由于载荷而变高时，控制器19转变计量原理，从再生计量转变到独立计量。为此，第二滑柱16进一步移动以中断该再生流路并且在工作端口7与低压端口4之间建立连接。该出口计量管线开始泄流并且背压P1下落至低于进给压力P2。这触发内置止回阀21关闭该再生回路。止回阀21在切换时刻对必须流动至工作端口6或至储箱端口4的液压流体加以控制。止回阀21不关闭直至压力P1低于压力P2。然后阀安排1用作独立于致动器8的计量系统。
当第二滑柱16进一步向外移动至储箱计量区域时，穿过第一滑柱15的流量必须同时增大，以便补偿消失的再生流量分量。第一滑柱15使该泵流量增大直至其与操作者所需求的进口计量流量相匹配。
第二滑柱16处的流量控制需要出口计量略微高于第一滑柱15会计量进入该致动器的。致动器8的进口计量/出口计量流量平衡受到干扰并且使背压P1下降。背压P1下降要求第二滑柱16打开得更宽，以便维持穿过第二阀门14的所要求流量。这种程序继续，直至第二滑柱16达到其最大的滑柱位置。由于该滑柱达到极限，穿过第二阀门14的实际流量下降直至该流量符合致动器8的进口计量/出口计量流量均衡。该控制器校正该第一流量需求和/或该第二流量需求。
第一阀门13确定致动器8的速率。进给压力P2反映了致动力F和背压P1。背压P1是极小的。
图1和图2之间的差异示出了再生流量控制与进口计量流量控制之间的转变。在所有附图中相同的元件都由相同的数字指代。
图3示出了负载荷境况。
当致动力F与致动器8的运动具有相同的方向时提供负载荷。进给压力P2通常接近于零。背压P1反映了致动力F和该致动器与第二阀门14之间的管线中的节流损失加上第二阀门14中跨过再生计量面积本身的损失之和。
第二阀门14处的流量控制需要再生流量略微高于进入致动器8的所需求的进口计量流量(Qin<Qregen×A2/A1)。当跨过该再生计量面积的压降足够时，第二滑柱16将稳定到使该再生流量与流量需求相匹配的特定滑柱位置。由于负的致动力，背压P1将不会下落并且该致动器处的不平衡的流量均衡是使该进给压力下降的原因。当由于较高的再生流量而使致动器8排出与由该进口计量流量所提供的相比更多的流体体积时，进给压力P2会稳定到低于零的值。避免空穴作用是额外功能的原因。
该防空穴功能确保了最低的进给压力水平。控制器19监测进给压力P2并且在进给压力P2下落至低于限定水平(即防空穴压力)时需要更多的泵流量。通过提供比该流量控制初始所要求的更多的泵流量，致动器8处的流量均衡得以平衡并且进给压力停止下降。当达到该防空穴压力时，额外的泵流量需求将被逐渐减小，直至保持由控制器19所需求的初始流量。如此，在该背景下始终存在该防空穴功能，并且当进给压力P2下落至低于空穴临界水平时，该防空穴功能给致动器8提供更多的泵流量。较高进给压力下的正向致动力不会对该功能产生影响。
在负的载荷方案中，该再生流量确定该致动器的速率。进给压力P2稳定在其最低水平(防空穴压力)。

Claims (10)

1.一种液压阀安排(1)，包括具有一个高压端口(2)和一个低压端口(4)的供应端口安排、具有两个工作端口(6，7)的工作端口安排、被安排在所述高压端口(2)与所述工作端口安排(6，7)之间的第一阀门(13)、被安排在所述低压端口(4)与所述工作端口安排(6，7)之间的第二阀门(14)、用于控制所述第一阀门(13)和所述第二阀门(14)的一个控制器(19)、以及再生流路，所述控制器(19)具有用于接收一个操作者输入装置的信号的一个输入连接件(20)，该再生流路能够通过所述第一阀门(13)和所述第二阀门(14)中的至少一个来建立，其特征在于，当所述工作端口安排(6，7)处的进给压力(P2)超过一个预定压力水平时所述控制器(19)使所述再生流路中断，
基于所述操作者输入装置的所述信号，所述控制器(19)至少在初始时计算出针对所述第一阀门(13)的第一流量需求与针对所述第二阀门(14)的第二流量需求之间的不平衡、并且根据所述第一流量需求来调整所述第一阀门(13)并根据所述第二流量需求来调整所述第二阀门(14)。
2.根据权利要求1所述的液压阀安排，其特征在于，来自所述第一阀门(13)的受控泵流量部分和来自所述第二阀门(14)的受控再生流量部分联合加入流至所述工作端口安排的进口计量流量。
3.根据权利要求1所述的液压阀安排，其特征在于，一个止回阀(21)被安排在所述再生流路中。
4.根据权利要求3所述的液压阀安排，其特征在于，所述止回阀(21)被安排在相应地建立所述再生流路的所述第一阀门(13)或所述第二阀门(14)的一个阀门元件(16)中。
5.根据权利要求1所述的液压阀安排，其特征在于，所述第二流量需求高于所述第一流量需求。
6.根据权利要求1所述的液压阀安排，其特征在于，取决于该工作端口安排(6，7)处的载荷条件，所述控制器(19)校正所述第一流量需求和/或所述第二流量需求。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液压阀安排，其特征在于，所述第一阀门(13)和/或所述第二阀门(14)在阀门元件(16)移动离开一个中立位置时建立所述再生流路并且在使所述阀门元件(16)沿相同方向进一步移动时中断所述再生流路。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的液压阀安排，其特征在于，所述第一阀门(13)和/或所述第二阀门(14)是滑阀。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的液压阀安排，其特征在于，当所述再生流路被中断时，所述控制器(19)进一步打开所述第一阀门(13)。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的液压阀安排，其特征在于，在所述工作端口安排(6，7)处的负的载荷条件，所述控制器(19)对所述第一阀门(13)加以控制以确保最低进给压力水平。
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