CN112513473B - 液压系统和用于控制液压系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有液压泵(31、32)的液压系统，该液压系统具有多个液压消耗器(23、24、25、26)和多个负载感测阀(33、34、35)，该负载感测阀用于调节液压泵(31、32)的泵功率。在液压泵(31、32)与液压消耗器(23、24、25、26)之间布置有分配单元(36、37)，该分配单元在第一切换状态下限定在液压泵(31、32)与液压消耗器(23、24、25、26)之间的第一液压路径，并且该分配单元在第二切换状态下限定在液压泵(31、32)与液压消耗器(23、24、25、26)之间的第二液压路径。该系统包括控制装置(38)，该控制装置处理作为输入变量的液压消耗器(23、24、25、26)的状态值，并且求出用于分配单元(36、37)的切换状态的控制信号。本发明还涉及一种用于控制液压系统的方法。

Description

液压系统和用于控制液压系统的方法
技术领域
本发明涉及一种液压系统，其具有多个液压消耗器并且具有用于调节液压泵的泵功率的多个负载感测阀。本发明还涉及一种用于控制液压系统的方法。
背景技术
在这种液压系统中，在负载感测阀的控制下将液压泵的输送压力调节为大于液压消耗器之一所需的最高瞬时负载压力的值。对于具有较低瞬时负载压力的消耗器，液压压力被通过压力天平来降低。
由于压力降低，功率以所谓的补偿损失的形式损失。当具有低体积流量需求和高负载压力的消耗器以及具有高体积流量需求和低负载压力的消耗器在液压系统中彼此组合时，补偿损失尤其显著。
发明内容
本发明所基于的目的是：提出一种液压系统和一种所属的方法，使得补偿损失能够保持得较低。基于所提出的现有技术，该是目的因此借助独立权利要求的特征来实现。有利的实施方式在从属权利要求中说明。
在根据本发明的液压系统中，将分配单元布置在液压泵与液压消耗器之间，该分配单元在第一切换状态下限定液压泵与液压消耗器之间的第一液压路径，并且在第二切换状态下限定液压泵与液压消耗器之间的第二液压路径。该系统包括控制装置，该控制装置处理作为输入变量的液压消耗器的状态值，并求出用于分配单元的切换状态的控制信号。
本发明已经认识到：通过与液压消耗器的瞬时状态相关地控制分配单元能够将液压泵与液压消耗器之间的液压路径有针对性地匹配于要求。
液压消耗器的状态值是代表液压消耗器的瞬时运行状态的变量。状态值尤其能够涉及液压消耗器的瞬时负载压力。
在考虑状态值的情况下，控制装置能够求出用于分配单元的切换状态的控制信号。该控制信号能够被传输至分配单元。能够将分配单元调节到对应于控制信号的切换状态。
液压路径表示如下路径，由液压泵经由该路径供应液压消耗器。就在本发明的意义而言的液压路径通常从液压泵经由负载感测阀延伸至液压消耗器。负载感测阀具有根据液压消耗器的瞬时运行状态来调节液压泵的泵功率的功能。特别地，负载感测阀能够设计用于将液压泵的输送压力设置为比由液压泵供应的消耗器的最高负载压力高预设的压力差的值。负载感测阀能够设计成比例阀。还可行的是：多个负载感测阀包括一个或多个比例阀和/或一个或多个恒流阀(流调节阀)。
在一个实施方式中，分配单元布置在多个负载感测阀与多个液压消耗器之间。分配单元的切换状态能够限定为，使得在第一切换状态中第一液压消耗器由第一负载感测阀供应，并且在第二切换状态中第二液压消耗器由第一负载感测阀供应。这能够适用于负载感测阀与液压消耗器的任意组合。
分配单元能够设计成，使得在第一切换状态中第一组液压消耗器通过第一负载感测阀供应，并且在第二状态中第二组液压消耗器通过第一负载感测阀供应。分配单元和/或控制装置能够设计成，使得能够将任意组液压消耗器与每个负载感测阀相关联。还可行的是：允许特定的关联，而从一开始就排除其他的关联。在一个优选的实施方式中，分配单元被设置成，使得在每个切换状态下，负载感测阀恰好供应一个液压消耗器。因此，存在分配单元的第一切换状态，在该第一切换状态中，负载感测阀恰好供应一个第一液压消耗器，并且存在第二切换状态，在该第二切换状态中，负载感测阀恰好供应一个第二液压消耗器。
分配单元的切换状态能够限定为，使得每个液压消耗器都由恰好一个负载感测阀供应。还可行的是：一个或多个液压消耗器在第一切换状态下由一负载感测阀供应，并且在第二切换状态下由多于一个的负载感测阀供应。如果事先将提供对于液压消耗器的常见的运行状态足够的体积流量的负载感测阀与液压消耗器相关联，则将多个负载感测阀接入一个液压消耗器会是有意义的。通过将第二负载感测阀接入液压消耗器，能够暂时提高液压消耗器的致动速度。换言之，能够在阀尺寸保持相同的同时增加输送给液压消耗器的体积流量，和/或能够缩小单个负载感测阀，其中，通过接入第二负载感测阀暂时增加体积流量。
如果例如使用液压消耗器来折叠混凝土泵的桅杆，则正常的致动速度能够通过以下来限定：使得在桅杆伸展时，桅杆尖部不应超过特定速度。通过将第二个负载感测阀接入到液压消耗器上，能够在桅杆折叠时实现更高的致动速度。
根据本发明的液压系统能够包括多于一个的液压泵。每个液压泵能够将恰好关联一个负载感测阀。
如果液压系统包括多于一个的液压泵，则通过本发明创建如下可行性：使得由第一液压泵暂时供应特定的液压消耗器并且由第二液压泵暂时供应特定的液压消耗器。利用根据本发明的分配单元能够以适当的方式在液压路径之间进行切换。特别地，分配单元能够被设计成，使得液压消耗器被成组地与液压泵关联，其中，组的组成能够根据分配单元的切换状态而变化。
在本发明的一个实施方式中，就本发明的意义而言的分配单元布置在多个液压泵与多个负载感测阀之间。分配单元能够附加或替代于分配单元之外布置在多个负载感测阀与多个液压消耗器之间。分配单元中的液压路径的不同的可行性对应于上述可行性。
如果液压系统在负载感测阀与液压消耗器之间仅包含一个分配单元，但在液压泵与负载感测阀之间不包含分配单元，则得到如下可行性：暂时地将多于一个的液压泵接入到液压消耗器上。如果有分配单元仅布置在液压泵与负载感测阀之间而没有设置在负载感测阀与液压消耗器之间，则也能够实现相应的效果。如果液压系统包括布置在负载感测阀与消耗器之间的第一分配单元以及布置在泵与负载感测阀之间的第二分配单元，则液压泵与消耗器之间的液压路径能够被尤其灵活地设计。
液压系统的控制装置能够设置成，使得该控制装置根据液压消耗器的状态值形成第一组液压消耗器和第二组液压消耗器。就本发明意义而言的组能够由各个液压消耗器构成。例如能够通过如下方式限定组：即在第一组中的所有液压消耗器中瞬时负载压力都低于阈值，而在第二组的所有液压消耗器中瞬时负载压力都高于阈值。如果根据负载水平对液压消耗器进行分类并与液压泵相关联，则能够将补偿损失保持得低。组的组成能够根据液压消耗器的瞬时运行状态进行动态匹配。为此目的，控制装置能够连续检查液压消耗器的运行状态，并在必要时产生控制信号，通过该控制信号能够改变分配单元的切换状态。
控制装置能够设计用于根据液压消耗器的运行状态来确定阈值。例如，能够按升序查看液压消耗器的负载压力，并且能够将阈值置于彼此间具有最大间距的那些相邻的负载压力之间。如果划分为多于两个的组，则能够将阈值置于下一较小的间距中。
附加地或替代地，控制装置能够设计用于根据合适的标准来确定在液压消耗器中是否出现负载压力振动。负载压力中的波动会表明在与消耗器连接的元件中出现机械振动。如果特征振动值大于预设的阈值，则控制装置能够产生控制预设，根据该控制预设将相关的液压消耗器与其他的液压消耗器分开。换言之，如果分配单元先前具有其中相关的液压消耗器与其他消耗器一起被供应的切换状态，则分配单元能够被置于另一切换状态中，在该另一切换状态中，相关的液压消耗器由另外的液压泵供应，这与迄今为止的组的其与的液压消耗器不同。以该方式能够防止振动从一个液压消耗器传递到另一液压消耗器上。
控制装置能够考虑操作员的输入作为另一输入变量。如果液压消耗器的运行状态根据操作员的输入而变化，则这会引起分配单元的到目前为止的切换状态不再是最佳的。控制装置能够处理操作员的输入，以便求出用于分配单元的新的控制预设。控制装置能够以相应的方式处理作为输入变量的关于液压系统的全局运行状态的信息。
控制装置除此之外能够做出用于负载感测阀的状态的控制预设。特别地，能够在控制装置的控制下调节负载感测阀的开口横截面。液压消耗器的负载状态与液压泵的泵功率之间的反馈能够以液压的方式进行。还可行的是：以电子方式检测负载压力并且可电调节液压泵。在该情况下，能够经由控制装置进行泵的驱控。
液压系统的消耗器例如能够是线性驱动器或旋转驱动器。液压系统能够设计用于驱动混凝土泵的元件。液压系统的消耗器能够例如包括用于折叠混凝土泵的桅杆臂的线性驱动器和/或用于驱动桅杆臂的转动运动的旋转驱动器。本发明还涉及一种具有多个液压消耗器的混凝土泵，其中，液压消耗器是这种液压系统的元件。
本发明还涉及一种用于控制液压系统的方法，其中，利用个液压泵供应多个液压消耗器，并且其中，利用多个负载感测阀来调节液压泵的泵功率。在液压泵与液压消耗器之间布置有分配单元，利用该分配单元能够在从液压泵到液压消耗器的不同液压路径之间进行切换。控制装置处理作为输入变量的液压消耗器的状态值，以求出用于分配单元的切换状态的控制信号。
该方法能够利用在根据本发明的液压系统的上下文中描述的其他特征被改进。液压系统能够利用在根据本发明的方法的上下文中描述的其他特征被改进。
附图说明
下面，参考所附的附图根据有利的实施方式示例性地描述本发明。附图示出：
图1示出装备有根据本发明的液压系统的可行驶的混凝土泵；
图2示出处于另一状态下的根据图2的混凝土泵；
图3示出根据现有技术的对比实例；
图4示出根据本发明的液压系统的示意图。
具体实施方式
图1中示出的载重车14装备有混凝土泵15，该混凝土泵通过输送管线17从预填充容器16输送液态混凝土。输送管线17沿着桅杆臂18延伸，该桅杆臂可转动地支承在转动环19上。桅杆臂18包括三个桅杆臂区段20、21、22，该桅杆臂区段已铰链的方式彼此连接。通过经由铰链使桅杆臂区段20、21、22相对于彼此枢转，桅杆臂18能够在折叠状态(图1)与展开状态(图2)之间切换。输送管线17延伸直至超过第三桅杆臂区段22的外端部，使得液态混凝土能够在远离混凝土泵15的区域中被排出。
根据图1和2的可行驶的混凝土泵包括具有至少一个液压泵和多个液压消耗器的液压系统。第一线性驱动器23、第二线性驱动器24、第三线性驱动器25以及旋转驱动器26属于液压消耗器。利用线性驱动器23、24、25能够使桅杆臂区段20、21、22相对彼此枢转，以便折叠或展开桅杆臂。利用旋转驱动器26，桅杆臂18能够经由转动环19相对于载重车14的底盘转动。
液压消耗器23、24、25、26通过操作员的输入被致动。如果桅杆臂18的折叠状态改变，则操作者的相应的输入被转换为线性驱动器23、24、25的致动。相应的情况适用于桅杆臂18相对于底盘的旋转。
在现有技术中，液压泵的输送压力通过负载感测阀调节成，使得其略高于液压消耗器23、24、25、26之一当前所需的最高负载压力。对于其余的液压消耗器，通过压力天平减小压力。通过减小压力得到补偿损失形式的功率损失，根据图3，在体积流量小的情况下，当单个液压消耗器暂时需要高的负载压力时，而在其他的液压消耗器中在负载压力小的情况下体积流量高，则该功率损失，尤其显著。
在图3中，针对三个液压消耗器23、24、25，在特定的时间点相对于体积流量Q绘制负载压力P。在液压消耗器23、24中，负载压力P高并且体积流量Q低。在液压消耗器25中，负载压力P低并且体积流量Q高。液压系统中的不可避免的功率损失从如下产生：液压泵的输送压力29略高于在该情况下由液压消耗器23所要求的最高的负载压力27。补偿损失28显著更大，该补偿损失通过将负载压力27节流到液压消耗器25的负载压力上而得出。在根据本发明的液压系统中，补偿损失能够保持得较低。
在图4中示出的实施例中，根据本发明的液压系统包括第一液压泵31和第二液压泵32。两个液压泵31、32都包括调节器，利用该调节器匹配液压泵31、32的输送压力。三个线性驱动器23、24、25属于系统的液压消耗器。在液压泵31、32与液压消耗器23、24、25之间布置有负载感测阀33、34、35，利用该负载感测阀将液压泵31、32的输送压力匹配于线性驱动器23、24、25的瞬时负载压力。能够以液压的方式或以电子的方式实现液压泵31、32的调节器的为此所需的反馈。
第一分配单元36布置在负载感测阀33、34、35与液压消耗器23、24、25之间。分配单元36包括各种切换状态，利用该切换状态能够在负载感测阀33、34、35与液压消耗器23、24、25之间提供不同的液压路径。切换状态被限定为，使得每个液压消耗器23、24、25都能够单独地或以任意的组的形式接入到负载感测阀33、34、35之一上。
在液压泵31、32之间布置有第二分配单元37，利用该第二分配单元以相应的方式能够将液压泵31、32和负载感测阀33、34、35以任意的方式彼此连接。
液压系统包括控制装置38，该控制装置与液压系统的操作单元39以及上级的信息系统44耦联。控制装置38经由信号线路40获得作为输入变量的关于液压消耗器23、24、25的瞬时负载压力的信息。经由控制线路41、42、43能够将控制信号发送至第一分配单元36、负载感测阀33、34、35以及第二分配单元37。
如果控制装置38经由信号线路40接收如下信息，即对应于图3中示出的状态在第一和第二液压消耗器23、24中的负载压力高，而在第三液压消耗器25中的负载压力低，则控制装置38能够由前两个液压消耗器23、24形成一个组，并且将第三液压消耗器25与该组分开。这能够由控制装置38转换为控制信号，该控制信号经由控制线路41、43被传导给第一分配单元36和第二分配单元37。分配单元36、37通过控制信号被切换，使得由第一液压泵31供应前两个液压消耗器23、24，并且由第二液压泵32供应第三液压消耗器25。
根据另一控制方案，控制装置38能够评估经由信号线路40获得的振动的负载压力数据。如果例如在第一液压消耗器23中出现其中负载压力的振动大于预设的阈值的状态，则控制装置38能够由第二和第三液压消耗器24、25形成一个组并且将该组与第一液压消耗器23分开。经由控制线路41、43，分配单元36、37能够被驱控，使得第一液压消耗器23与第一液压泵31连接，并且第二和第三液压消耗器24、25与第二液压泵32连接。通过分开第一液压消耗器23实现：在该液压消耗器23中出现的振动的情况下对其他液压消耗器24、25没有不利作用。
控制装置38的另一控制方案是如下：求出如下状态，在该状态中液压消耗器23、24、25中的两个处于停止状态或仅需要少量功率，而第三液压消耗器需要快速移动。在图1和2中可见：在桅杆臂18几乎完全展开时，借助线性驱动器23、24、25的缓慢运动已经能够引起桅杆尖部的快速运动。负载感测阀33、34、35的尺寸能够确定为，使得通过阀之一的最大的体积流量正好允许线性驱动器23、24、25的在伸展状态下所需的缓慢运动。相反地，在桅杆臂18几乎折叠时，会期望线性驱动器23、24、25的较快的运动。当然，为此所需的体积流量不能通过负载感测阀33、34、35之一提供。如果控制装置38确定其中例如前两个线性驱动器23、24处于停止状态中而由第三线性驱动器25需要快速运动的状态，则该控制装置能够将控制信号发送至分配单元36、37，根据该控制信号将另一负载感测阀接入到第三线性驱动器25上。因此，对于第三线性驱动器25实现更高的致动速度。
能够在控制装置38中并行实现多种控制方案。为了避免冲突，能够在控制方案之间确定优先次序。例如，避免振动能够被赋予最高优先级。如果系统的所有液压消耗器都没有振动，则能够按照下一优先级根据瞬时负载压力将液压消耗器分成组，以使补偿损失保持得低。在第三优先级中，能够将多个液压泵接入一个液压消耗器上，以提高致动速度。

Claims (7)

1.一种具有多个液压泵（31、32）的液压系统，所述液压系统具有多个液压消耗器（23、24、25、26）和多个负载感测阀（33、34、35），所述多个负载感测阀用于调节所述液压泵（31、32）的泵功率，其中，所述负载感测阀（33、34、35）的开口横截面是能调节的，其中，在所述多个液压泵（31、32）与所述多个液压消耗器（23、24、25、26）之间布置有分配单元（36、37），所述分配单元在第一切换状态下限定在所述多个液压泵（31、32）与所述多个液压消耗器（23、24、25、26）之间的第一液压路径，并且所述分配单元在第二切换状态下限定在所述多个液压泵（31、32）与所述多个液压消耗器（23、24、25、26）之间的第二液压路径，其中，所述系统包括控制装置（38），所述控制装置处理作为输入变量的液压消耗器（23、24、25、26）的状态值，并且求出用于所述分配单元（36、37）的所述第一切换状态和所述第二切换状态的控制信号，其中，所述分配单元包括第一分配单元和第二分配单元，其中，所述第一分配单元被设置在多个负载感测阀（33、34、35）与多个液压消耗器（23、24、25、26）之间，以及所述第二分配单元被设置在多个液压泵（31、32）与多个负载感测阀（33、34、35）之间。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述状态值代表所述液压消耗器（23、24、25、26）的瞬时负载压力。
3.根据权利要求1或2所述的液压系统，其特征在于，所述控制装置（38）设计用于评估所述状态值，以便将所述液压消耗器（23、24、25、26）分成至少两组。
4.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，第一组的所述液压消耗器（23、24、25、26）中的瞬时负载压力低于第二组的所述液压消耗器（23、24、25、26）中的瞬时负载压力。
5.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述控制装置（38）设计用于求出用于所述第一分配单元和所述第二分配单元的控制预设，使得由第一液压泵（31）供应第一组，并且由第二液压泵（32）供应第二组。
6.根据权利要求1或2所述的液压系统，其特征在于，所述控制装置（38）设计用于求出用于所述第一分配单元和所述第二分配单元的控制预设，使得由多于一个所述液压泵（31、32）供应所述液压消耗器（23、24、25、26）。
7.一种用于控制液压系统的方法，其中，利用多个液压泵（31、32）供应多个液压消耗器（23、24、25、26），并且其中，利用多个负载感测阀（33、34、35）来调节所述液压泵（31、32）的泵功率，其中，负载感测阀（33、34、35）的开口横截面是能调节的，其中，利用布置在所述多个液压泵（31、32）与所述多个液压消耗器（23、24、25、26）之间的分配单元（36、37）在从所述多个液压泵（31、32）到所述多个液压消耗器（23、24、25、26）的不同的液压路径之间进行切换，并且其中，控制装置（38）处理作为输入变量的所述液压消耗器（23、24、25、26）的状态值，以便求出用于所述分配单元（36、37）的切换状态的控制信号，其中，所述分配单元包括第一分配单元和第二分配单元，其中，所述第一分配单元（36）被设置在多个负载感测阀（33、34、35）与多个液压消耗器（23、24、25、26）之间，以及所述第二分配单元（37）被设置在多个液压泵（31、32）与多个负载感测阀（33、34、35）之间。
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