CN112601893B - 用于对至少一个液压蓄能器进行加载和卸载的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对至少一个液压蓄能器(10)进行加载和卸载的系统，所述系统包括阀控制装置，所述液压蓄能器能够连接到阀控制装置(12)上，阀控制装置(12)具有至少一个逻辑阀(14)，其中，还设有切换阀(18)，并且逻辑阀和切换阀彼此连接成，使得可液压操纵的切换阀(18)将蓄能器压力(pA)与能够经由该切换阀(18)的控制压力调节装置来调节的最小蓄能器压力(pA0)进行比较，其中，只要蓄能器压力低于最小蓄能器压力，切换阀就处于由弹簧以及由控制压力相应引起的阀位置中，并且切换阀在此将蓄能器压力传递到逻辑阀的活塞的活塞侧上，所述逻辑阀作为止回阀起作用地阻止相应的液压蓄能器卸载到低于所调节的最小蓄能器压力。

Description

用于对至少一个液压蓄能器进行加载和卸载的系统
技术领域
本发明涉及一种用于对至少一个液压蓄能器进行加载和卸载的系统，所述液压蓄能器能够连接到阀控制装置上，其中，所述阀控制装置具有至少一个逻辑阀。尤其是，本发明涉及一种用于控制液压蓄能器的加载状态的系统，其在液压混合应用中用于暂时存储和随后回收过剩的液压能量。
背景技术
在液压系统中，可以回收暂时存储在液压蓄能器中的过剩能量，例如制动能量或者在降低负载时获得的势能，以便支持或者卸载用于液压消耗器的驱动设备，例如驱动器或者工作缸。为此，必须根据液压蓄能器的系统状态和加载状态根据需要切断或释放蓄能器与液压系统的连接，以便以过剩的能量加载蓄能器或通过卸载蓄能器回收储存的能量。
在蓄能器接头处为此需要止回功能。如果系统压力高于蓄能器压力，则蓄能器被加载。如果系统压力较低，则通过止回功能防止蓄能器的卸载。与此相关的是，现有技术使用可解锁的止回阀，其中，沿穿流方向进行加载并且通过对阀解锁可触发卸载过程。止回功能也可以通过使用电磁阀来实现，该电磁阀使得能够主动地接通和切断蓄能器。然而，常见的电磁阀的切换动态不足以用于液压混合系统中。由于出现的切换延迟，在系统中出现不期望的压力升高。在使用可解锁的止回阀时，虽然可实现更高的切换动态。然而，通过阀功能不阻止蓄能器在低于蓄积器压力的最小值时的卸载。在蓄能器在卸载到低于其预填充压力时存在损坏相关蓄能器的分离元件的危险。在文献DE102016006545A1中所示出的阀控制装置同样不适用于液压混合应用中，所述阀控制装置为了压力适配与液压蓄能器连接。
发明内容
从现有技术出发，本发明的目的是，提供一种用于对至少一个液压蓄能器进行加载和卸载的系统，该系统尤其是满足液压混合应用中所提出的要求。
根据本发明，该目的通过一种用于对至少一个液压蓄能器进行加载和卸载的系统来解决。
根据本发明提出一种用于对至少一个液压蓄能器进行加载和卸载的系统，所述系统包括阀控制装置，所述液压蓄能器能够连接到阀控制装置上，其中，所述阀控制装置具有至少一个逻辑阀，其中，还设有切换阀，并且逻辑阀和切换阀彼此连接成，使得可液压操纵的所述切换阀将蓄能器压力与能够经由该切换阀的控制压力调节装置来调节的最小蓄能器压力进行比较，其中，只要所述蓄能器压力低于所述最小蓄能器压力，所述切换阀就处于由弹簧以及由所述控制压力相应引起的阀位置中，并且所述切换阀在此将所述蓄能器压力传递到所述逻辑阀的活塞的活塞侧上，所述逻辑阀作为止回阀起作用地阻止相应的液压蓄能器卸载到低于所调节的最小蓄能器压力。
本发明相对于现有技术的特征在于，设有换向阀和切换阀，并且这些阀彼此连接，从而使得可液压操纵的切换阀将蓄能器压力与能够通过该切换阀的控制压力调节装置来调节的最小蓄能器压力进行比较。因为根据本发明的系统的阀控制装置在没有磁性阀操纵的情况下工作，所以确保了高的切换动态。因为此外借助换向阀和切换阀实现了蓄能器压力与可调节的最小蓄能器压力的比较，所以根据本发明的系统也可以运行安全地运行，其方式为，将最低的蓄能器压力调节到对于压力蓄能器的运行而言最优的压力值上。
在根据本发明的系统的一个优选实施方式中，只要蓄能器压力低于最小蓄能器压力，则切换阀就处于由优选可调节的弹簧和由控制压力分别引起的阀位置中，并且在此将蓄能器压力传递到逻辑阀的活塞的活塞侧上，该逻辑阀作为止回阀起作用地阻止相应的液压蓄能器在低于所调节的最小蓄能器压力时的卸载。以这种方式有效地避免了由于下降到低于最小蓄能器压力的压力降而对蓄能器的分离元件造成的损坏。
在根据本发明的系统的另一优选实施方式中，各所述阀彼此连接成，使得一旦所述蓄能器压力高于所调节的最小蓄能器压力，所述切换阀切换到其被操纵的切换位置中，并且允许尤其是逆向的换向阀将以与所述系统连接的液压系统的蓄能器压力和系统压力为形式的两个压力中相应较低的压力报告给逻辑阀的活塞的一个活塞侧，这使得逻辑阀能够在两个方向上、即从液压蓄能器向液压系统以及相反地被穿流，从而液压蓄能器不仅能被加载而且能被卸载。如果蓄能器压力高于系统压力，则液压蓄能器通过逻辑阀向液压系统卸载，在相反的情况下，在蓄能器压力低于系统压力时，液压系统通过逻辑阀加载。
在根据本发明的系统的一个优选实施方式中，设有主动的切断装置，所述切断装置具有电磁阀，所述电磁阀未被操纵地或通过另一切换阀被操纵地将蓄能器压力和系统压力这两个压力中相应较高的压力报告给逻辑阀的活塞的一个活塞侧，所述活塞保持在其关闭位置中，将液压蓄能器与液压系统切断并且使得液压机械的蓄能器控制不起作用。通过切断蓄能器，可以防止在运行状态中(其中需要全部驱动功率来供给液压功能)发生对所述蓄能器的附带的加载。这在工作周期的进一步循环中保持了该蓄能器的过剩能量的接纳能力。此外防止了，在需要全驱动功率的运行状态中对蓄能器的附带的加载导致可用的可输出的功率的减小。将电磁阀用作闭锁功能的预调阀并不重要，因为对于这种预调节功能只需要很小的切换动态。
此外有利的是，为了将液压蓄能器可靠地卸载到贮箱接口或回流接口中，例如在机器停机时，设有卸载阀。
在根据本发明的系统的一个优选实施例中，逻辑阀在其与活塞的所述一个活塞侧相对置的一侧上构成一种多级活塞，所述多级活塞控制所述液压系统与相应的液压蓄能器之间的流体连接。
电磁阀不仅能设计成在断电时打开，而且能设计成在断电时关闭。替代地，用于切换阀的控制压力的调节也能设计成与电成比例的。
特别有利的是，根据本发明的系统被用于控制在用于能量回收的液压蓄能器与液压系统之间的引导流体的连接。由此，通过阀的互接确保了液压蓄能器的符合要求的加载、卸载和切断。
附图说明
下面借助于在附图中示出的实施例详细地阐述本发明。图中：
图1是根据本发明的用于对至少一个液压蓄能器进行加载和卸载的系统的第一实施例的接线图；和
图2是根据本发明的用于对至少一个液压蓄能器进行加载和卸载的系统的第二实施例的接线图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的系统的第一实施例的接线图，该系统具有连接到液压蓄能器10上的阀控制装置12。为了用作能量暂时存储器，液压蓄能器10通过阀控制装置12连接在液压系统28、42上，所述液压系统具有液压消耗器，例如以工作缸或行驶驱动装置为形式的液压消耗器，所述液压消耗器具有相配的控制电子装置(全部未示出)。为了以系统压力ps对系统进行压力供给，设置了液压泵11，该液压泵能够由相配的设备、例如移动式工作设备的未示出的驱动马达驱动。为了控制流体从蓄能器10的蓄能器接头13的流入和流出，阀控制装置12具有逻辑阀14，该逻辑阀提供止回功能。
逻辑阀14在其设计上相应于在所提及的DE102016006545A1中所使用的逻辑阀。逻辑阀14利用其用1表示的阀接口与液压泵11的引导系统压力ps的压力侧连接并且利用其阀接口2与蓄能器10的引导蓄能器压力pA的蓄能器接头13连接。逻辑阀14利用其阀接口3与可液压操纵的切换阀18的输出侧连接。该切换阀构造为3/2阀，该切换阀能够通过可调节的弹簧36置入图1中示出的未操纵的切换位置。为了转移到被操纵的第二切换位置，切换阀18利用其控制接口15与引导蓄能器压力pA的蓄能器接头13连接。切换阀18利用其输出接口41与逻辑阀14的阀接口3连接，从而逻辑阀14的活塞24在其作用面34上可以加载有可从切换阀18中供给的控制压力。
切换阀18的输入侧的阀接口27与蓄能器接头13连接并且因此引导蓄能器压力pA。
切换阀18的输入侧的第二阀接口31与逆向的换向阀16的出口35连接。换向阀16在其入口39上引导系统压力ps，而换向阀的另一入口37与蓄能器接头13连接并且引导蓄能器压力pA.
作为逆向工作的换向阀16，换向阀通过其出口35向切换阀18的输入接口31报告蓄能器接头13的系统压力ps或蓄能器压力pA的相应较低的压力值。只要蓄能器压力pA低于由弹簧36调节的最小蓄能器压力pA0，则切换阀18就处于所示的未被操纵的位置中，在该位置中，该切换阀将蓄能器压力pA报告到逻辑阀14的活塞24的作用面34上。由此逻辑阀14起到止回阀的作用，从而它切断来自蓄能器接头13的穿流，从而蓄能器10仅能从液压泵11的引导系统压力ps的压力侧17加载。如果蓄能器压力pA高于所调节的最小压力值，那么切换阀18切换到被操纵的切换位置中并且允许逆向的换向阀16将两个压力pA及ps中的相应较低的压力报告到逻辑阀14的活塞24的作用面34上。因为由此较低的压力作用到逻辑阀14的活塞24的作用面34上，所以现在这能够实现在两个方向上的穿流，即蓄能器10既可以被加载也可以被卸载。
上述结构元件的互连结构具有作为第一线路主支路的、引导系统压力ps的压力线路19，所述压力线路从液压泵11的压力侧17引导到换向阀16的第一入口39，并且在所述压力线路上在分支49处连接逻辑阀14的阀接口1。作为第二主支路设置有蓄能器压力线路21，该蓄能器压力线路引导蓄能器压力pA并且在蓄能器接头13和换向阀16的第二入口37之间形成连接。作为第三主支路，设置有存储加载-卸载线路23，其从蓄能器接头13引导至逻辑阀14的阀接口2。切换阀18以其输出接口41通过控制线路46与逻辑阀14的阀接口3连接，在所述控制线路中存在节流板43。在输入侧，切换阀18以其第一输入接口27在分支29上与蓄压器压力线路21连接，并且以其第二输入接口31通过线路33与换向阀16的出口35连接。为了其比较功能，其中，蓄能器压力pA反作用于弹簧36的设定的力，控制接口15在分支25处与蓄能器压力线路21连接。所述接通通过卸载阀20补充，所述卸载阀能够以电磁方式操纵，在输入侧在分支45处与蓄能器压力线路21并且因此与液压蓄能器10连接并且在输出侧通过贮箱线路47与贮箱T或者回流接口连接。
为了逻辑阀14的止回功能，如在所提及的文献DE102016006545A1中所示出的那样，通过形成两通内装阀，其控制活塞24具有三个作用面30、32和34以及带有控制几何结构的活塞级26。阀接口1的压力作用到作用面30上，所述阀接口连接到压力线路19的分支49上并且引导系统压力ps。第二作用面32从阀接口2经受压力并且在尺寸上定测量为小于第一作用面30的百分之一。由在阀接口3处的流体压力加载的第三作用面34相应地构成最大的作用面并且相应于作用面30和32的总和。阀活塞24以其形成控制栓的活塞级26借助于弹簧22以预紧力被压到阀座中。在该切断通过逻辑阀14的体积流量的位置中，活塞24在切换阀18的图1所示的切换位置中通过作用在作用面34上的蓄能器压力保持，而在切换阀18的操纵位置中以及在作用面34上的压力ps和pA相应较低时，能够根据在阀接口1和2上存在的压力实现通过逻辑阀14的穿流。
图2示出了根据本发明的系统的第二实施例的接线图。第二实施例仅还要被解释的是它与第一实施例的主要区别之处，并且目前为止所做的解释就这点而言也适用于第二实施例。该实施例与第一实施例的区别尤其在于可激活的切断装置，借助于该切断装置可使控制装置12的功能不起作用。该切断装置具有一个可电磁操纵的切换阀38(其形式为3/2切换阀)以及一个换向阀40。该换向阀利用入口51在分支52上与蓄能器压力线路21连接并且在其第二入口53上经由连接线路54在分支55处连接在压力线路19上。在该布置中，换向阀40从其出口56向切换阀38的第一入口57报告蓄能器压力pA和系统压力ps相应较高的压力。切换阀38利用其第二入口58与切换阀18的输出接口41通过线路59连接。在切换阀38的输出接口60上连接有控制线路46，该控制线路引导至逻辑阀14的阀接口3。
在未操纵的切换位置中，如在图2中所示，切换阀38将由换向阀40输送的、蓄能器压力pA和系统压力ps的相应较高的压力报告到逻辑阀14的作用面34上，从而该逻辑阀保持在切断状态中并且蓄能器10由此可靠地与系统分离。在切换阀38的被操纵状态中，切换阀18的输出接口41又如图1的实例那样通过线路59和输出接口60与控制线路46连接，如在图1中的情况那样，从而阀控制装置12的控制功能又被激活。切换阀38不仅可以被构造为在断电时打开，而且可以被构造为在断电时关闭。可选地，也可以为切换阀18设置与电成比例的最小压力调节。

Claims (9)

1.一种用于对至少一个液压蓄能器(10)进行加载和卸载的系统，所述系统包括阀控制装置(12)，所述液压蓄能器(10)能够连接到阀控制装置(12)上，其中，所述阀控制装置(12)具有至少一个逻辑阀(14)，其中，还设有切换阀(18)，并且逻辑阀(14)和切换阀(18)彼此连接成，使得可液压操纵的所述切换阀(18)将蓄能器压力(pA)与能够经由该切换阀(18)的控制压力调节装置来调节的最小蓄能器压力(pA0)进行比较，其特征在于，只要所述蓄能器压力(pA)低于所述最小蓄能器压力(pA0)，所述切换阀(18)就处于由弹簧(36)以及由所述控制压力相应引起的阀位置中，并且所述切换阀在此将所述蓄能器压力(pA)传递到所述逻辑阀(14)的活塞(24)的活塞侧(34)上，所述逻辑阀作为止回阀起作用地阻止相应的液压蓄能器(10)卸载到低于所调节的最小蓄能器压力(pA0)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述弹簧(36)是可调节的。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，设置有换向阀(16)，并且逻辑阀(14)、换向阀(16)和切换阀(18)彼此连接成，使得一旦所述蓄能器压力(pA)高于所调节的最小蓄能器压力(pA0)，所述切换阀(18)切换到其被操纵的切换位置中，并且允许所述换向阀(16)将以蓄能器压力(pA)和与所述系统连接的液压系统(42)的系统压力(ps)为形式的两个压力中相应较低的压力报告给逻辑阀(14)的活塞(24)的一个活塞侧(34)，这使得逻辑阀(14)能够在两个方向上被穿流、即从液压蓄能器(10)向液压系统(42)被穿流以及相反地被穿流，从而液压蓄能器(10)不仅能被加载而且能被卸载。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，其特征在于，设有主动的切断装置，所述切断装置具有电磁阀(38)，所述电磁阀(38)未被操纵地或通过另一切换阀(40)被操纵地将蓄能器压力(pA)和系统压力(ps)这两个压力中相应较高的压力报告给逻辑阀(14)的活塞(24)的一个活塞侧(34)，所述逻辑阀保持在其关闭位置中，将液压蓄能器(10)与液压系统(42)切断并且使得液压机械的蓄能器控制不起作用。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，为了将液压蓄能器(10)可靠地卸载到贮箱接口或回流接口(T)中，设有卸载阀(20)。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述逻辑阀(14)在其与活塞(24)的所述一个活塞侧(34)相对置的一个活塞侧上构成一种多级活塞(26)，所述多级活塞控制所述液压系统(42)与相应的液压蓄能器(10)之间的流体连接。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其特征在于，所述电磁阀(38)不仅能设计成在断电时打开，而且能设计成在断电时关闭。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，用于所述切换阀(18)的控制压力的调节也能够设计成与电成比例的。
9.根据权利要求1或2所述的系统，所述系统具有液压蓄能器(10)和液压系统(42)，其特征在于，所述系统设置用于控制在用于能量回收的液压蓄能器(10)与液压系统(42)之间的引导流体的连接。
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