CN114531887A - 电静液压致动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种电静液压致动系统和用于驱动液压致动器例如液压缸的方法，其中该系统包括泄漏分支，并且在该泄漏分支中优选地布置有附加泵。该系统还包括：用于提供液压液体的源；高压回路，该高压回路将液压液体引导到液压致动器诸如例如液压缸；低压回路，该低压回路具有若干分支；用于液压液体的主泵，该主泵布置在高压回路中，包括具有由间隙密封件隔开的高压部段和低压部段的壳体，其中高压部段包括用于在高压回路中提供液压液体流的第一出口和第二出口；并且其中低压部段包括泄漏出口；电动马达，该电动马达驱动主泵。

Description

电静液压致动系统
本发明涉及液压领域。更具体地，本发明涉及一种具有扩展操作范围的电静液压马达泵单元。
本领域中经常遇到电静液压致动器系统，并且电静液压致动器系统代表例如用于模制机械和压机的驱动装置的主要类型，其中每单位面积必须输送大的力。
可变速度电静液压马达泵单元源自可变速度电动马达与静液压泵的直接耦合，其中两个机器的驱动轴也可经由弹性补偿耦合连接。电动马达以速度和扭矩的形式提供机械驱动动力。该机械动力由静液压泵转换成以体积流量和泵的液压操作端口上的操作压力或压力差的形式实现的液压输出动力。
可变速度电静液压马达泵单元的静液压泵也能够在马达模式下操作。因此，静液压泵将液压动力转换成机械动力，该机械动力驱动电动马达的轴。
电功率到液压动力或能量的转换以及液压动力或能量到电功率的转换发生在电动马达和静液压泵之间。对于驱动系的液压零件中的能量传输，使用通常为液压油的液体。
可变速度电静液压马达泵单元，并且特别是当用于运行自给式轴或类似的致动器时，通常整合在闭合液压回路中。液压油的整个体积被封入这种回路中，并且回路的低压部段在大于大气压的压力下被预加压。在自给式轴系统中，整个系统与大气压液压断开，而与常规的液压致动系统相比，系统的油体积通常更小。
这些构造特征、结构特征和机械特征影响此类系统的功能性，使得此类系统的动力学极其依赖于这些特征。事实上，如果每单位面积需要施加大的力，和/或如果需要大的体积，则趋势是观察系统中不稳定性的开始以及例如在足够大的速度值作为旋转轴密封件处压力的临界点之后压力的附带下降。旋转轴密封件处的压力反映致动系统中主泵的低压部段中的较低压力。
在本领域中使用大型液压蓄能器以在此类事件中提供至少部分补偿辅助。然而，大型蓄能器至少对此类系统的结构稳定性有害。
现有技术中遇到的现有挑战至少部分地通过如本发明所述的电静液压致动系统得以解决。
具体地，根据本发明的一个实施方案，用于驱动液压致动器例如液压缸的电静液压致动系统包括泄漏分支。电静液压致动系统通常包括为液压机提供动力的马达或电动发动机。液压机通过液压回路提供液压液体的位移；液压液体在回路中的位移(其中“回路”可在下文中并且贯穿整个申请用作液压回路的同义词)导致致动器的移动。
在本发明的含义中，液压致动器是由于与其连接的液压机使液压液体体积移位而能够进行位移的装置；液压致动器的典型示例是许多种类的液压缸，诸如同步缸或差动缸、液压旋转驱动装置、自给式轴等。所移位的液压液体体积导致致动器的可移动部件或零件的机械位移。
该系统还包括：用于提供液压液体的源；高压回路，该高压回路将液压液体引导到液压致动器诸如例如液压缸；低压回路，该低压回路具有若干分支；用于液压液体的主泵，该主泵布置在高压回路中，包括具有由间隙密封件隔开的高压部段和低压部段的壳体，其中高压部段包括用于在高压回路中提供液压液体流的第一出口和第二出口；并且其中低压部段包括泄漏出口；电动马达，该电动马达驱动主泵。根据该实施方案，电静液压致动系统还包括泄漏分支，该泄漏分支将主泵的壳体的低压部段的液压泄漏出口连接到低压回路，在该泄漏分支中优选地布置有附加泵。
如本发明含义中的泄漏所意指，液压泄漏通常是通常为液压油的液压液体在给定压力下从包含所述液体的体积诸如例如泵的壳体的损失，并且设置有密封系统，诸如密封装置、间隙密封件、轴密封件和其他类似密封部件的组合；根据液压系统的操作(速度、温度、液压液体体积等)，通常允许在体积中发生泄漏，以便简化机械本身的操作并且例如在一个循环或多个循环期间将系统保持在特定的给定或所需压力下。
小孔、孔口或沟槽或任何类似的轨道可设置在泵的壳体结构中，以允许液压液体从壳体的较高压部段流动到较低压部段，以便沿着特定路径进行润滑、清洁和冷却。
因此，在每个工作液压致动系统和电液压致动系统中通常都存在也被认为是计划泄漏的适量泄漏诸如上述的泄漏。相反，由于另外的防漏零件的磨损或设计不良造成的泄漏通常被认为对液压系统的正常运转有害，这是因为不希望的或大量的液体损失与系统中不希望的和因此大的压力变化相关联，从而导致功能性的严重中断和性能总体不佳。
间隙密封件通常被设计为用于在静态部件和动态部件之间进行密封的装置，并且特别是与液压系统诸如例如液压泵相关联。间隙的形状和宽度被精心设计以特别地通过维持接口处最佳的低流体损失量来最大化液压系统的效率。
根据本发明的泄漏分支源自液压回路与泄漏出口的液压连接，该泄漏分支通常位于主泵和液压回路之间的接口处，作为壳体与低压部段的连接。根据本发明，泄漏分支设置有附加泵，使得该附加泵作为主泵的补充进行操作。
电静液压致动系统实质上是液压回路，该液压回路设置有若干部分，包括作为一个或多个部分本身的较小部件的分支。液压泵实质上致使液压液体或液体流动或移动，从而将机械能转换成液压能。在下文中，将主要关注液压液体，而将气体或等离子体放在一边。
根据本发明的主泵确定所需液压液体流量以便在回路的不同部分或分支组合中产生压力，并且特别地，主泵确定致动系统的两个主要部分之间的区别，这两个主要部分实质上是在关于液压系统中泵的操作压力的相对意义上所意指的低压回路和高压回路。主泵通过具有低压部段和高压部段的内部隔开来提供所述区别，其中处于不同压力的所述部段由密封系统诸如密封装置、间隙密封件、轴密封件和其他类似密封部件的组合隔开。
与所述低压和高压限定语相关联的值取决于此类密封系统、间隙、轴密封件或环的质量和/或结构特性和/或工作动力学。根据所述密封部件的所述结构特性，作用于这些密封部件上的压力不应超过预定义值。
在本发明的含义中，用于提供液压液体的源是预加压或预加应力容器、或液压蓄能器或甚至只是蓄能器，给定密度和粘度的液压液体(通常是液压油或粘性液体)在特定的给定压力下储存在该源中。大型蓄能器通常是维持在给定低压下以增加马达的操作范围的闭合液压回路的解决方案，这是因为液压液体在每个循环中都进行再循环。然而，对于紧凑系统而言，大型蓄能器并不是理想的或有效的解决方案。
液压蓄能器的大小(即体积)在很大程度上取决于动力学/热用途(绝热-等温)以及液压蓄能器的最小填充和最大填充之间的允许压差以及特定致动器工作动力学；具体地，例如当使用差动缸作为致动器时，蓄能器的大小将受到活塞和杆侧之间的振荡体积流量大小的影响。
因此，液压蓄能器的最小工作压力和最大工作压力之间的较高容许压差允许蓄能器的所需储存体积减小。然而，液压蓄能器的最大工作压力和因此最大压差受到最大容许泵的壳体压力的影响，而最大容许泵的壳体压力又是由于所使用的轴密封件或密封系统的负载限制导致的。因此，如以上所提及，由于该限制，液压蓄能器的体积，尤其是在诸如根据现有技术的自给式轴的闭合系统中，必须相应地制造得更大。
在本发明的含义中，主泵包括壳体，该壳体包括由间隙密封件隔开的高压部段和低压部段；用于在高压回路中提供液压液体流的出口布置在高压部段中，而如以上所提及的泄漏出口布置在低压部段中。使用布置在将泄漏出口连接到低压回路的泄漏分支上的附加泵，作用于主泵壳体中的轴密封环或另选密封部件上的压力相对于主泵的预加应力低压得到有意减小。用于根据本发明的液压回路的部分或主泵的部段的限定语低压和高压旨在作为相对的，使得如果一个部段或回路的操作压力或者一个部段或回路所具有的压力低于该回路或另一个回路的另一个部段或另一个部分，则所述部段或回路将被命名为低压部段或低压回路，并且反之亦然。
根据本发明的另一个实施方案，如上所述的电静液压致动系统还包括将高压回路与低压回路隔开的第一阀和第二阀。
在本发明的含义中，阀或液压阀构成用于引导液压液体流沿着回路的在其中布置有阀的分支的装置。阀的定位指定低压回路和高压回路之间的隔开，并且因此以适应系统中所需工作压力的方式调节液压液体流。
根据本发明的另一个实施方案，电静液压致动系统中的第一阀和第二阀是止回阀或控制阀。
在本发明的含义中，止回阀将液压液体流从一端引导到另一端，或者反过来，以便防止液压液体流倒流；在本发明的含义中，所述第一阀和所述第二阀可替代地为控制阀，使得当布置到如上所述的系统中时，这些阀通过例如改变流动通道的孔径和与液压液体流相关的参数诸如例如流速以及随后的压力和温度来控制液压液体的流动。
根据本发明的另一实施方案，电静液压致动系统还包括冲洗分支，该冲洗分支将主泵的壳体的低压部段的冲洗入口连接到低压回路，并且与泄漏分支具有液压连接。
在本发明的含义中，冲洗入口布置在主泵的壳体的低压部段中并且与泄漏分支液压连接，在该泄漏分支中布置有附加泵，带来以下优点：使用通过低压回路和通过与冲洗入口连接的冲洗分支的泄漏流量来降低主泵的壳体的低压部段中的密封部件处的较低压力。
如上所述，降低主泵的较低压力使电静液压致动系统能够以比液压蓄能器的大小通常将允许的速度更高的速度操作。这允许通过减小蓄能器的大小来保持系统的紧凑性。
此外，较高的可调低压通过增加致动器的液压弹性模量确定致动器的更好夹紧，这又由于较高的自然频率而改善致动器的可控性。
根据本发明的另一实施方案，附加阀布置在电静液压致动系统的冲洗分支中。
通过在冲洗分支中引入阀，除了可能根据其他实施方案存在的阀中的一个阀之外，可根据所安装的阀的类型随意控制液压流的若干参数。
根据本发明的另一实施方案，电静液压致动系统还包括冲洗分支，该冲洗分支将主泵的壳体的低压部段的冲洗入口连接到高压回路，在该冲洗分支中布置有附加阀，该冲洗分支与泄漏分支具有液压连接。在该实施方案中，高压回路和泄漏分支之间的液压连接包括附加压力控制阀，优选地压力控制单向止回阀。
在本发明的含义中，提供了另一实施方案，其中冲洗分支布置在高压回路中，仍然连接到主泵的壳体的低压部段。该实施方案实现系统设计中的更大灵活性以更好地适应系统架构的结构约束。通过同样的以上所提及的原理，冲洗分支提供以下益处：降低主泵的壳体的低压部段中的密封部件处的较低压力，以实现致动系统的更高操作速度。
根据本发明的另一实施方案，布置在电静液压致动系统的冲洗分支中的附加阀是单向止回阀。
通过添加单向止回阀，根据本发明的该另一实施方案，液压流可被引导到优选方向上，以允许系统在受控条件下操作。
根据本发明的另一实施方案，布置在电静液压致动系统的冲洗分支中的附加阀是预加应力(或止回)阀。
在本发明的含义中，根据该实施方案布置在冲洗分支中的阀被预加应力以在由泵压力上限给定并且可能地针对给定压力范围给定的特定压力负载下打开。这允许控制回路的操作状况并且特别地通过将致动系统的主泵壳体内的压力与系统中的低压隔开来增加操作效率。
根据本发明的另一实施方案，电静液压致动系统的附加泵所具有的输送体积大于主泵在主泵的壳体的低压部段中发生的泄漏体积。
在本发明的含义中，附加泵的输送体积大于泄漏体积增加致动系统的效率并且与低压相比允许泵壳体中的压力减小。经由附加泵输送并且超过系统的外部泄漏的体积流量由上面的预加应力阀控制。
根据本发明的另一实施方案，另外的阀被布置成在附加泵之前与泄漏分支液压连接，并且与电静液压致动系统的低压回路具有液压连接。
该另外的阀允许进一步控制压力峰值，并且可提供对壳体压力峰值的限制或通过限制主泵的内部压力来提供针对布置在泄漏分支上的附加泵的故障的保护。
根据本发明的另一实施方案，电静液压致动系统还包括过滤单元，该过滤单元与泄漏分支具有液压连接以对通过附加泵输送的液压液体体积进行过滤。
过滤单元过滤通过附加泵提供的液压液体体积，以去除油污染诸如磨损颗粒并且增加系统操作的可靠性。
根据本发明的另一个实施方案，电静液压致动系统还包括冷却单元，该冷却单元与泄漏分支具有液压连接以对通过附加泵输送的液压液体体积进行冷却或加热。
在本发明的含义中，冷却单元可添加到致动系统，以便确保对液压液体的维护。具体地，根据本发明的一个实施方案的冷却单元提供专门针对调整通过附加泵提供的液压液体体积的温度的加热或冷却能力。致动系统产生的热损失在其起源附近被去除，并且这确保致动器保持热稳定。
根据本发明的另一实施方案，布置在电静液压致动系统的冲洗分支中的附加阀是减压阀。
在本发明的含义中，减压阀(如果需要的话)用于将致动系统中的主泵的壳体压力调节到恒定的低值，与所得外部泄漏无关并且与低压水平无关。
根据本发明的另一实施方案，电静液压致动系统中的电动马达具有可变速度，例如伺服马达，并且主泵具有恒定体积，例如静态的，或者电动马达具有恒定速度，例如恒定马达，并且主泵是可变排量泵，或者电动马达具有可变速度，例如伺服马达，并且主泵是可变排量泵。
在本发明的含义中，电动马达或电动发动机驱动静液压泵以确定电功率到液压动力的转换，以便驱动不同类型的致动器，特别是液压致动器，诸如例如气缸。
特别地，当需要控制液压流以增加致动系统的节能和操作效率时，可变速度电动马达、可变速度驱动装置或可调速度驱动装置是有利的。可变排量泵通常将机械能转换成液压能，但存在工作功能可反转以便将液压能转换成机械能的许多泵。根据本发明的实施方案，存在并且可采用若干种类型的可变排量泵；然而，它们的共同原理是，泵轴每一转所泵送的排量或液体量可在泵正在运行时可控地改变。
本发明的另一目的是提供用于特别地使用迄今为止描述的致动系统的实施方案中的任一种或这些实施方案的组合来扩展电静液压致动系统的操作范围的方法。
在本发明的含义中，用于增加根据所述实施方案的电静液压致动系统的操作范围的方法提供：附加泵控制主泵的壳体的低压部段中的压力。
布置在根据本发明的致动系统的泄漏分支上的附加泵作用于主泵的壳体中的密封部件上以降低较低的操作压力并因此允许致动系统以更高的速度操作。
在本发明的含义中，用于增加根据所述实施方案的电静液压致动系统的操作范围的方法提供：低压回路中的压力和主泵的壳体的低压部段中的压力之间的压力差不下降到低于预定义值。
在本发明的含义中，用于增加根据所述实施方案的电静液压致动系统的操作范围的方法提供：低压回路中的压力和主泵的壳体的低压部段中的压力之间的压力差的预定义值在0.2巴至20巴的范围内，并且优选地在0.5巴至10巴的范围内，并且更优选地在1巴至5巴的范围内。
将低压回路中的压力和主泵的壳体的低压部段中的压力之间的压力差维持在给定值范围内以及检查所述压力差不下降到低于预定义值的能力确保系统保持在有效的工作条件下并且可适应其部件和应用的要求，从而节省能量并保持住性能。
在本发明的含义中，用于增加根据所述实施方案的电静液压致动系统的操作范围的方法提供：主泵的壳体的低压部段中的所产生压力由附加泵的流量与源自将主泵的壳体的高压部段与低压部段隔开的间隙密封件的泄漏流量之间的差值以及冲洗分支中的液压阻力限定。
在本发明的该实施方案中，泄漏分支中的附加泵产生的泄漏流量连同先前实施方案的冲洗分支一起发挥作用。在这种情况下，根据现有系统的给定架构或所驱动的特定致动器，最终效果可更好地适用于不同的应用和结构要求。
根据以上呈现的实施方案的电静液压致动系统用于驱动自足式轴或自给式轴的用途也包括在本发明的范围内。
电静液压致动系统用于驱动致动器的用途也包括在本发明的范围内，该致动器例如为双杆式或同步缸、枢转驱动装置、液压旋转驱动装置和/或差动缸。
在以示例性实施方案和模拟的形式描述本发明的可能实施方案的特征的以下详细描述中提供了本发明的另外方面。值得注意的是，所属领域的技术人员可直接推导的任何修改或添加涵盖在这些示例中。特别地，需注意，此类示例或优选实施方案并非旨在或被制定来限制本申请的保护范围。
本文结合的附图示意图和图表构成说明书的部分并且说明本发明的若干方面；附图和图表连同描述一起有助于解释本发明的某些原理。
图1a：具有外部泄漏油连接的泵的剖视图，该剖视图显示出壳体内的压力条件。
图1b：旋转轴密封件的速度相关压力限制-壳体压力降额特性的示例。
图2：用于驱动液压致动器例如液压缸的电静液压致动系统，该电静液压致动系统包括泄漏分支，在该泄漏分支中布置有附加泵。
图3：用于驱动图2的液压致动器例如液压缸的电静液压致动系统，该电静液压致动系统还包括冲洗分支，该冲洗分支将主泵的低压部段的冲洗入口连接到低压回路并且与泄漏分支具有液压连接。
图4：用于驱动图2的液压致动器例如液压缸的电静液压致动系统，该电静液压致动系统还包括冲洗分支，该冲洗分支将主泵的低压部段的冲洗入口连接到高压回路并且与泄漏分支具有液压连接。
图5：用于驱动图2的液压致动器例如液压缸的电静液压致动系统，该电静液压致动系统还包括冲洗分支，该冲洗分支将主泵的低压部段的冲洗入口连接到低压回路并且与泄漏分支具有液压连接，该电静液压致动系统还包括在附加泵之前的附加阀。
图6：用于驱动图2的液压致动器例如液压缸的电静液压致动系统，该电静液压致动系统还包括根据图4的冲洗分支，还包括过滤单元。
图7：用于驱动图2的液压致动器例如液压缸的电静液压致动系统，该电静液压致动系统还包括根据图5的冲洗分支，还包括冷却单元。
图8：用于驱动图2的液压致动器例如液压缸的电静液压致动系统，该电静液压致动系统还包括根据图6的冲洗分支，其中冲洗分支上的阀是减压阀。
图9：表示具有外部泄漏油连接的泵中的体积流量(QLext-外部泄漏油，QLint-内部泄漏油)的示意图。
图10：用于根据图7的布置并且如实施例1所述测试系统性能的模拟回路。
图11：根据图10中的回路在7l/min的来自附加泵的液压液体流量和高致动器力下针对蓄能器中以及主泵的壳体中的较低压力进行的模拟的结果。压力减小为大约2.8巴。
图12：根据图10中的回路在7l/min的来自附加泵的液压液体流量和低致动器力下针对蓄能器中以及主泵的壳体中的较低压力进行的模拟的结果。压力减小为大约2.7巴。
图1a示出了具有外部泄漏油连接的泵的内部结构的剖视图，该剖视图显示出壳体内的压力条件。该泵包括第一出口300；第二出口350，该第二出口与如图2至图8所示的电静液压致动系统或液压回路诸如100中的高压回路液压连接并限定该高压回路；间隙密封件/密封件320，附加泵可作用于这些密封件上以调节主泵壳体的低压部段中的低压；轴密封件310，该轴密封件限制容许泵壳体压力；以及外部泄漏出口340，该外部泄漏出口与泄漏分支液压连接。在泵壳体的低压部段330中，压力值等于液压液体泄漏的压力。泵包括用于与电动马达连接的驱动轴360。
图1b示出了电静液压致动系统的降额曲线图，其中主泵的壳体中的压力是针对系统操作的速度绘出的。具体地，如上所讨论，高于1800r/min的速度下的壳体压力随着速度的增加而降低。事实上，这意指，在系统中的主泵的壳体的低压部段的最大允许压力下，电静液压致动系统的操作受到过程动力学的限制。然而，泵的轴密封件具有压力限制，例如就旋转轴密封件而言，该压力限制允许主泵的低压部段中的最大压力为10巴，当系统以较高速度运行时，该最大压力例如降低至4500RPM下的4巴，其中较高速度例如是指从1800RPM开始的速度。因此，在现有技术中存在的系统中，当马达泵单元在高达4500RPM下操作时，主泵的低压部段中的压力例如被限制为最大4巴，并且旋转轴密封件在所述4巴下被加压。
在自给式轴系统中，与主泵的低压部段中压力较高(例如，10巴)的系统相比，主泵的低压部段中的较低压力(诸如例如以上所提及的4巴)需要更大的低压液压蓄能器。由于因主泵的低压部段中的压力较低导致对更大低压液压蓄能器的需要，此类系统不太紧凑。
此外，由于主泵的低压部段中的压力较低，自给式轴的致动器夹紧较少。因此，轴的弹性模量较小，从而导致较小的自然频率，并且因此导致对轴的有效控制要低得多。
图2示出了根据本发明的一个实施方案的电静液压致动系统或液压回路100。在该图中，致动系统100被表示为与液压致动器例如液压缸101连接。致动系统或液压回路100包括源或蓄能器102、驱动主泵107的电动马达112。包括用于在高压回路103中提供液压液体的液压流的出口108和出口109的主泵107设置有通过泄漏分支113与低压回路104液压连接的泄漏出口110。附加泵114布置在泄漏分支113上以便促进泄漏流量通过低压回路104。第一阀105和第二阀106布置在低压回路104中以提供对致动系统或液压回路100中的液压流的参数控制。
图3示出了根据本发明的另一个实施方案的电静液压致动系统或液压回路100。
在该图中，致动系统100被表示为与液压致动器例如液压缸101连接。致动系统或液压回路100包括源或蓄能器102、驱动主泵107的电动马达112。包括用于在高压回路103中提供液压液体的液压流的出口108和出口109的主泵107设置有通过泄漏分支113与低压回路104液压连接的泄漏出口110。附加泵114布置在泄漏分支113上以便促进泄漏流量通过低压回路104。第一阀105和第二阀106布置在低压回路104中以提供对致动系统或液压回路100中的液压流的参数控制。在图3中，示出了附加分支或冲洗回路200，该附加分支或冲洗回路包括冲洗分支115，该冲洗分支将布置在主泵107的低压部段中的冲洗入口111连接到低压回路104。阀116布置在冲洗分支上以便施加对整个回路中的液压流的参数控制。
图4示出了根据本发明的另一个实施方案的电静液压致动系统或液压回路100。在该图中，致动系统100被表示为与液压致动器例如液压缸101连接。致动系统或液压回路100包括源或蓄能器102、驱动主泵107的电动马达112。包括用于在高压回路103中提供液压液体的液压流的出口108和出口109的主泵107设置有通过泄漏分支113与低压回路104液压连接的泄漏出口110。附加泵114布置在泄漏分支113上以便促进泄漏流量通过低压回路104。第一阀105和第二阀106布置在低压回路104中以提供对致动系统或液压回路100中的液压流的参数控制。在图4中，示出了附加分支或冲洗回路，该附加分支或冲洗回路包括冲洗分支215，该冲洗分支通过控制分支217和218将布置在主泵107的低压部段中的冲洗入口111连接到高压回路103。阀216布置在冲洗分支上以便施加对整个回路中的液压流的参数控制。控制分支217和218包括第一阀219和第二阀220并且被布置成以便建立和维持冲洗分支215与高压回路103之间的安全液压连接。
图5示出了根据本发明的又另一个实施方案的电静液压致动系统或液压回路100，该电静液压致动系统或液压回路包括图3中首先示出的布置。除了图3的实施方案之外，图5的实施方案还包括附加阀117，该附加阀布置在附加泵114之前并且与低压回路104具有液压连接。
图6示出了根据本发明的又另一个实施方案的电静液压致动系统或液压回路100，该电静液压致动系统或液压回路包括图5中首先示出的布置。除了图5的实施方案之外，图6的实施方案还包括过滤单元118，该过滤单元与泄漏分支113具有液压连接以对通过附加泵114输送的液压液体体积进行过滤。
图7示出了根据本发明的又另一个实施方案的电静液压致动系统或液压回路100，该电静液压致动系统或液压回路包括图6中首先示出的布置。除了图6的实施方案之外，图7的实施方案还包括冷却单元119，该冷却单元与泄漏分支具有液压连接以对通过附加泵114输送的液压液体体积进行冷却或加热；这通过提供对液压液体流的温度调节来确保系统的热稳定性。
图8示出了根据本发明的又另一个实施方案的电静液压致动系统或液压回路100，该电静液压致动系统或液压回路包括图7中首先示出的布置。作为图7的实施方案的另选方案，图8的实施方案示出了布置在冲洗分支115中的减压阀120。减压阀120用于将致动系统中的主泵的壳体压力调节到恒定的低值，而与所得外部泄漏无关并且与低压水平/值无关。
图9使用示意图示出了具有外部泄漏油连接的泵中的液压液体体积流量。在示意图中，Vtheo指示可变排量泵中的理论排量；压力值p108和P109与主泵的高压出口相关联，从而限定高压回路并与其连接，第三压力值pLe表示主泵的泄漏出口处的压力，来自泄漏出口的液压泄漏流量指示为QL，并且将其分为QLext或液压液体的外部泄漏和QLint或液压液体的内部泄漏。实线箭头指示液压液体的流动方向。
图10示出了用于测试如图7所述的本发明的优选实施方案的稳健性的模拟回路。实施例1报告模拟的条件和在两种不同设置下获得的结果。
图11由图形表示组成，该图形表示示出了根据图10中的模拟回路、基于如图7所述的实施方案、在7l/min的来自附加泵的液压液体流量和高致动器力下针对蓄能器中以及主泵的壳体中的较低压力进行的模拟的结果。压力减小为大约2.8巴。
图12由图形表示组成，该图形表示示出了根据图10中的模拟回路、基于如图7所述的实施方案、在7l/min的来自附加泵的液压液体流量和低致动器力下针对蓄能器中以及主泵的壳体中的较低压力进行的模拟的结果。压力减小为大约2.7巴。
实施例1-模拟
对根据图7所述实施方案的系统性能的计算表明该解决方案对负载变化和所得不同泄漏的稳健性。结果在图10、图11、图12中示出。
使用软件Simulation X和以下边界条件进行了模拟：
-泵大小为19cm3的电液压致动系统的可变速度以正弦2Hz+/-4500rpm旋转；
-根据穆格(Moog)测量建模的外部泄漏(在350巴下为约2.5l/min)；
-电液压致动系统的可变速度通过所有4个象限；
-同步缸尺寸：活塞直径110mm，棒直径50mm；
-气缸行程：50mm；
-系统中的预载：近似8巴；
-液压储存体积：0.5l；
-冷却/过滤泵恒定为7l/min；
-打开压力止回阀：1巴。
模拟编号1：正弦波1Hz+/-90kN下气缸上的负载＝>HP(高压)侧上的压力调整到近似130巴
模拟编号2：正弦波1Hz+/-0.09kN下气缸上的负载＝>HP侧上的压力调整到近似10巴
两种模拟就所得低压和减小的壳体压力提供了几乎相同的结果。
元件列表
100致动系统或液压回路 119冷却单元
101液压致动器，例如液压缸 120减压阀
102源或蓄能器 200冲洗回路
103高压回路 215冲洗分支
104低压回路 216阀
105第一阀 217控制分支
106第二阀 218控制分支
107主泵 219第一阀
108第一出口 220第二阀
109第二出口 300第一出口
110泄漏出口 310轴密封件
111冲洗入口 320间隙密封件/密封件
112电动马达 330泵壳体的低压部段
113泄漏分支 340泄漏出口
114附加泵 350第二出口
115冲洗分支 360到电动马达的驱动轴
116阀 510低压回路中的低压值
117附加阀 520泵壳体中的较低低压值
118过滤单元
530低压回路中的低压值
540泵壳体中的较低低压值

Claims (20)

1.一种用于驱动液压致动器例如液压缸(101)的电静液压致动系统(100)，所述电静液压致动系统包括：
用于提供液压液体的源(102)；
高压回路(103)，所述高压回路用于将所述液压液体引导到液压致动器例如液压缸(101)；
低压回路(104)，所述低压回路具有若干分支；
用于液压液体的主泵(107)，所述主泵布置在所述高压回路(103)中，包括具有由密封间隙隔开的高压部段和低压部段的壳体，其中所述高压部段包括用于在所述高压回路(103)中提供液压液体流的第一出口(108)和第二出口(109)；并且其中所述低压部段包括泄漏出口(110)；
电动马达(112)，所述电动马达驱动所述主泵(107)，并且
其特征在于，所述电静液压致动系统还包括：
泄漏分支(113)，所述泄漏分支将所述主泵(107)的所述壳体的所述低压部段的所述液压泄漏出口(110)连接到所述低压回路(104)，在所述泄漏分支中优选地布置有附加泵(114)。
2.根据权利要求1所述的电静液压致动系统，其特征在于，所述电静液压致动系统还包括第一阀(105)和第二阀(106)，所述第一阀和所述第二阀将所述高压回路(103)与所述低压回路(104)隔开。
3.根据权利要求2所述的电静液压致动系统，其特征在于，所述第一阀(105)和所述第二阀(106)是止回阀或控制阀。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电静液压致动系统，其特征在于，所述电静液压致动系统还包括冲洗分支(115)，所述冲洗分支将所述主泵(107)的所述壳体的所述低压部段的冲洗入口(111)连接到所述低压回路(104)，并且与所述泄漏分支(113)具有液压连接。
5.根据权利要求4所述的电静液压致动系统，其特征在于，附加阀(116,120)布置在所述冲洗分支(115)中。
6.根据权利要求1所述的电静液压致动系统，其特征在于，所述电静液压致动系统还包括冲洗分支(215)，所述冲洗分支将所述主泵(107)的所述壳体的所述低压部段的所述冲洗入口(111)连接到所述高压回路(103)，在所述冲洗分支中布置有附加阀(216)，所述冲洗分支与所述泄漏分支(113)具有液压连接(217,218)，并且其中所述高压回路(103)与所述泄漏分支之间的所述液压连接包括附加压力控制阀(219,220)，优选地压力控制单向止回阀。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电静液压致动系统，其特征在于，布置在所述冲洗分支(115,215)中的所述附加阀是单向止回阀(116,216)。
8.根据权利要求1至7所述的电静液压致动系统，其特征在于，布置在所述冲洗分支(115,215)中的所述附加阀是预加应力阀(116,216)。
9.根据权利要求1至8所述的电静液压致动系统，其特征在于，所述附加泵(114)所具有的输送体积大于所述主泵(107)在所述主泵的所述壳体的所述低压部段中发生的泄漏体积。
10.根据权利要求1至9所述的电静液压致动系统，其特征在于，另外的阀(117)被布置成在所述附加泵(114)之前与所述泄漏分支(113)液压连接，并且与所述低压回路(104)具有液压连接。
11.根据权利要求1至10所述的电静液压致动系统，其特征在于，所述电静液压致动系统还包括过滤单元(118)，所述过滤单元与所述泄漏分支(113)具有液压连接以对通过所述附加泵(114)输送的液压液体体积进行过滤。
12.根据权利要求1至11所述的电静液压致动系统，其特征在于，所述电静液压致动系统还包括冷却单元(119)，所述冷却单元与所述泄漏分支(113)具有液压连接以对通过所述附加泵(114)输送的所述液压液体体积进行冷却或加热。
13.根据权利要求1至12所述的电静液压致动系统，其特征在于，布置在所述冲洗分支(115,215)中的所述附加阀是减压阀(120)。
14.根据权利要求1至13所述的电静液压致动系统，其特征在于，所述电动马达(112)具有可变速度，例如伺服马达，并且所述主泵(107)具有恒定体积，例如静态的，或者所述电动马达具有恒定速度，例如恒定马达，并且所述主泵(107)是可变排量泵，或者所述电动马达(112)具有可变速度，例如伺服马达，并且所述主泵是可变排量泵。
15.用于增加根据前述权利要求中的一项所述的电静液压致动系统的操作范围的方法，其特征在于，所述附加泵(114)控制所述主泵(107)的所述壳体的所述低压部段中的压力。
16.用于增加根据权利要求13所述的电静液压致动系统的操作范围的方法，其特征在于，所述低压回路(104)中的压力和所述主泵(107)的所述壳体的所述低压部段中的所述压力之间的压力差不下降到低于预定义值。
17.用于增加根据权利要求13或14所述的电静液压致动系统的操作范围的方法，其特征在于，所述低压回路中的所述压力和所述主泵(107)的所述壳体的所述低压部段中的所述压力之间的所述压力差的所述预定义值在0.2巴至20巴的范围内，并且优选地在0.5巴至10巴的范围内，并且更优选地在1巴至5巴的范围内。
18.用于增加根据权利要求13至15中任一项所述的电静液压致动系统的操作范围的方法，其特征在于，所述主泵(107)的所述壳体的所述低压部段中的所产生压力由所述附加泵的流量与源自将所述主泵(107)的所述壳体的所述高压部段与所述低压部段隔开的所述密封间隙的泄漏流量之间的差值以及所述冲洗分支(115,215)中的液压阻力限定。
19.根据权利要求1至12所述的电静液压致动系统用于驱动自足式轴或自主轴的用途。
20.根据权利要求1至12所述的电静液压致动系统用于驱动致动器的用途，所述致动器例如为双杆式或同步缸、枢转驱动装置、液压旋转驱动装置和/或差动缸。
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