CN1576632A - 电环路冲洗系统 - Google Patents

Abstract

闭合回路液压系统中的一种环路冲洗回路具有可变容液压泵，它流体地连接到液压马达。闭合回路中的冲洗流由电子比例流控制阀控制。该电子比例流控制阀由一控制器加以控制，所述控制确保所使用的控制阀连接到闭合环路冲洗回路的低压侧。

Description

电环路冲洗系统

发明背景

本发明涉及用于闭合回路液压传动的电环路冲洗系统。特别是，但不限于，本发明涉及采用电比例流控制阀来调整液压传动的闭合环路回路的冲洗流的电环路冲洗系统。

在液压技术领域内，通过机械液压泵抽取油以使液压马达旋转、液压缸伸展或用于其它有用的目的。许多拖拉机、运土机械等的共同方面是液压传动。在最基本的形式中，液压传动由液压泵组成，液压泵通常由内燃机驱动并提供使得许多液压马达之一旋转的加压油流体源。这些一个或多个液压马达的旋转将使机械向前或反向行进，如由机械的驱动器所命令的那样。

许多液压传动在已知闭合环路系统中工作的。在闭合环路系统中，来自泵的加压油被直接(或通过阀门)用管线输送入马达。从马达返回到泵的油也直接从马达用管线输送到泵。该系统被称作闭合回路，因为液压流体(即，液压油)通常在泵和马达之间的闭合通路中循环，而不在每次传递时传递入流体储存器。

该闭合环路系统与开环回路不同，开环回路中泵将从流体储存器抽取液压流体，该流体被抽取到马达，随后从马达返回的流体通过管道输送回到流体储存器。

即使在闭合环路系统中，小储存器和进料泵也将用于收集从环路漏出的少量流体并替换这些流体，从而闭合环路总能保持充满流体。

闭合环路回路的技术和经济优点在许多应用中都是很有好处的。这些优点是产业中公知的，因此这里不进一步加以讨论。闭合环路回路的两个缺点也是产业中公知的，且必须加以克服。

首先，在每次流经环路时，闭合环路中的液压流体不是正常地穿过过滤器。虽然液压流体和液压硬件的制造商生产尽可能免除特定污染物的产品，但液压及其的操作会因磨损造成的少量精细金属颗粒并在液压流体中输送。由于这些不需要的污染物，因此需要缓慢地从闭合环路中取出液压流体并用干净的油代替之。通过允许来自闭合环路的部分油通过微粒过滤器，可以将闭合环路中油的纯度保持在令人满意的水平。该受控的泄漏被称作“环路冲洗流”。

其次，当在重负荷下延长时间段内操作液压传动时，在闭合环路中被抽取的油可能会被加热到不期望的一定程度。该加热是由于磨擦和其它过程产生的。当保持在过高温度时液压流体会更快速地劣化，因此需要液压流体的早期替换。在升高温度处，液压流体会失去特定润滑属性，从而不能防止对液压机械的伤害性磨损。为了将这些加热过的油从闭合环路中除去，“受控泄漏”或环路冲洗系统被用于从回路中取出流体。随后，该油被冷却并通过加料回路替换回去。

例如，Meier的美国专利No.6430923揭示了一种闭合环路液压马达中的电环路冲洗系统。该装置使用单个非比例电阀来控制环路冲洗流。因为使用了非比例电阀，所以操作员不能智能地选择环路冲洗流。因为该装置不能智能地选择环路冲洗流，在某些情况下，与本发明相比，闭合环路将效率低下地进行工作。因此，本发明被认为是对以上专利装置的改进。

其它现有技术揭示了闭合环路冲洗系统，通常，冲洗系统使用连接到闭合环路液压系统上的高压和低压流体通路的梭动阀。该梭动阀被配置成选择闭合环路系统中两条液压系统压力管线中的较低压力管线。该梭动阀进一步连接到一孔，或者卸压阀，或者这两者的组合。该卸压阀用于卸去环路进料压力并控制从环路的液压流体释放。

虽然本发明有效地运作，但存在几点不足。例如，当梭动阀从选择一个压力管线换成选择另一个压力管线时，少量油瞬间从闭合环路除去。无论何时车辆改变其驱动方向，这种情况都会发生。只要车辆从上坡驱动变成下坡驱动或反之，也会产生这种情况。进料系统必须被设定尺寸以便快速替换少量液压流体的突然损失。

当前使用梭动阀的冲洗流的制造和维护都较昂贵。梭动阀是成本较高的精密机械装置，它对颗粒污染引起的故障很敏感。由于该精密性和梭动阀易于故障的事实，梭动阀及其替换成本是相当大的。此外，在特定操作情况下，环路冲洗流将大于所期望的；从而，对于这些操作情况，需要更大的进料泵。该较大的进料泵的制造或购买是更加昂贵的。

除了成本，包括梭动阀和卸压阀的当前环路冲洗系统的另一个问题在于它们不能被智能控制。因为系统不是智能控制的，只要传动是运作的，就产生环路冲洗动作。因此，环路冲洗系统必须在最坏情况操作状态下被用于冲洗液压流体的足够流量。结果，环路冲洗流的量将总是和最严格的工作状态下所需的流量一样高。因为在特定操作状态下环路冲洗流高于所需要的，所以需要较大的进料泵，这会消耗更多的能量并导致更多的系统能量损耗。

当包括闭合环路流体回路和进料泵的机械以较低的发动机转速工作时，进料泵也将抽取少量液压流体。该属性限制了发动机可以工作的最低发动机转速，需要增大的进料泵，并可能导致闭合环路回路不能保持流体全满的危险。

环路冲洗流还引起能量和系统效率的损失。因为环路中的流体被加压，所以环路冲洗流引起液压能量的损耗或浪费。该损耗最终需要来自内燃机的更多功率和更高的燃料消耗。使用被调制的环路冲洗流将该功率损耗限制于最低必要损耗。

当如工作状态规定般智能地控制和调制环路冲洗流时可以避免所有这些问题。因为按照要求智能控制环路冲洗流，并在类似低发动机转速的状态要求时将其完全停止，液压传动变得更有效率。例如，当发动机以较低转速运行时，机械通常功率不高，因此产生很少的热量和污染，从而对环路冲洗的需要最小。通过将环路冲洗智能地控制在最小水平，避免了更多的低效率。

因此，本发明的主要目的在于提供一种电环路冲洗系统，它对现有技术的情况进行了改进。

本发明的另一个目的在于提供一种能被智能控制的电环路冲洗系统。

本发明的又一个目的在于提供一种廉价的控制环路冲洗流的装置。

本发明的另一个目的在于降低闭合回路液压传动中所需的进料泵的尺寸。

本发明的又一个目的在于使用电比例控制阀来控制环路冲洗流。

本发明的另一个目的在于提供一种装置，它能比现有技术更有效地从闭合环路液压回路中除去流体。

通过说明书和权利要求书将使本发明的这些和其它目的、特点或优点将变得显而易见。

发明概述

本发明是一种用于闭合回路液压马达的电环路冲洗系统。该环路冲洗回路具有完全连接到液压马达的可变容液压泵，其形成闭合环路回路。该回路包括两个系统压力管线中的电比例流控制阀，它被用于调整闭合环路回路的冲洗流。还有控制装置，它连接到控制阀从而该阀可以由操作员或自动控制器智能控制。该控制装置使得环路冲洗流仅由连接到冲洗回路的低压侧的控制阀开动。

附图概述

图1是闭合回路液压传动的示意图，其中液压马达包括环路冲洗梭动阀和环路冲洗电比例阀。

图2是仅使用环路冲洗电比例阀的液压马达的示意图。

具体实施方式

本发明的环路冲洗回路10用于闭合回路液压传动，它可用于移动车辆，诸如拖拉机、地面移动设备和割草机。闭合环路冲洗回路10具有含旋转斜盘14的可变容液压泵12。闭合环路系统还具有通过液压线18连接到可变容液压泵12的马达16。可变容液压泵12也流体地连接到固定位移进料泵20和进料卸压阀22。进料卸压阀22设置进料压力，在该压力时进料泵20将流体传递到环路的低压侧。可以采用用于卸压、旁通和流控制的其它常规阀。

如图1所示，该闭合环路冲洗回路10中的马达16使用流体地连接到电比例流控制阀26的梭动阀24。应注意，提动头和滑阀设计是本发明所期望的。梭动阀24可用于选择低压闭合环路液压线。从而，电比例流控制阀26可用作调整环路冲洗流的装置。电比例流控制阀26可以由控制系统27所发送的电信号控制。

控制系统27可以是电致动器，比例致动器或其它阀致动器。控制系统还可用于检测液压系统的工作参数。通过这些参数读数，控制系统27将根据系统需要开动阀26。这些参数包括，但不限于，闭合环路中液压液体的温度、闭合环路中的压力、液压单元容器中的压力、轴承的温度、液压液体中的污染、或者制动器的温度。控制系统可以使用控制算法，诸如：Proportional Integral Differential(比例积分微分)，Fuzzy逻辑，Observer(观察者)，或Lead lag(超前滞后)，以确定阀26的操作。

在可选实施例中，图2描绘了另一个改进了的环路冲洗系统。该改进系统不包括用于选择低压闭合液压线的梭动阀24。相反，该系统使用两个电比例流控制阀28、30作为调整该环路冲洗流的装置。通过使用两个阀，控制系统27可以仅激活连接到环路的低压侧的阀门。通过使用这些阀门28、30，就可以智能地控制流量以便提供被选择成改善系统效率和用于其它目的的环路冲洗流。设计电比例流控制阀28、30，从而可以将电信号发送给螺线管32以便按比例地相对于小弹簧34打开阀门。弹簧腔涉及管线压力。

在操作中，设计阀门28、30，从而诸如电致动器的控制系统27能相对于正常进料压力打开阀门28、30，但当管线是更高的系统压力时它不能打开阀门28、30。作为实例，如果管线压力不超过40巴或约600PSI容器压力以上，则致动器27将能打开阀门28、30。作为进一步的实例，当管线以高压工作，管线压力诸如100bar或1500PSI或更大时，即使发送电信号以打开阀门28、30，压力也将推动并保持阀门28、30关闭。因此，阀门28、30是智能的。

本技术领域内熟练的技术人员可以理解，可以对装置进行其它的各种修改而不背离本发明的精神和范围。所有这些修改和变化都落在权利要求书的范围内并旨在由权利要求书覆盖。

Claims (10)

1.一种环路冲洗回路，其特征在于，包括：

可变容液压泵；

液压马达，它通过第一和第二系统压力管线流体地连接到在一闭合环路回路中的所述泵；

所述液压马达流体地连接于第一和第二系统压力管线；

在至少一个系统压力管线中的电比例控制阀流体地连接到液压马达并适于调整闭合环路回路的冲洗流，以及

控制装置，它连接到控制阀以便通过仅激活与环路冲洗回路的低压侧连接的控制阀提供环路冲洗流。

2.如权利要求1所述的环路冲洗回路，其特征在于，所述控制装置是阀致动器。

3.如权利要求1所述的环路冲洗回路，其特征在于，所述控制装置是电致动器。

4.如权利要求1所述的环路冲洗回路，其特征在于，所述控制装置根据控制装置检测到的工作参数开动电比例流控制阀。

5.一种环路冲洗回路，其特征在于，包括：

可变容液压泵；

液压马达，它通过第一和第二系统压力管线流体地连接到闭合环路回路中的泵；

所述液压马达流体地连接到第一和第二系统压力管线；

梭动阀，它流体地连接到液压马达；

电比例控制阀，它流体地连接到梭动阀并适于调整闭合环路回路的冲洗流，以及

控制装置，它可操作地连接到电比例流控制阀，它适于在压力管线低于阈值压力时打开电比例流控制阀。

6.如权利要求5所述的环路冲洗环路，其特征在于，所述控制装置是阀致动器。

7.如权利要求5所述的环路冲洗环路，其特征在于，所述控制装置是电致动器。

8.如权利要求5所述的环路冲洗环路，其特征在于，所述电比例流控制阀是滑阀。

9.如权利要求5所述的环路冲洗环路，其特征在于，所述电比例流控制阀是提升阀。

10.如权利要求5所述的环路冲洗环路，其特征在于，所述控制装置根据控制装置检测到的工作参数开动电比例流控制阀。

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