CN215566959U - 液压系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种液压系统，包括：液压泵(1)；液压负载(2)；能够作为发电机工作且与所述液压泵机械地联接的电机(3)；低压流体箱(4)和阀组件(5、5a、5b、6、7、8)，所述阀组件包括选择性地将液压负载与低压流体箱流体地连接的一个或多个阀(6、7、8)，其中，阀组件构造成：当液压负载处的压力p高于预定阈值压力p*时，阀组件将液压负载与液压泵流体地连接，并且将液压负载与低压流体箱流体地断开，而当液压负载处的压力p低于预定阈值压力p*时，阀组件将液压负载与液压泵流体地断开且将液压负载与低压流体箱流体地连接，从而旁通绕过液压泵。

Description

液压系统
技术领域
本实用新型涉及液压系统，尤其涉及包括能量回收系统的系统。
背景技术
目前提出的液压系统可以与例如液压升降机、小型堆垛机或叉车一起使用。特别地，所述液压系统和装置可以使用例如电池形式的存储电能来运行。
从现有技术中公知的是，使用电存储的能量来运行液压系统或向液压系统提供动力。在这些情况下，可以提供电动机，该电动机由从电池或电池组输送的能量来驱动，并且驱动可输送加压流体的液压泵。利用加压流体，可以驱动液压回路中的一个或多个液压装置。
从现有技术中还已知，例如当被提升的负载被降低时，使用存储在液压电路中的能量来驱动发电机以便回收能量。
例如，US7770697公开了一种用于回收由用于叉车等的液压提升装置产生的势能的系统，其中，通过在负载降低时允许加压的工作流体从提升缸返回到液压泵，将用于把加压的工作流体供给到提升缸以提升负载的液压泵用作液压马达。用于驱动液压泵的电动机用作发电机，以对电池充电，从而回收负载的势能。流量控制阀用于控制工作流体从负载流回液压泵的流量。
US10066368公开了一种具有能量回收装置的液压系统，该能量回收装置包括液压泵和用于致动工作组件的液压缸。多个不同的液压阀由电控制器控制，以便优化工作阶段以及恢复阶段中的液压工作流体的流动。
从US5505043可知，已知一种具有能量回收装置的液压系统，其中，回收装置包括液压泵，该液压泵由从负载回流的工作流体驱动，并驱动发电机。为了控制工作流体的回流和优化能量回收，用于发电机的控制单元包括单独的励磁电流控制器，该励磁电流控制器包括期望值调节装置，该期望值调节装置基于速度与电流之间的预定关系来确定励磁电流的期望值。该电路允许直流电机在液压系统提升和降低负载所需的整个工作范围内工作。此外，液压切换和控制装置对于能量回收的控制不是必需的。
发明内容
本实用新型的一个目的是，提供一种具有高效的能量回收系统的液压系统。本实用新型的另一个目的是，提供一种可以主要使用液压控制装置来操作的系统。本实用新型的另一个目的是，减少控制元件的数量。
本实用新型提出的液压系统包括：液压泵/马达；液压负载；能够作为发电机工作且与所述液压泵/马达机械地联接的电机；低压流体箱和阀组件，所述阀组件包括选择性地将液压负载与低压流体箱流体地连接的一个或多个阀，其中，阀组件构造成：当液压负载处的压力高于预定阈值压力，例如高于第一阈值压力时，阀组件将液压负载与液压泵/马达流体地连接且将液压负载与低压流体箱流体地断开，而当液压负载处的压力低于预定阈值压力，例如低于等于或低于第一阈值压力的第二阈值压力时，阀组件将液压负载与液压泵/马达流体地断开且旁通绕过液压泵/马达，将液压负载与低压流体箱流体地连接。
液压泵/马达可以选择性地用作或操作为液压泵或液压马达。液压泵/ 马达可以操作为液压泵，该液压泵构造成例如通过加压和/或输送液压流体而将机械能或泵驱动扭矩转换成液压能。和/或，液压泵/马达可以操作为液压马达，该液压马达构造成例如将加压流体或流体流形式的液压或流体静力学能量转换成机械能和/或电动机扭矩。例如，液压泵/马达可以包括轴向活塞单元、径向活塞单元、液压齿轮单元等。
阈值压力可以选择为在由液压泵/马达在工作状态下产生的压力与由负载产生的压力的最小值之间的值，例如如果没有外部负载以及例如在没有附加负载的情况下叉车被降低。
在工作状态下，电机可驱动液压泵/马达以对液压流体或工作流体加压，该液压流体或工作流体可例如通过流体通道，特别是输送通道被输送到液压负载。例如，液压泵/马达可以联接到电机，该电机可以用作电动机且可以驱动液压泵/马达。
可以提供用于驱动液压泵/马达的附加装置，例如液压存储器。电动机可以是AC电动机，例如由转换器单元驱动的无刷AC电动机，当由液压泵 /马达驱动时，该AC电动机也可以用作发电机。如果电动机被实施为AC 电动机，则中央转换器和控制单元可以用于驱动系统的两个或更多个AC 电动机，例如在液压系统是移动式电动叉车的情况下。在这种情况下，叉车可包括用于在地面上平移运动的AC电驱动装置、以及用于驱动液压提升系统的液压泵/马达的AC电动机。
设置成用于在地面上驱动移动式叉车的AC电动机可包括电能回收系统。例如，AC电动机可以在叉车在地面上移动时的中断阶段中回收能量。因此，可以通过转换器单元向如上所述的两个AC电动机供电的电池的公共堆可以通过从两个AC电动机回收的电能来重新充电。
在液压系统中，可以在负载处使用加压的工作流体，以便移动工作活塞并提升重量。当重量降低时或者通常在负载的释放阶段，当不再有加压流体被输送到负载时，存储在液压负载中或经由液压负载释放的势能可以输送液压工作流体的加压流，该加压流可以被引导通过液压泵/马达以便驱动电动机/发电机。在这种情况下，与输送通道不同或部分不同的流体通道可以用于将液压流体从负载引导到液压泵/马达。在该阶段，液压泵/马达通常不由电机/电动机驱动。如果或当由液压负载支承或保持的重量足够大时，例如如果或当重量超过阈值重量时，由负载处的重量产生的工作流体的压力可以足够大，以例如以预定的最小速度或以预定的最小功率来驱动液压泵/马达。然而，如果重量不足够大或者在叉车的示例中，叉应该在没有负载的情况下被降低，则由负载产生的压力可能不足以例如以预定的最小速度或以预定的最小动力来驱动液压泵/马达。例如，液压泵/马达的流阻可防止液压泵/马达以预定的最小速度或功率被驱动。对于这种情况，目前提出的液压系统提供了一种用于使液压工作流体从负载流至低压流体箱而不经过或驱动液压泵/马达的附加方法。当从液压负载或经由液压负载释放液压或静压能量时，流体流动可以借助于阀组件的液压阀来管理和/或控制。
在足够高的负载被释放的情况下，液压能可以被转换成电能。然后，该电能可以在诸如电池的能量存储装置中回收。
在一个实施方式中，液压系统可包括构造成对液压流体加压的液压泵/ 马达，所述液压泵/马达与液压负载流体地连接。液压负载可构造成存储和/ 或释放液压能或静能以对液压流体加压。所述液压泵/马达可以与构造成作为发电机工作的电机机械地联接。液压负载可以通过阀组件与低压流体箱流体地连接。阀组件可包括第一阀子组件和第二阀子组件。第一阀子组件可以在作为工作状态的第一状态与作为释放状态的第二状态之间切换。第一阀子组件可以通过第二阀子组件与低压流体箱流体地连接。第二阀组件的第一出口通道或出口端口可通过第一释放通道与低压流体箱流体地连接，并且第二阀子组件的第二出口通道或出口端口可通过第二释放通道与低压流体箱流体地连接。第一释放通道可以以允许液压流体对泵/马达和电机进行驱动的方式穿过液压泵/马达。第二释放通道可以旁通绕过液压泵/ 马达。第二阀子组件可由负载处的液压压力控制，以便如果或当负载处的液压压力高于阈值时打开第一出口通道或第一出口端口并关闭第二出口通道或第二出口端口，并且如果或当负载处的液压压力低于阈值时关闭第一出口通道或第一出口端口并打开第二出口通道或第二出口端口。
液压系统的更具体的实施方式包括具有第一阀子组件和第二阀子组件的阀组件。当液压泵/马达由电动机驱动时，第一阀子组件在其第一状态(即工作状态)下将液压泵/马达与液压负载流体地连接，并且允许液压流体从液压泵/马达流至液压负载，例如用于致动液压装置或器具。在其第二状态 (即释放状态)下，第一阀子组件允许液压流体从液压负载流至第二阀子组件。
第一阀子组件可以例如通过开关电动地或液压地或机械地致动。第一阀子组件的控制可以与液压泵/马达的控制相结合。
第二阀子组件可通过第一释放通道和第二释放通道与低压流体箱流体地连接，并且第二阀子组件可构造成使得其状态取决于其负载侧上的压力水平，即取决于第二阀子组件的与第一阀子组件相邻或连接的一侧上的压力水平。第二阀子组件可构造成选择性地将液压流体从液压负载通过第一释放通道或通过第二释放通道引导到低压流体箱。如果或当第二阀子组件的负载侧上的压力高于阈值压力值(例如高于第一阈值)时，则液压流体通过第一释放通道并通过液压泵/马达释放到低压流体箱。并且，如果或当第二阀子组件的负载侧上的压力低于阈值(例如低于等于或低于第一阈值) 的第二阈值，则流体通过第二释放通道被释放到低压流体箱，从而旁通绕过液压泵/马达。这样，如果或当阀组件的负载侧上的压力足够高例如至少以预定的最小速度或至少以预定的最小功率驱动液压泵/马达，并且产生电能时，液压流体被引导或导向通过液压泵/马达。例如，阈值压力，或就此而言第一阈值和第二阈值中的每一个可以被固定在高于液压泵/马达在负载下产生的最大压力的30％、40％、50％、60％、70％或80％的值。
在第二阀子组件的负载侧上或阀组件的负载侧(＝阀组件的更靠近负载的一侧)上存在低压的情况下，液压流体通常旁通绕过液压泵/马达被引导到低压流体箱。在这种情况下，避免了较高的液压阻力，以便实现负载适当的释放(例如降低重物)速度。
在这种系统中，可以规定，该阀系统，并且特别是第一阀子系统包括能电磁驱动的双通阀。这种电磁阀易于控制并且可以实现第一阀子系统的功能。电控的螺线管(电磁铁)可用于切换流体通道。
在这种液压系统中也可以规定，第二阀子组件包括一个或多个压力控制阀，并且特别是仅包括压力控制阀。
第二阀子组件可包括一个或多个液压控制阀。例如，可以设想，第二阀子组件的阀仅由第二阀子组件的负载侧上的液压压力控制。
可以进一步规定，该阀组件，特别是第二阀子组件包括先导操作阀和顺序阀，这两个阀都与该第一阀子系统直接流体地连接。
所述两个阀都可以由在它们的输入或出口通道处的液压值控制。这些阀将在下面进一步详细描述。
还可以规定，第一释放通道将阀组件，特别是第二阀子组件与液压泵/ 马达直接流体地连接。
本实用新型的另一实施方式可以规定，第二释放通道将阀组件，特别是第二阀子组件与直接连接到低压流体箱的流量控制阀流体地连接，使得液压流体从第二阀子组件通过流量控制阀流至低压流体箱。
流量控制阀允许根据流量控制阀的负载一侧(即，流量控制阀的更靠近负载的一侧)上的流体压力来改变流动阻力，从而对液压流体的流动速度进行控制。这样，在叉车的示例中，可以控制重物下降的速度。
还可以进一步规定，第一释放通道穿过液压泵/马达到达低压流体箱。
此外，可以规定，液压泵/马达与第二阀子组件之间的第一释放通道通过安全减压阀流体地连接到低压流体箱。
因此，提供安全元件以便防止液压泵/马达与负载之间的液压流体压力超过临界值。如果第一释放通道至少部分地在工作阶段中用作输送通道以便将液压流体从液压泵/马达以高压力输送到负载，则这是特别重要的。
因此，可以进一步规定，液压泵/电动机通过输送通道与液压负载流体地连接，该输送通道穿过第一阀子组件并且旁通绕过第二阀子组件。
因此，通过切换第一子组件，液压泵/马达可以容易地与液压负载流体地连接，并且该连接也可以容易地由第一阀子组件关闭。如上所述，通过第一阀子组件将液压泵/马达与液压负载连接的流体通道可以与第一释放通道部分地相同。
附图说明
基于一些实施方式的示例，本实用新型将在附图中示出，并且将在下面参考附图进行解释。
图1示出了具有回收系统的液压系统，其中阀组件仅功能性地示出；
图2示出了液压系统的第一具体实施方式；以及
图3示出了液压系统的第二实施方式。
具体实施方式
图1示意性地示出了在缸2b中具有活塞2a的液压负载2，其可以由加压的液压流体或工作流体致动。应当理解的是，在替代实施方式中，液压负载2可以包括例如液压马达。为了致动负载2，液压泵/马达1可产生高压液压流体，该高压液压流体通过输送通道13并部分地通过释放通道9b 被输送到负载2。液压泵/马达1通过输送通道13流体地连接到负载2。从泵/马达1到负载2的加压液压流体的输送由阀组件5的第一阀子组件5a 控制。输送通道13可以旁通绕过第二阀子组件5b，这将在下面更详细地说明。当泵/马达1将加压液压流体输送到负载2时，负载2被致动。例如，在叉车中，负载2可以用于提升重物。当重物已经被提升时，第一阀组件 5a可用于将负载2与泵/马达1流体地断开，并且重物可保持在相同位置，直到释放通道9b、10b被打开并且加压的工作流体可从负载2通过释放通道流至低压流体箱4。
第一阀子组件5a与第二阀子组件5b流体地连接。第二阀子组件5b具有一个或多个液压阀，该液压阀构造成：如果或当第二阀子组件5b的负载侧上的压力值高于阈值p*时，第二阀子组件5b的第一流体出口9a打开。在这种情况下，第二出口通道10a同时关闭。
然后，液压流体流经第一释放通道9b并流至液压泵/马达1，并进一步流至低压流体箱4，从而驱动液压泵/马达1，所述释放通道9b的一部分长度可以与输送通道13相同。液压泵/马达1机械地联接至电机3，该电机3 在这种情况下可以用作发电机并产生电能。然后电能可以被馈送到转换器 14中。转换器14可以例如将电能转换成DC电能，并且可以将其馈送到诸如电池15的能量存储装置中。
转换器14同时可用作第二电动机16的控制和能量源。例如，第二电动机16可用于推进包括液压系统的车辆，例如叉车。这样，电池15和转换器14可用于控制并用作两个电机3、16的能量源。第二电动机16可在制动阶段也用作发电机并将能量馈送到电池15中。
如果或当第二阀子组件5b的负载侧处的压力值低于阈值p*时，第一出口通道9a关闭而第二出口通道10a打开，使得液压流体可直接从第二阀子组件5b通过第二释放通道10b并输送到流体箱4。
使用图1所示的操作模式，可以保证液压流体可以在适当的时间以适当的速度从负载2流至低压箱4，并且同时，如果或当负载2处的压力足够时，液压流体可以经过液压泵/马达1并驱动液压泵/马达1。然后，液压泵 /马达可以驱动发电机以回收能量并将其转换成可以存储在诸如电池的能量存储器中的电能。
图2示出了相对于图1说明的液压系统的另一实施方式。在图2所示的实施方式中，阀组件5包括三个阀，其中电磁致动阀6由电信号驱动，并且选择性地将液压负载2与液压泵/马达1或与第二阀子组件5b的阀7、 8流体地连接。阀7是顺序阀，如果或当其入口通道17处的压力高于p*时，该顺序阀将其入口通道17流体地连接至其出口通道9a。在这种情况下，阀 7打开，使得液压流体可以经过阀7到达液压泵/马达1。
阀7由其入口通道17处的压力来进行液压控制和驱动。第二阀子组件还包括先导操作阀8，如果或当其入口通道18处的压力低于压力p*时，该先导操作阀打开。在这种情况下，阀8允许液压流体经过其出口通道10a 和第二释放通道10b到达低压流体箱4。如果或当或一旦入口通道18处的压力高于p*时，阀8关闭。也使用液压压力来控制和操作阀8。
阀8的出口通道10a与第二释放通道10b流体地连接，该第二释放通道10b穿过流量控制阀11。流量控制阀11由液压控制，并补偿压力变化和改变，以保证恒定的流体流量。
液压泵/马达1经由第一释放通道9b与第二阀子组件7、8流体地连接。第一释放通道9b与用于将加压流体从液压泵/马达1输送到负载2的输送通道13部分地相同。输送通道13穿过电磁致动阀6。输送通道或电磁致动阀 6包含止回阀19、20(图3)。止回阀19、20构造成允许加压流体通过止回阀19、20被输送到液压负载2，并且阻止液压流体从负载2朝向液压泵/ 马达1的流动。
顺序阀7和先导操作阀8在它们的入口通道17、18处彼此流体地连接。阀7、8还连接到电磁致动阀6的流体端口或出口通道。顺序阀7的出口通道9a与液压泵/马达1和安全减压阀12流体地连接。先导操作阀8的出口通道10a与流量控制阀11流体地连接。液压负载2与电磁致动阀6的入口通道流体地连接。
图3示出了图2中所示实施方式的变型。
在图3所示的实施方式中，电磁致动阀6的出口通道19与顺序阀7和先导操作阀8的入口通道17、18流体地连接或直接流体地连接。出口通道 19还通过止回阀20与液压泵/马达1流体地连接。止回阀20构造成允许液压流体从液压泵/马达1通过止回阀20流向液压负载2，并且阻止液压流体从液压负载2通过止回阀20流向液压泵/马达1。如果或当通过打开阀6来释放负载2时，处于压力下的液压流体可以同时从负载2流向阀7、8。通过止回阀19、20来阻断朝向液压泵/马达1的流体路径。阀7、8根据如上所述的压力阀状态而打开，使得如果或当压力高到足以超过p*时，来自负载2的加压流体流过液压泵/马达1或者其流过阀8和流量控制阀11而直接到达低压流体箱4，从而旁通绕过液压泵/马达1。
目前提出的液压系统可用于从液压负载或经由液压负载回收液压能或静能，并将其转换成随后可存储在诸如电池的存储装置中的电能。同时，可以保证从液压负载流至低压流体箱的液压流体的压力和/或速度足以允许负载被释放并且能量被足够快速地恢复，例如在预定的时间量内。例如，在叉车中，可以保证叉足够快速地下降。在此公开的实施方式需要很少的控制装置。所使用的控制装置主要基于液压驱动控制。

Claims (10)

1.一种液压系统，其特征在于，包括：
液压泵/马达(1)；
液压负载(2)；
电机(3)，所述电机构造成作为发电机工作且与所述液压泵/马达(1)机械地联接；
低压流体箱(4)；以及
阀组件(5、5a、5b、6、7、8)，所述阀组件包括选择性地将所述液压负载(2)与所述低压流体箱(4)流体地连接的一个或多个阀(6、7、8)，
其中，所述阀组件(5、5a、5b；6、7、8)构造成：当所述液压负载(2)处的压力高于预定阈值压力时，所述阀组件(5、5a、5b；6、7、8)将所述液压负载(2)与所述液压泵/马达(1)流体地连接，并且将所述液压负载(2)与所述低压流体箱(4)流体地断开，
而当所述液压负载(2)处的压力低于预定阈值压力时，所述阀组件(5、5a、5b；6、7、8)将所述液压负载(2)与所述液压泵/马达(1)流体地断开，并且将所述液压负载(2)与所述低压流体箱(4)流体地连接，从而旁通绕过所述液压泵/马达(1)。
2.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述液压泵/马达(1)构造成对液压流体进行加压，其中，所述液压负载(2)构造成存储能量并且使用所存储的能量来在所述液压流体上产生压力，其中，所述阀组件包括第一阀子组件(5a；6)和第二阀子组件(5b；7、8)，其中，所述第一阀子组件(5a；6)能够在作为工作构造的第一构造与作为释放构造的第二构造之间切换，其中，所述第一阀子组件(5a；6)能够通过所述第二阀子组件(5b；7、8)与所述低压流体箱(4)流体地连接，其中，所述第二阀子组件(5b；7、8)的第一出口通道(9a)能够通过第一释放通道(9b)与所述低压流体箱(4)流体地连接，并且所述第二阀子组件(5b；7、8)的第二出口通道(10a)能够通过第二释放通道(10b)与所述低压流体箱(4)流体连接，其中，所述第一释放通道(9b)以允许所述液压流体驱动所述液压泵/马达(1)和所述电机(3)的方式穿过所述液压泵/马达(1)，其中，所述第二释放通道(10b)旁通绕过所述液压泵/马达(1)，并且其中，所述第二阀子组件(5b；7、8)能够由所述液压负载(2)处的液压压力控制，以便在所述液压负载(2)处的液压压力高于所述预定阈值压力的情况下打开所述第一出口通道(9a)并且关闭所述第二出口通道(10a)，在所述液压负载(2)处的液压压力低于所述预定阈值压力的情况下关闭所述第一出口通道(9a)并且打开所述第二出口通道(10a)。
3.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述阀组件(5、5a、5b；6、7、8)，并且特别是所述第一阀子组件(5a；6)包括能电磁驱动的双通阀(6)。
4.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述第二阀子组件(5b；7、8)包括一个或多个压力控制阀(7，8)，并且特别是仅包括压力控制阀。
5.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述阀组件(5、5a、5b；6、7、8)，特别是所述第二阀子组件(5b；7、8)包括流体地连接到或能连接到所述第一阀子组件(5a；6)的先导操作阀(8)和顺序阀(7)。
6.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，第一释放通道(9b)将所述阀组件，特别是所述第二阀子组件(5b；7、8)与所述液压泵/马达(1)直接流体地连接。
7.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述第二释放通道(10b)将所述阀组件，特别是所述第二阀子组件(5b；7、8)与流体地连接到或能连接到所述低压流体箱(4)的流量控制阀(11)流体地连接，使得所述液压流体从所述第二阀子组件(5b；7、8)通过所述流量控制阀(11)流至所述低压流体箱(4)。
8.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述第一释放通道(9b)穿过所述液压泵/马达(1)到达所述低压流体箱(4)。
9.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述液压泵/马达(1)与所述第二阀子组件(5b；7、8)之间的所述第一释放通道(9b)通过安全减压阀(12)流体地连接到或能连接到所述低压流体箱(4)。
10.如权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述液压泵通过输送通道(13)流体地连接到或能连接到所述液压负载(2)，所述输送通道穿过所述第一阀子组件(5a，6)并旁通绕过所述第二阀子组件(5b、7、8)。
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