用於平衡液壓作用壓力的設備的製作方法

2023-05-29 23:54:56 2

專利名稱：用於平衡液壓作用壓力的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於平衡在液壓系統的液壓致動器和液壓蓄能器中的液壓作用壓力的設備。
背景技術：
在例如用於支撐系統或升降系統的、其中使用液壓致動器的液壓系統中，現有技術中為了對被液壓致動器移動的構件進行彈性減振或緩衝運動，使用液壓蓄能器作為與致動器液壓耦聯的彈性元件或緩衝元件。但在這種系統的一些工作情況中，需要在致動器與由該致動器操縱的器件之間的無彈性的剛性的作用連接，例如當涉及應當形成剛性支撐元件的、液壓操縱的懸臂或者涉及應當在使用時被無振動地控制的工作裝置是便是如此。關於這些要求，在相關的致動器與液壓蓄能器之間的連接必須被阻斷。在彈性作用被阻斷的情況下進行工作時，液壓致動器中的作用壓力與待由該液壓致動器引起的工作功率相應地變化。現在當系統從彈性作用被阻斷的狀態再次轉變到液壓蓄能器被接通的狀態時，液壓蓄能器與致動器之間的作用壓力差導致在致動器上的不受控制的運動，這構成對系統的危險並且對於系統操作者的安全風險。

發明內容
由此，本發明的目的在於，提出一種防止這種安全風險的設備。根據本發明，所述目的通過一種整體上具有權利要求1特徵的壓力平衡設備來實現。據此，根據本發明規定，阻斷在液壓致動器與液壓蓄能器之間的連接的閥結構具有附加的控制閥裝置，該控制閥裝置在預定的作用壓力差被超過時進行壓力平衡。由此避免了在系統從彈性作用被阻斷的狀態向彈性作用被釋放的狀態轉變時出現不受控制的運動的風險，因為液壓蓄能器和液壓致動器的各自的作用壓力相互匹配。如果在彈性作用被阻斷的狀態下在液壓蓄能器中作用的壓力小於在液壓致動器中的在相應工作情形下給定的作用壓力，則可以按已知的方式簡單地這樣進行壓力平衡， 即，液壓致動器經由一個止回閥將液壓蓄能器加載直到相同壓力，其中該止回閥在壓力相等時關閉。然而本發明的特別的優點在於，當在液壓蓄能器中存在較高的壓力時，通過朝向液壓系統的儲箱側排放壓力使該壓力降低。根據特別有利的實施例，為此目的涉及如下的布置，閥結構具有方向閥，該方向閥在其打開狀態下建立在液壓致動器與液壓蓄能器之間的直接的流體連接，而在其阻斷狀態下中斷該流體連接，其中，控制閥裝置根據方向閥的到阻斷狀態中的轉變而能被激活並且包括排放閥，該排放閥能通過超過預定大小的作用壓力差而被控制到其打開狀態中，在該打開狀態下形成使壓力差減小的、通向液壓系統的儲箱側的排放路徑。由此確保，不僅作用壓力的平衡通過對液壓蓄能器的加載實現，而且能實現將液壓蓄能器僅加載到這樣的壓力水平，在該壓力水平時規定的壓力差未被超過，因為在達到該壓力差時壓力平衡經由通向系統儲箱側的排放閥來實現。在本發明的一種優選的應用情況中，作業機械的至少一個升降缸設置成液壓致動器，所述升降缸的產生舉升力的活塞側及該升降缸的杆側與作業機械的控制塊相連接，其中，升降缸的活塞側能經由方向閥與液壓蓄能器連接並且控制閥裝置具有通向液壓蓄能器的接頭以及通向升降缸的活塞側和通向杆側的流體路徑，這兩個流體路徑包括止回閥，這些止回閥僅向升降缸的引導較高作用壓力的一側打開流體路徑。特別有利地可以涉及如下的布置設有一形式為壓力天平器(Druckwaage)的排放閥，該壓力天平器在打開狀態下從與液壓蓄能器的連接部以及從相應打開的通向升降缸的流體路徑打開通向儲箱側的排放路徑。為了避免產生噪聲或損壞液壓蓄能器，可以涉及如下的布置當壓力差略大於零時，僅進行從蓄能器朝向儲箱側的排放過程。在此，一增強關閉壓力的作用的預載裝置可以作用在壓力天平器上。在特別有利的實施例中，壓力天平器具有一滑閥活塞，該滑閥活塞為了它移動到阻斷位置中而在一個活塞面上能被加載來自液壓工作迴路的關閉壓力並且被加載預載彈簧的力。


下面藉助附圖所示的實施例詳細闡述本發明。附圖中圖1示出一輪式裝載機形式的移動式作業機械的示意性簡化示出的側視圖，該輪式裝載機設有按照本發明的設備的一種實施形式；圖2示出按照本發明的設備的實施例的液壓系統的線路示意圖，其中以彈性作用被釋放的運行狀態示出；圖3示出一與圖2相應的視圖，其中示出液壓蓄能器中的作用壓力小於在升降缸活塞側上的作用壓力的運行狀態；圖4示出一相應的視圖，其中蓄能器中的作用壓力大於在升降缸的活塞側上的作用壓力；圖5示出一相應的視圖，其中在升降缸杆側上的作用壓力大於在活塞側上或在液壓蓄能器中的作用壓力；圖6示出用作該實施形式的排放閥的壓力天平器的原理圖；圖7示出圖6的壓力天平器的示意圖；以及圖8示出一用作壓力天平器的滑閥的縱剖視圖，該滑閥可用在一未示出的閥塊中。
具體實施例方式圖1示出一輪式裝載機1形式的移動式作業機械，其鏟鬥3與一升降缸5耦聯。該升降缸形成按照本發明的設備的此處將說明的實施例的液壓致動器。據此，升降缸5的在供給壓力時產生用於鏟鬥3的舉升力的活塞側7通過在圖1中未示出的液壓部件與在圖1 中僅象徵示出的液壓蓄能器9相連接。
圖2至5示出分別處於不同的運行狀態的液壓系統的線路的示意圖。圖2示出彈性作用被釋放時的狀態。作業機械(輪式裝載機1)的控制塊13連同壓力供給裝置(未示出)與升降缸5的活塞側7及其杆側15相連接，以受控制地對該升降缸進行供給。形成液壓系統主要部分的閥結構11具有入口 17和19，升降缸5的活塞側7和杆側15分別連接在這些入口上。在閥結構11的出口 21和23上分別連接液壓系統的液壓蓄能器9和儲箱 25。如上所述，圖2示出彈性作用被釋放的運行狀態。在此，一方向閥27由於其機械的彈簧預載裝置四而處於其打開狀態，其中，活塞側7在接頭17上直接在出口 21處連接於液壓蓄能器9，而升降缸5的杆側15經由入口 19在出口 23處直接與儲箱25連接。在這種運行狀態下，其餘的液壓構件不參與運行過程，也就是說，系統實現對升降缸5的工作的常見的彈性減振/緩衝。如上所述，在確定的工作情形中彈性減振是不利的或有害的。在操縱裝載機1的鏟鬥3時，例如彈入或彈出在鏟鬥3的位置調整的精度方面不利地起作用。系統以如下方式轉變到彈性作用被阻斷的狀態，即，通過經由控制管路50輸入液壓控制壓力使方向閥27 克服預載裝置四到達阻斷狀態，這在下面詳細說明。圖3至5示出在彈性作用分別被阻斷時的三個不同的運行方式。在此，圖3涉及這樣的狀態，在該狀態中由運行決定地在升降缸5的活塞側7上存在比在液壓蓄能器9中更高的作用壓力。相應地，在圖3中以加粗示出的線示出引導較高壓力的流體連接，S卩，從閥結構11的入口 17經由管路分支31到阻斷的方向閥27以及從管路分支31分支出地經由粗虛線表示的關閉壓力控制管路33到排放閥37的控制接頭35。該控制接頭35在此稱為第二控制接頭。根據在管路分支31中存在的作用壓力，該作用壓力高於以細線表示的管路分支39中的在入口 19上和升降缸5的杆側15上的那個作用壓力，連接到管路分支31 上的止回閥41打開，使得經由蓄能器管路43在出口 21處將蓄能器9加載到活塞側7的壓力。在這種狀態下，與上述止回閥41同一方向地接入在蓄能器管路43與入口 19之間的止回閥45關閉。止回閥41和45的這種布置使得，經由各一個分別通過打開其中一個或另一個止回閥形成的流體路徑，從入口 17和19分別較高的作用壓力在系統中起作用。另外，在通向蓄能器9的連接管路中在止回閥41與45的兩個連接部位之間連接另一止回閥46，該另一止回閥朝向蓄能器9指向地移動到其如下的關閉位置。排放閥37的另一控制接頭47在此稱為第一控制接頭，經由一控制閥49 (當該控制閥處其在圖3中所示的打開狀態時)與蓄能器管路43連接，該蓄能器管路又根據其中一個或另一個流體路徑一亦即根據哪一個止回閥41或45是打開的一而與入口 17或入口 19相連接。在圖3所示的狀態中，這便是經過止回閥41的、通向引導較高作用壓力的入口 17的流體路徑。通過打開的控制閥49而存在於第一控制接頭47上的壓力還用作液壓控制壓力，該液壓控制壓力使被其彈簧預載裝置四預加載到打開狀態的方向閥27液壓地轉變到圖3所示的關閉狀態，並且因而使整個系統進入彈性作用被阻斷的狀態。在彈性作用被釋放的在圖2中前面提到的狀態中，控制閥49處於其關閉狀態，該關閉狀態這樣實現，即，其操縱磁體51被通電，使得閥49克服打開彈簧52而被關閉。由此在彈性作用被釋放的狀態下，排放閥37的第一控制接頭47和方向閥27的控制管路50通過與儲箱側25的連接是無壓力的。因此，預載裝置四將方向閥27保持在其打開狀態。如果中斷對操縱磁體51的通電並且打開控制閥49，則經由控制管路50來控制方向閥27克服其預載裝置四液壓地進入阻斷狀態並且系統轉變到彈性作用被阻斷的狀態，如這在圖3至 5中所示。在圖3所示的狀態中，在管路分支31中存在的較高的作用壓力經由止回閥41和蓄能器管路43對液壓蓄能器9加載，在排放閥37的第一控制接頭47和第二控制接頭35上總是存在相同的壓力，亦即從入口 17經由控制管路33和同樣從入口 17經由打開的止回閥 41以及打開的控制閥49。設有一個壓力天平器作為排放閥37，該壓力天平器在這種在控制接頭47和35上有相同壓力的情況下處於關閉狀態。排放閥47在該關閉狀態下不形成從入口接頭53朝向出口接頭55的排放路徑，該出口接頭經由排放管路57、經由出口 23通向儲箱25。因此，從蓄能器管路43不進行排放過程，該蓄能器線路經由一個形成過壓保護的限壓閥59與出口 23和儲箱25相連接。一同樣連接在蓄能器管路43上的排放閥以「61」 表示，該排放閥僅為了維修目的而被手動打開。而圖4示出這樣的狀態，在該狀態中彈性作用同樣被阻斷，在液壓蓄能器9中的作用壓力高於由運行決定地在升降缸5的活塞側7上並且因而經由入口 17在閥結構11中起作用的系統壓力。為了在圖4中說明這種情況，蓄能器管路43在該圖的上部分中以粗實線示出而在其下部的管路部分中以粗虛線示出。根據在液壓蓄能器9中存在的、高於在升降缸5中的作用壓力，止回閥41關閉。因此，經由未通電的、被彈簧預載裝置52打開的控制閥49，在排放閥37的第一控制接頭47上存在液壓蓄能器9的較高的作用壓力，而第二控制接頭35經由管路分支31引導入口 17的較低的作用壓力。如上所述，排放閥37具有一個壓力天平器，該壓力天平器在圖7中以示意圖示出而在圖6中以原理圖的形式示出。圖8示出一實際的實施例的縱剖視圖。顯然，涉及一具有在閥殼體63中可軸向移動的滑閥活塞65的滑閥，其以關閉位置示出，這通過在第二控制接頭35上作用的液壓關閉壓力實現，通過機械預載力加強，該預載力在圖6和7中以67表示。排放閥37通過在第一控制接頭47上作用的液壓打開壓力而打開，前提是在滑閥活塞 65上的打開壓力引起比在控制接頭35上存在的關閉壓力更高的打開力，該關閉壓力通過預載力67加強。換言之，排放閥37打開以形成從入口接頭53到出口接頭55並且因而到儲箱25的排放路徑的條件是對於作用在滑閥活塞65上的力滿足這樣的關係，由在第二控制接頭35上的壓力加上機械預載力67得到的關閉力小於通過在第一控制接頭47上的液壓壓力產生的打開力。也就是F預載力+F壓力μ < F壓力47據此，在圖4的狀態中，從液壓蓄能器9排出壓力，一直到與形成排放閥37的壓力天平器的設計相應地、亦即與有效的活塞面和有效的預載力67相應地，在蓄能器9和因而入口接頭53相對於控制接頭35、即升降缸5之間僅仍留下給定的、希望的、很小的壓力過量值。這意味著，排放過程不會使在液壓蓄能器9中的壓力下降到值零。在這裡，在一種有利的實施例中可規定，作為通過活塞幾何結構和預載力67預定的打開壓力差，存在約為8巴的壓力水平。圖8示出一種實施例，其中兩個螺旋彈簧69和 71作用在一個兩件式的滑閥活塞65上以產生預載力67，這兩個螺旋彈簧將活塞65在該圖中向右預加載到所示的關閉位置中，在該關閉位置中，位於滑閥殼體53的在該圖中右側的軸向端部上的入口接頭53相對於出口接頭55阻斷。除了預載力67外，第二控制接頭35 的液壓壓力也作用在活塞65的在該圖中的左側上。作為用於使活塞65在該圖中向左移動的打開壓力，經由第一控制接頭47對右側的活塞面施加打開壓力。為了確保在入口接頭53上存在的壓力不作為決定壓力天平器性能的有效的控制壓力起作用，重要的是，在圖6中在73處示出的、與在接頭53和55之間的控制邊緣75和 77鄰接的活塞面明顯小於在控制接頭47或控制接頭35處的壓力室上的有效的活塞面79、 79a 禾P 81。圖5涉及另一狀態，在該狀態中，與在入口 17上的壓力或在液壓蓄能器9中的壓力相比，在閥結構11的入口 19上存在更高的作用壓力。如果當作業機械在彈性作用被阻斷的情況下運行時器件撞到障礙上，則出現這種運行狀態。這可能例如是如下的情況，即移動式機器、如輪式裝載機1以其鏟鬥3撞到形成凸起的障礙上，由此輪式裝載機1的作用在鏟鬥3上的重量使相關升降缸5的活塞移向杆側15，從而在杆側15上出現過壓。經由入口 19和在該狀態下打開的止回閥45，該過壓是起作用的，也經由打開的控制閥49在排放閥37 的第一控制接頭47上，使得在滿足打開條件、即在接頭53上的壓力高於控制接頭35的情況下，該控制接頭經由管路分支31與入口 17相連接，排放閥37打開，由此通向儲箱25的排放路徑也打開，由此對蓄能器管路43進行卸壓。在控制接頭47中的較高的壓力確保，閥 37不處於阻斷位置。特別是如圖6和8所示，真正的壓力天平器通過螺旋彈簧69以及通過可軸向移動的滑閥活塞65的有效的壓力面形成。構成為控制滑閥的阻斷活塞又通過螺旋彈簧71以及所述阻斷活塞部件的有效的活塞面81形成。如圖6所示，圖6中以65表示的活塞可以構造成多件式的，以便這樣地形成一個止回閥，也就是說，多件式的實施方式避免當在接頭55上存在的壓力高於通過螺旋彈簧69 和71的預載力加上由在第二控制接頭35上的壓力形成的有效壓力而形成的壓力時，導致閥座陽打開並且就此而言導致流體不希望地回流到系統中。如果想要放棄這種止回閥功能，則所示的滑閥活塞結構也可以一體地構成(未示出)。因此通過本發明確保，作為安全功能在所有運行方式中給出壓力平衡。當然，排放閥37的如根據圖6和8所示的構造方式不是強制的。可以使用功能與上述打開關閉條件相符的任何閥結構。另外，兩件式構造的滑閥活塞65的在圖8中所示的構造方式也不是強制的，其中，位於該圖中右側的活塞部件在入口接頭53處形成一個止回閥，該止回閥被以69 表示的彈簧施加小的關閉力。在該構造方式中，以71表示的關閉彈簧形成在圖6和7中以 67表示的預載裝置的主要部分，所述預載裝置加強閥的關閉力。
權利要求
1.用於平衡在液壓系統(11，13)的液壓蓄能器(9)與液壓致動器(5)中的液壓作用壓力的設備，該設備包括閥結構(XT)和控制閥裝置(11)，所述閥結構用於阻斷在液壓致動器(5)與液壓蓄能器(9)之間的連接，所述控制閥裝置在預定的作用壓力差被超過時進行壓力平衡。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於所述閥結構具有方向閥(27)，該方向閥在其打開狀態下建立在液壓致動器( 與液壓蓄能器(9)之間的直接的流體連接、而在其阻斷狀態下中斷該流體連接；所述控制閥裝置(11)根據方向閥(XT)的到阻斷狀態中的轉變而能被激活並且包括排放閥(37)，該排放閥能通過超過預定大小的作用壓力差被控制到其打開狀態中，在該打開狀態中形成使壓力差減小的、通向液壓系統(11，13)的儲箱側05) 的排放路徑(57)。
3.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於作業機械(1)的至少一個升降缸( 設置成液壓致動器，所述升降缸的產生舉升力的活塞側(7)及所述升降缸的杆側 (15)與作業機械(1)的控制塊(13)相連接；所述升降缸(5)的活塞側(7)能經由方向閥 (27)與液壓蓄能器(9)連接；所述控制閥裝置(11)具有通向液壓蓄能器(9)的連接部03) 以及通向升降缸(5)的活塞側(7)和通向杆側(15)的流體路徑01，45)，這兩個流體路徑包括止回閥01，45)，所述止回閥僅從升降缸(5)的引導較高作用壓力的管路打開路徑。
4.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於設有一形式為壓力天平器 (37)的排放閥，該壓力天平器在打開狀態下從與液壓蓄能器(9)的連接部以及從相應打開的通向升降缸(5)的流體路徑01，45)打開通向儲箱側05)的排放路徑(57)。
5.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於所述壓力天平器(37)具有一個與液壓蓄能器(9)連接的入口接頭(53)、一個與儲箱0 連接的出口接頭(55)、一個用於輸入解阻壓力的第一控制接頭G7)以及一個用於輸入關閉壓力的第二控制接頭(35)。
6.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於第二控制接頭(3 與升降缸 (5)的活塞側(7)連接。
7.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於一預載裝置(67)作用在所述壓力天平器(37)上，該預載裝置加強在第二控制接頭(3 上的關閉壓力的作用。
8.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於所述壓力天平器(37)具有一滑閥活塞(65)，該滑閥活塞為了它移動到阻斷位置中而在一個活塞面(81)上不僅能被加載在第二控制接頭(3 上存在的關閉壓力、而且被加載預載彈簧(69，71)的力；另一個活塞面(79a)能被加載在第一控制接頭G7)處存在的解阻壓力。
9.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於滑閥活塞(6 的與第二控制接頭(3 鄰接的有效的活塞面(81)大於與第一控制接頭G7)鄰接的有效的活塞面(79)。
10.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於壓力天平器(37)的入口接頭(5 在滑閥活塞(6 的與預載彈簧(69，71)相反的端部處通過滑閥殼體(6 的沿軸向的端側的開口形成；在滑閥活塞(6 的相配的端部區域上以及在滑閥殼體(6 上在該滑閥殼體的端側的開口與在殼體(6 中沿軸向向內偏置的第一控制接頭G7)之間各設有一個控制邊緣(77，75)。
11.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於所述方向閥m被機械地預加載到打開狀態並且能夠被液壓地控制到阻斷狀態。
12.根據上述權利要求中任一項所述的設備，其特徵在於一控制閥0 在打開狀態下將控制閥裝置(11)的引導較高作用壓力的流體路徑Gl，45)與壓力天平器(37)的第一控制接頭G7)相連接，並且給方向閥(XT)提供阻斷它的液壓壓力。
全文摘要
一種用於平衡在液壓系統(11，13)的液壓蓄能器(9)與液壓致動器(5)中的液壓作用壓力的設備，該設備包括閥結構(27)和控制閥裝置(11)，所述閥結構用於阻斷在液壓致動器(5)與液壓蓄能器(9)之間的連接，所述控制閥裝置在預定的作用壓力差被超過時進行壓力平衡。
文檔編號E02F9/22GK102209814SQ200980144211
公開日2011年10月5日 申請日期2009年10月16日 優先權日2008年11月7日
發明者R·洪斯拜恩 申請人:Hydac系統有限公司