專利名稱：具有多個(gè)液壓泵和一個(gè)能量回收裝置的液壓驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I前序部分所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
具有第一和第二液壓泵的移動作業(yè)機(jī)械早已為人所知。第一液壓泵(也稱作工作泵)用于供應(yīng)通常多個(gè)第一消耗裝置，例如具有輪或者履帶的行走驅(qū)動裝置、可旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)的驅(qū)動裝置、具有多個(gè)關(guān)節(jié)的可動懸臂的驅(qū)動裝置或者轉(zhuǎn)向系的驅(qū)動裝置。利用第一控制裝置、尤其利用包括多個(gè)分開用于各種消耗裝置的閥盤的閥組來控制各個(gè)消耗裝置的運(yùn)動。在此優(yōu)選按照與負(fù)載有關(guān)的流量分配(LUDV)的原理將第一液壓泵的流體流量分配給各個(gè)消耗裝置，其中，也可想到其它控制原理，例如Load Sensing(負(fù)荷傳感)或者Open
Center。工作泵通常具有高的最大輸送量，從而能夠快速執(zhí)行各種消耗裝置的運(yùn)動。工作泵可以配有可調(diào)節(jié)的排量，從而僅僅提供消耗裝置的希望運(yùn)動真實(shí)需要的流量。因此與定量泵相比可以避免能量損失。移動作業(yè)機(jī)械除了具有工作泵之外，還具有在盡可能大的能源效率方面專為特定的消耗裝置量身定制的其它液壓泵。例如提供液壓流體來操作先導(dǎo)閥和類似閥的控制油泵。此外還有用來對移動作業(yè)機(jī)械的液壓流體進(jìn)行散熱的風(fēng)扇葉輪的驅(qū)動裝置。其它液壓泵的成本通常特別低廉。因此它們具有恒定不變的排量并且例如可設(shè)計(jì)成齒輪泵，其中可想到其它的實(shí)施方式。由DE 102009053618 Al已知，從工作泵的消耗裝置回流的液壓流體以高于環(huán)境壓力的壓力經(jīng)由回流管路流回到工作泵的流體輸入端。工作泵使得該液壓流體達(dá)到工作壓力。與直接從油箱吸入的方式相比，這樣可以節(jié)約能量，這由回流的液壓流體的超壓和工作泵的輸送流量算出。具有特別高的能量回收潛力的工作裝置是應(yīng)可用來使得重物升高并且重新下降的移動作業(yè)機(jī)械的懸臂。在此，可將用來驅(qū)動絞盤的液壓馬達(dá)或者將用來驅(qū)動懸臂的各種關(guān)節(jié)和伸縮桿的液壓缸作為液壓流體的消耗裝置。當(dāng)重物下降時(shí)，液壓流體從所述的消耗裝置回流，液壓流體能夠在流入回流管路中之前通過節(jié)流達(dá)到明顯高于環(huán)境壓力的壓力。為了使得所述的回流的液壓流體不回流到油箱、而是流入工作泵之中，在工作泵的流體輸入端上設(shè)置止回閥，其中，回流管路通入到將止回閥與工作泵流體的輸入端相連的輸入管路之中。當(dāng)工作泵通過止回閥從油箱吸入液壓流體時(shí)，為了使得止回閥上的壓力降很小，該止回閥必須設(shè)計(jì)有大的通流橫截面。如果壓力降太大，就會導(dǎo)致工作泵的流體輸入端上出現(xiàn)空化作用，從而可能會使其受損。此外可變的抽吸壓力還會影響工作泵的輸送壓力的調(diào)節(jié)，在上述的LUDV原理中必定需要該調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，在已知的移動作業(yè)機(jī)械中以簡單方式可利用上述能量回收原理，其中，尤其是應(yīng)當(dāng)避免上述缺點(diǎn)。
按照獨(dú)立權(quán)利要求該任務(wù)通過以下方式解決，第二液壓泵的流體輸入端通過回流管路這樣地與至少一個(gè)第一消耗裝置相連，使得從所述至少一個(gè)第一消耗裝置回流的液壓流體能夠以高于環(huán)境壓力的壓力流入第二液壓泵中。也就是回流的液壓流體流不再回到第一液壓泵(工作泵)、而是流回到另一個(gè)第二液壓泵之中。第二液壓泵可以非常簡單地構(gòu)造，使得回流的液壓流體對第二泵的運(yùn)行的干擾盡可能少。移動作業(yè)機(jī)械中多數(shù)均有此類簡單的液壓泵，例如以上所述的控制油泵或者用于驅(qū)動風(fēng)扇葉輪的泵形式。這樣就能以比較少的花費(fèi)應(yīng)用眾所周知的能量回收原理。在從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的有利的擴(kuò)展構(gòu)型和改進(jìn)方式。第二液壓泵的流體輸入端可以通過輸入管路與一個(gè)閥，優(yōu)選與一個(gè)止回閥相連，該閥又與油箱相連，其中，該閥被這樣地安裝，使得能夠抑制液壓流體從第二液壓泵經(jīng)由抽吸管路回流到油箱之中，所述回流管路通入到輸入管路之中。這樣可防止經(jīng)由回流管路回流的液壓流體漏入油箱之中，其中，液壓流體不會流入到第二液壓泵之中。替代止回閥也可
以使用電操作閥或者電液操作閥。第二液壓泵的流體輸出端可以與一個(gè)旁通閥相連，從第二液壓泵流出的液壓流體可以選擇地通過旁通閥基本上沒有反壓地導(dǎo)入油箱之中，其中第二液壓泵可以作為液壓馬達(dá)工作。這樣就能直接利用第二液壓泵作為回流液壓油的消耗裝置。如果由同一個(gè)發(fā)動機(jī)(例如柴油發(fā)動機(jī))驅(qū)動第一和第二液壓泵，則可通過第二液壓泵減輕其負(fù)荷。但也可以由電機(jī)驅(qū)動第二液壓泵，由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器或者變頻器給電機(jī)供電。這樣就能將回流液壓流體的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢责伻胄铍姵鼗蛘唣伻腚娋W(wǎng)的電能。即使當(dāng)?shù)诙簤罕玫南难b置不需要液壓流體時(shí)，回流液壓流體的液壓能也不會損失。第一液壓泵可以具有比第二液壓泵更高的最大輸送流量。然后就能使上述止回閥具有比直接回送到第一液壓泵(工作泵)中時(shí)更小的通流橫截面。第一液壓泵可以具有可調(diào)的排量，第二液壓泵的排量則是恒定不變的，因此第二液壓泵的成本特別低廉。優(yōu)選想到將第二液壓泵設(shè)計(jì)成齒輪泵形式。此外回流的液壓流體在第一液壓泵的輸送壓力的調(diào)節(jié)范圍中不會妨礙可變排量的調(diào)節(jié)。第二液壓泵從開始起就不會發(fā)生這種調(diào)節(jié)。可以設(shè)置第一控制裝置，所述至少一個(gè)第一消耗裝置通過第一控制裝置與第一液壓泵和油箱相連，所述控制裝置可以控制至少一個(gè)第一消耗裝置的運(yùn)動，其中，回流管路與第一控制裝置相連。所述第一控制裝置優(yōu)選是包括多個(gè)分開用于各個(gè)消耗裝置的閥盤的閥組。閥組優(yōu)選按照LUDV原理或者Load-Sensing原理進(jìn)行工作，也就是說，借助壓力稱通過流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)通向各個(gè)消耗裝置的流量。但是并不排除其它控制原理，例如PositiveControl或者Open Center。如果消耗裝置具有多個(gè)運(yùn)動方向，則回流的液壓流體反正必須流過第一控制裝置。因此可以在第一控制裝置中以特別簡單的方式使得回流的液壓流體轉(zhuǎn)入回流管路，其中，可以容易地將多余的液壓流體排入到油箱之中。第一控制裝置可以與一個(gè)液壓蓄能器相連，使得從至少一個(gè)第一消耗裝置回流的液壓流體能夠以高于環(huán)境壓力的壓力充注到液壓蓄能器之中，液壓流體可以從液壓蓄能器流入回流管路。第一消耗裝置通常在很短時(shí)間內(nèi)需要很大的流量，因此也會有相應(yīng)大小的回流流量。第一消耗裝置在其余時(shí)間內(nèi)通常處在靜止?fàn)顟B(tài)。而第二消耗裝置則通常需要很小的流量，但是仍然需要幾乎連續(xù)不斷的流量。通過所推薦的液壓蓄能器就能補(bǔ)償這種不同的消耗特性，而不會出現(xiàn)很大的能量損失。第一控制裝置可以包括一個(gè)具有優(yōu)選可調(diào)節(jié)的壓力額定值的壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器可以調(diào)節(jié)回流管路中的流體壓力。這樣就能將所述的流體壓力調(diào)整到使第二液壓泵以最佳運(yùn)行所需的值?？梢酝ㄟ^可調(diào)節(jié)的壓力額定值對隨時(shí)間變化的壓力需求做出反應(yīng)。第一控制裝置同時(shí)可以是第二消耗裝置。在第一控制裝置中通常需要控制油，例如需要將控制油用來操作先導(dǎo)閥?？梢杂傻诙簤罕霉?jié)省能量地提供該控制油。第二液壓泵可以具有可調(diào)節(jié)的排量，第一和第二液壓泵處于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接中。這樣第二液壓泵就可以驅(qū)動第一液壓泵，從而可減輕其驅(qū)動馬達(dá)的負(fù)荷。這時(shí)需要調(diào)節(jié)第二
液壓泵的排量，以使得回流的流量能夠與第二液壓泵的轉(zhuǎn)速相互匹配。


以下將根據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖所示如下圖I不出按照本發(fā)明的液壓驅(qū)動系統(tǒng)的液壓回路圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖I的液壓驅(qū)動系統(tǒng)10包括一個(gè)油箱11，其中填充了處在環(huán)境壓力下的液壓流體，尤其是液壓油。第一液壓泵20從油箱11抽吸液壓流體，以便供應(yīng)給優(yōu)選多個(gè)第一消耗裝置24。第一液壓泵20具有可調(diào)的排量，從而可以僅僅輸送第一消耗裝置24所需的流體流量，以避免能量損失。第一液壓泵20優(yōu)選被設(shè)計(jì)成斜軸機(jī)或斜盤機(jī)并且被柴油發(fā)動機(jī)21驅(qū)動。第一消耗裝置24優(yōu)選是作機(jī)械功的消耗裝置。尤其是可想到執(zhí)行(未示出的)移動式作業(yè)機(jī)械的各種工作運(yùn)動的消耗裝置。例如用于行走機(jī)構(gòu)、用于相對于底盤可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的上部結(jié)構(gòu)的運(yùn)動或用于驅(qū)動絞盤的液壓馬達(dá)25。也可以考慮例如能夠使得懸臂的各種關(guān)節(jié)和伸縮桿運(yùn)動的液壓缸26作為消耗裝置。優(yōu)選將第一控制裝置22設(shè)計(jì)成包括多個(gè)專門用于各個(gè)消耗裝置24的閥盤的閥組形式，利用第一控制裝置來控制向著各個(gè)消耗裝置24的流體流量及其運(yùn)動方向?？刂蒲b置22的回路結(jié)構(gòu)從以上提及的DE 102009053618A1可得知，區(qū)別在于那里所述的回流管路并非通向第一液壓泵，而是按照本發(fā)明通向第二液壓泵。此外還可以將那里所述的所有實(shí)施方式作為第一控制裝置22使用。DE 102009053618A1的全部內(nèi)容均被引用并且作為本申請的內(nèi)容。本申請人保留為了限制當(dāng)前保護(hù)范圍而求助于DE 102009053618A1的全部內(nèi)容的權(quán)利。第一控制裝置22與油箱11相連，從而可以將不需要用于第二液壓泵30的回流液壓流體排出到油箱中。此外第一控制裝置22還與液壓蓄能器23相連，從至少一個(gè)第一消耗裝置24回流的液壓流體能夠以高于環(huán)境壓力的壓力被注入到液壓蓄能器之中，其中，液壓流體可以從液壓蓄能器23流入到回流管路12之中。在DE 102009053618 Al的圖2至5中示出第一控制裝置22的相應(yīng)回路結(jié)構(gòu)。從至少一個(gè)第一消耗裝置24回流的液壓流體可以通過回流管路12以高于環(huán)境壓力的壓力流入到第二液壓泵30之中，該回流管路連接到第一控制裝置22上，其中回流管路通入輸入管路35之中?；亓鞯囊簤毫黧w能夠例如被使得液壓缸26下降的外部載荷27驅(qū)動。通過對第一控制裝置22中的回流液壓流體進(jìn)行節(jié)流，其壓力被提高到明顯高于環(huán)境壓力的壓力。輸入管路35將止回閥36與第二液壓泵30的流體輸入端31相連，從而使其可以從油箱吸入液壓流體，其中，從第一消耗裝置24回流的液壓流體不會漏入油箱11之中，而是僅僅流入第二液壓泵30之中。作為所示的止回閥的替代，還可以使用電磁操作閥或者電液操作閥。第二液壓泵30被特別成本低廉地實(shí)施為定量泵，優(yōu)選以齒輪泵的形式實(shí)施。第二液壓泵30的最大輸送流量優(yōu)選小于第一液壓泵20的最大輸送流量。在第二液壓泵30的流體輸出端32上可選地連接一個(gè)具有彈簧復(fù)位裝置和電磁或電液操作裝置的二位三通換向閥形式的旁通閥37?？衫门酝ㄩy37有選擇性地使得從第二液壓泵30的流體輸出端32流出的液壓流體流向第二消耗裝置39或者導(dǎo)入油箱11之
中。在第二種情況下，從第一消耗裝置24回流的液壓流體驅(qū)動液壓馬達(dá)形式的第二液壓泵30。如果液壓泵30與柴油發(fā)動機(jī)的中央曲軸相連，那么由此能減輕柴油發(fā)動機(jī)的負(fù)載并且節(jié)約能量。也可選擇由電機(jī)33驅(qū)動第二液壓泵30，由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器34給電機(jī)供電。作為液壓馬達(dá)工作的第二液壓泵30會驅(qū)動發(fā)電機(jī)形式的電機(jī)，使得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器34將電能回饋到(未示出的)蓄電池或者電源之中。第二消耗裝置39可以是例如驅(qū)動風(fēng)扇葉輪來冷卻液壓流體的液壓馬達(dá)。但是第二消耗裝置也可以是消耗控制油形式的液壓流體的第一控制裝置22，例如操縱先導(dǎo)閥需要控制油。為此可通過控制油管路13將第二控制裝置22與第一控制裝置38相連?？梢越o各種第一消耗裝置分別提供專門的第二液壓泵。但也可以如圖I所示設(shè)置唯一的第二液壓泵30，由第二控制裝置38將其流體流量分配給各個(gè)第二消耗裝置39。附圖標(biāo)記清單10液壓驅(qū)動系統(tǒng)11 油箱12回流管路13控制油管路20第一液壓泵21柴油發(fā)動機(jī)22第一控制裝置23液壓儲能器24第一消耗裝置25液壓馬達(dá)26液壓缸27外部載荷30第二液壓泵31流體輸入端32流體輸出端33 電機(jī)34轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器
35輸入管路36止回閥37旁通閥38第二控制裝置39第二消耗裝置。
權(quán)利要求
1.具有第一和第二液壓泵(20;30)的液壓驅(qū)動系統(tǒng)(10)，其中，所述第一和第二液壓泵(20 ;30)能夠輸送液壓流體，以便分別給至少ー個(gè)所屬的第一消耗裝置(24)和至少ー個(gè)所屬的第二消耗裝置(39)供給液壓流體，其中，所述第二液壓泵(30)具有ー個(gè)流體輸入端(31)和ー個(gè)流體輸出端(32)，其中，所述流體輸入端(31)與油箱(11)相連，使得所述第二液壓泵(30)能夠從油箱(11)抽吸液壓流體，其特征在于，所述第二液壓泵(30)的流體輸入端(31)通過回流管路(12)這樣地與至少ー個(gè)第一消耗裝置(24)相連，使得從所述至少ー個(gè)第一消耗裝置(24)回流的液壓流體能夠以高于環(huán)境壓カ的壓カ流入所述第二液壓泵(30)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二液壓泵(30)的流體輸入端(31)通過輸入管路(35)與ー個(gè)閥優(yōu)選、優(yōu)選止回閥(36)相連，該閥又與所述油箱(11)相連，其中，所述閥(36)被這樣地安裝，使得能夠抑制液壓流體從所述第二液壓泵(30)經(jīng)由抽吸管路(35)回流到油箱(11)中，其中，所述回流管路(12)通入到所述輸入管路(35)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二液壓泵(30)的流體輸出端(32)與ー個(gè)旁通閥(37)相連，從所述第二液壓泵(30)流出的液壓流體能夠通過該旁通閥可選擇地、基本上沒有反壓地導(dǎo)入所述油箱(11)中，其中，所述第二液壓泵(30)能夠作為液壓馬達(dá)工作。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一液壓泵(20)具有比所述第二液壓泵(30)高的最大輸送流量。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一液壓泵(20)具有可調(diào)節(jié)的排量，其中，所述第二液壓泵(30)的排量是恒定的。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在干，設(shè)有第一控制裝置(22)，所述至少ー個(gè)第一消耗裝置(24)通過所述第一控制裝置與所述第一液壓泵(20)和油箱(11)相連，其中，所述控制裝置(22)能夠控制所述至少ー個(gè)第一消耗裝置(24)的運(yùn)動，所述回流管路(12)與所述第一控制裝置(22)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制裝置(22)與液壓蓄能器(23)相連，使得從所述至少ー個(gè)第一消耗裝置(24)回流的液壓流體能夠以高于環(huán)境壓カ的壓カ被填充到液壓蓄能器(23)中，其中，液壓流體能夠從液壓蓄能器(23)流入到所述回流管路(12)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制裝置(22)包括ー個(gè)具有優(yōu)選可調(diào)節(jié)的壓カ額定值的壓カ調(diào)節(jié)器，其中，所述壓カ調(diào)節(jié)器能夠調(diào)節(jié)所述回流管路(12)中的流體壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制裝置(22)同時(shí)是第二消耗裝置。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二液壓泵具有可調(diào)節(jié)的排量，其中，所述第一和第二液壓泵處于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有第一和第二液壓泵(20；30)的液壓驅(qū)動系統(tǒng)(10)，其中，所述第一和第二液壓泵(20；30)能夠輸送液壓流體，以便分別給至少一個(gè)所屬的第一消耗裝置(24)和至少一個(gè)所屬的第二消耗裝置(39)供給液壓流體，其中，所述第二液壓泵(30)具有一個(gè)流體輸入端(31)和一個(gè)流體輸出端(32)，其中，所述流體輸入端(31)與油箱(11)相連，使得所述第二液壓泵(30)能夠從油箱(11)抽吸液壓流體。按照本發(fā)明，所述第二液壓泵(30)的流體輸入端(31)通過回流管路(12)這樣地與至少一個(gè)第一消耗裝置(24)相連，使得從所述至少一個(gè)第一消耗裝置(24)回流的液壓流體能夠以高于環(huán)境壓力的壓力流入所述第二液壓泵(30)中。
文檔編號F15B11/024GK102852874SQ201210288689
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
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