[发明专利]用于致动电子换向的流体工作机器的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于致动优选电子换向的流体工作机器的方法。本发明进一步涉及一种用于致动优选电子换向的流体工作机器的控制装置。此外，本发明涉及一种流体工作机器，具体地涉及一种电子换向的流体工作机器。

背景技术

流体工作机器现已在工业中用于极为广泛的应用领域。一般来说，在必须泵送流体时使用流体工作机器，或者当流体工作机器以马达模式运行时，使用流体来驱动所述流体工作机器。通过这样的方式，例如还能够通过流体回路的“介入”而将机械能从一个位置输送至另一个位置。

在这种情况下，术语“流体”可以指气体、也可以指液体。“流体”还可以是气体与液体的混合物。流体还可以理解为是指一种无法在气体与液体聚集态之间进行区分的超临界流体。此外，液体和/或气体夹带某一比例的固体(悬浮物或烟)也是无害的。

流体工作机器的第一应用领域涉及在可观的程度上部分地提高流体的压力水平。此类流体工作机器的实例有空气压缩机或液压泵。还可以使用流体来产生机械动力，其中常用的是气动马达或液压马达。

常用类型的液体工作机器涉及一个或多个工作室，这些工作室具有在运行过程中周期性变化的体积。在这种情况下，每个工作室可使用至少一个入口阀和至少一个出口阀。

在入口阀和出口阀的情况下，在现有的最先进的技术中使用最广泛的流体工作机器类型采用的是所谓的被动阀。当压差方向在通行方向上时，所述阀打开；而当压差方向与通过行向相反时，阀关闭。被动阀通常还被预加载，因而它们在正常状态下自动关闭(例如弹簧加载阀)。

如果使用此类被动阀，例如用于流体泵中，则这些被动阀被设计成使得，当相关联的工作室体积增大时，流体入口阀打开。一旦该工作室体积再次减小，流体流入阀关闭，同时流体流出阀打开。以这种方式，由于该工作室体积的周期性波动，流体“沿一个方向”泵送。

在电子换向的流体工作机器的情况下，这些被动流体阀中的至少一个被替换为可电致动的阀。在英语中，此类流体工作机器有时称为“综合换向的液压机器(synthetically commutated hydraulic machines)”或“数字式排量泵(digital displacement pump)”。此类电子换向的流体工作机器已有描述，例如在欧洲专利申请第EP 0 494 236 B1号或国际专利申请WO 91/05163 A1中。

如果在例如电子换向的液压泵的情况下该被动流体流入阀被替换为可电致动的阀，则能够在该工作室的大小开始减小时使该流入阀(最初)保持在打开位置。结果是，该工作室中包含的流体回流至流体储罐中，而不做“真正的”功。只有当通过一个控制电脉冲关闭该可电致动的流入阀时，工作室中剩余的流体才在高压管线的方向上被泵送经过一个被动流体流出阀。凭借这一具体设计，用该电子换向的液压泵“有效”泵送的液压油流能够在可观的程度上极其迅速地被改变，具体从一个泵冲程到下一个泵冲程进行改变。这进而具有的优点是，不必提供流体缓冲器，并且一般不必经由安全阀以“未被使用”的形式排掉处于高压下的流体。结果是，此类综合换向的液压泵有时能以比常规工作泵经济得多的方式运行。

如果将流体流入阀和流体流出阀都替换为可电致动的阀，则还可以实现一个可以非常快速地调节的液压马达。

已描述了多种不同的方法和算法，用于使电子换向的流体泵(在流体马达的情况下这类似地应用)所传送的流体流量与目前各自情况所需要的流体流量相匹配。

举例而言，欧洲专利申请第EP 1 537 333 B1号描述了一种方法，在该方法中通过相继实施完整冲程泵送模式、部分冲程泵送模式和空转冲程泵送模式来产生一定的流体流量，其中实际所需的输送量是以平均值提供的。为实现充分的顺畅，提供了一个高压缓冲体积，然而该缓冲体积具有小于常规液压泵的体积。虽然在EP 1 537 333 B1中部分冲程泵送模式是在泵送体积总是固定为约17％的情况下实施的，但所述文件中描述的方法在EP 2 246 565 A1中进行了改善。所述文件(最初)提出大体上允许对部分冲程泵送模式使用基本上任何希望的部分体积。只有当穿过流入阀的流体流量过高时，才排除特定的体积范围，以便防止该流入阀和/或电子换向的液压泵的噪音形成和/或过早磨损。确切而言，在EP 2 246 565 A1中提出的方法的情况下，使用一种合适的算法以便不仅计算出紧随其后的工作冲程的泵送量，而且还在某一时刻预先计算出即将到来的工作冲程的泵送量。结果是，所产生的流体流的品质一般更好。具体地，可以进一步压制残余的脉动。