用于液压装置的循环冲洗系统的制作方法

1.本发明涉及一种能在封闭式液压回路中使用的静液压单元的液压流体冲洗阀。本发明还涉及使用这样的液压流体冲洗阀的静液压单元，并且涉及装备有这样的液压流体冲洗阀的液压推动单元。


背景技术：

2.在连接至用于液压流体的封闭式液压回路的液压装置中，如例如静液压驱动或推动系统，特别是装备有如静液压泵和静液压马达的静液压单元，用于产生液压力和液压性能的液压流体在(一个或多个)静液压单元的操作期间遭受升高的温度。另外，在液压装置的操作期间，可移动部分(如轴承(bearing或shaft bearing)、导瓦(guiding shoe)等)需要被润滑以用于其适当的功能，并用于防止过热。这种润滑和过热防止典型地由冲洗系统(也被称为循环冲洗系统)执行，以从封闭式回路系统的低压侧冲洗一定量的油(即，液压流体)用于冷却和/或再生目的。因此，即使在较低的压力下也产生从静液压设备的低压侧至静液压单元的区域(例如，至静液压单元的壳体或至箱)的预期的流体泄漏。封闭式回路中缺少这种冲洗液压油，并且这种冲洗液压油必须被再次充注至封闭式回路。通常，这由静液压单元内的充注系统将新鲜的和“冷”的液压流体从壳体/箱充注/泵送回到低压侧的封闭式液压回路中来进行。
3.然而，在例如寒冷环境中起动静液压单元期间，液压流体/油回路需要在可以进行静液压单元的正常驱动行为之前被加热。在其中封闭式回路的静液压泵典型地是空转的或不作用的(即，不产生显著的压力水平)这个起动阶段，静液压泵加热其自身，这是因为静液压泵包含例如充注安全阀，由于充注泵的流而引起的压力损失使充注安全阀产生一些热。由充注泵产生的这种流加热泵壳体，但是不加热封闭式液压回路的其余部分。只要静液压泵处于其空转位置或不作用位置，系统的软管和一个或更多个静液压马达中的液压流体就不被加热，并且因此系统的软管和推动应用保持为冷的。
4.在这种情形下，以小的液压流体流量循环通过整个封闭式液压回路将是有利的，以便回路及其部件也被加热，而不是仅静液压泵被加热。
5.另一方面，封闭式静液压回路中的最高流体温度通常发生在液压驱动机构处，如静液压马达的转动套件处。在液压能转换成机械能之后，液压马达仍处于升高的温度并且最终必须冷却，即使液压马达(其各自的转动套件)处于空转位置或不作用位置。此外，这里，以少量的液压流体流循环通过液压回路将是有利的，液压流体流可以分别被再生和/或被冷却。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是在封闭式回路中的液压单元的加热和/或冷却阶段期间提供这样的少量的液压流体流。另外，本发明的系统应是简单并且同时是成本有效的且稳健性的。此外，本发明的系统应可适于已经存在的静液压单元中。
7.本发明所解决的目的在于提供一种用于静液压单元的液压流体冲洗阀，所述液压流体冲洗阀可以在封闭式液压回路中使用。本发明的液压流体冲洗阀具有冲洗阀壳体，所述冲洗阀壳体具有连接至第一工作管线的第一入口端口、连接至第二工作管线的第二入口端口、以及用于排放/排出液压流体的排出端口。可以偏移的两侧式冲洗阀阀芯在冲洗阀壳体内被安装在圆柱形阀孔中。冲洗阀梭阀芯在偏移位置中能够实现从在较低的液压压力下的入口端口至排出端口的流体流动，其中冲洗阀阀芯在每侧包括压力表面。每个压力表面被连接至两个入口端口中的一个入口端口。在冲洗阀阀芯的每侧，冲洗阀弹簧位于冲洗阀壳体中，使得当冲洗阀阀芯处于其中心位置即非偏移位置时，在冲洗阀阀芯的每侧，冲洗阀阀芯上的弹簧接触表面与冲洗阀壳体中的弹簧支撑表面之间的距离大于相应的冲洗阀弹簧的轴向长度。
8.换句话说，根据本发明的冲洗阀的冲洗阀阀芯当处于中心位置时以浮动方式容纳在阀孔中。在该中心位置，冲洗阀阀芯不受弹簧力，因为冲洗阀阀芯与阀弹簧之间不存在物理接触，即，冲洗阀阀芯与阀弹簧之间和/或阀弹簧与其在阀壳体中的支撑表面之间存在间隙。因此，小的压力差足以使冲洗阀阀芯偏移出其中心位置。在偏移位置，冲洗阀阀芯能够实现从存在较低的液压压力的一个入口端口朝向排出端口的流体流动。
9.在另一优选实施例中，仅冲洗阀阀芯是浮动的并且冲洗阀弹簧被固定在圆柱形的冲洗阀阀孔中并被防止浮动。这里，冲洗阀弹簧可以在一端固定至端帽，该端帽例如可以被拧入冲洗阀壳体的圆柱形的阀孔中，以封闭两端处的圆柱形阀孔。在这个实施例中，在冲洗阀阀芯的中心位置中，弹簧与冲洗阀阀芯的端部之间的间隙存在。另外，冲洗阀弹簧可以以当冲洗阀弹簧的另一端(内部端)抵靠圆柱形阀孔中的台肩时以预应力/预载荷方式的实现方式被插入。通过以预应力方式插入冲洗阀弹簧，可以设置例如在液压单元的操作期间允许较大的冲洗流量的阈值。
10.因此，在所有实施例中，当封闭式液压回路中不产生或几乎不产生工作压力时，冲洗阀阀芯可以在液压单元的空载期间在冲洗阀阀芯的每侧与冲洗阀弹簧和/或其在圆柱形冲洗阀阀孔的相应端部处的支撑面之间提供的间隙范围内浮动。在这个浮动范围内，冲洗阀阀芯可以在没有反作用力的情况下移动，因为冲洗阀弹簧没有被压缩。因此，当冲洗阀阀芯在这个范围内移动时，根据本发明优选地，能够实现少量的液压流体流，以便能够在开始封闭式回路的工作操作时实现封闭式回路的加热，或能够在操作中止期间实现液压流体的冷却。
11.这里，本发明能够在较低的压力下实现从入口端口至冲洗阀的排出端口的液压流体流动。然而，在实践中，不会出现在零位移或排量的液压单元，并且液压单元总是稍微离开其中心位置，并且其依赖于许多参数来确定存在于冲洗阀的两个入口端口处的较高或较低的压力。提供的冲洗阀阀芯在两个方向上的这种浮动，使得即使入口端口处的非常小的压力差也会引起冲洗阀阀芯从其(理论)中心位置移出。
12.因而，根据本发明，已经可以在非常低的压力差下通过本发明的液压流体冲洗阀来实现液压流体流动。然而，由于封闭式回路系统中液压单元几乎从不处于空转位置，因此将总是存在作用于冲洗阀阀芯的正面且使冲洗阀阀芯偏移出中心位置的非常小的压差。由此，借助于冲洗阀阀芯与其对应的冲洗阀弹簧之间的间隙，确保了可以仅从低压侧发生液压流体冲洗，因为偏移后的冲洗阀阀芯禁止在较高的压力下从入口端口的液压流体流动。
13.在本发明的意义上，当冲洗阀阀芯处于其中心位置时，间隙可以存在于对应的弹簧与冲洗阀阀芯之间、或阀弹簧与其在冲洗阀壳体中的圆柱形阀孔的对应端部处或两个位置处的支撑表面之间，这是因为根据本发明，阀弹簧还可以以浮动方式被布置在冲洗阀的圆柱形阀孔中，因为冲洗阀的轴向长度短于冲洗阀在阀芯上的阀芯接触表面至在冲洗阀壳体中的圆柱形阀孔的端部处的支撑表面的距离。
14.在一个一般实施例中，冲洗阀弹簧以及冲洗阀阀芯以浮动方式被容置在梭阀孔中，但是在更多的特定实施例中，阀弹簧可以在阀孔中的远离冲洗阀阀芯的阀弹簧端部处被固定以防止它们浮动。对于本发明来说必要的是，在没有弹簧力的作用下冲洗阀阀芯的可移动性仅处于小范围内。在偏移这个小范围后，间隙被封闭并且冲洗阀阀芯的进一步偏移压缩对应的冲洗阀弹簧。通过提供在非常低的液压力下的这种浮动性，优选地，能够以非常简单且稳健以及成本有效的方式在液压封闭式回路的加热阶段以及冷却阶段中实现低液压流体流量。在操作中，即在软管中的操作压力或工作压力下，泵和马达处的液压流体冲洗仍是可能的，但是，在这种情况下，冲洗阀阀芯被高压下的液压流体挤压抵靠冲洗阀弹簧中的一个冲洗阀弹簧并压缩这一个冲洗阀弹簧。由此，能够实现与作用于冲洗阀阀芯上的对应的压力表面上的高压成比例的、可变的液压流体流量。在这些情况下，本发明的液压流体冲洗阀作为公知的液压流体冲洗阀工作。
15.在另一优选实施例中，冲洗阀阀芯呈现大致圆柱形形状，其中，例如，冲洗阀阀芯的中间部分呈现较小的直径，中间部分被流体地连接至排出端口并且至少在偏移位置中与两个入口端口中的一个入口端口叠置。这种以大致圆柱的方式形成的冲洗阀阀芯还进一步容纳在冲洗阀壳体中的圆柱形阀孔中，其中，在另外的实施例中，圆柱形阀孔由端帽封闭。这里，冲洗阀阀芯端部与端帽之间的空间形成压力腔室，每个压力腔室可以在压力下供应有由连接至压力腔室的两个入口端口中的一个入口端口供应的液压流体。在这两个压力腔室中，冲洗阀弹簧还可以以本发明的方式容纳，即，使得冲洗阀阀芯上的弹簧接触表面与例如端帽处的弹簧支撑表面之间的距离大于冲洗阀弹簧的轴向长度。在这种情况下，确保了弹簧与阀芯之间或弹簧与端帽之间存在间隙，这使得阀芯能够在没有弹簧力的情况下在阀孔内进行浮动移动。
16.在另一实施例中，阀弹簧可以被固定至端帽，其中端帽可以是能够拧入圆柱形阀孔中的，使得当冲洗阀阀芯处于其中心位置时弹簧的内侧端部与冲洗阀阀芯接触表面之间的间隙是存在的。在另外的实施例中，这个间隙能够通过拧入端帽(例如，拧入到圆柱形阀孔中的可变深度)来调整。
17.根据本发明，液压冲洗阀的冲洗阀阀芯在没有弹簧力的情况下处于其中心位置并且可以已经由冲洗阀阀芯的两个压力表面上的非常小的压力差而被偏移出该中心位置。当两个压力表面上的压力差为零(即，不存在压力差)时，冲洗阀阀芯可以呈现与两个入口端口的正叠置或负叠置。当在冲洗阀阀芯的中心位置处提供负叠置时，可以同时执行来自两个工作管线的液压流体冲洗。另一方面，如果冲洗阀阀芯在其中心位置中存在与两个入口端口的正叠置，则不能执行液压流体的冲洗。然而，对于两种可能性，即负叠置和正叠置，能够在冲洗阀阀芯的两侧上的低压力差乃至非常低的压力差时实现经由排放或排出端口从低压侧至液压单元外壳或至箱的液压流体冲洗，这是因为冲洗阀阀芯将偏移出其中心位置。
18.借助于随附附图，以上公开的特征和其它特征将变得更加明显。由此，本发明不限于图中所示的实施例。将理解，不同实施例中示出的特征可以被组合并且不限于示出这些特征的实施例。另外，本领域技术人员的知识范围内的修改也被发明思想所涵盖。在附图中：
附图说明
19.图1示意性地示出了根据现有技术的具有液压流体冲洗阀的静液压单元；
20.图2示意性地示出了在第一实施例中的根据本发明的装备有液压流体冲洗阀的静液压单元；
21.图3示意性地示出了在第二实施例中的根据本发明的装备有液压流体冲洗阀的静液压单元；
22.图4示意性地示出了根据本发明的冲洗阀阀芯的详细视图；
23.图5示出了根据本发明的示例性冲洗阀的详细视图；
24.图6是根据本发明的用于循环冲洗的示图；
25.在本发明的优选实施例的以下详细描述中，相同的附图标记被用于具有相同功能的不同实施例的元件。
具体实施方式
26.图1示出了根据现有技术的包括冲洗阀10的静液压单元。冲洗阀10的入口端口5被连接至工作管线3。冲洗阀10的入口端口6被连接至工作管线2并且排出端口7被连接至箱100。假定工作管线2是如由高压选择阀35指示的高压管线，则当入口端口6处存在高压且高压作用于压力表面18时冲洗阀阀芯12将抵抗第二冲洗阀弹簧15的弹簧力而向下偏移。由此，在偏移位置中，冲洗阀阀芯12使得流体能够从入口端口5流动至排出端口7，由此，使得液压流体能够冲洗箱100。在这个实施例中，根据如图1所示的现有技术，作用于压力表面18的高压抵抗布置于冲洗阀10的低压侧的冲洗阀弹簧15的力而移动冲洗阀阀芯12。根据这个现有技术实施例可以看出，液压流体冲洗仅依赖于冲洗阀弹簧14和15的弹簧力，因此，压力表面18或19中的一个压力表面上的压力(不足以克服弹簧力中的一个弹簧力)使冲洗阀阀芯12离开其中心位置，并且禁止液压流体冲洗。
27.图2示出了根据本发明的用液压流体冲洗阀替换根据如图1所示的现有技术的液压流体冲洗阀的第一实施例。根据本发明的液压流体冲洗阀10的冲洗阀阀芯12被呈现为处于其中心位置，所述中心位置在冲洗阀阀芯12的任一侧上都呈现介于压力表面18和19与相应的冲洗阀弹簧14和15之间的间隙47。当入口端口5或入口端口6中的一个入口端口处的压力稍微高于对应的另一个入口端口处的压力时(即，当压力差不等于零时)，介于冲洗阀阀芯12上的弹簧接触表面16和17之间的间隙47允许冲洗阀阀芯12在没有弹簧力的情况下移动到其中心位置之外。这里，存在于入口端口5或入口端口6处的压力之间的最小差足以沿任一方向移动冲洗阀阀芯12。此外，在图2中，工作管线2应该是承受较高压力的工作管线。当冲洗阀阀芯12在没有弹簧力的情况下偏移出其中心位置时，冲洗阀阀芯12朝向冲洗阀弹簧15或16中的一个弹簧(这里为冲洗阀弹簧15)滑动，直到冲洗阀阀芯12抵靠冲洗阀弹簧15为止。即使作用于压力表面18和19的压力差不足以压缩冲洗阀弹簧15，也能够实现流体从
入口端口5(这里为低压入口端口)排放至排出端口7。
28.如果工作管线2中的压力升高，即两个入口端口5和6之间的压力差升高，则较高的压力作用于压力表面18，并且冲洗阀弹簧15被压缩。冲洗阀弹簧15被压缩时，与入口端口5和6处的压力差成比例的流体冲洗流量可以经由入口端口5而从排出端口7排出。然而，根据本发明，将可能已经在两个工作管线2和3之间的压力差(例如，所述压力差不能驱动转动套件4)下进行液压流体的排放。
29.在图3中示出了根据本发明的另一实施例。这个实施例与根据由图2示出的实施例不同的地方在于，处于冲洗阀阀芯中心位置的冲洗阀阀芯12禁止流体从两个入口端口5或6冲洗至排出端口7，这是因为当冲洗阀阀芯12处于其中心位置时冲洗阀阀芯12具有与两个入口端口5和6的正叠置。当作用于压力表面17和压力表面18的压力具有相等的高度时可能发生这种情形，使得本发明的冲洗阀阀芯12通过液压力而被保持处于其中心位置。在一个入口端口5或6处的压力上升时，冲洗阀阀芯12立即偏移出其中心位置，从而关闭间隙47并且能够实现相应的流体从低压侧冲洗至排出端口7。
30.在图4中，以放大图示出冲洗阀10。与根据图2的实施例的冲洗阀阀芯12相反，图4中的冲洗阀阀芯12呈现与两个入口端口5和6的负叠置，从而允许当冲洗阀阀芯12处于其中心位置时流体从两个入口端口5或6冲洗至排出端口7。
31.图4是根据本发明且根据图2的实施例的冲洗阀阀芯12的详细视图。在该图4中，更详细地示出了，在冲洗阀阀芯12的中心位置中，间隙47存在于弹簧14和15与冲洗阀阀芯12上的其相应的弹簧接触表面16和17之间。在图4中，弹簧14和15被固定至端帽40、41，并且分别被固定至端帽40和41上的弹簧支撑表面20和21。在这种情形下，冲洗阀弹簧14和15与端帽40和41固定，并且仅冲洗阀阀芯12处于浮动平衡，当入口端口5和6之间发生小的压力差时所述浮动平衡已经被改变。在入口端口5或6处存在的一个压力高于另一个压力时，冲洗阀阀芯12朝向其相应的冲洗阀弹簧14或15偏移。当冲洗阀阀芯12上的压力差足够高时，冲洗阀弹簧14或15将被压缩并且将开始普通的循环冲洗。利用图6示出这种情形的描述性示图。
32.对于本领域技术人员来说，可以从图4得出，随着端帽40、41处的支撑表面20、21移位，间隙47的宽度可以被相应地调整。通过这样做，可以在低压力差下冲洗的液压流体的量可以被相应地调整。相关领域技术人员还从图4的实施例得出，当冲洗阀弹簧14和15的一端被固定至端帽40和41时，冲洗阀弹簧14和15可以以预应力方式被插入冲洗阀阀孔中，使得可以在冲洗阀阀芯上的预定压力差下开始普通的循环冲洗。用图6示出用于开始普通的循环冲洗的这种配置，其中循环冲洗流量随着所使用的冲洗阀弹簧14和15的特性而增加，在这种情况下线性地增加，在约6.5bar的压力差下开始。在较低的压力差下，根据冲洗阀阀芯12的接触表面16或17与冲洗阀壳体8中的相应的台肩24或25之间的间隙47，仅能够实现小的循环冲洗。
33.用图5示出了根据本发明的冲洗阀10的一侧的详细视图。即使出于说明原因，仅示出冲洗阀10的一侧，两侧的附图标记也被提供用于指示这些元件关于根据本发明的冲洗阀10的两侧的排出端口7被对称地布置。
34.在图5的实施例中，冲洗阀弹簧14、15借助于提供朝向冲洗阀10外侧的弹簧支撑表面20、21的端帽40、41而以预应力的方式被安装在圆柱形阀孔9中，其中冲洗阀弹簧14、15的
另一端在圆柱形阀孔9中抵靠台肩24、25。在这个实施例中，间隙47形成在抵靠台肩24、25的弹簧端部与冲洗阀阀芯12上的弹簧接触表面16、17之间。相关领域技术人员从这个实施例得出，冲洗阀弹簧14、15的预加载力可以仅通过拧入端帽40、41或拧出端帽40、41来调整。
35.从图5还可以看出，处于中心位置的冲洗阀阀芯12呈现与排出端口7的负叠置，由此能够实现从两个入口端口5、6至排出端口7的小的液压流体流量。然而，由于封闭式回路系统中液压单元几乎从不处于空转位置，因此将总是存在作用于冲洗阀阀芯12的一个正面上且使冲洗阀阀芯12偏移出中心位置的非常小的压差。从图5可以看出，当冲洗阀阀芯12朝向一侧移动时，相应的间隙47被关闭，即使另一侧处的正面上的压力不足以压缩冲洗阀弹簧14或15。然而，冲洗阀阀芯12在这个间隙47关闭位置中会关闭负叠置(冲洗阀阀芯12与冲洗阀阀孔9之间的流体路径)，使得仅在存在间隙47的那侧(其是低压侧)能够实现仅液压流体冲洗。
36.图5中示出的冲洗阀阀芯包括直径减小的中间部分23，该中间部分23以渐缩的方式被连接至冲洗阀阀芯12的侧向部分，以便一旦冲洗阀阀芯12的一个正面上的压力(即，在压力腔室30或31中的一个压力)足够高以便压缩相对的冲洗阀弹簧14或15就提供冲洗阀10的成比例的液压流体冲洗。
37.用图6示出本发明的冲洗阀10的功能图，其中间隙尺寸被示例性选择为0.9mm，并且弹簧压缩压力(即，处于操作状态的液压流体冲洗的阈值)被设置为6.5bar。从图6的功能图可以得出，冲洗阀阀芯12的位移与两个入口端口5和6处的压力差成比例。与图5中示出的渐缩冲洗阀阀芯一起，随着两个入口端口5和6处的压力差增加，实现了成比例增加的液压流体冲洗。
38.附图标记目录：
39.1 液压装置
40.2 工作管线
41.3 工作管线
42.4 转动套件
43.5 入口端口
44.6 入口端口
45.7 排出端口
46.8 阀壳体
47.9 圆柱形阀孔
48.10 冲洗阀
49.12 冲洗阀阀芯
50.14 第一冲洗阀弹簧
51.15 第二冲洗阀弹簧
52.16 弹簧接触表面
53.17 弹簧接触表面
54.18 压力表面
55.19 压力表面
56.20 弹簧支撑表面
57.21 弹簧支撑表面
58.23 中间部分
59.24 台肩
60.25 台肩
61.30 压力腔室
62.31 压力腔室
63.35 高压选择阀
64.41 端帽
65.40 端帽
66.47 间隙
67.100 箱