专利名称：功率感测再生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压驱动系统领域，更具体地涉及包含节能装置的这种系统。
背景液压驱动系统的设计中通常反映出效率与复杂性及响应时间的组合之间的一种折衷。例如，提高效率通常是以增加复杂性及降低响应时间两者为代价的。
某些最简单与最快响应的液压驱动系统用固定排出量泵产生液压，泵的大小确定为在系统压力下满足对给定的流率的需求。维持系统压力所不需要的剩余流量由一个减压阀排出，但是否则是可在系统压力上用来满足对附加的流量的需求的。能量损失是作为排出的液体量与其压力降的乘积来计算的。附加的损失是与为满足负载对降低压力的要求而需要的扼流相关联的。
可以通过增加一个在固定排出量泵与负载之间的限流器上维持一个预定的补偿压差的所谓“优先卸载”阀而改进效率。限流器上的补偿压差是通过将剩余的流量到达节流器之前排放掉而维持的。泵的输出压力限制在限流器上的补偿压差与一个瞬时负载压力需求之和上。
维持在限流器上的补偿压差所不需要的剩余流量在泵的输出压力上排出，这是显著地低于由减压阀维持的系统压力极限的。节流损失也受到补偿压差的限制。虽然剩余流量可用来满足附加流量的需求，但是在可以得到剩余流量的降低的压力上可能减少响应时间。
另一种效率改进可通过用一个压力补偿的可变排出量泵来取代固定排出量泵与优先卸载阀而作出。改变可变排出量泵的输出容量来维持系统压力。虽然不产生过剩流量，可能需要可观的节流来满足负载对降低的压力的需求。增加压力的瞬时要求是用降低节流来满足的，但必须改变泵的输出容量来维持压力的增加。
通常，最高效率是由所谓“负载感测”系统显示的，在其中控制一个可变排出量泵的输出容量来保持一个流量控制阀上的预定工作压差。不产生过剩的流量并且流量控制阀上的节流损失受到工作压差的限制。然而，在要求改变可变排出量泵的输出容量的时间上既没有额外的流量也没有额外的压力可利用来明显减少响应时间。
尽管如此，即使最高效的负载感测系统也在将液体输送到具有不等的压力需求的独立负载的支路中浪费可观的能量。虽然负载感测系统能将最高压力支路中的节流损失限制在工作压差上，但其它所有支路是在可变排出量泵的同一输出压力上供液的，因此需要额外的节流。较低压力的支路中的降低的压力或增加的流量需求会增加这种能量损失。
类似的能量损失也出现在固定排出量供液的支路中。通常，所有支路是在固定排量泵的预定输出压力上供液的，并且各支路中的节流损失取决于各支路中的流量及泵的预定输出压与各支路的单个负载压力需求之间的差。支路之间的流率与压力的明显的不均衡会产生可观的能量损失。
在支路网路中采用了分流器在支路之间分配不同的流量。某些分流器是由独立于入口压力地将流量分成固定部分的压力补偿节流器构成的。虽然降低了支路网路中流量控制阀上的节流损失，各支路中组合流量控制阀上的节流损失与压力补偿的节流器上的节流损失的总损失则保持不变。
然而，也利用成组的固定尺寸排出器(诸如齿轮泵/电机设备)与排出器的各自的容量成比例地在支路之间分流。虽然排出器保持固定比例的流量，一个排出器的出口压力的降低(因此作为一台电机工作)被转换成另一个排出器的出口压力的增加(因此作为一台泵工作)。出口压力中的变化以不同的比例将液压分配给支路，但是分配给所有支路的总能量保持不变。支路相对于分配给排出器的恒定能量的总能量需求中的任何降低都作为浪费的能量损失了。
发明的概述我称之为“功率感测再生器”的发明提供将高压液体输送到一或多个负载的液压驱动系统中的节能。我的再生器通过将供应高压液体的一个动力单元的功率需求降低到与负载对高压液体的总需求更紧密地匹配而节能。该再生器在由固定或可变排量泵供给的液压驱动系统中能广泛地用于节能。
我的再生器的基本型式可用一对机械地互相连接的用于将高压液体的流量分成预定比例的部分的排出器配置而成。在易受变化的供给压力上将高压液流沿一条工作管线引导到排出器的一个公共入口。另外两条工作管线将两个排出器的出口连接到两个流量控制阀的入口上，用于在两个排出器的各自的排放压力上引导液流的分开部分。两个流量控制阀调节到达一或多个负载的液体流量。一个控制系统根据两个排出器的排放压力之间的差，相对于两个排出器排放压力中的较高者降低输送压力。输送压力的降低减少了输送高压液流的动力单元的动力需求。这里将排出器所作的降低动力单元的动力需求的有用功称作“再生”。
两个流量控制阀可独立地工作来调节对两个不同的负载的液体流量，也可一起工作来调节对一个单一负载的液体流量。此外，最好是压力补偿的流量控制阀可根据采用我的再生器的系统的进一步细节构成为可调节的旁路、节流器、或旁路与节流器组合型阀。
例如，两个可调节的旁路型压力补偿的流量控制阀可在一个预定的序列中一起工作将一个固定排量泵供给的液流调节到一个单一的负载。两个阀的出口都连接到该单一负载上。在低于各排出器的容量的所要求的流率上，流量控制阀之一被置于串列(关闭)条件中而通过排出器之一将整个流量返回到一个贮存槽。一个排出器上伴随的压力降低转换成另一个排出器上的成比例的压力增加，而在对两个排出器的较低输送压力上满足负载的压力需求。最好两个排出器具有不等的容量，以便在流量需求的较宽范围上用于节能。
在我的再生器中可采用类似的旁路型流量控制阀来独立地调节对由一个固定排量泵供液的一个系统内的两个或以上负载的流率。排出器的尺寸相对地定为输送预定的最大流率到各负载。将负载需求的压力之间的差转换成有用功来降低排出器的输送压力，同时降低产生输送压力的功率需求。
调节对多个负载的流量的旁路型流量控制阀最好用组合压力补偿与减压功能的部件构成。一个节流阀提供可调节的节流量。与该节流阀并联的一个第一减压阀通过排放过剩的流量到贮存槽而在节流阀上保持一个预定的补偿压差。一个第二减压阀连接在来自节流阀的出口的第一减压阀的一条导流管上，将出口导流管中的压力限制在一个预定的压力设定值上。一个限流器限制出口导流管中的流量。相应地，具有超过两个减压阀的组合压力设定值的节流阀的入口侧上的压力通过从第一减压阀排出过剩的流量而降低。
在我的再生器中可采用限流器型压力补偿的流量控制阀来独立调节对由一台负载感测可变排量泵供液的一个系统内的两个负载的流率。导流管发布控制可变排量泵的几何容量的信号，在调节对较高压力的负载的流量的流量控制阀上维持一个预定的工作压差。液压控制随动阀允许流量通过绕过排出器的附加工作管线以防止两个流量控制阀中任何一个上的压差下降到一个预定的液压控制压差以下，以维持对负载的要求流率。
将工作压差设定为小于液压控制压差来保证对较高压力的负载所要求的流率能够独立于对较低压力的负载所要求的流率得到满足。然而，当对较低与较高压力负载所要求的流率之比超过供应流率给负载的排出器的几何容量之比时，供应流量给较低压力负载的排出器便作为一台电机工作，来驱动作为一台泵的供应高压负载的另一排出器。与液压控制随动阀串联的止回阀使作为一台泵工作的排出器的排放压力能够超过对该排出器的输送压。
在我的再生器中可利用旁路与限流器组合型压力补偿的阀来取代限流器型阀，独立地调节对负载感测或压力补偿的可变排量泵供液的系统内的二个或以上负载的流率。循环管线将三个流量控制阀中每一个与可变排量泵与排出器入口之间的工作压力管线连接。循环管线使一个或多个排出器能作为循环器工作，同时其它排出器作为泵或电机工作。
然而在由负载感测可变排量泵供液的系统中，最好将流量控制阀的补偿压差设定值设得高于可变排量泵的工作压差设定值，以防止循环流量通过调节流量到最高压力负载的流量控制阀。结果，调节流量到最高压力负载的流量控制阀便作为一个限流器型阀工作，用于限制排出器的转速及用于保持排出器之间的实际流量分配中的变化以补偿排出器的容量低效率。
改变压力补偿的可变排量泵的几何容积将排出器的最高排放压力维持在预定的设定值上。再生器相对于预定设定值降低了供液压力。一个阀逻辑网封锁通过调节流量到最高压力负载的流量控制阀的流量循环。类似于由负载感测可变排量泵供液的系统，调节流量到最高压力负载的流量控制阀作为一个限流器型阀工作，用于维持排出器之间的实际流量分配中的变化。
也可利用管线的一种特定配置在具有最高出口压力的排出器上并联一个附加的排出器。这相对于其它排出器降低了作为电机工作的排出器的机械效益，但同时也降低了操作一个或多个作为电机的排出器所需的流率。换言之，在对负载的流率的一定组合上减少了能节省的能量，但是在流率的多得多的组合上能节省能量。
附1为展示配置有两个排出器及两个旁路型压力补偿的流量控制阀的我的再生器的管路图，它们可操作地连接成用于调节对由固定排量泵供液的一个液压驱动系统内的一个单一的负载的高压液体的流量。
图2为展示配置有用于独立地调节对由一个固定排量泵供液的一个系统内的两个负载的流量的两个排出器及两个旁路型压力补偿的流量控制阀的我的再生器的管路图。
图3为展示配置有用于独立地调节对由一个负载感测可变排量泵供液的一个系统内的两个负载的流量的两个排出器及两个限流器型压力补偿的流量控制阀的我的再生器的管路图。
图4为展示配置有用于独立地调节对由一台负载感测可变排量泵供液的一个系统内的三个负载的流量的三个排出器及三个旁路与限流器组合型压力补偿流量控制阀的我的再生器的管路图。
图5为展示配置有用于独立地调节对由一台压力补偿可变排量泵供液的一个系统内的三个负载的流量的三个排出器及三个旁路与限流器组合型压力补偿流量控制阀的我的再生器的管路图。
图6为类似于图4的管路图，但示出一个能够交替地与三个排出器中具有最高出口压力的一个并联的附加排出器。
详细说明
图1中描绘了由一个连接在一台固定排量泵12上的一个原动机10供给动力的一个液压驱动系统内的我的功率感测再生器。泵入口管线14将来自贮存槽16的工作液体供应输送到固定排量泵12的入口。一条工作管线18分成两条支线20及22，用于将来自固定排量泵12的出口的高压液体输送到一对排出器24与26的各自的入口。
作为泵或电机工作的排出器24与26具有固定的几何容量，用于将来自固定排量泵12的高压液流分成两个预定的部分。虽然也可采用柱塞、叶轮或其它液压转换件，但最好采用齿轮作为排出器24与26的工作件。
工作管线28与30将来自排出器24与26的各自的出口的高压液体输送到两个可调节的旁路型压力补偿流量控制阀32与34的入口。连接管线36与38合并成一条单一的工作管线40，用于将来自流量控制阀32与34的各自的出口的经过调节的高压液流输送到表示诸如一台电机或液压缸的动力转换设备的负载42。然而，多余的液体则沿连接流量控制阀32与34的排放口与贮存槽16的回流管线44与46从负载42分流到贮存槽16。
一条控制联杆48以预定的次序调节两个流量控制阀32与34的位置，来调节通过两个流量控制阀到负载42的总液体流量。例如，在较小的排出器24的有效容量范围内的理想流率上，将流量控制阀34设定在串列(关闭)状态中，而流量控制阀32计量对负载42的全部流量。
打开的流量控制阀32将工作管线28中的压力“Pd1”保持在工作管线40中所需要的压力“PL”以上的一个预定补偿压差设定值“dP1”上，而流量控制阀34则将工作管线30中的压力“Pd2”保持在补偿压差设定值“dP1”上。工作管线28与30之间的压差(等于需要的压力“PL”)通过操作作为一台电机的较大排出器26而转换成有用功，用于驱动作为一台泵的较小排出器24。结果，降低了将固定排量泵12连接在排出器24和26上的工作管线18、20与22中的压力“Pp”。
忽略摩擦，固定排量泵12的排放压力“Pp”与排出器24与26的排放压力“Pd1”与“Pd2”之间的关系如下(1)Pp＝Pd1Cd1＋Pd2Cd2其中，“Cd1”为排出器的总的几何容量中排出器24提供的分数部分，而“Cd2”则为排出器的总的几何容量中排出器26提供的分数部分。相对于排出器24的排放压力“Pd1”降低了的泵12的排放压力“Pp”的量“Pr”等于所要求的压力“PL”与总排放器容量中排出器26所提供的分数部分“Cd2”的积，如下(2)Pr＝Pd1－Pp＝PLCd2在对负载42的要求流率超过较小排出器24的容量但在较大排出器26的容量范围内时，将流量控制阀32设定在串列(关闭)状态中，而流量控制阀34计量对电机42的全部流量。从而，排出器24的排放压力“Pd1“保持在补偿压差设定值“dP1”上，而排出器26的排放压力“Pd2”则保持在高于负载42的需求压力“PL”的补偿压差设定值“dP1”上。泵的排放压力“Pp”中的降低量“Pr”等于需求压力“PL”与总排出器容量中排出器24所提供的分数部分“Cd1”的积，如下(3)Pr＝Pd2－Pp＝PLCd1从作为一台电机操作排出器24与26之一中节省的能量的量“ES”(即再生的量)等于泵排放压力的降压量“Pr”与泵的有效输出流量“Qp”之积，如下(4)Es＝PrQp虽然在超过较大排出器26的容量的理想流率上不降低泵排放压力“Pp”，但在较高的理想流率上浪费较少的能量。流量控制阀34保持完全打开，而流量控制阀32计量所要求的附加流量。两个排出器24与26的排出器排放压力“Pd1”与“Pd2”保持在负载42所要求的压力“PL”以上的补偿压差设定值“dP1”上。
工作管线28与30中排出器压力“Pd1”与“Pd2”的过多的量由在较低的泵排放压力“Pp”上将多余的流量从泵12排放到贮存槽16的一个减压阀50而加以防止。减压阀50位于从工作管线18延伸到贮存槽16的一条返回管线52上。工作管线28与30之间的一个往复阀54将两个排出器排放压"Pd1"与“Pd2”中的较高者作为一个导压沿导流管56连通到减压阀50。在一个预定的峰值设定点压力以上的控制压力打开减压阀50并使得剩余的流量从泵12返回到贮存槽16而将排出器排放压限定在峰值设定点压力上。
其余的图示出在供应高压液体给两个或以上负载的液压驱动系统中为节能而配置我的再生器的实例。然而，与图1相似，在图2中我的再生器也是描绘在由连接在一台固定排量泵62上的一台原动机60驱动的一个液压驱动系统内的。从贮存槽66供给的工作液体是沿一条入口管线64引导到固定排量泵62的一个入口的。一条工作管线68分成两条支线70与72，用于从固定排量泵12的出口将高压液体输送到一对排出器74与76的各自的入口。
也与图1的实施例相似，工作管线78与80从排器74与76的各自的出口将高压液体输送到两个可调节的旁路型压力补偿流量控制阀82与84的各自的入口。然而，图2的流量控制阀82与84描绘成部件形式以更好地展示将阀内的压力补偿与减压功能组合在一起的改进。
流量控制阀82包含一个具有可变尺寸节流孔的节流阀86及一个差动减压阀88。节流阀86在工作管线78与工作管线90之间限制对一个第一负载92的流量。差动减压阀88通过沿一条回流管线94将过剩的流量从工作管线78排放到贮存槽66中而将工作管线78与90之间的压差限制在补偿差压“dP1”上。导流管96与98将导压连通到来自工作管线78与90的差动减压阀88上。差动减压阀88在节流阀86的单个流量设定值上补偿不同的需求压力“PL”。
然而，在流量控制阀82上还连接了一个减压阀100来限制工作管线78中的压力。减压阀100的一个入口连同差动减压阀88的导流管98，通过一个限流器102连接在工作管线90上。导流管98中超过预定的减压设定值的压力被沿回流管线94从导流管98排放到贮存槽66中的液体减压。然而，工作管线78中的具有超过补偿压差“dP1”与减压设定值之和的数值的压力是通过将过剩的流量经由差动减压阀88排放到贮存槽66中而减压的。由于减压阀100只用于影响差动减压阀88的操作，可将减压阀100的尺寸定成非常小与价格低的部件。
流量控制阀84包含类似的部件，其中包括限制工作管线80与对一个第二负载112的一条工作管线110之间的流量的一个节流阀106、及通过沿一条回流管114将过剩的流量从工作管线80排放到贮存槽66中而限制工作管线80与110之间的压差的一个差动减压阀108。用导流管116与118将导压从工作管线80与110连通到差动减压阀108上。减压阀120的一个入口连同导管118，通过一个限流器122连接在工作管线100上。减压阀120相对于限流器122的尺寸定成将导流管118中的压力限制在减压设定值上。
除了减压阀100与120调节的最大系统压力以外，工作管线78与80中的压力，即排出器排放压“Pd1”与“Pd2”，紧随工作管线90与110中的压力，即负载需求压力“PL1”与“PL2”。事实上，管线78与90及管线80与110之间的唯一限制为旁路型流量控制阀的节流阀部分86与106，对应的排放压力“Pd1”与“Pd2”及它们的相关负载需求压力“PL1”与“PL2”之间的唯一压差为差动减压阀88与108的补偿压差“dP1”。这些紧密的关系可用等式表示如下(5)Pd1＝PL1＋dP1(6)Pd2＝PL2＋dP1排出器排放压“Pd1”与“Pd2”之间的任何压差都被利用来对应地降低固定排量泵62的排放压“Pp”，类似于参照式(1)至(5)说明的前面的实施例。然而，最好将排出器74与76的相对容量“Cd1”与“Cd2”的尺寸定为符合于对两个负载92与112的所要求的最大流率之比。可以连同类似地配置的流量控制阀，串列地增加其它排出器，来节省向两个以上负载供液的固定排量泵的能量。
然而，最好将用一台原动机130驱动一台负载感测可变排量泵132的图3的实施例限制在正好向两个负载供给液体。液体最初沿来自一个贮存槽136的一条入口管134引导到可变排量泵132的一个入口。连接在可变排量泵上的一条工作管线138分裂成连接在各自的排出器144与146的入口上的一对支管140与142以及间接连接到相同的排出器144与146的各出口上的一对旁路管148与150。更具体地，旁路管148与150分别与连接在排出器144与146的出口上的工作管线152与154合并。
两个排出器144与146机械地串列互连以便将支管140与142中液体分流成预定的比例。工作管线152与154将液体的分流引导到可调节限流器型压力补偿流量控制阀156与158的入口。将调节后的液体流沿工作管线160与162从两个流量控制阀156与158的出口引导到各自的负载164与166。
与前面的实施例中的旁路型流量控制阀相似，限流型流量控制阀156与158也是由包含一个节流阀(未示出)在内的部件构成的。然而，不是排放过剩的流量来保持节流阀上的补偿压差“dP1”，而是与节流阀串联一个压力控制阀(也未示出)，用于通过进一步限制通过节流阀的流量而保持补偿压差“dP1”。从而，各流量控制阀156与158上的总压差等于它们各自的节流与压力控制阀上的压差之和。
以两种不同的方法进一步控制各流量控制阀156与158上的总压差。第一，一对液压控制随动阀168与170调节旁路管148与150中的各流量，而在两个流量控制阀156与158上保证至少保持一个预定的最小压差。第二，控制可变排量泵132在具有最高压力负载需求的流量控制阀156或158之一上保持一个预定的压差。
第一对导流管172与174将来自工作管线152与160的各导流压力连通到液压控制随动阀168上，而第二对导流管176与178将来自工作管线154与162的各导流压力连通到液压控制随动阀170上。两个液压控制随动阀168与170原始都是打开的，但被预定的液压控制压差设定值“dP2”以上的导流压力之间的压差关闭。
换言之，当流量控制阀156与158上的压差降到液压控制压差“dP2”以下时，液压控制随动阀168与170使来自工作管线138的高压流绕过排出器144与146。最好，液压控制随动阀的液压控制压差“dP2”高于流量控制阀的补偿压差“dP1”以支持流量控制阀的传统操作。止回阀180与182防止旁路管148与150中的回流并使排出器144或146之一作为一台泵工作。
第一往复阀184将工作管线152与154中的较高压力连通到导流管186。第二往复阀188将工作管线160或162中的较高压力连通到导流管190。改变可变排量泵132的几何容量来保持导流管186与190之间的一个预定的工作压差“dP3”。可变排量泵132的工作压差“dP3”最好低于液压控制随动阀168与170的液压控制压差“dP2”来保证有足够的流量到达流量控制阀156与158。
例如，当流量控制阀之一158关闭时，防止排出器144与146转动。打开另一个流量控制阀156导致管线152中的排出器排放压“Pd1”下降到直至液压控制随动阀168打开。足够的高压液体供给量通过旁路管148到达流量控制阀156。然而，可变排量泵132还调节对流量控制阀156的流量来保持流量控制阀156上的工作压差“dP3”。
在两个流量控制阀156与158都打开的一定条件下，排出器144与146参与节能。假定对负载164与166的要求的流率之比超过排出器144与146的几何容量之比时负载166具有最高的负载压需求“PL2”，则排出器144作为电机工作来驱动作为泵的排出器146。止回阀182防止通过旁路管150的回流。
响应对负载164的要求的流率的增加，排出器144的排放压“Pd1”继续下降直到液压控制随动阀168打开，以保证足够的液体供应到达流量控制阀156。当液压控制随动阀168开始打开时，出现最大的再生及相关的节能。对较低与较高压力负载164与166所需的流率为打开液压控制随动阀168所需的比超过排出器144与146的几何容量之比，该比值为排出器的容量低效性的一个函数。从而，排出器144与146的容量低效性是通过流率中的变化调节的，而不降低对给定的负载需求压力“PL1”与"PL2"的最大节能量。
然而，最好用不同的阀门配置从一台可变排量泵向两个以上负载提供流量。例如图4描绘了一种负载感测可变排量泵的这种较佳配置，而图5则描绘了代替压力补偿可变排量泵所需的改装。
图4中，原动机200驱动一台负载感测可变排量泵202，而后者沿一条入口管204从贮存槽206中抽取液体。引导从可变排量泵排出的液体的工作管线208分裂成三条支管210、212与214及三条旁路管216、218与220。
三条支管210、212与214构成对三个机械地串列互连的排出器222、224与226的一个公共入口。但是工作管线228、230与232将三个排出器222、224与226的出口分开连接在旁路与限流器组合型压力补偿流量控制阀234、236与238的入口上。流量控制阀234、236与238的出口沿工作管线240、242与244连接在负载246、248与250上。循环管线252、254与256将流量控制阀234、236与238连接在工作管线208上。止回阀258、260与262防止从工作管线到各流量控制阀234、236与238的回流。
可能时，采用串联限流与并联旁路技术的组合来保持流量控制阀234、236与238的节流阀部分上的补偿压差“dP1”。然而，通过循环管线252、254与256的各流量要求工作管线228、230与232中的排出器排放压“Pd1”、“Pd2”或“Pd3”高出工作管线208中的泵排放压“Pp”一个足以克服对循环流的阻力的量。
旁路管216、218与220提供工作管线208与工作管线228、230与232之间的替换连接。液压控制随动阀264、266与268调节通过旁路管216、218与220的流量，以保证各流量控制阀234、236与238独立于从排出器222、224与226排放的流率而接受足够的液体供给。止回阀270、272与274防止通过旁路管216、218与220的回流。
导流管276、278与280连通作为对液压控制随动阀264、266与268的第一导流压的排出器排放压“Pd1”、“Pd2”与“Pd3”；以及导流管282、284与286连通作为对液压控制随动阀264、266与268的第二导流压的来自工作管线240、242与244的负载需求压力"PL1"、“PL2”与“PL3”。类似于前面的实施例，将液压控制随动阀偏置成打开位置，但被大于液压控制压差“dP2”的第一与第二导流压之间的压差所关闭。
也与前面的实施例类似，改变负载感测可变排量泵202的几何容量来保持由一对导流管288与290连通的两个导流压之间的工作压差“dP3”。往复阀292与294识别与隔离作为导流压之一的排出器排放压“Pd1”、“Pd2”与“Pd3”中的最高者；以及往复阀296与298隔离作为另一导流压的负载需求压力“Pd1”、“Pd2”与“Pd3”中的最高者。泵的工作压差“dP3”最好小于液压控制随动阀的液压控制压差“dP2”。然而，与前面的实施例相反，可变排量泵的工作压差“dP3”最好也小于流量控制阀的补偿压差“dP1”。
后面所提到的压差设定值“dP1”与“dP3”之间的关系具有闭锁从流量控制阀到具有最高压力需求的负载的调节流量的循环流动的作用。虽然压力“Pp”或压差设定值“dP1”与“dP3”闭锁了循环流动的任何一个流量控制阀234、236与238，也潜在地限制了排出器222、224与226的转速。在再生期间，服务于最高压力需求的流量控制阀限制排出器222、224与226的转速，以允许提高通过其它流量控制阀的流率来补偿排出器的容量低效性。
一个或多个但不是全部排出器222、224与226能够作为一个循环器工作，用于从一个或多个负载246、248与250分流过剩的流量而不限制排出器的转速。作为循环器工作的任何一个排出器的排放压“Pd1”、“Pd2”或“Pd3”必须超出泵排放压“Pp”一个足以克服流经有效循环管线252、254或256的阻力的量。作为一个循环器操作排出器之一能在负载之一即使只需要小量流量或不需要流量时也能使其它排出器作为泵或电机工作。排出器222、224与226的容量低效性使得一个以上的排出器能在作为电机工作的排出器之间的不同流率范围上作为一台电机工作。
能够用十分相似于前面的实施例的方法计算泵的排放压“Pp”，但用计入第三排放器的如下的公式(7)Pp＝Pd1Cd1＋Pd2Cd2＋Pd3Cd3其中“Cd3”为第三排出器提供的排出器总几何容量的用分数表示的部分。
假定负载246具有最高压力需求“PL1”，由再生导致的泵排放压中的减少的量“Pr”可计算如下(8)Pr＝Pd1－Pp＝PL1＋dP3－Pp超过传统的负载感测系统的节省的能量“Es”作为压力降低“Pr”与上面式(4)中所写的泵的瞬时输出流量“Qp”的乘积而变化。
图5中描绘了与图4的系统相似的一个液压驱动系统，但修改成包含一台压力补偿可变排量泵312而不是一台负载感测可变排量泵。压力补偿可变排量泵312是由一台原动机310驱动的，用于从贮存槽314中抽取液体并将高压液体排放到工作管线316中。
将高压液体流引导到排出预定的流量比的三个排出器318、320与322的一个公共入口。旁路与限流器组合型压力补偿流量控制阀324、326与328将三个排出器318、320与322排放的液流调节到各自的负载330、332与334。
液压控制随动阀336、338与340保证来自工作管线316的足够液体供应与排出器318、320与322排放的相对流量无关地到达流量控制阀324、326与328。关闭液压控制随动阀336、338与340的液压控制压差“dP2”最好大于流量控制阀324、326与328的补偿压差“dP1”以保证流量控制阀的压力补偿特征的正常操作。然而将压差设定值“dP1”与“dP2”之间的差保持小到能够使作为电机工作的排出器上产生最大的压力降。
往复阀342与344隔离排出器排放压"Pd1"、“Pd2”与“Pd3”中最高者作为对压力补偿可变排量泵312的导流压。改变可变排量泵312的几何容量将导流压与一个给定的系统压力“Pc”匹配。泵312的实际排出压“Pp”相对于给定的系统压力“Pc”降低了按照下述关系的再生量(9)Pp＝Pc－Pr流量控制阀324、326与328沿各自的循环管线346、348与350将排出器排放的过剩流量返回到工作管线316。但是，通过流量控制阀调节对具有最高压力需求的负载的流量的循环流却被双位置换向阀354、356与358的一个网络隔离与封闭。导流管360、362与364以不同的对连通各需求压力“PL1”、“PL2”与“PL3”到各换向阀354、356与358上，用于进行封闭适当的循环管线中的流动所必要的逻辑比较。
用于封闭服务于最高压力负载的流量控制阀中所通过的循环的阀门的相同或替代配置可替代前面的实施例中的流量控制阀的压差“dP1”与“dP3”之间的规定的关系及负载感测泵。这便使得前面的实施例中的流量控制阀能够保持对它们的压力补偿功能的控制，同时满足最高压力需求。
图6描绘了对图4的补充，公共的特征用相同的参照数字表示。然而，替代三个大小不等的排出器222、224与226，图6的实施例包含四个串列互连的大小相等的排出器370、372、374与376。一条附加的支管将排出器376的入口与工作管线208相连。
但是，不是用来向一个第四负载供给流量，连接在排出器376的出口上的附加工作管线380将额外的流量提供给其它工作管线228、230或232中呈现最高的排出器排放压“dP1”、“dP2”或“dP3”的一条管线。并将往复阀382与384修改成将工作管线380中的额外流量引导到工作管线228、230或232中适当的一条中。
在再生期间，排出器376与其它排出器中的一个并行地作为泵工作，借此高效地加倍承担泵操作的排出器的总几何容量部分。虽然增加泵容量会降低作为电机工作的排出器相对于作为泵工作的排出器的机械效益，并相应地减少泵排放压“Pp”的压力降低“Pr”，但多得多的对负载246、248与250的要求流率的组合能够起动再生。
给定了大小相等的排出器370、372、374与376，在对任何一个较低压力负载的要求流率达到正好一半对最高压力负载的要求流率时便会起动再生。对较低压力负载的要求流率超过对最高压力负载的要求流率的一半时，将排出器的容量低效性补偿到工作管线208中最大的压力降低“Pr”，这等价于具有100％容量效率的排出器的理论压力降低“Pr”。
虽然全部四个排出器370、372、374与376都具有相等的几何容量，也可将排出器370、372与374的大小定为更好地与对各负载246、248与250的预期流率匹配。可还将排出器376的大小改变成改进预期流率上的总体节能。此外，也可用可变几何容量来制造排出器376，以便在对负载的流率的更宽的范围中进一步改进节能。
在上述各实例中，一组管线、阀门、排出器、压力设定值、以及它们之间的逻辑关系构成了一个液压控制系统，用于识别支管之间的潜在节能，并用于将液流源上的供应压力降低到更接近与支管对动力的总需求匹配。然而，传统的电子控制可用来代替液压控制完成类似的功能。例如，压力传感器可代替导流管。
以上的所有实例也描述了调节通过负载的单一方向流量的流量控制阀的特征。然而，流量控制阀也能以众所周知的方式配置成调节通过负载的双向流量，用于控制诸如正反转电机与双动汽缸等动力转换设备。例如，流量控制阀的节流阀部分可用一节流四通换向控制阀来代替，以调节通过负载的相反流动方向。
贯穿本说明书还参照了至连我的再生器的部件的管线。然而这些管线中也旨在包括各式各样的用于引导液体的已知部件，其中包括通道、管道与导管。例如，我的再生器内的流通路径最好作为集成管路块或栈内的通道构成。
权利要求
1.一种用在一个系统中将液压动力作为压力下的液体流量输送到一个或多个负载的再生器，包括机械地互连的第一与第二排出器，用于将液体流量分成预定的部分；所述第一与第二排出器具有一个入口及各自的出口；第一与第二流量控制阀，用于调节不同的液体流量部分到一个或多个负载；所述第一与第二流量控制阀具有各自的入口与出口；一条第一工作管线，用于在一个第一压力上将液体流量的供应连接到所述排出器的入口上；第二与第三工作管线，用于在第二与第三压力上分别将排出器的所述出口连接到第一与第二流量控制阀的所述入口上；以及一个控制系统，根据所述第二与第三压力之间的差，相对于所述第二与第三压力中较高者降低所述第一压力。
2.权利要求1的再生器，还包括第四与第五工作管线，用于在各自的第四与第五压力上分别将第一与第二流量控制阀的所述出口连接到一个或多个负载上。
3.权利要求2的再生器，其中所述控制系统包括第一与第二压力调节器，在所述第二与第四压力之间及所述第三与第五压力之间，提供所述第一与第二流量控制阀上的各自的压差调节。
4.权利要求3的再生器，还包括第一与第二回流管，用于分别分流来自所述第四与第五工作管线的过剩液体流量。
5.权利要求4的再生器，其中所述第一与第二流量控制阀包括节流阀，以及所述第一与第二压力调节器通过将所述第四与第五工作管线上的过剩液体流量分流到所述第一与第二回流管上而提供在所述节流阀上保持预定的补偿压差。
6.权利要求5的再生器，其中所述第一与第二回流管提供将过剩的液体流量引导到一个贮存槽。
7.权利要求5的再生器，还包括一个导流器操作的减压阀，用于根据取自所述第二与第三压力中的较高者的一个导流信号，将过剩的流量从所述第一工作管线排放到所述贮存槽。
8.权利要求6的再生器，其中所述第四与第五工作管线联合构成一条公共工作管线，用于引导液体流量到一个单一的负载。
9.权利要求8的再生器，其中所述第一与第二流量控制阀具有一个共同的致动器，用于以预定的序列操作所述第一与第二流量控制阀，将通过所述公共工作管线的流量调节到该单一负载上。
10.权利要求9的再生器，其中所述第一与第二排出器具有不同的几何容量。
11.权利要求10的再生器，其中第四与第五压力等于该单一负载的需求压力，以及将所述第一与第二流量控制阀之一置于一个打开位置并将所述第一与第二流量控制阀的另一个置于一个关闭的位置，相对于所述单一负载的需求压力降低所述第一压力。
12.权利要求5的再生器，还包括导流管对，用于将所述节流阀上的所述压差连通到所述第一与第二压力调节器上。
13.权利要求12的再生器，还包括分别连接到各对中的所述导流管之一上的减压阀，用于将各对中的所述一条导流管中的压力限制在预定的泄放压上。
14.权利要求13的再生器，其中所述第一与第二压力调节器分流通过所述第一与第二回流管中的过剩液体流量，用于将所述第二与第三管线中的压力限制在所述补偿压差与所述泄放压之和上。
15.权利要求3的再生器，其中所述第四与第五工作管线提供独立地引导液体流量到不同的负载。
16.权利要求15的再生器，还包括将所述第一工作管线分别连接到所述第二与第三工作管线上的第一与第二旁路管。
17.权利要求16的再生器，其中所述第一与第二压力调节器为初级压力调节器，它们响应预定的液压控制压差以上的所述第一与第二流量控制阀上的压差，提供限制通过所述第一与第二旁路管的液体流量。
18.权利要求17的再生器，还包括一条第一导流管，用于连通所述第二与第三压力中的较高者作为一个第一导流压；以及一条第二导流管，用于连通所述第四与第五压力中的较高者作为一个第二导流压。
19.权利要求18的再生器，其中所述第一与第二导流管作为一个第二压力调节器提供可变排量泵的控制排量，用于将所述第一与第二流量控制阀之一上的一个预定的工作压差保持在所述第二及第三压力中的较高者与所述第四及第五压力中的较高者之间。
20.权利要求19的再生器，其中所述液压控制压差不小于所述工作压差。
21.权利要求20的再生器，其中所述第一与第二流量控制阀包括节流阀及三级压力调节器，用于通过进一步限制通过所述第一及第二流量控制阀的液体流量，保持所述节流阀上的预定补偿压差。
22.权利要求21的再生器，其中所述液压控制压差及所述工作压差不小于所述补偿压差。
23.权利要求15的再生器，还包括机械地与所述第一与第二排出器连接的一个第三排出器，用于进一步将液体流量分成三个预定的部分；所述第三排出器具有一个入口及出口；一个第三流量控制阀，用于控制对第三负载的液体流量；所述第三流量控制阀具有一个入口及出口；所述第一工作管线还提供在所述第一压力上将液体流量的供应连接到所述第三排出器的入口上；一条第六工作管线，用于在一个第六压力上将所述第三排出器的出口连接在所述第三流量控制阀的入口上；一条第七工作管线，用于在一个第七压力上将所述第三流量控制阀的出口连接在第三负载上；以及所述控制系统进一步根据所述第二、第三与第六压力之间的差，相对于所述第二、第三与第六压力中的一个较高者，降低所述第一压力。
24.权利要求23的再生器，其中所述控制系统还包括一个第三压力调节器，该调节器在所述第六与第七压力之间调节所述第三流量控制阀上的压差。
25.权利要求24的再生器，还包括第一、第二与第三循环管线，用于分别将来自所述第四、第五与第七工作管线的过剩液体流量分流到所述第一工作管线。
26.权利要求25的再生器，进一步包括第一、第二与第三止回阀，用于防止液体流量从所述第一工作管线回流到所述第一、第二与第三循环管线。
27.权利要求26的再生器，还包括一个阀门逻辑网络，用于闭锁通过所述第一、第二与第三循环管线中一条的循环，该条管线分流来自所述第四、第五与第七工作管线中具有所述第四、第五与第七压力中最高压力的一条的过剩流量。
28.权利要求27的再生器，其中所述第一、第二与第三流量控制阀包括节流阀，以及所述第一、第二与第三压力调节器通过将来自所述第四、第五及第七工作管线的过剩液体流量分流到所述第一、第二与第三循环管线，而提供在所述节流阀上保持预定的补偿压差。
29.权利要求28的再生器，其中所述第一、第二与第三压力调节器还通过进一步限制通过所述第一、第二与第三流量控制阀的液体流量，而提供在所述节流阀上保持预定的补偿压差。
30.权利要求24的再生器，还包括将所述第一工作管线分别连接在所述第二、第三与第六工作管线上的第一、第二与第三旁路管。
31.权利要求30的再生器，其中所述第一、第二与第三压力调节器根据预定的液压控制压差以上的所述第一、第二与第三流量控制阀上的压差，提供对通过所述第一、第二与第三旁路管的液体流量的限制。
32.权利要求31的再生器，其中止回阀防止液体流量从所述第一、第二与第三旁路管回流到所述第一工作管线。
33.权利要求15的再生器，还包括机械地与所述第一与第二排出器连接的一个第三排出器，用于进一步将液体流量分成三个预定的部分；所述第三排出器具有一个入口与出口；所述第一工作管线还提供在所述第一压力上将液体流量的供应连接到所述第三排出器的入口上；一条流动路径，用于将所述第三排出器的出口替换地连接到所述第二与第三工作管线上；以及所述控制系统提供将所述第三排出器的出口连接到所述第二与第三工作管线中具有所述第二与第三压力中较高的压力的一条上。
34.权利要求33的再生器，其中所述控制系统包括一个往复阀，用于识别所述第二与第三压力中的较高者。
35.一种用于将一个液体流量供给多个负载的液压泵系统，包括一个可变排量泵，用于将液体流量供给第一与第二负载；机械地互连的第一与第二排出器，用于排出该可变排量泵所供给的液体流量的预定部分；第一与第二流量控制阀，用于控制从所述第一与第二排出器到第一与第二负载的对应的液体流量；一条第一工作管线，用于在一个第一压力上将来自可变排量泵的液体流量引导到所述第一与第二排出器；第二与第三工作管线，用于在第二与第三压力上，将来自所述第一与第二排出器的各液体流量引导到所述第一与第二流量控制阀；第四与第五工作管线，用于在第四与第五压力上，进一步将来自所述第一与第二流量控制阀的各液体流量引导到第一与第二负载；以及一个泵控制器，用于通过改变所述可变排量泵的排量，在所述第一与第二流量控制阀中具有所述第二与第三压力中较高的压力及所述第四与第五压力中较高的压力的一个阀上，保持一个预定的工作压差。
36.权利要求35的再生器，还包括一条第一导流管，用于连通所述第二与第三压力中的较高者作为对泵控制器的一个第一导流压；以及一条第二导流管，用于连通所述第四与第五压力中的较高者作为对泵控制器的一个第二导流压。
37.权利要求36的再生器，还包括将所述第一工作管线分别连接在所述第二与第三工作管线上的第一与第二旁路管。
38.权利要求37的再生器，还包括第一与第二初级压力调节器，它们根据预定的液压控制压差以上的所述第一与第二流量控制阀上的压差，限制通过所述第一与第二旁路管的液体流量。
39.权利要求38的系统，其中所述第一与第二流量控制阀包括限流器及次级压力调节器，用于保持所述限流器上的预定补偿压差。
40.权利要求39的系统，其中将所述次级压力调节器的补偿压差设定为不大于可变排量泵的工作压差及初级压力调节器的液压控制压差。
41.权利要求40的系统，其中将可变排量泵的工作压差设定为不大于初级压力调节器的液压控制压差。
42.权利要求41的系统其中，所述限流具有可变大小的孔，以及所述次级压力调节器控制通过所述限流器的流率，以保持限流器上的预定补偿压差。
43.权利要求42的系统，其中所述次级压力调节器也包括带有可变大小的孔、并且与流量控制阀的所述限流器串联的限流器。
44.一种液压管路，用于节省液压泵系统中的能量，该系统具有在压力下将液体流量供给三个或以上负载的一台可变排量泵，该液压管路包括机械地至连的第一、第二与第三排出器，用于将液体流量分成预定的部分；第一、第二与第三流量控制阀，用于控制从所述第一、第二与第三排出器到第一、第二与第三负载的各液体流量；一条第一工作管线，用于在第一压力上将来自可变排量泵的液体流量引导到所述第一、第二与第三排出器；第二、第三与第四工作管线，用于在第二、第三与第四压力上将来自所述第一、第二与第三排出器的各液体流量引导到所述第一、第二与第三流量控制阀；第五、第六与第七工作管线，用于在第五、第六与第七压力上将各液体流量进一步从所述第一、第二与第三流量控制阀引导到第一、第二与第三负载；以及第一、第二与第三循环管线，用于从所述第五、第六与第七工作管线上将过剩液体流量分流到所述第一工作管线。
45.还包括一个控制系统，用于闭锁通过所述第一、第二与第三循环管线中分流来自所述第五、第六与第七工作管线中具有所述第五、第六与第七压力中最高压力的一条管线的过剩流量的一条循环管线的循环。
46.权利要求45的管路，其中所述控制系统包括一个压力调节器，用于将所述第一、第二与第三流量控制阀上的一个预定的工作压差保持在所述第二、第三及第四压力中的较高者与所述第五、第六及第七压力中的较高者之间。
47.权利要求46的管路，其中所述第一、第二与第三流量控制阀包括限流器，以及所述控制系统包括附加的压力调节器，用于通过将来自所述第五、第六与第七工作管线的过剩液体流量分流到所述第一、第二与第三循环管线，而保持所述限流器上的预定补偿压差。
48.权利要求47的管路，其中所述控制系统通过将所述工作压差设定为小于所述补偿压差，而提供对通过所述第一、第二与第三循环管线之一的循环的闭锁。
49.权利要求47的管路，其中所述附加压力调节器也包括带有可变大小的孔、与流量控制阀的所述限流器串联的限流器，用于保持所述限流器上的预定补偿压差。
50.权利要求49的管路，还包括将所述第一工作管线分别连接在所述第二、第三与第四工作管线上的第一、第二与第三旁路管。
51.权利要求50的管路，其中所述控制系统包括其它的附加压力调节器，用于根据大于预定的液压控制压差的所述第一、第二与第三流量控制阀上的压差，限制通过所述第一、第二与第三旁路管的液体流量。
52.权利要求51的管路，其中将所述预定液压控制压差设定为大于所述工作压差。
53.权利要求44的管路，还包括机械地与所述第一、第二与第三排出器连接的一个第四排出器，用于将液体流量进一步分成四个预定的部分；所述第一工作管线也在所述第一压力上将液体流量从可变排量泵引导到所述第四排出器；一条流动路径，提供将来自所述第四排出器的液体流量交替地引导到所述第二、第三与第四工作管线之一中；以及一个控制系统，用于识别所述第二、第三与第四压力中的最高压力，及用于将来自所述第四排出器的液体流量引导到所述第二、第三与第四工作管线中具有最高压力的一条。
54.权利要求53的管路，其中所述控制系统包括一对串联的往复阀，用于识辊所述第二、第三与第四压力中的较高者。
55.权利要求54的管路，其中所有四个所述排出器具有相等的几何容量。
全文摘要
一种功率感测再生器，包括一对串列连接的排出器(24与26)，用于将来自一台泵(12)的液体流量分成预定的部分以服务于一个或多个负载(42)。流量控制阀(32与34)将来自排出器(24与26)的各流量调节到一个或多个负载(42)上。一个控制系统包括流量控制阀(32与34)的压差调节器，该控制系统根据排出器(24与26)的排放压之间的差，降低泵(12)的排放压。
文档编号E02F9/22GK1126507SQ94192624
公开日1996年7月10日 申请日期1994年4月20日 优先权日1993年4月28日
发明者理查德·M·罗奇 申请人:罗奇工程公司