液压机组以及操作该液压机组的方法与流程

本发明涉及能够在不同的作用力下操作的液压机组，该液压机组包括其中设置有主活塞的主汽缸，至少一个驱动汽缸，该驱动汽缸的驱动活塞连接成以与主活塞一起作用，以及泵/活塞储能器系统，泵/活塞储能器系统具有泵系统和与所述泵系统相连接的活塞储能器，泵/活塞储能器系统作为用于主汽缸和至少一个驱动汽缸的液压驱动器。同样，本发明涉及能够在不同的作用力下操作的液压机组的操作方法，在该方法中，通过泵/活塞储能器系统将工作介质选择地输送到主汽缸和至少一个驱动汽缸，其中，至少在一个工作冲程中，通过泵/活塞储能器系统的泵系统能够在泵/活塞储能器系统的活塞储能器中获得工作介质，并且然后，至少在所述工作行程中，将来自活塞储能器的工作压力至少施加到主汽缸上，并且其中，至少在返回行程中，将来自泵/活塞储能器系统的返回行程压力施加到至少一个驱动汽缸上。

例如，对于作为这种液压机组的液压挤压机的操作，在作用于主活塞上的工作压力下，即使在返回行程方向上的工作行程中，驱动汽缸(一个或多个)以不同的作用力(称为压力)加载到它们的环形活塞上。以这种方式，可根据驱动汽缸的环形表面和主活塞活塞表面之间的表面面积比来减小作用力。对于最大作用力，补充地，该驱动汽缸或多个驱动汽缸的活塞表面也可以加载工作压力。进一步的作用力水平可以通过另外的驱动汽缸的方式获得，特别是为了对称的原因并且为了防止由另外的驱动汽缸对引起的倾斜力矩，在每种情况下，补充提供并可相应地选择性地操作作用力水平。例如，ep0629455b1公开了锻压主驱动器，但是除了主活塞和主汽缸外，该驱动器仅包括返回行程活塞和汽缸。

本发明的目的是以结构简单的方式配置具有可变作用力的所述类型的机组和所述类型的操作方法。

本发明的目的是通过具有独立权利要求的特征的液压机单元以及操作这种机组的具有独立权利要求的特征的方法的方式来完成。在从属权利要求和以下描述中可以找到另外的有利实施例，也可能独立于这些实施例。

例如，可在不同的作用力下操作液压机组，液压机组包括主汽缸，在主汽缸中中设置有主活塞，至少一个驱动汽缸，其中，驱动汽缸的驱动活塞连接成以与主活塞一起作用，以及泵/活塞储能器系统，泵/活塞储能器系统包括泵系统和与泵系统相连接的活塞储能器，泵/活塞储能器系统作为主汽缸和至少一个驱动汽缸的液压驱动器，如果机组的特征在于活塞储能器通过包括比例减压阀的工作行程控制阀与主汽缸相连接，则液压机组具有相对简单的结构。

同样，如果以操作液压机器单元(该液压机器单元可以以不同的作用力操作)的方法的方式操作该机组，则以结构简单的方式配置相应的机组是可能的，在该方法中，工作介质通过泵/活塞储能器系统选择性地输送到主汽缸和至少一个驱动汽缸，其中，通过泵/活塞储能器系统的泵系统，使得至少在一个工作行程中，在泵/活塞储能器系统的活塞储能器中能够获得工作介质，并且然后，至少在所述工作行程中，将来自活塞储能器的工作压力至少施加到主汽缸上，并且其中，至少在返回行程中，将来自于泵/活塞储能器系统的返回行程压力施加到至少一个驱动汽缸上，该方法的特征在于：在减少的作用力下，与活塞储能器中存在的活塞储能器压力相比，工作压力降低。

在这方面，在该压力作为工作压力传递到主汽缸之前，并且如果适用的话，传递到驱动汽缸(一个或多个)之前，活塞储能器压力的压力降低带来的结果是有可能通过驱动汽缸(一个或多个)来消除复杂的反压力，并且，尤其是，没有必要设置另外的驱动汽缸或者另外的驱动汽缸对以便在不同作用力下操作液压机组。

由于至少一个驱动汽缸用于返回行程，可以理解的是，在任何情况下，如果适用的话，仍然可以以主动的方式相应地控制驱动汽缸(一个或多个)，以使不需要辅助设计措施或者构造措施，就可以实施四个以上不同的作用力水平：在第一个作用力水平下，活塞储能器压力传导到主汽缸内，并且在活塞侧也传导到驱动汽缸(一个或多个)内；在第二水平下，在驱动汽缸(一个或多个)的侧面消除活塞储能器压力；并且在第三水平和第四水平下，通过驱动汽缸或多个驱动汽缸的环形表面发生反压，这也可以在加载和不加载驱动汽缸(一个或多个)的活塞表面的情况下发生。然后可以通过活塞储能器压力相应减压到较低的工作压力来实现进一步的作用力变化，其中，如果适用的话，根据要求在活塞侧或者在环形表面侧，不需要额外的构造措施，并且仅仅通过增加另外的液压管路和液压阀，就可以将降低的活塞储能器压力传输至驱动汽缸(一个或多个)。以这种方式，可以因此实施几乎任何作用力。因此，可以在没有额外措施的情况下实现最大作用力的大约40％至90％之间的作用力，特别是，也不考虑驱动汽缸(一个或多个)的不同控制的情况下，仅通过减压，就可以实现最大作用力的大约40％至90％之间的作用力，其中该间隔的上限由减压阀上的压力损失来确定。如上面所解释并且将在下面继续解释的那样，该范围也可以通过另外的回路进行扩展。可以理解的是，如果整个控制器设计合理的话，即使在没有通过驱动汽缸(一个或多个)可实现作用力水平的情况下，工作行程控制阀(包括比例减压阀)的优势也可以利用，以保证在比例减压阀的工作范围内无限大的作用力变化。

借助于相应的液压措施(例如减压阀)来降低相比于工作压力的活塞储能器的压力，从而允许在没有复杂的新一步结构机械措施的情况下，提高关于液压机组的输送作用力的可变性。可以理解的是，从这个基本的思路开始，可以以不同的组合提供最多样化的液压回路，以便相对于驱动汽缸的数量构造最小化的液压机组来实现各种或者不同的作用力水平或者作用力。

关于这种液压机组可以操作的不同作用力的更大的自由度使具有相同构造的机组可以适应不同客户的要求，而无需任何设计上的改变，因为顾客希望的作用力水平只需要作为不同液压回路路径的组合来适当地控制。可在减压阀的变化范围内无限地选择作用力。

优选地，根据本发明的具体实施方式，返回行程将仅通过泵/活塞储能器系统的泵系统来控制，因为这里没有大容积流。同样，如果在工作行程方向的位移缓慢发生的话，只要容积流出现的足够轻微并且可以由泵系统管理，在工作行程方向的位移就可以由泵/活塞储能器系统的泵系统来控制。活塞储能器通常基本上用于允许主活塞的高速运转，因此这里需要大容积流。例如，这允许泵的数量减少，并且例如，所需的泵由24个减少至8个。

活塞储能器可以从最大充装压力释放下降到最小充装压力，其中在方法管理中确保活塞储能器的充气压力大于所需要的压力。

可以理解的是，即使在驱动活塞的作用方向反向的情况下，换言之，如果驱动活塞的活塞表面设计成用于返回行程，并且驱动活塞的环形表面设计成用于工作行程，这些优势仍然存在。

为了降低工作压力，在活塞储能器和主汽缸之间使用比例减压阀，或者为了适应作用力而在活塞储能器和主汽缸之间设置这种比例减压阀是尤其有利的。通过这种比例减压阀，在一定限度内，可以无限或者几乎无限的降低减压的程度，并且从而可以进一步提高关于液压机组的设计自由度，并且因此标准的机组可以满足客户关于作用力多样性的要求。

特别地，可以对比例减压阀进行预先控制。借助于预先控制和与活塞储能器的连接，可以以特别简单的方式且在短时间内提供大的容积流。

优选地，借助于控制阀或通过控制管路进行预先控制，这易于实施且可以以相对简单的方式获得待施加的设定力。

优选地，可以将比例减压阀锁定，以便可以主动地打开或关闭比例减压阀。如果出于某个原因(例如出于下面解释的原因)没有使用比例减压阀，则这特别地可以防止可能的干扰。

为了将比例减压阀构造成可锁定的，其可以特别地与锁定通阀组合，这因而使得可以在结构上简单地实施。

在优选实施例中，在非通电状态下将比例减压阀关闭或切断和/或锁定或关闭；这特别地用于操作安全。

优选地，工作行程控制阀包括旁通阀，旁通阀构造为通阀，旁通阀与比例减压阀并联，当需要完整的工作压力时，可以通过该通阀获得活塞储能器压力，而在主汽缸或驱动汽缸方向上不存在任何的额外的压力下降。

同样地，在最大作用力下将工作介质通过旁路输送至主汽缸或驱动汽缸(一个或多个)因而是有利的。

就这一点而言，如果在将减压阀通过其相应的控制器进行锁定或其他关闭时，旁通阀或旁路通过其液压控制器、气动控制器或电气控制器而打开是特别有利的，以使得可以在这一点上通过调节器或控制器防止故障。如果需要的话，也可以将相应的梭阀机械性地耦合或组合在单个通阀中。

优选地，比例减压阀以反馈的方式进行构造或者在闭环调节回路中进行控制。这可以精确地控制最终作用的工作压力及由此产生的作用力。

就这一点而言，反馈优选地在柱塞侧进行，从而可以将来自于泵系统的振动影响或干扰限制到最小。例如，可以在柱塞侧记录压力以用于反馈，并且然后可以特别地将这个压力在活塞储能器侧进行反馈。已经指出，可能的振动影响或干扰在这里不会起作用。特别地，可以想到，通过通阀(如果适用的话甚至通过逻辑通阀)作为控制阀来构造反馈，以便当比例减压阀不使用且将其关闭或切断或阻塞时可以使比例减压阀释放压力。

比例减压阀可以特别地包括阀门，该阀门优选在该比例减压阀的减压功能期间处于浮动位置直到降低的压力与预定的参考值一致，以便可以产生极高的容积积流。这对应于这样的情况，即特别地设置活塞储能器以在最短的时间内在充分的压力下为主汽缸获得这样高的容积流。如果降低的压力或柱塞侧压力与预定的参考值一致，则浮动位置将优选地关闭，并且将相应的降低压力作为工作压力输送至汽缸，以使得可以通过反馈或闭环调节回路维持工作压力的相应预设值。

如上文已经解释的那样，在当前情况下，与传统的减压功能相反，比例减压阀优选地以在其初始位置关闭这样的方式进行构造。这也特别地用于提高操作安全。

出于上述原因，如果将旁通阀在其初始位置关闭，则是相应有利的。

可以理解的是，如果存在特殊情况(例如在返回行程中力的增加)，则还可以设置一个或两个以上的驱动汽缸，其中然后相应地丧失了显著降低构造难度的优点。然而，保留了选择作用力水平或作用力的高度灵活性。但是，就构造方面来说，如果正好设置了两个驱动汽缸，由于它们已经通过压力降低保证了作用力的相应降低而没有任何另外的结构措施，则这是特别有利的。同样地，可以理解的是，就构造方面来说，通过正好仅设置一个驱动汽缸而使极其简单地实施是可能的。

特别地，可以将最大作用力(也就是最大工作压力或活塞储能器压力)的大约40％～90％通过比例减压阀可变地输送给该汽缸。但是，后者也可以使用未经调节的或更简易的减压阀来实施-如果适用的话甚至在更大的范围上。

任何适于液压装置的工作介质可以用作工作介质，优选油。备选地，也可以特别地使用水或乳状液或水/油混合物。

上述的解决方案特别地适于包括泵/活塞储能器系统作为液压驱动器的液压机组。因此，上述解决方案特别地适于液压的或液压驱动的活塞储能器系统单元。特别地，实施上述解决方案的成型机器优选为相应机组或活塞储能器系统单元，特别是如果需要非常大的成型力(如压紧力或类似作用力)，并且因此使用泵/活塞储能器系统作为驱动器，以便特别地也能够快速实现相应的大行程。特别地，在成型机器构造为挤出机或锻压机的情况下可以使用相应的解决方案，因为在这些压力机当中必须使用特别大的容积流和压力，考虑到将非常大的柱塞汽缸作为主汽缸以及将柱塞作为主活塞。因此，在活塞储能器的情况下，这些压力机在高于250hpa(bar)的最大加载力(特别地高于300hpa或高于320hpa)下工作。在移除之后或压制程序之后，在相应的活塞储能器中通常仍然可以发现最大加载压力的50％以上。

可以理解的是，如果需要的话，上文描述的和权利要求中的特征也可以进行组合，以便能够相应累积地实现优点。

将使用下文描述的示例性实施例对本发明的另外的优点、目标和特性进行解释，这些示例性实施例也在附图中示出。附图示出了：

图1为能够在不同的作用力下进行操作的液压机组的示意图；

图2为在最大作用力下的根据图1的机组；

图3为在降低的作用力下的根据图1和图2的机组；以及

图4为在返回行程过程中的根据图1至图3的机组。

图中示出的机组1为挤出机，并且该机组1包括也被称为“柱塞汽缸”的主汽缸22，在主汽缸22中将也被称为“柱塞”的主活塞32设置成能够在工作方向和返回行程方向上轴向地移位，其中，将驱动活塞34通过横梁36设置在主活塞32上，这些活塞相应地可以在驱动汽缸24中移动。可以理解的是，在不同的实施例中，如果必要的话，也可以仅仅设置一个驱动汽缸，该驱动汽缸也可以居中地设置。驱动汽缸24和驱动活塞34由于它们的侧向布置而常常也被称为“侧汽缸”和“侧活塞”。

为了驱动主活塞32和驱动活塞34，设置了液压驱动器40，该液压驱动器40包括泵/活塞储能器系统41。该泵/活塞储能器系统41一方面包括泵系统42，在泵系统42中通过泵管路77并联地切换多个泵43，其中，泵43的数量取决于所需的压力和待处理的工作介质的量。此外，该泵/活塞储能器系统41另一方面包括活塞储能器44，在该活塞储能器44中可以得到足够容积量的压力下的工作介质。

同样地，该液压驱动器40包括罐体40，流出的工作介质收集在该罐体中，并且泵43可以从该罐体中吸收工作介质。

泵系统42可以通过返回行程管路76借助于返回行程控制阀46而应用于驱动活塞34的环形表面，同时该泵系统42可以应用于主活塞管路71，借助于该主活塞管路71可以通过工作压力控制阀47为主汽缸22供应工作压力。在这个示例性实施例中，返回行程控制阀46和工作压力控制阀47均构造为通阀，并且当向这些管路中的另一个施加压力并且这由于一般的液压条件而看起来是可行的时，在每个例子中返回行程控制阀46和工作压力控制阀47都允许将主活塞管路71或返回行程管路76排空进入罐体45中。

主活塞管路71通过比例阀49和工作行程控制阀50与活塞储能器管路72连接；这个管路反过来与活塞储能器44连接。通过这种方式，可以通过比例阀49和工作行程控制阀50将来自于活塞储能器44的压力或者容积输送到汽缸22、24，或者备选地，泵系统42可以对活塞储能器44进行加载，其中，比例阀49特别地用于防止活塞储能器44过快地排空，并且其中，如将在下文进行解释的，在本示例性实施例中将工作行程控制阀50以特殊的方式进行构造。当该主活塞32工作时，抽取容积60相应地从活塞储能器44抽出。

活塞储能器44此外还包括传感器48，传感器48记录各自的填充液位(在这个示例性实施例中为最大填充液位和最小填充液位)，并将其作为电信号输出给控制器。

此外，主活塞管路71也与驱动汽缸管路75连接，该驱动汽缸管路75反过来与驱动汽缸24连接，以便也可以将工作压力输送给驱动汽缸24。

可以理解的是-取决于这个示例性实施例的具体实施例-驱动汽缸管路75以及返回行程管路76可以具有另外的阀门，这些阀门可以将它们从主活塞管路71解耦开或者可以将它们耦合回到主活塞管路71上，如果由于控制技术的原因这看起来是可行的而与其相对的是在液压驱动器40及其电气或电子设备中相对较大的构造难度。

与现有技术向区别的是，本示例性实施例的工作行程控制阀50包括比例减压阀52、旁通阀54和控制阀56，比例减压阀52与锁定通阀53组合，其中，比例减压阀52设置在减压管路73中并通过控制管路78和控制阀56以反馈的方式与活塞储能器管路72连接，并且旁通阀54设置在旁路74中，旁路74与减压管路73并联地切换。因此，工作行程控制阀50包括比例减压阀52和旁通阀54以及控制阀56，比例减压阀52和旁通阀54彼此并联地切换，且控制阀56可以以逻辑通阀的形式允许或中断比例减压阀52向活塞储能器管路72的反馈。

在本示例性实施例中，旁路74构造为具有最小的可能的压力损失，也就是说尽可能地为直管路-因为通过旁路74以及也构造为通阀的旁通阀54应当可以获得最大工作压力，并且出于这个原因，应当可以将活塞储能器44和主活塞管路71或驱动汽缸管路75之间的可能的压力损失限制到最小。

可以理解的是，还可以通过例如比例减压阀52选择通向返回行程管路76的路径，该路径可以打开或关闭。同样地，可以想到设置额外的阀门，借助于该额外的阀门，可以将通过比例减压阀52而降低的压力单独地输送至驱动汽缸管路75，以便通过这种方式进一步增加关于作用力的可变性，如果鉴于略微增加的结构复杂性而看起来是完全可以的。同样地，为了达到这些目的，可以想到设置另外的比例减压阀52，如果需要也可以设置单独的控制阀56。

此外可以理解的是，返回行程控制阀46以及工作压力控制阀47也可以稍微不同地连接，或者备选地与其它位置连接，而不失去在活塞储能器44和汽缸22、24之间压力降低的优点。

在本示例性实施例中，比例减压阀52和控制阀56以这样的方式切换，即通过通阀设置使它们在初始位置分别关闭。旁通阀54也在初始位置关闭，其中，相应的控制防止了阀门52、54的同时打开。当旁通阀54打开时，可以通过工作行程控制阀50得到最大工作压力。在备选实施例中，也可以想到将减压阀52和旁通阀54结合成单个的通阀。比例阀49也在其初始位置关闭。

如果要得到与最大工作压力以及由其产生的作用力相比降低的作用力，则关闭旁通阀54并打开比例减压阀52和控制阀56，以使得可以通过控制管路78进行比例减压阀52向活塞储能器管路72的反馈，并且可以通过比例减压阀52得到相应降低的压力作为工作压力。在柱塞侧也可以进行柱塞测量81，这使得可以控制比例减压阀52。

比例减压阀52在减压功能过程中处于浮动位置，直到降低的压力与预先设定的参考值一致，以使得可以通过反馈或闭环调节回路维持工作压力的相应预设值。

正如直接明显的那样，在相对于工作介质流出的那一侧(也就是主活塞侧)测量降低的压力，并反馈给比例减压阀52。

可以理解的是，上述的液压装置仅仅为示例并且也可以在细节上不同地构造，只要活塞储能器44可以特别地以降低的压力或通过比例减压阀52作用在主活塞32上。特别地，也可以设置附加管路和阀门，以便能够表示其它的操作情况。同样地，可以理解的是，安全阀和开关以及其它的附加措施也能够实施。同样地，可以理解的是，任何适于液压装置的工作介质都可以用作工作介质，其中在本示例性实施例中使用油。备选地，特别地，也可以使用水或乳状液或油/水混合物。

如图2所示，如果要以最大作用力在工作行程方向65上移动主活塞32，然后为了达到这个目的，则打开工作压力控制阀47并且关闭返回行程控制阀46，从而打开通向罐体45的返回行程管路76。同样地，阀52和阀56关闭且旁通阀54打开。泵系统42然后直接作用在汽缸22、24上，同时可以通过最终用作可调节的闸门的比例阀49来控制主活塞32的速度。可以理解的是，如果必要的话，由于返回行程控制阀46也是打开的，则可以实现降低的工作压力水平，并从而使泵系统42也可以作用在驱动活塞34的环形表面上。同样地，如果必要的话，也可以在关闭的驱动汽缸管路75中设置阀门，从而以阶梯状的方式降低作用力。

但是实际上，如图3所示，在本示例性实施例中，通过比例减压阀52来降低工作压力。为了这个目的，关闭旁通阀54并打开控制阀56，从而可以在比例减压阀52处获得来自于活塞储能器44的以期望的方式降低了的压力，该压力通过比例阀49作用在主活塞32上。对于工作压力控制阀47、返回行程控制阀46以及比例阀49的阀门控制，其最终可以像在最大作用力的情况中那样进行，从而确保主活塞32在给定的降低作用力下期望的移动。

如果需要的话，如果主活塞最终具有能够从泵/活塞储能器系统41或活塞储能器44获得的所需容积，则也可以只进行驱动汽缸24的液压控制以用于工作行程方向65上的快速行程，如果必要的话在降低的压力下进行并且如果必要的话使用轻微的抽吸进行。为了这个目的，如果必要的话，也可以设置另外的阀门和管路。

如图4所示，对于在返回行程方向66上的返回行程，返回行程控制阀46打开并且工作压力控制阀47和比例阀49关闭，以使得可以释放主活塞管路71和驱动汽缸管路75的压力到罐体45中，同时活塞储能器44不损失任何另外的压力。泵/活塞储能器系统41的泵系统42然后作用在驱动活塞24的环形表面上并沿着返回行程方向推动主活塞32。如果适用的话，可以想到的是，在这个时间内，通过可以单独打开的管路对活塞储能器44进行再次装载，当然，这另外地可以在可能的停滞时间或辅助处理时间期间借助于比例阀49和旁通阀54，通过活塞储能器管路72而进行。

可以理解的是，相应的液压驱动器也可以用于其它类型的机组中而不是上述构造为挤出机的机组中，特别是在其它活塞储能器系统单元或成型机(例如锻压机)的情况中。

附图标记清单：

1机组

22主汽缸

24驱动汽缸

32主活塞

34驱动活塞

36横梁

40油压驱动器

41泵/活塞储能器系统

42泵系统

43泵

44活塞储能器

45罐体

46返回行程控制阀

47工作压力控制阀

48传感器

49比例阀

50工作行程控制阀

52比例减压阀

53锁定通阀

54旁通阀

56控制阀

60抽取容积

65工作行程方向

66返回行程方向

71主活塞管路

72活塞储能器管路

73减压管路

74旁路

75驱动汽缸管路

76返回行程管路

77泵管路

78控制管路

81压力测量