本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的阀装置以及两种用于运行所述阀装置的方法。
背景技术
从jp63-247430a中公开了一种阀装置。借助于第一阀来控制所分配的差动缸的运动方向。用第二阀能够调整第一种运行状态，在所述第一种运行状态中所述差动缸的杆侧和底部侧流体地彼此连接。也谈及差动电路，所述差动电路能够实现差动缸的特别快的运动。
技术实现要素：
本发明的优点在于，仅仅通过第一和第二阀来提供第二种运行状态，所述第二种运行状态能够在掉转所述差动缸或者致动器的运动方向时实现特别平缓的过渡。此外，尤其如果将所述阀装置用作挖土机的组成部分，能量效率（energieeffizienz）就得到改进。
按照独立权利要求来提出，设置了第一通道位置，所述第一通道位置在所述第一阀的第一位置中与所述第二工作接口流体地相连接，其中所述第一通道位置在所述第二阀的第一位置中与所述第一工作接口流体地相连接，从而在第一种运行状态中所述第二工作接口通过所述第一阀、继续通过所述第一通道位置、继续通过所述第二阀与所述第一工作接口流体地相连接，其中在所述第二阀的第二位置中所述第一工作接口通过所述第二阀与所述储箱流体地相连接。
所述阀装置能够通过至少一个回流接口与所述储箱流体地相连接。优选致动器、最优选是差动缸连接到所述第一和第二工作接口上。优选泵连接到所述入口接口上。所述泵优选拥有能够调节的排量，其中最优选涉及轴向柱塞泵。所述第一和/或第二阀优选能够连续地调节。在本申请的范围内，“能够连续地调节的阀”应该是指一种阀，对于该阀来说在调节所述阀时自由的挡板截面（blendenquerschnitte）不是跳跃式地变化、而是连续地变化。在所述第一阀的第二位置中，优选所述第一工作接口通过所述第一阀流体地与所述储箱相连接。所述阀装置优选以压力流体来使用，所述压力流体优选是液体并且最优选是液压油。
在从属权利要求中说明了本发明的有利的拓展方案和改进方案。
能够规定，所述第一阀具有第三位置，在所述第三位置中从所述第一或者第二工作接口经过所述第一阀至所述入口接口的流体连接被阻塞，其中从所述第一或者第二工作接口经过所述第一阀至所述储箱的流体连接被阻塞。与此相对应，所述第一阀的第三位置是闭锁位置。只有进一步在下面所解释的流动路径从所述第一阀的旁边开启时，所述致动器才能够运动。所述第一阀的第三位置优选布置在所述第一与第二位置之间。
能够规定，在所述第二阀与所述第一工作接口之间连接了第一止回阀，所述第一止回阀仅仅允许从所述第一通道位置至所述第一工作接口的流体流。由此，在所述第一种运行状态的范围内所述压力流体可靠地朝所期望的方向流动，也就是从所述差动缸的杆侧通往底部侧。
能够规定，在所述第二阀的第二位置中所述第一工作接口在绕开所述第一止回阀的情况下通过所述第二阀与所述储箱流体地相连接。在所述第一阀的第二位置中所述第一种运行状态不是主动的，其中压力流体刚好应该朝所述第一止回阀的闭锁方向流往所述第二阀。优选相应的来自所述第一工作接口的流体流动路径在所述第二阀的附近进行分支。
能够规定，所述阀装置具有第二种运行状态，在所述第二种运行状态中所述第二阀处于所述第二位置中，其中所述第一阀处于第三位置中，在所述第三位置中从所述第一工作接口经过所述第一阀至所述储箱的流体流动路径被阻塞，使得压力流体能够以所述第一工作接口为出发点仅仅通过所述第二阀流往所述储箱。在所述第一阀的闭锁位置中，由此从所述第一工作接口至所述储箱的流体流动路径被开启。刚好这条流体流动路径能够在掉转运动方向时实现平缓的或者平稳的过渡。
能够规定，所述第二工作接口通过第二止回阀流体地与所述储箱相连接，其中所述第二止回阀仅仅允许从所述储箱至所述第二工作接口的流体流。尤其在所述第二种运行状态中，由此能够将压力流体从所述储箱抽吸（nachsaugen）至所述差动缸的杆侧。与此相对应地避免所述杆侧上的空穴，如果在所述第一阀处于所述第三位置中时所述差动缸进行运动。所述第二止回阀能够构造为具有抽吸功能的次级-限压阀。
能够规定，所述第二阀具有第三位置，在所述第三位置中相对于所述第一位置额外地所述第一通道位置通过所述第二阀流体地与所述储箱相连接。在所提到的第三位置中，所述第一种运行状态在最终效应中不是主动的，尽管还存在按照所述第一位置的流体连接。从所述第二工作接口流回的压力流体选择通往所述储箱的流动阻力最小的路径并且因此如在所述第一种运行状态中所期望的那样不流往所述第一工作接口。但是，从所述入口接口流来的压力流体由于所述第一止回阀而不可能流往所述储箱，因而其如所期望的那样完全流往所述致动器。
能够规定，所述阀装置由多个单独的阀盘所组成，其中所述第一和第二阀布置在两个不同的直接相邻的阀盘中。知道由多个单独的阀盘来组成阀体。在此致力于尽可能统一地构成（auszuführen）不同的阀盘，用于将制造成本保持在小的程度上。与所述第一阀同类（vergleichbar）的阀存在于阀体的几乎所有的阀盘中。而所述第二阀则专门为本发明而构造。因此有利的是，将所述第二阀布置在特殊的（besonderen）阀盘中，所述特殊的阀盘构造得完全不同于其余的尽可能地统一地构造的阀盘。
能够规定，压力传感器被连接到所述第一工作接口上。由此能够测量作用在所述致动器上的负荷。
此外，对一种液压的驱动系统来说要求保护，所述液压的驱动系统包括按本发明的阀装置并且包括差动缸，其中所述差动缸的底部侧流体地与所述第一工作接口相连接，其中所述差动缸的杆侧流体地与所述第二工作接口相连接。根据通常的理解，差动缸的底部侧上的在液压方面起作用的表面大于所述差动缸的杆侧上的在液压方面起作用的表面。所述液压的驱动系统优选是挖土机的组成部分，其中所述差动缸最优选使所述挖土机的柄运动。
此外，对一种用于运行按本发明的阀装置或者按本发明的驱动系统的方法来说要求保护，其中将所述第一阀以所述第二位置为出发点经过所述第三位置调节到所述第一位置中或者反之亦然，其中在所述第一阀处于所述第三位置中时，所述第二阀至少暂时地处于所述第二位置中。这种方法涉及所述阀装置的上面所解释的第二种运行状态。能够在掉转所述致动器的运动方向时实现所力求达到的平缓的或者平稳的过渡。
此外，对另一种用于运行按本发明的阀装置或者按本发明的驱动系统的方法来说要求保护，其中在所述第一种运行状态中，如果作用在所述差动缸上的负荷低于预先给定的极限值并且/或者如果通过操作元件来预先给定的驾驶员预先规定低于预先给定的极限值，则扩大所述第二阀在第一位置中的自由的流动横截面。所提到的负荷优选借助于所述第一工作接口上的压力传感器来测量，其中其它的测量方法、比如所述挖土机的柄上的应变计（dehnmessstreifen）也是可行的。除此以外，所提到的负荷能够借助所述泵的输送压力来计算。如果所提到的负荷超过所提到的极限值，则优选调整很小的自由的流动横截面。但是，也能够考虑到根据关于图3的实施方案来设置所述第二阀的第四位置，在所述第四位置中相关的流动路径完全被阻塞。能够考虑，只有由所述阀装置的操作者借助于操作元件要求所述致动器的特别快的运动时，才实施前面所解释的方法。此外能够考虑，如果操作者要求所述致动器的特别高的力，就结束前述方法。
能够规定，在所述第一种运行状态中，如果通过操作元件来预先给定的驾驶员预先规定超过预先给定的极限值并且/或者如果作用在所述差动缸上的负荷超过预先给定的极限值，就将所述第二阀转换到所述第三位置中。
能够规定，根据所述第二阀的位置来调节被连接到所述入口接口上的泵的排量。由此能够实现：所述致动器具有恒定的运动速度，并且更确切地说在不取决于所述第二阀拥有何种调整的情况下所述致动器具有恒定的运动速度。
能够设置一种控制装置，所述第一和第二阀以及如有期望（gewünschtenfalls）所述压力传感器被连接在所述控制装置上，其中所述控制装置被设立用于执行至少一种按本发明的方法。所述控制装置优选包括能够编程的数字计算机，所述数字计算机根据所述至少一种按本发明的方法进行编程。
不言而喻，前面所提到的并且下面还要解释的特征不仅能够在相应所说明的组合中、而且也能够在其它的组合中或者单独地使用，而没有离开本发明的范围。
附图说明
下面借助附图对本发明进行详细解释。
图1示出了按本发明的阀装置的接线图（schaltplan）；
图2示出了具有第二阀的阀盘的剖视图；
图3示出了按照图2的第二阀的线路图（schaltbild）；
图4示出了两张与所述阀装置的第二种运行状态相关的图表；并且
图5示出了挖土机（bagger）的侧视图，在该挖土机中优选使用所述按本发明的阀装置。
具体实施方式
图1示出了按本发明的阀装置10的接线图。所述阀装置10是液压的驱动系统14的组成部分，所述液压的驱动系统此外包括致动器13、泵11和储箱12。所述泵11从所述储箱12中吸入（ansaugen）压力流体并且将其输送给所述阀装置10的入口接口（zulaufanschluss）20。所述泵11优选拥有能够调节的排量（verdrängungsvolumen），其中所述泵最优选构造为轴向柱塞泵（axialkolbenpumpe）。所述致动器13优选是差动缸（differentialzylinder）15。所述差动缸的底部侧16被连接到所述阀装置10的第一工作接口21上，其中杆侧17被连接到所述阀装置10的第二工作接口22上。所述差动缸15的底部侧16上的在液压方面起作用的表面大于所述杆侧17上的在液压方面起作用的表面。所述阀装置10拥有一个或者多个回流接口24，通过所述回流接口压力流体能够流回至所述储箱12中。所述阀装置10优选以阀体的形式构造，所述阀体最优选由多个单独的阀盘所组成。
所述阀装置10包括能够连续地调节的第一阀30，所述第一阀具有第一、第二和第三位置31；32；33。所述第三位置33布置在所述第一与第二位置31；32之间，其中所述第一阀30借助于复位弹簧34被预紧到所述第三位置33中。在所述第一位置31中所述致动器13移出来。与此相对应，所述入口接口20通过所述第一阀30与所述第一工作接口21相连接，其中所述第二工作接口22通过所述第一阀30与第一通道位置23相连接。在所述第二位置32中，所述致动器13移进去。与此相对应，所述入口接口20通过所述第一阀30与所述第二工作接口22相连接，其中所述第一工作接口21通过所述第一阀30与回流接口24相连接。在所述第三位置33中前面所解释的流体连接被阻塞。
此外，所述阀装置10包括能够连续地调节的第二阀40。所述第二阀拥有第一、第二和第三位置41；42；43，其中所述第一位置41布置在所述第二与第三位置42；43之间。所述第二阀40借助于复位弹簧46被预紧到所述第一位置41中，其中优选如此调整（eingestellt）所述相应自由的流动横截面，使得再生量（regenerationsmenge）足够大，用于达到所述致动器的所期望（gewünschte）的速度。
在第一种运行状态中，所述第一阀30处于所述第一位置31中，其中所述第二阀40同样处于所述第一位置41中。而后所述第二工作接口22通过所述第一阀30、继续通过所述第一通道位置23、继续通过所述第二阀40与所述第一工作接口21相连接。在所提到的流体流动路径中，在所述第二阀40与所述第一工作接口21之间连接了第一止回阀50，该第一止回阀仅仅允许从所述第二工作接口22至所述第一工作接口21的流体流。在所述第一种运行状态中，所述差动缸（differentialzylinder）15因而处于差动电路（differentialschaltung）中，在所述差动电路中所述杆侧17与所述底部侧16流体地相连接。如果现在将压力流体从所述入口接口20继续通过所述第一阀30、继续通过所述第一工作接口21引导至所述底部侧16，那么在所述杆侧17上被排挤的压力流体就同样通往所述底部侧16。作为结果，所述差动缸15在所述泵11的预先给定的输送流中特别快地移出来。但是，能够用所述差动缸15达到的力是小的。
能够结束所述第一种运行状态或者所述差动电路效应（differentialschaltungseffekt），方式是：将所述第二阀40转换到所述第三位置43中。由此开启下述流体流动路径，该流体流动路径以所述第一通道位置23为出发点经过所述第二阀40、继续经过回流接口24引导向所述储箱12。所述压力流体在所述第三位置43中选择通往所述储箱的流动阻力最小的路径，使得通往所述第一工作接口21的流动路径有效地不再被贯穿流过（durchströmt）。所述第一止回阀50在此阻止：由所述泵11输送给所述第一工作接口21的压力流体通过所述第二阀40可能朝所述储箱12漏出（entweichen）。处于所述第一位置41中的流体流动路径也在所述第二阀40的第三位置43中被开启，由此实现所述第一与第三位置41；43之间的特别平缓的过渡。在所提到的过渡处，自由的流动横截面按照所述第一位置41的流体流动路径优选最大幅度地打开。
在所述第一阀30处于所述第二位置32中时，所述第二阀40的第一和第三位置41；43没有功能，因为在所述第一阀30上通往所述第一通道位置23的连接被阻塞。
在第二种运行状态中，所述第一阀30处于所述第三位置33中，其中所述第二阀40处于所述第二位置42中。而后有规律地调整（eingestellt）所述第二种运行状态，如果将所述第一阀30以所述第二位置32为出发点经过所述第三位置33调节到所述第一位置31中的话或者反之亦然。在此掉转所述致动器13的运动方向。如果不存在所述第二阀40连同其第二位置42，那么，只要所述第一阀30处于所述第三位置33中，所述致动器13就以液压的方式固定地被夹紧。所述致动器13在所述第三位置33中由于其惯性（trägheit）而会无意地突然地（ruckartig）被制动，由此阻止流畅的运动。这通过所述第二阀40的第二位置42得到阻止（verhindert）。在所述第二阀的第二位置中，以所述第一工作接口21为出发点经过所述第二阀40经过回流接口24通往所述储箱12的流体流动路径被开启。这条流体流动路径绕开（umgeht）所述第一止回阀50，从而能够实现从所述第一工作接口21通往所述储箱12的流体流。所述第二工作接口22通过可选的第二止回阀54被连接到所述储箱12上。所述第二止回阀仅仅允许从所述储箱12至所述差动缸15的杆侧17的流体流。由此，在所述差动缸15在所述第二种运行状态的范围内运动时防止在所述杆侧17上产生空穴。在此将压力流体从所述储箱12抽吸（gesaugt）至所述杆侧17。另外的关于所述第二种运行状态的细节下面要参照图4进行进一步解释。
此外，所述阀装置10包括压力传感器51，该压力传感器被连接到所述第一工作接口21上。该压力传感器测量尤其在所述差动缸15移出时在所述底部侧16上起作用的压力。所述差动缸15如在图5中示出的那样优选操纵挖土机的柄（stiel）71。与此相对应，所述压力传感器51测量尤其在挖土时以所述挖斗（schaufel）作用在所述差动缸15上的力。
此外，所述阀装置包括控制装置52，该控制装置优选包括微型控制器。所述第一和第二阀30；40被连接到所述控制装置52上，使得所述阀的位置能够通过所述控制装置52来调节。此外，所述泵11被连接到所述控制装置52上，使得所述泵的排量能够通过所述控制装置52来调节。除此以外，所述压力传感器51以及至少一个操作元件53被连接到所述控制装置52上。所述操作元件53比如能够是操作杆和/或操纵杆（joystick），所述阀装置10的操作者用所述操作杆和/或所述操纵杆来控制所述致动器13的运动。
图2示出了具有第二阀40的阀盘18的剖视图。所述第一阀与所述第一及第二工作接口一起布置在直接相邻的阀盘中并且因此在图2中不能看出。所述两个在图2中处于下方的控制滑阀分别形成第三阀和第四阀61；61a。所述入口接口20能够以回流接口24与所述第三阀61相连接。另一个对本发明来说不重要的入口接口62能够以回流接口24与所述第四阀61a相连接。在所述第三和第四阀61；61a的在图2中示出的位置中，两个前面所提到的流体连接被阻塞。在所述两个回流接口24中分别布置了借助于弹簧被预紧的第三止回阀60，其中所述第三止回阀仅仅允许通往所述储箱12的流体流。由此实现这一点：所述储箱12中的压力高于环境压力，其中也谈及储箱预应力。
所述第二阀40拥有控制滑阀80，该控制滑阀被第一、第二、第三、第四和第五环槽81；82；83；84；85所包围，所述环槽以所说明的顺序并排分布地沿着所述控制滑阀80来布置。在图2中所述控制滑阀80处于可选的第四位置中，所述第四位置通过所述复位弹簧46来预紧。
图3示出了按照图2的第二阀40的线路图。所述第二阀40上的接口就像图2中的环槽81-85一样并排地布置。因此，所述第二阀40的线路图在外观上与图1的线路图不一致。但是，它除了所述第四位置44之外在液压方面描绘了与图1的线路图相同的功能。
如果将图2中的控制滑阀80以所述第四位置44为出发点向右移动，那就开启从所述第四环槽84至所述第五环槽85的流体流动路径，使得所述第二阀40处于所述第二位置42中。所述第五环槽85流体地与所述两个储箱接口24相连接。所述第四环槽84流体地与相邻的阀盘上的第一工作接口相连接。
如果将图2中的控制滑阀80以所述第四位置44为出发点向左移动，那就开启从所述第二环槽82至所述第三环槽83的流体流动路径，使得所述第二阀40处于所述第一位置41中。所述第二环槽82形成所述第一通道位置23，其中所述第三环槽83通过所述第一止回阀50与所述第四环槽84流体地相连接。所述第一止回阀50仅仅允许从所述第三环槽83至所述第四环槽84定向的流体流。
如果将所述控制滑阀以第一位置41为出发点在图2中进一步向左移动，那就额外地开启从所述第二环槽82至所述第一环槽81的流体流动路径，使得所述第二阀40处于所述第三位置43中。所述第一环槽81流体地与所述两个回流接口24相连接。
在所述第四位置44中，所有前面所提到的流体流动路径被阻塞。也能够取代完全被阻塞的第四位置44而设置直接从稍许打开的第一位置41至所述第二位置42中的过渡。
图4示出了两张与所述阀装置的第二种运行状态相关的图表。在所述两张图表中，在水平线上绘示了时间t，其中两个时间轴同步。在上方的图表中，在垂直线中绘示了所述阀装置的不同的流体流动路径的自由的横截面a。在下方的图表中，在垂直线中绘示了所述第一和第二阀的滑阀行程x。x轴的原点相应地表示通过相关的复位弹簧来预紧的位置。
下方的图表中的实线90描绘了所述第一阀的控制滑阀的行程。在所示出的运行实例（betriebsbeispiel）中以恒定的运动速度将控制滑阀以所述第二位置32为出发点经过所述第三位置33来调节到所述第一位置31中。与此相对应，所述致动器移进去，其中它被制动直至停止状态，其中它随后又移出来。
在上方的图表中，实线92描绘了所述第一阀中的从入口接口至第二工作接口的流体流动路径的相应的自由的横截面。所述自由的横截面在所述第二位置32中连续地缩小，其中所提到的流体流动路径在至所述第三位置33的过渡处完全被封闭（verschlossen）。上方的图表中的实线93描绘了所述第一阀中的从入口接口至第一工作接口的流体流动路径的自由的横截面。所述自由的横截面在所述第一位置31中连续地增大，其中所提到的流体流动路径在至所述第三位置的过渡处完全被封闭。
下方的图表中的虚线91描绘了所述第二阀的控制滑阀的行程。在所述第一阀处于所述第二或者第三位置32；33中时，所述控制滑阀处于所述第二位置42中。在所述第一阀处于所述第一位置31中时，所述第二阀要么处于所述第四位置中要么处于所述第一位置中。
上方的图表中的虚线94描绘了所述第二阀中的从第一工作接口至储箱的流体流动路径的相应的自由的横截面。所述自由的横截面在所述第一阀处于所述第二位置32中时大致恒定地打开，其中在所述第一阀处于所述第三位置33中时，所述自由的横截面连续地缩小。在所述第一阀的第三与第一位置之间的过渡处所提到的流体流动路径完全被封闭。
从上述说明中得出：所述阀装置在如下整个时间期间处于所述第二种运行状态95中，在所述整个时间中所述第一阀处于所述第三位置33中。
图5示出了挖土机70的侧视图，在该挖土机中优选使用所述按本发明的阀装置。所述挖土机70拥有行走机构（fahrwerk）74，该行走机构在此配备了链条，其中该行走机构也能够配备轮子。在所述行走机构74上面，车身（aufbau）75以能够转动的方式得到了支承。所述车身75包括驾驶室76、柴油马达和所述阀装置、包括所述储箱和泵。在所述车身75上悬臂72以能够回转的方式得到了支承。在所述悬臂（ausleger）72上柄71以能够回转的方式得到了支承。在所述柄71上挖斗73以能够回转的方式得到支承。在所述悬臂72与所述柄71之间布置了所述差动缸15，该差动缸被连接到所述按本发明的阀装置上。用所述差动缸15能够使所述柄71相对于所述悬臂72运动。
附图标记列表
t时间
a自由的横截面
x滑阀行程
10阀装置
11泵
12储箱
13致动器
14液压的驱动系统
15差动缸
16底部侧
17杆侧
18阀盘
20入口接口
21第一工作接口
22第二工作接口
23第一通道位置
24回流接口
30第一阀
31第一阀的第一位置
32第一阀的第二位置
33第一阀的第三位置
34复位弹簧
40第二阀
41第二阀的第一位置
42第二阀的第二位置
43第二阀的第三位置
44第二阀的第四位置
46复位弹簧
50第一止回阀
51压力传感器
52控制装置
53操作元件
54第二止回阀
60第三止回阀
61第三阀
61a第四阀
62另一个入口接口
63第二种运行状态
70挖土机
71柄
72悬臂
73挖斗
74行走机构
75车身
76驾驶室
80第二阀的控制滑阀
81第一环槽
82第二环槽
83第三环槽
84第四环槽
85第五环槽
90第一阀的控制阀滑的行程
91第二阀的控制滑阀的行程
92第一阀中的从入口接口至第二工作接口的流体流动路径的自由的横截面
93第一阀中的从入口接口至第一工作接口的流体流动路径的自由的横截面
94第二阀中的从第一工作接口至储箱的流体流动路径的自由的横截面
95第二种运行状态。