本技术涉及用于使液压流体再循环的装置和方法。
背景技术：
1、液压流体系统采用加压的液压流体作为介质，以通过系统传递能量，使得能够完成工作和运动。参照图1，典型的液压系统10包括泵30，泵30用于对来自储液器20的液压流体进行加压，以围绕系统循环。紧接在泵30之后，优选在加压的液压流体通过液压管线50被输送到系统中的各个部件之前，过滤器40从液压流体中去除污染物。如本文所使用的，液压管线是用于使液压流体流通的导管。这些系统可以包括压力传感器60和温度传感器70，压力传感器60和温度传感器70分别用于感测液压流体的压力参数和温度参数，以验证这些参数是否在液压系统10的额定规格内。在传感器60、70中，液压流体系统通常包括压力传感器，并且可以不包括温度传感器。代替压力传感器，或者除了压力传感器之外，可以有减压阀80作为安全措施来限制系统中的最大液压流体压力。加压的液压流体被输送到终端使用的液压部件——诸如总体上由附图标记100表示的选择阀和/或致动单元，并经由液压回流管线55通过热交换器90返回到储液器20，热交换器90可以使用诸如发动机冷却剂或空气之类的各种热交换流体，以在操作期间对液压流体进行冷却，或者在一些情况下——诸如在液压系统10在寒冷的环境温度下启动的情况下——对液压流体进行加热。控制器110，优选电子控制器，可以向泵30、传感器60、70发送命令信号和/或从泵30、传感器60、70接收状态信号，并且在一些情况下，可以向选择阀和/或致动单元100发送命令信号和/或从选择阀和/或致动单元100接收状态信号。在其他实施例中，泵30可以由发动机直接驱动，并且在没有离合器的情况下操作，使得控制器110不能关闭泵，这种类型的泵操作可以被设想用于本文所公开的实施例。液压流体系统10中各部件的耐用性与液压流体的清洁度直接相关。对于一些部件，清洁度对其性能、寿命以及其所需的维修水平和频率有大的影响。
2、现在参照图2，示出了液压系统11，该液压系统11是液压系统10的特定实施方式，其中，相似的部件具有相似的附图标记，并且仅讨论了不同。终端使用的液压部件101包括液压马达120，该液压马达120是双作用、往复活塞型的致动单元，其由控制器111选择性地致动以实现活塞杆190的往复运动。活塞170连接到活塞杆190，并且当加压的液压流体被交替地施加到液压室160和液压室165时，活塞170在气缸175内、在气缸盖180和气缸盖185之间往复运动。在图2中，流体切换阀130和旁通阀140被示出为处于用于液压马达120的第一致动位置。在第一致动位置，来自液压管线50的加压的液压流体通过液压管线155被输送到液压室165，使活塞170朝向气缸盖180移动，使得活塞杆190可以做功，由此液压室160中的液压流体被排出到液压管线150中，通过流体切换阀130，并进入液压回流管线55。参照图3，流体切换阀130和旁通阀140被示出为处于用于液压马达120的第二致动位置。在第二致动位置，加压的液压流体通过液压管线150被输送到液压室160，使活塞170朝向气缸盖185移动，使得活塞杆190可以做功，由此液压室165中的液压流体被排出到液压管线155中，通过流体切换阀130，并进入液压回流管线55。在第一致动位置和第二致动位置，旁通阀140处于阻断位置，由此旁通阀140阻断液压流体从液压管线50到液压管线55的流动。现在参照图4，旁通阀140被示出为处于旁通位置，由此液压管线50中的液压流体通过旁通阀140被输送到液压回流管线55，从而绕过液压马达120。活塞170通常采用一个或多个密封环(未示出)来密封加压的液压流体，以防止加压的液压流体在活塞170和气缸175之间的室160与室165之间泄漏。这些密封环通常由如聚合物的非金属材料制成，该非金属材料可能被液压流体中的污染物损坏，使得其密封效果降低，这降低了液压马达120的容积效率，并增加了寄生损失和维修需求。提高液压流体的清洁度以减少液压系统10、11中的这些部件及其他部件的磨损是有利的。
3、在液压流体通过液压回流管线55返回到储液器20之前，液压流体在活塞170的于液压马达120的第一致动位置和第二致动位置之间的多个循环中往复运动。其原因是，在第一致动位置，在活塞冲程结束时(当活塞170邻近气缸盖180时)，液压流体残留在液压管线150中，并且在第二致动位置，在活塞冲程结束时(当活塞170邻近气缸盖185时)，液压流体残留在液压管线155中，使得在流体切换阀130分别改变到第二致动位置和第一致动位置之前，该液压流体不会被冲洗进入液压回流管线55。在第一致动位置和第二致动位置，在活塞冲程结束时，残留在液压管线150和液压管线155中的液压流体(旧液压流体)在随后的活塞循环期间分别返回到室160和室165。在图2和图3所示的示例中，室160的最大容积(当活塞170位于气缸盖185处时)大于液压管线150的容积，并且室165的最大容积(当活塞170位于气缸盖180处时)大于液压管线155的容积，但这不是必要条件，并且可以是相反的：即室160的最大容积(当活塞170位于气缸盖185处时)小于液压管线150的容积，并且室165的最大容积(当活塞170位于气缸盖180处时)小于液压管线155的容积。在图3所示的第二致动位置，在活塞冲程期间，来自液压管线50的、进入液压管线150的液压流体(新液压流体)可以在一定程度上与来自液压管线150——特别是室160中——的旧液压流体混合。然而，需要注意的是，根据液压流体的粘度，可能只有少量的混合或根本没有混合。类似地，在图2所示的第一致动位置，在活塞冲程期间，来自液压管线50的、进入液压管线155的液压流体(新液压流体)在一定程度上与来自液压管线155——特别是室165中——的旧液压流体混合。旧液压流体和新液压流体的混合是旧液压流体在发生了多个活塞循环后最终被冲洗出、进入液压回流管线55的原因。一旦来自液压管线50的液压流体进入子回路151，该液压流体就会在该液压流体被冲洗到液压回流管线55之前残留在子回路中，持续活塞170于气缸盖180和气缸盖185之间往复运动的多个循环。同样，需要注意的是，如果没有混合，旧液压流体就会被困在子回路151中。子回路151的一部分——其中液压流体来回往复运动——由液压管线150、液压马达120和液压管线155限定。子回路151也可以被视为包括流体切换阀130，因为流体切换阀将加压的液压流体引导到子回路中，并且更具体地，流体切换阀130将加压的液压液体引导到液压管线150或液压管线155中。在每个活塞循环期间，旧液压流体在其与液压管线150和液压管线155以及液压马达120中的表面接触时会收集和/或产生碎屑，由此，与来自液压管线50的新液压流体(不久前已通过过滤器40过滤)相比，旧液压流体受碎屑污染程度更大。在子回路中流体被更换之前，可能产生的任何颗粒或碎屑都会围绕子回路151移动多次，并有可能通过持续磨损导致磨损增大。在液压马达120中液压流体受污染程度越大(即越脏)，液压马达120内的部件，特别是密封环(未示出)，经历的磨损就越大，并且这些部件和液压马达的寿命减少得就越多。
4、在应用中，液压流体的粘度在典型的液压流体工作温度范围内可以变化很大。例如，当液压系统用于诸如重型卡车应用之类的可移动发动机应用时，液压流体的温度可以从重型卡车启动时的环境温度变化到液压流体的期望工作温度，该环境温度例如可以在-50摄氏度(℃)和+50℃之间变化，该期望工作温度通常在70℃至80℃之间，但是在其他应用中，期望工作温度范围可以在50℃和90℃之间变化。在一些重型卡车应用中使用的示例性液压流体的运动粘度在-25℃时近似为345厘沲(cst)，在75℃时为18cst，即，在可能的液压流体工作温度之间的粘度差超过一个数量级。在冷启动期间，液压流体被再循环，并且通过图1、图2和图3所示的热交换器90加热，以将液压流体的温度升高到其工作温度，并在液压系统10、11内形成温度均匀的液压流体混合物。如上所述，由于液压马达120内的液压流体在活塞170的多个循环中的捕获，因此在图2和图3所示的液压系统11中形成温度均匀的液压流体混合物需要显著更长的时间。
5、现有技术缺乏用于使液压流体再循环的技术。本装置和方法提供了一种用于使液压流体再循环的技术。
技术实现思路
1、一种用于使液压流体在液压系统中再循环的改进装置。液压系统可以包括液压流体的储液器、液压泵、旁通阀、流体切换阀、子回路和控制器。液压泵对来自液压流体储液器的液压流体进行加压。子回路包括液压马达，以及将液压马达连接到流体切换阀的第一液压管线和第二液压管线。液压流体通过入口进入子回路，并通过出口离开子回路。液压马达包括活塞，活塞划分气缸、位于第一室和第二室之间。第一室位于活塞和第一气缸盖之间，并连接到第一液压管线。第二室位于活塞和第二气缸盖之间，并连接到第二液压管线。活塞可在第一气缸盖和第二气缸盖之间往复运动。活塞旁通阀允许液压流体在第一室和第二室之间选择性地流体连通。控制器可操作地连接到流体切换阀，并被编程为命令第一致动位置和第二致动位置。在第一致动位置，流体切换阀通过第二液压管线向第二室供应加压的液压流体。在第二致动位置，流体切换阀通过第一液压管线向第一室供应加压的液压流体。控制器可操作地连接到旁通阀，并被编程为命令旁通阀处于旁通位置，在该旁通位置，加压的液压流体绕过子回路。该改进装置包括控制器，该控制器被编程为：命令流体切换阀处于第一致动位置，并且在该第一致动位置，活塞旁通阀是关闭的，使得加压的液压流体使活塞朝向第一气缸盖移动；检测活塞何时完成第一冲程并且邻近第一气缸盖；延迟命令(i)流体切换阀处于第二致动位置，(ii)旁通阀处于旁通位置，或(iii)液压泵停止对液压流体加压，活塞旁通阀是打开的，使得液压流体通过入口流通至子回路中，并且流过活塞旁通阀，其中，通过出口从子回路中冲洗出一定量的液压流体；以及命令(i)流体切换阀处于第二致动位置，(ii)旁通阀处于旁通位置，或(iii)液压泵停止对液压流体加压。
2、活塞旁通阀可以是配置在活塞中的梭阀，其中，在第一致动位置，加压的液压流体在第一冲程开始时关闭梭阀，并且其中，在活塞完成第一冲程时，梭阀打开。可替代地，控制器可以与活塞旁通阀可操作地连接，并且控制器可以被编程为，命令活塞旁通阀在第一冲程开始时关闭，并且命令活塞旁通阀在第一冲程完成时打开，并且当控制器命令流体切换阀处于第二致动位置时，控制器也可以命令活塞旁通阀关闭。在其他实施例中，在检测步骤和延迟步骤之间，控制器还可以被编程为，停止液压泵，并且然后，在一时间间隔之后重新启动液压泵，或者，在检测步骤和延迟步骤之间，控制器还可以被编程为，命令旁通阀处于旁通位置，并且然后，在一时间间隔之后命令旁通阀处于非旁通位置。
3、在另外的实施例中，当流体切换阀被命令处于第二致动位置时，控制器还可以被编程为：检测活塞何时完成第二冲程并且邻近第二气缸盖；延迟命令(i)流体切换阀处于第一致动位置，(ii)旁通阀处于旁通位置，或(iii)液压泵停止对液压流体加压，活塞旁通阀是打开的，使得液压流体通过入口流通至子回路中，并且流过活塞旁通阀，其中，通过出口从子回路中冲洗出一定量的液压流体；以及命令(i)流体切换阀处于第一致动位置，(ii)旁通阀处于旁通位置，或(iii)液压泵停止对液压流体加压。
4、旁通阀可以是流体切换阀的一部分，由此流体切换阀可致动到第一致动位置、第二致动位置和旁通位置。从子回路中冲洗出的液压流体的量可以大于、等于或小于子回路的流体容积。从子回路中冲洗出的液压流体的量可以是，当液压流体的温度在期望的工作温度范围内时，冲洗出的液压流体的量，并且优选地，期望的工作温度范围为在50摄氏度和90摄氏度之间。从子回路中冲洗出的液压流体的量可以是，在一冲洗时间间隔之后，冲洗出的液压流体的量。从子回路中冲洗出的液压流体的量可以是，当液压流体的压力降低到期望值以下时，冲洗出的液压流体的量。
5、一种用于使液压流体在液压系统中再循环的改进方法，包括：向第二室供应加压的液压流体，并且关闭活塞旁通阀，以使活塞朝向第一气缸盖移动；检测活塞何时完成第一冲程并且邻近第一气缸盖；延迟(i)向第一室供应加压的液压流体，并且关闭活塞旁通阀，以使活塞朝向第二气缸盖移动，(ii)使加压的液压流体绕过子回路，或(iii)停止液压泵，该液压泵对穿过活塞旁通阀的液压流体加压，活塞旁通阀是打开的，使得液压流体通过入口流通至子回路中，并且流过活塞旁通阀，其中，通过出口从子回路中冲洗出一定量的液压流体；以及在从子回路中冲洗出一定量的液压流体之后，执行以下步骤：(i)向第一室供应加压的液压流体，并且关闭活塞旁通阀，以使活塞朝向第二气缸盖移动，(ii)使加压的液压流体绕过子回路，或(iii)停止液压泵对液压流体加压。
6、在另外的实施例中，在检测步骤和延迟步骤之间，该方法可以包括停止液压泵，并且然后，在一时间间隔之后重新启动液压泵，该液压泵对液压流体加压并且向子回路供应液压流体，或者，在检测步骤和延迟步骤之间，该方法可以包括使液压流体绕过子回路，并且然后，在一时间间隔之后向子回路供应液压流体。
7、在又一些实施例中，当向第一室供应加压的液压流体，并且活塞旁通阀是关闭的，以使活塞朝向第二气缸盖移动时，该方法可以包括：检测活塞何时完成第二冲程并且邻近第二气缸盖；延迟(i)向第二室供应加压的液压流体，并且关闭活塞旁通阀，以使活塞朝向第一气缸盖移动，(ii)停止液压泵，该液压泵对穿过活塞旁通阀的液压流体加压，或(iii)使加压的液压流体绕过子回路，活塞旁通阀是打开的，使得液压流体通过入口流通至子回路中，并且流过活塞旁通阀，其中，通过出口从子回路中冲洗出一定量的液压流体；以及在从子回路中冲洗出一定量的液压流体之后，执行以下步骤：(i)向第二室供应加压的液压流体，并且关闭活塞旁通阀，以使活塞朝向第一气缸盖移动，
8、(ii)停止液压泵对液压流体加压，或(iii)使加压的液压流体绕过子回路。
9、本发明不限于以上概述，并且包括本文示例性实施例的书面描述中的实施例中公开的其他特征。
1.一种用于使液压流体在液压系统中再循环的装置，所述液压系统包括液压泵、旁通阀、子回路和控制器，所述液压泵对液压流体加压以通过所述液压系统进行循环，所述子回路包括流体切换阀、活塞旁通阀、气缸以及活塞，所述活塞在第一气缸盖和第二气缸盖之间、在所述气缸中往复运动，所述活塞划分所述气缸、位于邻近所述第一气缸盖的第一室与邻近所述第二气缸盖的第二室之间，第一液压管线和第二液压管线分别将所述第一室和所述第二室流体连接到所述流体切换阀，液压流体通过所述流体切换阀上的入口进入所述子回路，并且通过所述流体切换阀上的出口离开所述子回路，所述活塞旁通阀选择性地使所述第一室和所述第二室流体连接，所述控制器可操作地连接到所述流体切换阀，并且所述控制器被编程为命令第一致动位置和第二致动位置，在所述第一致动位置，所述入口通过所述第二液压管线流体连接到所述第二室，并且所述出口通过所述第一液压管线流体连接到所述第一室，在所述第二致动位置，所述入口通过所述第一液压管线流体连接到所述第一室，并且所述出口通过所述第二液压管线流体连接到所述第二室，所述控制器可操作地连接到所述活塞旁通阀，并且所述控制器被编程为命令所述活塞旁通阀处于旁通位置，在所述旁通位置，加压的液压流体绕过所述子回路，所述装置包括所述控制器，所述控制器被编程为：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述活塞旁通阀是配置在所述活塞中的梭阀，在所述第一致动位置，加压的液压流体在所述第一冲程开始时关闭所述梭阀，并且在所述活塞完成所述第一冲程时，所述梭阀打开。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器与所述活塞旁通阀可操作地连接，并且所述控制器被编程为，命令所述活塞旁通阀在所述第一冲程开始时关闭，并且命令所述活塞旁通阀在所述第一冲程完成时打开。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，当所述控制器命令所述流体切换阀处于所述第二致动位置时，所述控制器还被编程为也命令所述活塞旁通阀关闭。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述检测步骤和所述延迟步骤之间，所述控制器还被编程为，停止所述液压泵，并且然后，在一时间间隔之后重新启动所述液压泵。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述检测步骤和所述延迟步骤之间，所述控制器还被编程为，命令所述活塞旁通阀处于所述旁通位置，并且然后，在一时间间隔之后命令所述活塞旁通阀处于非旁通位置。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，当所述流体切换阀被命令处于所述第二致动位置并且所述活塞旁通阀关闭时，所述控制器还被编程为：
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述活塞旁通阀是所述流体切换阀的一部分，由此所述流体切换阀能够致动到所述第一致动位置、所述第二致动位置和所述旁通位置。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，从所述子回路中冲洗出的液压流体的所述量大于、等于或小于所述子回路的流体容积。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，从所述子回路中冲洗出的液压流体的所述量是，当所述液压流体的温度在期望的工作温度范围内时，冲洗出的液压流体的量。
11.根据权利要求1或10所述的装置，其中，期望的工作温度范围为在50摄氏度和90摄氏度之间。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，从所述子回路中冲洗出的液压流体的所述量是，在一冲洗时间间隔之后，冲洗出的液压流体的量。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，从所述子回路中冲洗出的液压流体的所述量是，当液压流体的压力降低到期望值以下时，冲洗出的液压流体的量。
14.一种用于使液压流体在液压系统中再循环的方法，所述液压系统包括液压泵、活塞旁通阀、子回路和控制器，所述液压泵对液压流体加压以通过所述液压系统进行循环，所述子回路包括流体切换阀、活塞旁通阀、气缸以及活塞，所述活塞在第一气缸盖和第二气缸盖之间、在所述气缸中往复运动，所述活塞划分所述气缸、位于邻近所述第一气缸盖的第一室与邻近所述第二气缸盖的第二室之间，第一液压管线和第二液压管线分别将所述第一室和所述第二室流体连接到所述流体切换阀，液压流体通过所述流体切换阀上的入口进入所述子回路，并且通过所述流体切换阀上的出口离开所述子回路，所述活塞旁通阀选择性地使所述第一室和所述第二室流体连接，所述控制器可操作地连接到所述流体切换阀，并且所述控制器被编程为命令第一致动位置和第二致动位置，在所述第一致动位置，所述入口通过所述第二液压管线流体连接到所述第二室，并且所述出口通过所述第一液压管线流体连接到所述第一室，在所述第二致动位置，所述入口通过所述第一液压管线流体连接到所述第一室，并且所述出口通过所述第二液压管线流体连接到所述第二室，所述控制器可操作地连接到所述活塞旁通阀，并且所述控制器被编程为命令所述活塞旁通阀处于旁通位置，在所述旁通位置，加压的液压流体绕过所述子回路，所述方法包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述检测步骤和所述延迟步骤之间，所述方法还包括停止液压泵，并且然后，在一时间间隔之后重新启动所述液压泵，所述液压泵对液压流体加压并且向所述子回路供应液压流体。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述检测步骤和所述延迟步骤之间，所述方法还包括使液压流体绕过所述子回路，并且然后，在一时间间隔之后向所述子回路供应液压流体。
17.根据权利要求14所述的使液压流体再循环的方法，其中，当向所述第一室供应加压的液压流体，并且所述活塞旁通阀是关闭的，以使所述活塞朝向所述第二气缸盖移动时：
18.根据权利要求14所述的方法，其中，从所述子回路中冲洗出的液压流体的所述量大于、等于或小于所述子回路的流体容积。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，从所述子回路中冲洗出的液压流体的所述量是，当所述液压流体的温度在期望的工作温度范围内时，或者当液压流体的压力降低到期望值以下时，冲洗出的液压流体的量。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，从所述子回路中冲洗出的液压流体的所述量是，在一冲洗时间间隔之后，冲洗出的液压流体的量。
