[发明专利]流体工作机器及方法

说明书

发明领域

本发明涉及流体工作机器的领域，具体涉及包括至少一个周期性变化容积的工作室的流体工作机器，在这种流体工作机器中通过这个或每个工作室的流体净位移量是在一个逐周期的基础上通过至少一个电子可控制的阀进行调节的，以便确定流体通过这个或每个工作室的净通过量。

本发明的某些实施方案涉及将流体供给一种流体工作机器的工作室或从其接收流体的一种方法。本发明的某些实施方案的目的是在一种流体工作机器的一个机动周期的过程中协助打开一个电子可控制的阀门。

发明背景

流体工作机器包括受流体驱动的和/或由流体驱动的机器，如泵、马达、以及可以在不同的运行模式下或者作为一个泵或者作为一个马达而起作用的机器。

当流体工作机器作为泵来运行时，一个低压歧管典型地用作流体的一种净来源点(net source)而一个高压歧管典型地用作流体的净汇收点(net sink)。当流体工作机器作为一个马达来运行时，一个高压歧管典型地用作流体的净来源点而一个低压歧管典型地用作流体的净汇收点。在本说明书以及所附权利要求之中，术语“高压歧管”以及“低压歧管”是指彼此相对具有更高和更低压力的歧管。在高压和低压歧管之间的压力差、以及在高压和低压歧管中压力的绝对值将取决于应用。例如，在被优化用于高功率泵送应用的情况下一个泵的压力差可以比被优化用来精确地确定流体的净位移量的情况下的一个泵要更高，例如，用于分配测定量的流体(例如，液体燃料)的泵可以仅在高压与低压歧管之间具有一个最小的压力差。一个流体工作机器可以具有多于一个的低压歧管。

虽然将参照其中流体是一种液体(如，一种通常不可压缩的液压液)的应用对本发明进行说明，但该流体可替代性地是一种气体。

已知流体工作机器包括多个周期性地变化容积的工作室，其中通过这些工作室的流体的位移是在一个逐周期的基础上并且与工作室容积的多个周期成定相关系受到多个电子可控制的阀的调节以便确定通过该机器的流体净通过量。例如，EP 0 361 927披露了一种方法，该方法以与工作室容积的周期成定相关系通过打开和/或关闭多个电子可控制的提升阀来控制通过一个多室泵的流体净通过量，以便调节泵的这些单独的工作室与一个低压歧管之间的流体连通。其结果是，在一个逐周期的基础上，这些单独的室是通过一个控制器可选择的，以便或者将流体移位一个预定的固定容积或者进行一个没有流体净位移量的空转周期，由此使得该泵的净通过量能够与要求动态地相匹配。

EP 0 494 236发展了这一原理并且包括了在多个单独的工作室与一个高压歧管之间调节流体连通的多个电子可控制的提升阀，由此协助提供在交变的运行模式下或者作为泵或马达起作用的一种流体工作机器。EP 1 537 333介绍了部分周期的可能性，允许多个单独的工作室的多个单独的周期将多个不同的流体容积中的任何一个进行移位从而更好地与要求相匹配。

确定这种类型的流体工作机器的性能的关键因素包括这些电子可控制阀门的性能特征。这些阀门典型地是电磁激励的提升阀，虽然可以想象可采用其他阀门类型。相关的性能特征包括这些电子可控制阀门打开和关闭时的速度、它们能够打开的情况下所对抗的压力差、它们的工作寿命、以及阀门打开时通过其中的流动通路的截面，该截面限制了流体的通过量并且影响流进和流出工作室的流体的流动特征。因此，这些电子可控制的阀门是此类流体工作机器中昂贵并且限制性能的部件，并且令人希望的是减少对于这些电子可控制阀门所提出的要求中的一项或多项。

具体地讲，当在一个工作室的膨胀冲程过程中流体从一个低压歧管流入一个泵的工作室中时，出现了一个重要的技术问题，这个技术问题确定了用于一个特定应用的电子可控制阀门的规格。流体流动的速率受到通过该提升阀的流动路径的截面以及几何形状以及这种工作流体的特性的限制。当流入工作室的流体是一种液体时，它经受到空穴作用，这种空穴作用增加了噪音、通过要求横跨提升阀的压力差而降低了效率、并且导致机器的损坏。在一个马达中的工作室的收缩冲程过程中当流体流出到一个低压歧管时出现一个不同的问题，此时一个增加的压力降造成低效率，并且此时提升阀可以意外地被关闭从而致使有可能损坏阀门和非故意的泵送。

对于较高通过量的应用或要求优秀的流体流动特征的应用，这个问题已经典型地通过限定更大的电子可控制阀门而得到解决。然而，更大的电子可控制阀门是更昂贵的并且在性能特征中可能有一定的让步。例如，更大的电子可控制阀门比更小的阀也许打开和关闭得更慢，或者使用更多的电功率，迫使对其作出折衷。