CN100366920C - 阀装置和液压驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用来控制液压驱动装置(3)的阀装置(100)，液压驱动装置(3)的供给和流出单独控制。它的目的在于实现液压驱动装置(3)的速度和液压压力的单独控制。为实现这一目的，泵管(1)与第一控制阀(6)连接，第一控制阀(6)通过管与液压驱动装置(3)的第一主油路(4)和第二主油路(5)连接，第一主油路(4)与第二控制阀(15)连接，第二主油路(5)与第三控制阀(16)连接，第二控制阀(15)和第三控制阀(16)与油箱(T)相通。

Description

阀装置和液压驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用来控制液压驱动装置的阀装置，可分别控制液压驱动装置的供给和流出。本发明还涉及一种由阀装置控制的液压驱动装置。
背景技术
就本技术领域的一般状况而言，已知用于控制液压驱动装置的阀门装置，其中用于控制该液压驱动装置的供给和流出的那些控制开口是以机械的或者液压的方式被相互地连接起来。经常要求在满负荷状态下能控制该液压驱动装置达到一个特定的速度。通过阀装置，其用于控制该液压驱动装置的供给和流出的这些控制开口是被相互连接的，其中该液压驱动装置的速度及作用其上的载荷具有相同的方向，并且其中的供给是受到控制的，该液压驱动装置速度是通过对该排出的限制来得以实现的。然而，这对能量效率有负面影响。具有用于控制该液压驱动装置的供给和排出的被连接的控制开口的其它阀装置被定尺寸为使得该液压驱动装置的供给和流出都能不依赖于载荷控制。这些阀装置在供给和流出间具有预定的关系，这也造成了在能量效率方面不够理想。依照液压驱动装置的载荷方向，在此种阀装置中避免空穴现象要采用几个阀，这使整套阀装置会增大需求且花费大。为解决此问题，EP0809737B1，US5138838，US5568759和US5960695描述了阀装置，通过该阀装置，液压驱动装置的供给和流出可分别控制。然而在阀不作用时，存在于主油路中的最小允许泄漏流的存在，这些解决方案不适合于重载下的需求。在工作模式中，其中，液压驱动装置上作用的速度和载荷作用在相同的方向，速度通过由泵压力起作用的供给管来控制，这造成的结果也是能量效果差。US4840111和US6467264试图避免泵线路中的高压，可他们的解决方案需要降低负荷时在回油管中的一个不必要的高压，以避免空穴现象发生。由于节流损失，回油管内随后的高压也使能量效率差。
发明内容
本发明的目的在于以这样的方式改进如在介绍中提及的阀装置，即，使得液压驱动装置的速度和液压压力能相互独立地控制。
根据本发明，提供一种控制液压驱动装置的阀装置，液压驱动装置的供给和流出量被单独控制，一个泵管与第一控制阀连接，第一控制阀通过管与液压驱动装置的第一主油路和第二主油路连接，第一主油路与第二控制阀连接，第二主油路与第三控制阀连接，第二控制阀和第三控制阀(与油箱相通，其特征在于，设有3个压力传感器，即泵管中的压力传感器，第一主油路中的压力传感器，第二主油路中的压力传感器，调节元件根据所要求的速度调节第一控制阀的阀开口，根据所要求的液压压力调节第二或第三控制阀的阀开口。
根据这种阀装置，液压驱动装置的速度可以独立于液压压力控制。根据本发明的阀装置提供了两种基本的可能的控制。在第一种可能的控制中，流出量和供给的液压压力彼此单独的被控制。这样，启动第三控制阀改变液压驱动装置的速度，启动第一控制阀改变液压压力。在第二种可能的控制中，供给和流出的液压压力彼此单独的被控制。这样，启动第一控制阀设置速度，启动第三控制阀设置液压压力。单独改变速度和液压压力可以可靠地阻止空穴和确保提高的能量的效率，因为不必要的高压对于速度控制不再需要。这里，术语“泵管”应从功能上来理解，也就是，泵管不需要直接与泵连接。此外间接与泵连接或与其他的压力源连接都是可能的。
第一控制阀和/或第二控制阀和/或第三控制阀最好设置有一个位置传感器。还有，泵管和/或油箱管可以有一个压力传感器，第一主油路和第二主油路都可以有一个压力传感器。通过压力传感器，管内和主油路上的即时压力能被精确的确定。通过位置传感器，各个阀的位置和它们确定流量的相应的阀节流开口可以被确定。这样，彼此单独地精确控制液压驱动装置的速度和液压压力是可能的。
在本发明的另一个具体实施例中，第四控制阀位于两个主油路之间。第四控制阀可以是不连续控制阀或比例阀。通过这种方式，在两个主油路之间的直接流动是可以实现的，这依靠控制阀的设计其可以完全打开或完全关闭或处于中间状态的节流状态。
控制阀最好能直接和/或通过压力控制和/或通过方向控制被调节。这样，阀装置非常适用于编程为某种操作模式。无论控制阀直接或通过压力或通过方向控制被调节，第二控制阀和第三控制阀的驱动装置可以是两个单向的驱动装置或是一个双向的驱动装置。
第一控制阀可以是一个3位3通阀，第二，三和四控制阀可以是2位2通阀。这些方向阀是标准元件，这样阀装置可以简单和廉价的方式完成。
每一个控制阀都可以通过电磁铁和弹簧驱动。这样，当没有启动时，控制阀可以转换到一个优选的静止位置。在这个优选的静止的位置，控制阀可以，例如，被关闭以避免水流的突然故障会导致通过液压驱动装置上升或下降的负载降到底。
第一阻止逆流的装置设置在第一控制阀和第一主油路之间，第二阻止逆流的装置设置在第一控制阀和第二主油路之间，所述的阻止逆流装置可以是，例如，止回阀。这些阻止逆流装置的作用是阻止当控制阀没有被启动时液压驱动装置的两个主油路上的不必要的泄漏。
为了简化阀装置的整体设计，将多个阀装置一起放入一个阀块中是适宜的。因此，例如，将第二控制阀和第三控制阀和与它们相互作用的位置传感器组合在一起放入一个块中是适宜的。在这方面，将阻止逆流装置放入块中也是适宜的。在这样的情况下，获得了一个完全紧凑的装置，它可以，例如，直接安装在缸上。
在本发明的另一个实施例中，阀装置至少包括一个用来控制流量的电子装置。通过压力传感器，特别是在主油路上测量压力的压力传感器，用来控制流量的电子装置接收各个实际的压力。这两个实际压力相互比较。在比较结果的基础上，阀开口的校正的尺寸被确定，它被传送到与需要控制的阀连接的调节元件上。
本发明还提供一种液压驱动装置，其带有如前面记载内容中的一项所述的阀装置，以便它的速度可以独立于液压压力影响。
液压马达最好是旋转马达或平动马达。
附图说明
图1是阀装置图；
图2是测量和控制流量的电子装置图。
具体实施方式
下面是本发明的具体实施例结合附图的详细介绍：
附图1图示了阀装置100。它具有泵管1，油箱管2和设置有主油路4，5的液压驱动装置3。第一可节流调节控制阀6控制从泵管1流向主油路4或5之一的流量。第二可节流调节控制阀15和第三可节流调节控制阀16控制从液压驱动装置3经过主油路4和5流入油箱T的流量。进一步的，第四控制阀14位于主油路4和5之间。第一止回阀8和第二止回阀9位于第一控制阀6和液压驱动装置3之间的两个管上。第一压力传感器10和第二压力传感器11测量主油路4和5的液压压力。根据这种操作模式，第三压力传感器12位于泵管1或油箱管2上。然而，为了不经过改造就能用于几个操作方式，第三压力传感器12也可能既位于泵管1也位于回油管2上。位置传感器13可以与控制阀6，15和16连接。
附图2图示了一种用来测量和控制流量的电子装置200，特别是用来控制控制阀6和16或其他的阀。压力传感器11和12测量即时实际压力并将其传送给计算器201，其将实际压力和预先设置好的需要压力进行比较，通过比较确定出一个压力差值。和这一压力差值一起，流量的一组需要Qr和阀常数k，需要的阀开口Ar根据这些需要的阀位置Xr也被确定出。随后，计算的值被送入调节元件202，它根据操作方式设定控制阀6或16或其他的阀的流量的需要的值。在许多时候，调节元件是一个微处理器部件。
通过所述的阀装置100和电子装置200，使得将在下面被详细描述的许多多元的操作模式成为可能。在第一种操作模式中，液压流体可以从P流向B和从A流向T。对于这一流动方向有两种可能的控制方式。在第一种可能的控制方式中，控制阀14和15关闭。流出量和液压压力由供给口控制，液压驱动装置3的速度通过启动控制阀16来改变，液压驱动装置3的液压压力通过启动控制阀6来改变。为达到这一目的，压力传感器12与油箱管2连接，位置传感器13和控制阀16连接。阀开口16的需要值是通过测量主油路5的液压压力，测量油箱管2的液压压力，和通过控制阀16的需要流量开口或通过液压驱动装置3的需要速度计算得出的。阀16的阀位的需要值的计算是按照图2的模式进行。当液压驱动装置3的速度和施加在液压驱动装置上的负载具有相反的方向时，控制阀6的阀位根据需要的和主油路5的液压压力测量值来控制。两者可选其一的，控制阀6的阀位可以根据需要的和主油路4和5的液压压力测量值来控制。当液压驱动装置的速度和施加在液压驱动装置3上的负载是同向的，控制阀6的阀位根据需要的和主油路4的液压压力测量值来控制。两者可选其一的，控制阀6的阀位可以根据需要的和主油路4和5的液压压力测量值来控制。
第二种可能的控制，供给量和流出的液体压力被控制，液压驱动装置3的速度通过启动第一控制阀6来改变，液压驱动装置3的液压压力通过启动控制阀16来改变。为达到这一目的，压力传感器12位于泵管1上，位置传感器与控制阀6连接。控制阀6的阀开口的需要值通过主油路4规定出的液压压力，泵管1内的压力和控制阀6的需要流量或液压驱动装置3的需要速度计算得出。同样的，计算是在附图2的基础上进行的。在速度和负载同向作用的情况和速度和负载异向作用的情况下，控制阀16的开口都由主油路4的需要和测量的液压压力来设置。
当流发生在相反的方向，也就是从P到A和从B到T，速度和液压压力的控制可以采用同样的方式，控制阀15代替控制阀16被控制。控制阀14和16在两个流体方向上都关闭。
在用于控制速度的另一个操作模式中，当降低负载L时，在第一主油路4上有空穴的危险，液压驱动装置3的实际各种速度，主油路5的流出量可以比主油路4的供给量大。这样，控制阀14被打开或被节流。液压驱动装置3的速度被主油路4的供给量或主油路5的流出量控制，供给量的一部分流出量被循环利用-取决于缸的不同领域。
液压驱动装置3的速度在上升或下降时通过控制阀14的节流和依靠控制阀6控制的主油路4的压力变化来控制。到进油箱T的流体方向取决于两个控制阀15或16两者之一，另一个控制阀16或15保持关闭。这种操作模式需要位于油箱管上的压力传感器12和位于控制阀15和16上的位置传感器13。控制阀14可以经常被使用，无论哪个控制阀15或16被打开或关闭，也无论位置传感器13被设置于控制阀15和16上或设置于控制阀6上。
当增加负载L时，两个主油路4和5通过开启的控制阀14的液压连接也是可能的。此时，液压流体供给到液压驱动装置3的最大的腔。控制阀6控制液压驱动装置3的供给。在这种操作模式中，压力传感器12被设置于泵管1上，位置传感器13被设置于控制阀6上。通过非常精确的速度控制，控制阀14可以被节流。当负载被提升，阀6控制或决定运动。这样压力传感器12位于油箱管2上，位置传感器13位于控制阀15和/或16上。
在一种操作模式中，其中，例如，执行急拉运动时，液压流体从主油路5流向液压驱动装置3，控制阀6控制供给。这种操作模式出现，例如，在操作拖拉机时，特别是当控制工具杆时，也就是，上升装置，例如，其拉动一个犁。此时，控制阀15作为安全阀，使得主油路4的液压压力下降。当主油路4的液压压力下降到低于某一个特定的压力值，液压驱动装置3向反方向运动，选择流体从P到B和从A到T的任一操作模式或主油路4和5在降低负载期间相互液压连接的操作模式。
在另一个操作模式中，需要两个主油路与油箱管2连接，主油路4和5处于无压状态。这由控制阀15和16或控制阀14和15或控制阀14和16的完全打开来完成。其余的阀必须保持关闭。
另一种操作方式避免了主油路4和5上不必要的泄漏。当液压驱动装置3在某一时候必须保持负载持续一段时间这种泄漏，例如，是不必要的。这需要阻止逆流装置的8和9和关闭控制阀6，14，15和16来完成。
当把这种具有大量使用可能性的相对简单的阀装置与现有的阀装置进行比较时，就会发现，依靠操作方式的选择，阀装置需要最多一个或两个位置传感器和最多三个压力传感器。

Claims (15)

1.一种控制液压驱动装置的阀装置，液压驱动装置的供给和流出量被单独控制，一个泵管(1)与第一控制阀(6)连接，第一控制阀(6)通过管与液压驱动装置的第一主油路(4)和第二主油路(5)连接，第一主油路(4)与第二控制阀(15)连接，第二主油路(5)与第三控制阀(16)连接，第二控制阀(15)和第三控制阀(16)与油箱(T)相通，其特征在于，设有3个压力传感器(10-12)，即泵管(1)中的压力传感器(12)，第一主油路(4)中的压力传感器(10)，第二主油路(5)中的压力传感器(11)，调节元件(202)根据所要求的速度调节第一控制阀(6)的阀开口(Ar)，根据所要求的液压压力调节第二或第三控制阀(15，16)的阀开口(Ar)。
2.如权利要求1所述的阀装置(100)，其特征在于：第一控制阀(6)和/或第二控制阀(15)和/或第三控制阀(16)设置有位置传感器(13)。
3.如权利要求1所述的阀装置(100)，其特征在于：第四控制阀(14)位于两个主油路(4，5)之间。
4.如权利要求3所述的阀装置(100)，其特征在于：第四控制阀(14)是不连续控制阀或比例阀。
5.如权利要求1至4之一所述的阀装置(100)，其特征在于：每一个控制阀(6，14，15，16)可以直接和/或通过压力控制和/或通过方向控制被调节。
6.如权利要求1至4之一所述的阀装置(100)，其特征在于：第一控制阀(6)是3位3通阀。
7.如权利要求1至4之一所述的阀装置(100)，其特征在于：第二、第三、第四控制阀中的每一个(14，15，16)是一个2位2通阀。
8.如权利要求1至4之一所述的阀装置(100)，其特征在于：每一个控制阀通过电磁铁和弹簧驱动。
9.如权利要求1至4之一所述的阀装置(100)，其特征在于：第一阻止逆流的装置(8)设置在第一控制阀(6)和第一主油路(4)之间，第二阻止逆流的装置(9)设置在第一控制阀(6)和第二主油路(5)之间。
10.如权利要求9所述的阀装置(100)，其特征在于：阻止逆流装置(8，9)是止回阀。
11.如权利要求1至4之一所述的阀装置(100)，其特征在于：多个阀装置一起放入一个阀块中。
12.如权利要求11所述的阀装置(100)，其特征在于：第二控制阀(15)和第三控制阀(16)和位置传感器(13)组合在一起放入块(7)中。
13.如权利要求1至4之一所述的阀装置(100)，其特征在于：阀装置至少包括一个用来控制流量的电子装置(200)用来控制控制阀(6，14，15，16)。
14.一种液压驱动装置(3)，其特征在于：所述液压驱动装置具有如权利要求1至13中之一所述的阀装置(100)。
15.如权利要求14所述的液压驱动装置(3)，其特征在于：所述液压驱动装置是旋转马达或平动马达。
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