CN101253335B - 用于控制双作用液压驱动缸的油路 - Google Patents

用于控制双作用液压驱动缸的油路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制双作用液压驱动缸(1)的油路，它通过一个配有工作接管A，B的换向阀(5)控制，其中可以对一个活塞室(11)输送液压油，而同时从一个活塞杆室(12)排出液压油，并且可以对活塞杆室(12)输送液压油，而同时从活塞室(11)排出液压油。本发明的特征是，所述活塞室(11)通过一个限压阀(21)和一个可控的负荷保持阀(26)的并联油路和与其串联设置的自动回收止回阀(22)与活塞杆室(12)连接，在限压阀(21)、负荷保持阀(26)与回收止回阀(22)之间的连接点与换向阀(5)的工作接管A之间设置第一背压阀(24)和与其反并联的第一自动旁路止回阀(28)，在活塞杆室(12)与油箱之间的管道中与换向阀(5)串联地设置第二背压阀(30；45)。本发明能够实现从活塞室(11)到活塞杆室(12)的回收，由此减小使泵运行的功耗。

Description

用于控制双作用液压驱动缸的油路
技术领域
本发明涉及一种用于控制双作用液压驱动缸的油路。
背景技术
在用于升降负荷的装置中经常使用双作用的驱动缸。在一个运动方向液压油储存在驱动缸的活塞室里面，而必需从驱动缸的活塞杆室中排出液压油。因为活塞室与活塞杆室的横截面的大小是不同的，因此馈入和排出的液压油量的多少是不同的。在上述的第一运动方向对活塞室必需输入比从活塞杆室排出更多的液压油。在另一运动方向正好相反。
如果液压油的输入和排出只通过换向阀控制，则例如必需使全部要输送到活塞室的液压油由泵输送。由活塞杆室排出的液压油通过换向阀流到油箱。
由文献“液压教练员第2卷，双比例和伺服阀技术”(MannesmannRexroth GmbH，1.Auflage，ISBN3-8023-0898-0)已知一个差动油路，其中与换向阀并联地设置一个弹性加载的止回阀。如果泵通过换向阀将液压油输送到活塞室，则使液压油从活塞杆室通过止回阀流到换向阀的泵接管，因为通过换向阀截止回流到油箱。泵也只需输送液压油的差量。
在使用这种双作用的驱动缸的工作机中在换向阀与双作用驱动缸之间的管道经常非常长，例如8m或者更长。但是长的液压油管道是一个液压阻力，这意味着能量损耗并导致液压油加热。
由EP 0 831 181B1和DE 69717040T2已知一个油路，其中在通到活塞杆室与通到活塞室的输入管道之间存在一个具有止回阀的油路。因此液压油可以从活塞杆室流到活塞室，而不必绕道通过换向阀。由此消除能耗和油热的问题。上述的回收在活塞杆从驱动缸驶出时也有效，这可能意味着例如负荷的提升。在驶入时、即例如负荷降低时没有回收。所有由液压驱动缸的活塞室排出的液压油量必需通过换向阀排到油箱，而在活塞杆室中要被输送的液压油量必需由泵通过换向阀流动。在负荷下降时也必需使泵产生功率并且所有液压油量必需通过长的管道流动。
由DE-A1-199 32 948已知一个用于操纵装置的受控悬浮油路。在此能够实现从液压驱动缸的活塞室到活塞杆室的回收，但是需要附加的控制手段，即一个预控制操纵的止回阀，它由一个电动控制阀控制。电动控制阀本身通过一个开关装置的触点控制。在所示实施例中还需要第二预控制操纵止回阀，它由比例压力控制部件控制。在所示第二实施例中需要附加的出口阀，它需要通过第二比例压力控制部件控制。
在这里原则上也能够实现从活塞室到活塞杆室的回收，但是需要控制干预并且与存在预控制操纵的止回阀和其控制机构相关。同样起到液压作用的液压控制的阀门和其控制机构导致压力损失并且因此需要确定的功率需求。
发明内容
本发明的目的是，简化液压油路和同时通过减小液压流阻并由此减小油热而进一步减小功率需求。该目的通过一种用于控制双作用液压驱动缸的油路得以解决，其中驱动缸通过配有工作接管、泵接管和油箱接管的换向阀控制，其中可以对一个活塞室输送液压油，而同时从一个活塞杆室排出液压油，并且可以对活塞杆室输送液压油，而同时从活塞室排出液压油，其中，活塞室通过一个限压阀和一个可控的负荷保持阀的并联连接和与其串联设置的自动回收止回阀与活塞杆室连接，在限压阀、负荷保持阀和回收止回阀之间的连接点与换向阀的工作接管之间设置第一背压阀和与第一背压阀和负荷保持阀反并联地设置第一自动旁路止回阀，在活塞杆室与油箱之间的管道中与换向阀串联地设置第二背压阀，所述换向阀具有一个中性位置，在该位置泵接管截止并且两个工作接管与油箱接管连接。
附图说明
下面借助于附图详细描述本发明的实施例。附图中：
图1简示出用于控制双作用液压驱动缸的油路，
图2示出在另一运行状态的相同油路图，
图3示出具有变化的驱动缸位置的油路图，
图4示出液压驶出运行方式的油路图，
图5示出一种油路变型，
图6示出用于使两个并联工作的驱动缸运行的油路图。
具体实施方式
在图1中示出一个双作用的液压驱动缸1，在其中通过一个活塞2和一个与其连接的活塞杆3使负荷4运动。通过一个换向阀5可以控制驱动缸1，该换向阀以公知的方式通过驱动装置6控制。所述换向阀5以公知的方式具有一个泵接管P、一个油箱接管T、一个工作接管A和一个第二工作接管B。
第一驱动装置6.1以公知的方式使换向阀5置于那个位置，在该位置泵接管P通过工作接管B和油箱接管T与工作接管A连接。第二驱动装置6.2使换向阀5置于那个位置，在该位置泵接管P与工作接管A连接而油箱接管T与工作接管B连接。如果驱动装置6控制较小，则换向阀5占据所示的位置，该位置表示换向阀5的中性位置。
所述驱动缸1具有一个活塞室11和一个活塞杆室12。通过输入液压油到活塞室11同时从活塞杆室12排出液压油可以对于负荷4实现“上升”功能，通过输入液压油到活塞杆室12同时从活塞室11排出液压油实现“下降”功能。如上所述由于活塞室11和活塞杆室12的不同横截面输入和排出的液压油量是不同的。
按照本发明活塞室11上的一个活塞室接管A11通过限压阀21和自动的无需控制的回收止回阀22与活塞杆室12上的活塞杆室接管A12连接。通过这个连接能够使液压油从活塞室接管A11流到活塞杆室接管A12，这一点还要描述。
所述限压阀21起到限制活塞室11里面的压力的作用。在活塞2与活塞杆3驶入到驱动缸1里面时，如果活塞室11里面的压力高于在限压阀21上调节的压力，则打开这个限压阀21，由此使液压油可以从活塞室11排出，液压减小、即限制压力。按照运行条件使液压油排到不同的路径。通过限压阀21也防止驱动缸1受到外部作用的负荷。
如果在止回阀的面对活塞室接管A11一侧上存在比其面对活塞杆室接管A12更高的压力，则回收止回阀22打开。由此能够从活塞室11回收到活塞杆室12，而无需附加的控制机构。
如上所述，在图1中示出换向阀5的中性位置。在此不控制两个驱动装置6。因此两个工作接管A，B与油箱接管T连接。泵接管P是截止的。
在限压阀21与自动回收止回阀22之间分支连接管道，即一端通过第一背压阀24到换向阀5的工作接管A，另一端按照本发明通过负荷保持阀26到活塞室接管A11。该负荷保持阀26通过控制压力接管X上的控制压力px控制。
与第一背压阀24和负荷保持阀26并联地设置第一自动旁路止回阀28。由此可以使第一背压阀24和负荷保持阀26在一个方向上的截止作用旁路，如果相应地控制换向阀5，则使液压油从换向阀5的工作接管A流到活塞室接管A11。对此无需控制干预。
在换向阀的工作接管B与活塞杆室接管A12之间反并联地连接两个止回阀，即第二背压阀30和第二自动旁路止回阀32。由此使第二背压阀30在活塞杆室12与油箱之间与换向阀5串联。
通过按照本发明的使负荷保持阀26和回收止回阀22串联在活塞室接管A11与活塞杆室接管A12之间能够在泵接管P截止且两个工作接管A，B与油箱接管T连接的换向阀5的中性位置使活塞杆通过控制负荷保持阀26驶入到驱动缸里面。在负荷4的作用下在活塞室11里面存在比在活塞杆室12里面更高的压力。如果以控制压力px控制负荷保持阀26，则打开这个阀门并且可以使液压油通过回收止回阀22流到活塞杆室12里面，而无需其它控制干预。
但是因为现在在活塞2运动时由于活塞室11与活塞杆室12的不同横截面从活塞室11排出的液压油多于由活塞杆室12接收的液压油，所以通过第一背压阀24和/或第二背压阀30并由此通过工作接管A或B使差量排到油箱接管T并由此排到油箱。在这种与负荷4下降一致的情况下也无需施加泵功率地实现驶入。所述背压阀24，30的作用是，只排出差量。因此它们按照本发明是重要的。
在图2中示出与图1相同的油路图，但是现在换向阀5位于另一位置，在该位置泵接管P与工作接管B连接而油箱接管T与工作接管A连接。通过使第一驱动装置6.1以上述的控制压力px加载实现这个另一位置。如果泵输送液压油，则液压油通过换向阀5和第二旁路止回阀32流到活塞杆室32。同时液压油从活塞室11由于在这里也受控的负荷保持阀26通过这个保持阀和回收止回阀22流到活塞杆室12。由于活塞室11与活塞杆室12的不同横截面在这里也通过第一背压阀24并由此通过换向阀5的工作接管A排到油箱接管T并由此排到油箱。
在图2中所示的运行方式与图1的运行方式相比得到一个更快的运动。但是这个快速行程油路只需要更少的泵能耗，因为在这里从活塞室11直接通过负荷保持阀26和回收止回阀22流到活塞杆室12里面的那个液压油分量不必由泵输送。
在图1和2中示出状态，在这些状态负荷4作用于驱动缸1上方，因为驱动缸1这样倾斜，使负荷端的活塞杆3端部比活塞端的活塞杆3端部位于更高。在这种布置中意味着驶出使负荷4上升，而驶入意味着使负荷下降。存在这些应用，其中使液压驱动缸1总是处于这个位置。
但是另一方面也存在这些应用，其中液压驱动缸1不同地倾斜。在图3中示出这一点。在这里负荷4作用于驱动缸1的下方，因为驱动缸1这样倾斜，使负荷端的活塞杆3端部比活塞端的活塞杆3端部位于更低。因此在这里驶入意味着使负荷4上升，而驶出意味着使负荷4下降。
在这里仅仅通过按照图1的负荷保持阀26控制实现驶入，因为负荷4不顶压在活塞2上，而是拖着这个活塞。相应地也需要在这种情况下意味着使负荷4上升的驶入，通过使泵运行施加用于使负荷4上升所需的能量。但是按照本发明的油路也毫无问题地控制这个运行状态。无需附加的控制机构和其操纵。
在这种情况下负荷保持阀26和换向阀5的控制与图2相同。通过控制压力px不仅加载负荷保持阀26而且也加载换向阀5的第一驱动装置6.1。因此换向阀5位于所示位置，在该位置泵接管P与工作接管B连接而油箱接管T与工作接管A连接。泵也将液压油从泵接管P通过工作接管B通过打开的第二旁路止回阀32通过活塞杆室接管A12输送到活塞杆室12里面。由此使液压油从活塞室11挤出，使液压油通过活塞室接管A11、通过由于控制打开的负荷保持阀26、自动打开的第一背压阀24和在换向阀5中存在的工作接管A到油箱接管T的连接流到油箱。在活塞杆室12中的压力大于在活塞室11中的压力并且导致回收止回阀22关闭。在这个运行状态也不产生回收。
在图4中示出驶出运行状态。通过控制第二驱动装置6.2使换向阀5占据所示位置，在该位置在换向阀5中泵接管P与工作接管A连接以及工作接管B与油箱接管T连接。由泵输送的液压油从泵接管P流到工作接管A并且通过自动打开的第一旁路止回阀28流到活塞室11里面。同时由活塞杆室12挤出液压油，它通过自动打开的第二背压阀30和在换向阀5中存在的从工作接管B到油箱接管T的连接排到油箱。不控制负荷保持阀26并且关闭回收止回阀22。
在此驶出与液压驱动缸1的空间位置无关。如果驱动缸1位于所示位置，则驶出意味着使负荷4上升。如果驱动缸1位于在图3中所示的位置，则驶出意味着使负荷4下降。当然在两种情况下通过泵施加的功率是不同的。
属于本发明的限压阀21的目的是，在驶入时保护驱动缸1免受过负荷。如果活塞室11中的压力大于在限压阀21上调整的压力，则打开限压阀21并且使液压油通过回收止回阀22流到活塞杆室12和/或通过背压阀24和换向阀5流到油箱。采用哪个路径取决于各自的运行条件。
以有利的方式使限压阀21、回收止回阀22、第一背压阀24、负荷保持阀26、第一旁路止回阀28、第二背压阀30和第二旁路止回阀32组合在唯一的阀门组40里面并且直接安装在驱动缸上。
在图5中示出本发明的有利实施例。该油路原理上与按照图1的油路相同，但是在这里没有第二背压阀30和第二旁路止回阀32的并联油路。因此在工作接管B与活塞杆室12之间存在直接连接。通过设置在油箱接管T与油箱之间的油箱管道里面的第二背压阀45实现用于使油路按照本发明运行所需的活塞杆室12偏压。这个背压阀也承担按照图1至4的第二背压阀30的功能。由此不改变所述的运行特性。该背压阀45也在活塞杆室12与油箱之间串联换向阀5。
在图6中示出两个并联运行的驱动缸1。两者作用于相同的负荷4’上。当负荷4’非常沉重的时候使用这种结构。每个驱动缸1由相同形式的、对应于图1的驱动缸的油路控制。在这里相同的标记符号也意味着与图1相同的部件。两个驱动缸1并联地由唯一的换向阀5控制，由此使它们完全相同地连接在换向阀5的工作接管A和B上。两个负荷保持阀26也通过控制压力px并联控制。
但是对于这种两个驱动缸1的并联运行附加地还需要一个补偿管道49。在此对每个驱动缸1附设一个补偿管道喷嘴50和功率补偿止回阀51，它们相互并联地设置在补偿管道49里面。由此使两个活塞室11中的压力大小相同。如果在一个活塞室11中的压力变大，则为了压力平衡可以使液压油从这个活塞室11流到另一驱动缸1的活塞室11里面，其中液压油首先通过位于最近的补偿喷嘴50并接着通过附属于另一驱动缸1的功率补偿止回阀51。
上述的阀门组40也可以包括换向阀5，同样包括可能存在的其它背压阀45。
通过本发明能够实现从活塞室11到活塞杆室12的回收。由此在驶入时无需通过驱动缸1与换向阀5之间的通常较长的管道输送压缩的液压油。它节省用于使泵运行的能量并且改善驱动缸1的动态特性。

Claims (5)

1.用于控制双作用液压驱动缸(1)的油路，驱动缸通过配有工作接管A，B、泵接管P和油箱接管T的换向阀(5)控制，其中可以对一个活塞室(11)输送液压油，而同时从一个活塞杆室(12)排出液压油，并且可以对活塞杆室(12)输送液压油，而同时从活塞室(11)排出液压油，其特征在于，
所述活塞室(11)通过一个限压阀(21)和一个可控的负荷保持阀(26)的并联连接和与其串联设置的自动回收止回阀(22)与活塞杆室(12)连接，
在限压阀(21)、负荷保持阀(26)和回收止回阀(22)之间的连接点与换向阀(5)的工作接管A之间设置第一背压阀(24)和与第一背压阀(24)和负荷保持阀(26)反并联地设置第一自动旁路止回阀(28)，
在活塞杆室(12)与油箱之间的管道中与换向阀(5)串联地设置第二背压阀(30；45)，
所述换向阀(5)具有一个中性位置，在该位置泵接管P截止并且两个工作接管A，B与油箱接管T连接。
2.如权利要求1所述的油路，其特征在于，所述第二背压阀(30)设置在活塞杆室(12)与换向阀(5)的工作接管B之间并且对第二背压阀(30)反并联地连接第二旁路止回阀(32)。
3.如权利要求1或2所述的油路，其特征在于，所述限压阀(21)、回收止回阀(22)、第一背压阀(24)、负荷保持阀(26)、第一旁路止回阀(28)、第二背压阀(30)和第二旁路止回阀(32)组合在唯一的阀门组(40)里面并且直接安装在驱动缸(1)上。
4.如权利要求1所述的油路，其特征在于，第二背压阀(45)设置在换向阀(5)的油箱接管T与油箱之间。
5.如权利要求3所述的油路，其特征在于，对一个驱动缸(1)和其控制部件(21，22，24，26，28，30，32)并联另一个具有相同控制部件(21，22，24，26，28，30，32)的驱动缸(1)，其中两个驱动缸(1)可以由唯一的换向阀(5)共同控制，并且两个驱动缸(1)的活塞室(11)通过一个补偿管道(49)连接，其中对每个驱动缸(1)附设一个补偿管道喷嘴(50)和一个功率补偿止回阀(51)，它们相互并联地设置在补偿管道(49)中。
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