CN101680206B - 液压载荷控制阀装置 - Google Patents

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Abstract

一种容纳在手动阀(H)与液压发动机(D)之间的液压载荷控制阀(10)，具有至少一个比例载荷控制阀(E)，该比例载荷控制阀与到发动机的液压流体流无关地由泵压力控制。到发动机(D)的液流流过止回阀(12)，该止回阀被预加应力以在高于指定压力区间之前的上限的压力下打开，在所述指定压力区间内载荷控制阀(E)在泵压力的完全关闭和完全打开位置之间被调节。

Description

液压载荷控制阀装置
技术领域
本发明涉及液压载荷控制阀装置，并且特别通过参考液压载荷控制阀装置应用在液压驱动和操纵的提升吊机(尤其是车辆提升吊机)上的例子对本发明进行描述。
背景技术
这些提升吊机通常具有吊机吊杆，所述吊机吊杆可以通过在吊机吊杆与吊机的框架或支座之间作用的双作用液压提升缸上下移动。该提升缸是包括液压泵和手动阀的液压系统的一部分，通过所述手动阀当吊机吊杆将要被升高时所述泵可以选择性地与第一提升缸室连接并且当吊机吊杆将要被降低时与第二提升缸室连接。同时，在第一种情况下第二提升缸室和在第二种情况下第一提升缸室通过手动阀连接到用于液压流体的储罐。
通常吊机吊杆借助于它自身的重量和从吊机吊杆悬挂的可能载荷的重量竭力向下移动。为了安全原因液压系统被构造成使得如果液压泵未连接到第二提升缸室并且通过连接控制载荷控制阀以打开从第一提升缸室到储罐的连接则不可能降低载荷。如果没有这样的安全布置第一提升缸室与手动阀之间的断管线会导致吊机吊杆和可能在其中悬挂的载荷自由下落。平行于载荷控制阀放有朝着第一提升缸室打开的止回阀，因此有可能让液压流体从泵传到该提升缸室。该类型的安全装置在液压系统中是特别常见的，其中吊机操作者可以直接机械地控制提升缸的手动阀，例如借助于操作手柄。
所述类型的安全布置和类似类型的常规安全布置的令人不满意的问题在于当载荷降低时液压系统的效率变低并且导致系统具有振动的趋势。
发明内容
本发明的目的是找到这些问题的解决方案并且在一方面提供一种节省在降低载荷时用上述类型的常规液压载荷控制阀装置损失的相当一部分能量的载荷控制阀装置，另一方面提供一种比常规载荷控制阀装置更好的载荷控制阀装置，其能够降低载荷而不在载荷承载系统中产生振动。
下面参考附图详细描述了本发明。
附图说明
图1示出带有液压操纵吊杆和液压系统的车辆，所述液压系统带有双作用液压提升缸和安装在其上的常规阀装置；
图2是设置有常规载荷控制阀装置和吊杆的液压系统的附着部分的图1中的提升缸的液压简图；
图3是类似于图2中的液压简图，但是示出根据本发明的第一实施例的载荷控制阀装置；
图4是类似于图3中的液压简图，但是示出由液压流体的再生装置补充的载荷控制阀装置；
图5是类似于图4中的液压简图，但是示出根据本发明的进一步实施例的载荷控制阀装置；
图6是类似于图3中的液压简图，但是示出带有用于每个提升缸室的载荷控制装置的载荷控制阀装置；和
图7是类似于图6中的液压简图，但是示出由液压流体的再生装置补充的载荷控制阀装置。
具体实施方式
图1中所示的液压操纵提升吊杆(lifting boom)适于布置在车辆(未示出)上并且具有带可旋转升降架(crane)B的底座A，所述升降架在它的上端载有吊杆臂C。采用液压提升缸(hydraulic liftcylinder)D形式的双作用液压发动机布置在吊杆臂C与底座的升降架B的底部之间。管线F和G将两个提升缸室连接到手动阀H，在所示例子中所述手动阀是杠杆控制的并且又分别通过附加管线J和K连接到液压泵和储罐T。
在图2中，示出对操纵提升缸D有用的机器的液压系统的一部分。当提升缸D构成发动机时，提升缸的第一下室(提升室)具有第一发动机端口(后面称为下提升缸端口L)。管线F将该提升缸端口连接到手动阀H上的第一给送连接端口或操作端口M，在所示例子中所述手动阀是中心敞开式的。提升缸的第二上室(释放室)相应地具有第二发动机端口(称为上提升缸端口N)，该端口经由管线G连接到手动阀H上的第二操作端口O。常闭比例载荷控制阀容纳在管线F中。
载荷控制阀E具有与下提升缸端口L连通的一个入口端口，和与手动阀H上的第一操作端口M连通的一个出口端口，也通过控制管线P与第一操作端口M连通的一个第一控制入口，和通过控制管线Q与上提升缸端口N连通的第二控制入口。与载荷控制阀E结合布置有止回阀R，该止回阀连接到下提升缸端口L和手动阀H上的第一操作端口M并且朝着提升缸端口L打开。载荷控制阀E借助于弹簧S永久地朝着关闭位置被加载荷。
当图1和2中的吊机上的吊杆C保持不动并且手动阀H处于所示的中立位置时，泵I在很低的压力下通过管线J和手动阀H将液压流体直接泵送回储罐T。
当吊杆C升高(升高正载荷)时手动阀H将高压力下的液压流体从泵I通过第一操作端口M和止回阀R引导到提升缸D的下室。液压流体同时在低压力下通过管线G和手动阀H流到储罐T。
在吊杆C降低(降低正载荷)时液压流体从泵I通过手动阀H上的第二操作端口O被引导到提升缸D中的上室。液压流体同时通过控制管线Q作用于载荷控制阀E的上侧并且朝着与弹簧S的作用相反的打开位置挤压它。由于泵压力必须抵制弹簧S的作用以能够打开载荷控制阀E，泵压力将被设置到相对高的水平，并且泵流(pump flow)的一部分将返回以填满提升缸D的上室。整个泵流也将具有高压力，结果造成大的功率损失。
图1和2中的已知系统的另一缺点在于它倾向于在载荷降低时振动，这取决于上提升缸室中的压力严重依赖于活塞在提升缸D中移动的速度变化。
与从图1和2显而易见的已知技术相比根据本发明的载荷控制阀装置关于功率的损失和振动倾向具有显著改进。在图3-7中示出本发明的五个典型实施例。这些图示意性地仅仅关于载荷控制阀装置的设计不同于图2，并且对于图3-7中的其余部分与图2中相同的参考和指示因此用于相同或相应元件。这同样适用于图3-7中的载荷控制阀装置中的元件，所述元件对应于图1和2中的载荷控制阀E中的元件，有几个例外。
载荷控制阀装置在图中通常用10表示。它部分对应于图1、2中的载荷控制阀E并且例如具有比例载荷保持阀诸如此类的，但是它由许多附加止回阀补充。除了分别对应于图2中的止回阀T和弹簧S的止回阀11和弹簧S以外，它具有两个其它止回阀12和15。
与这些止回阀12和15一起，包括止回阀11的载荷控制阀E构成载荷控制阀装置10。该载荷控制阀装置10在图3，4和5中由虚线封闭并且可以形成可以安装在提升缸D上的阀单元。管或管道可以连接到载荷控制阀装置10以通过手动阀H引导液压流体进出提升缸D。在载荷控制阀装置10上这可以连接到提升缸D，即连接到提升缸D，即上和下提升缸端口L和N的地方分别被表示为L′和N′，并且因此分别构成第一和第二发动机连接端口。载荷控制阀装置10可以连接到手动阀H上的操作端口M和O的地方在这里分别被称为第一阀连接端口和第二阀连接端口，并且分别被表示为M′和O′。
容纳在管线G中并且将上提升缸连接端口N′连接到第二阀连接端口O′和从那里通过手动阀H上的第二操作端口O的止回阀12朝着提升缸连接端口N′打开，并且借助于弹簧16被加载荷、预加应力以便仅仅在选择加强入口压力下打开，所述选择加强入口压力相对较低，例如为最高泵压力的10-15％。在典型情况下，止回阀12的打开压力为大约30巴。
也未预加应力的止回阀15相对于止回阀12逆平行地被连接以容许从提升缸D中的上提升缸室通过上提升缸连接端口N′排放到手动阀H中的第二操作室O。
对应于图2中的控制管线Q的一个控制管线18将载荷控制阀E上的控制入口连接到在止回阀12的入口侧的管线G。
载荷控制阀E布置成在特定压力区间的下限打开并且当控制管线18中的控制压力从压力区间的下限上升到上限时与从完全关闭到完全打开位置成比例。压力区间的上限至少稍低于预应力止回阀12打开的压力。在例子中压力区间为10-25巴，因此比打开预应力止回阀12所需的压力低一些。因此，在带有已知载荷控制阀的图1和2中的系统中由于管线G中的压力随着提升缸D中的活塞的速度变化导致的到提升缸D的泵流被消除，由此提升缸不希望的振动倾向被消除。
在图4和5中示出本发明的两个进一步有利实施例，其提供了根据本发明的图3中的实施例的进一步改进。在这些中布置有两个另外的止回阀，所述止回阀布置成在载荷降低时实现从下提升缸端口L到上提升缸端口N的液压流体的再生。这样的再生的优点尤其在于泵不必在载荷降低时操作，而且载荷降低可以在完全没有振动的情况下实现。
止回阀13在管线F中连接在载荷控制阀E的出口与第一阀连接端口M′之间。它朝着关闭位置由弹簧17预加应力以首先在增加的但是比止回阀12的打开压力低的压力下打开，在选择例子的情况下该压力为3巴。
未预加应力的止回阀14布置在载荷控制阀E的出口与上提升缸连接端口N′之间。由于它未朝着关闭位置预加应力，它比止回阀13更容易打开。然而止回阀13完全没有必要被预加应力以实现预期结果。从载荷控制阀E通过手动阀H的管线本身包括一定阻力，该阻力具有与预应力阀相同的效果，由此液压流体仍将选择阻力最小的路线，在载荷降低时该路线因此通过止回阀14到达上提升缸端口N，在那里压力然后接近零。
手动阀H这样布置，使得操作者通过将操作阀设置在载荷降低位置，即借助于操作手柄将管线G连接到泵I和将管线F连接到储罐T，可以改变管线G中的压力，并且由此在选择压力区间内改变载荷控制阀E的控制入口的压力。由于止回阀12然后将不达到它的打开压力，并且由于止回阀15保持关闭，没有液压流体流将通过管线G从泵I流到上提升缸端口N，但是泵压力仅仅充当载荷控制阀E的控制信号。
因此，没有消耗用于降低载荷的泵功率；消耗的泵功率被限制到保持载荷控制阀E的控制信号以保持它打开所需的相对低的功率。
在载荷降低时提升缸D中的活塞在载荷的影响下挤压液压流体流离开下提升缸端口L和下提升缸连接端口L′并且通过载荷控制阀E。该液流主要通过实际上无压力的打开止回阀14去往上提升缸室，使得当体积增加时它被连续充装到相同程度。当从下提升缸室的流出的流量大于上提升缸室可以接收的流量时，一定流量也通过止回阀13和手动阀H去往储罐T。
在载荷升高时，手动阀H被定位在这样的位置，在该位置中它通过止回阀11和下阀连接端口L′将手动阀H上的第一操作端口M和带有管线F的泵I连接到下提升缸端口L，使得下提升缸室可以用载荷升高所需的压力充装液压流体。然后通过上提升缸端口N和上阀连接端口N′推出上提升缸室的液压流体通过容易打开的止回阀15和管线G去往第二阀连接端口O′和操作端口O并且进一步去往储罐T。载荷升高因此与图1和2中的已知载荷控制阀基本相同的方式发生。
图5示出适合在常常希望下压提升缸D的活塞例如以在地面中或靠在其它支撑物上下压吊杆臂或其中的工具的情况下使用的另一实施例，其中手动阀H、泵I、储罐T和连接手动阀与泵和储罐的管线J和K被省略。在这样的情况下预应力止回阀12的压降例如与上述例子中相同的30巴由于能量消耗原因是麻烦的。为了消除该麻烦止回阀12缺少图3中所示的预应力弹簧。它改为带有液压预应力装置19，当压力消失时，例如当提升缸端口L被去除时，所述液压预应力装置自动变为停用。
预应力装置19由单作用提升缸构成，所述单作用提升缸的活塞杆20沿关闭方向作用于止回阀12。调节室的提升缸室通过控制管线21连接到下提升缸连接端口L′和下提升缸端口L。当上提升缸室被加压并且载荷控制阀E因此打开时提升缸的提升缸室因此将是无压力的或实际上无压力的。由此泵流可以通过止回阀12流到上提升缸室而不会有任何显著的压降。
图6中的实施例与图3中的实施例的区别在于具有两个载荷控制阀E、E1，所述载荷控制阀各属于提升缸D中的提升缸室之一。载荷控制阀E具有与图3、4和5中的载荷控制阀E相同的功能，即它防止提升缸活塞朝着提升缸的底端(向下)的不受控运动。载荷控制阀E1具有用于活塞朝着提升缸的活塞杆端(向上)运动的相应功能。在当载荷竭力朝着活塞杆端扭曲提升缸活塞，例如当载荷从提升载荷(正载荷)改变到降低载荷(负载荷)的情况下需要载荷控制阀E1的功能。
载荷控制阀E1在图6中具有代替来自图3、4和5的止回阀15的隔膜。另外，来自相同的图的止回阀11由预应力止回阀12A代替，该预应力止回阀布置成以与止回阀12相同的方式作用。使用图6中所示的隔膜当提升缸朝着载荷移动时不希望的提升缸振动倾向因此被消除。
与图5不同于图3的方式相同，图7中的图示不同于图6中的图示。即在图中双载荷保持阀由用于再生液压流体的双装置补充。
止回阀12、13和14基本以与图5中相同的方式布置。止回阀11A布置并且让它的入口连接到储罐T。用于提升缸D的上提升缸室的预应力止回阀12A当然让它的入口连接到第一阀连接端口M′。止回阀14A让它的出口连接到下提升缸连接端口L′并且因此也连接到止回阀11A上的出口。
载荷控制装置E1以与载荷控制阀E相同的方式布置，区别在于它用于上提升缸室。载荷控制阀E1的入口端口因此与上阀连接端口N′和上提升缸端口N连通，并且出口端口与稍微预加应力的止回阀13A上的入口和容易打开的止回阀14A的入口连通。止回阀13A上的出口当然连接到管线G和O′。止回阀14A的出口连接到下提升缸连接端口L′并且因此也连接到用于预应力装置19的控制管线21。
载荷控制阀E1也具有带有液压预应力装置19A的止回阀12A，所述液压预应力装置类似于预应力装置19A并且包括单作用提升缸20A，所述单作用提升缸的活塞杆通过控制管线21A沿关闭方向作用于止回阀，所述控制管线连接到上提升缸连接端口N′和上提升缸端口N。
如果作用于提升缸活塞的载荷为正并且因此竭力朝着提升缸的底端挤压提升缸活塞，止回阀12沿关闭方向从下提升缸室中的压力被加载荷。如果手动阀H处于中立，止回阀12从载荷的压力被紧紧关闭。载荷控制阀E也被关闭。
如果手动阀H被放置到用于升高正载荷的位置，控制管线18A中的压力将打开载荷控制阀E1，使得该载荷控制阀打开从上提升缸室到稍微预加应力的止回阀13A，到手动阀H和通过手动阀到储罐T的排放路线。止回阀14A由下提升缸室中的高压力紧紧保持关闭。上提升缸室是无压力的，这意味着止回阀12A缺少预应力并且可以被打开而不会在从泵I到下提升缸室的它的路线上导致液压流体的压力的任何更大损失。
如果正载荷改为将被降低，手动阀H被设置在这样的位置，在该位置中它连接泵I与管线G。载荷控制阀E然后由控制管线18中的压力打开，使得在大压降下的液压流体可以以受控方式从下提升缸室部分地通过容易打开的止回阀14排放到上提升缸室使得它被再充装并且防止其中的气穴(cativation)，并且部分地通过稍微预加应力的止回阀13排放到储罐T。
如果在另一方面载荷为负或者从正变为负，使得它竭力朝着它的活塞杆端挤压提升缸D中的活塞并且借助于此在高压力下保持上提升缸室，当下提升缸室无压力时，上提升缸室中的高压力防止通过它作用于预应力装置19A使止回阀打开。如果提升缸中的活塞然后将朝着载荷的作用方向，即朝着活塞杆端(向上)移位，手动阀H被设置在这样的位置，在该位置中它连接泵I与管线F。泵的压力通过控制管线18A作用于载荷控制阀E1使得它在大压降下打开并且从上提升缸室排放液压流体。
排放液压流体首先通过容易打开的止回阀14A流到下提升缸室以与从储罐T通过止回阀11A获得的附加液体流体一起充装它，使得防止了在下提升缸室中的气穴。载荷的去除因此以受控方式借助于载荷控制阀E1进行并且不需要从泵I增加任何值得一提的功率。为了实现它手动阀因此应当是中心敞开式的，与图中所示的相同，原因是通过止回阀11A的流体希望通过中心开口被分配。
以与图4中的载荷控制装置相同的方式并且由于结合它的描述叙述的相同原因，图5和7中的载荷控制阀装置10也非常经济地操作并且不会或实际上不会有振动倾向。
值得一提的是尽管图7中的载荷控制装置与图4和5中的载荷控制阀装置相比具有双倍载荷控制功能，其中的止回阀的数量并不加倍。与图1和2中的已知载荷控制阀E相比图4和5中的载荷控制阀装置10具有四个多出来的止回阀。尽管双倍载荷控制功能，图7中的载荷控制阀装置仅仅比图4和5中的载荷控制阀装置多具有两个止回阀。

Claims (12)

1.一种液压载荷控制阀装置，具有：
第一发动机连接端口(L′)和第二发动机连接端口(N′)，其布置成分别连接到双作用液压发动机(D)上的第一发动机端口(L)和第二发动机端口(N)；
第一阀连接端口(M′)和第二阀连接端口(O′)，其布置成分别连接到手动阀(H)上的第一独立操作端口(M)和第二独立操作端口(O)；
常闭比例载荷控制阀(E)，其具有连接到第一发动机连接端口(L′)的入口和连接到第一阀连接端口(M′)的出口以及液压地连接到第二阀连接端口(O′)的控制入口，并且其布置成当控制入口上的压力在特定压力区间变化时在关闭位置与完全打开位置之间改变它的打开位置；
第一止回阀(12)，所述第一止回阀的出口侧连接到第二发动机连接端口(N′)，并且所述第一止回阀的入口侧连接到第二阀连接端口(O′)，并且其能够被预加应力以便仅仅当作用在它的入口侧上的压力高于所述特定压力区间时才打开。
2.根据权利要求1所述的载荷控制阀装置，其中第一止回阀(12)的打开压力能够借助于第一发动机连接端口(L′)中的压力控制。
3.根据权利要求1或2所述的载荷控制阀装置，包括未预加应力的第二止回阀(14)，所述第二止回阀的入口连接到常闭比例载荷控制阀(E)的出口，并且所述第二止回阀的出口连接到第二发动机连接端口(N′)。
4.根据权利要求3所述的载荷控制阀装置，包括预加应力的第三止回阀(13)，所述第三止回阀的入口连接到常闭比例载荷控制阀(E)的出口，并且所述第三止回阀的出口连接到第一阀连接端口(M′)。
5.根据权利要求4所述的载荷控制阀装置，包括第四止回阀(15)，其相对于第一止回阀(12)逆平行地被连接，所述第四止回阀的入口侧连接到第二发动机连接端口(N′)，并且所述第四止回阀的出口侧连接到第二阀连接端口(O′)。
6.根据权利要求5所述的载荷控制阀装置，包括第五止回阀(11)，其相对于常闭比例载荷控制阀(E)逆平行地被连接并且具有连接到第一发动机连接端口(L′)的出口和连接到第一阀连接端口(M′)的入口。
7.根据权利要求4所述的载荷控制阀装置，包括：
附加常闭比例载荷控制阀(E1)，其具有连接到第二发动机连接端口(N′)的入口、连接到第二阀连接端口(O′)的出口以及液压地连接到第一阀连接端口(M′)的控制入口，并且其布置成当控制入口上的压力在特定压力区间变化时在关闭位置与完全打开位置之间改变它的打开位置；
附加止回阀(12A)，所述附加止回阀的出口侧连接到第一发动机连接端口(L′)，并且所述附加止回阀的入口侧连接到第一阀连接端口(M′)，并且其能够被预加应力以便仅仅当作用在它的入口侧上的压力高于所述特定压力区间时才打开。
8.根据权利要求7所述的载荷控制阀装置，其中附加止回阀(12A)的附加打开压力能够借助于第二发动机连接端口(N′)中的压力控制。
9.根据权利要求8所述的载荷控制阀装置，包括未预加应力的第六止回阀(14A)，所述第六止回阀的入口连接到附加常闭比例载荷控制阀(E1)的附加出口，并且所述第六止回阀的出口连接到第一发动机连接端口(L′)。
10.根据权利要求9所述的载荷控制阀装置，包括第七止回阀(13A)，所述第七止回阀的入口侧连接到附加常闭比例载荷控制阀(E1)的出口，并且所述第七止回阀的出口与第二阀连接端口(O′)连接，并且被预加应力以便仅仅在略微加强的出口压力下才打开。
11.根据权利要求10所述的载荷控制阀装置，包括第八止回阀(11A)，所述第八止回阀的入口侧连接到储罐(T)，并且所述第八止回阀的出口侧连接到第二发动机连接端口(N′)。
12.根据权利要求1所述的载荷控制阀装置，所述双作用液压发动机(D)是双作用液压缸。
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