CN102345749B - 一种合流阀及设有该合流阀的起重机液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合流阀，包括：第一梭阀；电磁阀，具有第一油口和第二油口，其第一油口连接所述第一梭阀的出油口；第一液控换向阀，具有第一油口和第二油口，其控制油口连接所述电磁阀的第二油口；液控阀，具有第一油口和第二油口，其控制油口连接所述电磁阀的第二油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通。该合流阀可保证起重机的伸缩油缸和变幅油缸既具有较高的伸出效率又具有较低的回缩能耗。本发明还公开了设有所述合流阀的起重机液压控制系统。

Description

一种合流阀及设有该合流阀的起重机液压控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是应用于起重机液压控制系统的合流阀。本发明还涉及设有所述合流阀的起重机液压控制系统。

背景技术

目前，在汽车起重机中，主要动作为主卷扬、副卷扬、伸缩、变幅和回转，其中前四个动作一般集成在主阀上(称为多路阀)，多路阀是起重机液压控制系统的核心部件，它决定了主卷扬、副卷扬、伸缩和变幅四大动作的效率以及整机的能耗水平。

现有起重机主卷扬和副卷扬的控制方式比较统一，均为双泵合流，即执行一个动作时，由第一油泵和第二油泵同时给卷扬供油，以提高执行元件的工作效率，而伸缩和变幅则主要集中在两种控制方式上，具体如下：

请参考图1，图1为现有技术中伸缩油缸和变幅油缸由第一油泵和第二油泵同时供油的液压原理图。

如图所示，在第一种控制方式中，伸缩油缸3和变幅油缸4同主卷扬1、副卷扬2一样由第一油泵5和第二油泵6同时供油，即伸缩和变幅的大小腔均采用双泵合流的方式。由于伸缩油缸3和变幅油缸4伸出时是大腔进油小腔回油，因此这种方式能满足其用油量大的要求，可保证伸出速度，具有较高的效率。但是当伸缩油缸3和变幅油缸4回缩时，由于小腔的用油量相对较小，若仍以合流的方式供油，会有大量油液在高压状态下溢流至液压油箱，导致能耗增加。

请参考图2，图2为现有技术中伸缩油缸和变幅油缸由第二油泵单独供油的液压原理图。

如图所示，在第二种控制方式中，伸缩油缸3和变幅油缸4只由第二油泵6为其供油，即伸缩油缸3和变幅油缸4的大、小腔均采用单泵方式进行控制。这种方式可有效保证伸缩油缸3和变幅油缸4回缩时的能耗，较第一油泵5和第二油泵6同时供油时减少至少第一油泵产生的损失。但是，由于伸缩油缸3和变幅油缸4大腔进油时的进油量较小，导致伸出时速度受到限制。

对此，现有小吨位起重机液压控制系统在第一种控制方式的基础上通过限制伸缩、变幅联阀杆进入小腔的流量来控制回缩时的速度，也即做成非对称阀杆，可以在一定程度上缓解能耗的问题。

请参考图3，图3为通过具有非对称阀杆的多路阀控制伸缩油缸的液压原理图。

当多路阀中的伸缩油缸换向阀3-1处于上位时，第一油泵5和第二油泵6泵出的液压油通过上位的通路再经过平衡阀3-2后进入伸缩油缸3的大腔，使伸缩油缸3伸出；同时小腔油液同样流经伸缩油缸换向阀3-1后流回油箱。此时阀杆对流量没有限制，第一油泵5和第二油泵6泵出的流量可以全部通过阀杆进入伸缩油缸3的大腔。

当多路阀中的伸缩油缸换向阀3-1处于下位时，第一油泵5和第二油泵6泵出的液压油通过下位的通路直接进入伸缩油缸3的小腔，同时打开平衡阀3-2，使伸缩油缸3回缩；同时大腔油液经平衡阀3-2后同样流经伸缩油缸换向阀3-1再流回油箱。此时阀杆对流量进行限制，第一油泵5和第二油泵6泵出的流量只有部分通过阀杆进入伸缩油缸3的小腔。

当进行伸出控制时，流进和流出伸缩油缸的体积存在以下关系，A1/A2＝Q1/Q2(A1为油缸大腔面积面积、A2为油缸小腔面积)，即Q2＝(Q1×A2)/A1，由于A1与A2面积之比在5左右，所以Q2约是Q1的1/5；当进行回缩控制时，根据负载不同，存在以下两种情况：

一种情况是伸缩油缸3大腔产生的压力较小，经传递至小腔后压力没有达到溢流阀的设定值，此时流量损失为第一油泵5和第二油泵6产生的流量与进入小腔的流量的差值和压力的乘积。

另一种情况是伸缩油缸3大腔产生的压力较大，经传递至小腔后压力达到溢流阀的设定值，此时流量损失为第一油泵5和第二油泵6产生的流量与进入小腔的流量的差值和溢流阀设定值的乘积。

可见，这种非对称阀杆的控制方式仅仅是在回缩压力小于回缩溢流阀设定压力的情况下能起到一定的作用，当回缩压力达到回缩二次溢流阀设定值时，其能耗与双泵合流时相同，依然不能有效的减小能耗损失。

因此，如何保证起重机的伸缩油缸和变幅油缸既具有较高的伸出效率又具有较低的回缩能耗，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种合流阀。该合流阀可保证起重机的伸缩油缸和变幅油缸既具有较高的伸出效率又具有较低的回缩能耗。

本发明的第二目的是提供一种设有所述合流阀的起重机液压控制系统。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种合流阀，包括：

第一梭阀；

电磁阀，具有第一油口和第二油口，其第一油口连接所述第一梭阀的出油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通；

第一液控换向阀，具有第一油口和第二油口，其控制油口连接所述电磁阀的第二油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通；

液控阀，具有第一油口和第二油口，其控制油口连接所述电磁阀的第二油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通。

优选地，所述液控阀为组合阀，包括：

第二梭阀；

第二液控换向阀，具有第一油口、第二油口和第三油口，其第一油口连接所述第二梭阀的出油口，第三油口为回油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口连通，在第二工作状态，其第二油口与第三油口连通；

二通插装阀，其控制油口与所述第二液控换向阀的第二油口连通；

所述第二梭阀的两个进油口分别连接所述二通插装阀第一油口和第二油口的油路。

优选地，所述液控阀为液控滑阀。

优选地，所述电磁阀为二位二通电磁阀。

优选地，所述第一液控换向阀为二位二通液控换向阀。

优选地，所述第二液控换向阀为二位三通液控换向阀。

为了实现上述第二目的，本发明还提供一种起重机液压控制系统，包括第一油泵、第二油泵、伸缩油缸、变幅油缸以及多路阀，所述伸缩油缸和变幅油缸由第二油泵供油，进一步外接上述任一项所述的合流阀，所述第一梭阀的两个进油口分别连接所述伸缩油缸和变幅油缸的大腔进油油路；所述液控阀的第一油口和第二油口分别连接所述第一油泵和第二油泵；所述第一液控换向阀的第一油口和第二油口分别连接所述多路阀的第一分流阀和第二分流阀的控制油口。

优选地，进一步包括平衡阀，分别设置在与所述伸缩油缸和变幅油缸无杆腔连通的油路上，其控制油口分别与所述伸缩油缸和变幅油缸有杆腔连通的油路连通。

本发明所提供合流阀的第一梭阀负责将伸缩油缸、变幅油缸大腔油路中的高压油进行选择，然后在电磁阀的控制下用于驱动液控阀，第一油泵和第二油泵之间主油路的连接由液控阀进行控制；电磁阀得电时，液压油驱动液控阀，实现油缸大腔进油的合流；电磁阀不得电时，高压油被切断，液控阀无法动作，仍保持原有的单泵供油方式；第一液控换向阀负责在电磁阀得电时，将伸缩、变幅产生的反馈油路和卷扬产生的反馈油路进行良好的衔接，使第一油泵和第二油泵的分流阀同时且协同工作，确保实现双泵合流工作。

通过在原多路阀上外接该合流阀，在伸缩油缸和变幅油缸大腔进油时，可以根据选择实现合流和不合流两种工作状态，从而给予用户较大的选择空间，当单泵供油时，可获得较高的系统稳定性，当双泵合流时，可提高伸缩油缸、变幅油缸伸出的速率和整机的作业效率；在伸缩油缸和变幅油缸小腔进油时则只能单泵供油，这就减小了整机的能耗，提高了能源利用率；相当于整合了单泵供油和双泵合流的优点，既保证了油缸伸出时的效率，又保证了油缸缩回时的能耗。

在一种具体实施方式中，所述液控阀为组合阀，其二通插装阀负责将第一油泵和第二油泵的主油路进行连接，实现主油路的贯通，只有在电磁阀得电的情况下，才可以实现主油路的贯通，二通插装阀可利用小流量控制油来控制大流量工作油液，能满足双泵合流时高压、大流量的使用要求；此外，二通插装阀不仅通流量大，而且切换时响应快，密封性好，结构简单、易于实现标准化。

本发明所提供的起重机液压控制系统设有上述合流阀，由于上述合流阀具有上述技术效果，具有该合流阀的起重机液压控制系统也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中伸缩油缸和变幅油缸由第一油泵和第二油泵同时供油的液压原理图；

图2为现有技术中伸缩油缸和变幅油缸由第二油泵单独供油的液压原理图；

图3为通过具有非对称阀杆的多路阀控制伸缩油缸的液压原理图；

图4为本发明所提供合流阀连接于图2所示多路阀的液压原理图。

图1至图3中：

1.主卷扬2.副卷扬3.伸缩油缸3-1.伸缩油缸换向阀3-2.平衡阀4.变幅油缸5.第一油泵6.第二油泵

图4中：

10-1.第一梭阀10-2.第二梭阀20.电磁阀30-1.第一液控换向阀30-2.第二液控换向阀40.二通插装阀50.第一油泵60.第二油泵70.伸缩油缸70-1.平衡阀80.变幅油缸80-1.平衡阀90.多路阀90-1.第一分流阀90-2.第二分流阀100.合流阀

具体实施方式

本发明的核心是提供一种合流阀。该合流阀可保证起重机的伸缩油缸和变幅油缸既具有较高的伸出效率又具有较低的回缩能耗。

本发明的另一核心是提供一种设有所述合流阀的起重机液压控制系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本文中的“上、下、左、右”等表示方位的用语是基于附图的位置关系，不应将其理解为对保护范围的绝对限定，同理，“第一、第二”等用语仅是为了便于描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

请参考图4，图4为本发明所提供合流阀连接于与现有起重机液压控制系统的多路阀相连接的液压原理图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的合流阀包括第一梭阀10-1、电磁阀20、第一液控换向阀30-1以及液控阀。

第一梭阀10-1的第一进油口用于连接多路阀90的伸缩油缸大腔进油油路，第二进油口用于连接多路阀90的变幅油缸大腔进油油路，其功能是选取进入电磁阀20的压力油为伸缩油缸大腔进油油路和变幅油缸大腔进油油路中压力较高的液压油。

电磁阀20为二位二通电磁阀，具有第一油口和第二油口，其第一油口连接第一梭阀10-1的出油口；并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通；其功能是用于连通或切断从伸缩油缸大腔进油油路或变幅油缸大腔进油油路引出的控制油路。

第一液控换向阀30-1为二位二通液控换向阀，具有第一油口和第二油口，其控制油口连接电磁阀20的第二油口，第一油口和第二油口分别用于连接多路阀90的第一分流阀90-1和第二分流阀90-2的控制油口；并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通。

液控阀为组合阀，由第二梭阀10-2、第二液控换向阀30-2和二通插装阀40组成。

第二液控换向阀30-2为二位三通液控换向阀，具有第一油口、第二油口和第三油口，其第一油口连接第二梭阀10-2的出油口，第二油口连接二通插装阀40的控制油口，第三油口为回油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口连通，在第二工作状态，其第二油口与第三油口连通。

二通插装阀40的第一油口和第二油口分别用于连接起重机液压控制系统的第一油泵50和第二油泵60，即二通插装阀40的第一油口和第二油口为整个液控阀的第一油口和第二油口，负责将第一油泵50和第二油泵60的主油路进行连接，实现主油路的贯通，并只有在电磁阀20得电的情况下，才可以实现主油路的贯通。

第二梭阀10-2的两个进油口分别连接二通插装阀40第一油口和第二油口的油路。

当然，液控阀还可以为具有第一油口和第二油口的液控滑阀，其控制油口连接电磁阀的第二油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通；同样可以实现连通或断开第一油泵和第二油泵主油路的目的。

相对于液控滑阀而言，二通插装阀40可利用小流量控制油来控制大流量工作油液，能满足双泵合流时高压、大流量的使用要求；此外，二通插装阀40不仅通流量大，而且切换时响应快，密封性好，结构简单、易于实现标准化。

上述合流阀的工作过程如下：

伸缩油缸和变幅油缸伸出工况，电磁阀20得电，其右位工作，进油口与出油口连通，伸缩油缸或变幅油缸大腔进油油路的油液经第一梭阀10-1和电磁阀20后分为两路，一路进入第一液控换向阀30-1的控制端，另一路进入第二液控换向阀30-2的控制端。

在控制油路的作用下，第一液控换向阀30-1的右位工作，将伸缩、变幅产生的反馈油路和卷扬产生的反馈油路进行良好的衔接，使多路阀90的第一分流阀90-1和第二分流阀90-2同时且协同工作，确保双泵合流能顺利进行；同时，第二液控换向阀30-2的右位工作，使二通拆装阀40的控制油口卸压，阀芯开启，将第一油泵50和第二油泵60的主油路连通，由第一油泵50和第二油泵60同时向伸缩油缸和变幅油缸供油。

若电磁阀20不得电时，则高压油被切断，第一液控换向阀30-1和第二液控换向阀30-2均无法动作，整个系统仍保持原有的单泵供油方式。可见，在伸缩油缸和变幅油缸大腔进油时，可以根据选择实现合流和不合流两种工作状态，从而给予用户较大的选择空间，当单泵供油时，可获得较高的系统稳定性，当双泵合流时，可提高伸缩油缸、变幅油缸伸出的速率和整机的作业效率。

伸缩油缸和变幅油缸回缩工况，由于电磁阀20仅通过第一梭阀10-1与其大腔进油油路连接，因此不论电磁阀20是否得电，小腔负载永远不会导致第一液控换向阀30-1和第二液控换向阀30-2动作，杜绝了油缸小腔进油时双泵合流的可能，避免了误操作，减小了整机的能耗，提高了能源利用率。

上述液控阀的组合形式仅是一种优选方案，其具体结构并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。由于可能实现的方式较多，为节约篇幅，本文就不再一一举例说明。

由于油缸存在面积比的原因，定量泵系统中油缸回缩的节能和油缸伸出的效率一直是一对矛盾的问题，通过上述合流阀的功能可以在提高效率的同时而不不增加能耗，这就相当于整合了单泵供油和双泵合流的优点，既保证了油缸伸出时的效率，又保证了油缸缩回时的能耗。

除了上述合流阀，本发明还提供了一种起重机液压控制系统，包括第一油泵50、第二油泵60、伸缩油缸70、变幅油缸80以及多路阀90，其中伸缩油缸70和变幅油缸80由第二油泵60供油。

进一步外接上述合流阀100，其第一梭阀10-1的两个进油口分别连接伸缩油缸70和变幅油缸80的大腔进油油路；液控阀的第一油口和第二油口分别连接第一油泵50和第二油泵60；第一液控换向阀30-1的第一油口和第二油口分别连接多路阀90的第一分流阀90-1和第二分流阀90-2的控制油口。

伸缩油缸70和变幅油缸80的大腔(无杆腔)进油油路上分别设置有平衡阀70-1和平衡阀80-1，两平衡阀的控制油口分别与伸缩油缸70和变幅油缸80大腔连通的油路连通，起到控制油缸下降速度和负载保持的作用，其中作用在伸缩油缸70和变幅油缸80上的负载依靠平衡阀的单向功能来实现，下降速度依靠平衡阀的级流功能来控制，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

这里需要说明的是，通过外接本发明提供的合流阀100，可以使原有多路阀90的铸造阀体不需改动，省去了因阀体重新设计带来的较长周期的试制；而且由伸缩油缸70和变幅油缸80的大腔负载担负起控制主油路和反馈油路的连接，只要伸缩油缸70和变幅油缸80没有动作，那么第一油泵50和第二油泵60就单独执行各自功能，不会导致卷扬系统的冲突。

以上对本发明所提供的合流阀及起重机液压控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种合流阀，包括：

第一梭阀；

电磁阀，具有第一油口和第二油口，其第一油口连接所述第一梭阀的出油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通；

第一液控换向阀，具有第一油口和第二油口，其控制油口连接所述电磁阀的第二油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通；

液控阀，具有第一油口和第二油口，其控制油口连接所述电磁阀的第二油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口断开，在第二工作状态，其第一油口与第二油口连通；

其特征在于，

所述液控阀为组合阀，其包括：

第二梭阀；

第二液控换向阀，具有第一油口、第二油口和第三油口，其第一油口连接所述第二梭阀的出油口，第三油口为回油口，并具有两个工作状态：在第一工作状态，其第一油口与第二油口连通，在第二工作状态，其第二油口与第三油口连通；

二通插装阀，其控制油口与所述第二液控换向阀的第二油口连通；

所述第二梭阀的两个进油口分别连接所述二通插装阀第一油口和第二油口的油路。

2.根据权利要求1所述的合流阀，其特征在于，所述液控阀为液控滑阀。

3.根据权利要求1或2所述的合流阀，其特征在于，所述电磁阀为二位二通电磁阀。

4.根据权利要求1或2所述的合流阀，其特征在于，所述第一液控换向阀为二位二通液控换向阀。

5.根据权利要求1所述的合流阀，其特征在于，所述第二液控换向阀为二位三通液控换向阀。

6.一种起重机液压控制系统，包括第一油泵、第二油泵、伸缩油缸、变幅油缸以及多路阀，所述伸缩油缸和变幅油缸由第二油泵供油，其特征在于，进一步外接上述权利要求1至5任一项所述的合流阀，所述第一梭阀的两个进油口分别连接所述伸缩油缸和变幅油缸的大腔进油油路；所述液控阀的第一油口和第二油口分别连接所述第一油泵和第二油泵；所述第一液控换向阀的第一油口和第二油口分别连接所述多路阀的第一分流阀和第二分流阀的控制油口。

7.根据权利要求6所述的起重机液压控制系统，其特征在于，进一步包括平衡阀，分别设置在与所述伸缩油缸和变幅油缸无杆腔连通的油路上，其控制油口分别与所述伸缩油缸和变幅油缸有杆腔连通的油路连通。

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