CN102803747B - 阀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压阀装置(1),包括:高压连接件(P′)和低压连接件(T′);至少一个马达口连接件(A′),该马达口连接件可与液压马达(M)上的马达口(A)连接,该液压马达优选是液压缸;流量控制阀(F),该流量控制阀布置在高压连接件(P′)和马达口连接件(A′)之间,且该流量控制阀包括可在完全关闭位置和完全打开位置之间调节的流动开口(18);以及压力调节器(R),该压力调节器布置在高压连接件(P′)和流量调节阀(F)之间,作用在压力调节器(R)和流量调节阀(F)之间的第一连接点(3)处的调节器压力(PR)通过第一控制管道(4)而作用在压力调节器(R)上,以便关闭该压力调节器。包括第一节流器(6)的第二控制管道(5)布置成将从位于流量调节阀(F)和马达口连接件(A′)之间的第二连接点(7)作用在马达口连接件(A′)处的负载压力(PL)通过第一节流器(6)而传送给第三连接点(8),第一控制压力(PC)作用在该第三连接点处,该第三连接点(8)与压力调节器(R)连接,以便通过所述第一控制压力(PC)沿打开方向作用在该压力调节器上,其中,第三连接点(8)通过可调节的第二节流器(9)而与低压连接件(T)连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀装置,尤其是一种用于液压系统中的阀装置。
液压系统用于不同类型的移动式机器上,以便控制移动式机器的工具和功能件的操作。原则上有两种不同类型的阀用于这些工具或功能件的液压控制:开口中心阀和负载检测阀(该负载检测阀通常称为LS阀)。
开口中心阀主要用于包括具有固定排量的泵的系统中。泵产生恒定流量,并通常由具有预定恒定转速的柴油马达来驱动。当控制工具的阀处于空档位置时,液压流体经过阀的“开口中心”在低压下返回储罐。当阀调节成向功能件提供一定流量时,这将意味着同时使得通过开口中心的流量减小至相应程度。在开口中心阀中使用的泵压力取决于为了执行合适功能而必须克服的负载。
另一方面,LS阀主要用于包括具有可变排量的泵的系统中。泵的排量通过阀系统来连续控制,以使得不同的功能件获得合适量的流量。也可选择,可变泵可以换成固定泵和所谓的负载检测旁通阀。这样的系统包括更低的初始投资,但是有更高的操作成本,因为有更大能量损失。本发明主要将用于LS系统。
背景技术
在图1中表示了普通的LS阀,它提供有压力调节器R。压力调节器通常用于液压系统中,以便获得对所有功能件的更好控制,泵P布置成向功能件供给流量。第一压力POC通过第一控制管道而作用在压力调节器R的第一侧。第二压力PI作用在压力调节器R的另一侧,并等于工作工具(泵P与该工作工具连接)的马达口中的压力。弹簧S布置成作用在压力调节器的相同侧(图1中的底侧),其中,弹簧力可以认为等于压力ΔP。因此,在控制阀或流量调节阀F上的压力降恒等于ΔP。
这样的性能意味着流过用于某些杠杆控制位置的控制阀的流量的调节将很重要,而不管负载如何。普通的负载检测阀向消费者供给一定流量,该流量在任何时候都与流量调节阀F的开口尺寸成比例。该流量即使在消费者并不能获取流量时也提供。这是例如当负载具有高惯性时的情况。在这种情况下,将花费相当长的时间来改变负载的速度。当阀供给的流量大于负载口能够接收的流量时,压力将升高,且在理想情况下压力将一步升高,即非常高。实际上,压力将增大,直到卸压阀(未示出)打开,并将压力限制为预定最大值。快速增加的压力使得负载进行最大加速,以使得负载的速度增加。理想负载检测系统并不适合具有较大惯性的负载或者优选是用于控制压力(而不是流量)的功能件。通过负载检测阀进行惯性负载管理意味着管理变得突然,因为角速度为零或最大值。
在US4981159中介绍了压力补偿LS阀,其中,压力调节器用于以不同方式连续调节压力差。
压力差是在作用于相对区域上的两个压力之间的差值,其中,一个区域受到来自于弹簧S的附加力。因此,原则上,压力差等于转变成压力的弹簧力,即ΔP。压力调节器R以产生基本恒定压力差的方式来调节,而不管流过阀的流量如何,这可以以不同方式来使用,例如为了获得流量调节。
在如图1所示的普通LS阀中,压力调节器R的这种特征用于获得在流量调节阀的进口节流器上的恒定压力降。在US4981159中(它在图2中示意表示),该特征代替用于获得通过节流器38的恒定流量。节流器38与流量调节阀F的节流器相比通常非常小,为百分之几的量。因此,图2中的调节流量比图1中的最大调节流量小得多。
图1中的调节流量用于获得与阀连接的负载的精确速度控制。图2中的小得多的流量代替用于通过利用操作人员的操作杆控制器来控制节流器44的尺寸,从而控制压力调节器的压力。
当阀的操作杆控制器处于空档位置时,节流器44打开最大。然后,流过节流器38的恒定流量可以在低压力降下经过可变节流器44。因此,压力调节器R的压力信号等于低压。因此,压力调节器R必须将它的出口压力调节至与弹簧力的压力相等的压力。该压力通常在5-10巴的范围内。当操作人员操纵阀时,可变节流器44将根据操作杆位置而连续关闭。因此,通过节流器38的恒定流量将在它经过节流器44通向储罐T时遇到更大阻力,因此在信号管道中的压力PS将增加。相应的,压力调节器的调节压力将增加。调节压力将为PS加上与弹簧力相对应的压力ΔP。因此,调节压力原则上完全独立于经过进口节流器通向负载的流量。
从图1至图2的相对较小变化意味着流量调节阀获得完全相反的特性。代替控制流向负载的流量,调节将相反地变化成控制进口节流器上游的压力。
两种不同的阀装置有特定的优点,但是在其它情况下有不同情况和少得多的优点。因此希望根据实际情况来组合这些特性。
US7353749介绍了一种系统,其中,它原则上能够根据实际情况而在两种系统之间转变。不过,系统相对复杂,且并没有提供完全令人满意的方案。
因此,还需要一种阀装置,它的结构相对简单,并能够根据实际情况以柔性方式控制液压系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种包含相对较少部件的阀装置,它能够以柔性方式控制液压系统中的流量。该目的通过根据权利要求1的阀装置来实现。
本发明涉及一种液压阀装置,它包括:高压连接件和低压连接件;至少一个马达口连接件,该马达口连接件可与液压马达的马达口连接,该液压马达优选是液压缸;流量控制阀,该流量控制阀布置在高压连接件和马达口连接件之间,且该流量控制阀包括可在完全关闭位置和完全打开位置之间调节的流动开口;压力调节器,该压力调节器布置在高压连接件和流量调节阀之间,作用在压力调节器和流量调节阀之间的第一连接点处的调节器压力通过第一控制管道而作用在压力调节器上,以便关闭该压力调节器。包括第一节流器的第二控制管道布置成将从位于流量调节阀和马达口连接件之间的第二连接点作用在马达口连接件处的负载压力通过第一节流器而传送给第三连接点,第一控制压力作用在该第三连接点处,该第三连接点与压力调节器连接,以便通过所述第一控制压力沿打开方向作用在该压力调节器上,其中,第三连接点通过可调节的第二节流器而与低压连接件连接。
本发明的优选实施例将在详细说明和附加权利要求中介绍。
附图说明
图1表示了根据上述说明的普通LS阀;
图2表示了根据上述说明的、用于压力控制的普通LS阀;
图3表示了根据本发明第一变化形式的阀装置的视图;
图4表示了根据本发明第一变化形式的阀装置的特定实施例的剖视图;
图5表示了图4中所示的特定实施例的视图;
图6表示了根据本发明第二变化形式的阀装置的视图;
图7表示了根据本发明第二变化形式的阀装置的特定实施例的剖视图;以及
图8表示了图7中所示的特定实施例的视图。
具体实施方式
图3表示了根据本发明的阀装置的第一实施例的简化图。阀装置1包括高压连接件P′,该高压连接件P′与呈泵P(优选是具有可变排量的泵)形式的压力源连接。而且,阀装置1包括低压连接件T′,该低压连接件T′与低压储罐T连接。
马达口连接件A′布置在阀装置1的另一端处,该马达口连接件A′可与在液压马达M上的马达口A连接,该液压马达M在所示实施例中由单作用液压缸(见图4)来表示。不过,本发明并不局限于使用单作用液压缸,而是相反可以有利地用于其它类型的液压马达,例如双作用液压缸、轴驱动马达等。
流量控制阀F布置在高压连接件P′和马达口连接件A′之间,以便调节流向马达口连接件A′的流量。因此,流量调节阀F包括可在完全关闭位置和完全打开位置之间调节的流动开口。在流量调节阀F上的流量与流动开口的尺寸成比例,但是也依赖于在流量调节阀上的压力降,因此流量依赖于在流量调节阀F上游和下游的压力。优选是,第一止回阀2布置在流量调节阀F的上游,以便防止沿错误方向即与泵流动相反的方向流动。不过,作为选择,止回阀20可以布置在其它位置。
压力调节器R布置在高压连接件P′和流量调节阀F之间,以便调节流量调节阀F的下游的压力,该压力称为调节器压力PR,并作用在位于压力调节器R和流量调节阀F之间的第一连接点3处。第一控制管道4布置成将调节器压力PR传送到压力调节器R并且沿关闭方向作用在压力调节器R上。优选地,还布置有弹簧S,该弹簧沿开口方向恒定作用在压力调节器R上。
包括第一节流器6的第二控制管道5位于流量调节阀F和马达口连接件A′之间。第二控制管道5布置成从第二连接点7通过第一节流器6向第三连接点8(第一控制压力PC作用在该第三连接点8处)传送负载压力PL(该负载压力PL作用在马达口连接件A′处)。第一节流器6有利地可以被固定,并独立于流量调节阀F的调节。
第三连接点8也与压力调节器R连接,并通过所述第一控制压力PC而沿开口方向作用在该压力调节器R上,而且,第三连接点8通过第二节流器9而与低压连接件T′连接。第二节流器9优选是可调节地布置,例如使得它独立于流量调节阀F来调节,还可以是,可调节的第二节流器9可以布置成使得当流量调节阀F的开口的、朝着马达口连接件A′的流量通过面积增加时,第二节流器9的流量通过面积减小。
第三连接点8还与往复阀10连接,该往复阀10也接收来自其它阀装置的控制压力,并将控制压力传送给泵P。往复阀10以已知方式布置成将最高的进入控制压力传送给泵P,使得暂时要求最高压力的应用将管理泵P的压力。
优选地,第二节流器9可以布置成使得它在流量调节阀F关闭或者刚刚打开时完全打开,其中,它对于流量调节阀的特定位置关闭,这样,它构成节流器,该节流器在流量调节阀连续打开时连续减小。这样的性能意味着当流量调节阀F打开较低程度时,下游的流量将通过第一节流器6和第二节流器9,而不是通向马达口连接件A′,除非在马达口连接件A′处的压力非常低。
可调节的第二节流器9有利地可以被布置成电调节。这样,它能够定制阀装置1和它的控制器,而不必对于各个阀都改变制造。这是因为阀装置的特性在很大程度上实际由第二节流器9的特征来控制。不同特性可以适应使用阀装置1的特定应用,还可以适应特定操作人员的特定需求。而且,可以只通过软件编程来改变已经安装的阀装置的特性。因此,阀装置的实用性提高,其中,例如阀装置能够用于多种不同用途,且它可以以简单的方式来适应不同的特定操作人员的不同特定需求。
根据图3的视图的阀装置1的第一实施例在图4中表示为纵剖图,且在图5中表示了相同实施例的可选视图。在图4和5中,流量调节阀F构成具有阀芯H的控制阀的一部分。阀芯H可在三个位置之间调节:第一关闭位置,该第一关闭位置在附图中表示,其中,来自高压连接件P′的流量通过阀芯H而保持关闭;以及两个打开位置。在第一打开位置中,阀芯H向图4中的右侧和图5中的下侧移动,流量调节阀将逐渐打开,液压流体可以通过第一流动开口18而流动,该第一流动开口18布置在阀芯H上,它使得压力调节器R的出口和第一连接点3都与第二连接点7连接,一旦在第二连接点7中的压力超过作用在马达口连接件A′处的负载压力PL,流体流可以从该第二连接点7流过止回阀2。第一流动开口18主要对应于图3中的流量调节阀F。
而且,第二连接点7通过第一节流器6而与第三连接点8连接。在图4所示的实施例中,可调节的第二节流器9由第二流动开口19构成,当流量调节阀F通过第一流动开口18打开时并且当阀芯H向右侧移动时,该第二流动开口19的流量通过面积逐渐减小。
在所示实施例中,压力调节器R有调节器芯11,该调节器芯11位于阀体内,具有三个分开的腔室:右侧腔室12,该右侧腔室12通过控制管道4而与第一连接点3控制连接;该连接点3构成中心腔室;以及左侧腔室13,弹簧S布置在该左侧腔室13中,该弹簧S与左侧腔室中的压力PC结合沿打开方向作用在调节器芯11上,即朝向图4中的右侧。
图4和5的视图相对于图3的视图的区别在于它表示了缸腔室怎样通过马达口A而排空。当阀芯朝着第二打开位置调节时(即朝着图4中的左侧和图5中的上侧),转换凹口14将使得马达口连接件A′与低压连接件T′连接。阀芯H越朝着第二打开位置移动,通过转换凹口14的流动开口越大。
双作用弹簧结构15布置在图4中的阀芯H的左侧,该双作用弹簧结构15用于使得阀芯H保持在关闭中心位置,如图4所示。
在图6-8中,以与图3-5中示出的第一阀装置的相应方式示出了本发明的可选阀装置。可选阀装置相对于阀装置的第一实施例的区别仅在于两个特征,而这些特征主要将在下面的说明书中被覆盖。
第一区别在于,包括第三节流器17的第三控制管道16布置成将作用在压力调节器R和流量调节阀F之间的第一连接点3的调节器压力PR传递给第三连接点8。
第二区别在于,第二止回阀20布置在第二控制管道5中,以便防止流体流通过第二连接点7而从流量调节阀F的出口流向第三连接点8。因此,当第三连接点8处的控制压力PC大于在第二连接点7处的负载压力PL时,第二止回阀20朝着第二连接点7打开,并与流量调节阀F并行地传送流体流。
这在具有较大惯性的系统中提供了优点,例如当要移动摇摆臂或起重机梁时。当流量调节阀F打开以便允许流体流通过时,在普通的阀装置中首先采用非常高的压力来克服起重机梁的惯性,并使它运动。不过,当起重机梁运行达到一定速度时,所需的压力将降低。不过,在普通系统中传送给泵的控制压力将保持升高,因为泵供给的流量比缸腔室可以接收的流量大得多。因此,流体流将在非常高的压力下通向储罐,该流量对应于能量损失。相反,在根据第二实施例的本发明中,流体流将从第一连接点3分别通过第三和第二连接点8和7而通向马达口连接件A′,因此压力损失非常低。同时,较低压力PC传送给压力调节器R和泵P,因此它们可以在较低压力水平下操作。
在图7中表示了阀装置1的可选实施例,其中,第三控制管道16包括通孔,该通孔使得第一连接点3与第三连接点8连接。用于第二控制管道6的连接件被居中地设置在第三控制管道16上,该连接件包括第二止回阀20,该第二止回阀20朝着第二连接点7打开。因此,它相对于图6的视图有区别,但是相对于节流功能性则没有不同。
在图6中由点表示的连接点8可以在图7中替代为由位于第三节流器17的下游和与第一节流器6连接的第三控制管道16的部分来代替。通常,所示视图为简化图,它只表示了与本发明相关的部件,特别是,连接点是理论点,实际上该连接点可以由管道等的一部分构成。
在图8中表示了可选阀装置1的第二视图。在该视图中相对于图5中所示的视图的区别与图7和4之间的区别相同,即第三控制管道16包括第三节流器17和第二止回阀20。第三控制管道16没有表示处于第二打开位置,即当阀芯向上移动时,因为在该位置它并不起作用。
Claims (7)
1.一种液压阀装置(1),所述液压阀装置包括:
高压连接件(P')和低压连接件(T');
至少一个马达口连接件(A'),该马达口连接件能够与液压马达(M)上的马达口(A)连接;
流量控制阀(F),该流量控制阀布置在所述高压连接件(P')和所述马达口连接件(A')之间,并且该流量控制阀包括流动开口(18),该流动开口能够在完全关闭位置和完全打开位置之间调节;
压力调节器(R),该压力调节器布置在所述高压连接件(P')和所述流量控制阀(F)之间,其中,作用在所述压力调节器(R)和流量控制阀(F)之间的第一连接点(3)处的调节器压力(PR)通过第一控制管道(4)而作用在所述压力调节器(R)上,以便关闭所述压力调节器;
其特征在于,所述液压阀装置还包括第二控制管道(5),该第二控制管道包括第一节流器(6),该第二控制管道(5)布置成将负载压力(PL)通过所述第一节流器(6)而传送给第三连接点(8),所述负载压力从位于所述流量控制阀(F)和所述马达口连接件(A')之间的第二连接点(7)作用在所述马达口连接件(A')处,第一控制压力(PC)作用在所述第三连接点处,该第三连接点(8)与所述压力调节器(R)连接,以便利用所述第一控制压力(PC)而沿打开方向作用在所述压力调节器上,其中,所述第三连接点(8)通过可调节的第二节流器(9)而与所述低压连接件(T')连接。
2.根据权利要求1所述的液压阀装置(1),其特征在于:包括第三节流器(17)的第三控制管道(16)布置成用于将作用在所述压力调节器(R)和所述流量控制阀(F)之间的第一连接点(3)处的所述调节器压力(PR)通过第三节流器(17)而传送给所述第三连接点(8)。
3.根据权利要求2所述的液压阀装置(1),其特征在于:在所述第二连接点(7)和所述第三连接点(8)之间布置有止回阀(20),当在所述第三连接点(8)处的控制压力(PC)大于在所述第二连接点(7)处的负载压力(PL)时,所述止回阀(20)朝着所述第二连接点(7)打开,以便与所述流量控制阀(F)并行地传送流体流。
4.根据前述任意一项权利要求所述的液压阀装置(1),其特征在于:所述可调节的第二节流器(9)根据所述流量控制阀(F)而进行调节。
5.根据权利要求4所述的液压阀装置(1),其特征在于:所述可调节的第二节流器(9)被调节成使得当所述流量控制阀(F)的开口的朝着所述马达口连接件(A')的流量通过面积增加时,所述可调节的第二节流器(9)的流量通过面积减小。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的液压阀装置(1),其特征在于:所述可调节的第二节流器(9)布置成被电调节。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的液压阀装置(1),其特征在于:一弹簧(S)布置成恒定地作用在所述压力调节器(R)上,以便打开所述压力调节器。
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