CN102900719B - 液压切换装置、液压系统和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压切换装置、液压系统和工程机械。液压切换装置，包括第一进油口、第二进油口和工作油口；液压切换装置还包括：换向阀、梭阀、截止阀和减压单元；第一进油口通过串联设置的截止阀及减压单元与换向阀的进油口连接，换向阀的出油口与梭阀的第一进口连接，梭阀的第二进口与第二进油口连接，梭阀的出油口与工作油口连接。本发明中的液压切换装置可根据截止阀的状态及第一进油口与第二进油口的压力，产生不同的输出，从而驱动外部的执行机构工作在不同的状态，例如，以不同的速度工作。

Description

液压切换装置、液压系统和工程机械

技术领域

本发明涉及液压领域，更具体地，涉及一种液压切换装置、液压系统和工程机械。

背景技术

图1示出了现有技术中的一种起重机的液压系统的原理图。如图1所示，第一操控单元300(例如液控先导手柄)直接与要控制的操纵阀(未示出)的两端连接，操作者通过控制第一操控单元300的手柄的扳动的角度的大小来控制操纵阀的阀杆行程，进而实现控制各种动作的快慢。当操纵阀与起重机的回转机构连接时，其阀杆的行程就决定了回转速度的快慢。

请参考图1，管路C提供用于控制的先导油，并直接连接到手柄的进油口。当扳动手柄后，根据手柄扳动的方向决定了选择哪个出油口320，另外，还根据手柄扳动的角度来决定输出压力的大小。

现有技术中在某些工况下需要以一个比较安全的较低速度运行设备(即在慢档状态下运行)。如果在需要慢速运行的工况下，由于操作者的原因使工程机械突然以一个较高的速度运行，那么就可能造成安全事故。此外，有时还需要回转动作在较低的速度下匀速运行。

但是，现有技术中如果要完成上述功能，只能由操作者精确的控制手柄扳动的角度来实现(将手柄扳动的角度维持在一个角度位置上保持不动)，这一方面容易使操作者产生疲劳，另一方面，要想长时间的通过操作者的手感来维持回转动作的低速匀速运行也是不现实的。因此，本领域需要提供一种液压切换装置，以解决快慢档切换的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种液压切换装置、液压系统和工程机械，以解决现有技术的快慢档切换的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种液压切换装置，包括第一进油口、第二进油口和工作油口；液压切换装置还包括：换向阀、梭阀、截止阀和减压单元；第一进油口通过串联设置的截止阀及减压单元与换向阀的进油口连接，换向阀的出油口与梭阀的第一进口连接，梭阀的第二进口与第二进油口连接，梭阀的出油口与工作油口连接。

进一步地，换向阀是液压换向阀，液压换向阀包括控制油口，液压换向阀的控制油口与液压切换装置的第二进油口连接。

进一步地，液压切换装置包括本体，本体上设置有用于安装截止阀的第一安装口和用于安装减压单元的第二安装口，本体的内部还设置有第一腔体和第二腔体，换向阀的阀杆活动地设置在第一腔体内，梭阀的阀芯设置在第二腔体内。

进一步地，第一进油口、第二进油口和工作油口设置在本体上，第一腔体与换向阀的阀杆之间形成进油腔、工作腔和控制腔，减压单元的出口与进油腔连接，工作油口与工作腔连接，第二进油口与控制腔连接。

进一步地，梭阀的阀芯将第二腔体分隔为第一油腔和第二油腔，第一油腔通过梭阀的第一进口与工作油口连接，第二油腔通过梭阀的第二进口与第二进油口连接。

进一步地，第二进油口、工作油口和梭阀的个数均为两个，一个第二进油口通过一个梭阀与一个工作油口连接，另一个第二进油口通过另一个梭阀与另一个工作油口连接。

进一步地，液压切换装置还包括回油口，回油口分别与减压阀的卸荷口和换向阀的卸荷口连接。

根据本发明的第二个方面，提供了一种液压系统，包括执行机构、液压切换装置和第一操控单元，液压系统还包括具有至少两种不同输出压力的压力变换装置，压力变换装置包括进油口和出油口；该液压切换装置是上述的液压切换装置；液压切换装置的第一进油口与压力变换装置的进油口连接，压力变换装置的出油口与第一操控单元的进油口连接，第一操控单元的出油口与液压切换装置的第二进油口连接，液压切换装置的工作油口与执行机构连接。

进一步地，压力变换装置还包括换向阀、减压单元和单向阀，压力变换装置的进油口与压力变换装置的换向阀的输入端连接；压力变换装置的换向阀的一个输出端直接与压力变换装置的出油口连接，另一个输出端依次通过压力变换装置的减压单元和压力变换装置的单向阀与压力变换装置的出油口连接。

进一步地，压力变换装置的减压单元是减压阀。

进一步地，压力变换装置的减压单元的设定压力高于压力变换装置的减压单元的设定压力。

进一步地，液压系统还包括第二操控单元，压力变换装置的出油口与第二操控单元的进油口连接。

根据本发明的第三个方面，提供了一种工程机械，包括液压系统，该液压系统是上述的液压系统。

进一步地，工程机械是起重机。

本发明中的液压切换装置可根据截止阀的状态及第一进油口与第二进油口的压力，产生不同的输出，从而驱动外部的执行机构工作在不同的状态，例如，以不同的速度工作。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术中的一种起重机的液压系统的原理图；

图2示意性示出了本发明中的液压系统的液压原理图；

图3示意性示出了本发明中的液压切换装置的主视图；

图4示意性示出了图3的A-A剖视图；以及

图5示意性示出了图3的B-B剖视图。

图中附图标记：100、液压切换装置；110、第一进油口；120、换向阀；121、进油口；122、控制油口；123、阀杆；130、梭阀；131、第一进口；132、第二进口；133、出油口；134、阀芯；140、截止阀；150、减压单元；151、减压后油口；160、第二进油口；170、工作油口；180、本体；181、第一安装口；182、第二安装口；185、进油腔；186、工作腔；187、控制腔；188、第一油腔；189、第二油腔；190、回油口；200、压力变换装置；210、进油口；220、出油口；230、换向阀；240、减压单元；250、单向阀；300、第一操控单元；310、进油口；320、出油口；400、第二操控单元；C、管路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一方面，提供了一种液压切换装置，特别地，该液压切换装置可用于在两个不同的输入之间选择，以获得不同的输出，可用于油路切换(例如起重机的快慢档切换等)等场合。

如图2至图5所示，该液压切换装置100包括第一进油口110、第二进油口160和工作油口170。液压切换装置100还包括：换向阀120、梭阀130、截止阀140和减压单元150。其中，第一进油口110通过串联设置的截止阀140及减压单元150与换向阀120的进油口121连接，换向阀120的出油口与梭阀130的第一进口131连接，梭阀130的第二进口132与第二进油口160连接，梭阀130的出油口133与工作油口170连接。优选地，第二进油口160、工作油口170和梭阀130的个数均为两个，一个第二进油口160通过一个梭阀130与一个工作油口170连接，另一个第二进油口160通过另一个梭阀130与另一个工作油口170连接，这样，就可能组成多个可切换的单元，提供更多的输出。优选地，减压单元150是减压阀。优选地，截止阀140是电磁阀。特别地，液压切换装置100还包括回油口190，回油口190分别与减压阀150的卸荷口和换向阀120的卸荷口连接。

请参考图2和图5，两路压力油分别由第一进油口110和第二进油口160进入液压切换装置100。来自第一进油口110的压力油受截止阀140的控制，通过截止阀140可以使其通过减压单元150流入换向阀120。当来自第一进油口110的压力油流过减压单元150后，其发生压降，因此，可通过减压单元150对该压力油进行降压处理，并使其作用到梭阀130的第一进口131，以得到第一压力油。另外，来自第二进油口160的压力油直接通过梭阀130的第二进口132作用在梭阀130的阀芯134上，以得到第二压力油。

如图2所示，当截止阀140处于左工位时，来自第一进油口110的压力油受截止阀140不会经过减压单元150，因此，作用在梭阀130的阀芯134上的第二压力油的压力大于第一压力油的压力，从而推动阀芯134向梭阀130的第一进口131的方向移动，第二压力油通过梭阀130的出油口133，液压切换装置100的工作油口170输出第二压力油。

当截止阀140处于右工位时，来自第一进油口110的压力油依次通过截止阀140、减压单元150后，通过换向阀120流入梭阀130的第一进口131。这样，梭阀130的阀芯134的两侧同时受到第一压力油和第二压力油的作用，梭阀130将第一压力油和第二压力油中压力较大的一个从其出油口133输出到液压切换装置的工作油口170。

因此，本发明中的液压切换装置可根据截止阀的状态及第一进油口110与第二进油口160的压力，产生不同的输出，从而驱动外部的执行机构工作在不同的状态，例如，以不同的速度工作。

优选地，换向阀120是液压换向阀，液压换向阀包括控制油口122，液压换向阀的控制油口122与液压切换装置的第二进油口160连接。这样，可以利用第二进油口160的压力油实现换向的功能，而不需要对换向阀120进行单独的控制，具有换向简单可靠、成本低的特点。特别地，请参考图2，当截止阀140处于右工位时，可以通过换向阀120的换向，对换向阀120的输出进行切换，以利用不同的梭阀130对第一压力油和第二压力油进行比较，向不同的工作油口170输出相应的压力油。当然，换向阀120也可以是电磁式的，只要其配合截止阀140的状态在合适的时机换向即可。

请参考图3至图5，优选地，液压切换装置包括本体180，本体180上设置有用于安装截止阀140的第一安装口181和用于安装减压单元150的第二安装口182，本体180的内部还设置有第一腔体和第二腔体，换向阀120的阀杆123活动地设置在第一腔体内，梭阀130的阀芯134设置在第二腔体内。如图3，截止阀140和减压单元150分别安装在本体180上。压力油由第一进油口110流入后，依次经过截止阀140和减压单元150，由减压后油口151流向换向阀120。将换向阀120和梭阀130设置在同一本体180内，可以实现执行机构的快慢档切换，而且还能实现特定的执行机构(例如回转机构)在较低的速度下进行匀速转动。

优选地，如图4和图5，第一进油口110、第二进油口160和工作油口170设置在本体180上。第一腔体与换向阀120的阀杆123之间形成进油腔185、工作腔186和控制腔187，减压单元150的出口(即减压后油口151)与进油腔185连接，工作油口170与工作腔186连接，第二进油口160与控制腔187连接。当向换向阀120的控制腔187内通入压力油时，可推动阀杆123向左或向右移动，从而将换向阀120的进油腔185与相应的工作腔186连通，以实现换向的目的。例如，当向图5的右侧的第二进油口160输入压力油时，阀杆123向左运动，此时，进油腔185与右侧的工作腔186连通，进一步地，压力油由右侧的工作腔186向上运动，流入右侧的梭阀130的第二进口132。当向图5的左侧的第二进油口160输入压力油时，阀杆123向右运动，此时，进油腔185与左侧的工作腔186连通，进一步地，压力油由左侧的工作腔186向上运动，流入左侧的梭阀130的第二进口132。当没有压力油时，在弹性的作用下，阀杆123回复到图5所示的位置，工作腔186与进油腔185断开。

优选地，请结合图2和图5，梭阀130的阀芯134将第二腔体分隔为第一油腔188和第二油腔189，第一油腔188通过梭阀130的第一进口131与工作油口170连接，第二油腔189通过梭阀130的第二进口132与第二进油口160连接。

作为本发明的第二方面，请参考图2，提供了一种液压系统，包括执行机构、液压切换装置和第一操控单元300，液压系统还包括具有至少两种不同输出压力的压力变换装置200，压力变换装置200包括进油口210和出油口220，其中，该液压切换装置是上述各实施例中的液压切换装置100。优选地，液压系统还包括第二操控单元400，压力变换装置200的出油口220与第二操控单元400的进油口连接。特别地，当该液压系统应用于起重机时，第一操控单元300通过液压切换装置100与起重机的回转机构连接，第二操控单元400与起重机的其它执行机构连接。

液压切换装置100的第一进油口110与压力变换装置200的进油口连接，压力变换装置200的出油口220与第一操控单元300的进油口310连接，第一操控单元300的出油口320与液压切换装置100的第二进油口160连接，液压切换装置100的工作油口170与执行机构(未示出)连接。优选地，第一操控单元300可以是操作手柄，可用于通过手柄的操作幅度来控制由其出油口320输出的压力油。当然，第一操控单元300也可以是其它形式，例如踏板、旋钮等。

压力油由管路C分为两路分别流向液压切换装置100和压力变换装置200，其中，第一路液压油流向液压切换装置100的第一进油口110，第二路液压油流向压力变换装置200的进油口210。

当液压切换装置100的截止阀140截止时，第一路液压油不会流入液压切换装置100的梭阀130的第一进口131。第二路液压油经过压力变换装置200后流向第一操控单元300，并经过第一操控单元300流入液压切换装置100的第二进油口160。于是，梭阀130的阀芯134仅受到来自第二进油口160的作用而打开，以使来自第一操控单元300的压力油直接通过工作油口170驱动外部的执行机构运动。

当液压切换装置100的截止阀140接通时，第一路液压油经过减压单元150和换向阀流入液压切换装置100的梭阀130的第一进口131。同时，第二路液压油经过压力变换装置200后流向第一操控单元300，并经过第一操控单元300流入液压切换装置100的第二进油口160。于是，梭阀130的阀芯134同时受到第一压力油和第二压力油的作用，并在二者合力的作用下被打开，以使第一压力油和第二压力油中压力较高的一个通过工作油口170驱动外部的执行机构运动。

可见，本发明中的液压系统可以根据截止阀140的状态，具有不同的输出，从而驱动执行机构在不同的状态下工作，例如，以不同的速度运动等。

请参考图2，优选地，压力变换装置200还包括换向阀230、减压单元240和单向阀250，压力变换装置200的进油口210与压力变换装置200的换向阀230的输入端连接；压力变换装置200的换向阀230的一个输出端直接与压力变换装置200的出油口220连接，另一个输出端依次通过压力变换装置200的减压单元240和压力变换装置200的单向阀250与压力变换装置200的出油口220连接。当换向阀230处于上工位时，油液直接流至出油口220，其压力不发生变化；当换向阀230处于下工位时，油液通过减压单元240和单向阀250，其压力降低。特别地，压力变换装置200的减压单元240是减压阀。

优选地，压力变换装置200的减压单元150的设定压力高于压力变换装置200的减压单元240的设定压力。第一操控单元300可以具有多个出油口320，当第一操控单元300的手柄向不同的方向运动时，使用其中的一个出油口320输出压力油。

下面以起重机为例，对本发明中的液压系统的工作过程进行详细说明。特别地，起重机具有以下几个工作状态。

(1)截止阀140与换向阀230均断电时，即图2所示的状态。此时，第一路液压油不会流入液压切换装置100的梭阀130的第一进口131。第二路液压油经过压力变换装置200后以原有的压力流向第一操控单元300，并经过第一操控单元300流入液压切换装置100的第二进油口160。于是，梭阀130的阀芯134仅受到来自第二进油口160的作用而打开，以使来自第一操控单元300的压力油直接通过工作油口170驱动与第一操控单元300连接的执行机构运动。

由于在此工况下流经压力变换装置200的油液压力不会被降低，与第一操控单元300和第二操控单元400连接的执行机构可以以与现有技术相同的状态工作，例如，可以通过操作第一操控单元300的手柄来控制各执行机构的运动速度。

(2)截止阀140断电而换向阀230通电时，第一路液压油不会经过减压单元150和换向阀流入液压切换装置100的梭阀130的第一进口131。同时，第二路液压油经过压力变换装置200降压后，流向第一操控单元300，并经过第一操控单元300流入液压切换装置100的第二进油口160。于是，梭阀130的阀芯134仅受到第二压力油的作用而打开，以使第二压力油通过工作油口170驱动与第一操控单元300连接的执行机构(例如回转机构等)以第一速度运动。

由于在此工况下流经压力变换装置200的油液压力被降低，因此，液压切换装置100输出给执行机构的压力油的压力也较低，此时，与第一操控单元300连接的执行机构(例如回转机构)和第二操控单元400连接的执行机构均以较低的第一速度运动，即工作在慢档状态，且可以通过操作第一操控单元300的手柄来控制各执行机构的运动速度(特别地，第一速度的大小受到减压单元240的设定压力的控制)。

(3)截止阀140与换向阀230均通电时，此状态可使与第一操控单元300连接的执行机构工作在以较低的速度匀速运动的状态(即匀速状态)。此时，第一路液压油经过减压单元150和换向阀流入液压切换装置100的梭阀130的第一进口131。同时，第二路液压油经过压力变换装置200降压后，流向第一操控单元300，并经过第一操控单元300流入液压切换装置100的第二进油口160。于是，梭阀130的阀芯134同时受到第一压力油和第二压力油的作用。

特别地，对于起重机来说，在此状态下，第二进油口160的压力小于减压单元150输出的压力，梭阀130的阀芯134向第二进口132的方向运动，由减压单元150输出的液压油驱动与第一操控单元300连接的执行机构(例如回转机构等)在慢档状态下匀速运动，同时与第二操控单元400连接的执行机构也处于慢档状态(但其运动速度可通过第二操控单元400的手柄进行控制，其最高速度受减压单元240的设定压力的控制)。

(4)截止阀140通电而换向阀230断电(例如此时换向阀230发生故障)时，第一路液压油经过减压单元150和换向阀流入液压切换装置100的梭阀130的第一进口131。同时，第二路液压油经过压力变换装置200后流向第一操控单元300，并经过第一操控单元300流入液压切换装置100的第二进油口160。于是，梭阀130的阀芯134同时受到第一压力油和第二压力油的作用。

在此状态下，如果第二进油口160的压力高于减压单元150输出的压力，梭阀130的阀芯134向第一进口131的方向运动，此时，与第一操控单元300和第二操控单元400连接的执行机构可以以与现有技术相同的状态工作，例如，可以通过操作第一操控单元300的手柄来控制各执行机构的运动速度。

此外，还可以通过换向阀120，改变输出液压油的方向，对执行机构的回转方向等实现方向控制。

综上所述，本发明不仅可以实现各个动作的快慢档切换，而且还能实现特定的执行机构(例如回转机构)在较低的速度下进行匀速转动。

在实际工作中，有时需要各种动作在慢速条件下安全运行，这只需要将控制系统切换到慢档状态，这时，各个动作的最大运动速度将得到有效控制。有些工况又要求回转动作可以实现低速匀速转动，这时也只需要切换到匀速状态，起重机的回转动作就能实现在较低速度下进行匀速转动。

作为本发明的第三方面，提供了一种工程机械，包括液压系统，该液压系统是上述各实施例中的液压系统。特别地，工程机械是起重机或其它设备，例如钻机等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种液压系统，包括执行机构、液压切换装置和第一操控单元(300)，其特征在于，

所述液压系统还包括具有至少两种不同输出压力的压力变换装置(200)，所述压力变换装置(200)包括进油口(210)和出油口(220)；

所述液压切换装置包括第一进油口(110)、第二进油口(160)和工作油口(170)；所述液压切换装置(100)还包括：换向阀(120)、梭阀(130)、截止阀(140)和减压单元(150)；所述第一进油口(110)通过串联设置的所述截止阀(140)及所述减压单元(150)与所述换向阀(120)的进油口(121)连接，所述换向阀(120)的出油口与所述梭阀(130)的第一进口(131)连接，所述梭阀(130)的第二进口(132)与所述第二进油口(160)连接，所述梭阀(130)的出油口(133)与所述工作油口(170)连接；

所述液压切换装置(100)的第一进油口(110)与所述压力变换装置(200)的进油口(210)连接，所述压力变换装置(200)的出油口(220)与所述第一操控单元(300)的进油口(310)连接，所述第一操控单元(300)的出油口(320)与所述液压切换装置(100)的第二进油口(160)连接，所述液压切换装置(100)的工作油口(170)与所述执行机构连接。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述换向阀(120)是液压换向阀，所述液压换向阀包括控制油口(122)，所述液压换向阀的控制油口(122)与所述液压切换装置的第二进油口(160)连接。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述液压切换装置包括本体(180)，所述本体(180)上设置有用于安装所述截止阀(140)的第一安装口(181)和用于安装所述减压单元(150)的第二安装口(182)，所述本体(180)的内部还设置有第一腔体和第二腔体，所述换向阀(120)的阀杆(123)活动地设置在所述第一腔体内，所述梭阀(130)的阀芯(134)设置在所述第二腔体内。

4.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述第一进油口(110)、第二进油口(160)和工作油口(170)设置在所述本体(180)上，所述第一腔体与所述换向阀(120)的阀杆(123)之间形成进油腔(185)、工作腔(186)和控制腔(187)，所述减压单元(150)的出口与所述进油腔(185)连接，所述工作油口(170)与所述工作腔(186)连接，所述第二进油口(160)与所述控制腔(187)连接。

5.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述梭阀(130)的阀芯(134)将所述第二腔体分隔为第一油腔(188)和第二油腔(189)，所述第一油腔(188)通过所述梭阀(130)的第一进口(131)与所述工作油口(170)连接，所述第二油腔(189)通过所述梭阀(130)的第二进口(132)与所述第二进油口(160)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的液压系统，其特征在于，所述第二进油口(160)、工作油口(170)和梭阀(130)的个数均为两个，一个所述第二进油口(160)通过一个所述梭阀(130)与一个所述工作油口(170)连接，另一个所述第二进油口(160)通过另一个所述梭阀(130)与另一个所述工作油口(170)连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的液压系统，其特征在于，所述液压切换装置(100)还包括回油口(190)，所述回油口(190)分别与所述减压单元(150)的卸荷口和所述换向阀(120)的卸荷口连接。

8.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述压力变换装置(200)还包括换向阀(230)、减压单元(240)和单向阀(250)，所述压力变换装置(200)的进油口(210)与所述压力变换装置(200)的换向阀(230)的输入端连接；所述压力变换装置(200)的换向阀(230)的一个输出端直接与所述压力变换装置(200)的出油口(220)连接，另一个输出端依次通过所述压力变换装置(200)的减压单元(240)和所述压力变换装置(200)的单向阀(250)与所述压力变换装置(200)的出油口(220)连接。

9.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述压力变换装置(200)的减压单元(240)是减压阀。

10.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述液压切换装置(100)的减压单元(150)的设定压力高于所述压力变换装置(200)的减压单元(240)的设定压力。

11.根据权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括第二操控单元(400)，所述压力变换装置(200)的出油口(220)与所述第二操控单元(400)的进油口连接。

12.一种工程机械，包括液压系统，其特征在于，所述液压系统是权利要求1至11中任一项所述的液压系统。

13.根据权利要求12所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械是起重机。