CN102996391B

CN102996391B - 负载敏感泵、负载敏感液压系统和混凝土泵送设备

Info

Publication number: CN102996391B
Application number: CN201210508834.4A
Authority: CN
Inventors: 秦晓峰
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: CN102996391A

Abstract

本发明提供了一种负载敏感泵、负载敏感液压系统和混凝土泵送设备。负载敏感泵包括：负载反馈油口；油泵主体；排量调节装置，与油泵主体连接；压差设定元件；负载敏感阀，包括用于提供第一作用力的第一控制油口、用于提供第二作用力的第二控制油口和用于提供第三作用力的第三控制油口，第二作用力及第三作用力的方向与第一作用力的方向相反；负载敏感阀的第一控制油口与油泵主体的输出口连接，负载敏感阀的第二控制油口与负载反馈油口连接，负载敏感阀的第三控制油口与压差设定元件的输出口连接。本发明采用具有压差设定元件的液控式负载敏感泵，可以根据不同的使用工况实时、自动地来调节压力差的大小。

Description

负载敏感泵、负载敏感液压系统和混凝土泵送设备

技术领域

本发明涉及液压领域，更具体地，涉及一种负载敏感泵、负载敏感液压系统和混凝土泵送设备。

背景技术

图1示出了现有技术中的用于控制混凝土泵车的臂架运动的负载敏感液压系统的原理图。如图1所示，动力元件91驱动负载敏感泵100的油泵主体10转动，油泵主体10输出的压力油经过手动或电控的换向阀93，驱动混凝土泵车的臂架油缸92的伸出或收回，从进而实现泵车臂架的展开或收回。

负载敏感泵100还包括排量调节装置20和负载敏感阀40，其中，排量调节装置20与油泵主体10连接。排量调节装置20包括用于调节排量的斜盘21、伺服缸22和变量缸23；斜盘21与油泵主体10连接，伺服缸22和变量缸23分别与斜盘21的两端连接。

在工作的过程中，负载反馈压力油作用在负载敏感阀40的左端，在左端还设置有用于设定压差的弹簧，同时，油泵主体10输出的压力油作用在负载敏感阀40的右端。这样，由于弹簧的存在，保证了油泵主体10的输出压力始终大于负载压力，且二者之间存在一个稳定的压力差。特别地，该压力差的大小，可通过上述的弹簧来设定。该压力差的大小影响会油泵主体10与换向阀93之间的响应速度，进而影响臂架油缸92的控制响应速度。

现有技术中的上述压力差由于采用弹簧的方式设定，只能机械地设定，不能根据工况的要求而实时地改变。也就是说，不能够根据不同的使用条件实时、自动地来调节该压力差，进而导致混凝土泵车臂架运动的控制性能不佳。另外，为了尽可能多地满足各种工况下混凝土泵车臂架运动的控制需求，压力差一般设置较高（例如，通常为1.5MPa～2.5MPa），这会造成油泵主体10在待命状态时的能耗较高。

发明内容

本发明旨在提供一种负载敏感泵、负载敏感液压系统和混凝土泵送设备，以解决现有技术负载敏感泵的设定的压力差固定、不能调节的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种负载敏感泵，包括：负载反馈油口；油泵主体；排量调节装置，排量调节装置与油泵主体连接；压差设定元件；负载敏感阀，负载敏感阀包括用于提供第一作用力的第一控制油口、用于提供第二作用力的第二控制油口和用于提供第三作用力的第三控制油口，第二作用力及第三作用力的方向与第一作用力的方向相反；负载敏感阀的第一控制油口与油泵主体的输出口连接，负载敏感阀的第二控制油口与负载反馈油口连接，负载敏感阀的第三控制油口与压差设定元件的输出口连接。

进一步地，压差设定元件的输入口与油泵主体的输出口连接。

进一步地，负载敏感泵还包括辅助压力油源，辅助压力油源的输出口与压差设定元件的输入口连接。

进一步地，压差设定元件是减压阀。

进一步地，辅助压力油源是定量式油泵或变量式油泵。

进一步地，排量调节装置包括用于调节排量的斜盘、伺服缸和变量缸；斜盘与油泵主体连接，伺服缸与斜盘的一端连接，变量缸与斜盘的另一端连接；伺服缸与油泵主体的输出口连接；负载敏感阀包括第一工作油口、第二工作油口和第三工作油口，第一工作油口同第二工作油口及第三工作油口可切换地连接；负载敏感阀的第一工作油口与变量缸的工作油口连接；负载敏感阀的第二工作油口与油泵主体的输出口连接，负载敏感阀的第三工作油口与油箱连接。

进一步地，负载敏感泵还包括压力切断元件；压力切断元件包括第一工作油口、第二工作油口和第三工作油口，第一工作油口同第二工作油口及第三工作油口可切换地连接；压力切断元件的第一工作油口与变量缸的工作油口连接；压力切断元件的第二工作油口与油泵主体的输出口连接，压力切断元件的第三工作油口与油箱连接；压力切断元件还包括压力设定部和控制油口，压力切断元件的控制油口与油泵主体的输出口连接。

根据本发明的第二个方面，提供了一种负载敏感液压系统，包括执行元件、动力元件和负载敏感泵，该负载敏感泵是上述的负载敏感泵，执行元件的进油口与负载敏感泵的油泵主体的输出口连接，执行元件的进油口与负载敏感泵的负载反馈油口连接，动力元件与负载敏感泵的油泵主体连接。

根据本发明的第三个方面，提供了一种混凝土泵送设备，包括负载敏感液压系统，该负载敏感液压系统是上述的负载敏感液压系统，负载敏感液压系统的执行元件是混凝土泵送设备的臂架油缸。

进一步地，混凝土泵送设备还包括控制单元，与负载敏感泵的压差设定元件连接，用于根据混凝土泵送设备的工况调节压差设定元件的输出压力。

本发明采用具有压差设定元件的液控式负载敏感泵，可以根据不同的使用工况实时、自动地来调节压力差的大小，以获得与特定工况相匹配的混凝土泵车臂架运动控制性能，适合于混凝土泵车臂架多种工况（如臂架快档、慢档、待命等不同工况）的控制要求。

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用于控制混凝土泵车的臂架运动的负载敏感液压系统的原理图；

图2示意性示出了本发明第一实施例中的负载敏感液压系统的原理图；以及

图3示意性示出了本发明第二实施例中的负载敏感液压系统的原理图。

图中附图标记：10、油泵主体；20、排量调节装置；21、斜盘；22、伺服缸；23、变量缸；30、压差设定元件；40、负载敏感阀；41、第一控制油口；42、第二控制油口；43、第三控制油口；44、第一工作油口；45、第二工作油口；46、第三工作油口；50、辅助压力油源；60、负载反馈油口；70、油箱；80、压力切断元件；81、第一工作油口；82、第二工作油口；83、第三工作油口；84、压力设定部；85、控制油口；90、执行元件；91、动力元件；92、臂架油缸；93、换向阀；100、负载敏感泵。

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，提供了一种负载敏感泵。如图2和图3所示，该负载敏感泵100包括：负载反馈油口60；油泵主体10；排量调节装置20，排量调节装置20与油泵主体10连接；压差设定元件30；负载敏感阀40，负载敏感阀40包括用于提供第一作用力的第一控制油口41、用于提供第二作用力的第二控制油口42和用于提供第三作用力的第三控制油口43，第二作用力及第三作用力的方向与第一作用力的方向相反；负载敏感阀40的第一控制油口41与油泵主体10的输出口连接，负载敏感阀40的第二控制油口42与负载反馈油口60连接，负载敏感阀40的第三控制油口43与压差设定元件30的输出口连接。

工作时，负载敏感阀40受到第一作用力、第二作用力和第三作用力的作用，并在这三者的合力的作用下在不同的工位间变换。由于压差设定元件30的输出压力可以根据工况的情况进行实时的调节，因此，也就能够实时地调节油泵主体10的输出压力与负载压力之间的压力差，因此，可以改善控制性能。同时，在待命状态时，也可以将压力差设置得较低，从而降低了能耗。

优选地，在图2所示的实施例中，压差设定元件30的输入口与油泵主体10的输出口连接。这样，可以直接利用油泵主体10，而无需提供另外的压力油源。在图3所示的实施例中，负载敏感泵100还包括辅助压力油源50，辅助压力油源50的输出口与压差设定元件30的输入口连接。优选地，辅助压力油源50是定量式油泵或变量式油泵。

优选地，压差设定元件30是减压阀，例如，比例减压阀。当然，压差设定元件30也可以是其它的液压元件，例如溢流阀等。

优选地，请参考图2和图3，排量调节装置20包括用于调节排量的斜盘21、伺服缸22和变量缸23；斜盘21与油泵主体10连接，伺服缸22与斜盘21的一端连接，变量缸23与斜盘21的另一端连接；伺服缸22与油泵主体10的输出口连接。

优选地，负载敏感阀40包括第一工作油口44、第二工作油口45和第三工作油口46，第一工作油口44同第二工作油口45及第三工作油口46可切换地连接；负载敏感阀40的第一工作油口44与变量缸23的工作油口连接；负载敏感阀40的第二工作油口45与油泵主体10的输出口连接，负载敏感阀40的第三工作油口46与油箱70连接。优选地，负载敏感阀40是二位三通阀。特别地，负载敏感阀40是比例伺服阀。

请参考图2和图3，当负载压力增大，负载敏感泵100的负载敏感阀40处于图2或图3所示的状态（即左工位）时，变量缸23的压力油经过负载敏感阀40的第一工作油口44和第二工作油口45回到油箱70，因此，伺服缸22的活塞杆向左伸出，并推动斜盘21逆时针转动，从而增大油泵主体10的排量。当负载压力减小时，负载敏感泵100的负载敏感阀40向图2或图3所示的右工位的状态逐渐转换。此时，油泵主体10输出的压力油经过第二工作油口45后通过第一工作油口44流入变量缸23。这样，变量缸23的活塞杆向左伸出，推动斜盘21顺时针方向转动，从而减少油泵主体10的排量。通过上述过程，达到调节排量的目的，并最终实现压力的调节。

优选地，负载敏感泵100还包括压力切断元件80；压力切断元件80包括第一工作油口81、第二工作油口82和第三工作油口83，第一工作油口81同第二工作油口82及第三工作油口83可切换地连接；压力切断元件80的第一工作油口81与变量缸23的工作油口连接；压力切断元件80的第二工作油口82与油泵主体10的输出口连接，压力切断元件80的第三工作油口83与油箱70连接。压力切断元件80还包括压力设定部84和控制油口85，压力切断元件80的控制油口85与油泵主体10的输出口连接。优选地，压力切断元件80是二位三通阀。特别地，压力切断元件80是比例伺服阀。特别地，压力切断元件80的压力可以由压力设定部84（例如弹簧等）来设定。

请参考图2和图3，当油泵主体10的输出压力过大时，压力切断元件80由左工位向右工位逐渐变化。于是，油泵主体10输出的压力油经过第二工作油口82和第一工作油口81流入变量缸23。这样，变量缸23的活塞杆向左伸出，推动斜盘21顺时针方向转动，从而减少油泵主体10的排量，并最终降低了压力，实现了安全保障的功能。

作为本发明的第二方面，请参考图2和图3，提供了一种负载敏感液压系统，包括执行元件90、动力元件91（例如发动机等）和负载敏感泵，该负载敏感泵是上述的负载敏感泵100。执行元件90的进油口与负载敏感泵100的油泵主体10的输出口连接，执行元件90的进油口与负载敏感泵100的负载反馈油口60连接，动力元件91与负载敏感泵100的油泵主体10连接。

作为本发明的第三方面，请参考图2和图3，提供了一种混凝土泵送设备，包括负载敏感液压系统，该负载敏感液压系统是上述的负载敏感液压系统。特别地，负载敏感液压系统的执行元件90是混凝土泵送设备的臂架油缸。优选地，混凝土泵送设备是混凝土泵车。

优选地，混凝土泵送设备还包括控制单元，与负载敏感泵100的压差设定元件30连接，用于根据混凝土泵送设备的工况调节压差设定元件30的输出压力。

工作时，动力元件91驱动油泵主体10转动，油泵主体10输出的压力油经过换向阀93（例如手动或电控比例换向阀）驱动混凝土泵车的臂架的油缸的伸出或收回，进而实现混凝土泵车臂架的展开或收回。其中，负载敏感泵100工作时输出的压力与负载压力的压力差由压差设定元件30设定的压力值决定，该压力差的大小影响混凝土泵车臂架运动控制的特性。

例如，当混凝土泵送设备需要较快的响应速度（例如工作在快档状态）时，混凝土泵送设备的控制单元获取工况信号，并利用工况信号控制负载敏感泵100的压差设定元件30的输出压力处于第一压力，以保证负载敏感泵100具有较大的压力差，满足了臂架运动控制响应快的需求。当混凝土泵送设备需要较慢的响应速度（例如工作在慢档状态）时，混凝土泵送设备的控制单元获取工况信号，并利用工况信号控制负载敏感泵100的压差设定元件30的输出压力处于第二压力（第二压力小于第一压力），以保证负载敏感泵100具有适中的压力差，满足了臂架运动控制响应慢的需求。当混凝土泵车臂架不动作时，混凝土泵送设备的控制单元获取工况信号，并利用工况信号控制负载敏感泵100的压差设定元件30的输出压力处于第三压力（第三压力小于第二压力），以保证负载敏感泵100具有较小的压力差，从而降低了负载敏感泵在待命状态时的能耗。

本发明采用具有压差设定元件30的液控式的负载敏感泵100，可以根据不同的使用工况实时、自动地来调节压力差的大小，以获得与特定工况相匹配的混凝土泵车臂架运动控制性能，适合于混凝土泵车臂架多种工况（如臂架快档、慢档、待命等不同工况）的控制要求。

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

1.一种负载敏感泵，其特征在于，包括：

负载反馈油口(60)；

油泵主体(10)；

排量调节装置(20)，所述排量调节装置(20)与所述油泵主体(10)连接；

压差设定元件(30)；

负载敏感阀(40)，所述负载敏感阀(40)包括用于提供第一作用力的第一控制油口(41)、用于提供第二作用力的第二控制油口(42)和用于提供第三作用力的第三控制油口(43)，所述第二作用力及所述第三作用力的方向与所述第一作用力的方向相反；

所述负载敏感阀(40)的第一控制油口(41)与所述油泵主体(10)的输出口连接，所述负载敏感阀(40)的第二控制油口(42)与所述负载反馈油口(60)连接，所述负载敏感阀(40)的第三控制油口(43)与所述压差设定元件(30)的输出口连接。

2.根据权利要求1所述的负载敏感泵，其特征在于，所述压差设定元件(30)的输入口与所述油泵主体(10)的输出口连接。

3.根据权利要求1所述的负载敏感泵，其特征在于，所述负载敏感泵(100)还包括辅助压力油源(50)，所述辅助压力油源(50)的输出口与所述压差设定元件(30)的输入口连接。

4.根据权利要求1所述的负载敏感泵，其特征在于，所述压差设定元件(30)是减压阀。

5.根据权利要求3所述的负载敏感泵，其特征在于，所述辅助压力油源(50)是定量式油泵或变量式油泵。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的负载敏感泵，其特征在于，所述排量调节装置(20)包括用于调节排量的斜盘(21)、伺服缸(22)和变量缸(23)；所述斜盘(21)与所述油泵主体(10)连接，所述伺服缸(22)与所述斜盘(21)的一端连接，所述变量缸(23)与所述斜盘(21)的另一端连接；所述伺服缸(22)与所述油泵主体(10)的输出口连接；

所述负载敏感阀(40)包括第一工作油口(44)、第二工作油口(45)和第三工作油口(46)，所述第一工作油口(44)同所述第二工作油口(45)及所述第三工作油口(46)可切换地连接；

所述负载敏感阀(40)的第一工作油口(44)与所述变量缸(23)的工作油口连接；所述负载敏感阀(40)的第二工作油口(45)与所述油泵主体(10)的输出口连接，所述负载敏感阀(40)的第三工作油口(46)与油箱(70)连接。

7.根据权利要求6所述的负载敏感泵，其特征在于，所述负载敏感泵(100)还包括压力切断元件(80)；

所述压力切断元件(80)包括第一工作油口(81)、第二工作油口(82)和第三工作油口(83)，所述第一工作油口(81)同所述第二工作油口(82)及所述第三工作油口(83)可切换地连接；

所述压力切断元件(80)的第一工作油口(81)与所述变量缸(23)的工作油口连接；所述压力切断元件(80)的第二工作油口(82)与所述油泵主体(10)的输出口连接，所述压力切断元件(80)的第三工作油口(83)与油箱(70)连接；

所述压力切断元件(80)还包括压力设定部(84)和控制油口(85)，所述压力切断元件(80)的控制油口(85)与所述油泵主体(10)的输出口连接。

8.一种负载敏感液压系统，包括执行元件(90)、动力元件(91)和负载敏感泵，其特征在于，所述负载敏感泵是权利要求1至7中任一项所述的负载敏感泵(100)，所述执行元件(90)的进油口与所述负载敏感泵(100)的油泵主体(10)的输出口连接，所述执行元件(90)的进油口与所述负载敏感泵(100)的负载反馈油口(60)连接，所述动力元件(91)与所述负载敏感泵(100)的油泵主体(10)连接。

9.一种混凝土泵送设备，包括负载敏感液压系统，其特征在于，所述负载敏感液压系统是权利要求8所述的负载敏感液压系统，所述负载敏感液压系统的执行元件(90)是所述混凝土泵送设备的臂架油缸。

10.根据权利要求9所述的混凝土泵送设备，其特征在于，所述混凝土泵送设备还包括控制单元，与所述负载敏感泵(100)的压差设定元件(30)连接，用于根据所述混凝土泵送设备的工况调节所述压差设定元件(30)的输出压力。