CN103038518B - 用于致动工作机的液压系统和液压分配器 - Google Patents

用于致动工作机的液压系统和液压分配器 Download PDF

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Abstract

用于致动工作机的液压致动器（2）的液压系统，液压系统（1）具有输送装置（3）、排放装置（5）、排出管路（25）、信号管路（21）、致动相应的液压致动器（2）的主滑阀（9）、与主滑阀（9）成一体并适用于打开或关闭排出管路（25）自身的安全滑阀（24）和压力补偿器（10），压力补偿器（10）具有可通过主滑阀（9）连接至输送装置（3）的前室（13）和连接至信号管路（21）的后室（14）；排出管路（25）将信号管路（21）的节点（28）连接至排放装置（5）。

Description

用于致动工作机的液压系统和液压分配器
技术领域
本发明涉及用于致动工作机的液压系统和液压分配器。
具体地，本发明有利地应用于致动小型挖掘机的液压系统，下面的讨论将在不失一般性的情况下明确地参考小型挖掘机。
背景技术
如例如在专利EP1860327B1中所描述类型的用于致动小型挖掘机的液压系统包括多个分配器，其中每个分配器通过滑阀控制液压致动器，滑阀具有轴向滑动的阀芯。每个滑阀的阀芯的移动可通过由用户致动的控制杆所控制的液压伺服控制器来产生或直接通过由用户致动的控制杆来产生（即，未插入液压伺服控制器）。出于经济原因，在小型挖掘机中，大多数分配器具有由用户致动的杆直接控制的滑阀。
当小型挖掘机进入保持状态（“备用（standby）”）时，液压系统中的油压维持在约10-20巴（bar）的压力下，该压力代表公称压力的一小部分但仍足以确定液压致动器的致动（尽管缓慢）。因此，直接控制滑阀的控制杆的意外位移可导致相应的液压致动器的不想要的移动。
为了阻止直接由控制杆控制的滑阀所控制的液压致动器进行不想要的移动，必须设置适当的机械锁，当小型挖掘机进入保持状态时机械锁阻止这样的移动。然而，这些机械锁是复杂、昂贵且笨重的，并且需要相当复杂的控制逻辑（因为机械锁必须是极其可靠的以通过高安全裕度确保小型挖掘机操作者的安全）。
在专利EP1860327B1中所描述类型的用于致动小型挖掘机的液压系统还包括用于信号管路的排放系统，排放系统连接至致动器控制滑阀。具体地，上述排放系统包括排出管路和补偿装置，补偿装置又包括至少一个滑阀并插入信号管路与排出管路本身之间。具体地，如EP1860327B1所示，信号管路通过包括滑阀和压力补偿器的装置连接至排出管路。已知的信号管路的排放系统具有这样的缺陷，即信号管路排放的延迟，并且在液压系统生产过程中请求既耗时、成本又高的高精度表面处理（抛光）的执行。
发明内容
本发明的目的是提供用于致动工作机的液压系统和液压分配器，该液压系统和液压分配器允许在消除上述缺陷的同时容易且经济地构造。
根据本发明，提供限定在所附的权利要求的范围内的液压系统和液压分配器。
附图说明
下面将参照附图描述本发明，附图示出非限制性的实施方式，其中：
图1为本发明的液压系统的优选实施方式的示意图，其中出于清楚的目的移除了一些零件；以及
图2以放大的比例示出图1的液压系统的细节。
具体实施方式
在图1中，用数字1指示作为整体的液压系统，液压系统1用于致动用于工作机（未示出）的多个液压致动器2。液压系统1包括高压油输送装置3、排放回流管路4和低压油排放装置5。
液压系统1还包括多个分配器6，每个分配器6与对应的致动器2相关联以调整馈送至致动器2自身的油的形态，下面将对此进行更详细地描述。
液压系统1包括多个控制器7，每个控制器7调节对应的分配器6的操作。一些分配器6a（在图1中仅示出其中的两个）由用户通过手动操作对应的控制杆来直接控制，每个控制杆机械地连接至相应的控制器7a。其他分配器6b（在图1中仅示出其中的一个）通过插入液压伺服控制器8由用户间接控制；在这种情况下，每个分配器6b包括由液压伺服控制器8液压地致动的控制器7b。
如图1所示，每个分配器6包括主滑阀9和压力补偿器10，主滑阀9由对应的控制器7致动并设有轴向滑动的阀芯。
补偿器10液压地连接至主滑阀9并具有主进口11和主排放装置12，主进口11可通过主滑阀9连接至主输送装置3，主排放装置12可通过主滑阀9连接至相应的液压致动器2。此外，补偿器10具有永久连接至输送装置11的前室13和可与排放装置5连接的后室14，下面将对此进行更详细地描述。
应注意，由手动控制杆控制的控制器7a致动的每个分配器6a还包括排出管路15，在备用阶段中排出管路15将补偿器10的前室13连接至排放装置5，下面将对此进行更详细地描述。
由手动控制杆控制的控制器7a致动的每个分配器6a包括测量节流阀19，测量节流阀19布置在前室13的上游以及进口11与排出管路15之间；测量节流阀19的功能为限制在压力下通过排出管路15流向出口5的油量以增加总能效。
由手动控制杆控制的控制器7a致动的每个分配器6a还包括单向阀20，单向阀20沿排出管路15布置；单向阀20的功能为防止油逆流并改进补偿器10的功能和致动精度。
如图1所示，液压系统1包括由对应的手动控制杆控制的多个分配器6a，各个补偿器10的前室13通过相应的排出管路15连接至同一共用排出管路16。液压系统1还包括排出阀17，排出阀17沿共用排出管路16布置并适用于打开或关闭共用排出管路16。
如图1所示，液压系统1还包括：激活（activation）管路22，在激活管路22中馈送有通常比存在于输送装置3中的油的压力小的压力的油，激活管路22液压地连接至排出阀17和伺服控制器8；激活阀23，激活阀23连接或隔断激活管路22与加压油的馈送，因而调节排出阀17的打开或关闭以及伺服控制器8的激活。
如图所示，液压系统1还包括：
信号管路21，连接至每个补偿器10的后室14；
副排出管路25，连接至排放装置5和用于每个分配器6的安全滑阀24。
安全滑阀24与对应的主滑阀9成一体，并且安全滑阀24沿副排出管路25布置并由对应的控制器7致动以打开或关闭副排出管路25。所有的安全滑阀24均沿副排出管路25串联地互相连接；当相应的主滑阀9保持在备用状态时，每个安全滑阀24不会中断副排出管路25，而当相应的主滑阀9布置在与备用状态不同的状态时安全滑阀24中断副排出管路25。
如图1所示，副排出管路25将信号管路21的节点28连接至排放装置5。排出管路25连接至信号管路21并与安全滑阀24上游（相对于油循环的方向）的节点28相通。换言之，相对于排出管路25中的油的循环方向，节点28是安全滑阀24的上游。以这种方式，当所有安全滑阀24处于关闭状态时（即当所有主滑阀9处于备用状态时），液压系统1允许信号管路21相对于已知类型的液压系统更快地排放，因为信号管路21直接连接至排出管路25。我们说，排出管路25直接连接至信号管路21的节点28，这意味着在没有插入任何其它装置的情况下排出管路25连接至信号管路21的节点28。
液压系统1还包括：
调压器26，其从输送装置3馈送并连接至信号管路21的节点28；
限压器27，其适用于将信号管路21的节点28连接至排放装置5；
辅助排出管路29，将信号管路21的节点28连接至排放装置5；
辅助滑阀30，其为电致动并沿辅助排出管路29插入以打开或关闭辅助排出管路29自身。
根据图1所示，液压系统1包括多个分配器6，多个分配器6组合成一体以形成（已知类型的并且如图示意性所示的）分配块B；分配器6的数量与由液压系统1馈送的液压致动器2的数量相匹配。通常，小型挖掘机适用于由9至12个致动器馈送。每个分配器6具有（以已知方式且图中示意性地示出）多个连接元件，从而例如允许油从分配器6流至相邻的分配器，如图1所示的那样。
每个排出管路15、共用排出管路16和信号管路21被制成为控制管（次要的）并由虚线示出；换言之，排出管路15、共用排出管路16和信号管路21存在减少的截面并适于用于调节补偿器10操作的少量油通过。而输送装置3被制成为功率管（主要的），并适于传递足够压力的油流以致动致动器2。
在使用中，用于致动小型挖掘机的液压系统1馈送有190-240巴压力的油；而在“备用”或空闲阶段（如图1所示），输送装置3中的油压保持在10-20巴之间。
为了根据图1所示的备用配置准备液压系统1，激活阀23被断开（即断电），然后被布置成将激活管路22连接至排放装置5的状态。在这样的情况下，激活管路22没有连接至排放装置5的液压压力；因此，致动器8不能操作，因为其缺乏必要的液压压力（因此施加在伺服控制器8上的任何动作不会在相应的分配器6b以及因此在相应的液压致动器2上产生任何效果）。此外，当激活管路22没有液压压力时，液压控制的排出阀17布置成关闭状态（排出阀17正常关闭），从而确定分配器6a的补偿器10的所有前室13连接至排放装置5；因此作用在分配器6a的控制器7a上，不能获得相应的液压致动器2的任何移动，因为其对应的补偿器10因前室13连接至排放装置5而完全失效。换言之，在由手动控制杆控制的控制器7a致动（意外或故意）例如以使相应的主滑阀9处于工作状态并且液压系统1处于备用模式的情况下，从输送装置3送至补偿器10的前室13的加压油通过排出管路15朝向排放装置5转移。以这种方式，补偿器10的致动被禁止，其仍保持在防止油流至相应的致动器2的备用状态。
从上述公开中可知，上述液压系统1允许通过较经济的液压类型的调节元件和简单且快速的部署，完全禁止由手动控制杆控制的控制器7a致动的致动器2的备用阶段中的致动。
还可以看出，信号管路21直接连接至副排放管路25的液压系统1的实施增加了以及液压系统1的排放和反应速度，并便利、加速生产时间且降低生产成本（在液压系统中采用较少的机械组件和较少的表面处理，例如抛光）。
因此，液压系统1增加了小型挖掘机的安全性，确保了将备用状态中每个致动器2的禁止并避免使用机械锁定装置或复杂的逻辑控制。

Claims (8)

1.用于致动工作机的液压致动器(2)的液压系统；所述液压系统(1)包括：
高压油输送装置(3)；
低压油排放装置(5)；
至少一个第一滑阀(9)，所述第一滑阀(9)包括轴向滑动的第一阀芯并控制第一液压致动器(2)；
第一控制器(7a)，能够由操作者通过控制杆直接致动，所述第一控制器(7a)控制所述第一滑阀(9)的第一阀芯的状态；以及
第一压力补偿器(10)，液压地连接至所述第一滑阀(9)，并具有主进口(11)和主出口(12)，所述主进口(11)能通过所述第一滑阀(9)连接至所述高压油输送装置(3)，所述主出口(12)能通过所述第一滑阀(9)连接至所述第一液压致动器(2)，所述第一压力补偿器(10)具有前室(13)，所述前室(13)确定所述压力补偿器(10)的控制并永久连接至所述主进口(11)；
所述液压系统(1)的特征在于，所述液压系统(1)包括：
第一排出管路(15)，所述第一排出管路(15)将所述第一压力补偿器(10)的所述前室(13)连接至所述低压油排放装置(5)，并设有排出阀(17)，所述排出阀(17)被致动以打开或关闭所述第一排出管路(15)；
信号管路(21)，连接至所述第一压力补偿器(10)的后室(14)，其中，所述信号管路(21)具有节点(28)；
第二排出管路(25)，将所述信号管路(21)的所述节点(28)连接至所述低压油排放装置(5)，其中，所述第二排出管路(25)直接连接至所述信号管路(21)，与所述节点(28)相通；以及
安全滑阀(24)，包括第二阀芯，所述第二阀芯固定至所述第一滑阀(9)的第一阀芯，轴向滑动，以及沿所述第二排出管路(25)布置以关闭或打开所述第二排出管路(25)自身。
2.根据权利要求1所述的液压系统，包括激活阀(23)，所述激活阀(23)控制所述排出阀(17)的状态。
3.根据权利要求2所述的液压系统，其中：
所述排出阀(17)与激活管路(22)中的油压相关地被液压地致动；以及
所述激活阀(23)选择性地将所述激活管路(22)连接至所述低压油排放装置(5)或连接至具有压力比存在于所述高压油输送装置(3)中的油的压力小的油的油输送装置。
4.根据权利要求2所述的液压系统，还包括：
第二滑阀(9)，包括轴向滑动的第三阀芯并控制第二液压致动器(2)；以及
液压伺服控制器(8)，通过第二控制器(7b)控制所述第二滑阀(9)的第三阀芯的状态，并通过所述激活阀(23)的动作被启用或禁用。
5.根据权利要求1所述的液压系统，包括测量节流阀(19)，所述测量节流阀(19)限制流过所述第一排出管路(15)的油的流速。
6.根据权利要求5所述的液压系统，其中，所述测量节流阀(19)布置在所述前室(13)的上游以及所述主进口(11)与所述第一排出管路(15)之间。
7.根据权利要求1所述的液压系统，包括单向阀(20)，所述单向阀(20)沿所述第一排出管路(15)布置。
8.根据权利要求1所述的液压系统，包括：
多个第一滑阀(9)，所述多个第一滑阀(9)中的每一个包括轴向滑动的第一阀芯并控制相应的第一液压致动器(2)；
多个控制器(7a)，所述多个控制器(7a)中的每一个能够由操作者通过对应的控制杆致动，并直接控制相应的第一滑阀(9)的第一阀芯的状态；以及
多个第一压力补偿器(10)，所述多个第一压力补偿器(10)中的每一个液压地连接至相应的第一滑阀(9)，并具有前室(13)，所述前室(13)连接至所有第一压力补偿器(10)共用的同一第一排出管路(15)。
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