CN1047723A - 动力传送装置 - Google Patents

Abstract

一种液压控制系统，包括液压管路、液压控制机构，和将液压管路连接控制机构的延迟网络，用于限制通过该网络的液体流量，从而延迟和衰减控制机构对液压管路中液压脉动的响应。延迟网络包括一对单向阀，用于控制正反向流量。各单向阀包括连通液压管路和控制机构的通道、阀元件，和弹性地将该阀元件推动关闭该通道的弹簧，使流动阻尼随液压管路与控制机构之间流量的降低而增加。

Description

本发明涉及一种液压控制系统，更准确地说，是涉及一种变量液压泵的压力补偿装置。

在现有技术中存在许多种液压控制系统，在该系统中将一个延迟网络连接在液压管路与工作液体控制机构之间，用以限制通向该控制机构的流量，从而延迟和衰减该控制机构对液压管路的流体压力脉动的响应。具有这种特性的延迟网络的一个例子是在美国专利第4，695，230号中所公开的一种变量液压泵的载荷感测压力补偿装置。补偿控制系统的延迟和衰减有助于消除控制机构的压力脉动，从而有助于在泵重载条件下防止泵排液量控制装置的振荡运动。

通常，本主题特性的延迟网络包括一个设置在液压管路中的节流孔，该节流孔与在该小孔的下游处由管路本身或由一分立的蓄液器形成的流体体积腔相配合来限制液体流量。这种节流孔腔体组合显示出脉动流动通过节流孔阻尼，造成该腔体压力脉动减弱的理想特性。但是，对于液体流节流孔阻尼是高度非线性的，并当总液体流量趋近于零时也趋近于零。（名词“节流孔阻压”是指递增阻尼，即通过节流孔的某种稳态流动的流体的压力变量除以流量变量。）这样，节流孔/腔体网络的过滤或减弱特性在低流量流动时就失效，因为该节流孔阻尼趋近于零。

因此，本发明的总的目的是在主液压管路与液体控制机构之间提供一种包括一个延迟网络的液压控制系统，该流体控制机构显示出或者其特征是，当液体流量趋近于零时，对液体流的阻尼是增加的。本发明的另一个而且是相关的目的是提供一种具有上述特性的系统，即在所述低流量情况下保持其阻尼，同时当流量增加时，保持恒定的阻尼或者增加阻尼。

本发明的再一个目的是提供一种包括压力补偿网络的变量泵控制系统，该控制系统采用随着载荷压力的变化来控制泵排液量的延迟网络。

本发明的另外一个目的是提供一种用于液压流体系统中的串连连接的双向单向阀，使该系统在液体流量变化时，尤其是在低流量情况下获得一更接近恒定的阻尼。

根据本发明的第一重要方面所提供的液压控制系统包括一个液压管路，一个液压控制机构和一个将该液压管路连接到控制机构上的延迟网络，用于限制通过其间的液体流量，并由此来延迟和衰减该控制机构对液压管路中的液体压力脉动的响应。该延迟网络包括一个单向阀，该阀包括一个将液体管路与控制机构连通的液体通道、一个阀元件，和一个用于弹性地推动阀元件关闭该通道的弹簧，从而当液体管路中供给控制机构中的液体流量减少时液体流动的阻尼就增加。最好是将这样一对单向阀在液压管路与控制机构之间进行并联连接，可控制地限制两个方向的液体流量。为了补偿通过该单向阀或一对单向阀的流量的增加而降低阻尼，可以将一个随着液体流量的变化而增加阻尼的节流孔串连在该阀上。此方法试图使该组合的压力降/流量特性进一步线性化。

根据本发明的第二重要方面，一压力补偿的变量液压泵控制系统包括一个带有排液量控制连接杆和液体输出口的变量液压泵。一条液压管路通过一个控制阀系统连接到该泵的输出口，和一个补偿网络用以响应液压管路中的液体压力来控制泵的排液量。一个单向阀，最好是如前面所述的一对反向并联的单向阀，连接在液压管路与压力补偿机构之间，用以限制和衰减通向控制机构的液体流量。这样，较高频率的压力脉动由该补偿网络隔绝，随后泵输出和载荷的脉动降低，并获得泵的较高程度的稳定性。

根据本发明的第三重要方面，安置前面所述的两个反向并联的单向阀作为一个单一的双向液压单向阀组件，该单向阀组件包括一个带有内腔的壳体，该内腔的轴向相对两端设有液体开口。第一阀元件包括一个接近上述内腔的一轴向端部带有一底部的杯形套筒和一个由壳体包围的可轴向地在上述内腔内滑动的侧壁。一个第一液体通道延伸通过套筒的底部接近至上述内腔其中之一个的开口。第二阀元件包括一个可伸缩滑动地容纳在上述套筒侧壁内的阀芯。一个第二液体通道接近壳体内腔的第二端部经过阀芯端部延伸，从内部接近套筒的侧壁。在套筒与阀芯的径向相对的表面之间形成一条液体通道，用于使通过该通道的液体随着该套筒与阀芯相互间的轴向位置变化而变化。在套筒与阀芯之间设有一处于压缩状态的螺旋弹簧，从而将两个阀元件朝着壳体内腔的对应两端推压。在本发明的最佳实施例中，在滑套与阀芯的径向相对的两表面之间的液体通道至少包括一个在阀芯外侧壁上形成的槽，并且最好是一对沿直径方向相对的两个槽。一个槽或一对槽具有供液体流动的横载面，其流量随着两个阀元件相互间的轴向位置的变化而变化。为了在高流速液体条件下限制液体通道，可以在壳体的液体通道的一个或两个开口处可包括一个预选直径的阻尼孔。

下面结合附图对本发明进行介绍，将对本发明以及其它目的，特征和优点更清楚地理解，其中：

图1    是本发明的压力补偿变量泵控制系统的液压工作原理图;

图2    是本发明目前最佳实施例中的双向单向阀的沿直径方向的剖面侧视图;

图3    是图2中由线条3所包围部分的局部放大视图。

图1    表示本发明的一个目前最佳实施例中的压力补偿变量液压泵控制系统10，该系统包括一个变量泵12，泵12带有一个可移动的用以改变泵活塞的排液量或行程的斜摆板14。泵12从一贮液槽16中将压力液体通过一个控制阀的系统18供入液压管路20，以便流向液压载荷（未示出）。一个活塞22由螺旋弹簧24和管路20中的液体压力推到获得最大的泵排液量时斜摆板14的位置。一个较大的装有轭铁的活塞26沿与活塞22是相反方向的方向上作用于斜摆板14上。一个载荷感测和压力补偿系统28接受来自泵12的输出压力和液压管路20中的液体压力，由此作为这两压力的函数来控制活塞26的位置。美国专利第3，554，093号公开了一种如图1所示型式的典型泵12。就上述范围描述的图1中的泵控制系统作为一个例子，在美国专利4，695，230中进行了更详细地描述，该专利所公开的内容在这里作为本发明的参考资料。

根据本发明，一对反向设置的单向阀30、32在液压管路20和载荷感测/压力补偿系统28之间并联连接。更详细地说，阀30包括一个阀元件34，元件34通过一个螺旋弹簧36对着阀座38进行弹性压紧，堵住液体从管路20流向系统28的流动，而阀32包括一个元件40，该元件由一个螺旋弹簧42对着阀座44进行弹性压紧，堵住液体从系统28流向管路20。然而，阀30，32每一个都允许流体沿着与其逆方向相反的方向流动，所具有的阻尼大小与液体流量大小成反比地变化。也就是说，阀32对于液体从左到右（在图1中的方向）流动的阻尼在零流量（和负流量）接近于无限大，但当该液体流从左向右推动元件40克服弹簧42的作用力而离开阀座44时该阻尼降低。同样地，在零和负的流量条件下，阀30对液体从右向左的阻尼接近于无限大，但是随着克服弹簧36的作用力的液体流量的增加阻尼降低。

图2和图3表示本发明的目前最佳实施例的一个双向单向阀组件50，该组件是图1中单向阀30，32组合在一起形成一个整体的组合件。阀组件50包括一个带有一对用螺纹拧入其内的端塞54，56的圆筒形壳体52。端塞54，56在其入口端面上具有各自的直径方向槽55，57。壳体52和端塞55，56一起形成一个轴向设置的液体内腔58，该液体内腔在其两面对腔体端部通过两端塞54，56上设置的同轴液体通道60，62开通。一对单向阀元件64，66伸缩地和滑动地设置在内腔58内。阀元件64包括一个端盖68，它用螺纹拧入空心圆筒形套筒70的一端内。端盖68带有一个端部凸缘72，该凸缘将密封圈74面对着套筒70的相对端部设置，以形成阀元件64的大致杯形轮廓。一个液体通道76通过端盖68延伸并与壳体52和液体通道60，62同轴设置。

阀元件66包括一个可伸缩和滑动地设置在套筒70内的滑阀或阀芯。T-型液体通道77包括一个在靠近端塞54的通道60并与其同轴的中央通道78，和一对直径方向相对设置的通道80，82，它们从中央通道78扩展到阀元件66的与套筒70的相对内壁表面相邻的侧壁上。一对槽84，86从通道80，82的端部沿着阀元件66的外表面朝着位于套筒70的相对的内壁表面上的圆筒形台肩88轴向延伸。槽84，86从通道80，82朝着台肩88呈逐渐变窄的斜度。一个螺旋弹簧90以压缩的形式约束在端盖68的内凹部92与阀元件66上一个相对的内凹部94之间。这样，螺旋弹簧90就将阀元件64，66沿轴向往外压向相关的端盖56，54到达图2和图3所示的零流量位置。

在工作过程中，首先设定液体压力是图2和图3中从左到右的方向，液体流经端塞54和通道60进入内腔58内。液压流体压力对着阀元件66的相对端表面96，克服螺旋弹簧90的作用力将阀元件66向着图2所示右边推进。同时，对着套筒70的环形端表面98的压力（表面98的面积最好等于阀元件66的端部表面96的面积）与弹簧90配合将阀元件64向右对着端塞56的相对端面压紧。当阀元件66在液体压力作用下向右位移时，槽84，86开始与台肩58搭接，从而使液体通过槽84，86流动经过台肩88进入阀元件66与端盖68之间的体积内，然后经过通道76和通道62流出阀组件。从左到右方向增加的液体压力增加了阀元件66的向右运动，允许更大的液流量通过槽84，86。应当承认，在附图中所示的槽84，86的带锥度的外形仅仅是举例说明，其它的槽的轮廓和几何形状都可以采用，以获得任何一种要求特性的液体流量。

同样，如果设定液体压力是图2中的从右向左，作用在端盖68的端面100上的压力将阀元件64向着图2的左边推动。同时，作用在环形端面102和凹部94的底面104上（上述两部分面积之和最好等于端面100的表面积）的液体压力将阀元件66向左推动。当液体压力增加时，台肩88与槽84，86径向对准，使液体可以通过各槽，通过通道80，82，78流过，随后流经端塞54的通道60。这样，阀组件50就可以有效地起到图1中以30，32符号显示的并联的反向单向阀的功能作用。

Claims (23)

1、一种液压控制系统，该系统包括一个液压管路、液压控制装置和将上述液压管路连接到上述液压控制装置上的延迟网络，上述延迟网络包括一个用于限制通过该网络的液体流量的装置，以便延迟和衰减上述控制装置对上述管路中的液体压力的响应，其特征在于，所述流量限制装置包括：

单向阀装置，它包括一个限定上述管路与上述控制装置连通起来的液体通道的装置，一个阀元件，和一个弹簧装置，该弹簧装置弹性地将所述阀元件推至其关闭上述通道位置，从而使上述流量限制装置当流经上述管路与上述控制之间的液体流量降低时，呈现增加液体流动阻尼的特性。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述单向阀装置包括一对所述阀元件，它们设置在上述限定通道的装置中，并与上述弹簧装置相连接，以反向并联的方向限制通过该通道的流量。

3、如权利要求2所述的系统，其特征在于，该系统还包括一个变量泵，该泵包括一个连接到上述液压流体控制装置上的泵排液量控制装置和一个连接到上述液压管路上的泵输出口。

4、如权利要求3所述的系统，其特征在于，其中所述液压流体控制装置包括一个用于随着上述压力管路内的压力变化来控制上述排液量控制装置的装置。

5、如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述单向阀装置包括：

一个壳体，它包括用以限定一轴向尺寸的内腔的装置，并限定位于该内腔的轴向相对两端的液体开口，

一个杯形套筒，该套筒包括一个在靠近上述内腔的一个轴向端部的底部，一个由所述壳体包围、在上述内腔内可轴向滑动的侧壁，和一个通过上述底部延伸的第一液体通道装置，

一个可伸缩和滑动地包围在上述套筒侧壁内的阀芯，和一个第二液体通道装置，该通道装置从邻近上述内腔的另一轴向端部的第一通道端部延伸至邻近上述套筒的侧壁内侧的第二通道端部，

一个位于上述套筒与上述阀芯之间的第三液体通道装置，该通道装置可随着上述套筒和阀芯相对轴向位置的变化而变化，将上述第二通道装置的第二端部连接至上述第一通道装置，

一个约束在上述套筒与阀芯之间，并朝着上述内腔的两个相应的端部推动上述套筒和阀芯的弹簧装置。

6、如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中所述第三液体通道装置包括一个在上述套筒侧壁上的内台肩，当上述阀芯和滑套由所述弹簧装置设定在上述腔体的轴向相对的两端时，该内台肩邻近上述第二通道装置的第二端部。

7、如权利要求6所述的系统，其特征在于，其中所述台肩当上述阀芯和套筒处于上述内腔的相对的两端部时，上述台肩与上述第二通道装置的第二端部是轴向间隔开，而且其中所述第三通道装置还包括一个与上述侧壁相对的并从上述第二通道装置的第二端部朝着上述台肩纵向延伸的槽，该槽具有一个液体流动的横截面，该横截面是沿其纵向变化的。

8、如权利要求7所述的系统，其特征在于，其中所述第二通道装置包括一个带有直径方向相对的第二端部的t-型通道，而且其中所述第三通道装置包括一个在所述阀芯的外表面上沿直径方向是相对的上述槽。

9、如权利要求8所述的系统，其特征在于，其中所述液体开口至少一个包括一个具有预定直径的节流孔，该节流孔起到对液体流动的阻尼随液体流量的增加而增加的作用。

10、如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述延迟网络还包括一个节流孔，它能起到对液体流动的阻尼随液体流量的增加而增加的作用。

11、一种压力补偿变量液压泵控制系统，它包括;

一个带有排液量控制装置和液体出口的变量液压泵，

一个连接到载荷上的液压管路，

一个将上述泵出口与上述液压管路连接在一起的装置，

一个用以响应液体压力，控制上述排液量控制装置的补偿装置，和

一种单向阀装置，该阀装置包括一个限定连通上述液压管路和上述补偿装置的流动通道的装置，一个阀元件，和一个弹簧装置，该弹簧装置弹性地将该阀元件推至关闭上述流动通道的位置，从而使流经该液体通道的液体流动阻尼随着上述管路与上述补偿装置之间的液体流量降低而增加。

12、如权利要求11所述的系统，其特征在于，其中所述单向阀装置包括一对设置在上述限定通道的装置内，并与上述弹簧装置相连接的所述阀元件，用于在相反的两并联方向上限制通过所述通道的流量。

13、如权利要求11所述的系统，其特征在于：其中所述单向阀装置包括：

一个壳体，该壳体包括限定一轴向尺寸的内腔的装置，并限定位于该内腔的轴向相对两端的液体开口。

一个杯形套筒，该套筒在靠近上述内腔的一个轴向端部处具有一底部，一个由上述壳体包围的在上述内腔内可轴向滑动的侧壁和一个通过上述底部延伸的第一液体通道装置，

一个可伸缩和滑动地包围在上述套筒的侧壁内的阀芯，和一个第二液体通道装置，该通道装置是从邻近上述内腔的另一轴向端部的第一通道端部至邻近上述套筒侧壁内侧的一第二通道端部，

一个第三液体通道装置，该通道装置位于上述滑套和上述阀芯之间，可以随着上述阀芯和滑套相互之间的轴向位置的变化而变化，将上述第二通道装置的第二端部与上述第一通道装置连接，

一个弹簧装置，该弹簧装置约束在上述阀芯与上述套筒之间，并将该阀芯和套筒朝着上述内腔的对应的两端部压紧。

14、如权利要求13所述的系统，其特征在于，其中所述第三液体通道装置包括一个设置在上述套筒的侧壁内的台肩，当上述阀芯和套筒由上述弹簧装置定位于上述内腔的轴向相对的两端部时，该台肩邻近上述第二通道装置的上述另一端部。

15、如权利要求14所述的系统，其特征在于，当上述阀芯和滑套位于上述内腔的相对两端时，上述台肩与上述第二通道装置的第二端部是轴向间隔开的，而且其中所述第三通道装置还包括一个位于上述侧壁的相对的上述阀芯外表面上，并从上述第二通道装置的第二端部朝着上述台肩纵向延伸的槽，该槽具有一个供液体流动的横截面积，该横截面沿其纵向是变化的横截面。

16、如权利要求15所述的系统，其特征在于，其中所述第二通道装置包括一个带有在直径方向两相对的第二端部的T-型通道，而且其中所述第三通道装置在上述阀芯的外表面上包括一对直径方向相对的上述槽。

17、如权利要求16所述的系统，其特征在于，其中所述液体开口至少一个包括一个预定直径的节流孔，该节流孔对液体流动的阻尼随着液体流量的增加而增加。

18、一种双向液体单向阀，它包括：

一个壳体，该壳体包括限定一轴向尺寸的内腔的装置，并限定在该内腔的轴向相对两端的液体开口，

一个包括一个杯形体的第一阀元件，该杯形体在其靠近上述内腔的一个轴端部具有一个底部，一个由所述壳体包围可在所述内腔内轴向滑动的侧壁，和一个通过上述底部延伸的第一液体通道装置，

一个包括一个可伸缩和滑动地包围在上述第一阀元件的侧壁内的第二阀元件，和一个从邻近上述内腔的另一轴向端部的第一端部延伸至邻近上述第一阀元件的二述侧壁内侧的第二端部的第二液体通道装置，

一个位于上述第一和第二阀元件之间的第三液体通道装置，该通道装置可以随着上述第一和第二阀元件相互间的轴向相对位置变化而变化，将上述第二通道装置的外端部与上述第一通道装置连接，

一个约束在上述第一和第二阀元件之间并将上述两阀元件朝着上述内腔的两对应的端部压紧的弹簧装置。

19、如权利要求18所述的阀组件，其特征在于，其中所述第三液体通道装置包括一个位于上述第一阀元件的侧壁上的内台肩，当上述两个阀元件由上述弹簧装置定位于上述内腔的轴向相对的两端部，该台肩邻近上述第二通道装置的第二端部。

20、如权利要求19所述的阀组件，其特征在于，当上述两个阀元件处于上述内腔的相对的两端部时，上述台肩与上述第二通道装置的第二端部是轴向间隔开的，而且其中所述第三通道装置还包括一个位于上述第二阀元件的外表面上与上述侧壁相对的并从上述第二通道装置的第二端部朝着上述台肩纵向延伸的槽。

21、如权利要求20所述的阀组件，其特征在于，其中所述槽具有供液体流动的横载面，该横载面沿着纵向是变化的。

22、如权利要求20所述的阀组件，其特征在于，其中所述第二通道装置包括一个带有直径方向上相对的两第二端部的T-型通道，而且其中所述第三通道装置包括一对位于上述第二阀元件的外表面上在直径方向上相对的上述槽。

23、如权利要求22所述的阀组件，其特征在于，其中所述液体开口至少一个包括一个预定直径的节流孔，该节流孔对流体流动的阻尼随着液体流量的增加而呈现增加。

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