CN107218260A - 一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，包括一号液压缸和二号液压缸，一号液压缸和二号液压缸均连接至三位四通伺服阀，三位四通伺服阀经液压泵、吸油过滤器连接至油箱，一号液压缸、二号液压缸分别经一号隔离缸、二号隔离缸连接至液压桥路，液压桥路的一条回路经蓄能器、加热冷却装置连接至被试产品；另一条液压回路连接至被试产品。本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统，实现了常温液压油与高低温油液隔离，系统的加压与换向都在常温一侧进行，避免了液压泵和伺服阀等高低温液压件的使用，把高低温端放到加热冷却装置中，加热冷却功率小，安全可靠，成本低。

Description

一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统
技术领域
本发明属于液压系统领域，尤其是涉及一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统。
背景技术
在航空航天设备上，液压系统的油液最低温度会达到-45℃，最高温度会达到80℃，如此变化大的温度给液压元件的选型带来了困难，高低温液压元器件昂贵，制造商掌握在少数几个发达国家手里，有些液压件在满足如此跨度大的温度范围内，难以寻到。在对航空航天设备零件测试试验台上，需要对进入到产品的液压油液进行加热或冷却模拟产品的真实温度情况，考核产品的可靠性和密封性，如果完全采用高低温液压件，成本大大上升，使用寿命缩短，既不利于试验台的维护，也不利于产品的测试，可靠性大大降低，当液压油液处于低温情况，粘度变大，将使液压泵自吸不足(柱塞泵尤甚)，产生大的噪声和震动，不能正常工作。所以对高低温液压元件应该尽可能的少用。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，以提供一种可以直接运用在需要高低温油液的测试设备中，安全性高、成本低、可靠性强，适于普及及推广使用的对高压油液进行加热和冷却的液压系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，包括吸油过滤器、液压泵、三位四通伺服阀、两个液压缸、一号隔离缸、二号隔离缸、蓄能器、加热冷却装置、回油过滤器、溢流阀和二位二通换向阀，两个液压缸分别为一号液压缸和二号液压缸，且均串联到液压回路中，所述一号液压缸的一端连接至所述三位四通伺服阀的第一工作油口，所述三位四通伺服阀的第二工作油口连接至所述二号液压缸，第三工作油口分别连接至所述二位二通换向阀、所述液压泵和所述溢流阀，所述溢流阀经所述回油过滤器连接至油箱，所述液压泵经所述吸油过滤器连接至油箱，所述液压泵连接至电动机，所述二位二通换向阀经五号单向阀连接至所述蓄能器，所述一号液压缸和所述二号液压缸的另一端分别连接至所述一号隔离缸和所述二号隔离缸，所述一号隔离缸、所述二号隔离缸与若干所述单向阀组成的液压桥路连接，所述液压桥路的一条液压回路经所述蓄能器、所述加热冷却装置、二号球阀和一号高压过滤器后连接至被试产品的一个工作油口；另一条液压回路经三号球阀和二号高压过滤器后连接至被试产品的另一个工作油口，所述液压桥路的两条液压回路连通。
进一步的，所述液压桥路包括一号单向阀、二号单向阀、三号单向阀和四号单向阀，所述括一号单向阀和所述三号单向阀串联，所述括二号单向阀和所述四号单向阀串联，所述一号单向阀和所述二号单向阀均连接至所述一号隔离缸的无杆腔，所述三号单向阀和所述四号单向阀均连接至所述二号隔离缸的无杆腔，所述括一号单向阀和所述三号单向阀之间的液压回路经所述蓄能器、所述加热冷却装置连接至所述二号球阀的一端，所述二号球阀的另一端分别连接至所述一号高压过滤器和四号球阀的一端，所述四号球阀的另一端连接至一号压力表，所述一号高压过滤器的另一端连接至被试产品的一个工作油口，所述括二号单向阀和所述四号单向阀之间的液压回路分别经一号球阀与另一条液压回路连通、经过三号球阀连接至所述二号高压过滤器和五号球阀的一端，所述五号球阀的另一端连接至二号压力表，所述二号高压过滤器的另一端连接至被试产品的另一个工作油口。
进一步的，所述吸油过滤器、所述液压泵、所述三位四通伺服阀、所述一号液压缸、所述二号液压缸、所述二位二通换向阀、所述溢流阀、所述电动机和所述回油过滤器均为常温液压件，所述一号隔离缸、所述二号隔离缸、所述蓄能器、所述加热冷却装置、所述一号单向阀、所述二号单向阀、所述三号单向阀、所述四号单向阀、所述一号球阀、所述二号球阀、所述三号球阀、所述四号球阀、所述五号球阀、所述一号压力表、所述二号压力表、所述一号高压过滤器、所述二号高压过滤器和所述五号单向阀能承受的温度范围均为-45℃至80℃。
进一步的，所述一号液压缸的有杆腔和所述二号液压缸的有杆腔连接，无杆腔连接至所述三位四通伺服阀的第一工作油口，所述三位四通伺服阀的第二工作油口连接至所述二号液压缸的无杆腔，所述二号液压缸的有杆腔、所述一号液压缸有杆腔分别连接至所述二号隔离缸的有杆腔、所述一号隔离缸的有杆腔。
进一步的，所述一号隔离缸和所述二号隔离缸的结构完全相同。
进一步的，所述一号液压缸和所述二号液压缸的结构完全相同。
进一步的，所述被试产品的执行元件可以是液压缸也可以是液压马达。
相对于现有技术，本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统具有以下优势：
(1)本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统，实现了常温液压油与高低温油液隔离，系统的加压与换向都在常温一侧进行，高低温油液被封闭在高低温隔离缸的一侧，避免了液压泵和伺服阀等高低温液压件的使用，把高低温端放到加热冷却装置中，加热冷却功率小，安全可靠，成本低。
(2)本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统，可以直接运用在需要高低温油液的测试设备中，安全性高、成本低、可靠性强，适于普及及推广使用。
(3)本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统，设置的蓄能器，能够减小系统波动，保持恒定压力。
(4)本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统，设置的一号球阀，使一号隔离缸和二号隔离缸油液沟通，实现循环加热冷却，到达试验所需的温度。
(5)本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统，设置的二位二通换向阀通电时，可以起到向高低温油液腔补油，同时可以避免三位四通伺服阀换向时带来的压力波动。
(6)本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统，设置的三位四通伺服阀采集被试产品入口端的压力信号控制三位四通伺服阀的开度，保持被试产品端的压力处于恒值。
(7)本发明所述的对高压油液进行加热和冷却的液压系统，设置的一号高压过滤器和二号高压过滤器，有效防止具有杂质的油液进入到被试产品。
附图说明
构成本发明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为本发明实施例所述的液压系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-吸油过滤器；2-液压泵；3-三位四通伺服阀；4-一号液压缸；5-二号液压缸；6-一号隔离缸；7-二号隔离缸；8-蓄能器；9-加热冷却装置；10-一号单向阀；11-二号单向阀；12-三号单向阀；13-四号单向阀；14-一号球阀；15-二号球阀；16-三号球阀；17-四号球阀；18-五号球阀；19-一号压力表；20-二号压力表；21-一号高压过滤器；22-二号高压过滤器；23-五号单向阀；24-二位二通换向阀；25-溢流阀；26-电动机；27-回油过滤器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，如图1所示，包括吸油过滤器1、液压泵2、三位四通伺服阀3、两个液压缸、一号隔离缸6、二号隔离缸7、蓄能器8、加热冷却装置9、回油过滤器27、溢流阀25和二位二通换向阀24，两个液压缸分别为一号液压缸4和二号液压缸5，且均串联到液压回路中，所述一号液压缸4的一端连接至所述三位四通伺服阀3的第一工作油口，所述三位四通伺服阀3的第二工作油口连接至所述二号液压缸5，第三工作油口分别连接至所述二位二通换向阀24、所述液压泵2和所述溢流阀25，所述溢流阀25经所述回油过滤器27连接至油箱，所述液压泵2经所述吸油过滤器1连接至油箱，所述液压泵2连接至电动机26，所述二位二通换向阀24经五号单向阀23连接至所述蓄能器8，所述一号液压缸4和所述二号液压缸5的另一端分别连接至所述一号隔离缸6和所述二号隔离缸7，所述一号隔离缸6、所述二号隔离缸7与若干所述单向阀组成的液压桥路连接，所述液压桥路的一条液压回路经所述蓄能器8、所述加热冷却装置9、二号球阀15和一号高压过滤器21后连接至被试产品的一个工作油口；另一条液压回路经三号球阀16和二号高压过滤器22后连接至被试产品的另一个工作油口，所述液压桥路的两条液压回路连通，此处的蓄能器8的作用是减小系统波动，保持恒定压力。
所述液压桥路包括一号单向阀10、二号单向阀11、三号单向阀12和四号单向阀13，所述括一号单向阀10和所述三号单向阀12串联，所述括二号单向阀11和所述四号单向阀13串联，所述一号单向阀10和所述二号单向阀11均连接至所述一号隔离缸6的无杆腔，所述三号单向阀12和所述四号单向阀13均连接至所述二号隔离缸7的无杆腔，所述括一号单向阀10和所述三号单向阀12之间的液压回路经所述蓄能器8、所述加热冷却装置9连接至所述二号球阀15的一端，所述二号球阀15的另一端分别连接至所述一号高压过滤器21和四号球阀17的一端，所述四号球阀17的另一端连接至一号压力表19，所述一号高压过滤器21的另一端连接至被试产品的一个工作油口，所述括二号单向阀11和所述四号单向阀13之间的液压回路分别经一号球阀14与另一条液压回路连通、经过三号球阀16连接至所述二号高压过滤器22和五号球阀18的一端，所述五号球阀18的另一端连接至二号压力表20，所述二号高压过滤器22的另一端连接至被试产品的另一个工作油口，一号球阀14是为了沟通一号隔离缸6的无杆腔和二号隔离缸7的无杆腔的油液，循环加热冷却，到达试验所需的温度；二号球阀15和三号球阀16为了截断与被试产品的进回油。
所述吸油过滤器1、所述液压泵2、所述三位四通伺服阀3、所述一号液压缸4、所述二号液压缸5、所述二位二通换向阀24、所述溢流阀25、所述电动机26和所述回油过滤器27均为常温液压件，所述一号隔离缸6、所述二号隔离缸7、所述蓄能器8、所述加热冷却装置9、所述一号单向阀10、所述二号单向阀11、所述三号单向阀12、所述四号单向阀13、所述一号球阀14、所述二号球阀15、所述三号球阀16、所述四号球阀17、所述五号球阀18、所述一号压力表19、所述二号压力表20、所述一号高压过滤器21、所述二号高压过滤器22和所述五号单向阀23能承受的温度范围均为-45℃至80℃。
所述一号液压缸4的有杆腔和所述二号液压缸5的有杆腔连接，无杆腔连接至所述三位四通伺服阀3的第一工作油口，所述三位四通伺服阀3的第二工作油口连接至所述二号液压缸5的无杆腔，所述二号液压缸5的有杆腔、所述一号液压缸4有杆腔分别连接至所述二号隔离缸7的有杆腔、所述一号隔离缸6的有杆腔。
所述一号隔离缸6和所述二号隔离缸7的结构完全相同。
所述一号液压缸4和所述二号液压缸5的结构完全相同。
所述被试产品的执行元件可以是液压缸也可以是液压马达。
一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统的工作原理为：
当三位四通伺服阀3处于左位的时候，二号液压缸5二号液压缸5伸出，一号液压缸4一号液压缸4缩回，当三位四通伺服阀3处于右位的时候，一号液压缸4一号液压缸4伸出，二号液压缸5二号液压缸5缩回，通过三位四通伺服阀3的换向控制一号液压缸4和二号液压缸5一号液压缸4伸出、缩回；当一号液压缸4伸出，二号液压缸5缩回的时候，一号液压缸4通过机械连接使一号隔离缸6缩回，被挤压的高压油液通过一号单向阀10经过蓄能器8，此处的蓄能器8的作用是减小系统波动，保持恒定压力，进入到加热冷却装置9对油液进行加热和冷却，出来的高压高低温油液经过二号球阀15进入到被试产品中，一号球阀14是为了沟通两腔油液，循环加热冷却，到达试验所需的温度；从被试产品出来的回油经过三号球阀16，通过由四个单向阀组成的液压桥路中的四号单向阀13进入到二号隔离缸7的无杆腔，此工况为一号液压缸4伸出，一号隔离缸6缩回，二号液压缸5缩回，二号隔离缸7伸出。二号球阀15和三号球阀16是为了截断被试产品的进回油。二位二通电磁换向阀24的作用是在三位四通伺服阀3换向的时候，向高低温端补充油液，保持压力的恒定。
液压泵，能通过改变系统常温端的流量改变高低温端的流量。因为常温端的流量与隔离腔端高低温端的流量比值等于常温端液压缸无杆腔面积与高低温隔离缸无杆腔的面积的比值。这建立在常温缸与高低温缸在运动时速度一致，而系统的流量Q等于速度v乘以面积A，即Q＝v×A，从而Q常温/A常温缸＝Q高低温/A高低温缸，可以得出Q常温/Q高低温＝A常温缸/A高低温缸。溢流阀，改变溢流阀的开度，控制系统的常温端的压力，三位四通伺服阀3后常温端的压力与隔离腔端高低温端的压力比值等于常温端液压缸无杆腔面积与高低温隔离缸无杆腔的面积的反比。这建立在常温缸与高低温缸输出的力相等，而F＝P×A，所以P常温×A常温缸＝P高低温×A高低温缸，可以得出P常温/P高低温＝A高低温缸/A常温缸。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，其特征在于：包括吸油过滤器(1)、液压泵(2)、三位四通伺服阀(3)、两个液压缸、一号隔离缸(6)、二号隔离缸(7)、蓄能器(8)、加热冷却装置(9)、回油过滤器(27)、溢流阀(25)和二位二通换向阀(24)，
两个液压缸分别为一号液压缸(4)和二号液压缸(5)，且均串联到液压回路中，所述一号液压缸(4)的一端连接至所述三位四通伺服阀(3)的第一工作油口，所述三位四通伺服阀(3)的第二工作油口连接至所述二号液压缸(5)，第三工作油口分别连接至所述二位二通换向阀(24)、所述液压泵(2)和所述溢流阀(25)，所述溢流阀(25)经所述回油过滤器(27)连接至油箱，所述液压泵(2)经所述吸油过滤器(1)连接至油箱，所述液压泵(2)连接至电动机(26)，所述二位二通换向阀(24)经五号单向阀(23)连接至所述蓄能器(8)，
所述一号液压缸(4)和所述二号液压缸(5)的另一端分别连接至所述一号隔离缸(6)和所述二号隔离缸(7)，所述一号隔离缸(6)、所述二号隔离缸(7)与若干所述单向阀组成的液压桥路连接，所述液压桥路的一条液压回路经所述蓄能器(8)、所述加热冷却装置(9)、二号球阀(15)和一号高压过滤器(21)后连接至被试产品的一个工作油口；另一条液压回路经三号球阀(16)和二号高压过滤器(22)后连接至被试产品的另一个工作油口，所述液压桥路的两条液压回路连通。
2.根据权利要求1所述的一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，其特征在于：所述液压桥路包括一号单向阀(10)、二号单向阀(11)、三号单向阀(12)和四号单向阀(13)，所述括一号单向阀(10)和所述三号单向阀(12)串联，所述括二号单向阀(11)和所述四号单向阀(13)串联，所述一号单向阀(10)和所述二号单向阀(11)均连接至所述一号隔离缸(6)的无杆腔，所述三号单向阀(12)和所述四号单向阀(13)均连接至所述二号隔离缸(7)的无杆腔，所述括一号单向阀(10)和所述三号单向阀(12)之间的液压回路经所述蓄能器(8)、所述加热冷却装置(9)连接至所述二号球阀(15)的一端，所述二号球阀(15)的另一端分别连接至所述一号高压过滤器(21)和四号球阀(17)的一端，所述四号球阀(17)的另一端连接至一号压力表(19)，所述一号高压过滤器(21)的另一端连接至被试产品的一个工作油口，
所述括二号单向阀(11)和所述四号单向阀(13)之间的液压回路分别经一号球阀(14)与另一条液压回路连通、经过三号球阀(16)连接至所述二号高压过滤器(22)和五号球阀(18)的一端，所述五号球阀(18)的另一端连接至二号压力表(20)，所述二号高压过滤器(22)的另一端连接至被试产品的另一个工作油口。
3.根据权利要求2所述的一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，其特征在于：所述吸油过滤器(1)、所述液压泵(2)、所述三位四通伺服阀(3)、所述一号液压缸(4)、所述二号液压缸(5)、所述二位二通换向阀(24)、所述溢流阀(25)、所述电动机(26)和所述回油过滤器(27)均为常温液压件，
所述一号隔离缸(6)、所述二号隔离缸(7)、所述蓄能器(8)、所述加热冷却装置(9)、所述一号单向阀(10)、所述二号单向阀(11)、所述三号单向阀(12)、所述四号单向阀(13)、所述一号球阀(14)、所述二号球阀(15)、所述三号球阀(16)、所述四号球阀(17)、所述五号球阀(18)、所述一号压力表(19)、所述二号压力表(20)、所述一号高压过滤器(21)、所述二号高压过滤器(22)和所述五号单向阀(23)能承受的温度范围均为-45℃至80℃。
4.根据权利要求1所述的一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，其特征在于：所述一号液压缸(4)的有杆腔和所述二号液压缸(5)的有杆腔连接，无杆腔连接至所述三位四通伺服阀(3)的第一工作油口，所述三位四通伺服阀(3)的第二工作油口连接至所述二号液压缸(5)的无杆腔，所述二号液压缸(5)的有杆腔、所述一号液压缸(4)有杆腔分别连接至所述二号隔离缸(7)的有杆腔、所述一号隔离缸(6)的有杆腔。
5.根据权利要求1所述的一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，其特征在于：所述一号隔离缸(6)和所述二号隔离缸(7)的结构完全相同。
6.根据权利要求1所述的一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，其特征在于：所述一号液压缸(4)和所述二号液压缸(5)的结构完全相同。
7.根据权利要求1所述的一种对高压油液进行加热和冷却的液压系统，其特征在于：所述被试产品的执行元件可以是液压缸也可以是液压马达。
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