CN108194457B - 液压顶升系统及塔式起重机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及起重设备领域，公开了一种液压顶升系统及塔式起重机，所述液压顶升系统包括顶升油缸(1)以及第一工作油路(L1)和第二工作油路(L2)，所述第一工作油路(L1)上连接有泄油油路(L3)，该泄油油路(L3)上设置有通断控制阀(2)并在远离无杆腔的一端连通至油箱(7)，所述泄油油路(L3)的位于通断控制阀(2)的远离无杆腔一侧的油路部分连接有补油油路(L4)，该补油油路(L4)上设置有正向出油口连通至有杆腔的第一单向阀(3)。本发明的液压顶升系统可以在发生断电、油液泄漏、平衡阀失效等状况时，在泄油的同时使得无杆腔排出的液压油通过补油油路(L4)进入有杆腔，具有环境友好、安全可靠等优点。

Description

液压顶升系统及塔式起重机
技术领域
本发明涉及起重设备领域，具体地涉及一种液压顶升系统。在此基础上，本发明还涉及具有该液压顶升系统的塔式起重机。
背景技术
目前，自升式塔式起重机(即塔机)的顶升系统通常采用液压驱动方式。随着工业技术的发展，用户对于产品人性化操作、安全可靠性及环境友好等方面提出了更高的要求。
在塔机升降操作过程中，不时会出现如断电、油液泄漏、平衡阀失效等状况。此时，塔头与标准节之间尚未固定，塔机处于不稳定的状态，需要及时将顶升油缸的活塞杆收回，以避免安全事故发生。在传统技术中，通常通过调节平衡阀实现降塔。然而，平衡阀在调节后需要借助专门的设备调回原定压力，操作复杂、影响作业效率。
为此，现有技术还提供了利用泄压管路泄压的降塔方式。例如，中国发明专利申请CN106762883A公开了一种用于塔机的液压系统，通过操控泄压管路上的手动换向阀排出顶升油缸无杆腔内的液压介质，由此收回活塞杆并降下塔头。
然而，这种液压系统仍存在问题。顶升油缸无杆腔内的液压油在活塞杆收回后全部回流至油箱，容易导致油箱内的液压油溢出，造成环境污染等问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的塔头非正常下降导致的环境污染问题，提供一种液压顶升系统，该液压顶升系统能够在塔头下降时避免油箱内的液压油溢出，具有环境友好等优点。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种液压顶升系统，包括顶升油缸以及分别对应连接于该顶升油缸的无杆腔和有杆腔的第一工作油路和第二工作油路，所述第一工作油路上连接有泄油油路，该泄油油路上设置有通断控制阀并在远离所述无杆腔的一端连通至油箱，所述泄油油路的位于所述通断控制阀的远离所述无杆腔一侧的油路部分连接有补油油路，该补油油路上设置有正向出油口连通至所述有杆腔的第一单向阀。
优选地，所述泄油油路的位于所述通断控制阀的远离所述无杆腔一侧的油路部分上设置有正向出油口连通至油箱的第二单向阀，该第二单向阀的开启压力大于所述第一单向阀的开启压力。
优选地，所述通断控制阀为二通换向阀。
优选地，所述第一工作油路上设置有平衡阀，所述泄油油路连接于所述第一工作油路的位于所述顶升油缸与所述平衡阀之间的油路部分。
优选地，所述泄油油路上设置有节流阀。
优选地，所述顶升油缸连接有防爆阀，所述无杆腔通过该防爆阀连通至所述第一工作油路。
优选地，所述第二工作油路具有相互并联的回油工作油路和进油工作油路，所述回油工作油路设置有正向进油口朝向所述有杆腔的第三单向阀，所述进油工作油路设置有正向出油口朝向所述有杆腔的第四单向阀。
优选地，所述进油工作油路上还设置有三通调速阀，或者，所述第四单向阀为液控关闭的液控单向阀，该液控单向阀的液控端连通至所述无杆腔。
优选地，所述液压顶升系统包括控制器，以及电连接于该控制器的以下部件中的至少一者：安装于所述油箱上的油液含水传感器；安装于所述油箱上的液位传感器；用于监测系统压力的压力传感器；与回油过滤器并联的压差发生器。
本发明第二方面提供一种具有上述液压顶升系统的塔式起重机。
通过上述技术方案，在发生断电、油液泄漏、平衡阀失效等状况时，通过操控通断控制阀可以使得顶升油缸的无杆腔泄油，同时，该无杆腔排出的液压油能够通过补油油路进入有杆腔，以避免油箱内的液压油过多而导致溢出，具有环境友好、安全可靠等优点。
附图说明
图1是根据本发明一种优选实施方式的液压顶升系统的液压原理图；
图2是图1中的液压顶升系统泄油时的油流走向图；
图3是图1中的液压顶升系统负载下降时的油流走向图；
图4是图1中的液压顶升系统空载下降时的油流走向图。
附图标记说明
1-顶升油缸；2-通断控制阀；3-第一单向阀；4-第二单向阀；5-第三单向阀；6-液控单向阀；7-油箱；8-油液含水传感器；9-液位传感器；10-平衡阀；11-节流阀；12-防爆阀；13-三通调速阀；14-油泵；15-电机；16-回油过滤器；17-主换向阀；
L1-第一工作油路；L2-第二工作油路；L21-回油工作油路；L22-进油工作油路；L3-泄油油路；L4-补油油路；L5-主进油油路；L6-主回油油路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
参照图1所示，根据本发明一种优选实施方式的液压顶升系统，可以用于驱动塔机升降，包括顶升油缸1，该顶升油缸1的无杆腔连接有第一工作油路L1，有杆腔连接有第二工作油路L2。例如，典型地，本发明的液压顶升系统可以以电机15带动的油泵14作为液压动力元件，从油箱7中抽吸并泵送压力油。为便于实现升降控制，还可以设置例如为三位四通换向阀的主换向阀17，其中，第一工作油路L1和第二工作油路L2可以连接至该主换向阀17的两个工作油口上，以能够通过换向控制将其选择性对应连通至主进油油路L5和主回油油路L6。
为了便于在发生断电、油液泄漏、平衡阀失效等状况时收回顶升油缸1的活塞杆，并避免油箱7内的液压油溢出，本发明的液压顶升系统在第一工作油路L1上连接有泄油油路L3，该泄油油路L3上设置有通断控制阀2并在远离顶升油缸1的无杆腔的一端连通至油箱7。其中，该泄油油路L3的位于通断控制阀2的远离顶升油缸1的无杆腔的油路部分上连接有补油油路L4，该补油油路L4上设置有正向出油口连通至有杆腔的第一换向阀3。
结合图1所示，可以理解的是，本发明所述远离顶升油缸1的无杆腔的一端或油路部分及随后所述的相对连接、设置方位(如各单向阀的油口方向)指的是沿液压油流路的相对方位，例如泄油油路L3的远离顶升油缸1的无杆腔的一端是指该泄油油路L3的泄油出口端。本发明所述的各个单向阀的正向进油口、正向出油口指的是其在导通状态下的进油口和出油口，即在不承受外部作用(如液控单向阀的液控端不具有油压)的情形下，当正向进油口油压大于正向出油口油压且具有预定压差时，该单向阀导通；反之截断。
由此，结合图2所示，在发生断电、油液泄漏、平衡阀失效等状况时，通过操控通断控制阀2可以使得顶升油缸1的无杆腔通过泄油油路L3泄油，同时，该无杆腔排出的液压油能够至少部分地通过补油油路L4进入顶升油缸1的有杆腔，以避免油箱7内的液压油过多而导致溢出，具有环境友好、安全可靠等优点。
在本发明中，尽管可以在顶升油缸1收回活塞杆过程中通过在有杆腔内产生负压而将泄油油路L3内的部分液压油吸入，但为了确保液压油优先进入该有杆腔内，可以设置为泄油油路L3向油箱7的泄油油阻不小于通过补油油路L4向有杆腔的补油油阻，以使得顶升油缸1无杆腔内泄出的液压油优先进入有杆腔内，避免油箱7内的液压油过多。例如，可以在泄油油路L3上设置阻尼阀等，提高其向油箱7泄油的阻力。
为此，在图示优选实施方式中，泄油油路L3的位于通断控制阀2的远离顶升油缸1的无杆腔一侧的油路部分上设置有正向油口连通至油箱7的第二单向阀4，且该第二单向阀4的开启压力大于第一单向阀3的开启压力。由此，当通断控制阀2开启后，泄油油路L3内的油压首先打开第一单向阀3，以通过补油油路L4向顶升油缸1的有杆腔内补油；当该有杆腔内充满液压油时，泄油油路L3内油压上升，打开第二单向阀4，多余的液压油回流至油箱7，从而该油箱7内的液压油不至溢出；顶升油缸1的活塞杆进一步收回，有杆腔出现吸空，液压油继续被吸入。
本发明实现泄油控制的通断控制阀2可以为各种适当形式的液压阀，如截止阀、溢流阀、换向阀等。其中，优选为二通换向阀。相比于截止阀和溢流阀，二通换向阀能够在系统带压状态下容易地操控换向，例如可以利用压力补偿方式控制阀柄。
在液压顶升系统中，通常还可以在第一工作油路L1上设置平衡阀10，该平衡阀10的外控端口连通至第二工作油路L2(以及顶升油缸1的有杆腔)，由此可以使得活塞杆平稳收回而不受负载影响。其中，泄油油路L3连接于第一工作油路L1的位于顶升油缸1的无杆腔和平衡阀10之间的油路部分。
基于相似的缘由，在通过泄油油路L3泄油的方式收回活塞杆时，应当避免泄油速度过快导致的不稳定状态。为此，在本发明的一种优选实施方式中，可以在泄油油路L3上设置节流阀11，以能够在泄油速度较大时产生较大的节流阻力，避免活塞杆过快地收回，以提升安全性。
在塔头下降过程中，因第一工作油路L1或泄油油路L3等老化因素可能会发生爆管，存在安全隐患。在图示优选实施方式中，顶升油缸1连接有防爆阀12，该防爆阀12例如可以设置于无杆腔的油口处，以使无杆腔通过该防爆阀12连通至第一工作油路L1。在塔头下降时，液压油流经防爆阀12后压力大幅降低，便于使得塔头平稳下降，降低爆管导致的安全风险。
参照图3和图4所示，分别显示了本发明一种优选实施方式的液压顶升系统负载下降和空载下降时的油流走向。其中，第二工作油路L2具有相互并联的回油工作油路L21和进油工作油路L22，分别用于顶升油缸1有杆腔的回油和进油。为此，回油工作油路L21设置有正向进油口朝向顶升油缸1的有杆腔的第三单向阀5，进油工作油路L22设置有正向出油口朝向有杆腔的第四单向阀。通过分别采用不同的分支工作油路实现顶升油缸1有杆腔的回油和进油，便于对塔头的升降进行独立控制，根据实际需要控制升降速度。
在图示优选实施方式中，第二工作油路L2具有(至少)两条与回油工作油路L21并联的进油工作油路L22，其中一条上除设置有上述第四单向阀外，还设置有三通换向阀13，该三通换向阀13的泄油口可以连接至泄油油路L3，由此可以通过调节该三通换向阀13的设定压力而降低活塞杆的收回速度，便于使得负载下降速度不高于顶升速度，可以用于常规的升降操作中，如图3所示；另一条进油工作油路L22上的第四单向阀为液控单向阀6，该液控单向阀6的液控端连通至顶升油缸1的无杆腔，并在该无杆腔的油压作用下具有关闭趋势，由此可以在空载状态下打开(而在负载状态下关闭)，便于快速收回扁担梁，提高工作效率，如图4所示。
根据图1至图4可以看出，在本发明中，区别表述的第二工作油路L2和补油油路L4、泄油油路L3和液控换向阀6的液控油路、泄油油路L3和主回油油路L6等可以具有共用的油路部分。
在本发明一种较为优选的实施方式中，还可以在油箱7中安装有油液含水传感器8和/或液位传感器9等。其中，油液含水传感器8能够检测油箱7中液压油的含水量，以便在含水超标时及时提醒用户更换液压油，避免系统磨损严重、压力不稳定等问题。液位传感器9可以监控油箱7内的液压油量，避免液压油不足导致系统不能启动等问题。此外，还可以设置油温传感器、回油过滤器16等。该回油过滤器16可以并联有压差发生器，用于监测回油堵塞等问题，方便用户及时更换回油过滤器16的滤芯，以保证系统正常工作。为便于及时了解系统故障等状况，本发明的液压顶升系统中还可以设置用于监测系统压力的压力传感器(未示出)。上述测定系统或部件工作状况的各种传感器可以电连接于例如为主机电脑的控制器，并在故障状况发生时通过蜂鸣、显示等方式传达给操控人员，以便及时掌握顶升系统的工作情况，形成为一种智能化泵站，通过对系统关键参数进行实时监控，有效改善了操控便利性和系统安全性。可以理解的是，此处所述控制器与各种传感器的电连接关系，可以为通过信号线的物理连接方式，也可以为通过wifi、蓝牙等的无线信号连通方式。
以上对本发明提供的液压顶升系统进行了详细的示例性说明。在此基础上，本发明还提供一种具有该液压顶升系统的塔式起重机。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种液压顶升系统，包括顶升油缸(1)以及分别对应连接于该顶升油缸(1)的无杆腔和有杆腔的第一工作油路(L1)和第二工作油路(L2)，所述第一工作油路(L1)上连接有泄油油路(L3)，该泄油油路(L3)上设置有通断控制阀(2)并在远离所述无杆腔的一端连通至油箱(7)，其特征在于，所述泄油油路(L3)的位于所述通断控制阀(2)的远离所述无杆腔一侧的油路部分连接有补油油路(L4)，该补油油路(L4)上设置有正向出油口连通至所述有杆腔的第一单向阀(3)；所述第二工作油路(L2)具有相互并联的回油工作油路(L21)和至少两条进油工作油路(L22)，所述回油工作油路(L21)设置有正向进油口朝向所述有杆腔的第三单向阀(5)，所述进油工作油路(L22)设置有正向出油口朝向所述有杆腔的第四单向阀，其中一条所述进油工作油路(L22)上还设置有三通调速阀(13)，另一条上的所述第四单向阀为液控单向阀(6)，该液控单向阀(6)的液控端连通至所述顶升油缸(1)的无杆腔，并在该无杆腔的油压作用下具有关闭趋势，
所述泄油油路(L3)的位于所述通断控制阀(2)的远离所述无杆腔一侧的油路部分上设置有正向出油口连通至油箱(7)的第二单向阀(4)，该第二单向阀(4)的开启压力大于所述第一单向阀(3)的开启压力。
2.根据权利要求1所述的液压顶升系统，其特征在于，所述通断控制阀(2)为二通换向阀。
3.根据权利要求1所述的液压顶升系统，其特征在于，所述第一工作油路(L1)上设置有平衡阀(10)，所述泄油油路(L3)连接于所述第一工作油路(L1)的位于所述顶升油缸(1)与所述平衡阀(10)之间的油路部分。
4.根据权利要求1所述的液压顶升系统，其特征在于，所述泄油油路(L3)上设置有节流阀(11)。
5.根据权利要求1所述的液压顶升系统，其特征在于，所述顶升油缸(1)连接有防爆阀(12)，所述无杆腔通过该防爆阀(12)连通至所述第一工作油路(L1)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的液压顶升系统，其特征在于，所述液压顶升系统包括控制器，以及电连接于该控制器的以下部件中的至少一者：
安装于所述油箱(7)上的油液含水传感器(8)；
安装于所述油箱(7)上的液位传感器(9)；
用于监测系统压力的压力传感器；
与回油过滤器(16)并联的压差发生器。
7.一种塔式起重机，其特征在于，该塔式起重机包括根据权利要求1-6中任意一项所述的液压顶升系统。
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