CN112875456B - 一种自适应缓冲的液压限速切断装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压技术领域，具体涉及一种自适应缓冲的液压限速切断装置、系统及方法，旨在解决现有机液式限速切断阀在动作时引发的负载剧烈震荡和对液压系统的冲击问题。本液压限速切断装置包括蓄能器和自适应切断阀，自适应切断阀包括液压阀体，液压阀体内设有并排布置的主油路腔室和缓冲油路腔室，主油路腔室内设有切断阀芯及节流孔A，切断阀芯上设有调定螺钉A、复位弹簧A、及与其内腔连通并分别导通主油路腔室与缓冲油路腔室的两个开口；缓冲油路腔室内设有自适应阀芯及节流孔B，自适应阀芯上设有调定螺钉B和复位弹簧B，蓄能器与缓冲油路腔室连接。本液压限速切断装置在负载超速下降时能使负载柔和制动。

Description

一种自适应缓冲的液压限速切断装置、系统及方法

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体涉及一种自适应缓冲的液压限速切断装置、系统及方法，应用于工程机械、液压升降平台等场合。

背景技术

液压传动由于其功率重量比大，易于实现无级调速和精确控制，且运动平稳，在物流、交通、海洋、建筑施工等领域应用非常广泛。在实际应用过程中，需实现竖直负载升降的场合非常常见，如挖掘机、起重机、液压电梯、海洋平台等。在这些场合中，为防止由管路破裂、接头松脱等情况导致负载超速下坠的现象，必须安装限速切断阀(又名管道破裂阀)。即当限速切断阀检测通过其流量超过一定值时，将自动切断油路以实现竖直负载安全制动。然而，现有限速切断阀均采用机械-液压反馈原理，当限速切断阀切断油路时，负载往往还具有较大运动速度，从而引发负载剧烈震荡，并造成液压系统冲击和噪声的产生。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在负载超速下降时能使负载柔和制动的自适应缓冲的液压限速切断装置、系统及方法，旨在解决现有机液式限速切断阀在动作时引发的负载剧烈震荡和对液压系统的冲击问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自适应缓冲的液压限速切断装置，包括蓄能器和自适应切断阀，自适应切断阀包括有液压阀体，液压阀体内设有并排布置的主油路腔室和缓冲油路腔室，主油路腔室内设有用于切断主油路腔室的主油口的切断阀芯、及用于调节切断阀芯两端压差的节流孔A，切断阀芯上设有调定螺钉A、复位弹簧A、及与其内腔连通并分别导通主油路腔室与缓冲油路腔室的两个开口；缓冲油路腔室内设有用于抵近但不切断缓冲油路腔室的缓冲油口的自适应阀芯、及用于调节自适应阀芯两端压差的节流孔B，自适应阀芯上设有调定螺钉B和复位弹簧B，蓄能器与缓冲油路腔室连接。

进一步，切断阀芯、自适应阀芯为锥阀、球阀或滑阀。

进一步，蓄能器还连接有并列布置的截止阀和安全阀。

本发明还提供一种自适应缓冲的液压限速切断系统，包括液压泵、电机、柱塞缸和油箱，还包括上述的自适应缓冲的液压限速切断装置，电机用于驱动液压泵，柱塞缸与油箱之间的油路流经主油路腔室，油箱还与缓冲油路腔室的缓冲油口之间的油路上设有蓄能器，柱塞缸用于承载负载。

可选的，液压泵的前后各设置有回油过滤器和吸油过滤器。

本发明还提供一种自适应缓冲的液压限速切断方法，基于上述的自适应缓冲的液压限速切断系统，所述方法包括：

在系统正常运行时，切断阀芯在复位弹簧A和调定螺钉A的作用下处于初始位置，以使缓冲油路腔室处于切断状态；当负载超速下降时，切断阀芯克服复位弹簧A的阻力向主油口移动并切断主油口，以使缓冲油路腔室处于开启状态；而自适应阀芯将克服复位弹簧B的阻力向缓冲油口移动，并使自适应阀芯移动至极限位时与缓冲油口之间留有通往蓄能器的节流小口；接着，在随蓄能器中油压不断增大，自适应阀芯将在复位弹簧B和调定螺钉B的作用下背离缓冲油口，以使节流小口的面积变大，从而让蓄能器快速吸收负载执行器制动能量，直至蓄能器与负载执行器的油压相等。

优选的，利用调定螺钉A调节切断阀芯两端之间的压差大小。

优选的，利用调定螺钉B调节自适应阀芯向缓冲油口方向移动至极限位时的两者间节流小口的面积大小。

本发明的有益效果：本发明通过自适应切断阀与蓄能器组合能够在液压系统竖直负载遭遇管道破裂等意外事故而迅速下坠时，可有效关断油路以阻止负载超速下降，与此同时还可以获得较快速、平稳的制动性能。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的自适应缓冲的液压限速切断装置的原理图。

图2是针对实施例的用于升降平台领域的系统原理图。

附图标记：1为液压阀体，2为切断阀芯，3为节流孔A，4为复位弹簧A，5为调定螺钉A，6为节流孔B，7为调定螺钉B，8为复位弹簧B，9为自适应阀芯，10为缓冲油口，11为主油口，12为蓄能器，13为截止阀，14为安全阀，15为回油过滤器，16为液压泵，17为吸油过滤器，18为电机，19为柱塞缸，20为升降平台；a为主油路腔室，b为缓冲油路腔室。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

请参阅图1所示，本实施例涉及的一种适用于超高压精密力加载的液压系统，主要包括自适应切断阀、负载执行器、蓄能器12、液压泵16、电机18和油箱，电机18用于驱动液压泵16，连接液压泵16与负载执行器的油路为主油路，连接负载执行器与蓄能器12的油路为缓冲油路，油箱分别液压泵16和蓄能器12连接，负载执行器用于承载负载，而自适应切断阀则由液压阀体1、切断阀芯2、节流孔A3、复位弹簧A4、调定螺钉A5、节流孔B6、调定螺钉B7、复位弹簧B8和自适应阀芯9组成，其中，液压阀体1由阀主体和阀端盖组成，并通过螺钉连接，其内设有并排布置的主油路腔室a和缓冲油路腔室b；主油路腔室a内设有用于切断主油路腔室的主油口11的切断阀芯2、及用于调节切断阀芯2两端压差的节流孔A3，缓冲油路腔室b内设有用于抵近但不切断缓冲油路腔室的缓冲油口10的自适应阀芯9、及用于调节自适应阀芯9两端压差的节流孔B6，切断阀芯2和自适应阀芯9均由各自的阀芯主体和阀芯端盖组成，并通过螺纹连接，而它们可以是锥阀、球阀或滑阀等形式，且切断阀芯2两侧设有开口，即切断阀芯的内腔连通并分别导通主油路腔室与缓冲油路腔室的两个开口，蓄能器12与缓冲油路腔室b连接。

使用时，当系统正常运行时，在复位弹簧A4和调定螺钉A5的作用下，切断阀芯2处于初始位置。此时，切断阀芯2两侧开口均被液压阀体1完全遮挡，缓冲油路腔室b处于切断状态，而切断阀芯2右侧与液压阀体1之间的开口最大，油液可以较小的压力损失通过该主油路的节流口。而当供油管路因意外发生爆裂，竖直负载超速下降时，切断阀芯2右侧油液压力较小，而左侧由于通过节流孔A3连通负载的执行器，其油液压力很大。此时两端的压差会推动切断阀芯2克服复位弹簧A4的阻力向右移动，直至主油路被切断。而通过调定螺钉A5可以调节切断压差的大小。当主油路被切断时，切断阀芯2移动到右极限位置，切断阀芯2两侧的开口处于完全打开状态，缓冲油路腔室b连通，油液从执行器流经切断阀芯2以及自适应阀芯9与液压阀体1之间的节流口，到达蓄能器12。缓冲油路的油液通过节流孔B6连通自适应阀芯9的先导腔，在减速的初始阶段，负载速度较大，自适应阀芯9两侧的压差很大，自适应阀芯9将克服复位弹簧B8和调定螺钉B7的阻力移动至右极限位置。此时，复位弹簧B8被压缩至极限位置，自适应阀芯9与液压阀体1之间留有最小距离的节流小口(可通过调定螺钉B7可以调节节流小口的面积的大小)，油液通过节流小口达到蓄能器12，使负载能够较快减速，并避免液压冲击。随着蓄能器12中油液压力不断增大，自适应阀芯9将在复位弹簧B8的作用下左移，节流小口的面积变大，从而让蓄能器12快速吸收制动能量，直至蓄能器12与负载的执行器中的油液压力相等。

在本实施例中的截止阀13用于在制动完成后卸掉蓄能器12中的油液压力，安全阀14用于保证蓄能器12中的最大压力不超过安全压力。同时，为保证自适应切断阀的超速保护功能，其安装位置应尽量靠近负载或负载执行器，一般可直接安装在油缸或马达执行器上。

在本实施例中的负载执行器可采用如柱塞缸19，液压泵16的前后各设置有回油过滤器15和吸油过滤器17，以过滤液压油。

如图2所示，下面结合典型液压升降平台系统进行实例说明。在实际应用过程中，把本发明所涉及的自适应切断阀安装在柱塞缸19上，并将蓄能器12，截止阀13，安全阀14通过缓冲油路连接到该自适应切断阀上。

当作为负载的升降平台20因意外超速下降时，切断阀芯2两端压差突增，随即推动切断阀芯2克服复位弹簧A4的阻力向右移动，直至连接柱塞缸19和液压泵16的主油路被切断。此时，切断阀芯2两侧的开口处于完全打开状态，缓冲油路连通，油液从柱塞缸19流经切断阀芯2以及自适应阀芯9与液压阀体1之间的节流口，到达蓄能器12。在减速的初始阶段，升降平台20速度较大，自适应阀芯9两侧压差很大，并将克服复位弹簧B8的阻力移动至右极限位置，油液通过自适应阀芯9与液压阀体1之间的最小距离的节流小口达到蓄能器12，使升降平台20能够较快减速，并避免液压冲击。随着蓄能器12中油液压力不断增大，升降平台20的速度也逐渐趋于平稳，自适应阀芯9将在复位弹簧B8和调定螺钉B7的作用下左移，使节流小口的面积变大，蓄能器12快速吸收制动能量，直至蓄能器12与柱塞缸19中的油液压力相等，从而使升降平台20平稳停止。

采用本发明的优点是，升降平台在发生超速下坠后能迅速、平稳制动，降低制动过程中产生压力冲击、振动和噪声，从而提高乘坐人员的舒适性和货物运输的安全性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种自适应缓冲的液压限速切断装置，包括蓄能器(12)，其特征在于，还包括有自适应切断阀，所述自适应切断阀包括有液压阀体(1)，所述液压阀体内设有并排布置的主油路腔室(a)和缓冲油路腔室(b)，所述主油路腔室内设有用于切断主油路腔室的主油口(11)的切断阀芯(2)、及用于调节切断阀芯两端压差的节流孔A(3)，所述切断阀芯上设有调定螺钉A(5)、复位弹簧A(4)、及与其内腔连通并分别导通主油路腔室与缓冲油路腔室的两个开口；所述缓冲油路腔室内设有用于抵近但不切断缓冲油路腔室的缓冲油口(10)的自适应阀芯(9)、及用于调节自适应阀芯两端压差的节流孔B(6)，所述自适应阀芯上设有调定螺钉B(7)和复位弹簧B(8)，蓄能器与缓冲油路腔室连接。

2.根据权利要求1所述的自适应缓冲的液压限速切断装置，其特征在于，所述切断阀芯、自适应阀芯为锥阀、球阀或滑阀。

3.根据权利要求1所述的自适应缓冲的液压限速切断装置，其特征在于，所述蓄能器还连接有并列布置的截止阀(13)和安全阀(14)。

4.一种自适应缓冲的液压限速切断系统，包括液压泵(16)、电机(18)、柱塞缸(19)和油箱，其特征在于，还包括如权利要求1-3任一项所述的液压限速切断装置，电机用于驱动液压泵，柱塞缸与油箱之间的油路流经主油路腔室(a)，油箱还与缓冲油路腔室(b)的缓冲油口之间的油路上设有蓄能器，柱塞缸用于承载负载。

5.根据权利要求4所述的自适应缓冲的液压限速切断系统，其特征在于，所述液压泵的前后各设置有回油过滤器(15)和吸油过滤器(17)。

6.一种自适应缓冲的液压限速切断方法，其特征在于，基于如权利要求4或5所述的自适应缓冲的液压限速切断系统，所述方法包括：

在系统正常运行时，切断阀芯在复位弹簧A和调定螺钉A的作用下处于初始位置，以使缓冲油路腔室处于切断状态；当负载超速下降时，切断阀芯克服复位弹簧A的阻力向主油口移动并切断主油口，以使缓冲油路腔室处于开启状态；而自适应阀芯将克服复位弹簧B的阻力向缓冲油口移动，并使自适应阀芯移动至极限位时与缓冲油口之间留有通往蓄能器的节流小口；接着，在随蓄能器中油压不断增大，自适应阀芯将在复位弹簧B和调定螺钉B的作用下背离缓冲油口，以使节流小口的面积变大，从而让蓄能器快速吸收负载执行器制动能量，直至蓄能器与负载执行器的油压相等。

7.根据权利要求6所述的自适应缓冲的液压限速切断方法，其特征在于，利用调定螺钉A调节切断阀芯两端之间的压差大小。

8.根据权利要求6所述的自适应缓冲的液压限速切断方法，其特征在于，利用调定螺钉B调节自适应阀芯向缓冲油口方向移动至极限位时的两者间节流小口的面积大小。

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