CN112983805A - 一种开式液压泵及开式液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开式液压泵及开式液压系统，开式液压泵具有密封工作腔，以及分别与密封工作腔连通的出油通道和第一吸油通道，所述出油通道用于与液压系统执行元件的进油腔连通，所述第一吸油通道用于与液压系统的油箱连通，还包括与密封工作腔连通的第二吸油通道，所述第二吸油通道用于与液压系统执行元件的回油腔连通。将该开式液压泵用于产生中压回油的液压系统中，使较高压力（如大于3MPa）的液压回油进入液压泵的第二吸油通道，实现中压回油液压能的直接回收；又可在其它零压回油的工况，切换为从常压油箱中吸油，完成开式液压泵的常规工况。

Description

一种开式液压泵及开式液压系统

技术领域

本发明涉及液压系统技术领域，尤其涉及一种开式液压泵及开式液压系统。

背景技术

开式液压泵为应用于具有多个液压执行元件的开式液压系统。这多个液压执行元件中，大部分执行元件回油腔的液压回油压力不足1Mpa，属零压回油；但至少有一个执行元件的回油腔会产生10Mpa左右的液压回油压力，属中压回油。通常的开式液压系统中，这部分中压回油和其它零压回油一样，被释放回常压油箱中。中压回油具有的液压能变成热能消耗于油温升高，造成了液压能量的损失。

为了利用这部分中压（10Mpa左右）回油的液压能，目前采用的回收利用方法有以下几种。其一是将这部分较高压力的回油流量通过液压变压器后充入蓄能器储存，并可在需要时释放使用。其二是将该较高压力的回油流量用于驱动液压马达，再用液压马达驱动发电机发电，以电能方式回收利用。其三是将该较高压力的回油流量用于驱动液压马达，再将液压马达输出的转矩、转速与驱动液压泵的电动机的转矩、转速耦合，以机械能的方式回收利用。这些回收利用方法都涉及压力匹配和转速匹配，需要实时进行液压马达或液压变压器排量的调节，需要配置复杂的液压控制阀组及电控传感系统。这些回收利用方法除了成本较高、调节困难以外，还由于回收的中压回油流经的元件较多且流道复杂而会产生较大的压力损失，回收利用的效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可将较高压力的回油流量以液压能形式直接回收利用的开式液压泵，还相应提供一种具有该开式液压泵的开式液压系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种开式液压泵，具有密封工作腔，以及分别与密封工作腔连通的出油通道和第一吸油通道，所述出油通道用于与液压系统执行元件的进油腔连通，所述第一吸油通道用于与液压系统的油箱连通，还包括与密封工作腔连通的第二吸油通道，所述第二吸油通道用于与液压系统执行元件的回油腔连通。

将该开式液压泵用于产生中压回油的液压系统中，使较高压力（如大于3Mpa）的液压回油进入液压泵的第二吸油通道，经液压泵压缩后变成高压油，从而实现中压回油液压能的直接回收；又可在其它零压回油的工况，切换为从常压油箱中吸油，完成开式液压泵的常规工况。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一吸油通道和第二吸油通道均通过选通模块与密封工作腔相连，所述选通模块用于控制第一吸油通道与密封工作腔的通断，以及控制第二吸油通道与密封工作腔的通断。如此，可根据液压系统的需求，将液压泵配油机构的吸油窗和第一吸油通道连通（此时，将第二吸油通道关闭）或者和第二吸油通道连通（此时，将第一吸油通道关闭）。优选选通模块由可实现油路通断切换的液控单向阀或换向阀组成，单向阀或换向阀可以是二通插装阀型，也可以是滑阀型。单向阀或换向阀可以集成安装在一个油路块中，形成一个结构模块；也可分别安装在两个吸油通道的适当位置，构成功能模块。

所述选通模块为换向阀，所述换向阀的P口与密封工作腔连通，所述换向阀的A口与第一吸油通道连通，所述换向阀的B口与第二吸油通道连通。

所述选通模块包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一吸油通道通过第一单向阀与密封工作腔相连，所述第二吸油通道通过第二单向阀与密封工作腔相连。

所述第一吸油通道和第二吸油通道均与一吸油口连通，所述出油通道与一出油口连通。共用一个设置在泵体上的吸油口时，两个吸油通道可以在原吸油腔（即所述的第一吸油通道）中套装一个耐较高压力的管道（即所述的第二吸油通道），形成大通道（0压）套小通道（中压）的嵌套式双通道结构。

所述第一吸油通道与一吸油口连通，所述第二吸油通道与另一吸油口连通；所述出油通道与一出油口连通。在泵体上为每个通道各设置一个吸油口时，可将原吸油腔改制为并列的双通道结构；还可对泵体进行改制，增加一个中压通道。

不管采用何种以上所列的或未列的双通道构造，均属于本发明的在吸油区配置了双吸油通道的结构。

所述选通模块和密封工作腔之间连通有吸油窗。

所述出油通道和密封工作腔之间连通有压油窗。

所述开式液压泵还具有泄油区和油封区，所述第二吸油通道与泄油区和油封区均不连通。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种开式液压系统，包括油箱、执行元件，以及上述的开式液压泵，所述出油通道与所述执行元件的进油腔连通，所述第一吸油通道与油箱连通，所述第二吸油通道与所述执行元件的回油腔连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明创新地提出了一种开式液压泵，可将较高压力的回油流量以液压能形式直接回收利用，回收效率高；而且采用该直接回收形式的节能液压系统对原液压系统可几乎不做改动（只需将原开式液压泵更换为本发明的开式液压泵，并对中压回油的油路略作改动即可），成本低，优越性明显。

附图说明

图1为本发明实施例的开式液压泵的结构原理图。

图2为常规挖掘机动臂液压系统原理图。

图3为将本发明的开式液压泵应用于动臂液压系统的原理图。

图例说明：1、密封工作腔；2、出油通道；3、第一吸油通道；4、第二吸油通道；5、吸油口；6、出油口；7、吸油窗；8、压油窗；9、选通模块。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的开式液压泵包含吸油区（吸油口和吸油通道）、配油机构、可变容积的密封工作腔1、压油区，其中液压泵的配油机构、可变容积的密封工作腔1、压油区（高压出油通道2和出油口6）和现有液压泵相同。液压泵可以是柱塞泵和齿轮泵。本发明的开式液压泵的特点是，在吸油区配置了双吸油通道，第一吸油通道3用于从常压油箱中吸入相对压力约为0的液压油，第一吸油通道3和现有液压泵的吸油通道一样，可以和泵体内的泄油区及轴伸的油封区连通。第二吸油通道4用于从液压系统执行元件的回油腔吸入相对压力约为10Mpa的液压油，该通道和泵体内的泄油区及轴伸的油封区隔绝。开式液压泵的第一吸油通道3和第二吸油通道4可以共用一个设置在泵体上的吸油口5，也可在泵体上为每个通道各设置一个吸油口。

共用一个设置在泵体上的吸油口时，所两个吸油通道可以在原吸油腔（即所述的第一吸油通道3）中套装一个耐较高压力的管道（即所述的第二吸油通道4），形成大通道（0压）套小通道（中压）的嵌套式双通道结构。在泵体上为每个通道各设置一个吸油口时，可将原吸油腔改制为并列的双通道结构；还可对泵体进行改制，增加一个中压通道。不管采用何种以上所列的或未列的双通道构造，均属于本发明的在吸油区配置了双吸油通道的结构。

两个吸油通道均通过设置于液压泵体内的选通模块9和液压泵配油机构的吸油窗7连通。选通模块9的功能是，根据液压系统的需求，将液压泵配油机构的吸油窗7和第一吸油通道3连通（此时，将第二吸油通道4关闭）或者和第二吸油通道4连通（此时，将第一吸油通道3关闭）。所述选通模块9由可实现油路通断切换的液控单向阀或换向阀组成，单向阀或换向阀可以是二通插装阀型，也可以是滑阀型。所述单向阀或换向阀可以集成安装在一个油路块中，形成一个结构模块；也可分别安装在两个吸油通道的适当位置，构成功能模块。

实施例：

如图1所示，本实施例的开式液压泵，该开式液压泵的泵体中开设有密封工作腔1、压油窗8、吸油窗7、出油通道2、第一吸油通道3、第二吸油通道4、吸油口5和出油口6。

出油口6、出油通道2、压油窗8和密封工作腔1依次连通。吸油窗7与密封工作腔1连通，第一吸油通道3和第二吸油通道4均通过一选通模块9与吸油窗7连通，其中，选通模块9为换向阀，换向阀与密封工作腔1连通，换向阀的一油路与第一吸油通道3连通，换向阀的另一油路与第二吸油通道4连通。第一吸油通道3和第二吸油通道4均与吸油口5连通。出油通道2通过出油口6与液压系统执行元件的进油腔连通，第一吸油通道3通过吸油口5与液压系统的油箱连通，第二吸油通道4通过吸油口5与液压系统中具有中压回油压力的执行元件的回油腔连通。

此外，开式液压泵还具有泄油区和油封区，第二吸油通道4与泄油区和油封区均不连通。

以下说明在液压挖掘机动臂缸大腔中压回油能量回收中应用本发明的实例：

参见图2的常规挖掘机动臂原理。液压挖掘机的动臂油缸100提供了挖掘机动臂举升和落下的主要动力。液压第一主泵210和第二主泵220输出的压力油经过多路阀300的第一动臂操作联310和第二动臂操作联320的控制，驱动动臂油缸100活塞杆的伸出和缩回，活塞杆伸出时，动臂抬高负载举升；活塞杆缩回时，动臂落下负载下降。负载举升时，液压力对负载作功，使负载势能增加；动臂落下负载下降时，这部分增加的势能会变成动臂液压缸回油腔（大腔）液压油的压力能，使大腔回油压力升高到10Mpa左右。大腔回油经过多路阀300的动臂联节流口被释放回油箱，这些压力能就变成热能浪费了。

图3为液压挖掘机动臂缸下腔中压回油能量回收时，本发明实例应用的液压回路图。参照图3，当传感器Pa7检测到多路阀300与先导控制阀400之间管路上的液压油为高压（大于3Mpa）且传感器Pb7检测到多路阀300与先导控制阀500之间的液压油为0压（小于1Mpa）时，选通模块开通第一吸油通道3，换向阀600的电磁铁断电。液压泵从油箱700吸油，经第一吸油通道3进入配油机构吸油窗7，在泵密封工作腔1被压缩后，成为高压油，从配油机构压油窗8经出油口6输出到多路阀300。多路阀第二动臂操作联320此时在左位，高压油经多路阀第二动臂操作联320进入动臂油缸100的下腔，使动臂上升，动臂缸上腔回油经多路阀第二动臂操作联320回油箱700。

当传感器Pa7检测到多路阀300与先导控制阀400之间管路上的液压油为0压（小于1Mpa）且传感器Pb7检测到多路阀300与先导控制阀500之间的液压油为高压（大于3Mpa），且传感器PA7检测到动臂油缸100下腔传感器压力大于3Mpa时，选通模块开通第二吸油通道4，控制器800输出信号使换向阀600的电磁铁通电。动臂缸下腔回油经换向阀600直接进入本实施例的液压泵吸油口5，经第二吸油通道4进入配油机构吸油窗7，在泵密封工作腔1被压缩后，成为高压油，从配油机构压油窗8经出油口输出到多路阀300。多路阀第二动臂操作联320此时在右位，高压油经多路阀第二动臂操作联320进入动臂油缸100的上腔，在负载重力的共同作用下，使动臂下降。如此，动臂缸下腔的中压回油被本实施例的液压泵直接回收利用了。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种开式液压泵，所述开式液压泵具有密封工作腔（1），以及分别与密封工作腔（1）连通的出油通道（2）和第一吸油通道（3），所述出油通道（2）用于与液压系统执行元件的进油腔连通，所述第一吸油通道（3）用于与液压系统的油箱连通，其特征在于，还包括与密封工作腔（1）连通的第二吸油通道（4），所述第二吸油通道（4）用于与液压系统执行元件的回油腔连通。

2.根据权利要求1所述的开式液压泵，其特征在于，所述第一吸油通道（3）和第二吸油通道（4）均通过选通模块（9）与密封工作腔（1）相连，所述选通模块（9）用于控制第一吸油通道（3）与密封工作腔（1）的通断，以及控制第二吸油通道（4）与密封工作腔（1）的通断。

3.根据权利要求2所述的开式液压泵，其特征在于，所述选通模块（9）为换向阀，所述换向阀与密封工作腔（1）连通，所述换向阀的一油路与第一吸油通道（3）连通，所述换向阀的另一油路与第二吸油通道（4）连通。

4.根据权利要求2所述的开式液压泵，其特征在于，所述选通模块（9）包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一吸油通道（3）通过第一单向阀与密封工作腔（1）相连，所述第二吸油通道（4）通过第二单向阀与密封工作腔（1）相连。

5.根据权利要求1-4任一项所述的开式液压泵，其特征在于，所述第一吸油通道（3）与一吸油口连通，所述第二吸油通道（4）与另一吸油口连通；所述出油通道（2）与一出油口连通。

6.根据权利要求1-4任一项所述的开式液压泵，其特征在于，所述第一吸油通道（3）和第二吸油通道（4）均与一吸油口（5）连通，所述出油通道（2）与一出油口（6）连通。

7.根据权利要求1-4任一项所述的开式液压泵，其特征在于，所述开式液压泵具有配油机构，所述配油机构具有吸油窗（7）和压油窗（8），所述选通模块和密封工作腔（1）通过所述吸油窗（7）连通。

8.根据权利要求7所述的开式液压泵，其特征在于，所述出油通道（2）和密封工作腔（1）通过所述压油窗（8）连通。

9.根据权利要求1-4任一项所述的开式液压泵，其特征在于，所述开式液压泵还具有泄油区和油封区，所述第二吸油通道（4）与泄油区和油封区均不连通。

10.一种开式液压系统，其特征在于，包括油箱、执行元件，以及如权利要求1-9任一项所述的开式液压泵，所述出油通道（2）与所述执行元件的进油腔连通，所述第一吸油通道（3）与油箱连通，所述第二吸油通道（4）与所述执行元件的回油腔连通。

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