CN115217808A - 用于起重机气缸执行器的系统 - Google Patents

Abstract

用于起重机气缸执行器的系统，具有第一和第二腔室、将第一腔室与第二腔室分开的活塞，系统包括：第一腔室的第一进料管；第二腔室的第二进料管；系统可连接到分配阀，其被配置为交替供应第一进料管和第二进料管之一并排放第一进料管和第二进料管中另一个；第一止回系统位于沿第二进料管上并配置为打开用于来自分配阀并被引导至第二腔室的流体的通道，第一止回系统通过第一引导管连接到第一进料管；第二进料管包括主支管和副支管，第一止回系统位于沿主支管上，副支管平行于主支管且第二止回系统位于沿副支管上，第二止回系统被配置为当与第二止回系统对应的第二引导管中的压力达到第二阈值时，打开来自用于第二腔室并被引导至分配阀的流体的通道。

Description

用于起重机气缸执行器的系统

技术领域

本发明涉及液压应用中用于气缸执行器控制的系统领域，尤其涉及起重机气缸执行器。

背景技术

随着时间推移，用于气缸执行器控制的系统得到越来越多的发展，并且需要满足越来越多的功能需求。首先，它们需要高度的安全性，以在管道破裂的情况下，系统能够控制气缸执行器并使其停止，从而防止可能的负载落下。其次，要求系统具有高度的稳定性，以保证用户能够控制系统而不会产生可能给用户带来不适感的突然激烈反应。此外，但并非最后一点是，要求此类系统在消耗方面具有效率，以避免如扼流圈等浪费，并且要求从价格方面实现此类系统的成本能够得到控制。

从现有技术已知的用于起重机气缸执行器的系统的示例在图1中示出并且将在下面简要描述。在上升阶段，例如在起重机吊起负载的情况下，气缸底部的控制在从1到2的上升阶段通过打开阀5进行。阀5的打开由连接到1的压力源保证。

在控制和维持阶段，1中的压力源不作用于阀5。因此，阀5由于由弹簧和负载（由腔室12中的负载引起的压力）引起的作用力防止液压流体通过其中。阀6的功能是防止压力峰值在支路2中引起极高的压力。

在下降控制阶段，3中的加压流体通过阀7引导控制阀5。气缸返回时，会导致2中的压力增加，如不加以控制，可能会导致突然加速。为了防止在下降阶段出现此类加速并在下降阶段保持几乎恒定的速度，最好在支路1中插入扼流圈（可以是系统下游流向分配器和分配器本身的扼流圈），从而在阀5下游的支路1中产生压力增加，从而减慢和控制加压流体的下降。

如图1所示的系统的两个主要缺点是阀5始终趋于关闭，从而牺牲了系统的流体动力效率。此外，阀5的尺寸也必须始终根据机器的流量来确定。

因此，鉴于上述内容，本发明面临的问题是实现一种用于气缸执行器、优化地用于起重机气缸执行器的能够解决上述问题的系统。

发明内容

本发明涉及根据权利要求1中所列特征的系统。

在根据权利要求1的该特定系统中，控制可以有效地交给分配器本身进行。

该配置，即由于两个不同的开度值而在下降阶段具有交错开度的两个止回系统的定位，具有使用相当小的阀（平衡阀30）的优点，这使得可以执行防止由于上游和下游支路之间的压力差而导致跳跃的初始阶段。随后，使用结构非常简单且易于校准的单向阀来交换大部分流体。

此外，根据本发明的一个实例，该系统还包括负载维持系统，允许防止负载可能的不必要的下降。

本发明的目标系统被设计为在执行器的所有操纵阶段期间不存在（不可见）。这是从运动发生时尽可能节省能量的角度出发，因为运动的所有控制都交给分配器。

然而，分配器为梭型，因而无法维持负载，因此，当一个分配器不处于操纵阶段时，描述中的系统重新出现以执行所述功能。

其另一个非常重要的任务是在从分配器口通过系统到达执行器的管道破裂的情况下立即出现。

附图说明

本发明将参考附图描述，其中相同的参考数字和/或符号表示系统的相同部分和/或相似和/或对应部分。

图1示意性地展示了根据现有技术用于起重机气缸执行器的系统；

图2展示了根据本发明的一个实例用于气缸执行器的系统的液压回路图；

图3展示了根据本发明的另一个实例用于气缸执行器的系统的液压回路图。

具体实施方式

下文中，将参考特定实例描述本发明，如附图表中所示。然而，本发明不限于以下详细描述中描述的和附图中所示的特定实例，而是所描述的实例仅例示了本发明的各方面，其目的由权利要求限定。本发明的进一步修改和变化对于业内人士将显而易见。

图2中展示了用于气缸执行器10的系统1000具有第一腔室11和第二腔室12、将第一腔室11与第二腔室12分开的活塞13以及连接到活塞13的杆14。

本发明的系统1000由分配阀100控制。该分配阀100包括将在本描述过程中描述的三个位置

系统1000包括气缸10的第一腔室11的第一进料管20和气缸10的第二腔室12的第二进料管21、22。

分配阀100连接到第一进料管20和第二进料管21、22，并被配置为交替地供应第一进料管20和第二进料管21、22之中的一个并排放第一进料管20和第二进料管21、22之中的另一个。

特别是，在图2的左侧位置，分配阀100连接压力源P和第一进料管20，同时连接第二进料管21、22和罐T。在图2的右侧位置相反，分配阀100连接压力源P和第二进料管21、22，同时连接第一进料管20和罐T。

在上述第一和第二位置之间有分配阀100关闭压力源P和罐T与进料管连接的第三位置。

分配阀100优化地包括不对称阀芯（未示出），该不对称阀芯被配置为允许在进料管21、22和罐T的连接仍然关闭的同时开始连接第一进料管20和压力源P（图2的左侧位置）。该特征的优点将在稍后的描述中明确。

第二进料管主支管21和副支管22，第一止回系统30位于沿主支管21上，副支管22平行于主支管21，止回阀40位于沿副支管22上。在图2所示的情况下，第一止回系统30存在于平衡阀30中，其特征在以下段落中描述。

平衡阀30被配置为如P中的压力（即作用在第一止回阀30基部上的压力）和第二腔室12中的压力之间的压力差超过第一预定值，则打开用于来自分配阀100并被引导至第二腔室12的流体的通道。平衡阀30包括通过第一引导管201连接到第一进料管20的引导门30a。特别是，平衡阀30被配置为当引导门30a对应的压力达到第一阈值时，打开用于来自第二腔室12并被引导至分配阀100的流体的通道。

优化的是，第一引导管201可以包括扼流圈201a，其允许减少引导门30a对应的压力振荡，从而允许具有更稳定的引导（将减少压力峰值）。

位于副支管22上的止回阀40被配置为如P中的压力（即作用在止回阀40基部上的压力）和第二腔室12中的压力之间的压力差超过第二预定值，则打开用于来自分配阀100并被引导至第二腔室12的流体的通道。第一和第二预定值的取值可以随意选择。例如，可以将两个阀设置为同时打开或依次打开。

止回阀40包括通过第二引导管211连接到主支管21的引导门40a。止回阀40被配置为当引导门40a受到压力时，特别是当引导门40a对应的压力达到第二阈值时，打开用于来自第二腔室12并被引导至分配阀100的流体的通道。

平衡阀30打开的第一阈值可以随意选择，可以大于、小于或等于止回阀40打开的第二阈值。原因在于两个阀的功能相互独立。例如，止回阀40可以在略低于10 bar的压力下打开，而平衡阀30可以在例如5至10 bar之间的压力下打开。

此外，平衡阀30和止回阀40的尺寸设计为使得可以通过止回阀40的流体最大流量为至少两倍于通过平衡阀30的最大流量，优化地至少三倍，更优化地至少四倍，甚至更优化地至少五倍，还更优化地至少六倍。

此外，平衡阀30的引导门30a和止回阀40的引导门40a均可以包括活塞30b、40b，活塞30b、40b被配置为放大引导门30a、40a对应的引导压力，以便于阀的打开。

扼流圈212也位于沿第二进料管的主支路2上。特别是，第二引导管211在扼流圈212和第二腔室12之间的中间位置处连接到第二进料管的主支管21。这允许，在负载下降阶段，能够在平衡阀30的下游产生压力，从而能够保证止回阀40（基本上所有包含于第二腔室12中的流体都通过该阀）的打开。

在特定实例中，由于通过第二引导管211打开止回阀40可以由分配器100的不对称阀芯的不对称性（之前已经描述过）来保证，因此也可以省略扼流圈212

系统1000还包括超压阀99，该超压阀99位于沿连接第一进料管20和第二进料管的管道上并被配置为如第二进料管中的压力超过预定值，则打开第一进料管和第二进料管之间的连接。例如，超压阀可以在280和380bar之间的压力下打开。

图3展示了本发明的另一实例。将不再详细描述与在图2中描述的并在图3中示出的具有相同附图数字的相似元件。

如图3所示，该系统1000还包括负载维持系统：该负载维持系统除了阀30和40之外还包括第一解耦元件26和第二解耦元件27，其中第一解耦元件26位于沿连接第二进料管的主支管21的一部分和第一引导管201的管道上。第二解耦元件27位于沿连接第二进料管的主支管21的所述部分和第二进料管的副支管22的一部分以及分配阀100的管道上。第一和第二解耦元件26、27被配置为允许沿其所在的管道的两端之间的耦合和解耦。

第一解耦元件26是单向阀，被配置为允许从第二进料管的主支管21到第一引导管201的流动并防止反向流动。

第二解耦元件27是单向阀，被配置为允许从第二进料管的主支管21到平衡阀100的流动并防止反向流动。

包含在图2的平衡阀30内的单向阀也可以位于沿平行于平衡阀的管道上，如图3所示。

在以下段落中，将详细描述图3的系统1000的操作方法。下面描述的方法可以用作起重机中系统1000的操作方法。

在本发明中，气缸执行器10的控制通过分配阀100进行。因此，通过启动分配阀100，将控制气缸执行器10的定位。

在下降阶段，在使用带有不对称阀芯的分配阀的情况下，分配阀100向图3的左侧位置的位移允许在第二进料管21、22和罐T之间的连接仍然关闭的同时，开始向第一进料管20供应加压流体。

第一进料管20的入口压力将通过引导门30a对应的第一引导管201施加到平衡阀30上。一旦达到某个预定压力，平衡阀30将打开用于来自第二腔室12并被引导至分配阀100的流体的通道，从而打开腔室12和分配阀100之间的通道区域（因此允许压力信号传输）。然而，由于第二进料管21、22和罐T之间仍然没有连接，平衡阀30将允许平衡平衡阀30的上游和下游的压力以防止气缸10可能的“跳跃”。该压力差是由于分配阀100的可能泄漏或气缸10上的负载引起的。

由于这种压力增加，止回阀40可以通过第二引导管211打开。在不对称阀芯的情况下，在两个阀30、40的上游和下游压力平衡后，分配阀100建立第二进料管21、22和罐T之间的连接，从而能够将容纳于第二腔室12内的流体向罐T排放。

下降阶段也可以在不使用对称阀芯的情况下进行。这是因为当第一支路20受压并且平衡阀30打开时，单向阀27将确保平衡阀30的下游存在压力使得止回阀40接收沿第二引导管201的压力，从而使得止回阀40打开并允许通过其中。

由于平衡阀30和止回阀40的尺寸设计为使得可以通过止回阀40的流体最大流量大于通过平衡阀30的最大流量，结果是大多数流体将通过止回阀40。

在控制和维持阶段，分配阀100将被带到图3所示的中心位置，因此第一进料管20和第二进料管21、22都不与压力源P连接。当失去来自压力源P的流量时，第一管20中的压力将突然下降。这意味着平衡阀30将关闭。由于单向阀26的存在，存在于第二引导管211上的剩余压力可以向第一进料管排放。由于止回阀40的内部弹簧的作用力和腔室12中存在的诱导负载，沿第二引导管211的压力降低将导致通过其中的流体流的关闭。

由两个单向阀26和27组成的系统因此可以保证负载的维持，从而保证止回阀40的关闭。如无这两个单向阀，系统则不会关闭。

此外，在上升阶段，例如在起重机吊起负载的情况下，气缸10底部的控制通过将分配阀100置于图3的右侧位置来进行，从而连接压力源P和第二进料管21、22，并且同时连接第一进料管和排放T，例如一个外部罐。由于压力源P的压力，止回阀40将打开并向活塞13提供推力，这将导致第二腔室12扩张。此外，单向阀27将防止加压流体到达平衡阀30。然后将容纳于第二腔室12内的流体通过分配阀100输送到罐T。

尽管已参考上述实例描述了本发明，但是对于本领域专业人士明确的是，在不脱离本发明的目的和范围的情况下，可以根据上述指导并在所附权利要求范围内对本发明进行各种修改、变化和改进。

例如，即使本发明已特别参考起重机进行了描述，本发明也可以在需要负载位移的任何其他领域中找到应用。例如在作业机械中。

最后，那些被认为是本领域专业人士已知的领域没有被描述，以避免不必要地使所描述的发明黯然失色。

因此，本发明不限于上述实例，而仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.用于气缸执行器（10）的系统（1000）具有第一和第二腔室（11、12）、将所述第一腔室（11）与所述第二腔室（12）分开的活塞（13），所述系统（1000）包括：

所述气缸（10）的所述第一腔室（11）的第一进料管（20）；

所述气缸（10）的所述第二腔室（12）的第二进料管（21、22）；

其中，所述第一进料管（20）和所述第二进料管（21、22）可连接到分配阀（100），分配阀（100）被配置为控制所述第一进料管（20）和所述第二进料管（21、22）的供应操作和排放操作；

第一止回系统（30）位于沿所述第二进料管（21）上并被配置为如来自所述分配阀（100）的所述流体的压力与所述第二腔室（12）中的压力之间的压力差超过第一预定值，则打开用于来自所述分配阀（100）并被引导至所述第二腔室（12）的流体的通道，并且其中所述第一止回系统（30）通过第一引导管（201）连接到所述第一进料管（20），所述第一止回系统（30）被配置为当与所述第一止回系统（30）对应的所述第一引导管（201）中的压力达到第一阈值时，打开来自用于所述第二腔室（12）并被引导至所述分配阀（100）的流体的通道；

所述系统（1000）的特征在于

所述第二进料管（21、22）包括主支管（21）和副支管（22），所述第一止回系统（30）位于沿所述主支管（21）上，所述副支管（22）平行于所述主支管（21）并且第二止回系统（40）位于沿所述副支管（22）上，

其中，所述第二止回系统（40）被配置为如来自所述分配阀（100）的所述流体的压力与所述第二腔室（12）中的压力之间的压力差超过第二预定值，则允许打开用于来自所述分配阀（100）并沿所述副支管（22）被引导至所述第二腔室（12）的流体的通道，

其中所述第二止回系统（40）通过第二引导管（211）连接到所述第二进料管（21、22）的所述主支管（21），并且其中所述第二止回系统（40）被配置为当与所述第二止回系统（40）对应的所述第二引导管（211）中的压力达到第二阈值时，打开来自用于所述第二腔室（12）并被引导至所述分配阀（100）的流体的通道。

2.根据权利要求1所述的系统（1000），其中所述系统（1000）还包括负载维持系统，所述负载维持系统包括所述第一和所述第二止回系统（30、40）以及第一解耦元件（26）和第二解耦元件（27），

其中，所述第一解耦元件（26）位于沿连接所述第二进料管的所述主支管（21）的一部分和所述第一引导管（201）的管道上，

其中，所述第二解耦元件（27）位于沿连接所述第二进料管的所述主支管（21）的所述部分和所述第二进料管的所述副支管（22）的一部分以及所述分配阀（100）的管道上;

其中，所述第一和第二解耦元件（26、27）被配置为允许沿其所在的管道的两端之间的耦合和解耦。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一解耦元件（26）是单向阀，被配置为允许从所述第二进料管的所述主支管（21）到所述第一引导管（201）的流动并防止反向流动。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的系统，其中，所述第二解耦元件（27）是单向阀，被配置为允许从所述第二进料管的所述主支管（21）到所述平衡阀（100）的流动并防止反向流动。

5.根据权利要求1至4中的一项权利要求所述的系统，还包括超压阀（99），该超压阀（99）位于沿连接所述第一进料管（20）和所述第二进料管（21、22）的管道上，并被配置为如所述第一进料管和所述第二进料管之一中的压力超过预定值，则打开所述第一进料管和第二进料管之间的连接。

6.根据权利要求1至5中的一项权利要求所述的系统（1000），其中所述第一止回系统（30）包括平衡阀（30），所述平衡阀（30）包括引导门（30a），所述平衡阀（30）被配置为允许或封锁用于来自所述第二腔室（12）并通过所述引导门（30a）处的压力被引导至所述分配阀（100）的流体的通道。

7.根据权利要求1至6中的一项权利要求所述的系统（1000），其中所述第二止回系统包括止回阀（40），所述止回阀（40）包括连接到所述第二引导管（211）的引导门（40a），其中所述止回阀（40）被配置为当所述引导门（40a）受压时，打开用于来自所述第二腔室（12）并被引导至所述分配阀（100）的流体的通道。

8.根据权利要求1至7中的任一项权利要求所述的系统（1000），其中所述系统（1000）包括所述分配阀（100），所述分配阀（100）优化地包括不对称阀芯，以允许在所述第二进料管（21、22）的排放仍然关闭的同时开始所述第一进料管（20）的供应。

9.根据权利要求1至8中的一项权利要求所述的系统（1000），其中所述第一和所述第二止回系统（30、40）的尺寸设计为使得可以通过所述第二止回系统（40）的流体最大流量为至少两倍于通过所述第一止回系统（30）的最大流量，优化地至少三倍，更优化地至少四倍，甚至更优化地至少五倍，还更优化地至少六倍。

10.包括根据权利要求1至9中的任一项权利要求所述的用于气缸执行器（10）的系统（1000）的起重机，其中所述气缸执行器被配置为保证悬挂于所述起重机的负载的装卸。

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