CN116336040A - 一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统及其应用，涉及双级电静液作动器技术领域，包括双向泵，双向泵的两个泵/吸油口分别连接有低量供/回油路和高量供/回油路，低量供/回油路和高量供/回油路之间连接有补油油路，补油油路上安装有两个方向相反的第一单向阀，两个第一单向阀之间具有油箱支路，油箱支路连接有油箱，油箱内的油液能够分别通过两个第一单向阀向低量供/回油路和高量供/回油路流动；油箱支路与高量供/回油路之间连接具有储油回路，储油回路上安装有电磁开关阀。本发明的电磁开关阀能够实现控制缩回时伸出腔多出的油液流回油箱，协调双向泵供、回油油量不一致的问题，使得双向泵系统具有更小的设计体积。

Description

一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统及其应用

技术领域

本发明涉及双级电静液作动器技术领域，更具体的说是涉及一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统及其应用。

背景技术

双级电静液作动器(EHA)需要自主设计和集成制造，由于EHA行程较长且安装空间受限，因此需要对液压缸进行特别设计，选用双作用非对称单出杆式双级液压缸形式。其特点是行程长而缩回后的长度短，在给定的空间内能实现比单级液压缸更长的行程，适用于安装空间受到限制但行程要求却很长的设备中，在安装空间紧张的场合下得到广泛的运用。但是对于摆动发动机来说，对行程控制及刚度要求均较高，它不同于普通的双级液压缸，而是需要一支伺服型双向可控的双级缸。

本申请人同日提出了名称为一种具有双余度的双级伺服液压缸及其应用的发明专利申请，其中公开了双级液压缸的具体结构，但是对于双级电静液作动器来说，液压缸的液压驱动系统一直是需要改进的问题，这是由于液压缸为非对称式结构。传统的电静液作动器为了满足泵和缸的流量匹配，液压缸设计为对称式结构，可以在进、回油油量一致的情况下，采用双向泵进行驱动，双向泵系统具有切换方便、选用油箱小、结构紧凑的优势。但是由于申请人新改进的双级缸结构并不是对称式结构，其用于将活塞杆推出的泵油量大于另一侧腔体的回油量，或者说，当需要将活塞杆收回时，泵入的油量很少，但是回油的油量很多。这就使得双向泵的泵、回油液不能达到平衡，双向泵无法满足泵和缸的流量匹配需求，则又要采用相对开式的单向泵系统(此处所指的“相对开式”意为油箱体积较大，能够满足供、回油的整体油量需求的系统模式)，使得体积仍然无法满足缩减的需求。

因此，对于这种非对称式液压缸，如何提供一种能够减小体积的液压泵系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统及其应用，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，包括双向泵，所述双向泵的两个泵/吸油口分别连接有低量供/回油路和高量供/回油路，所述低量供/回油路和所述高量供/回油路之间连接有补油油路，所述补油油路上安装有两个方向相反的第一单向阀，两个所述第一单向阀之间具有油箱支路，所述油箱支路连接有油箱，所述油箱内的油液能够分别通过两个所述第一单向阀向所述低量供/回油路和所述高量供/回油路流动；所述油箱支路与所述高量供/回油路之间连接具有储油回路，所述储油回路上安装有电磁开关阀。

通过上述技术方案，本发明提供的双向循环泵系统在原有的泵系统结构中增加储油回路和电磁开关阀，由于针对的是非对称式液压缸，也就是两腔的体积大小不同，电磁开关阀能够实现控制缩回时伸出腔多出的油液流回油箱，协调双向泵供、回油油量不一致的问题，使得双向泵系统具有更小的设计体积。

优选的，在上述一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统中，所述油箱支路与所述双向泵的泄油口之间连接有泄油管路，所述泄油管路上安装有第二单向阀，所述双向泵的泄流油液通过所述第二单向阀向所述油箱流动。泄油管路和第二单向阀的设置能够使得双向泵泄露的油液进入油箱。

优选的，在上述一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统中，所述泄油管路上安装有过滤器，所述过滤器位于所述第二单向阀和所述双向泵之间。过滤器能够对泄露回流的油液进行过滤。

优选的，在上述一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统中，所述低量供/回油路和所述高量供/回油路之间还具有多个安全控制油路，多个所述安全控制油路上分别安装有溢流阀和模式阀。溢流阀和模式阀能够在泵压较大时实现油液溢流，作为安全阀使用。

优选的，在上述一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统中，所述溢流阀的数量为两个，且两个所述溢流阀的溢流方向相反。能够满足低量供/回油路和高量供/回油路的溢流需求。

优选的，在上述一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统中，所述油箱为增压油箱。增压油箱能够使油箱内的油液起泡减少到最小，防止真空或超压损坏油箱，改善液压泵的工作条件，防止气塞。

优选的，在上述一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统中，所述双向泵通过电机驱动。

优选的，在上述一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统中，所述低量供/回油路的供油和回油量小于所述高量供/回油路的供油和回油量。

优选的，在上述一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统中，所述电磁开关阀在所述高量供/回油路回油时开启。电磁开关阀能够实现控制缩回时伸出腔多出的油液流回油箱，协调双向泵供、回油油量不一致的问题。

本发明还提供了一种上述的用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统在非对称液压缸控制结构中的应用。

通过上述技术方案，本发明提供的用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统应用在非对称液压缸控制结构中，可以适用于双级电静液作动器中，减小了泵系统的体积，能够满足摆动发动机对行程控制及刚度要求较高的需求，以及结构紧凑性的需求，对于双级电静液作动器的使用发展起到关键作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的实施例1的双向循环泵系统的液压油路示意图；

图2附图为本发明提供的实施例2的双级伺服液压缸的结构示意图；

图3附图为本发明提供的实施例2的双级伺服液压缸的剖视图；

图4附图为本发明提供的实施例2的双级伺服液压缸另一角度的剖视图；

图5附图为本发明提供的图3中局部A的放大图；

图6附图为本发明提供的图3中局部B的放大图；

图7附图为本发明提供的图3中局部C的放大图；

图8附图为本发明提供的图3中局部D的放大图；

图9附图为本发明提供的图3中局部E的放大图；

图10附图为本发明提供的图3中局部F的放大图；

图11附图为本发明提供的图3中局部G的放大图；

图12附图为本发明提供的图3中局部H的放大图；

图13附图为本发明提供的实施例3具有相似余度的双级电静液作动器的油路示意图；

图14附图为本发明提供的实施例3具有相似余度的双级电静液作动器切换副位的油路示意图；

图15附图为本发明提供的实施例3具有相似余度的双级电静液作动器切换另一个副位的油路示意图；

图16附图为本发明提供的实施例4具有非相似余度的双级电静液作动器的油路示意图；

图17附图为本发明提供的实施例4具有非相似余度的双级电静液作动器切换副位的油路示意图；

图18附图为本发明提供的实施例4具有非相似余度的双级电静液作动器切换另一个副位的油路示意图；

图19附图为本发明提供的单向泵系统的液压油路示意图。

其中：

1-双级缸；

10-外缸体；

100-外缸筒；1000-一级活塞腔；1001-第一法兰；101-外缸固定端盖；1010-一级伸长泵液口；1011-第一插接段；1012-第一环槽；1013-第一O型密封圈；102-外缸伸缩端盖；1020-一级收缩泵液口；1021-一级活塞口；1022-第二插接段；1023-第二环槽；1024-第二O型密封圈；1025-第三环槽；1026-第一轴用组合密封圈；1027-第一矩形密封圈；1028-第一密封防尘圈；103-第一螺栓组；

20-内活塞缸；

200-内缸筒；2000-二级活塞腔；2001-流道；2002-第二法兰；201-第一活塞头；2010-第三插接段；2011-第四环槽；2012-第三O型密封圈；2013-第五环槽；2014-第一孔用组合密封圈；2015-第二矩形密封圈；202-内缸伸缩端盖；2020-二级伸长泵液口；2021-所述二级收缩泵液口；2022-二级活塞口；2023-第四插接段；2024-第六环槽；2025-第四O型密封圈；2026-第七环槽；2027-第二轴用组合密封圈；2028-第三矩形密封圈；2029-第二密封防尘圈；203-第二螺栓组；204-第三螺栓组；

30-内活塞杆；

300-第二活塞头；3000-第八环槽；3001-第五O型密封圈；3002-第九环槽；3003-第二孔用组合密封圈；3004-第四矩形密封圈；301-顶紧螺母；

40-三位八通换向阀；

400-主位；401-副位；

50-双向泵系统；

500-双向泵；501-低量供/回油路；502-高量供/回油路；503-补油油路；504-第一单向阀；505-油箱支路；506-油箱；507-储油回路；508-电磁开关阀；509-泄油管路；510-第二单向阀；511-过滤器；512-安全控制油路；513-溢流阀；514-模式阀；

60-单向泵系统；

600-比例换向阀；601-安全阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见附图1，本发明实施例公开了一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，包括双向泵500，双向泵500的两个泵/吸油口分别连接有低量供/回油路501和高量供/回油路502，低量供/回油路501和高量供/回油路502之间连接有补油油路503，补油油路503上安装有两个方向相反的第一单向阀504，两个第一单向阀504之间具有油箱支路505，油箱支路505连接有油箱506，油箱506内的油液能够分别通过两个第一单向阀504向低量供/回油路501和高量供/回油路502流动；油箱支路505与高量供/回油路502之间连接具有储油回路507，储油回路507上安装有电磁开关阀508。

为了进一步优化上述技术方案，油箱支路505与双向泵500的泄油口之间连接有泄油管路509，泄油管路509上安装有第二单向阀510，双向泵500的泄流油液通过第二单向阀510向油箱506流动。

为了进一步优化上述技术方案，泄油管路509上安装有过滤器511，过滤器511位于第二单向阀510和双向泵500之间。

为了进一步优化上述技术方案，低量供/回油路501和高量供/回油路502之间还具有多个安全控制油路512，多个安全控制油路512上分别安装有溢流阀513和模式阀514。

为了进一步优化上述技术方案，溢流阀513的数量为两个，且两个溢流阀513的溢流方向相反。

为了进一步优化上述技术方案，油箱506为增压油箱。

为了进一步优化上述技术方案，双向泵500通过电机驱动。

为了进一步优化上述技术方案，低量供/回油路501的供油和回油量小于高量供/回油路502的供油和回油量。

为了进一步优化上述技术方案，电磁开关阀508在高量供/回油路502回油时开启。

实施例2：

本实施例提供了一种可以与实施例1提供的双向循环泵系统配合使用的双级缸1，其具体结构参见附图2至附图4：包括：

外缸体10，外缸体10形成有一级活塞腔1000，外缸体10一端具有与一级活塞腔1000相通的一级活塞口1021；外缸体10的两端侧壁形成有与一级活塞腔1000相通的一级伸长泵液口1010和一级收缩泵液口1020；

内活塞缸20，内活塞缸20同轴套设在外缸体10内侧，且内活塞缸20的外侧壁与一级活塞口1021密封滑动连接，内活塞缸20位于一级活塞腔1000内部的端头连接有第一活塞头201，第一活塞头201的侧壁与一级活塞腔1000的侧壁密封滑动连接，第一活塞头201将一级活塞腔1000分隔为分别与一级伸长泵液口1010和一级收缩泵液口1020对应的两个腔室；内活塞缸20内部形成有二级活塞腔2000，内活塞缸20位于一级活塞腔1000外部的端头具有与二级活塞腔2000相通的二级活塞口2022；内活塞缸20位于一级活塞腔1000外部的一端侧壁形成有二级伸长泵液口2020和二级收缩泵液口2021，二级伸长泵液口2020与内活塞缸20侧壁内部开设的流道2001相通，并与内活塞缸20位于一级活塞腔1000内部一端的二级活塞腔2000相通，二级收缩泵液口2021与内活塞缸20位于一级活塞腔1000外部一端的二级活塞腔2000相通；

内活塞杆30，内活塞杆30同轴套设在内活塞缸20内侧，且内活塞杆30的外侧壁与二级活塞口2022密封滑动连接，内活塞杆30位于二级活塞腔2000内部的端头连接有第二活塞头300，第二活塞头300的侧壁与二级活塞腔2000的侧壁密封滑动连接，第二活塞头300将二级活塞腔2000分隔为分别与二级伸长泵液口2020和二级收缩泵液口2021对应的两个腔室。

为了进一步优化上述技术方案，外缸体10包括外缸筒100、外缸固定端盖101和外缸伸缩端盖102；外缸筒100两端均具有第一法兰1001，外缸固定端盖101和外缸伸缩端盖102分别通过第一螺栓组103连接在两个第一法兰1001上，一级伸长泵液口1010开设在外缸固定端盖101的侧壁上，一级收缩泵液口1020开设在外缸伸缩端盖102的侧壁上。

参见附图5，外缸固定端盖101与外缸筒100的连接端具有插入外缸筒100内侧的第一插接段1011，第一插接段1011的外侧壁开设有第一环槽1012，第一环槽1012内嵌设有第一O型密封圈1013。

参见附图6和附图7，外缸伸缩端盖102与外缸筒100的连接端具有插入外缸筒100内侧的第二插接段1022，第二插接段1022的外侧壁开设有第二环槽1023，第二环槽1023内嵌设有第二O型密封圈1024；外缸伸缩端盖102远离外缸筒100的一端为一级活塞口1021，一级活塞口1021的内侧壁具有多个第三环槽1025，多个第三环槽1025内嵌设有第一轴用组合密封圈1026、第一矩形密封圈1027和第一密封防尘圈1028。

为了进一步优化上述技术方案，内活塞缸20还包括内缸筒200和内缸伸缩端盖202；内缸筒200位于一级活塞腔1000内部的端头具有第二法兰2002，第一活塞头201通过第二螺栓组203连接在第二法兰2002上，内缸伸缩端盖202通过第三螺栓组204连接在内缸筒200的伸缩端；流道2001开设在内缸筒200的侧壁，二级伸长泵液口2020和二级收缩泵液口2021均开设在内缸伸缩端盖202的侧壁上。

参见附图8和附图9，第一活塞头201与内缸筒200的连接端具有插入内缸筒200内侧的第三插接段2010，第三插接段2010的外侧壁开设有第四环槽2011，第四环槽2011内嵌设有第三O型密封圈2012；第一活塞头201的外侧壁开设有多个第五环槽2013，多个第五环槽2013内嵌设有第一孔用组合密封圈2014和第二矩形密封圈2015。

参见附图10和附图11，内缸伸缩端盖202与内缸筒200的连接端具有插入内缸筒200内侧的第四插接段2023，第四插接段2023的外侧壁开设有第六环槽2024，第六环槽2024内嵌设有第四O型密封圈2025；内缸伸缩端盖202远离内缸筒200的一端为二级活塞口2022，二级活塞口2022的内侧壁具有多个第七环槽2026，多个第七环槽2026内嵌设有第二轴用组合密封圈2027、第三矩形密封圈2028和第二密封防尘圈2029。

为了进一步优化上述技术方案，第二活塞头300套设在内活塞杆30位于二级活塞腔2000内部的端头，且通过顶紧螺母301锁紧。

参见附图12，第二活塞头300的内圈开设有第八环槽3000，第八环槽3000内嵌设有第五O型密封圈3001，第二活塞头300的外侧壁开设有多个第九环槽3002，多个第九环槽3002内嵌设有第二孔用组合密封圈3003和第四矩形密封圈3004。

实施例3：

参见附图13至附图15，将实施例1提供的双向循环泵系统与实施例2提供的双级缸1结合，可以应用于双级电静液作动器，在此基础上，本实施例提供了一种具有相似余度的双级电静液作动器，还包括：

三位八通换向阀40，三位八通换向阀40具有一个四进四出的主位400，和两个两进四出的副位401；

双向泵系统50，双向泵系统50的数量为两套，两套双向泵系统50的进出油路分别与三位八通换向阀40主位400的四条通路连接，且分别与一级伸长泵液口1010和一级收缩泵液口1020，以及二级伸长泵液口2020和二级收缩泵液口2021连通，使得两个双向泵系统20能够分别对双级缸1的双级伸缩进行独立控制。

为了进一步优化上述技术方案，两个两进四出的副位401分别用于在任一双向泵系统50损坏时，进行相应的位置切换，进而对双级缸1的双级伸缩进行统一控制。

为了进一步优化上述技术方案，双向泵系统50通过双向泵调速控制泵油流量。

本实施例提供的三位八通换向阀40如附图13中所示，在此不再赘述。参见附图14，当右侧的双向泵系统50损坏时，三位八通换向阀40切换至如附图14中所示的副位401，此时，由左侧的双向泵系统50对双级缸1的双级伸缩进行统一控制；参见附图15，当左侧的双向泵系统50损坏时，三位八通换向阀40切换至如附图15中所示的副位401，此时，由右侧的双向泵系统50对双级缸1的双级伸缩进行统一控制。

实施例4：

参见附图16至附图18，本实施例在实施例3的基础上进一步改进，提供了一种具有非相似余度的双级电静液作动器，还包括：

三位八通换向阀40，三位八通换向阀40具有一个四进四出的主位400，和两个两进四出的副位401；

控制系统；控制系统包括双向泵系统50和单向泵系统60，双向泵系统50和单向泵系统60的进出油路分别与三位八通换向阀40主位400的四条通路连接，且分别与一级伸长泵液口1010和一级收缩泵液口1020，以及二级伸长泵液口2020和二级收缩泵液口2021连通，使得双向泵系统50和单向泵系统60能够分别对双级缸1的双级伸缩进行独立控制。

本实施例提供的三位八通换向阀40如附图16中所示，在此不再赘述。参见附图17，当右侧的双向泵系统50损坏时，三位八通换向阀40切换至如附图17中所示的副位401，此时，由左侧的单向泵系统60对双级缸1的双级伸缩进行统一控制；参见附图18，当左侧的单向泵系统60损坏时，三位八通换向阀40切换至如附图18中所示的副位401，此时，由右侧的双向泵系统50对双级缸1的双级伸缩进行统一控制。

本实施例提供的双向泵系统50的具体结构与实施例1相同，在此不再赘述。

本实施例提供的单向泵系统60的具体结构如图19中所示，为单向泵驱动的常规结构，其通过比例换向阀600进行油液的管路切换，解决了流量不匹配的问题。同时采用了安全阀601防止由于泵压过大造成的安全隐患，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，包括双向泵，其特征在于，所述双向泵的两个泵/吸油口分别连接有低量供/回油路和高量供/回油路，所述低量供/回油路和所述高量供/回油路之间连接有补油油路，所述补油油路上安装有两个方向相反的第一单向阀，两个所述第一单向阀之间具有油箱支路，所述油箱支路连接有油箱，所述油箱内的油液能够分别通过两个所述第一单向阀向所述低量供/回油路和所述高量供/回油路流动；所述油箱支路与所述高量供/回油路之间连接具有储油回路，所述储油回路上安装有电磁开关阀。

2.根据权利要求1所述的一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，其特征在于，所述油箱支路与所述双向泵的泄油口之间连接有泄油管路，所述泄油管路上安装有第二单向阀，所述双向泵的泄流油液通过所述第二单向阀向所述油箱流动。

3.根据权利要求1所述的一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，其特征在于，所述泄油管路上安装有过滤器，所述过滤器位于所述第二单向阀和所述双向泵之间。

4.根据权利要求1所述的一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，其特征在于，所述低量供/回油路和所述高量供/回油路之间还具有多个安全控制油路，多个所述安全控制油路上分别安装有溢流阀和模式阀。

5.根据权利要求4所述的一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，其特征在于，所述溢流阀的数量为两个，且两个所述溢流阀的溢流方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，其特征在于，所述油箱为增压油箱。

7.根据权利要求1所述的一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，其特征在于，所述双向泵通过电机驱动。

8.根据权利要求1所述的一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，其特征在于，所述低量供/回油路的供油和回油量小于所述高量供/回油路的供油和回油量。

9.根据权利要求1所述的一种用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统，其特征在于，所述电磁开关阀在所述高量供/回油路回油时开启。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的用于非对称液压缸控制的双向循环泵系统在非对称液压缸控制结构中的应用。

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