CN117242268A - 用于液压系统返回回路的冷却器旁路阀组件 - Google Patents

Abstract

一种作业机器包括框架、支撑所述框架的牵引系统、由所述框架支撑的器具系统、和液压系统。液压系统包括液压油箱、控制回路、油冷却器和冷却器旁路阀组件。所述冷却器旁路阀组件通过控制回路返回管线连接到所述控制回路，并且包括：卸载阀，所述卸载阀被配置成如果所述控制回路返回管线中的液压油的压力超过第一阈值，则允许液压油从所述控制回路返回管线流到所述液压油箱；背压阀，所述背压阀被配置成如果油控制回路返回管线中的液压压力超过第二阈值，则允许液压油通过油冷却器入口管线从所述返回管线流到所述油冷却器；以及孔口，所述孔口被配置成限制液压油通过所述背压阀的流动。

Description

用于液压系统返回回路的冷却器旁路阀组件

技术领域

本公开一般涉及阀组件，并且更特别地涉及用于液压油回路的阀组件。

背景技术

诸如液压采矿挖掘机、推土机、反铲挖掘机、前装载机或挖掘机的许多作业机器利用器具系统来操纵诸如泥土、碎石、矿石、石头、混凝土等的材料。所述器具可以以各种形式被提供，并且可以包括挖掘机、铲斗、液压锤、叉车、刀片、螺旋钻、移动器、抓斗、松土机、锯和其他类似工具。此类作业机器用于许多行业，包括但不限于运土、建筑、农业和采矿。

这些机器上的器具系统通常包括能够操纵器具以执行其功能的多个臂段。臂段和器具的移动通常由液压系统驱动。这些液压系统通常包括供给液压泵的液压油箱。泵通过加压管线将液压油送到液压缸和其他致动器。油从缸移动到返回回路中。在返回回路中，油的一部分直接返回到液压油箱，同时一些油转移到油冷却器。

流动的这种划分需要阀的组合来控制油的流量和压力。在一些情况下，在阀之前或之后的管线中的压力可能超过操作极限，从而导致软管破裂和其他损坏。

一些系统通过包括阀切换控制系统来解决这个问题。例如，如授予Brinkley等人的美国专利号10,260,824中描述的。Brinkley专利教导了可在第一位置与第二位置之间调节的冷却器旁路阀组件。然而，Brinkley的阀装置需要复杂的控制和非标准零件。因此，仍然需要能够维持所需压力和流率的更简单的冷却器旁路阀组件。

发明内容

根据本公开的一个方面，公开了一种作业机器。所述作业机器包括框架、支撑所述框架的牵引系统、由所述框架支撑的器具系统、和液压系统。液压系统包括液压油箱、控制回路、油冷却器和冷却器旁路阀组件。所述冷却器旁路阀组件通过控制回路返回管线流体连接到所述控制回路，并且包括：卸载阀，所述卸载阀被配置成如果所述控制回路返回管线中的液压油的压力超过第一阈值，则允许液压油从所述控制回路返回管线流到所述液压油箱；背压阀，所述背压阀被配置成如果所述控制回路返回管线中的液压油的压力超过第二阈值，则允许液压油通过油冷却器入口管线从所述返回管线流到所述油冷却器；以及孔口，所述孔口被配置成限制液压油通过所述背压阀的流动。

根据本公开的另一方面，公开了一种用于液压油返回回路的冷却器旁路阀组件。所述冷却器旁路阀组件包括：卸载阀，所述卸载阀被配置成如果控制回路返回管线中的液压油的压力超过第一阈值，则允许液压油从所述控制回路返回管线流到液压油箱；背压阀，所述背压阀被配置成如果所述控制回路返回管线中的液压油的压力超过第二阈值，则允许液压油从所述控制回路返回管线流到油冷却器入口管线，所述背压阀与所述卸载阀并行布置；以及孔口，所述孔口被配置成限制液压油通过所述背压阀的流动。

根据本公开的又一方面，公开了一种液压返回回路系统。所述系统包括：液压油箱；油冷却器；卸载阀，所述卸载阀被配置成如果控制回路返回管线中的液压油的压力超过第一阈值，则允许液压油从所述控制回路返回管线流到所述液压油箱；背压阀，所述背压阀被配置成如果所述控制回路返回管线中的液压油的压力超过第二阈值，则允许液压油通过油冷却器入口管线从所述返回管线流到所述油冷却器；孔口，所述孔口被配置成限制液压油通过所述背压阀的流动；关闭螺线管，所述关闭螺线管被配置成如果液压油的温度低于阈值温度，则防止所述背压阀打开；以及所述油冷却器入口管线上的释放阀，所述释放阀被配置成如果所述油冷却器入口管线中的压力大于释放阀压力阈值，则将液压油引导到所述液压油箱。

在结合附图阅读以下详细描述后，将更容易理解本公开的这些和其他方面。

附图说明

图1是根据本公开的一个方面的作业机器的透视图。

图2是根据本公开的一个方面的液压系统的框图。

图3是根据本公开的一个方面的液压返回回路的液压示意图。

图4是根据本公开的一个方面的用于液压返回回路的冷却器旁路阀组件的透视图。

图5是根据本公开的一个方面的图4的冷却器旁路阀组件的截面图。

图6是根据本公开的一个方面的图4的阀组件的操作方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图并且具体参考图1，示出示例性作业机器的透视图并且由附图标记100指代。所示的作业机器是液压采矿挖掘机，但本公开也可以适用于利用液压系统的其他类型的作业机器，包括但不限于挖掘机、反铲挖掘机、前装载机等。这种作业机器用于多种行业，例如建筑、农业、采矿等。

机器100包括牵引系统110、框架120、发动机130、器具系统140和液压系统150。牵引系统110支撑框架120，并且可包括允许机器100移动的轮、履带或其他地面接合装置。框架120支撑发动机130并且可以配置成相对于牵引系统110旋转。框架110也可以支撑操作员室160。

器具系统140可包括器具170、多个臂段172、174和多个连杆176。在液压挖掘机的所描绘实施例中，器具系统140包括吊杆172、杆176、器具170和连杆176。如图所示的器具170是挖掘机铲斗，但在一些实施例中，可以使用其他器具，例如但不限于液压锤、叉车、刀片、螺旋钻、移动器、抓斗、松土机、锯等。

液压系统150驱动器具系统的移动。如图2中以框图形式所示，液压系统150包括液压油箱210、控制回路220和返回回路230。液压油箱210配置成包含液压流体，例如液压油或其他不可压缩流体。

控制回路220包括泵240、多个控制阀250和多个致动器组件260。泵240通过诸如软管的加压导管将液压油输送到致动器组件260。致动器组件260通过控制阀250选择性地流体连接到泵240，所述控制阀可以通过控制系统和操作员界面(未示出)被调节。致动器组件260可以是液压缸270(如图1中描绘的)，但也可以包括液压马达或其他类型的液压致动器。特别地，致动器组件260也可以包括液压马达，所述液压马达控制器具系统相对于地面的旋转。液压缸270可以包括由活塞组件分开的腔室。通过调节控制阀250，加压流体可以根据需要被引导到腔室中以延伸或缩回液压缸270。液压缸270和其他致动器260的移动由此帮助移动器具系统140以执行期望作业。控制回路220也可以包括止回阀、压力释放阀、排放管线和液压系统的其他已知特征。

也在图3的液压示意图中更详细地示出的返回回路230将液压油从致动器组件260返回到液压油箱210，并且包括至少一个控制回路返回管线310、冷却器旁路阀组件320、油冷却器330、油冷却器入口管线340和多个箱入口管线350。返回油的一部分被引导通过油冷却器330，同时油的其余部分绕过油冷却器330并且直接到达液压油箱210。油流的这种划分由冷却器旁路阀组件320控制。

冷却器旁路阀组件320在图3、图4和图5中被示出，并且包括入口410、卸载阀420、背压阀430、孔口440。冷却器旁路阀组件320也可以包括关闭螺线管450和释放阀460。

入口410通过控制回路返回管线310流体连接到致动器组件260。每个致动器组件260可具有其自身的返回管线310；然而，管线可以在入口410之前或处会聚。图4和图5中描绘的实施例示出在入口处会聚的两个控制回路返回管线310。这些返回管线310中的每一个可以包括多个致动器组件260的返回管线。在一些实施例中，返回管线310在与入口的连接处的直径可以为40mm。当然，可以利用其他尺寸连接。

卸载阀420和背压阀430布置成与相同入口410并行流体连接。卸载阀420和背压阀430中的每一个被配置成响应于入口410和控制回路返回管线310中的特定压力阈值被偏置关闭和打开。如图4和图5中所示，它们可以是弹簧偏置压力释放阀，其包括孔内的弹簧加载提升阀。在一些实施例中，每个阀的孔的直径可以为70mm，虽然对于特定液压系统的流率来说在适当时可以使用其他尺寸的阀。

卸载阀420被配置成如果控制回路返回管线310和入口410中的液压油的压力超过第一阈值，则允许液压油绕过油冷却器330并且通过箱入口管线350中的一个从控制回路返回管线310流到液压油箱210。

背压阀430被配置成如果控制回路返回管线310和入口410中的液压油的压力超过第二阈值，则允许液压油通过油冷却器入口管线340从控制回路返回管线310流到油冷却器330。

第一阈值是用以打开卸载阀420的压力阈值。第二阈值是用以打开背压阀430的压力阈值。第一阈值可以大于第二阈值。在一些实施例中，第一阈值可以是第二阈值的压力的两倍。在一些具体实施例中，第一阈值可以是10巴，并且第二阈值可以是5巴。

孔口440位于背压阀430的入口处。孔口被配置成限制油通过背压阀430的流动。孔口440的直径被配置成防止通过油冷却器入口管线的过度流动。在一些实施例中，孔口440的直径可以是入口410的直径的50-70％或背压阀孔430的直径的30-45％。作为一个实例，在其中入口410的直径为40mm并且背压阀孔430的直径为70mm的特定实施例中，孔口440的直径可以为26mm。当然，取决于所需的压力和流率，可以使用其他孔口直径。

孔口440的直径、第一阈值和第二阈值可以被配置成使得到油冷却器入口管线的流量在通过控制回路返回管线410的总流量的20％与40％之间。在一个或多个实施例中，通过控制回路返回管线410的油的总流量可以是2000-3000L/min，其中600-800L/min被引导到油冷却器330。然而，基于所需的总容量和液压系统150所需的冷却量，根据需要可以使用其他流率。

油冷却器330将液压系统150中的液压油的温度保持在操作参数内。如果油温度太高，则可能导致效率降低、油的更快速降解以及损坏诸如密封件的系统部件。油冷却器330的出口370通过箱入口管线350中的一个与液压油箱120流体连通。油冷却器330和/或油冷却器入口管线340也可以包括止回阀、压力释放阀、排放管线和本领域已知的其他特征以改进液压系统的功能。

关闭螺线管450可以被配置成选择性地关闭背压阀430或防止背压阀打开，由此防止通过背压阀430到油冷却器330的流动。基于油的温度激活关闭螺线管440。在一些实施例中，油的温度可以由位于液压油箱210上的温度传感器(未示出)测量。如果温度低于阈值温度，则关闭螺线管440激活，关闭背压阀430并且/或者防止其打开。如果背压阀430打开，则关闭螺线管440可以迫使阀430关闭。因此，所有油都通过卸载阀420被引导到液压油箱210。油冷却器330也可以基于低于该阈值的油温度被关闭。如果温度高于阈值温度，则关闭螺线管440不被激活，并且背压阀430能够如上所述正常操作。阈值温度是在其以下油不再需要被冷却的温度。如果油被过度冷却，则其粘度可能增加，从而降低效率。在一些实施例中，阈值温度可以是35℃，但根据特定液压流体的特性的要求可以使用其他温度。

释放阀450是位于背压阀430下游的压力释放阀，其配置成防止油冷却器入口管线中的过度压力。释放阀450在释放阀压力阈值下打开并且通过箱入口管线350中的一个流体连接到液压油箱210。在一些实施例中，释放阀压力阈值可以是4巴，但当然可以使用其他阈值压力。

工业适用性

总的来说，本公开可应用于许多不同的行业，包括但不限于运土设备、建筑、农业、采矿等。更具体地说，其中液压系统返回回路使一部分返回液压油转移通过油冷却器的任何机器可以受益于所公开的冷却器旁路阀组件320。

冷却器旁路阀组件320通过并行布置卸载阀420和背压阀430并且使用孔口440来限制朝向油冷却器的流动而控制冷却器旁路阀组件320之前和油冷却器330之前的流率和压力。此外，尽管描述涉及用于控制器具系统的液压系统150，但其也可以应用于其他类型的液压系统，例如飞行器的飞行控制系统。因此，本公开适用于具有液压系统的很多不同的机器，包括但不限于：汽车和其他车辆、飞行器、拖拉机、起重机、推土机、反铲挖掘机、前装载机、挖掘机等。

图6中示出冷却器旁路阀组件320的操作方法，其由附图标记600指示。当控制回路返回管线被加压时，所述方法600从方框610开始。当液压系统在使用中时，发生这种情况。

如果控制回路返回管线310中的压力处于或高于第二阈值(方框620)，则背压阀430打开(方框630)。这允许液压油从控制回路返回管线310流到油冷却器320(方框640)。通过背压阀430的流动由孔口440限制(方框650)。如果压力低于第二阈值，则没有油流过阀组件(方框660)。

如果控制回路返回管线310中的压力处于或高于第一阈值(方框670)，则卸载阀420打开(方框680)。这允许液压油从控制回路返回管线310流到液压箱210(方框690)。

可选地，如果温度低于阈值温度(方框700)，则关闭螺线管440激活(方框705)。因此，所有油都可以被引导通过卸载阀420(方框670)。如果温度高于阈值温度，则关闭螺线管440不被激活，并且背压阀430能够按照方框620-650正常操作。

可选地，如果冷却器入口管线340中的压力处于或高于释放阀压力阈值(方框710)，则释放阀450打开(方框715)。这允许液压油流到液压箱210(方框690)。

尽管前面的文本阐述了许多不同实施例的详细说明，但是应当理解，合法的保护范围由本专利结尾处所陈述的权利要求的文字限定。详细说明仅被解释为示例性的，并且未描述每个可能的实施例，原因是描述每个可能的实施例即使不是不可能的也是不切实际的。使用当前技术或在本专利申请日之后开发的技术可以实现许多替代实施例，其仍然落入限定保护范围的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于液压油返回回路的冷却器旁路阀组件，其包括：

卸载阀，所述卸载阀被配置成如果控制回路返回管线中的液压油的压力超过第一阈值，则允许液压油从所述控制回路返回管线流到液压油箱；

背压阀，所述背压阀被配置成如果所述控制回路返回管线中的液压油的压力超过第二阈值，则允许液压油从所述控制回路返回管线流到油冷却器入口管线；以及

孔口，所述孔口被配置成限制液压油通过所述背压阀的流动。

2.根据权利要求1所述的冷却器旁路阀组件，其中所述冷却器旁路阀组件包括关闭螺线管，所述关闭螺线管被配置成如果液压油的温度低于阈值温度，则防止所述背压阀打开。

3.根据权利要求1所述的冷却器旁路阀组件，其中所述冷却器旁路阀组件包括在所述油冷却器入口管线上的释放阀，所述释放阀被配置成如果所述油冷却器入口管线中的压力大于释放阀压力阈值，则将液压油引导到所述液压油箱。

4.根据权利要求1所述的冷却器旁路阀组件，其中所述背压阀和所述卸载阀并行布置。

5.根据权利要求1所述的冷却器旁路阀组件，其中所述第一阈值大于所述第二阈值。

6.根据权利要求1所述的冷却器旁路阀组件，其中通过所述背压阀进入所述油冷却器入口管线的液压油的流量在通过所述控制回路返回管线的总流量的20％与40％之间。

7.根据权利要求1所述的冷却器旁路阀组件，其中所述孔口的直径可为所述控制回路返回管线的直径的50-70％或所述背压阀的孔的直径的30-45％。

8.一种作业机器，包括：

框架；

牵引系统，所述牵引系统支撑所述框架；

器具系统，所述器具系统由所述框架支撑；以及

液压系统，所述液压系统被配置成驱动所述器具系统的移动，所述液压系统包括液压油箱、控制回路、油冷却器和根据权利要求1所述的冷却器旁路阀组件。

9.根据权利要求8所述的机器，其中所述冷却器旁路阀组件包括关闭螺线管，所述关闭螺线管被配置成如果液压油的温度低于阈值温度，则防止所述背压阀打开。

10.根据权利要求8所述的机器，其中所述冷却器旁路阀组件包括在所述油冷却器入口管线上的释放阀，所述释放阀被配置成如果所述油冷却器入口管线中的压力大于释放阀压力阈值，则将液压油引导到所述液压油箱。