CN1232144A - 用于改变裕差压力的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种泵系统包括一可变流体排量泵,它具有一流体连通于一流体压力负载的泵压力管道及一负载传感控制器。一可变孔隙位于负载传感器的下游。该可变孔隙流体连通于一伺服压力管道内的负载传感控制器,从而使裕差压力相对于泵的排量成正比地变化。可变孔隙可采取各种不同形式,例如在壳体与一在该壳体内纵向滑动的伺服活塞之间的横截面积可变的间隙。一纵向槽的深度沿着伺服活塞的长度方向均匀地增大,从而形成一可变的孔隙。

Description

用于改变裕差压力的装置和方法

本发明涉及开路液压泵领域。更具体地说，本发明涉及一种用于改变在开路泵系统内的一负载传感阀两侧的裕差压力(margin pressure)或压力差的装置和方法。本发明可以为例如反铲挖土机等设备的操作者提供更好的操作功能。

某些反铲挖土机制造商寻求一种开路泵控制系统，该系统带有一负载传感控制阀，该阀两侧的压力差随泵的排量变化。因此，需要有一种在开路情况下实现该功能的装置和方法。

因此，本发明的主要目的在于，提供一种开路泵系统，该系统具有一负载传感控制阀以及一与其伺服压力管道相关的可变孔隙，从而使负载传感阀两侧的压力差或裕差压力随泵的流体排量而变化。

本发明的另一个目的在于，提供一个可变孔隙，该孔隙位于伺服压力管道内，并由位于壳体以及一可在壳体内滑动的伺服活塞之间的间隙来限定。

本发明的另一个目的在于，提供一个伺服活塞，该活塞具有一纵向槽，其深度是沿着伺服活塞的长度方向均匀地增大，从而限定了一个可变孔隙区域。

本发明的另一个目的在于，提供一个伺服活塞，该活塞具有一槽，其深度是沿着一笔直倾斜的底面均匀地增大。

本发明的又一个目的在于，提供一种用于改变变排量开路泵内的一负载传感阀两侧的流体压力差的方法。

本发明又一个目的在于，提供一种制造成本低廉、耐用、并且使用方便可靠的泵系统。

这些和其它的目的可通过下文结合附图所作的描述以及权利要求书而变得清楚。

本发明涉及一种开路泵系统，并提供了一种在该系统内用于改变负载传感阀两侧的裕差压力或压力差的装置和方法。

一可变排量的开路泵流体连接于一流体压力负载。在泵的输出压力管路和一负载压力传感信号管路之间设置了一负载传感控制阀，以便控制泵的排量。泵的排量可以由一伺服活塞组件改变，所述活塞组件可响应来自于负载传感控制阀并由一伺服压力管道输送的压力流体而使泵的斜盘移动。

伺服活塞组件包括一细长的伺服活塞，它可滑动地安装在靠近可倾斜盘一端的一个孔内。伺服活塞的伸展或回缩可确定斜盘的位置，进而确定泵的流体排量。一具有可变横截面积的槽沿伺服活塞纵向地延伸。因此，倾斜的槽或凹槽以及位围绕伺服活塞的孔一起限定了一个可变孔隙，该孔隙可允许流体与泵排量成正比地泄漏。泄漏导致伺服活塞与负载传感控制器之间产生可变的裕差压力，而不是像具有负载传感控制器的传统开路泵内那样产生恒定的裕差压力。

图1是配备了本发明的一开路泵的液压线路图；

图2是图1所示的开路泵、伺服活塞和负载传感控制阀的剖视图；

图3是图2所示负载控制阀的放大剖视图；

图4是图2所示泵的伺服活塞区域的放大剖视图，只是其中的伺服活塞已经液压地伸展，从而使泵降低排量(destroke)并增大可变孔隙的尺寸；

图5是本发明伺服活塞的放大立体图；

图6是沿图5中的线6-6剖取的伺服活塞的横剖视图；

图7是沿图5中的线7-7剖取的伺服活塞的纵剖视图；

图8是沿图5中的线8-8剖取的伺服活塞的纵剖视图；

图9是图2所示伺服活塞区域的放大剖视图，它类似于图4但是示出了伺服活塞缩回孔内，因而可变孔隙的尺寸相应减少；

图1的液压线路图示出了配有本发明的开路泵系统10。泵系统10包括一流体排量可变的开路泵12，它可从一液体容器14抽取流体并加压送出。一可动斜盘16可改变泵12的排量。泵12通过一抽吸管路1 7将流体从容器14抽出。内壳排放管路18流体连通于泵12以使任何内部泄漏流体返回泵壳内并最终回到主液体容器14。泵12具有一流体连通于一流体压力负载22的输出压力管路20。负载22可以是一液压缸或装备在机器上的类似工作设备。例如，负载可以是附连于反铲挖土机的铲臂的液压缸。

在输出压力管路20上的负载22的上游设置了一个负载控制阀24。一负载传感信号管路26可向泵12反馈一个指示负载的信号。负载传感信号(管路)26还将一压力补偿导阀28和一负载传感控制器30流体连通于负载控制阀24。压力补偿导阀28是可调节的，并且被设定成所需的压力参数。

负载传感控制器30包括一可无限变位的阀芯32。控制器30是可调节的，如在阀芯32右端上穿过弹簧符号的箭头所示。根据负载传感信号26的大小以及输出管路20内的压力，阀芯32将在图示的两个位置之间调节，以设定泵12的排量。当控制器处于开路位置时，控制流体被引入伺服活塞组件34，该组件机械地连接于泵12的旋转斜盘16。一通道58可将一偏压信号从泵输出压力管路20送至伺服活塞组件34的一侧，从而使斜盘16通常被偏压在一个全排量位置，这时，泵12的流体排量最大。如图1所示，当负载传感控制器30将油引入伺服活塞组件34的右端时，泵12的旋转斜盘12离开最大排量位置。

图2是相应于图1回路的实际硬件的剖视图。图2左面是泵12和伺服活塞组件34的一部分。泵12具有一壳体42，其内包含有旋转斜盘16和一传统的开路轴向活塞转动组件。

在图2中看出，由图1简单示出的伺服活塞组件34具有两个构件46、48。构件46、48分别配合在倾动式斜盘16的两侧。构件46用于升高泵的排量，而构件48用于降低泵的排量。

升排量构件46包括一与斜盘16接触的止挡件50。一中空引导件52可引导地支承着止挡件50。一弹簧54与止挡件50及引导件52配合，以便在即使没有泵输出压力的情况下也能将止挡件50推向斜盘16。在引导件52内的止挡件50的下方有一个空腔56。空腔56通过如图1和2所示的内部通道58连通于泵12的输出压力管路20。通道58内的压力可将止挡件50偏压推向斜盘16。于是，斜盘总是被推向全排量或最大排量的位置。

在斜盘16的另一侧，降排量构件48包括一细长的、大致圆柱形的伺服活塞60。伺服活塞60可滑动地安装在泵壳42内。一螺纹端盖62安装在壳体42上，以将伺服活塞60保持在壳体42内。

负载传感控制器30和压力补偿导阀28可以远距离地安装或安装在泵壳42内。负载传感控制阀30和压力补偿导阀28在图3中表示得更清楚。如图1-3所示，在负载控制阀24和负载传感控制器30之间设置了一孔隙64。

压力补偿导阀28是传统的并且是众所周知的。因此，它不是本发明的内容。如图1和2所示，各流体通道58、66、68、70和72穿过壳体42和设置其上的端盖74。下文中将把通道70称作伺服压力管道。

重新参见图1，该管道内包含一远程压力补偿口76，该压力补偿口由图1左面的X表示。在该管道内还可以设置一个可选孔隙58，它与壳体排放处18流体连通。因此，应该理解，负载传感控制器30、孔隙64,78、远程压力补偿口76以及压力补偿导阀28限定了一负载传感控制通道80的边界。负载传感控制通道80被限定为回路的负载传感控制部分内的空腔，并处于均匀的负载传感压力之下。术语“处于均匀的负载压力之下”是用于限定该空腔或通道的确定术语，即没有流动通道或约束横过其中。流体通道66和68穿过负载传感控制通道80。在图1中添加了短虚线来表示负载传感控制通道80。从图2和3中也可以看到负载传感控制通道80，该通道位于孔隙64、压力补偿导阀28、负载传感控制器30的阀芯32以及孔隙78之间(图1)。

本发明的一个重要构件是降排量构件48的结构。参见图4，降排量构件48是由液压推动而与斜盘16接触。在斜盘的与伺服活塞60的接触点上附连了一个硬化的反作用垫块82，以使磨损最小，并提高产品的耐用性。在斜盘16的变量侧可以设置一个类似的反作用垫块82(图2)。各反作用垫块82具有圆形头部，因而随着斜盘16的转动可以提供多个接触点。

伺服活塞60可以在壳体42中的一个紧配合的孔84内滑动。通道70流体连通于孔84的下端。负载传感控制器30发出的命令信号被输入伺服活塞60后面的空腔86。空腔86内的流体压力作用在伺服活塞60的底部，并将其朝外推向斜盘16。作为响应，斜盘16朝着最小流体排量位置倾斜。随着斜盘16相对于转动组44移动至更为垂直的位置，泵12的流体排量减小。换言之，泵12降低其排量。

图5示出的伺服活塞60是大致圆柱形的。壳体42包括一用于接纳伺服活塞60的孔84。孔84应该基本上与伺服活塞60的形状相对应，以便使伺服活塞60在孔84内滑动。

伺服活塞60上具有一槽88，该槽的深度沿着细长的伺服活塞60的长度方向逐渐变化。较佳的是，槽88是直线的，并从伺服活塞60的一端90完整地延伸至另一端92。由图7清楚可见，槽88的深度是沿着伺服活塞60的长度方向均匀地增大。槽88包括与两个相对侧面91、93相交的底面89。应该理解、也可以设置其它类型的槽。此外，槽的横截面积也可是非均匀地变化，但是是以一种可预期的方式进行，而不贬抑本发明。槽88只需要以一种能使泵12的流体排量发生变化或使其以某种特定的结构按预期方式变化。

伺服活塞60内具有一纵向中心孔94，它与处在伺服活塞60的端部90,92之间的一个横向贯穿孔96相交。孔84、94和横向贯穿孔96是定位成能提供一个“过中心阀(over center valve)”。无论泵12何时超标并“过中心”或超过备用或最小排量位置，这个可选的过中心阀都可以将伺服压力卸载至壳体排放处18。

在较佳实施例中，细长的伺服活塞60总是与斜盘16上的反作用垫块82保持接触，因而可以与泵12的排量成正比地在孔84内轴向或纵向地滑进滑出。图4所示的活塞完全伸展位置与泵12的最小排量相对应，而图9所示的完全缩回位置与泵12的最大排量相对应。伺服活塞60还可以定位在图示的完全回缩和伸展位置之间的任何位置。

在图4-9所示的伺服活塞60的情况下，槽88充当一可变(横截面积)孔隙87(在图1中示意性地示出)，并允许压力流体从空腔86中溢出而进入泵12的壳体。如图4所示，当伺服活塞60从孔84内完全伸展时，可变孔隙87最大，这对应于斜盘16的最小流体变量。在图9中，由槽88限定的可变孔隙87最小。当斜盘16倾斜至相应于泵12的最大流体排量的位置时，伺服活塞60被迫缩回。

工作时，本发明的开路泵系统可提供一种用于改变负载传感(排量)控制器30两侧压力差的装置和方法。必须理解术语“裕差压力”，以便理解并完全明白本发明的工作过程。裕差压力是定义为系统压力之差，即输出压力管路20与负载传感控制通道80之间的压力差。简言之，裕差压力是负载传感控制器30两侧的压力差。负载传感控制器30可调节送至伺服活塞60的压力流体，伺服活塞相应地通过使斜盘16移动而改变泵12的流体排量，从而给负载22提供足够的流体以维持裕差压力。

在没有配备本发明的伺服活塞组件和液压回路的情况下，当在具有负载传感控制器的传统开路泵内对负载传感控制器进行调节时，裕差压力是恒定的。然而，由伺服活塞60内的纵向槽88产生的可变孔隙87可提供一个随着与泵12排量的某些关联而变化的裕差压力。这样就能为操作者提供具有不同档泵排量的不同控制特性。

通常，开路泵12被偏压向最大排量位置，伺服活塞60如图9所示的那样完全缩回在孔84内。当负载传感控制器作用时，泵12从最大排量(图9)降低至备用或最小排量(图4)。由于槽88的缘故，当伺服活塞60伸展时，从活塞的泄漏量将逐渐增大。这样有助于在备用或最小排量附近增大对控制系统的阻尼作用。

然而，随着负载传感控制器发出指令，在斜盘16另一侧的升排量构件46将斜盘16推至全排量或最大排量的位置。于是，斜盘16将伺服活塞60推入如图2和9所示的缩回位置。在缩回位置上，斜槽88基本上由孔84的壁密封。因此，只有很少量的流体从伺服活塞泄漏至壳体排放处18。因此，伺服活塞60可以更灵敏地响应于来自传感控制器30的压力命令信号。于是，整个系统可以更灵敏地响应负载工况的变化。

一旦泵系统10到达控制阀24所需的流体设定参数，负载传感控制器30通过对伺服活塞60后面的空腔86供给压力流体来调节泵12的输出。压力流体流通过伺服压力管道(通道70)供给。伺服活塞60通过在孔84内纵向移动来作出响应，以便将斜盘16设定在一个对应于泵12所需输出流的角度位置上。由于伺服活塞60在孔84内纵向移动以设定泵12的排量，在伺服活塞60上纵向延伸的槽88产生一个横截面积可变的孔隙87，该孔隙随泵12的排量发生变化。

上面已结合附图对本发明的较佳实施例进行了描述，虽然采用了某些特定术语，但它们仅仅起到说明作用，不对本发明构成限制。在不偏离由所附下述权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，还可以对各零部件的形式及比例作出种种变化和等价的替换。

Claims (9)

1．一种泵系统，包括：

一可变流体排量泵，它具有一流体连通于一流体压力负载的泵压力管道；

一负载传感控制器，它通过所述泵压力管路可操纵地连接于所述泵，并通过一负载传感信号管路连接于所述压力负载；

一位于所述泵以及所述负载传感控制器下游的可变孔隙，所述可变孔隙通过一伺服压力管道流体连通于所述负载传感控制器，从而使所述泵压力管路内的压力与所述负载传感控制器检测的压力的差与所述泵的排量成正比地变化。

2．如权利要求1所述的泵系统，其特征在于，所述可变孔隙是由形成在一壳体与一可在该壳体内滑动的细长伺服活塞之间的间隙限定的，所述细长的伺服活塞的横截面积沿其长度方向变化。

3．如权利要求2所述的泵系统，其特征在于，所述伺服活塞是圆柱形的，具有一定的长度和外径，并具有一沿其纵向延伸的槽，所述槽的尺寸沿着伺服活塞的长度方向均匀地变化。

4．如权利要求3所述的泵系统，其特征在于，所述槽的深度是沿着沿该槽长度方向的一个笔直倾斜的底面均匀地变化。

5．一种用于改变在可变流体变量的开路泵内的一负载传感阀两侧的压力差的方法，包括如下步骤：

通过一流体压力管路将所述泵连接于一流体压力负载；

借助一负载传感信号管路将所述负载传感阀连接于所述流体压力管路并连接于所述流体压力负载；

将所述负载传感阀连接于一根据负载传感阀两侧的压力差改变所述泵排量的装置；

在所述流体负载传感阀和所述用于改变所述泵排量的装置之间设置一个可变孔隙，以便调节输送至用于改变泵排量的装置的流体压力，从而允许所述用于改变泵排量的装置驱动所述泵以提供足够的流体压力来维持所述负载传感阀两侧的压力差。

6．如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用于改变泵排量的装置是由一可动斜盘和一伺服活塞组成，所述伺服活塞通过液压机械地影响所述斜盘的位置来驱动所述泵。

7．一种用于一可变流体排量的开路泵中的伺服管道的可变孔隙，包括：

一具有一伺服孔的壳体；

一细长的伺服活塞，它可在所述伺服孔内纵向滑动，其横截面积沿其长度方向变化，因而形成在所述壳体和所述伺服活塞之间的间隙也沿着伺服活塞的长度方向变化。

8．如权利要求7所述的可变孔隙，其特征在于，所述伺服活塞是圆柱形的，其具有一定的长度和外径，并具有一纵向延伸的槽，该槽至少具有一个沿伺服活塞长度方向变化的尺寸。

9．如权利要求8所述的可变孔隙，其特征在于，所述槽的深度是沿着沿该槽长度方向的一个笔直倾斜的底面均匀地变化。

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