CN213016994U - 一种具有负压流量补偿的闭式油路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体压力执行机构的技术领域，具体为一种具有负压流量补偿的闭式油路，包括油泵和油缸，其特征在于：油泵和油缸之间形成闭式液压油路；闭式液压油路上设有液压储能器，液压储能器用于闭式液压油路的储油和补油。采用本方案能够解决现有技术中因出现负向负载导致的断油抖动，以及采用开环油路的情况下管路较长、油液的可压缩特性、软管的弹性以及动态负载变化大导致出现超调现象，进而导致控制精度较低的技术问题。

Description

一种具有负压流量补偿的闭式油路

技术领域

本实用新型涉及流体工作系统的技术领域，具体为一种具有负压流量补偿的闭式油路。

背景技术

对于各种机械设备而言，核心在于驱动控制系统，现有的驱动方式主要包括通过动力元件直接驱动的电动驱动方式，以及通过液压元件进行驱动的液压驱动方式，由于电动驱动方式的驱动控制技术及主要控制元件基本为欧美日所控制垄断，进口昂贵，导致电动驱动方式所采用的零部件及高负载滚珠丝杠等零部件对国外的技术依赖较大且造价较高，同时设备部件损坏后也需进口，设备的维修成本也非常高昂。相对而言，国内的液压元件和伺服电机的相关技术比较成熟，因此国内更多的是采用液压驱动方式。

随着国内的液压元件和伺服电机生产逐渐趋于成熟，传统的液压驱动方式经过几代的技术演变发展，已从节流远程调压的液压系统演变到最新的伺服驱动液压系统，相对于传统的液压系统，节能效果有了很大的改善。但是发展到目前为止，液压驱动在以下几个方面仍存在问题：

1、精密控制方面，例如，有些设备的液压驱动系统，采用开环油路，油泵连接到油缸的管路很长，进油管路和回油管路的总长可达3-20米不等，还需要通过软管连接，由于油液的可压缩特性，液压管路通过软管连接具有弹性，以及管路过长，动态负载变化大，容易出现超调现象，在这种情况下，要做到在远离负载的情况下做闭环控制，几乎是不可能的，所以现有油路通常是开环控制，导致运动冲击震动不平稳，位置控制不准，控制精度较低，和电动驱动方式相比精度差距较大。

同时当推动负载运动的过程中突然产生负向负载时，例如在注塑机中开模泄压时，其会导致油缸中的活塞杆运动失速，进而导致油泵失速损坏伺服电机，同时也会导致瞬间断油的情况发生，使得活塞及活塞杆发生抖动，影响运行的平稳性，导致控制精度较低。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种具有负压流量补偿的闭式油路，以解决现有技术中因出现负向负载导致的断油抖动，以及采用开环油路的情况下管路较长、油液的可压缩特性、软管的弹性以及动态负载变化大导致出现超调现象，进而导致控制精度较低的技术问题。

本实用新型提供基础方案：一种具有负压流量补偿的闭式油路，包括油泵和油缸，油泵和油缸之间形成闭式液压油路；闭式液压油路上设有液压储能器，液压储能器用于闭式液压油路的储油和补油。

基础方案的有益效果：

1.本实用新型方案中，采用液压储能器存储和释放液压油，从而实现闭式液压油路的储油和补油，以注塑机的开模动作为例，由于油缸无杆腔回油量大于有杆腔的进油量，油泵不需要的多余液压油流入液压储能器中，此时液压储能器进行储油。当推动负载运动的过程中突然产生负向负载时，例如在注塑机中开模泄压时，闭式液压油路出现负压情况，液压储能器释放液压油流入闭式液压油路中，此时液压储能器进行补油，从而避免负向负载出现导致的断油抖动和损坏液压元件的情况。除此之外，液压储能器中的液压油还可以补偿由于闭式液压油路可能存在的液压油泄漏造成的油量损耗。

2.本实用新型方案中，采用闭式液压油路，有效地缩短管路，减少管路中的油量，从而降低了冷却消耗。并且避免了由于油液的可压缩特性，液压管路通过软管连接具有的弹性，以及管路过长，动态负载变化大，容易出现超调现象的弊端，采用本方案的闭式液压油路，配套采用相应的液压控制系统，可避免运动冲击震动不平稳，位置控制不准的问题，提高控制精度。

3.现有开环油路需采用大容量的开放式油箱，而开放式油箱需要使用较多的装机液压油，以市面常见的150吨锁模注塑机为例，装机容量为200升抗磨液压油，根据注塑机的使用环境且是开放式油箱，要求每4000-6000小时更换液压油，以连续80％时间工作的工况下，12年的工作周期就需要更换2400升液压油，目前中国保有的注塑机超过十万台以上，目前抗磨液压油单价在10-15元/升，换油对用户是一笔不小的成本，处置费油也需要成本，废油处理对环境带来的影响，同样是个非常严重的社会问题。本实用新型方案中，采用闭式液压油路，相较于现有的开式液压油路，取消了大型开放式油箱，因此减少了大量的装机液压油，节约成本，节能环保。

4.由于采用了开放式油箱，随着液位变化、温度变化及油液的高速流动，空气中的气体、灰尘、水分容易进入液压油，导致液压油容易乳化和氧化，液压元件容易气蚀，降低液压元件的使用寿命。本实用新型方案中，采用闭式液压油路，空气中的气体、灰尘、水分不容易进入液压油路，液压油不容易乳化和氧化，延长了液压元件的使用寿命。

进一步，还包括换向器件，油泵包括出油口和吸油口，油缸包括第一油口和第二油口，油泵的出油口和换向器件之间通过进油管路连通，换向器件和油缸的第一油口之间通过第一管路连通，油缸的第二油口和换向器件之间通过第二管路连通，换向器件和油泵的吸油口之间通过回油管路连通，液压储能器设置在回油管路上。

有益效果：油泵、进油管路、换向器件、第一管路、油缸、第二管路和回油管路形成闭式液压油路，相较于现有的开式液压油路，取消了大型开放式油箱，因此减少了大量的装机液压油，同时空气中的气体、灰尘、水分不容易进入液压油路，液压油不容易乳化和氧化，从而节约成本。除此之外，有效地缩短管路，减少管路中的油量，从而降低了冷却消耗，同时避免了由于油液的可压缩特性，液压管路通过软管连接具有的弹性，以及管路过长，动态负载变化大，容易出现超调现象的弊端。

进一步，进油管路和回油管路之间设有溢流管路，溢流管路上设有供进油管路向回油管路单向导通的第一单向导通器件。

有益效果：在闭式液压油路中出现高压冲击负载或液压系统中的压力传感器故障导致压力失控时，进油管路中的液压油可以经过第一单向导通器件回到低压的回油管路，从而抗冲击负载，保护液压系统，同时预防压力传感器故障时产生超高压造成液压元件损坏。

进一步，进油管路和回油管路之间设有负压补偿管路，负压补偿管路上设有供进油管路向回油管路单向导通的第二单向导通器件。

有益效果：负压补偿管路用于对进油管路进行负压补偿，并且负压补偿管路的设置，为第二单向导通器件提供安装位置，便于第二单向导通器件进行安装。

进一步，还包括冷却器，冷却器设置在液压储能器和油泵之间的回油管路上。

有益效果：冷却器用于对液压油进行冷却，从而维持闭式液压油路的热量平衡，使闭式液压油路中液压油的油温始终保持在工艺要求范围内，避免高速生产时因油温过高影响油泵等液压元件及密封系统的正常使用。

进一步，第一单向导通器件为溢流阀。有益效果：溢流阀为常规的单向导通器件，容易获得，使用方便，与液压储能器配合使用，可以快速吸收多余的回油。

进一步，第二单向导通器件为单向阀。有益效果：单向阀为常规的单向导通器件，容易获得，使用方便，可以快速为进油管路进行负压补偿。

进一步，换向器件为换向阀，换向阀用于闭式液压油路的换向，换向阀包括四个口，其中两个口分别与进油管路和回油管路连通，另外两个口分别与第一管路和第二管路连通。

有益效果：换向阀用于闭式液压油路的换向，以第一管路连通油缸的无杆腔，第二管路连通油缸的有杆腔为例，当换向阀的两个口连通进油管路和第一管路，另外两个口连通了回油管路和第二管路时，油缸的无杆腔进油，有杆腔出油，反之，当换向阀的两个口连通进油管路和第二管路，另外两个口连通了回油管路和第一管路时，油缸的无杆腔出油，有杆腔进油，实现液压油路的换向。液压系统就可以轮流控制油缸执行不同的动作，并实现调压调速的闭环控制。

进一步，还包括用于驱动油泵的同步伺服电机，同步伺服电机与油泵传动连接。有益效果：采用同步伺服电机带动油泵的设置，为整个闭式液压油路提供动力。

进一步，还包括用于控制同步伺服电机的驱动器，驱动器与同步伺服电机电连接。有益效果：驱动器执行控制指令对同步伺服电机进行控制，由此，闭式液压油路实现可调速调压。

附图说明

图1为本实用新型一种具有负压流量补偿的闭式油路实施例的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：油泵101、换向器件102、油缸103、第一单向导通器件104、第二单向导通器件105、液压储能器106、冷却器107、同步伺服电机108。

一种具有负压流量补偿的闭式油路，如附图1所示，包括油泵101、换向器件102和油缸103。油泵101包括出油口和吸油口，油泵101为齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵、叶片泵等定量泵中的一种，在本实施例中，油泵101为齿轮泵。油缸103包括第一油口和第二油口。在本实施例中，换向器件102为换向阀，换向阀包括四个口，分别定义为P端接口、T端接口、A端接口和B端接口。

油泵101的出油口和换向器件102之间通过进油管路连通，换向器件102和油缸103的第一油口之间通过第一管路连通，油缸103的第二油口和换向器件102之间通过第二管路连通，换向器件102和油泵101的吸油口之间通过回油管路连通。具体的，油泵101的出油口和P端接口之间通过进油管路连通，A端接口和油缸103的第一油口之间通过第一管路连通，油缸103的第二油口和B端接口之间通过第二管路连通，T端接口和油泵101的吸油口之间通过回油管路连通。油泵101、进油管路、换向器件102、第一管路、油缸103、第二管路和回油管路形成闭式液压油路。

本实施例的闭式油路还包括第一单向导通器件104、第二单向导通器件105和液压储能器106。进油管路和回油管路之间设有溢流管路和负压补偿管路，溢流管路上设有供进油管路向回油管路单向导通的第一单向导通器件104，负压补偿管路上设有供进油管路向回油管路单向导通的第二单向导通器件105。在本实施例中，第一单向导通器件104为溢流阀，第二单向导通器件105为单向阀。液压储能器106设置在回油管路上，液压储能器106用于存储和释放液压油，实现闭式液压油路的储油和补油。

本实施例的闭式油路还包括驱动器、同步伺服电机108和冷却器107。冷却器107设置在液压储能器106与油泵101之间的回油管路上，冷却器107用于对液压油进行冷却，从而维持闭式液压油路的热量平衡，使闭式液压油路中液压油的油温始终保持在工艺要求范围内。同步伺服电机108与油泵101传动连接，驱动器与同步伺服电机108电连接，驱动器用于接收上位机的指令控制同步伺服电机108运行，同步伺服电机108用于驱动油泵101，驱动器控制同步伺服电机108运行以及同步伺服电机108驱动油泵101为现有技术，因此不再赘述。

具体使用时，当需要活塞向附图1中的左侧运动时，驱动器控制同步伺服电机108运行，同步伺服电机108驱动油泵101，油泵101泵出的液压油进入进油管路，进油管路内的液压油通过P端接口进入换向器件102，换向器件102内的液压油通过A端接口进入第一管路，第一管路内的液压油通过第一油口进入油缸103的无杆腔，无杆腔内的液压油推动活塞向有杆腔移动。随着活塞的运动，有杆腔内的液压油通过第二油口进入第二管路，第二管路内的液压油通过B端接口进入换向器件102，换向器件102内的液压油通过T端接口进入回油管路，回油管路内的液压油经过冷却器107冷却后从吸油口回到油泵101。

反之，当需要活塞向附图1中的右侧运动时，驱动器控制同步伺服电机108运行，同步伺服电机108驱动油泵101，油泵101泵出的液压油进入进油管路，进油管路内的液压油通过P端接口进入换向器件102，换向器件102内的液压油通过B端接口进入第二管路，第二管路内的液压油通过第二油口进入油缸103的有杆腔，有杆腔内的液压油推动活塞向无杆腔移动。随着活塞的运动，无杆腔内的液压油通过第一油口进入第一管路，第一管路内的液压油通过A端接口进入换向器件102，换向器件102内的液压油通过T端接口进入回油管路，回油管路内的液压油经过冷却器107冷却后从吸油口回到油泵101。

当换向阀进行换向的瞬间以及出现超过额定压力负载的冲击载荷时，进油管路的压力过高，溢流阀导通，使得进油管路中的液压油可以经过溢流阀回到回油管路，从而抗冲击负载，保护液压系统。同时液压油可以通过回油管路进入液压储能器106中，为闭式液压油路进行储油。

当液压油在推动活塞运动的过程中突然产生负向负载，例如注塑机中开模泄压时，此时进油管路出现负压情况，即回油管路的压力大于进油管路的压力，单向阀导通，回油管路及液压储能器106中的液压油经过负压补偿管路和单向阀流入进油管路，及时对进油管路进行负压补油，避免因负向负载出现导致的断油抖动和损坏液压元件的情况。同时液压储能器106中的液压油可以补偿由于闭式液压油路可能存在的液压油泄漏造成的油量损耗。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种具有负压流量补偿的闭式油路，包括油泵和油缸，其特征在于：油泵和油缸之间形成闭式液压油路；闭式液压油路上设有液压储能器，液压储能器用于闭式液压油路的储油和补油。

2.根据权利要求1所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：还包括换向器件，油泵包括出油口和吸油口，油缸包括第一油口和第二油口，油泵的出油口和换向器件之间通过进油管路连通，换向器件和油缸的第一油口之间通过第一管路连通，油缸的第二油口和换向器件之间通过第二管路连通，换向器件和油泵的吸油口之间通过回油管路连通，液压储能器设置在回油管路上。

3.根据权利要求2所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：进油管路和回油管路之间设有溢流管路，溢流管路上设有供进油管路向回油管路单向导通的第一单向导通器件。

4.根据权利要求2或3所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：进油管路和回油管路之间设有负压补偿管路，负压补偿管路上设有供进油管路向回油管路单向导通的第二单向导通器件。

5.根据权利要求2所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：还包括冷却器，冷却器设置在液压储能器和油泵之间的回油管路上。

6.根据权利要求3所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：第一单向导通器件为溢流阀。

7.根据权利要求4所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：第二单向导通器件为单向阀。

8.根据权利要求2所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：换向器件为换向阀，换向阀用于闭式液压油路的换向，换向阀包括四个口，其中两个口分别与进油管路和回油管路连通，另外两个口分别与第一管路和第二管路连通。

9.根据权利要求1所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：还包括用于驱动油泵的同步伺服电机，同步伺服电机与油泵传动连接。

10.根据权利要求9所述的具有负压流量补偿的闭式油路，其特征在于：还包括用于控制同步伺服电机的驱动器，驱动器与同步伺服电机电连接。

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