CN216430092U - 一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液压设备技术领域，具体为一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，包括超高压发生装置、液压动力单元、压力检测装置、柔性压力控制装置和电气控制系统；压力检测装置与电气控制系统数据连接、且用于检测超高压发生装置的压力；电气控制系统分别与柔性压力控制装置和液压动力单元数据连接；柔性压力控制装置与超高压发生装置连接以调整超高压发生装置的回退压力，液压动力单元与超高压发生装置连接以控制超高压发生装置回退。本实用新型，既保留了超高压发生装置主动回退、快速卸荷的特点，又增加了超高压部分的柔性卸荷，有效降低超高压部分元件的压力冲击，提升各元件的疲劳使用寿命，减少维修、更换次数，保证生产效率。

Description

一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统

技术领域

本实用新型涉及液压设备技术领域，具体为一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统。

背景技术

一般液压设备执行油缸的压力在25MPa以下，随着成形工艺的不断发展，小台面大吨位的挤压成形、内高压成形等工艺不断成熟和扩大应用，油缸的使用压力也随之提高。以5000吨液压机为例，压制油缸压力提高到80MPa时，缸径是使用25MPa的56％，体积只有25MPa的31％，整体重量和成本大大降低。

在发展的同时也带来问题，就是超高压零部件的疲劳寿命。由于现在的设备，其执行油缸中的超高压力的卸荷都是简单粗暴的，直接让增压元件主动回退卸荷，以求在最短的时间内把超高压力卸掉。如此一来，对超高压元件(例如密封件、管路、缸体等)产生超大幅度的压力冲击。如超高压油缸，其油压一般不超过100MPa，其超高压零件承受的平均动态内压和内压振幅最高可以达到50MPa；对于内高压成形设备，其内高压成形介质的压力最高更是高达250MPa以上，其超高压零件承受的平均动态内压和内压振幅最高都超过了100MPa以上。再加上制造业都是追求生产效率的，每个零件的生产周期都力求最短。这样一来，相当于影响零件疲劳寿命的主要因素中，加载频率、平均应力、应力幅等都提高了，结果就是元件的疲劳寿命大大降低。为保证使用寿命，设计者只有采用更好的材料、更高压力等级的元件，设计制造成本增加了，但效果很有限。

以某知名水管元件制造商为例，其生产的龙头管件，胀形压力在200MPa以下，在每天2班的生产节奏中，不到3个月时间其超高压发生装置的密封圈多次发生损坏，不得不停机更换密封件。由于超高压零部件的特殊工况要求，一般都需要设备生产厂家安排专人进行维修、更换元件，在等待维修人员到现场的期间，设备只能停产，对其订单生产带来严重影响；同时，损坏的密封件还污染了成形系统，需要进行清洗处理，这些都增加了其生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，旨在解决现有技术中超高压元件的疲劳寿命较短，造成生产效率较低、生产成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，包括超高压发生装置、液压动力单元、压力检测装置、柔性压力控制装置和电气控制系统；所述压力检测装置与所述电气控制系统数据连接、且用于检测所述超高压发生装置的压力；所述电气控制系统分别与所述柔性压力控制装置和所述液压动力单元数据连接；所述柔性压力控制装置与所述超高压发生装置连接以调整所述超高压发生装置的回退压力，所述液压动力单元与所述超高压发生装置连接以控制所述超高压发生装置回退。

优选地，所述超高压发生装置包括缸体和设置与所述缸体内的增压杆、第一活塞、第二活塞；所述第一活塞和所述第二活塞分别设置在所述增压杆的两端，所述缸体内部包括相互连通的冲压腔和超高压发生腔，所述第一活塞位于所述冲压腔内、且与所述冲压腔的侧壁相接触，所述第二活塞位于所述所述超高压发生腔内、且与所述超高压发生腔的侧壁相接触；所述冲压腔的内径＞所述超高压发生腔的内径。超高压发生装置结构的设计，实现了超高压力的输出、快速卸荷以及柔性卸荷。

优选地，所述冲压腔内设有后退缓冲机构。整个超高压介质压力卸荷分成三个阶段：超高压部分的柔性卸荷、中高压部分的线性快速卸荷、低压的缓冲卸荷，变相降低了每一个阶段的介质的载荷周期、对应的平均应力和应力幅等，有效降低超高压部分元件的压力冲击，提升各元件的疲劳使用寿命。

优选地，所述超高压发生腔的内径：所述冲压腔的内径＝1：(1.5～5)。实现了超高压力的输出，满足生产过程中超高压力的冲压需求。

优选地，所述第一活塞和所述第二活塞之间的空腔为后退腔，所述液压动力单元分别与所述冲压腔和所述后退腔相互连通以向所述冲压腔和所述后退腔输送介质。液压动力单元可在超高压发生装置输出超高压以及卸荷过程中向后退腔内输出介质，保证超高压力的输出以及快速卸荷。

优选地，所述柔性压力控制装置设定有用于控制所述超高压发生装置回退压力的卸荷压力曲线。保证超高压发生装置在卸荷过程中准确按照卸荷压力曲线先进行柔性曲线卸荷。

优选地，还包括补液装置，所述补液装置与所述超高压发生装置相连通以向所述超高压发生装置补充介质。实现超高压发生装置的超高压输出、对工件的冲胀成形。

优选地，多个所述超高压发生装置并联，且所有所述超高压发生装置均与所述压力检测装置、所述柔性压力控制装置、所述液压动力单元和所述补液装置连接。在增加超高压发生装置数量的前提下，降低了制造成本，且超高压发生装置之间联动性更好。

优选地，所述超高压发生装置、所述压力检测装置和所述柔性压力控制装置均设有多个，且所述超高压发生装置、所述压力检测装置和所述柔性压力控制装置数量相同、一一对应；所有所述压力检测装置和所有所述柔性压力控制装置均与所述电气控制系统数据连接，所有所述超高压发生装置均与所述液压动力单元和所述补液装置连接。在增加超高压发生装置数量的前提下，降低一定的成本，且单个超高压发生装置的压力检测更加精准、柔性压力控制更加精准和独立；每个超高压发生装置相对独立，避免相互影响。

优选地，还包括合流装置，所述合流装置分别与所述补液装置和所有所述超高压发生装置连接。使得单个补液装置通过合流装置更好地向每个超高压发生装置的超高压发生腔补充介质。

本实用新型一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，至少具有以下有益效果：通过设置柔性压力控制装置，既保留了超高压发生装置主动回退、快速卸荷的特点，又增加了超高压部分的柔性卸荷，有效降低超高压部分元件的压力冲击，提升各元件的疲劳使用寿命，减少维修、更换次数，保证生产效率，同时能减少损害的密封件污染液压成型系统，降低了清洗成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一超高压发生系统的示意图；

图2为本实用新型超高压发生装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例二超高压发生系统的示意图；

图4为本实用新型实施例三超高压发生系统的示意图。

附图中：1-超高压发生装置、11-缸体、12-增压杆、13-第一活塞、14-第二活塞、15-冲压腔、16-超高压发生腔、17-后退缓冲机构、18-后退腔、2-液压动力单元、3-压力检测装置、4-柔性压力控制装置、5-电气控制系统、6-补液装置、7-合流装置。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例一

如图1至图2所示，一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，包括超高压发生装置1、液压动力单元2、压力检测装置3、柔性压力控制装置4和电气控制系统5；所述压力检测装置3与所述电气控制系统5数据连接、且用于检测所述超高压发生装置1的压力；所述电气控制系统5分别与所述柔性压力控制装置4和所述液压动力单元2数据连接；所述柔性压力控制装置4与所述超高压发生装置1连接以调整所述超高压发生装置1的回退压力，所述液压动力单元2与所述超高压发生装置1连接以控制所述超高压发生装置1回退。

超高压发生装置1用于完成超高压力输出，液压动力单元2用于向超高压发生装置1输送/回收介质以使超高压发生装置1输出超高压力或退回，压力检测装置3用于检测超高压发生装置1的压力，柔性压力控制装置4用于实时调整超高压发生装置1的回退压力，电气控制系统5用于接收压力检测装置3的检测数据并控制液压动力单元2和柔性压力控制装置4对超高压发生装置1的作业。超高压发生装置1完成一次超高压力输出后，由电气控制系统5根据压力检测装置3反馈的超高压发生装置1的压力，控制柔性压力控制装置4实时调整超高压发生装置1的回退压力；然后，电气控制系统5控制液压动力单元2使超高压发生装置1主动回退，实现超高压发生装置1的压力线性快速下降，完成整个卸荷过程。现有的液压设备，在执行油缸中的超高压力的卸荷都是简单粗暴的，直接让增压元件主动回退卸荷，以求在最短的时间内把超高压力卸掉；如此一来，对超高压元件(例如密封件、管路、缸体等)产生超大幅度的压力冲击，超高压元件的疲劳寿命大大降低；为保证使用寿命，设计者只有采用更好的材料、更高压力等级的元件，设计制造成本增加了，但效果很有限；因此元件需要经常维修、更换、影响加工效率，增加了生产成本。而本技术方案，通过设置柔性压力控制装置4，即保留了超高压发生装置1主动回退、快速卸荷的特点，又增加了超高压部分的柔性卸荷，有效降低超高压部分元件的压力冲击，提升各元件的疲劳使用寿命，减少维修、更换次数，保证生产效率，同时能减少损害的密封件污染液压成型系统，降低了生产使用和维护成本。

进一步地，如图2所示，所述超高压发生装置1包括缸体11和设置与所述缸体11内的增压杆12、第一活塞13、第二活塞14；所述第一活塞13和所述第二活塞14分别设置在所述增压杆12的两端，所述缸体11内部包括相互连通的冲压腔15和超高压发生腔16，所述第一活塞13位于所述冲压腔15内、且与所述冲压腔15的侧壁相接触，所述第二活塞14位于所述所述超高压发生腔16内、且与所述超高压发生腔16的侧壁相接触；所述冲压腔15的内径＞所述超高压发生腔16的内径。

缸体11为内部中空且密封的缸体，缸体11的内部包括一冲压腔15和超高压发生腔16，两者相互连通；在缸体11内设有增压杆12、第一活塞13和第二活塞14，增压杆12的长度方向与缸体11的长度方向一致，第一活塞13和第二活塞14分别安装在增压杆12上，其中第一活塞13位于冲压腔15内、且紧贴冲压腔15的侧壁，因此缸体11的一端和第一活塞13杆之前形成一个密闭的腔体，该腔体即为冲压腔15；冲压腔15与液压动力单元2和柔性压力控制装置4相连接，柔性压力控制装置4可使冲压腔15内的介质柔性卸荷(即调整增压杆12的回退压力)，液压动力单元2可向冲压腔15内输送介质或回收介质，以实现超高压发生装置1的超高压力输出或快速卸荷。第二活塞14位于超高压发生腔16内、且紧贴超高压发生腔16的侧壁，因此缸体11的另一端与第二活塞14杆之间形成一个密闭的腔体，该腔体即为超高压发生腔16；压力检测装置3所检测的压力具体是超高压发生腔16的压力。缸体11具体由两个直径不相等的中空圆柱体组成，冲压腔15的内径大于超高压发生腔16的内径，即在增压杆12移动一定距离时，超高压发生腔16内的压力变化大于冲压腔15内的压力变化。超高压发生装置1结构的设计，实现了超高压力的输出、快速卸荷以及柔性卸荷。

进一步地，如图2所示，所述冲压腔15内设有后退缓冲机构17。在增压杆12快速回退到最后位置时，后退缓冲机构17开启作用，使超高压发生腔16内的介质压力最终以一个曲线形式降至接近零，最终完成整个卸荷过程。在冲压腔15内设置后退缓冲机构17，使整个超高压介质压力卸荷分成三个阶段：超高压部分的柔性卸荷、中高压部分的线性快速卸荷、低压的缓冲卸荷，变相降低了每一个阶段的介质的载荷周期中、对应的平均应力和应力幅等，有效降低超高压部分元件的压力冲击，提升各元件的疲劳使用寿命。

进一步地，所述超高压发生腔16的内径：所述冲压腔15的内径＝1：(1.5～5)。具体地，冲压腔15的内径是超高压发生腔16内径的1.5至5倍，在往冲压腔15内输入介质时，可使超高压发生腔16内的介质向外输出约2.3倍至25倍的压力，因此实现了超高压力的输出，满足生产过程中超高压力的冲压需求。

进一步地，所述第一活塞13和所述第二活塞14之间的空腔为后退腔18，所述液压动力单元2分别与所述冲压腔15和所述后退腔18相互连通以向所述冲压腔15和所述后退腔18输送介质。在缸体11内设置增压杆12、第一活塞13和第二活塞14，则将缸体11内部空间划分为三个腔体：冲压腔15、后退腔18和超高压发生腔16，其中冲压腔15和超高压发生腔16的体积在超高压力输出以及卸荷过程中均会同步发生变化，而后退腔18的体积不变、但具体的区域会发生变化。后退腔18与液压动力单元2相互连通，液压动力单元2可在超高压发生装置1输出超高压以及卸荷过程中向后退腔18内输出介质，保证超高压力的输出以及快速卸荷。

进一步地，所述柔性压力控制装置4设定有用于控制所述超高压发生装置1回退压力的卸荷压力曲线。柔性压力控制装置4按照设定好的卸荷压力曲线实时调整超高压发生装置1中的增压杆12的回退压力，使超高压发生腔16中的介质压力按一个柔性的弦波曲线下降至某一压力梯度；接着再进行中高压部分的线性快速卸荷和低压的曲线缓冲卸荷。在柔性压力控制装置4内设定卸荷压力曲线，可保证超高压发生装置1在卸荷过程中准确按照卸荷压力曲线先进行柔性曲线卸荷。

进一步地，还包括补液装置6，所述补液装置6与所述超高压发生装置1相连通以向所述超高压发生装置1补充介质。在超高压发生装置1动作前，先由补液装置6向超高压发生装置1和超高压输出元件的空间补充满介质，然后超高压发生装置1完成一次超高压力输出。补液装置6具体向超高压发生装置1内的超高压发生腔16补充介质。设置补液装置6向超高压发生装置1和超高压输出元件的空间补充介质，实现超高压发生装置1的超高压输出、对工件的冲胀成形。

超高压发生系统的具体作业方式为：在超高压发生装置1动作前，先由补液装置6向超高压发生装置1和超高压输出元件的空间补充满介质，然后超高压发生装置1完成一次超高压力输出；由电气控制系统5根据压力检测装置3反馈的超高压发生腔16的压力，控制柔性压力控制装置4按照设定好的卸荷压力曲线实时调整超高压发生装置1中的增压杆12的回退压力，使超高压发生腔16中的介质压力按一个柔性的弦波曲线下降至某一压力梯度；然后，电气控制系统5控制液压动力单元2使超高压发生装置1主动回退，实现超高压发生腔16的压力线性快速下降；在增压杆12快回退到最后位置时，后退缓冲机构17开始作用，使超高压发生腔16的介质压力最终以一个曲线形式降至零0，完成整个卸荷过程。在新的结构方式下，既保留了超高压发生装置1主动回退、快速卸荷的特点，又把整个超高压介质压力卸荷分成三个阶段：超高压部分的柔性曲线卸荷、中高压部分的线性快速卸荷和低压的曲线缓冲卸荷，变相降低了每一个阶段的介质的载荷周期、对应的平均应力和应力幅等，有效降低超高压部分元件的压力冲击，提升各元件的疲劳使用寿命。同时，该系统可以应用在闭环控制(完全拟合柔性卸荷曲线)和开环控制上；可以应用在增压内高压胀形介质的工况、也可以应用在增压液压油的工况(超高压油缸用)；还可以应用在多超高压发生装置1的工况下(如实施例二的多个超高压发生装置1并联的工况，以及如实施例三多个超高压发生装置1串联的工况)；柔性压力控制装置4可以在超高压发生装置1输出超高压介质的时候就进行压力控制动作，也可以只在部分阶段进行压力控制动作。

实施例二

如图3所示，多个所述超高压发生装置1并联，且所有所述超高压发生装置1均与所述压力检测装置3、所述柔性压力控制装置4、所述液压动力单元2和所述补液装置6连接。

本实施例在实施例一的基础上提供一种多个超高压发生装置1并联的超高压发生系统；在该系统内，单个压力检测装置3、单个柔性压力控制装置4、单个液压动力单元2和单个补液装置6同时对多个超高压发生装置1进行作业，在增加超高压发生装置1数量的前提下，降低了制造成本，且超高压发生装置1之间联动性更好。

实施例三

如图4所示，所述超高压发生装置1、所述压力检测装置3和所述柔性压力控制装置4均设有多个，且所述超高压发生装置1、所述压力检测装置3和所述柔性压力控制装置4数量相同、一一对应；所有所述压力检测装置3和所有所述柔性压力控制装置4均与所述电气控制系统5数据连接，所有所述超高压发生装置1均与所述液压动力单元2和所述补液装置6连接。

本实施例在实施例一的基础上提供一种多个超高压发生装置1串联的超高压发生系统；在该系统内，每个超高压发生装置1均对应设置有一个压力检测装置3和一个柔性压力控制装置4，单个压力检测装置3和单个柔性压力控制装置4对应一个超高压发生装置1，而单个液压动力单元2和单个补液装置6同时对多个超高压发生装置1进行作业。如此设置，可以在增加超高压发生装置1数量的前提下，降低一定的成本，且单个超高压发生装置1的压力检测更加精准、柔性压力控制更加精准和独立；每个超高压发生装置1相对独立，避免相互影响。

进一步地，还包括合流装置7，所述合流装置7分别与所述补液装置6和所有所述超高压发生装置1连接。由于设有多个超高压发生装置1，而仅设有一个补液装置6；因此设置合流装置7与所有超高压发生装置1的超高压发生腔16相互连通，并将合流装置7与补液装置6相互连通，可以使得单个补液装置6通过合流装置7更好地向每个超高压发生装置1的超高压发生腔16补充介质。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，包括超高压发生装置(1)、液压动力单元(2)、压力检测装置(3)、柔性压力控制装置(4)和电气控制系统(5)；所述压力检测装置(3)与所述电气控制系统(5)数据连接、且用于检测所述超高压发生装置(1)的压力；所述电气控制系统(5)分别与所述柔性压力控制装置(4)和所述液压动力单元(2)数据连接；所述柔性压力控制装置(4)与所述超高压发生装置(1)连接以调整所述超高压发生装置(1)的回退压力，所述液压动力单元(2)与所述超高压发生装置(1)连接以控制所述超高压发生装置(1)回退。

2.根据权利要求1所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，所述超高压发生装置(1)包括缸体(11)和设置与所述缸体(11)内的增压杆(12)、第一活塞(13)、第二活塞(14)；所述第一活塞(13)和所述第二活塞(14)分别设置在所述增压杆(12)的两端，所述缸体(11)内部包括相互连通的冲压腔(15)和超高压发生腔(16)，所述第一活塞(13)位于所述冲压腔(15)内、且与所述冲压腔(15)的侧壁相接触，所述第二活塞(14)位于所述超高压发生腔(16)内、且与所述超高压发生腔(16)的侧壁相接触；所述冲压腔(15)的内径＞所述超高压发生腔(16)的内径。

3.根据权利要求2所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，所述冲压腔(15)内设有后退缓冲机构(17)。

4.根据权利要求2所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，所述超高压发生腔(16)的内径：所述冲压腔(15)的内径＝1：(1.5～5)。

5.根据权利要求2所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，所述第一活塞(13)和所述第二活塞(14)之间的空腔为后退腔(18)，所述液压动力单元(2)分别与所述冲压腔(15)和所述后退腔(18)相互连通以向所述冲压腔(15)和所述后退腔(18)输送介质。

6.根据权利要求1所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，所述柔性压力控制装置(4)设定有用于控制所述超高压发生装置(1)回退压力的卸荷压力曲线。

7.根据权利要求1所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，还包括补液装置(6)，所述补液装置(6)与所述超高压发生装置(1)相连通以向所述超高压发生装置(1)补充介质。

8.根据权利要求7所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，多个所述超高压发生装置(1)并联，且所有所述超高压发生装置(1)均与所述压力检测装置(3)、所述柔性压力控制装置(4)、所述液压动力单元(2)和所述补液装置(6)连接。

9.根据权利要求7所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，所述超高压发生装置(1)、所述压力检测装置(3)和所述柔性压力控制装置(4)均设有多个，且所述超高压发生装置(1)、所述压力检测装置(3)和所述柔性压力控制装置(4)数量相同、一一对应；所有所述压力检测装置(3)和所有所述柔性压力控制装置(4)均与所述电气控制系统(5)数据连接，所有所述超高压发生装置(1)均与所述液压动力单元(2)和所述补液装置(6)连接。

10.根据权利要求9所述的一种带柔性压力控制装置的超高压发生系统，其特征在于，还包括合流装置(7)，所述合流装置(7)分别与所述补液装置(6)和所有所述超高压发生装置(1)连接。

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