CN86107735A - 液压阀参考压力的程序化流量控制 - Google Patents

Abstract

在感测泵压超载处，设一个点，安排进入诸如升降机的触动器的液流。液流由推动流量控制阀的步进电机控制。固定流量变化所需的步进，在高流量时较大。泵起动时阀的位置使液流从旁路通过，然后使之减少而通往触动器。反向流通过止逆阀；一个触动器先将阀开启，降低阀的压力，阀才完全打开。流量控制阀还可降低系统的超压。下行时步进电机频率按第一存储频率起动，应付较劣的条件；测量吊箱速度，把依次存储频率增减。

Description

本发明与液压阀控制系统有关，具体有关用于液压升降机的系统。

为了在液压升降机的控制中，达到接近更高度精确性，常需要使用较昂贵的牵引升降机，故常使用反馈控制。但是，即使采用了反馈控制，也难以取得符合要求的性能。主要问题在于流体的动力特性。流体的粘度随环境温度变化，也因升降机吊箱升降时产生的热而变化。在升降机吊箱的运行中，这些变化产生某种程度的不可预测性。已经有人用过各种水准的反馈，但是典型问题是费用昂贵，而要求泵有过大的功率，从而增高成本，降低系统的效率。

对反馈技术的说明，在美国专利第4，205，592号中有揭示，其通过阀达到诸如液压升降升机的液流，从有电位计的流量表中通过。当流量增高时，和电位计滑针变动关连的输出电压改变，它表示了流量的大小变化。美国专利第4，381，699号中揭示了一种相似类型的阀的控制。

美国专利第4，418，794号说明的类型的阀，可以用在不感测流量的系统中，但或许用一个较大的反馈回路，感测升降机吊箱的位置，以控制阀的运转。

虽然本文中叙述的本发明，发展自升降机的液压阀控制器，在叙述中为了便利起见，以这类控制作背景，然而本发明在其他有类似控制要求的系统中，也同样可以使用。

在本发明中，用一个步进电机操纵一个直线流量控制阀，当物件（例如升降机吊箱）升高时，控制泵和升降机液压缸之间的流量，当吊箱下降时，控制从液压缸到油箱的回流。这个阀的与时刻相关的动作，反映通向吊箱的流量，也反映了吊箱的速度变化。阀开始运转时，其位置使来自泵的液流完全从旁路绕过吊箱。然后逐渐关闭，减少旁路流量。当通向升降机吊箱的压力超过支持吊箱的需要后，按程序使阀的动作，达到升降机速度的要求状态。

根据本发明，当泵的输出压力刚超过把吊箱在位置上支持所需压力时产生的压差，可以从止逆阀的动作感测到，而泵压和箱压在相反的方向上作用于止逆阀。止逆阀达到开放位置时，这时吊箱刚将开始运行，由一个电开关测得，产生控制信号，输送给主阀控制器。该控制信号作用好似主阀程序化定位的起点，当吊箱上升时，决定升降机吊箱速度状态。

根据本发明所提出，电机和阀之间的连接，通过一个弹性连接件，例如通过一个弹簧。当阀在某一位置上把全部泵输出用阀引入触动器时，这样的连接可以使阀移动，因而把泵的输出液流，从旁路送回油箱。当泵压超过某一高度时，有一个卸压阀动作，把加压的液压油送入阀中，阀随之所应，抵抗弹性连接件，把泵输出和油箱接通。阀的这个动作释放泵压。

本发明所提出的另一个方面，也许特别与升降机有关，吊箱速度的各分段，如加速猛开始，等加速，加速猛停，减速猛开始，等减速，减速猛停等，可以通过用步进电机控制各阀芯孔的面积，并通过在升降机的全部过程中，对电机步进和阀芯孔区域，安排恒定的增量，作明确的控制。

本发明有许多特点，而最重要的是，因为用液压油和荷载的特点控制阀的工作，所以可提供非常精确的运行。而且，因为用反馈根据这些特点作可选择的调节，因此既简单又可靠。阀流的大部分不用反馈控制。

附图是实施本发明液压升降机控制系统的简略示意。

图1示把升降机吊箱10在若干楼层或平台之间运行的液压升降机控制系统。楼层或平台图中未示。吊箱和从液压缸12中伸出的吊箱柱塞11接连，把液压油泵入或排出液压缸，相应升降吊箱，液流的控制和调节方法，将在下文中详细叙述。吊箱的活动由一个传感器13检测。传感器和静止位置狭带14关连。在线路15上提供（位置）信号，供给一个泵-阀控制器（PVC）17。位置信号表示吊箱的位置和速度。把这样探测到的吊箱位置，用于控制液压缸之间的液压油流量，以控制吊箱柱塞11的位置。PVC17控制的液压阀系统中，有一个泵21和一个油箱5。泵通过一个止逆阀6（防止回流），向一个液压控制阀组合件供给液压油，这组合件和泵共同由PVC17控制。泵由线路22中的一个泵开/关信号开/关（起动/停止），泵把加压的液压油通过止逆阀6，送到第一孔25。

孔25通向属于直线阀27一部分的一个钥匙状的阀芯孔26，直线阀在两个位置P₁，P₂之间直线往复移动，在P₂上全开，P₁上全关。阀27的位置，由一个步进电机28，接受PVC17通过线路29传递的（速度）信号进行控制。该信号有连续的脉冲，这些信号的频率决定电机28的速度，因此也决定阀27的纵向（见箭头A1）移动量。速度信号的每一个脉冲，表示阀27在点P₁和P₂之间移动距离的增量。阀的位置由两位置之间的累积计数表示。阀芯孔26有一个大孔26a和一个相邻的窄孔26b，作成钥匙形状。在一个点P₂上，大孔26a和第一进口孔25相邻，与大孔相邻的窄部26b和第二孔31相邻。在这位置上时阀27“开”。第二孔31通向连接油箱5的管路32。在位置P₁上时，小孔26b最接近孔25，孔31的路线被阀芯的实体部分遮断。在这位置上时，阀27“关”。在开放位置P₂上时，液压油从泵中排出，通过管路21a;这就是升流（FU）抬升吊箱的液流。然后液压油进入大孔26a，继而通过小孔26b，返回管路32，而进入油箱。于是泵起动时升流旁路。然而，在阀芯27关闭时（移向位置P₁），升流压力开始在一个内腔35中增高，而当从孔26b通入孔31的流路减小时，管路32上的旁路流量减少。当阀27移动到位置P₁（非旁路位置）上时，两个孔26a，26b和主进口孔25有部分重叠，也就是通过大孔26a的路径减小，而通过小阀芯孔26b的路径变大。但是，小阀芯孔26b的区域，比大阀芯孔更多受阀27的纵向位置的影响。其结果，通向出口孔31的流量变化受控制于小阀芯孔的区域，当主阀开始向关闭位置P₁移动时，该流量减小，这时全部升流从孔25流到内腔35;因为在内腔35和出口孔31之间没有通路。

内腔35中的液压油的压力PS1被加到主止逆阀（MCV）40上。这阀有一根小阀杆41放在导轨41a中。MCV可以随孔35和腔43之间的压差反应，自由上下移动，压力分别为PS1及PS2。泵起动时，主阀27关闭，移向位置P₁，当PS1大于PS2时，MCV被向上推移，使升流可以通过MCV，进入通向液压缸12的管路42。这发生于旁路流减少时。结果的产生液压油把吊箱柱塞向上推，使吊箱在同方向上移动。

吊箱10静止时，管路42中的压力和腔43中的压力相等，即为PS2。当泵21停机时，压力把MCV40向下压，于是管路42中的降流（FD）被切断，使吊箱停定。在这状态下不可能有液流在管路42中通过，回入油箱5。为使液流通过，必须把MCV40提起，这是通过起动主止逆阀促动器50实现。

这促动器中有一根杆50a，被推向上时接触阀杆41;一个第一元件50b被向上推抵该杆;一个第二元件50c被上推时，推动第一元件。当把压力为PS2的流体施加到进口管路52中时，杆50a被上推，推动MCV40向上，这仅发生于把下降信号向连接电磁控制泄流阀55的线路53输送时。然后管路52中的流体压力被加到元件（柱塞）50b，50c的底部。这些元件的总表面面积，大于阀芯40的上表面面积62。第二元件移动，直到抵靠腔50e的壁50d为止。由于有突缘50e，第一元件也随第二元件移动。这小量的运动（直到壁50d）把MCV40“裂”开，使PS1及PS2平衡。然后第一元件继续上移，直到也和该壁接触，把MCV40完全打开。这使腔35的降流（FD）可以通过孔26a，26b和管路32回流。通过管路25的降低被止逆阀6切断。阀27的位置决定降流的速率，因此，阀27向下时，决定吊箱的速度状态。阀被速度信号从关闭位置P₁，推向开放位置P₂。速度信号的持续时间和频率，确定下降速度状态。

有一个开关70与MCV40相邻，MCV40向上移动时把开关动作。这动作在线路71上向PVC17提供一个信号（CV）。CV信号表示阀已移动到使升降机上行的位置。说明腔35里的压力略大于腔43里的压力。利用这个信号，PVC还能通过控制构成速度信号的脉冲速度和持续时间，进一步控制阀槽的动作，速度信号向线路20供给。CV信号在腔35的压力PS1刚超过PS2的压力时发生，也就是在刚开始具有实际液流之前。CV信号的发生，肯定说明有预期的液流。

步进电机控制的阀27，还起内腔35的卸压作用。步进电机有一个输出连接件28a，又有一个套环28b附在连接件上。连接件和的套环插在阀27的空间部分中，但有一个与另一阀壁27b相对的阀壁27a，使之与液流区（阀孔26a，26b）隔离。（阀27是中空圆柱体的形状;压液在其内部通过）。有一个弹簧插在壁和套环28b之间。当步进电机运转时，连接件按与速度信号步级相应的步级上下活动。其结果，通向出口孔31的液流变化，由小阀孔区域控制，当主阀开始向关闭位置P₁移动时，阀孔区域减小，而P₁时全部升流从孔25流至进口孔35;在孔25和出口孔31之间没有流路。连接件的这个动作，通过阀27的弹簧，传递到阀壁27a上，阀27和连接件同步活动。假如泵输出管路21a中的压力足以推动卸压阀（PRV），便把压力加到阀芯27b的顶部，整个阀芯27被下压，使泵的排出液流通过管路32，被压入液箱5，解除过压状态。

在用手动下降吊箱时，起动一个手控制阀80，把液压油从腔43直接流回油箱5。

对本发明的理想实施方案既作说明如上，在本发明有关的技术领域中，凡有一段擅长的人，都可就其实施作全部或部分的修改和变化，而不脱离本发明的真实范围和精神。

Claims (8)

1、一个液压阀A中有下列各项：

一个主进口(25)用于和一个泵(21)相连；

一个主出口(43)用于和有一个柱塞(11)和一个压液缸(12)的触动器相连；

一个副出口(31)用于和一个油箱(5)相连；

一个流量控制阀(26)用于控制从主进口通向主出口的液流；

液压阀A的特点如下：

流量控制阀在两个位置之间连续移动，在相当于泵输出的最低量到最高量之间，连续控制主进口和主出口之间，以及主出口向油箱排出的流量，在一个位置上时，主进口和副出口连接，在另一位置上时，主进口和主出口连接，而主进口和副出口切断；

一个电机(28)把阀按分级直线移动；

一个弹性元件(28C)把电机和阀的一端连接；

电机通过弹性件加力，把阀移动到上述一个位置上，并且抵抗由主进口来的在主出口中的液压油在阀芯上加的压力，而且也可以把阀保持在任何位置上；

一个压力控制的阀(PRV)和泵输出及流量控制阀(26)连接；

流量控制阀在上述一个位置上时，当泵输出压力超过一定高度，便随压力控制的阀向它供给的液压油反应，抵抗弹性元件的力，移动到上述另一位置上去。

2、如权利要求第一项中之阀（A），而有特征如下：

主阀（26）有一个有径向的相对的阀芯孔（26a，26b）的中空圆柱体，液压油通过阀芯孔进入或流出圆柱形内部，上述弹性元件一端放在电机和圆柱体之间，而相对的另一端位于与压力控制阀连接的腔内。

3、液压阀中有以下各项：

一个主进口（25）用于和一个泵（21）连接;

一个主出口（43）用于和有柱塞（11）和一个液压缸（12）的一个触动器连接;

一个副出口（31）用于和油箱连接;

一个流量控制阀（26）用于控制从主进口（25）进入主出口（43）的液压油;

一个液压阀A有特征如下：

一个止逆阀（MCV）的进口（35）和流量控制阀（26）相连，其出口和主出口（43）连接，止逆阀可以操纵，当进口的压力超过出口压力时，可以开放并使进口和出口相连，并也可用机械方法开放;

有一个开关（70），止逆阀开闭时将其触动;

流量控制阀可以在两个位置之间移动，在相等于泵输出的最小液流到最大液流之间，控制主进口和主出口之间通过此止逆阀的液流，并控制从主出口到油箱的流量。

4、如权利要求第3项中之阀，而另有特征如下：

一个液压触动器（50），活动时把止逆阀开放;

一个电磁阀（55）可在操纵下将触动器和主出口连接。

5、如权利要求第4项中之阀，而特征为触动器中有下列各项：

一个第一压力响应元件（50c）和一个第二响应元件（50b），可以同时在一个第一距离中移动，把阀略微开放，第二元件（50b）可以超出该第一距离进一步移动，增大阀的开度，两个元件的共同表面面积，大于阀芯的上表面面积，因此两个元件的力，超过主出口（43）压力造成的阀芯的反向力。

6、如权利要求第3项中之阀，而另有特征如下：

一个步进电机（28）;

流量控制阀（26）为直线移动阀，步进电机和阀连接，使阀响应步进信号，作限定步级的直线运动，步进信号为可变频脉冲。

7、如权利要求第3或6项中之阀，而另有特征如下：

流量控制阀（26）为中空圆柱体，其中有一对径向的相对的阀孔（26a），和一对与之相邻的在径向的相对的阀孔（26b），控制来自主进口的流量;

在流量控制阀的每一个单位移动量中，主进口通过第一对阀孔区的液流增量，大于通过第二阀孔区的液流增量。

8、液压控制系统中有下列各项：

一个液压触动器（11，12）;

一个泵21;

一个油箱5，和一个阀A，控制油箱和带泵的触动器之间的液流，其中包括下列各项：

一个主进口（25）用于连接一个泵（21）;

一个主出口（43）用于连接有一个柱塞（11）和一个液压缸（12）的触动器;

一个副出口（31）用于连接油箱;

一个流量控制阀（26），用于控制主进口（25）通向主出口（43）的液压油流动;

其特征为阀A有下列各项：

一个止逆阀（MCV）的进口（35）和流量控制阀（26）相连，出口和主出口（43）相连，止逆阀可操纵，当进口中的压力高于出口压力时开放，使其进口及出口相连，还可以采用机械式开放;

一个开关（70），止逆阀开闭时将开关触动;

流量控制阋可以在两位置之间移动，在相等于泵输出的最小液流到最大液流之间，控制主进口和主出口之间通过止逆阀的液流，并控制从主出口到油箱的流量。

一个电机（28）推动流量控制阀;

有装置（17）响应上述开关动作时产生的电信号，控制电机的运转。

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