CN108916144B - 一种气液联合供油系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气液联合供油系统，该系统包括气驱油源设备和液驱油源设备，气驱油源设备包括第一供油管，液驱油源设备包括第二供油管，第一、第二供油管并联、且均与供油出口连接；第一供油管一端与气液作动器的液侧连接、另一端与供油出口连接，第一供油管上串联有第一电磁换向阀、第一比例阀及第一单向阀，气液作动器的气侧与高压气瓶连接；第二供油管一端与液压泵连接、另一端与供油出口连接，第二供油管上串联有第二单向阀和第二比例阀。本发明创新地将气驱油源设备和液驱油源设备结合起来，通过二者同时供油实现高压大流量输出，满足特种车辆对高压大流量输出的要求，具有可靠性强、易维护、成本低、体积小等突出优点。

Description

一种气液联合供油系统

技术领域

本发明涉及液压油源技术领域，更为具体来说，本发明为一种气液联合供油系统。

背景技术

目前，随着特种车技术的不断发展，特种车辆对负载快速举升能力的要求越来越高，而在快速举升的过程中，必须要提供举升动力的液压系统供给更大的流量(油量)，以使负载获得更快的举升速度、完成举升动作。常规增加液压系统流量的方式主要有两种：(1)增大液压泵的排量、转速或增加液压泵的数量，(2)通过燃烧的方式产生高温高压气体，从而快速推动储存的油液、实现大流量输出。

对于上述的常规方式(1)，虽然理论上可以通过增大液压泵的排量、转速或增加液压泵的数量的方式实现大流量输出，但在实践过程中发现：为液压泵提供动力的现有动力源往往难以满足实际需求，因为这种方式会导致液压泵对动力源的输出功率要求极高，动力源必须输出非常大的功率才能满足液压泵正常工作，显然地，现有液压泵难以满足要求，如果专门设计超高功率动力源，存在成本过高、难以推广应用的问题；对于上述的常规方式(2)，由于高强度燃烧过程是不可避免的，必须提供耐超高压、耐超高温的燃烧发生器，对现有技术来说，因为材料、结构等方面的技术瓶颈，设计出这种燃烧发生器是极困难的，一般难以进行量产，能够设计出的燃烧发生器往往存在服役时限短、可靠性低、维护保养困难等问题；即使能够勉强设计出高强度燃烧器，仍然存在成本过高、难以推广应用等问题。

因此，鉴于现有增加液压系统流量的方式存在对动力源要求高或需要设计特殊燃烧发生器等问题，如何有效地保证特种车辆液压系统对流量的要求，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为解决现有技术对液压泵的动力源输出功率要求过高或必须要设计耐超高温、耐超高压的燃烧发生器等问题，本发明创新地提供了一种气液联合供油系统，通过气驱油源和液驱油源并联的方式实现大流量油源，以快速推动储存油液、实现超大流量输出，从而较好地解决现有技术存在的诸多问题；本发明既避免了功耗需求大的问题，又避免了燃烧过程，进而降低了维护保养难度。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种气液联合供油系统，该系统包括气驱油源设备和液驱油源设备，所述气驱油源设备包括第一供油管，所述液驱油源设备包括第二供油管，所述第一供油管与所述第二供油管并联设置且均与供油出口连接；所述第一供油管一端与气液作动器的液侧连接、另一端与供油出口连接，所述第一供油管上串联有第一电磁换向阀、第一比例阀及第一单向阀，气液作动器的气侧与高压气瓶连接；所述第二供油管一端与液压泵连接、另一端与供油出口连接，所述第二供油管上串联有第二单向阀和第二比例阀，液压泵的吸液口与液压油箱连接，液压泵的动力输入端与原动机连接。

基于上述的技术方案，本发明创新地将液压泵供油和高压气快速推动储存油液供油结合起来，实现气液联合供油系统的高压大流量输出，从而解决现有技术存在的诸多难题，避免了现有技术为实现高压大流量而需要超大功率的动力源(如原动机)的问题，而且避免了设计耐超高压、耐超高温的燃烧发生器的问题。

进一步地，所述气驱油源还包括第二电磁换向阀和第三单向阀，所述第二电磁换向阀和所述第三单向阀串联组成第一通路，所述第一比例阀和所述第一单向阀串联组成第二通路，所述第一通路和所述第二通路并联后与所述第一电磁换向阀串联。

基于上述改进的技术方案，本发明能够通过液驱油源为气驱油源反向供油，该方案不仅丰富了本发明的功能，而且优化了气液联合供油系统的结构，达到缩小产品体积的目的。

进一步地，自第二电磁换向阀至供油出口的方向，所述第三单向阀为反向设置的单向阀。

进一步地，所述第一电磁换向阀为断电常关类型的电磁换向阀。

进一步地，所述第二电磁换向阀为断电常关类型的电磁换向阀。

进一步地，所述液驱油源设备还包括溢流阀，且所述溢流阀设置于所述第二供油管上。

进一步地，所述溢流阀设置于所述液压泵与所述第二单向阀之间。

进一步地，所述高压气瓶与所述气液作动器的气侧之间的供气管上设置有手动球阀。

基于上述改进的技术方案，通过手动球阀实现对高压气驱的控制，能极大地提供本发明气液联合供油系统的安全性。

进一步地，所述高压气瓶与所述气液作动器的气侧之间的供气管上还设置有压力传感器。

进一步地，所述高压气瓶中充有氮气。

本发明的有益效果为：本发明创新地将气驱油源设备和液驱油源设备结合起来，通过二者同时供油实现高压大流量输出，满足特种车辆对高压大流量输出的要求，具有可靠性强、易维护、成本低、体积小等突出优点。

本发明通过气液联合驱动油源结构大大降低了对原动机输出功率的要求，与现有技术相比，在相同的流量输出下，本发明对原动机输出功率要求仅仅为液驱油源系统所需功率的30％～70％，适用于大吨位负载快速旋转举升系统(比如特种车)，本发明使用效果良好、输出的高压大流量稳定可控，能够满足特种车液压系统要求。

附图说明

图1为气液联合供油系统的结构示意图。

图中，

1、高压气瓶；2、手动球阀；3、气液作动器；4、第一电磁换向阀；5、第二电磁换向阀；6、第三单向阀；7、第一比例阀；8、第一单向阀；9、原动机；10、液压泵；11、液压油箱；12、溢流阀；13、第二单向阀；14、第二比例阀。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明涉及的气液联合供油系统进行详细的解释和说明。

如图1中所示，本实施例具体公开了一种气液联合供油系统，该系统包括气驱油源设备和液驱油源设备，气驱油源设备包括第一供油管，液驱油源设备包括第二供油管，第一供油管与第二供油管并联设置且均与供油出口(可理解为图1中P处)连接，实现正向(即向供油出口出油的方向)气液联合驱动。

更为具体来说，如图1所示，第一供油管一端与气液作动器3的液侧连接、另一端与供油出口连接，第一供油管上串联有第一电磁换向阀4、第一比例阀7及第一单向阀8，本实施例为依次串联，第一比例阀7实现实现按照规划的流量比例进行控制，第一单向阀8正向设置，以实现反向隔离，而气液作动器3的气侧与高压气瓶1连接；第二供油管一端与液压泵10连接、另一端与供油出口连接，第二供油管上串联有第二单向阀13和第二比例阀14，本实施例为依次串联，第二单向阀13正向设置、实现反向隔离，避免油液反流至液压泵10，第二比例阀14则实现按照规划的流量比例进行控制；液压泵10的吸液口与液压油箱11连接，用于从液压油箱11获取油液，液压泵10的动力输入端与原动机9连接，通过原动机9为液压泵10提供动力；本实施例实现按照负载和执行机构运动时间的指标要求、采用液驱油源和气驱油源同时输出高压油液，满足特种车辆对高压大流量输出的要求。其中，高压气瓶1与气液作动器3的气侧相连通，该气液联合大流量油源工作中时气液作动器3的液侧油液在气体驱动下快速排出，当液驱油源与气驱油源联合对外输出流量时，可实现高压大流量输出，流量采用比例控制模式，气液联合大流量油源对外输出流量时，先由液驱供油，逐渐增大液驱供油流量后再打开气驱供油，保证执行机构动作的稳定性。在具体实施时，液驱油源和气驱油源在工作时按一定比例同时输出高压油液，比如，液驱油源最大输出流量可根据实际情况占总需求的30％～70％，其余的由气驱油源输出。

本实施例中，提出了一种新的为气驱油源充油的独特结构：气驱油源还包括串联设置的第二电磁换向阀5和第三单向阀6，自第二电磁换向阀5至供油出口的方向，第三单向阀6反向设置、用于实现反向充油，第二电磁换向阀5和所述第三单向阀6串联组成第一通路，第一比例阀7和第一单向阀8串联组成第二通路，第一通路和第二通路并联后与第一电磁换向阀4串联，本实施例中，第一电磁换向阀4为断电常关类型的电磁换向阀，第二电磁换向阀5为断电常关类型的电磁换向阀。为实现定压溢流，本实施例的液驱油源设备还包括溢流阀12，且溢流阀12设置于第二供油管上，用于实现对液压泵10输出的油液进行溢流稳压控制，更为具体地，溢流阀12设置于液压泵10与第二单向阀13之间。

另外，本实施例中的液压油箱11还与进油管连通，可通过进油管向液压油箱11中注油。作为进一步的改进方案，本实施例的高压气瓶1与气液作动器3的气侧之间的供气管上设置有手动球阀2，该手动球阀2的开关用于实现是否为气液作动器3的气侧供气，以实现气驱动力控制、提高本发明安全性，在本发明公开内容基础上，还可设置电磁阀实现与手动球阀2相同的功能(可采用手动截止阀和电磁阀双重控制模式)；为对供气压力进行检测，高压气瓶1与气液作动器3的气侧之间的供气管上还设置有压力传感器；本实施例中，在高压气瓶1中预充有一定压力的高压氮气，在气液作动器3充满油液后，高压气瓶1内压力可超过负载最大压力，高压气瓶1的容积应满足气驱油源工作过程中气瓶内压力始终高于负载压力的要求；更为具体地，本实施例的高压气瓶1容积为300L，高压气瓶1内预充氮气的压力为16MPa，气液作动器3的容积应大于系统对气驱油源输出油液量的需求，可以预留20％左右余量，本实施例中气液作动器3容积为160L，气驱油源设备输出的油液为125L。

本发明可按照如下的方式工作：(1)给气驱油源充油：打开手动球阀2，第一电磁换向阀4和第二电磁换向阀5通电换向，以允许油液通过；起动液驱油源，调节第二比例阀14使得液驱输出流量约30L/min～50L/min，逐渐调高溢流阀12的压力，当压力达到高压气瓶1内初始压力16MPa后，油液开始通过第三单向阀6、第二电磁换向阀5及第一电磁换向阀4进入气液作动器3。随着充油过程的继续，油液不断进入气液作动器3(本实施例为“活塞式蓄能器”)，同时压缩高压气瓶1内的高压气体，使气体压力逐渐升高，当压力达到预定值25MPa时停止充油，关闭上述的第一电磁换向阀4和第二电磁换向阀5；(2)气液联合供油：首先起动液驱油源，逐渐调节第二比例阀14，以使得液驱输出流量逐渐增大到最大流量，从调节第二比例阀14开始计时、约1s后打开第一电磁换向阀4，并且逐渐调节第一比例阀7使得气驱输出流量逐渐增大到最大值，以实现气液联合供油；(3)停止供油：首先逐渐调节第一比例阀7使得气驱油源输出流量逐渐减小到零，关闭第一电磁换向阀4，然后调节第二比例阀14减小液驱油源输出流量到零，最后关闭液驱油源。

本实施例采用液驱油源给气液作动器3的液侧供油，本发明所提供的方案简单可行，在实际充油150L时，用时约3分钟，高压气体压力升高约10MPa，高压气体温度升高约20℃，完全可满足使用要求。采用第一比例阀和第二比例阀分别控制液驱油源和气驱油源供油流量，并采用先由液驱供油并逐渐增大液驱供油流量后再打开气驱供油的方式，高压大流量输出过程快速稳定。本实施例气驱油源预存储的油液通过液驱油源充入，根据实际情况，气驱油源和液驱油源的输出流量按一定的比例，既不超过原动机对外输出功率的能力，又尽量减小油源的总体积。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气液联合供油系统，其特征在于：该系统包括气驱油源设备和液驱油源设备，所述气驱油源设备包括第一供油管，所述液驱油源设备包括第二供油管，所述第一供油管与所述第二供油管并联设置且均与供油出口连接；所述第一供油管一端与气液作动器(3)的液侧连接、另一端与供油出口连接，所述第一供油管上串联有第一电磁换向阀(4)、第一比例阀(7)及第一单向阀(8)，气液作动器(3)的气侧与高压气瓶(1)连接；所述第二供油管一端与液压泵(10)连接、另一端与供油出口连接，所述第二供油管上串联有第二单向阀(13)和第二比例阀(14)，液压泵(10)的吸液口与液压油箱(11)连接，液压泵(10)的动力输入端与原动机(9)连接；所述气驱油源还包括第二电磁换向阀(5)和第三单向阀(6)，所述第二电磁换向阀(5)和所述第三单向阀(6)串联组成第一通路，所述第一比例阀(7)和所述第一单向阀(8)串联组成第二通路，所述第一通路和所述第二通路并联后与所述第一电磁换向阀(4)串联。

2.根据权利要求1所述的气液联合供油系统，其特征在于：自第二电磁换向阀(5)至供油出口的方向，所述第三单向阀(6)为反向设置的单向阀。

3.根据权利要求2所述的气液联合供油系统，其特征在于：所述第一电磁换向阀(4)为断电常关类型的电磁换向阀。

4.根据权利要求3所述的气液联合供油系统，其特征在于：所述第二电磁换向阀(5)为断电常关类型的电磁换向阀。

5.根据权利要求4所述的气液联合供油系统，其特征在于：所述液驱油源设备还包括溢流阀(12)，且所述溢流阀(12)设置于所述第二供油管上。

6.根据权利要求5所述的气液联合供油系统，其特征在于：所述溢流阀(12)设置于所述液压泵(10)与所述第二单向阀(13)之间。

7.根据权利要求6所述的气液联合供油系统，其特征在于：所述高压气瓶(1)与所述气液作动器(3)的气侧之间的供气管上设置有手动球阀(2)。

8.根据权利要求7所述的气液联合供油系统，其特征在于：所述高压气瓶(1)与所述气液作动器(3)的气侧之间的供气管上还设置有压力传感器。

9.根据权利要求1或8所述的气液联合供油系统，其特征在于：所述高压气瓶(1)中充有氮气。

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