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CN110831750B - 用于控制液压缸切换的装置 - Google Patents

用于控制液压缸切换的装置 Download PDF

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CN110831750B
CN110831750B CN201880040594.5A CN201880040594A CN110831750B CN 110831750 B CN110831750 B CN 110831750B CN 201880040594 A CN201880040594 A CN 201880040594A CN 110831750 B CN110831750 B CN 110831750B
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Abstract

根据本申请的装置是用于在快速运动阶段期间实现快速运动，在增力运动阶段期间实现增力运动的电动静液压驱动装置。该装置包括：由电动机(60)驱动的具有可变体积和/或转速的流体机(50)，用于提供液压流体的体积流；带有活塞腔(120)、杆腔(130)和柱塞杆(132)的第一气缸(100)；储存容器；压力源(400)；安全阀(480)；止回阀(430)；活塞腔(120)和流体机(50)之间的流体连接件(125)；杆腔(130)和流体机(50)之间的流体连接件(135)；活塞腔(120)和储存容器之间的流体连接件(125，236，235)；流体机(50)的杆腔侧端口与储存容器之间的流体连接件(237、235)；储存容器和压力源(400)之间的经由安全阀(480)的流体连接件。该装置的特征在于：安全阀(480)用于确保储存容器的压力安全，止回阀(430)具有从压力源(400)到流体机(50)的杆腔侧端口的流体连接件；在快速运动阶段，液压流体的第一部分通过活塞腔(120)与流体机(50)之间的流体连接件(125)以及杆腔(130)和流体机(50)之间的流体连接件(135)进行输送，液压流体的第二部分通过活塞腔(120)和储存容器之间的流体连接件(125、236、235)进行输送；在增力运动阶段，液压流体的第一部分通过活塞腔(120)与流体机(50)之间的流体连接件(125)以及杆腔(130)和流体机(50)之间的流体连接件(135)进行输送，液压流体的第二部分通过流体机(50)的杆腔侧端口和储存容器之间的流体连接件(237、235)进行输送。

Description

用于控制液压缸切换的装置
本申请涉及液压机，尤其涉及既具有增力运动又具有快速运动的液压机。
液压机是本领域已知的。通常，它们具有一个附加的储存容器，该储存容器不直接参与压力机的增力运动和快速运动中的“生产运动”，而是支撑液压泵，以便在泵没有向液压机当前阶段或下一阶段中需要液压的所有通道输送压力时的过渡阶段的各阶段中也保持较高的系统压力。液压系统中直接参与“生产运动”的组件和通道被称为液压系统的“生产部分”。
这样的装置至少具有以下缺点：在过渡阶段，压力只能与附加储存容器的压力一样高。因此，在下一阶段需要从泵中获得大量能量，以重新建立压力机运动所需的压力。
因此，本申请的任务是至少部分地克服现有技术的缺点。根据本申请的设备是用于在快速运动阶段实现快速运动和在增力运动阶段实现增力运动的电动静液压驱动装置。在一些实施例中，还支持快速运动阶段和增力运动阶段之间的过渡阶段。该装置包括由电动机驱动的具有可变体积和/或转速的用于提供液压流体的体积流的流体机、带有活塞腔、杆腔和柱塞杆的第一气缸、储存容器、压力源、安全阀和止回阀。
此外，该装置具有多个流体连接件：活塞腔与流体机之间的流体连接件、杆腔与流体机之间的流体连接件、活塞腔与储存容器之间的流体连接件、流体机的杆腔侧端口和储存容器之间的流体连接件，以及经由安全阀在储存容器和压力源之间的流体连接件。
本申请的特征在于，安全阀用于储存容器的压力安全，止回阀具有从压力源到流体机的杆腔侧端口的流体连接件。此外，本申请的特征在于系统在其各个阶段的配置。在快速运动阶段，液压流体的第一部分通过活塞腔与流体机之间的流体连接件以及杆腔与流体机之间的流体连接件进行输送，液压流体的第二部分通过活塞腔和储存容器之间的流体连接件进行输送。在增力运动阶段，液压流体的第一部分通过活塞腔与流体机之间的流体连接件以及杆腔与流体机之间的流体连接件进行输送，液压流体的第二部分通过流体机的杆腔侧端口与储存容器之间的流体连接件进行输送。在一些实施例中，在快速运动阶段与增力运动阶段之间的过渡阶段，液压流体的第一部分通过活塞腔与流体机之间的流体连接件以及杆腔和流体机之间的流体连接件进行输送，液压流体的第二部分通过其中一个安全阀和其中一个止回阀通过活塞腔和储存容器之间的流体连接件进行输送。
该系统的优点在于，在所有阶段(也在过渡阶段)，至少在液压系统的“生产部分”中保持高压。系统压力由相应的安全阀确定，且来自参与生产阶段(即增力运动和快速运动)的储存容器。通过根据本申请的系统的这种布置，系统压力显着高于由附加的储存容器输送的压力。
另外，该系统为增力运动提供了额外的力，因为储存容器在过渡阶段仅损失少量的系统压力。此外，这减少了压力机的各“生产运动”之间的切换时间。
根据本申请的电动静液压驱动装置通过设置这种布置来执行向上的快速运动：在向上快速运动期间，液压流体的第一部分通过从活塞腔到流体机的流体连接件以及从流体机到杆腔的流体连接件进行输送，液压流体的第二部分通过从活塞腔到储存容器的流体连接件进行输送。
在向下快速运动期间，打开与向上快速运动相同的流体连接件，但是流体机反向运行，因此，液压流体在这些流体连接件中沿相反的方向流动。
根据本申请的驱动装置通过设置这种布置来执行向上的增力运动：在向上增力运动期间，液压流体的第一部分通过从活塞腔到流体机的流体连接件以及从流体机到杆腔的流体连接件进行输送，液压流体的第二部分通过从流体机的杆腔侧端口到储存容器的流体连接件进行输送。
在向下增力运动期间，打开与向上增力运动相同的流体连接件，但是流体机反向运行，因此，液压流体在这些流体连接件中沿相反的方向流动。
在一些实施例中，在向上快速运动与向上增力运动之间的过渡阶段，液压流体的第一部分通过从活塞腔到流体机的活塞腔侧的流体连接件以及从流体机的杆腔侧到杆腔的流体连接件进行输送，液压流体的第二部分通过第一安全阀和第一止回阀通过从活塞腔到储存容器的流体连接件进行输送。
在一些实施例中，安全阀的出口压力在5巴至50巴之间，优选地在15巴至30巴之间。选择此压力是因为明显较低的出口压力会缩短系统压力，从而导致系统能量损失更大。另一方面，至少对于其储存容器被实施为液压缸的实施例，在明显较高的出口压力下，系统将卡在过渡阶段。
在一些实施例中，安全阀是可按比例调节的。这具有的优点是，在液压系统的运行期间可以改变和优化出口压力。此外，出口压力的电子控制以及进一步的优化成为可能。
在一些实施例中，储存容器是蓄能器。在这些实施例中，相比之下，可以实现低成本的系统。这利用了该系统的一些架构特征，这些特征使第一气缸既可以执行快速运动，也可以执行增力运动。
在一些优选的实施方式中，储存容器被实施为第二气缸，其具有活塞、活塞腔、杆腔和柱塞杆。
这些实施方式可以以第二气缸的杆腔的气缸面积加上第一气缸的杆腔的气缸面积等于第一气缸的活塞腔的气缸面积的方式实现。因此，第一气缸和第二气缸的组合形成平衡气缸状态。利用平衡气缸状态，一方面可以使用标准的单流体机，另一方面可以减小压力源的体积。
在一些实施例中，第一气缸的柱塞杆和第二气缸的柱塞杆通过物块机械连接。气缸的连接导致气缸的平行运动。通过机械连接，可以在增力运动期间沿伸长或缩回方向累聚全部力。需要这样的功能来生成顶出力或剥离力。
在一些实施例中，驱动装置具有第一二通控制阀和第二二通控制阀，它们各自具有“打开”状态和“关闭”状态，其中第一阀可以在“打开”状态下打开流体机的杆腔侧端口与储存容器之间的流体连接件，而第二阀可以打开活塞腔与储存容器之间的流体连接件。在快速运动阶段，系统在第一阀处于“关闭”状态且第二阀处于“打开”状态下运行。在增力运动阶段，第一阀处于“打开”状态，第二阀处于“关闭”状态。在一些实施例中，在过渡阶段，第一阀处于“关闭”状态，且第二阀处于“关闭”状态。
在一些实施例中，止回阀具有与压力源的流体连接件。这有助于避免流体机中的气穴现象。
在一些实施例中，附加的止回阀具有与压力源的流体连接件。这有助于避免储存容器中的气穴现象。
在一些实施例中，附加的安全阀用于流体机的两个连接的压力安全。
本申请的其他目的将在说明书的以下部分中提出。
附图说明
图1是根据本申请的电动静液压驱动装置的第一实施例的示意图。
图2是根据本申请的电动静液压驱动装置的第二实施例的示意图。
图1描绘了本申请的第一实施例的示意图。在图的左侧示出了第一汽缸100，其具有活塞110、活塞腔120、杆腔130和柱塞杆132。在图的右侧示出了第二汽缸200，其具有活塞210、杆腔230、柱塞杆232和活塞腔250。通道从活塞腔250经由过滤器260通往敞开容器270。第一气缸100的柱塞杆132和第二气缸200的柱塞杆232通过物块500机械连接。在图的中央示出了泵50，泵50由电动机60驱动，并具有可变的体积和/或转速。
通道125连接第一气缸100的活塞腔120与流体机50的活塞腔侧端口。流体机的杆腔侧端口通过流体连接件或通道135与第一气缸100的杆腔130连接，并通过通道237和235与第二气缸200的杆腔230连接。通道237可以通过第一二通控制阀310打开和关闭。进一步经由通道236和235在第一气缸100的活塞腔120和第二气缸200的杆腔230之间建立有流体连接件。可以通过第二二通控制阀320打开和关闭通道236。
此外，示出了储存容器400。流体可以分别经由止回阀420和440从储存容器400分别输送到通道125和236。所述储存容器400从“生产部分”经由安全阀480通过通道235进行填充，或者经由安全阀450通过通道125进行填充。当控制阀310和320关闭并且液压系统处于在向上快速运动和向下增力运动之间的过渡阶段时，来自第二气缸200的杆腔230的压力流体可通过通道235和安全阀480流到储存容器400，并经由止回阀420和通道125从储存容器400流到活塞腔120。
对于向上快速运动，流体机50将液压流体从其活塞腔侧端口移动到其杆腔侧端口，即在该图中“向下”。此外，第一控制阀310处于“关闭”状态，第二控制阀320处于“打开”状态。因此，液压流体的第一部分通过流体连接件125从活塞腔120到流体机50以及从流体机50到第一气缸100的杆腔130进行输送。因此，柱塞杆132被向上驱动。这也使物块500向上移动。由于物块500被连接到第二气缸200的柱塞杆232，柱塞杆232也将向上移动。因此，来自活塞腔120的液压流体的第二部分经由第二控制阀320以及通道236和235流到第二气缸200的杆腔230。
在可替代实施例中，第二气缸200可以由储存容器代替。由于与差动气缸100的流体通过第二控制阀320和通道236和235存在流体连接件，该储存容器将在向上快速运动中被填充。
对于向上增力运动，流体机50将液压流体从其活塞腔侧端口移动到其杆腔侧端口，即在该图中“向下”。第一控制阀310处于“打开”状态，第二控制阀320处于“关闭”状态。因此，液压流体的第一部分通过从第一气缸100的活塞腔120到流体机50的流体连接件125以及从流体机50到杆腔130的流体连接件135进行输送，液压流体的第二部分经由控制阀310、通道237和235通过从流体机50的杆腔侧端口到第二气缸200的杆腔230的流体连接件237和235进行输送。这样，第一气缸100的杆腔130的活塞区域和第二气缸200的杆腔230的活塞区域都迫使物块500上升。
当在向上快速运动和向上增力运动之间进行切换时，会产生过渡阶段，在过渡阶段，汽缸不打算运动，但是需要切换流体连接件。在该过渡阶段，第一控制阀310和第二控制阀320均处于“关闭”状态。在该阶段中，第一气缸100的活塞腔120中仍然存在较高的压力，这可能是由运动部件的惯性引起的。在图1的系统中，由于该较高的压力，安全阀450被打开。这避免了对液压系统的损坏，而且还防止第一气缸体100的柱塞杆132立即停止。然后，在该过渡阶段中不需要运动的液压流体经由第一安全阀450移动到辅助储存容器400和/或经由第一止回阀440移动到通道235。
向下运动使用与上述相同的流体连接件和阀，但液压流体流向相反的方向。
安全阀480和450的出口压力在5巴和50巴之间，优选地在15巴和30巴之间。事实证明，这对于用于液压机系统中的压力机是有益的。在一些实施例中，如果安全阀480和450可以改变其出口压力，则是有用的。这可以通过使用比例阀来实现，该比例阀可以由电子设备控制。
图2示出了根据本申请的电动静液压驱动装置的第二实施例的示意图，其中物块500被布置在驱动气缸上方。与图1中相同的附图标记指代系统的相同组件。
该运动的实现类似于针对图1的实施例所指出的运动。为了清楚地理解，解释了其中一个运动，即向上增力运动。
在该实施例中，对于向上增力运动，流体机50将液压流体从其杆腔侧端口移动到其活塞腔侧端口，即在该图中“向下”。第一控制阀310处于“打开”状态，第二控制阀320处于“关闭”状态。因此，液压流体的第一部分从第一气缸100的杆腔130被输送到流体机50，液压流体的第二部分从第二气缸200的杆腔230被输送到流体机50。因此，液压流体从流体机50被输送到第一气缸100的活塞腔120。
如图1和图2的实施例所示，本申请的机构能够通过相对较少数量的组件实现液压系统，尤其是压力机的快速运动和增力运动的快速切换。
附图标记列表
10-液压驱动装置
50-泵
60-电动机
100-第一气缸
110-第一气缸活塞
120-第一气缸活塞腔
125、135-通道
130-第一气缸杆腔
132-第一气缸柱塞杆
200-第二气缸/储存容器
210-第二气缸活塞
230-第二气缸杆腔
232-第二气缸柱塞杆
235、236、237-通道
250-第二气缸活塞腔
260-过滤器
270-敞开容器
310、320-二通控制阀
400-储存容器
420、430、440-止回阀
450、470、480-安全阀
500-物块

Claims (10)

1.用于实现在快速运动阶段的快速运动、在增力运动阶段的增力运动，以及在快速运动阶段和增力运动阶段之间的切换阶段的电动静液压驱动装置(10)，包括
由电动机(60)驱动的具有可变体积和/或可变速度的流体机(50)，用于提供液压流体的流动，
具有活塞腔(120)、杆腔(130)和杆(132)的第一气缸(100)，
储存容器，
具有活塞腔(250)、杆腔(230)和杆(232)的第二气缸(200)，其中所述第二气缸(200)的所述杆腔(230)是所述储存容器，
压力源(400)，
安全阀(450，470，480)，
止回阀(430)，
所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)与所述流体机(50)的活塞腔侧端口之间的流体连接件(125)，
所述第一气缸(100)的所述杆腔(130)和所述流体机(50)的杆腔侧端口之间的流体连接件(135)，
所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)和所述储存容器之间的流体连接件(125、236、235)，
所述流体机(50)的所述杆腔侧端口和所述储存容器之间的流体连接件(237、235)，
所述储存容器和所述压力源(400)之间的经由所述安全阀(450，470，480)流体连接件，
其特征在于
所述安全阀(450，470，480)用于确保所述储存容器的压力安全，所述止回阀(430)具有从所述压力源(400)到所述流体机(50)的所述杆腔侧端口的流体连接件，
在快速运动阶段，所述液压流体的第一部分通过所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)与所述流体机(50)的所述活塞腔侧端口之间的所述流体连接件(125)以及所述第一气缸(100)的所述杆腔(130)和所述流体机(50)的所述杆腔侧端口之间的所述流体连接件(135)流动，所述液压流体的第二部分通过所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)和所述储存容器之间的所述流体连接件(125、236、235)进行输送，
在增力运动阶段，所述液压流体的第一部分通过所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)与所述流体机(50)的所述活塞腔侧端口之间的所述流体连接件(125)以及所述第一气缸(100)的所述杆腔(130)和所述流体机(50)的所述杆腔侧端口之间的所述流体连接件(135)流动，所述液压流体的第二部分通过所述流体机(50)的所述杆腔侧端口和所述储存容器之间的所述流体连接件(237、235)进行输送，
所述第一气缸(100)的所述杆(132)和第二气缸(200)的所述杆(232)通过物块(500)机械连接，在切换阶段，所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)和所述储存容器之间的所述流体连接件(125、236、235)被关闭，所述流体机(50)的所述杆腔侧端口和所述储存容器之间的所述流体连接件(237、235)被关闭，
在向上快速运动与向上增力运动之间的过渡阶段，液压流体的第一部分通过从活塞腔(120)到流体机(50)的活塞腔侧的流体连接件(125)以及从流体机(50)的杆腔侧到杆腔(130)的流体连接件(135)进行输送，液压流体的第二部分通过安全阀(450)连通到压力源(400)。
2.根据权利要求1所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，
在向上快速运动期间，所述液压流体的第一部分通过从所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)到所述流体机(50)的所述活塞腔侧端口的所述流体连接件(125)以及从所述流体机(50)的所述杆腔侧端口到所述第一气缸(100)的所述杆腔(130)的所述流体连接件(135)进行输送，所述液压流体的第二部分通过从所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)到所述储存容器的所述流体连接件(125、236、235)进行输送。
3.根据权利要求1所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，
在向上增力运动期间，所述液压流体的第一部分通过从所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)到所述流体机(50)的所述活塞腔侧端口的所述流体连接件(125)以及从所述流体机(50)的所述杆腔侧端口到所述第一气缸(100)的所述杆腔(130)的所述流体连接件(135)进行输送，所述液压流体的第二部分通过从所述流体机(50)的所述杆腔侧端口到所述储存容器的所述流体连接件(237、235)进行输送。
4.根据权利要求1-3中的任意一项所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，
所述安全阀(450、470、480)的出口压力在5巴至50巴之间。
5.根据权利要求1-3中的任意一项所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，
所述安全阀(450、470、480)可按比例调节。
6.根据权利要求1-3中的任意一项所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，所述储存容器是蓄能器。
7.根据权利要求1-3中的任意一项所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，
所述驱动装置(10)具有第一二通控制阀(310)和第二二通控制阀(320)，每个控制阀具有“打开”和“关闭”状态，
其中，所述第一二通控制阀(310)可打开所述流体机(50)的所述杆腔侧端口与所述储存容器之间的所述流体连接件(237、235)，所述第二二通控制阀(320)可打开所述第一气缸(100)的所述活塞腔(120)和所述储存容器之间的所述流体连接件(125、236、235)，
并且其中
在快速运动阶段，所述第一二通控制阀(310)处于“关闭”状态，所述第二二通控制阀(320)处于“打开”状态，
在增力运动阶段，所述第一二通控制阀(310)处于“打开”状态，所述第二二通控制阀(320)处于“关闭”状态。
8.根据权利要求1-3中的任意一项所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，
所述止回阀(420、430)具有到压力源(400)的流体连接件，以避免所述流体机(50)中发生气蚀。
9.根据权利要求1-3中的任意一项所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，
附加的止回阀(440)具有到压力源(400)的流体连接件，以避免所述储存容器中发生气蚀。
10.根据权利要求1-3中的任意一项所述的电动静液压驱动装置(10)，其特征在于，
附加的所述安全阀(450、470、480)用于确保所述流体机(50)的两个所述流体连接件(125、135)的压力安全。
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