CN106884823A - 液压夹钳致动器阀块 - Google Patents

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M·库尼克
H·奥托
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Abstract

公开了一种液压阀块(350)，其配置成针对性地控制正铲机器(100)的正铲铲斗(130)的夹钳致动器(152)的操作。液压阀块(350)包括第一入口(352)、第二入口(354)、经由第一管线(360)连接至第一入口(352)的第一出口(356)以及经由第二管线(362)连接至第二入口(354)的第二出口(358)。液压阀块(350)进一步包括在第一管线(360)与第二管线(362)之间互连的二通二位方向控制阀(364)、在第一管线(360)与第二管线(362)之间互连并且设置成与二通二位方向控制阀(364)串联的第一减压阀(370)以及在第一管线(360)与第二管线(362)之间互连并且设置成与第一减压阀(370)和二通二位方向控制阀(364)并联的第二减压阀(372)。

Description

液压夹钳致动器阀块
技术领域
本发明总体涉及用于控制液压致动器的液压阀块，具体地，涉及用于控制正铲机器的正铲铲斗的夹钳致动器的液压夹钳致动器阀块。
背景技术
通常采矿铲有两种类型。反铲机器和正铲机器。反铲机器通常立于采矿材料的顶部并且包括朝向该机器开口的反铲铲斗。因此，为了填装铲斗，需要将反铲铲斗拉向机器。另一方面，正铲机器立于采矿材料的前面并且包括远离该机器开口的正铲铲斗。因此，为了填装铲斗，需要将正铲铲斗推离机器。
由于其挖掘力高，正铲机器通常被用于硬岩石采矿。正铲铲斗由夹钳和后壁组成，该后壁枢转地连接至该夹钳。夹钳和后壁一起形成填装材料的铲斗。在正铲机器操作期间，较大作用力作用在正铲铲斗上并且特别地作用在夹钳上。
本申请旨在至少部分地改进已知的正铲铲斗。
发明内容
在一个方面，本发明涉及液压阀块，该液压阀块被配置成针对性地控制正铲机器的正铲铲斗的夹钳致动器的操作。液压阀块包括第一入口。第一入口被配置成连接至第一液压管路，以提供液压流体用于打开铲斗。液压阀块还包括第二入口。第二入口被配置成连接至第二液压管路，以提供液压流体用于关闭铲斗。液压阀块还包括经由第一管线连接至第一入口的第一出口；经由第二管线连接至第二入口的第二出口；二通二位方向控制阀，也被称为2/2方向控制阀，其在第一管线与第二管线之间互连；第一减压阀，其在第一管线与第二管线之间互连并且设置成与二通二位方向控制阀串联；以及第二减压阀，其在第一管线与第二管线之间互连并且设置成与第一减压阀和二通二位方向控制阀并联。
在另一方面，本发明涉及正铲机器的正铲铲斗的液压夹钳致动器控制***。该液压夹钳致动器控制***包括夹钳致动器，该夹钳致动器包括连杆侧腔室和活塞侧腔室；第一管道，其被配置成将液压流体提供至连杆侧腔室；第二管道，其被配置成将液压流体提供至活塞侧腔室；以及如本文示例性所公开的液压阀块，其中第一入口连接至第一管道，第二入口连接至第二管道，第一出口连接至连杆侧腔室，并且第二出口连接至活塞侧腔室。
在另一方面，本发明涉及正铲机器的正铲铲斗。正铲铲斗包括夹钳致动器。夹钳致动器包括汽缸、活塞以及连接至活塞的连杆，该活塞设置在汽缸内并且将活塞侧腔室限定在汽缸内，该连杆至少部分地从汽缸向外延伸并且将连杆侧腔室限定在汽缸内。正铲铲斗还包括连接至汽缸的后壁；连接至连杆并且枢转地连接至后壁的夹钳；以及如本文示例性所公开的液压阀块，其中第一出口连接至连杆侧腔室，并且第二出口连接至活塞侧腔室。
在另一方面，本发明涉及正铲机器的正铲铲斗附接件。该正铲铲斗附接件包括如本文示例性所公开的正铲铲斗；经由正铲铲斗的后壁枢转地连接至正铲铲斗的操作杆；以及悬臂，其枢转地连接至操作杆并且被配置成连接至正铲机器的上部结构框架。该悬臂包括第一管道和第二管道，第一管道被配置成将液压流体提供至连杆侧腔室，第二管道被配置成将液压流体提供至活塞侧腔室，其中第一管道连接至液压阀块的第一入口，并且第二管道连接至液压阀块的第二入口。
在另一方面，本发明涉及正铲机器，其包括底部托架；上部托架，其包括能够旋转地连接至底部托架的上部结构框架；以及如本文示例性所公开的正铲铲斗附接件，其中正铲铲斗附接件连接至上部结构框架。
通过以下的说明和附图，本发明的其它特征和方面是显而易见的。
附图说明
图1为示出带有正铲附接件的正铲机器的示例性实施例，该正铲附接件具有正铲铲斗；
图2A为示出显示处于正铲铲斗关闭位置处的带有夹钳和后壁的正铲铲斗；
图2B为示出显示处于正铲铲斗打开位置处的带有夹钳和后壁的正铲铲斗；
图3为示出用于控制正铲铲斗的夹钳致动器的液压夹钳致动器控制***的示例性实施例；以及
图4为示出带有示例性液压阀块的示例性正铲铲斗的后壁的示例性实施例。
具体实施方式
以下是本发明的示例性实施例的详细描述。本文描述的示例性实施例旨在教导本发明的原理，使本领域的技术人员能够在不同的环境、针对不同的应用实施和使用本发明。因此，示例性实施例并不旨在且不应当视为专利保护范围的限制性描述。相反地，保护的范围应当由所附的权利要求限定。
本发明部分地基于以下认识：当正铲铲斗在特定操作模式下操作时，正铲铲斗的夹钳可能受到高应力。
本发明还部分地基于以下认识：这些操作模式引起液压控制***中的压力堆积，液压控制***控制正铲铲斗的夹钳致动器。夹钳致动器是液压致动器，其控制夹钳相对于正铲铲斗后壁的枢轴运动。夹钳致动器包括汽缸、活塞和连杆，该活塞设置在汽缸内部，该连杆连接至活塞并且从汽缸向外延伸。连杆被连接至正铲铲斗的夹钳，并且汽缸被连接至正铲铲斗的后壁。因此，当连杆延伸时，正铲铲斗关闭。同样地，当连杆缩回时，正铲铲斗打开。
本发明基于以下认识：在正铲铲斗的某些操作模式期间，在液压控制***中的压力堆积是由于压力或者堆积在夹钳致动器的连杆侧腔室，或者是堆积在夹钳致动器的活塞侧腔室。根据本发明，可通过提供专用的液压夹钳致动器阀块来防止这些压力堆积，也就是说，液压阀块被配置成针对性地控制正铲铲斗的夹钳致动器的操作。根据本发明，该专用的液压夹钳致动器阀块包括在第一管线(其被连接至连杆侧腔室)与第二管线(其被连接至活塞侧腔室)之间互连的二通二位方向控制阀(2/2方向控制阀)、第一减压阀以及第二减压阀，该第一减压阀在第一管线与第二管线之间互连并且设置成与2/2方向控制阀串联，该第二减压阀在第一管线与第二管线之间互连并且设置成与2/2方向控制阀和第一减压阀并联。
通过提供上述阀布置，第一管线与第二管线互连。由于这种互连，可以将在第一管线中或者在第二管线中堆积的压力释放至另一管线。因此，防止了在夹钳致动器的连杆侧腔室或者活塞侧腔室中的压力堆积，并且可以降低夹钳中的高应力。
现在参照附图，在图1中示出了正铲机器100(缩略为：机器100)的示例性实施例。然而，本领域的技术人员可以理解，机器100可以是包括正铲铲斗的任何机器。机器100包括底部托架102、上部托架104以及正铲铲斗附接件106。底部托架102包括车体108。上部托架104包括上部结构框架110。底部托架102的车体108经由上部结构框架110枢转地连接至上部托架104。底部托架102还包括由行进驱动器114驱动的履带112。履带112和行进驱动器114用于操纵底部托架102从而操纵机器100。上部托架104还包括均连接至上部结构框架110的若干模块。
上部托架104包括用于向机器100提供动力的发动机模块116。发动机模块116可包括一个或多个发动机(未示出)。合适的发动机可包括汽油动力发动机、柴油发动机、电动动力发动机或其任意组合。在一个实施例中，发动机模块116可包括两个柴油发动机，它们产生动力并且通过动力传送机构，例如轴或变速箱(未示出)，将动力传送至机器100的其它部件。发动机模块116的发动机可产生机械动力，该机械动力可由，例如由发动机提供动力的多个泵(未示出)中的一个，转化为液压动力。
上部托架104还包括带有驾驶室120的操作员模块118。驾驶室120包括控制器122，诸如操纵杆、控制杆、按钮、脚踏板、控制器等。控制器122可操作地连接至液压***用于控制机器100。
在一些实施例中，驾驶室120还可包括界面(例如用于将信息传递至操作员的显示器)，并且可包括键盘、触摸屏或用于从操作员接收输入以控制或操作机器100及其部件的任意其它适合的机构。可替代地或附加地，操作员可位于驾驶室120之外和/或远离机器100一定的距离，并且可远距离地控制机器100及其部件。
上部托架104还可包括其它模块，诸如用于防止液压***过热的油冷却器模块(未示出)，或者用于平衡机器100的有效载荷的配重模块124。
经由上部结构框架110将正铲铲斗附接件106附接至上部托架104。正铲铲斗附接件106用于挖掘材料并将挖掘出的材料传送至货车等。正铲铲斗附接件106包括悬臂126、操作杆128以及正铲铲斗130(缩略为：铲斗130)。经由上部结构框架110将悬臂126安装到上部托架104。将操作杆128安装到悬臂126。并且将铲斗130安装到操作杆128。悬臂126、操作杆128以及铲斗130经由销彼此枢转地连接。因此，悬臂126、操作杆128以及铲斗130可相对彼此枢转并且相对于上部托架104枢转。
枢转悬臂126、操作杆128以及铲斗130通过多种液压致动器执行。例如，悬臂126由悬臂致动器132枢转。悬臂致动器132控制悬臂126相对于上部托架104的上下运动。悬臂致动器132在一侧连接至上部结构框架110，在另一侧连接至三角摇杆134。三角摇杆134以铰链安装于悬臂126上，并且用作机器100的多种其它液压致动器的连接部分。例如，操作杆128由操作杆致动器136枢转。操作杆致动器136在一侧连接至悬臂126，在另一侧连接至操作杆128。操作杆致动器136控制操作杆128相对于上部托架104的前后运动。另外，铲斗130由铲斗致动器138枢转。铲斗致动器138在一侧连接至三角摇杆134，在另一侧连接至铲斗130。铲斗致动器138控制铲斗130相对于上部托架104的卷起或展开运动。
正铲附接件还包括转向杆140。转向杆140在一侧附接至上部结构框架110，在另一侧附接至三角摇杆134。转向杆140引导正铲铲斗附接件106。
在一些实施例中，机器100不包括旋转三角摇杆134且不包括转向杆140。在这些实施例中，悬臂致动器132和铲斗致动器138安装至枢转悬臂126。
悬臂致动器132、操作杆致动器136和铲斗致动器138是液压***(未示出)的一部分。液压***用于控制悬臂致动器132、操作杆致动器136和铲斗致动器138以及液压***的其它部件，例如用于将上部托架104相对于底部托架102摇摆的致动器，或者用于驱动行进驱动器114以将机器100推进在作业表面142上的液压马达。
为了控制各种液压致动器，液压***可包括阀、蓄能器、孔口以及其它合适的部件，用于产生到液压致动器的液压流体的加压流动、来自液压致动器的液压流体的加压流动以及通过液压致动器的液压流体的加压流动。液压***还可包括流体源，例如，一个或多个箱和/或池(未示出)，以及一个或多个液压泵，液压泵可包括可变排量泵、固定排量泵、可变输送泵或其它合适的加压***。液压泵可驱动地连接至发动机模块116，或者可以经由齿轮机构等间接地连接至发动机模块116。还可以预期，液压***可包括多个加压流体源，它们互连以向液压***提供液压流体。应当理解的是，在其它实施例中，可以向不同的液压回路提供不同数量的液压马达和/或液压致动器。
现在参照图2A和图2B，将对根据本发明的正铲铲斗130的示例性实施例进行描述。
可以看到，与反铲铲斗相反，正铲铲斗130具有两个部件：夹钳144和后壁146。
后壁146经由第一连接销150连接至操作杆128，且经由第二连接销154连接至铲斗致动器138。
夹钳144经由夹钳连接销148枢转地连接至后壁146。在图2A中，示出了显示处于关闭位置处的带有夹钳144和后壁146的正铲铲斗130。在图2B中，示出了显示处于打开位置处的带有夹钳144和后壁146的正铲铲斗130。夹钳144还包括齿156，以与采矿材料接合用于挖掘。
正铲铲斗130还包括夹钳致动器152。夹钳致动器152设置在后壁146的侧面上并且被设置在后壁146内，从而使得夹钳致动器152处于安全位置并且不会遭受碎屑或其它有害物质。夹钳致动器152控制夹钳144相对于后壁146的枢轴运动，由此将正铲铲斗130打开和关闭。
每个夹钳致动器152包括汽缸158。每个夹钳致动器152还包括活塞164。活塞164可移动地设置在汽缸158内。活塞164被连接至连杆162。连杆162从汽缸158至少部分地向外延伸。活塞164将汽缸158的内部空间分割为第一腔室166和第二腔室168。第一腔室166设置在汽缸158的底面上且由汽缸158和活塞164形成。在本发明的意义内，第一腔室166因此构成了活塞侧腔室166。第二腔室168设置在汽缸158的顶面上且由汽缸158、活塞164和连杆162形成。在本发明的意义内，第二腔室168因此构成了连杆侧腔室168。
每个汽缸158经由圆柱形连接销160连接至后壁146。每个连杆162经由连杆连接销170连接至夹钳144。处在后壁146和连杆162连接至夹钳144位置处的夹钳144的各部件被称为控制杆172。夹钳致动器152将液压动力转变为线性运动，通过该线性运动连杆162从汽缸158延伸或者缩进汽缸158中。控制杆172将连杆162的线性运动转变为旋转夹钳运动。因此，当活塞侧腔室166通过液压***加压时，连杆162从汽缸158延伸并且夹钳144朝后壁146旋转，由此将正铲铲斗130关闭。示例性地，在图2A中，显示夹钳致动器152在连杆162延伸的位置处。该连杆162延伸的位置指示正铲铲斗130的“关闭位置”。当连杆侧腔室168通过液压***加压时，连杆162缩进汽缸158中，由此将正铲铲斗130打开。示例性地，在图2B中，显示夹钳致动器152在连杆162缩回的位置处。该连杆162缩回的位置指示正铲铲斗130的“打开位置”。因此，如图2A中箭头所示，通过将连杆162“推入”汽缸158中，夹钳144旋转远离后壁146。
现在参照图3，示出了控制夹钳致动器152的液压控制***300的示例性实施例。因为液压控制***300控制夹钳致动器152，所以液压控制***300就构成了“液压夹钳致动器控制***”300。
液压夹钳致动器控制***300(缩略为：液压控制***300)包括液压压力供给管线302和液压压力回流管线304。液压压力供给管线302将加压液压流体(高压液压流体)，例如油，提供至液压控制***300。液压压力回流管线304将减压液压流体(低压液压流体)回流至回流箱306。回流箱306中包含的液压流体可被再次加压并且再次供给到液压压力供给管线302中，由此关闭液压流体回路。
液压控制***300还包括四通三位方向控制阀308(4/3方向控制阀308)。4/3方向控制阀308位于悬臂126上。
4/3方向控制阀308包括第一入口端口310和第二入口端口312，该第一入口端口310连接至液压压力供给管线302，该第二入口端口312连接至液压压力回流管线304。4/3方向控制阀308还包括第一出口端口314和第二出口端口316。
4/3方向控制阀308还包括第一位置318，在该位置处第一入口端口310与第一出口端口314之间的连接以及第二入口端口312与第二出口端口316之间的连接被阻塞。因此，当4/3方向控制阀308被定位于第一位置318处时，在第一入口端口310和第二入口端口312以及第一出口端口314和第二出口端口316之间不传送流体。
4/3方向控制阀308还包括第二位置320，在该位置处第一入口端口310被连接至第一出口端口314，并且在该位置处第二入口端口312被连接至第二出口端口316。因此，当4/3方向控制阀308被定位于第二位置320处时，第一出口端口314将加压液压流体提供至其余的液压***，并且第二出口端口316将减压液压流体回流至回流箱306。
4/3方向控制阀308还包括第三位置322，在该位置处第一入口端口310被连接至第二出口端口316，并且在该位置处第二入口端口312被连接至第一出口端口314。因此，当4/3方向控制阀308被定位于第三位置322处时，第二出口端口316将加压液压流体提供至其余的液压***，并且第一出口端口314将减压液压流体回流至回流箱306。
第一出口端口314被连接至夹钳致动器152的连杆侧腔室168。第二出口端口316被连接至夹钳致动器152的活塞侧腔室166。
因此，当4/3方向控制阀308被定位于第二位置320处时，即，处于第一出口端口314将加压液压流体提供至其余的液压***的位置处时，连杆侧腔室168被加压。因此，连杆162缩进汽缸158中并且夹钳144枢转远离后壁146，由此将正铲铲斗130打开(参照图2B)。
同样地，当4/3方向控制阀308被定位于第三位置322处时，也就是说，处于第二出口端口316将加压液压流体提供至其余的液压***的位置处时，活塞侧腔室166被加压。因此，连杆162延伸并且夹钳144朝后壁146枢转，由此将正铲铲斗130关闭(参照图2A)。
在第一位置318、第二位置320以及第三位置322之间的切换通过第一比例减压阀(第一比例阀)324和第二比例减压阀(第二比例阀)326执行。第一比例减压阀324和第二比例减压阀326均是电控的。当第一比例减压阀324和第二比例减压阀326以安倍数通电时，导向压力被提供至4/3方向控制阀308，并且因此4/3方向控制阀的位置改变。
可以电动地(例如，通过螺线管)、液压地或机械地控制4/3方向控制阀308。
例如，第一比例减压阀324和第二比例减压阀326由设置在机器100的驾驶室120中的第一电控控制器和第二电控控制器(未示出)来致动。第一控制器和第二控制器分别可操作地连接至第一比例减压阀324和第二比例减压阀326。因此，当机器100的操作员按下可操作地连接至第一比例减压阀324的第一控制器时，4/3方向控制阀308转换进入第二位置320。因此，正铲铲斗130打开。当机器100的操作员按下可操作地连接至第二比例减压阀326的第二控制器时，4/3方向控制阀308转换进入第三位置322。因此，正铲铲斗130关闭。第一控制器和第二控制器可整体地形成在控制器上。
例如，4/3方向控制阀308还通过弹簧被偏压至第一位置318(中立位置318)。因此，中立位置318是4/3方向控制阀308的默认位置。因此，当操作员没有按下任何控制器时，也就是说，当操作员既没有致动第一比例减压阀324也没有致动第二比例减压阀326时，4/3方向控制阀308采取中立位置318。在中立位置318处，液压流体被“锁定”在连杆侧腔室168与第一出口端口314之间以及活塞侧腔室166与第二出口端口316之间。
当4/3方向控制阀308处于中立位置318处时，连杆162在汽缸158内的任何移动，例如，由于作用在夹钳144的外力，造成了连杆侧腔室168与活塞侧腔室166之间的压力差。因此，当4/3方向控制阀308处于中立位置318处时，且在夹钳144被外力迫使枢转远离后壁146时，活塞侧腔室166中的压力将增大。同样地，当4/3方向控制阀308处于中立位置318处时，且在夹钳144被外力迫使枢转靠近后壁146时，连杆侧腔室168中的压力将增大。
液压控制***300还包括第一辅助减压阀328和第二辅助减压阀330。第一辅助减压阀328设置在连杆侧腔室168与第一出口端口314之间。第二辅助减压阀330设置在活塞侧腔室166与第二出口端口316之间。第一辅助减压阀328和第二辅助减压阀330都位于悬臂126上。
第一辅助减压阀328将连杆侧腔室168连接至箱332。第二辅助减压阀330将活塞侧腔室166连接至箱334。箱332和箱334可以是不同的箱或者可以是与回流箱306相同的箱。第一辅助减压阀328和第二辅助减压阀330被配置成压力限制阀。因此，如果连杆侧腔室168中的压力超过预定的设定压力，那么第一辅助减压阀328打开并且将压力释放到箱332。同样地，如果活塞侧腔室166中的压力超过预定的设定压力，那么第二辅助减压阀330打开并且将压力释放到箱334。第一辅助减压阀328和第二辅助减压阀330的设定压力可以在200巴与400巴范围之内。第一辅助减压阀328和第二辅助减压阀330还包括补给阀336。补给阀336允许从箱332和箱334抽吸液压流体，以防止连杆侧腔室168或者活塞侧腔室166各自排空。
如图3中还可以看到，液压控制***300包括液压阀块350。液压阀块350设置在夹钳致动器152与4/3方向控制阀308之间。液压阀块350是专用的液压阀块，其被配置成针对性地控制夹钳致动器152的操作。液压阀块350因此构成了“液压夹钳致动器阀块”350。
参考图4，可以看到，液压阀块350被定位在正铲铲斗130的后壁146的后侧400上。因此，与第一辅助减压阀328和第二辅助减压阀330(两者位于悬臂126上)相比，液压阀块350设置在更接近夹钳致动器152的位置。因此，液压阀块350可以对夹钳致动器152中的压力堆积反应得更快。此外，液压阀块350可容易地进入，例如为了保养、在现场更换以及维护。另外，因为液压阀块350被定位在后壁146的后侧400上，所以液压阀块350被定位在不易遭受碎片等的安全区域中。
返回参照图3，液压阀块350包括第一入口352。经由第一管道353将第一入口352连接至4/3方向控制阀308的第一出口端口314。液压阀块350还包括第二入口354。经由第二管道355将第二入口354连接至4/3方向控制阀308的第二出口端口316。当第一管道353被连接至第一出口端口314时，第一管道353被配置成将液压流体提供至连杆侧腔室168。当第二管道355被连接至第二出口端口316时，第二管道355被配置成将液压流体提供至活塞侧腔室166。第一管道353和第二管道355均被设置在悬臂126上。
液压阀块350还包括第一出口356和第二出口358，该第一出口356连接至连杆侧腔室168，该第二出口358连接至活塞侧腔室166。第一入口352和第一出口356经由第一管线360连接。第二入口354和第二出口358经由第二管线362连接。因此，第一管线360被连接至连杆侧腔室168，且第二管线362被连接至活塞侧腔室166。
液压阀块350还包括二通二位方向控制阀364(2/2方向控制阀364)。2/2方向控制阀364在第一管线360与第二管线362之间互连。2/2方向控制阀364被配置成第一管线360与第二管线362之间的过渡阀。针对此，2/2方向控制阀364包括第一位置366，在该位置处仅允许液压流体从第一管线360流至第二管线362。2/2方向控制阀364还包括第二位置368，在该位置处防止液压流体在第一管线360与第二管线362之间流动。
液压阀块350还包括第一减压阀370。第一减压阀370被配置成过渡减压阀。第一减压阀370在第一管线360与第二管线362之间互连并且设置成与2/2方向控制阀364串联。因此，当2/2方向控制阀364处于第一位置366处时，液压流体通过首先流过2/2方向控制阀364，然后流过第一减压阀370，从第一管线360流至第二管线362。在一些实施例中，第一减压阀370可以这样设置，以使得液压流体首先流过第一减压阀370然后流过2/2方向控制阀364。
例如，通过弹簧可将2/2方向控制阀364偏压至第一位置366。2/2方向控制阀364还被导向控制，使得在提供导向压力时，2/2方向控制阀364从第一位置366切换至第二位置368。如在图3中可以看出，2/2方向控制阀364被连接至第一比例减压阀324。液压阀块350因此包括第三入口371。第三入口371被配置成将2/2方向控制阀364连接至第一比例减压阀324，用于将2/2方向控制阀364在第一位置366与第二位置368之间切换。第一比例减压阀324与液压阀块350之间的连接，更具体地，第一比例减压阀324与第三入口371之间的连接，可以是电动地(例如通过螺线管)连接、液压地连接或机械地连接。优选地，第一比例减压阀324与液压阀块350之间的连接是液压连接，因为液压连接更适合正铲机器作业的严苛环境。
应当想到，为了将4/3方向控制阀308切换进入第二位置320，第一比例减压阀324将导向压力提供至4/3方向控制阀308，从而打开正铲铲斗130。因为2/2方向控制阀364还被连接至第一比例减压阀324，所以无论何时当机器100的操作员想去打开正铲铲斗130且致动第一比例减压阀324时(例如通过按压第一控制器)，2/2方向控制阀364被切换至第二位置368。因此，第一管线360与第二管线362断开连接。因此，能够将加压液压流体从第一管道353传送至第一管线360，并且然后传送至连杆侧腔室168，以用全部压力将正铲铲斗130打开。
可以看出，第一减压阀370被配置成仅允许流体从第一管线360流至第二管线362。此外，第一减压阀370包括第一设定压力。因此，只要在第一管线360中(即在连杆侧腔室168中)的压力不超过第一设定压力，即使在2/2方向控制阀364处于其第一位置366处，也不允许流体从第一管线360流至第二管线362。
液压阀块350还包括第二减压阀372。第二减压阀372被配置成过渡减压阀。第二减压阀372在第一管线360与第二管线362之间互连。此外，第二减压阀372设置成与第一减压阀370以及2/2方向控制阀364并联。可以看出，第二减压阀372被配置成仅允许流体从第二管线362流至第一管线360。此外，第二减压阀372包括第二设定压力。因此，只要在第二管线362中(即在活塞侧腔室166中)的压力没有超过第二设定压力，就不允许流体从第二管线362流至第一管线360。
当第一减压阀370保证连杆侧腔室168(即，需要加压以打开正铲铲斗130的腔室)中的最大设定压力时，第一设定压力可以在对应于保持正铲铲斗130打开的足够大的力和防止正铲铲斗130由于其重量而自动关闭的力的压力范围中。同样地，当第二减压阀372保证活塞侧腔室166(即，需要加压以关闭正铲铲斗130的腔室)中的最大设定压力时，第二设定压力可以在对应于关闭正铲铲斗130所需要的最小力的压力范围中。例如，第一设定压力可以在70巴和200巴之间范围内，优选100巴和200巴之间范围内或更大(130巴和200巴之间)。例如，第二设定压力可以在70巴与150巴之间范围内，优选70巴与120巴之间范围内。第一设定压力和第二设定压力取决于正铲铲斗130的类型和重量并且可以预先计算。在某些实施例中，第一设定压力和第二设定压力可以为相同压力。
应当理解的是，修饰词“约”所指代的值本身也被具体并且优选地公开了。端点数字范围的叙述包括相应范围内的所有数字和分数以及所叙述的端点。
工业实用性
适用于液压阀块350的示例性机器是具有例如夹钳致动器152的夹钳致动器的正铲机器。这样的正铲机器是(例如)由Caterpillar Global Mining HMBS GmbH制造的6015、6018、6020、6030、6040、6050、6060和6090系列的正铲机。然而，本领域一般技术人员将明白的是，液压阀块350还可以适用于具有夹钳致动器的其它机器。
在下文中，结合液压阀块350示例性地解释机器100的各种操作。
例如，当机器100的操作员希望关闭正铲铲斗130时，他按下致动第二比例减压阀326的第二控制器。在此情况中，4/3方向控制阀308从其偏压位置318切换至第三位置322，在第三位置322中活塞侧腔室166设置有加压液压流体。因为第二减压阀372的设定压力配置成使得其高于关闭正铲铲斗130所需要的压力，所以活塞侧腔室166中的压力堆积且可关闭正铲铲斗130。
然而，如果操作员无意地继续关闭正铲铲斗130(即，继续按下第二控制器来致动第二比例减压阀326)，那么虽然夹钳144已经接触后壁146，但是连杆162仍会继续完全延伸。因为连杆162无法从汽缸158延伸得更远，所以夹钳致动器152在静态位置中。然而随着在夹钳致动器152的此静态位置中继续将加压液压流体泵送至活塞侧腔室166(由于操作员继续按下第二控制器)，活塞侧腔室166中压力堆积。但是因为第二减压阀372配置成允许液压流体由于压力大于第二减压阀372的设定压力而从活塞侧腔室166流至连杆侧腔室168，所以活塞侧腔室166中的压力释放至连杆侧腔室168中。因此，防止活塞侧腔室166中出现不必要的高压。
接着，如果操作员希望打开正铲铲斗130，那么他按下第一控制器。第一控制器操作第一比例减压阀324。当致动第一比例减压阀324时，将导向压力从第一比例减压阀324提供至4/3方向控制阀308。然后，4/3方向控制阀308从其偏压位置318转换到第二位置320，在第二位置320中将加压液压流体供应至连杆侧腔室168。然而，当2/2方向控制阀364在其第一位置(偏压位置)366中时，加压液压流体将流至活塞侧腔室166。但是，因为第一比例减压阀324还将导向压力提供至2/2方向控制阀364，所以2/2方向控制阀364切换至第二位置368，在第二位置368中第一管线360与第二管线362断开。因此，可将压力从第一管线360转移至连杆侧腔室168且可打开正铲铲斗130。
接着，如果操作员希望将正铲铲斗130保持打开并且将其移动，那么操作员将不再致动第一或第二控制器，且因此不再致动第一比例减压阀324或第二比例减压阀326。因此，2/2方向控制阀364返回切换至其偏压位置(即，第一位置366)，在该位置中第一管线360和第二管线362连接。在此情况中，液压流体将从加压连杆侧腔室168流至活塞侧腔室166。因此，正铲铲斗130意外关闭。但是，因为第一减压阀370设置成与2/2方向控制阀364串联，所以连杆侧腔室168中的液压流体可仅向上流至第一减压阀370。且因为第一减压阀370包括与补偿夹钳144的惯性力所需要的压力对应的设定压力，所以夹钳144将不会朝后壁146枢转。因此，正铲铲斗130保持打开。
另一方面，如果操作员希望有意地打开正铲铲斗130，那么他将按下第一控制器。因此，第一控制器致动第一比例减压阀324。这导致2/2方向控制阀364切换至第二位置368，在第二位置368中第一管线360和第二管线362断开。因此，将第一管线360加压，将该压力转移至连杆侧腔室168，由此打开正铲铲斗130。
在下文中，示例性地描述正铲铲斗130的各种操作，其表示正铲铲斗130的故意误用。
作为第一实例，机器100的操作员希望用并未完全关闭的正铲铲斗130挖掘材料。在此情况中，夹钳144碰撞其前面的材料。因此，迫使夹钳144朝后壁146枢转。在此情况中由于操作员并未致动第一比例减压阀324和第二比例减压阀326，4/3方向控制阀308是在其偏压位置318中。因此，液压流体“锁定”在连杆侧腔室168与第一出口孔314之间以及活塞侧腔室166与第二出口孔316之间。在此情况中，如果外力(例如，通过用并未完全关闭的铲斗进行挖掘)作用于夹钳144上，那么这些外力可被液压***抵消。因此，连杆侧腔室168中发生压力堆积，因为外力试图将夹钳144朝后壁146枢转，由此迫使连杆162从汽缸158向外延伸。根据本发明，因为2/2方向控制阀364在此情况中是在其偏压位置366中，然而此压力堆积限于第一设定压力。因此，第一管线360连接至第二管线362。因此，液压流体可以经由第一管线360从连杆侧腔室168流至第一减压阀370。然而，如果连杆侧腔室168中的压力超过第一减压阀370的第一设定压力，那么液压流体可进一步朝第二管线362流动并且接着流至活塞侧腔室166。因此，通过将压力从连杆侧腔室168转移至活塞侧腔室166来防止连杆侧腔室168中压力堆积。因此，正铲铲斗130将关闭并且操作员可挖掘材料但不会导致连杆侧腔室168中出现不必要的高压。
作为另一个实例，如果操作员希望通过将半开正铲铲斗130朝机器100牵引来清理作业表面142，那么外力将试图进一步打开正铲铲斗130。因此，因为外力试图将夹钳144枢转远离后壁146，所以活塞侧腔室166中发生压力堆积，由此迫使连杆162缩回至汽缸158中。然而，根据本发明，因为第二减压阀372配置成允许流体在第二设定压力下从第二管线362流至第一管线360，所以防止此压力堆积。因此，防止活塞侧腔室166中不必要的高压。另外，随着液压流体从活塞侧腔室166流至连杆侧腔室168，正铲铲斗130完全打开，由此向操作员指示误用正铲铲斗130。
因此，液压阀块350允许操作员常规地打开和关闭正铲铲斗130而不产生不必要的高压堆积。同时，液压阀块350还提供安全装置，用于在有意或无意误用正铲铲斗130期间，将压力堆积限于第一设定压力和第二设定压力。
虽然本文已经描述了本发明的优选实施例，但是在不脱离以下权利要求书的范围的情况下可以包括改进和修改。

Claims (15)

1.一种液压阀块(350)，其配置成针对性地控制正铲机器(100)的正铲铲斗(130)的夹钳致动器(152)的操作，所述液压阀块(350)包括：
第一入口(352)；
第二入口(354)；
第一出口(356)，其经由第一管线(360)连接至所述第一入口(352)；
第二出口(358)，其经由第二管线(362)连接至所述第二入口(354)；
二通二位方向控制阀(364)，所述二通二位方向控制阀在所述第一管线(360)与所述第二管线(362)之间互连；
第一减压阀(370)，所述第一减压阀在所述第一管线(360)与所述第二管线(362)之间互连并且设置成与所述二通二位方向控制阀(364)串联；以及
第二减压阀(372)，所述第二减压阀在所述第一管线(360)与所述第二管线(362)之间互连并且设置成与所述第一减压阀(370)和所述二通二位方向控制阀(364)并联。
2.根据权利要求1所述的液压阀块(350)，其中所述二通二位方向控制阀(364)配置成采用第一位置(366)，在所述第一位置(366)中允许液压流体从所述第一管线(360)流至所述第二管线(362)。
3.根据权利要求2所述的液压阀块(350)，其中所述第一减压阀(370)配置成允许液压流体仅从所述第一管线(360)流至所述第二管线(362)。
4.根据权利要求3所述的液压阀块(350)，其中所述第二减压阀(372)配置成允许液压流体仅从所述第二管线(362)流至所述第一管线(360)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液压阀块(350)，其中所述第一减压阀(370)配置成包括第一设定压力且所述第二减压阀(372)配置成包括第二设定压力。
6.根据权利要求5所述的液压阀块(350)，其中所述第一设定压力等于或大于所述第二设定压力。
7.根据权利要求5或6所述的液压阀块(350)，其中所述第一设定压力是在约70巴与约200巴之间的范围内，优选约100巴与200巴之间的范围内，且其中所述第二设定压力是在约70巴与约150巴之间的范围内，优选约70巴与约120巴之间的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的液压阀块(350)，其中所述二通二位方向控制阀(364)配置成采用第二位置(368)，在所述第二位置(368)中防止液压流体在所述第一管线(360)与所述第二管线(362)之间流动。
9.一种正铲机器(100)的正铲铲斗(130)的液压夹钳致动器控制***(300)，所述液压夹钳致动器控制***(300)包括：
夹钳致动器(152)，所述夹钳致动器(152)包括连杆侧腔室(168)和活塞侧腔室(166)；
第一管道(353)，所述第一管道(353)配置成将液压流体提供至所述连杆侧腔室(168)；
第二管道(355)，所述第二管道(355)配置成将液压流体提供至所述活塞侧腔室(166)；以及
根据前述权利要求中任一项所述的液压阀块(350)，其中
所述第一入口(352)连接至所述第一管道(353)；
所述第二入口(354)连接至所述第二管道(355)；
所述第一出口(356)连接至所述连杆侧腔室(168)；以及
所述第二出口(358)连接至所述活塞侧腔室(166)。
10.根据权利要求9所述的液压夹钳致动器控制***(300)，其进一步包括：
第一比例减压阀(324)，所述第一比例减压阀(324)设置在所述第一管道(353)中并且经由所述液压阀块(350)的第三入口(371)连接至所述二通二位方向控制阀(364)，用于控制所述二通二位方向控制阀(364)的操作。
11.根据权利要求10所述的液压夹钳致动器控制***(300)，其中
所述液压夹钳致动器控制***(300)配置成以第一模式操作，其中所述第一比例减压阀(324)去致动，使得所述二通二位方向控制阀(364)采用第一位置(366)，在所述第一位置(366)中允许液压流体在所述第一管线(360)与所述第二管线(362)之间流动，且其中
所述液压夹钳致动器控制***(300)配置成以第二模式操作，其中所述第一比例减压阀(324)致动，以将所述二通二位方向控制阀(364)从所述第一位置(366)切换至所述第二位置(368)，在所述第二位置(368)中防止液压流体在所述第一管线(360)与所述第二管线(362)之间流动。
12.一种正铲机器(100)的正铲铲斗(130)，所述正铲铲斗(130)包括：
夹钳致动器(152)，其包括
汽缸(158)，
活塞(164)，其设置在所述汽缸(158)内并且将活塞侧腔室(166)限定在所述汽缸(158)内，以及
连杆(162)，其连接至所述活塞(164)，至少部分从所述汽缸(158)向外延伸并且将连杆侧腔室(168)限定在所述汽缸(158)内；
后壁(146)，其连接至所述汽缸(158)；
夹钳(144)，其连接至所述连杆(162)并且枢转地连接至所述后壁(146)；以及
根据权利要求1至8中任一项所述的液压阀块(350)，其中
所述第一出口(356)连接至所述连杆侧腔室(168)，以及
所述第二出口(358)连接至所述活塞侧腔室(166)。
13.根据权利要求12所述的正铲铲斗(130)，其中所述液压阀块(350)设置在所述后壁(146)的后侧(400)上。
14.一种正铲机器(100)的正铲铲斗附接件(106)，所述正铲铲斗附接件(106)包括：
根据权利要求12或13所述的正铲铲斗(130)；
操作杆(128)，其经由所述正铲铲斗(130)的所述后壁(146)枢转地连接至所述正铲铲斗(130)；以及
悬臂(126)，其枢转地连接至所述操作杆(128)并且配置成连接至所述正铲机器(100)的上层结构框架(110)，所述悬臂(126)包括
第一管道(353)，其配置成将液压流体提供至所述连杆侧腔室(168)，以及
第二管道(355)，其配置成将液压流体提供至所述活塞侧腔室(166)，其中
所述第一管道(353)连接至所述液压阀块(350)的所述第一入口(352)，以及
所述第二管道(355)连接至所述液压阀块(350)的所述第二入口(354)。
15.一种正铲机器(100)，所述正铲机器(100)包括：
底部托架(102)；
上部托架(104)，其包括能够旋转地连接至所述底部托架(102)的上层结构框架(110)；以及
根据权利要求14所述的正铲铲斗附接件(106)，其中所述正铲铲斗附接件(106)连接至所述上层结构框架(110)。
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