CN116771741A - 液压*** - Google Patents

Abstract

一种液压***包括：液压泵和多个执行器；为每个执行器分别配备的液压回路，其中至少第一液压回路包括：控制阀，其至少具有进油口、第一中间油口、第二中间油口、第一负载油口和第二负载油口，进油口连接到液压泵的输出端，第一负载油口和第二负载油口分别连接到相应执行器的两个工作腔，控制阀具有至少一个工作阀位，其中进油口与第一中间油口连通，第二中间油口与第一负载油口和第二负载油口之间连通；以及压力补偿阀，其配置成控制第一中间油口与第二中间油口之间的通断。压力补偿阀内集成有第一单向阀，其定向成允许液压油从压力补偿阀朝向第二中间油口流动、阻止液压油从第二中间油口朝向压力补偿阀流动。

Description

液压***

技术领域

本申请涉及一种具有压力补偿和防逆流功能的独立流量分配液压***。

背景技术

采用液压动力的机械设备，诸如挖掘机、高空作业平台、吊机、钻机等，通常利用一个液压泵经多路液压***向多个执行器供应液压油来实现多个同时动作。为了实现多个执行器之间的相互配合，使得工作装置具有高度可操控性，以提高作业效率和精确的作业轨迹、并降低动力源能耗损失，LUDV(负载独立流量分配)液压***被采用。LUDV液压***利用压力补偿阀，使得多路液压***的流量控制阀口前后压力差等于液压泵出口压力与负载传来的最高压力之间的压力差，控制分配给各路的流量只与各路流量控制阀口面积相关，实现与负载大小无关的各路独立流量分配。多路执行器同时作动时负载大小不同，为了避免流量优先向流向低负载执行器，压力补偿阀能够将低负载执行器的流量控制阀口后的压力提高到与最高负载相等，使分配给各路的流量都基本上平等地通过。

尽管目前市场已有的LUDV液压***能够提供良好的独立流量分配能力，但其综合性能仍有提升空间。

发明内容

本申请旨在提供一种能够独立分配流量的液压***，其具有综合提高的性能。

根据本申请的一个方面，提供了一种液压***，包括：

液压泵和多个执行器；以及

为每个执行器分别配备的液压回路，用于由所述液压泵向相应的执行器供应液压油；

其中，各液压回路中至少第一液压回路包括：

控制阀，其至少具有进油口、第一中间油口、第二中间油口、第一负载油口和第二负载油口，其中所述进油口连接到液压泵的输出端，所述第一负载油口和第二负载油口分别连接到相应执行器的两个工作腔，所述控制阀具有至少一个工作阀位，在所述工作阀位，所述进油口与第一中间油口连通，所述第二中间油口与第一负载油口和第二负载油口之间连通；以及

压力补偿阀，其配置成控制所述第一中间油口与第二中间油口之间的通断；

其中，所述压力补偿阀内集成有第一单向阀，所述第一单向阀定向成允许液压油从所述压力补偿阀朝向所述第二中间油口流动、阻止液压油从所述第二中间油口朝向所述压力补偿阀流动。

在一种实施方式中，所述压力补偿阀具有第一油口和第二油口，所述第一油口经上游侧中间流路连接于所述第一中间油口，所述第二油口经下游侧中间流路连接于所述第二中间油口，所述第一单向阀集成在所述第二油口中。

在一种实施方式中，所述压力补偿阀还具有第三油口、第四油口、第五油口、第六油口，所述第三油口和第五油口连接于所述上游侧中间流路，所述第四油口和第六油口连接于液压***的压力感测油路。

在一种实施方式中，所述压力补偿阀具有：

供油阀位，其中所述第三油口和第四油口处在截断状态，所述第一油口与第二油口之间无障碍连通，所述第五油口与第六油口之间无障碍连通；以及

截断阀位，其中所述第一油口、第二油口、所述第五油口和第六油口处在截断状态，所述第三油口与第四油口之间节流连通。

在一种实施方式中，所述压力补偿阀具有位于所述供油阀位与所述截断阀位之间的过渡阀位，其中所述第三油口、第四油口、所述第五油口和第六油口处在截断状态，所述第一油口与第二油口之间节流连通。

在一种实施方式中，所述压力补偿阀的第一侧控制端连接到所述上游侧中间流路；

并且，所述液压回路中还包括压力选择阀，所述压力选择阀配置成将所述压力感测油路的压力和所述下游侧中间流路的压力中的较高者供应到所述压力补偿阀的第二侧控制端。

在一种实施方式中，所述压力选择阀为梭阀，所述梭阀的第一进油口连接于所述压力感测油路，第二进油口连接于所述下游侧中间流路，出油口连接到所述压力补偿阀的第二侧控制端。

在一种实施方式中，所述压力补偿阀配置成在第一侧控制端的控制压力高于第二侧控制端的控制压力时处在所述供油阀位，在第二侧控制端的控制压力高于第一侧控制端的控制压力时处在所述截断阀位。

在一种实施方式中，在所述上游侧中间流路与所述第三油口和第五油口之间设有第二单向阀，所述第二单向阀定向为允许液压油从所述上游侧中间流路向所述第三油口和第五油口流动、阻止液压油从所述第三油口和第五油口向所述上游侧中间流路流动。

在一种实施方式中，所述液压泵的排量基于所述液压泵的输出端压力与所述压力感测油路中的压力之间的差值确定。

在一种实施方式中，所述液压***的各液压回路中的至少第二液压回路具有与所述第一液压回路相同的构造，并且所述第一液压回路中的压力补偿阀在截断阀位时第三油口与第四油口之间的通过面积小于所述第二液压回路中的压力补偿阀在截断阀位时第三油口与第四油口之间的通过面积，以使得由所述第一液压回路供油的执行器的作动先于由所述第二液压回路供油的执行器的作动。

本申请的液压***通过在连接控制阀的两个或更多个工作油口的中间油路之间设置压力补偿阀以提供压力补偿功能，使得液压***具有独立流量分配能力。通过在压力补偿阀中集成单向阀以提供防逆流功能，使得***结构空间小，从而减少材料、加工成本。

附图说明

本申请的前述和其他方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解，其中：

图1是本申请的一种实施方式的液压***的原理图；

图2、图3是该液压***中所用的控制主阀和压力补偿阀的图形符号。

具体实施方式

本申请的总体上涉及一种具有压力补偿和防逆流功能的LUDV液压***。图1中展示了该液压***的示例性布局。

如图1所示，本申请的液压***包括公共的液压泵(主泵)1，用于向多个执行器2供应液压油。液压泵1的排量由液压型变排量机构3、例如图示的变量活塞控制，变排量机构3的一侧连接压力感测油路L0(如后文描述)，另一侧连接到液压泵1的输出端的高压油路L1。变排量机构3借助液压泵1的输出端与压力感测油路L0之间的压力差而作动以控制液压泵1的排量。

图1中展示了两个执行器2，但可以理解，液压***可以包括更多个由公共的液压泵1供应液压油的执行器2。执行器2可以是液压缸、液压马达或其它形式的执行器。每个执行器2配备了相应的一套液压回路，下面针对其中一套液压回路(可以称作第一液压回路)进描述。

首先，液压回路中采用了控制主阀V1和压力补偿阀V2。

如图2所示，控制主阀V1为三位六通阀，包括三个阀位和六个油口。控制主阀V1可以通过液控或电控和电液组合控制来切换阀位。六个油口分别为P口(进油口)、A口(第一中间油口)、B口(第二中间油口)、C口(第一负载油口)、D口(第二负载油口)、T口(泄油口)。在中立阀位，P口、A口、B口、C口、D口、T口均被截断。在第一工作阀位，P口与A口连通，B口与C口连通，D口与T口连通。在第二工作阀位，P口与A口连通，B口与D口连通，C口与T口连通。

如图3所示，压力补偿阀V2为三位六通阀，包括三个阀位和六个油口。压力补偿阀V2通过两侧液压控制端来切换阀位。六个油口分别为U口(第一油口)、V口(第三油口)、W口(第五油口)、X口(第二油口)、Y口(第四油口)、Z口(第六油口)。X口集成有单向阀(第一单向阀)V3，该单向阀V3定向为阻止液压油由X口向压力补偿阀V2内的任何流动、允许液压油从X口流出压力补偿阀V2。在第一阀位(供油阀位)，Y口、V口被截断，U口与X口之间无节流地连通，W口与Z口之间无节流地连通。在第二阀位(过渡阀位)，V口、W口、Y口、Z口均被截断，并且U口与X口之间节流(降压)连通。在第三阀位(截断阀位)，U口、W口、X口、Z口均被截断，并且V口与Y口之间节流(降压)连通，其中V口与Y口之间的通过面积(简称Ls腔面积)决定了V口与Y口之间的压降(简称Ls腔压降)。

参照图1-图3，油路L2连接在高压油路L1与控制主阀V1的P口之间，油路(上游侧中间流路)L3连接在控制主阀V1的A口与压力补偿阀V2的U口之间，油路(下游侧中间流路)L4连接在压力补偿阀V2的X口与控制主阀V1的B口之间，油路L5连接在控制主阀V1的C口与执行器2的一侧油腔之间，油路L6连接在控制主阀V1的D口与执行器2的另一侧油腔之间，油路L7连接在控制主阀V1的T口与油箱之间。

油路L8连接在油路L3与压力补偿阀V2的第一侧控制端之间。油路(上游侧感测流路)L9连接在油路L3与压力补偿阀V2的V口和W口之间，其中，油路L9的上游段中设有单向阀(第二单向阀)V4，下游段分支通向压力补偿阀V2的V口和W口。单向阀V4定位为允许液压油从油路L3经油路L9向V口和W口流动，阻止液压油从V口和W口向油路L9流动。

油路(下游侧感测流路)L10连接在压力感测油路L0与压力补偿阀V2的Z口和Y口之间，其中，油路L9的上游段分支连接着Z口和Y口，下游段连接到压力感测油路L0。

液压回路中还包括梭阀V5(压力选择阀)，梭阀V5具有两个进油口和一个出油口，其中油路L11连接在梭阀V5的第一进油口与压力感测油路L0之间，油路L12连接在梭阀V5的第二进油口与油路L4之间，油路L13连接在梭阀V5的出油口与压力补偿阀V2的第二侧控制端之间。

在上述液压回路中，在压力补偿阀V2处在第一阀位时，油路L3经压力补偿阀V2的U口和X口无节流地连通于油路L4，同时，油路L3经压力补偿阀V2的W口和Z口无节流地连通于油路L10。

在压力补偿阀V2处在第二阀位时，油路L3经压力补偿阀V2的U口和X口节流连通于油路L4，油路L3与油路L10之间被断开。

在压力补偿阀V2处在第三阀位时，油路L3与油路L4之间被断开，油路L3经油路L9和压力补偿阀V2的V口和Y口节流(降压)连通于油路L10。

梭阀V5的第一进油口经油路L11连接到压力感测油路L0，第二进油口通过油路L12连接到油路L4。梭阀V5将压力感测油路L0和油路L4二者中压力较大者与出口连通，并且通过出口连接的油路L13将油压施加于压力补偿阀V2的第二侧控制端，作为第二侧控制端的控制压力。压力补偿阀V2的第一侧控制端的控制压力经油路L8取自油路L3，即第一侧控制端的控制压力为控制主阀1的A口输出压力。

通过第一侧和第二侧控制端的控制压力，决定压力补偿阀V2的阀位。

压力补偿阀V2在第一阀位时，经U口和X口在油路L3与油路L4之间建立无节流连通，使得油路L3中的液压油无障碍地输送到油路L4中。同时，油路L3中的油压经W口和Z口传递给压力感测油路L0。

压力补偿阀V2在第二阀位时，在油路L3与油路L4之间建立节流连通，使得油路L3中的液压油节流地输送到油路L4中。同时，油路L3中的油压不再传递给压力感测油路L0。

压力补偿阀V2在第三阀位时，油路L3与油路L4之间被截断，单向阀V3阻止油路L4中的液压油向油路L3回流。同时，油路L3中的油压经V口和Y口节流(降压)传递给压力感测油路L0。

压力补偿阀V2的第二阀位为第一阀位与第三阀位之间的过渡阀位。

在控制主阀V1处在中立阀位时，P口、A口、B口、C口、D口、T口均被截断，液压泵1输出的液压油不能到达执行器2，因此执行器2不作动。

在控制主阀V1被切换到第一工作阀位时，油路L2经控制主阀V1的P口和A口与油路L3连通，油路L3中的压力经油路L8作用于压力补偿阀V2的第一侧控制端，使得压力补偿阀V2的第一侧控制端的控制压力高于第二侧控制端的控制压力，压力补偿阀V2切换到第一阀位。在这种状态下，油路L3经压力补偿阀V2的U口和X口与油路L4连通，油路L4又经控制主阀V1的B口和C口与油路L5连通，油路L6经控制主阀V1的D口和T口与油路L7连通。这样，液压泵1经高压油路L1输出的液压油被供应到执行器2的一侧油腔，使得执行器2沿第一方向作动。

在控制主阀V1被切换到第二工作阀位时，油路L2经控制主阀V1的P口和A口与油路L3连通，压力补偿阀V2同样位于第一阀位，油路L3经压力补偿阀V2的U口和X口与油路L4连通。油路L4经控制主阀V1的B口和D口与油路L6连通，油路L5经控制主阀V1的C口和T口与油路L7连通。这样，液压泵1经高压油路L1输出的液压油被供应到执行器2的另一侧油腔，执行器2沿第二方向作动。

在液压***工作中，在压力感测油路L0中的压力高于或等于油路L4中的压力(代表致动器2的负载)时，通过梭阀V5的作用，压力感测油路L0中的压力作用于压力补偿阀V2的第二侧控制端，与此同时油路L3中的压力作用于压力补偿阀V2的第一侧控制端。由于单向阀V4存在一定的开启压力，因此压力感测油路L0中的压力低于油路L3中的压力，也即压力补偿阀V2的第二侧控制端的控制压力低于第一侧控制端的控制压力，压力补偿阀V2处在第一阀位而正常工作，分配给执行器2的流量仅通过控制主阀V1控制，与执行器2的负载无关。

如果执行器2的负载压力突然增大(例如因惯性导致)，使得油路L4中的压力陡增(超过了油路L3中的压力)，导致压力感测油路L0中的压力低于油路L4中的压力，通过梭阀V5的作用，油路L4中的压力作用于压力补偿阀V2的第二侧控制端，将压力补偿阀V2推向第三阀位，切断油路L3与油路L4之间的连通，同时压力补偿阀V2中的单向阀V3防止来自执行器2的液压油通过压力补偿阀V2向控制主阀1逆向流动，以保护液压***、尤其是液压泵1。

此外，在控制主阀V1处在第一或第二工作阀位、液压泵1开始运转而使得供应到执行器2的油压从零上升到负载压力的过程中，压力补偿阀V2处在第三阀位。在此期间，单向阀V3也可以防止执行器2在在负载作用下逆向回油。

在压力补偿阀V2的第三阀位，由于压力感测油路L0保持与油路L3连通，因此尽管油路L3与油路L4之间被切断，但压力感测油路L0未被关闭，液压型变排量机构3仍能从压力感测油路L0接收到负载感测压力而维持正常工作。

对于液压***中的其它执行器2，其液压回路可以与前面描述的液压回路相同或相似。各液压回路并联设置，并且它们的油路L10与公共的压力感测油路L0无障碍连通。因此，压力感测油路L0中的感测压力为各液压回路的油路L10中的最高压力，也即代表最高负载压力。

在压力补偿阀V2的第一阀位，油路L3经单向阀V4与压力感测油路L0连通，因此油路L3中的压力基本上等于压力感测油路L0中感测的负载压力加上压力补偿阀V2中的降压压力。这样，能够维持多个液压回路中的油路L3中的压力基本上相等。这样，就实现了负载独立的流量控制，其中输送给各执行器的流量仅取决于相应控制阀的流通面积。

此外，如前所述，压力补偿阀V2的Ls腔面积决定了Ls腔压降。如果将某个液压回路中的压力补偿阀V2的Ls腔面积设计得小于其它液压回路中的压力补偿阀V2的Ls腔面积，则这个液压回路中的压力补偿阀V2的Ls腔压降将大于其它液压回路中的压力补偿阀V2的Ls腔压降。在液压泵1启动后，这个液压回路中的油路L3和油路L8的建压速度将大于其它液压回路中的油路L3和油路L8的建压速度，使得这个液压回路中的压力补偿阀V2稍稍先于其它液压回路中的压力补偿阀V2切换到第一阀位，从而这个液压回路对应的执行器2将先于其它执行器2作动。这一功能是现有的LUDV液压***不能实现的。

基于这一原理，可以将各液压回路中的某个或某些液压回路中的压力补偿阀V2的Ls腔面积设计成小于其它液压回路中的压力补偿阀V2的Ls腔面积，以使得对应的执行器2获得稍稍优先于其它执行器2作动的性能。

在本申请的原理下，本领域技术人员可以对本申请的液压***作出各种适应性改造。例如，各控制阀和补偿阀(尤其是油口数量、阀位数量等)不必局限于图示的例子，只要能实现前面描述的各种功能即可。

本申请的液压***通过在连接控制阀V1的两个工作油口的中间油路(油路L3、L4)之间设置压力补偿阀V2以提供压力补偿功能，使得液压***具有独立流量分配能力。通过在压力补偿阀V2中集成单向阀V3以提供防逆流功能，使得***结构空间小，从而减少材料、加工成本。

此外，在油路L3与压力感测油路L0之间设置单向阀V4(或其它形式的减压阀)，以提供压力感测油路L0相对于油路L3的减压，使得压力补偿阀V2能够实现三个阀位之间的正确切换。

此外，压力感测油路L0中的感测压力被用于控制液压泵1的排量，即使是在压力补偿阀V2切换到第三阀位而利用单向阀V3实现防逆流功能的情况下，仍能确保液压泵1感知负载压力而能正常工作。

此外，尽管在前描述的例子中，压力补偿阀设置在连接于控制阀的两个工作油口的中间油路之间，但在连接于控制阀的更多个工作油口的中间油路之间设置压力补偿阀也是可行的。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (11)

1.一种液压***，包括：

液压泵(1)和多个执行器(2)；以及

为每个执行器(2)分别配备的液压回路，用于由所述液压泵(1)向相应的执行器(2)供应液压油；

其中，各液压回路中至少第一液压回路包括：

控制阀(V1)，其至少具有进油口(P)、第一中间油口(A)、第二中间油口(B)、第一负载油口(C)和第二负载油口(D)，其中所述进油口(P)连接到液压泵(1)的输出端，所述第一负载油口(C)和第二负载油口(D)分别连接到相应执行器(2)的两个工作腔，所述控制阀(V1)具有至少一个工作阀位，在所述工作阀位，所述进油口(P)与第一中间油口(A)连通，所述第二中间油口(B)与第一负载油口(C)和第二负载油口(D)之间连通；以及

压力补偿阀(V2)，其配置成控制所述第一中间油口(A)与第二中间油口(B)之间的通断；

其中，所述压力补偿阀(V2)内集成有第一单向阀(V3)，所述第一单向阀(V3)定向成允许液压油从所述压力补偿阀(V2)朝向所述第二中间油口(B)流动、阻止液压油从所述第二中间油口(B)朝向所述压力补偿阀(V2)流动。

2.如权利要1所述的液压***，其中，所述压力补偿阀(V2)具有第一油口(U)和第二油口(X)，所述第一油口(U)经上游侧中间流路(L3)连接于所述第一中间油口(A)，所述第二油口(X)经下游侧中间流路(L4)连接于所述第二中间油口(B)，所述第一单向阀(V3)集成在所述第二油口(X)中。

3.如权利要2所述的液压***，其中，所述压力补偿阀(V2)还具有第三油口(V)、第四油口(Y)、第五油口(W)、第六油口(Z)，所述第三油口(V)和第五油口(W)连接于所述上游侧中间流路(L3)，所述第四油口(Y)和第六油口(Z)连接于液压***的压力感测油路(L0)。

4.如权利要3所述的液压***，其中，所述压力补偿阀(V2)具有：

供油阀位，其中所述第三油口(V)和第四油口(Y)处在截断状态，所述第一油口(U)与第二油口(X)之间无障碍连通，所述第五油口(W)与第六油口(Z)之间无障碍连通；以及

截断阀位，其中所述第一油口(U)、第二油口(X)、所述第五油口(W)和第六油口(Z)处在截断状态，所述第三油口(V)与第四油口(Y)之间节流连通。

5.如权利要4所述的液压***，其中，所述压力补偿阀(V2)具有位于所述供油阀位与所述截断阀位之间的过渡阀位，其中所述第三油口(V)、第四油口(Y)、所述第五油口(W)和第六油口(Z)处在截断状态，所述第一油口(U)与第二油口(X)之间节流连通。

6.如权利要3-5中任一项所述的液压***，其中，所述压力补偿阀(V2)的第一侧控制端连接到所述上游侧中间流路(L3)；

并且，所述液压回路中还包括压力选择阀(V5)，所述压力选择阀(V5)配置成将所述压力感测油路(L0)的压力和所述下游侧中间流路(L4)的压力中的较高者供应到所述压力补偿阀(V2)的第二侧控制端。

7.如权利要6所述的液压***，其中，所述压力选择阀(V5)为梭阀(V5)，所述梭阀(V5)的第一进油口连接于所述压力感测油路(L0)，第二进油口连接于所述下游侧中间流路(L4)，出油口连接到所述压力补偿阀(V2)的第二侧控制端。

8.如权利要6或7所述的液压***，其中，所述压力补偿阀(V2)配置成在第一侧控制端的控制压力高于第二侧控制端的控制压力时处在所述供油阀位，在第二侧控制端的控制压力高于第一侧控制端的控制压力时处在所述截断阀位。

9.如权利要3-8中任一项所述的液压***，其中，在所述上游侧中间流路(L3)与所述第三油口(V)和第五油口(W)之间设有第二单向阀(V4)，所述第二单向阀(V4)定向为允许液压油从所述上游侧中间流路(L3)向所述第三油口(V)和第五油口(W)流动、阻止液压油从所述第三油口(V)和第五油口(W)向所述上游侧中间流路(L3)流动。

10.如权利要3-9中任一项所述的液压***，其中，所述液压泵(1)的排量基于所述液压泵(1)的输出端压力与所述压力感测油路(L0)中的压力之间的差值确定。

11.如权利要3-10中任一项所述的液压***，其中，所述液压***的各液压回路中的至少第二液压回路具有与所述第一液压回路相同的构造，并且所述第一液压回路中的压力补偿阀(V2)在截断阀位时第三油口(V)与第四油口(Y)之间的通过面积小于所述第二液压回路中的压力补偿阀(V2)在截断阀位时第三油口(V)与第四油口(Y)之间的通过面积，以使得由所述第一液压回路供油的执行器(2)的作动先于由所述第二液压回路供油的执行器(2)的作动。