專利名稱：帶回油背壓的降壓增流型開關(guān)液壓源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增壓器或液體壓力轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
液壓系統(tǒng)最大的優(yōu)勢之一在于其多執(zhí)行器特性，即可以由單個液壓泵供油，同時驅(qū)動多路執(zhí)行器動作。
目前大部分工礦、冶金、鋼鐵等企業(yè)的生產(chǎn)線液壓系統(tǒng)均采用液壓總線的供油方式由泵站輸出一路壓力油管、一路控制油、一路回油和一路泄漏油，所有的液壓執(zhí)行器控制單元均掛在該液壓總線上。由于液壓總線上的供油壓力為恒定，因而要求各執(zhí)行器的負(fù)載與供油壓力相適應(yīng)，或者需要通過一個減壓閥(將液壓總線上的供油壓力降低到與該執(zhí)行器負(fù)載相適應(yīng))再將執(zhí)行器掛到液壓總線上。由于無法實現(xiàn)升壓以及降壓增流，普遍存在泵站輸出壓力高、各執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)尺寸受執(zhí)行器供油壓力的限制、減壓閥上節(jié)流損失大等問題。
大型工程機械的液壓系統(tǒng)大多也采用單泵供油驅(qū)動多個執(zhí)行器協(xié)調(diào)動作的方式。雖然可以通過負(fù)載敏感等方式實現(xiàn)泵的輸出壓力與最高負(fù)載壓力相適應(yīng)，但同樣存在無法實現(xiàn)升壓以及降壓增流的問題，因而對于非最高負(fù)載壓力聯(lián)執(zhí)行器件來說，在控制閥上的節(jié)流損失仍然很大，能量浪費嚴(yán)重。
普通的降壓型開關(guān)液壓源雖然可以實現(xiàn)降壓增流，但由于回油背壓大低容易引起單向閥從回油路吸油時的壓力波動或引起高頻壓力切換容腔的氣蝕，嚴(yán)重影響開關(guān)液壓源的效率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種帶回油背壓的降壓增流型開關(guān)液壓源，將開關(guān)源的輸入端直接掛在液壓總線上，通過高速開關(guān)方式加以降壓增流，最終輸出與各執(zhí)行器需求相適應(yīng)的壓力和流量。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下它包括高速開關(guān)閥，液感元件，單向閥，液容元件，背壓閥；高速開關(guān)閥和液感元件串接在液壓總線供油路上，背壓閥接在液壓總線回油路上，單向閥、液容元件分別跨接在液壓總線供油路和液壓總線回油路間，單向閥的輸出端和高速開關(guān)閥的輸出端、液感元件的輸入端連接，液容元件的輸入端和液感元件的輸入端連接，液容元件的輸入端和液感元件的輸出端連接，單向閥的輸出端、液容元件的輸出端和背壓閥的輸入端連接。
本發(fā)明為高速開關(guān)閥提供周期為T，占空比(通電時間與周期之比)為D的脈寬調(diào)制波。當(dāng)高速開關(guān)閥斷電(油路通)時，液感元件的輸入端通液壓總線的供油壓力，液感在液壓總線供油壓力的作用下加速，儲存能量；當(dāng)高速開關(guān)閥通電(油路斷)時，液感元件的輸入端通過單向閥從帶背壓的回油管路中吸油。由于輸出壓力高于液壓總線的供油壓力，液感在反向壓力差的作用下減速，釋放所儲存的能量；從而實現(xiàn)開關(guān)液壓源的降壓。液容元件用來進(jìn)行濾波，減小因高速開關(guān)引起的輸出壓力紋波。
本發(fā)明具有的有益效果是可以通過對脈寬調(diào)制波占空比的控制，輸出所需的壓力值，并為執(zhí)行器提供與其消耗功率(不是流量！)相適應(yīng)的流量，同時大幅度降低了單向閥從回油路吸油時的壓力波動，因而在低壓吸油過程中的動態(tài)損耗大幅下降，在總體上達(dá)到了最佳的節(jié)能效果。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施例方式
如附圖所示，它包括高速開關(guān)閥1，液感元件2，單向閥3，液容元件4，背壓閥5；高速開關(guān)閥1和液感元件2串接在液壓總線供油路A上，背壓閥5接在液壓總線回油路B上，單向閥3、液容元件4分別跨接在液壓總線供油路A和液壓總線回油路B間，單向閥3的輸出端和高速開關(guān)閥1的輸出端、液感元件2的輸入端連接，液容元件4的輸入端和液感元件2的輸入端連接，液容元件4的輸入端和液感元件2的輸出端連接，單向閥3的輸出端、液容元件4的輸出端和背壓閥的輸入端連接。
圖中p1表示液壓總線的供油壓力，T表示液壓總線的回油壓力；p2表示開關(guān)液壓源的輸出壓力，由于它同時又是液容兩端的壓力，因而該壓力不能突變，pT表示從負(fù)載返回的回油背壓；Q1表示流過液感元件的流量，該流量不能突變；P3表示液感輸入端的壓力，該壓力隨著高速開關(guān)閥的高速切換不斷地在液壓總線供油壓力和回油背壓之間切換。
Q3表示流過高速開關(guān)閥的流量，該流量也隨著高速開關(guān)閥的高速切換不斷地在Q1和零之間切換。
Q2和Q4分別表示開關(guān)液壓源的輸出流量和流過液容的流量，這兩個流量的和等于流過液感的流量。
如果液容元件4和液感元件2的內(nèi)泄漏、磨擦以及液容元件的質(zhì)量可以忽略，并假設(shè)高速開關(guān)閥1和單向閥3為理想元件(啟閉過程的節(jié)流損失為零)，高速開關(guān)閥1的脈寬調(diào)制波周期為T，占空比(通電時間與周期之比)為D，則開關(guān)液壓源的輸出壓力p2與液壓總線的輸入壓力成正比，與斷電時間的占空比成正比，液壓總線的平均輸入流量Q3與系統(tǒng)的輸出流量成正比，與斷電時間的占空比成正比。即p2＝(1-D)·p1+D·pTQ3＝(1-D)·Q2從而實現(xiàn)開關(guān)液壓源的降壓增流。由于在回油路上增加了一只背壓閥5，產(chǎn)生一定的節(jié)流損耗，其理想狀態(tài)下的壓力變換效率將低于100％。但由于該開關(guān)源的單向閥3從回油路吸油時的壓力波動的大幅度降低，因而在低壓吸油過程中的動態(tài)損耗大幅下降，在總體上達(dá)到了最佳的節(jié)能效果。
附圖中所說的液感元件2只要通過該元件的流量與其兩端的壓差有近似于下式所述的關(guān)系，就可以作為開關(guān)液壓源中的敏感元件，用下式表示Δp=LdQ1dt]]>式中Δp—液感元件兩端的壓差；L—液感值，量綱為[MPa/(L/min)]·s；s—秒； —通過液感元件的流量的變化率；具有近似于上式所述關(guān)系的液感元件為由一個高速液壓馬達(dá)和一個與液壓馬達(dá)輸出軸直接相連的飛輪組成的驅(qū)動大慣量負(fù)載的液壓馬達(dá)。
附圖中所說的液容元件4只要其兩端的壓差與通過該元件的流量有近似于下式所述的關(guān)系，就可以作為開關(guān)液壓源中的液容元件，用下式表示Q4=Cd(Δp2)dt]]>其中Q4—通過液容元件的流量；C—液容值，量綱為[(L/min)/MPa]·s；s—秒； —液容元件兩端壓差的變化率；具有近似于上式所述關(guān)系的液容元件為蓄能器、彈簧液壓缸。
權(quán)利要求
1.一種帶回油背壓的降壓增流型開關(guān)液壓源，其特征在于它包括高速開關(guān)閥[1]，液感元件[2]，單向閥[3]，液容元件[4]，背壓閥[5]；高速開關(guān)閥[1]和液感元件[2]串接在液壓總線供油路[A]上，背壓閥[5]接在液壓總線回油路[B]上，單向閥[3]、液容元件[4]分別跨接在液壓總線供油路[A]和液壓總線回油路[B]間，單向閥[3]的輸出端和高速開關(guān)閥[1]的輸出端、液感元件[2]的輸入端連接，液容元件[4]的輸入端和液感元件[2]的輸入端連接，液容元件[4]的輸入端和液感元件[2]的輸出端連接，單向閥[3]的輸出端、液容元件[4]的輸出端和背壓閥的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶回油背壓的降壓增流型開關(guān)液壓源，其特征在于所說的液感元件[2]只要通過該元件的流量與其兩端的壓差有近似于下式所述的關(guān)系，就可以作為開關(guān)液壓源中的敏感元件，用下式表示Δp=LdQ1dt]]>式中Δp—液感元件兩端的壓差；L—液感值，量綱為[MPa/(L/min)]·s；s—秒； —通過液感元件的流量的變化率；具有近似于上式所述關(guān)系的液感元件為由一個高速液壓馬達(dá)和一個與液壓馬達(dá)輸出軸直接相連的飛輪組成的驅(qū)動大慣量負(fù)載的液壓馬達(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶回油背壓的降壓增流型開關(guān)液壓源其特征在于所說的液容元件[4]只要其兩端的壓差與通過該元件的流量有近似于下式所述的關(guān)系，就可以作為開關(guān)液壓源中的液容元件，用下式表示Q4=Cd(Δp2)dt]]>其中Q4—通過液容元件的流量；C—液容值，量綱為[(L/min)/MPa]·s；s—秒； —液容元件兩端壓差的變化率；具有近似于上式所述關(guān)系的液容元件為蓄能器、彈簧液壓缸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶回油背壓的降壓增流型開關(guān)液壓源。它將高速開關(guān)閥和液感元件串接在液壓總線供油路上,背壓閥接在液壓總線回油路上,單向閥、液容元件分別跨接在液壓總線供油路和液壓總線回油路間,單向閥的輸出端和高速開關(guān)閥的輸出端、液感元件的輸入端連接,液容元件的輸入端和液感元件的輸入端連接,液容元件的輸入端和液感元件的輸出端連接,單向閥的輸出端、液容元件的輸出端和背壓閥的輸入端連接。本發(fā)明可以通過對脈寬調(diào)制波占空比的控制,輸出所需的壓力值,并為執(zhí)行器提供與其消耗功率(不是流量!)相適應(yīng)的流量,同時大幅度降低了單向閥從回油路吸油時的壓力波動,因而在低壓吸油過程中的動態(tài)損耗大幅下降,在總體上達(dá)到了最佳的節(jié)能效果。
文檔編號F15B3/00GK1375640SQ0211142
公開日2002年10月23日 申請日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者顧臨怡, 張曉峰 申請人:浙江大學(xué)