一种全海深泵阀双控制模式电液作动单元

1.本技术属于全海深泵阀领域，具体为一种全海深泵阀双控制模式电液作动单元。


背景技术：

2.传统伺服电机驱动滚珠丝杆(或齿轮齿条)的直线运动方式，体积大、推力小、自润滑能力差，难以实现水下长时间作业；传统液压缸控制系统依赖于液压站与控制阀组，体积大能耗高难以满足水下精细作业的要求。


技术实现要素：

3.基于上述问题，本技术提供一种将泵控直驱、阀控直驱与液压缸集成于一体，并设计水深自适应补偿模块，实现全海深下的自适应直线运动的全海深泵阀双控制模式电液作动单元，其技术方案为：
4.一种全海深泵阀双控制模式电液作动单元，包括伺服电机和与之连接的定量泵，所述定量泵一端分别连接换向阀一和换向阀二，定量泵另一端分别连接换向阀四和换向阀五，所述换向阀一分别与换向阀六、单向阀二、单向阀一、单出杆液压缸连接；换向阀二分别与弹簧式蓄能器、换向阀六、单向阀一、单向阀二连接；换向阀四分别与气体隔离式蓄能器、换向阀六连接；所述换向阀五分别与换向阀六、单向阀二、单向阀一、单出杆液压缸连接；所述换向阀六与气体隔离式蓄能器连接；所述单向阀二、单向阀一串联后分别与单出杆液压缸连接。
5.进一步优选的，所述换向阀一通过换向阀三与单出杆液压缸连接；所述换向阀五通过换向阀七与单出杆液压缸连接。
6.进一步优选的，所述换向阀三与换向阀七之间并联安全溢流阀一和安全溢流阀二，所述安全溢流阀一与单向阀三串联，所述安全溢流阀二与单向阀四串联。
7.进一步优选的，所述换向阀六为三位四通式电磁比例换向阀，其a口分别与换向阀一的b口、换向阀三的a口、单向阀二的c口、单向阀一的a口连接；换向阀六的b口分别与换向阀五的b口、换向阀七的a口、单向阀一的c口、单向阀二的a口连接；所述换向阀六的p口分别与气体隔离式蓄能器的a口、换向阀四的b口连接；所述换向阀六的t口分别与弹簧式蓄能器的a口、换向阀二的b口、单向阀一的b口、单向阀二的b口连接。
8.进一步优选的，本技术的泵控模式为：
9.换向阀六处于中位，换向阀一和换向阀五处于左位，当需要单出杆液压缸做伸出运动时，伺服电机正向转动，定量泵输出大排量的高压油，一部分高压油先后经换向阀一和换向阀三流入单出杆液压缸的无杆腔内，一部分高压油流入单向阀二，使其处于双向导通状态；在高压油的作用下单出杆液压缸做伸出运动，单出杆液压缸有杆腔内的液压油流入换向阀七，外部海水流入弹簧式蓄能器，弹簧式蓄能器内的液压油经单向阀二后和换向阀七流出液压油一同流入换向阀五，液压油经换向阀五后流入定量泵，完成单出杆液压缸的伸出运动。
10.当需要单出杆液压缸做缩回运动时，伺服电机反向转动，定量泵输出大排量的高压油，液压油经换向阀五后分别流入换向阀七和单向阀一，此时单向阀一处于双向导通状态，液压油经换向阀七后流入单出杆液压缸的有杆腔，在有杆腔内的高压油的作用下单出杆液压缸做缩回运动，单出杆液压缸的无杆腔内的液压油经换向阀三后分别流入单向阀一和换向阀一，液压油经单向阀一后流入弹簧式蓄能器，弹簧式蓄能器内部的高压海水一部分流回外部深海环境，液压油经换向阀一后流入定量泵，完成单出杆液压缸做缩回运动。
11.进一步优选的，本技术的阀控模式为
12.伺服电机停止转动，换向阀一、换向阀二、换向阀四和换向阀五处于右位，当需要双作用单出杆液压缸做伸出运动时，切换换向阀六至左位，气隔式蓄能器内的液压油流入换向阀六，一部分液压油由换向阀六流入单向阀二，此时单向阀二处于双向导通状态，一部分液压油经换向阀三后流入单出杆液压缸的无杆腔，在无杆腔内的高压油的作用下单出杆液压缸做伸出运动，单出杆液压缸的有杆腔内的液压油流入换向阀七，液压油经换向阀七后分别流入单向阀二和换向阀六，液压油经换向阀六后和单向阀二流出的液压油一同流入弹簧式蓄能器，弹簧式蓄能器内部的海水一部分流回外部深海环境。
13.当需要单出杆液压缸做缩回运动时，切换换向阀六至右位，气隔式蓄能器内的液压油流入换向阀六，液压油经换向阀六后一部分液压油流入单向阀一，使单向阀一处于双向导通状态，一部分液压油经换向阀七后流入单出杆液压缸的有杆腔，在有杆腔内的高压油的作用下单出杆液压缸做缩回运动，单出杆液压缸的无有杆腔内的液压油流入换向阀三，液压油经换向阀三后分别流入单向阀一和换向阀六，液压油经换向阀六后和单向阀一流出的液压油一同流入弹簧式蓄能器，弹簧式蓄能器内部的海水一部分流回外部深海环境，完成基于阀控模式的单出杆液压缸的位置控制。
14.进一步优选的，基于阀控模式的补油模式为，
15.换向阀二和换向阀四处于左位，伺服电机反转，外部高压海水流入弹簧式蓄能器，弹簧式蓄能器内的液压油流入换向阀二，液压油经换向阀二后流入定量泵，液压油经定量泵后流入换向阀四，液压油经换向阀四后流入气隔式蓄能器，完成弹簧式蓄能器至气隔式蓄能器的补油过程。
16.进一步优选的，本技术静态液压自锁模式为，
17.换向阀三和换向阀七处于左位，单出杆液压缸的无杆腔和有杆腔内的液压油均无法流出，当单出杆液压缸的无杆腔内的液压油压力高于安全溢流阀一的预设压力时，单出杆液压缸的无杆腔内的液压油流入安全溢流阀一，液压油经安全溢流阀一后流入单向阀三，液压油经单向阀三后流入单出杆液压缸的有杆腔；当单出杆液压缸的有杆腔内的液压油压力高于安全溢流阀二的预设压力时，单出杆液压缸的有杆腔内的液压油流入安全溢流阀二，液压油经安全溢流阀二后流入单向阀四，液压油经单向阀四后流入单出杆液压缸的无杆腔，实现单出杆液压缸的静态液压自锁。
18.有益效果
19.1.将泵控直驱、阀控直驱与液压缸集成于一体，并设计水深自适应补偿模块，实现全海深下的自适应直线运动。
20.2.本系统采用补偿式蓄能器,通过伺服电机驱动定量泵实现对液压缸的高效控制，通过匹配不同种类的换向阀实现对液压缸的位置精确控制。
附图说明
21.图1为本技术连接示意图。
22.其中1-换向阀一，2-换向阀二，3-弹簧式蓄能器，4-气体隔离式蓄能器，5-换向阀六，6-单向阀一，7-单向阀二，8-换向阀三，9-安全溢流阀一，10-单向阀三，11-安全溢流阀二，12-单向阀四，13-单出杆液压缸，14-换向阀四，15-换向阀五，16-换向阀七，17-定量泵，18-伺服电机，19-外部海水。
具体实施方式
23.以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。
24.一种全海深泵阀双控制模式电液作动单元，包括伺服电机18和与之连接的定量泵17，定量泵17一端分别连接换向阀一1和换向阀二2，定量泵17另一端分别连接换向阀四14和换向阀五15，换向阀一1分别与换向阀六5、单向阀一6、单向阀二7、单出杆液压缸13连接；换向阀二2分别与弹簧式蓄能器3、换向阀六5、单向阀一6、单向阀二7连接；换向阀四14分别与气体隔离式蓄能器4、换向阀六5连接；换向阀五15分别与换向阀六5、单向阀二7、单向阀一6、单出杆液压缸13连接；换向阀六5与气体隔离式蓄能器4连接；单向阀二7、单向阀一6串联后分别与单出杆液压缸13连接。
25.图中为清楚的显示各部件之间的连接关系，采用部件标号加字母的形式，如换向阀六5的a口，图中用5a表示。
26.系统液压回路：伺服电机18与定量泵17相连；定量泵17的a口(17a)分别与换向阀一1的a口(1a)，换向阀二2的a口(2a)相连；定量泵17的b口(17b)分别与换向阀四14的a口(14a)，换向阀五15的a口(15a)相连；换向阀一1的b口(1b)分别与换向阀六5的a口(5a)、单向阀二7的c口(7c)、单向阀一6的a口(6a)、换向阀三8的a口(8a)相连；换向阀二2的b口(2b)分别与弹簧式蓄能器3的a口(3a)、换向阀六5的t口(5t)、单向阀一6的b口(6b)、单向阀二7的b口(7b)相连；弹簧式蓄能器3的b口(3b)与外部海水19相连；换向阀四14的b口(14b)分别与气隔式蓄能器4的a口(4a)、换向阀六5的p口(5p)相连；换向阀五15的b口(15b)分别与换向阀六5的b口(5b)、单向阀一6的c口(6c)、单向阀二7的a口(7a)、换向阀七16的a口(16a)相连；换向阀三8的b口(8b)分别与安全溢流阀一9的a口(9a)、单向阀四12的a口(12a)，单出杆液压缸13的a口(13a)相连；换向阀七16的b口(16b)分别与单向阀三10的a口(10a)，安全溢流阀二11的a口(11a)、单出杆液压缸13的b口(13b)相连；安全溢流阀一9的b口(9b)与单向阀三10的b口(10b)相连；安全溢流阀二11的b口(11b)与单向阀四12的b口(12b)相连。
27.换向阀一1、换向阀二2、换向阀四14和换向阀五15均为两位两通式电磁换向阀，处于左位时，其a口与b口处于导通状态；处于右位时，其a口与b口处于断开状态。
28.换向阀三8和换向阀七16均为两位两通式电磁换向阀，处于左位时，其a口与b口处于断开状态；处于右位时，其a口与b口处于导通状态。
29.换向阀六5采用三位四通电磁比例换向阀，处于左位时，其a口与p口连通，b口与t口连通；处于中位时，其a口，b口，p口和t口均处于断开状态；处于右位时，其a口与t口连通，
b口与p口连通。
30.单向阀一6和单向阀二7为液控单向阀，其c口的压力高于开阀压力时，其a口与b口处于双向导通状态；当其c口的压力低于开阀压力时，其a口与b口处于单向导通状态(b口至a口导通)。
31.弹簧式蓄能器3的b口(3b)直接与外部海水19相连。
32.基于泵控模式的高效控制：换向阀六5处于中位，换向阀二2和换向阀四14处于右位，换向阀一1和换向阀五15处于左位，换向阀三8和换向阀七16处于右位，当需要单出杆液压缸13做伸出运动时，伺服电机18正向转动，定量泵17的a口(17a)输出大排量的高压油，17a口流出的液压油经换向阀一1的a口(1a)流入换向阀一1，液压油经换向阀一1后由其b口(1b)流出，1b口流出的液压油分别经换向阀三8的a口(8a)流入换向阀三8，经单向阀二7的c口(7c)流入单向阀二7，此时单向阀二7处于双向导通状态，液压油经换向阀三8后由其b口(8b)流出，8b口流出的液压油经单出杆液压缸13的a口(13a)流入其无杆腔，在单出杆液压缸13的无杆腔内的高压油的作用下单出杆液压缸13做伸出运动，单出杆液压缸13的有杆腔内的液压油经其b口(13b)流出，13b口流出的液压油经换向阀七16的b口(16b)流入换向阀七16，液压油经换向阀七16后由其a口(16a)流出，外部海水19经弹簧式蓄能器3的b口(3b)流入弹簧式蓄能器3，在外部海水19的作用下弹簧式蓄能器3内的液压油经其a口(3a)流出，3a口流出的液压油经单向阀二7的b口(7b)流入单向阀二7，液压油经单向阀二7后由其a口(7a)流出，单向阀二7的a口(7a)和换向阀七16的a口(16a)流出的液压油一同经换向阀五15的b口(15b)流入换向阀五15，液压油经换向阀五15后由其a口(15a)流出，15a口流出的液压油经定量泵17的b口(17b)流入定量泵17，当单出杆液压缸13的无杆腔内的液压油的压力高于安全溢流阀一9的预设压力时，换向阀三8的b口(8b)和单出杆液压缸13的a口(13a)流出的液压油经安全溢流阀一9的a口(9a)流入安全溢流阀一9，液压油经安全溢流阀一9后由其b口(9b)流出，9b口流出的液压油经单向阀三10的b口(10b)流入单向阀三10，液压油经单向阀三10后由其a口(10a)流出，10a口流出的液压油分别经单出杆液压缸13的b口(13b)流入其有杆腔，经换向阀七16的b口(16b)流入换向阀七16，液压油经换向阀七16后由其a口(16a)流出，16a口流出的液压油分别经单向阀二7的a口(7a)流入单向阀二7，经换向阀五15的b口(15b)流入换向阀五15，液压油经单向阀二7后由其b口(7b)流出，7b口流出的液压油经弹簧式蓄能器3的3a口(a)流入弹簧式蓄能器3，液压油经换向阀五15后由其a口(15a)流出，15a口流出的液压油经定量泵17的b口(17b)流入定量泵17，当需要单出杆液压缸13做缩回运动时，伺服电机18反向转动，定量泵17的b口(17b)输出大排量的高压油，17b口流出的液压油经换向阀五15的a口(15a)流入换向阀五15，液压油经换向阀五15后由其b口(15b)流出，其b口流出的液压油分别经换向阀七16的a口(16a)流入换向阀七16，经单向阀一6的c口(6c)流入单向阀一6，此时单向阀一6处于双向导通状态，液压油经换向阀七16后由其b口(16b)流出，16b口流出的液压油经单出杆液压缸13的b口(13b)流入其有杆腔，在单出杆液压缸13的有杆腔内的高压油的作用下单出杆液压缸13做缩回运动，单出杆液压缸13的无杆腔内的液压油经其a口(13a)流出，13a口流出的液压油经换向阀三8的b口(8b)流入换向阀三8，液压油经换向阀三8后由其a口(8a)流出，其a口流出的液压油分别经单向阀一6的a口(6a)流入单向阀一6，经换向阀一1的b口(1b)流入换向阀一1，液压油经单向阀一6后由其b口(6b)流出，其b口流出的液压油经弹簧式蓄能器3的a口(3a)流入弹簧式蓄能器3，弹簧式
蓄能器3内部的高压海水一部分流回外部海水19，液压油经换向阀一1后由其a口(1a)流出，1a口流出的液压油经定量泵17的a口(17a)流入定量泵17，当单出杆液压缸13的有杆腔内的液压油的压力高于安全溢流阀二11的预设压力时，换向阀七的b口(16b)和单出杆液压缸13的b口(13b)流出的液压油经安全溢流阀二11的a口(11a)流入安全溢流阀二11，液压油经安全溢流阀二11后由其b口(11b)流出，其b口流出的液压油经单向阀四12的b口(12b)流入单向阀12，液压油经单向阀四12后由其a口(12a)流出，12a口流出的液压油分别经单出杆液压缸13的a口(13a)流入其无杆腔，经换向阀三8的b口(8b)流入换向阀三8，液压油经换向阀三8后由其a口(8a)流出，其a口流出的液压油分别经单向阀一6的a口(6a)流入单向阀一6，经换向阀一1的b口(1b)流入换向阀一1，液压油经单向阀一6后由其b口(6b)流出，其b口流出的液压油经弹簧式蓄能器3的a口(3a)流入弹簧式蓄能器3，液压油经换向阀一1后由其a口(1a)流出，其a口流出的液压油经定量泵17的a口(17a)流入定量泵17，完成单出杆液压缸13的快速位置控制。
33.基于阀控模式的精确控制：换向阀一1、换向阀二2、换向阀四14和换向阀五15均处于右位，换向阀三8和换向阀七16处于右位，伺服电机18停止转动，当需要单出杆液压缸13做伸出运动时，换向阀六5转换至左位，气隔式蓄能器4内的液压油经其a口(4a)流出，其a口流出的液压油经换向阀六5的p口(5p)流入换向阀六5，液压油经换向阀六5后由其a口(5a)流出，其a口流出的液压油分别经单向阀二7的c口(7c)流入单向阀二7，此时单向阀二7处于双向导通状态，经换向阀三8的a口(8a)流入换向阀三8，液压油经换向阀三8后由其b口(8b)流出，其b口流出的液压油经单出杆液压缸13的a口(13a)流入其无杆腔，在单出杆液压缸13的无杆腔内的高压油的作用下单出杆液压缸13做伸出运动，单出杆液压缸13的有杆腔内的液压油经其b口(13b)流出，13b口(13b)流出的液压油经两位换向阀七16的b口(16b)流入换向阀七16，液压油经换向阀七16后由其a口(16a)流出，16a口流出的液压油分别经单向阀二7的a口(7a)流入单向阀二7，经换向阀六5的b口(5b)流入换向阀六5，液压油经换向阀六5后由其t口(5t)流出，液压油经单向阀二7后由其b口(7b)流出，单向阀二7的b口(7b)口和换向阀六5的t口(5t)流出的液压油经弹簧式蓄能器3的a口(3a)流入经弹簧式蓄能器3，弹簧式蓄能器3内部的海水一部分流回外部海水19，当单出杆液压缸13的无杆腔内的液压油的压力高于安全溢流阀一9的预设压力时，换向阀三b口(8b)口和单出杆液压缸13的a(13a)口流出的液压油经安全溢流阀一9的a口(9a)流入安全溢流阀一9，液压油经安全溢流阀一9后由其b口(9b)流出，其b口流出的液压油经单向阀三10的b口(10b)流入单向阀三10，液压油经单向阀三10后由其a口(10a)流出，10a口流出的液压油分别经单出杆液压缸13的b口(13b)流入其有杆腔，经换向阀七16的b口(16b)流入换向阀七16，液压油经换向阀七16后由其a口(16a)流出，16a口流出的液压油分别经单向阀二7的a口(7a)流入单向阀二7，经换向阀六5的b口(5b)流入换向阀六5，液压油经换向阀六5后由其t口(5t)流出，液压油经单向阀二7后由其b口(7b)流出，单向阀二7的b(7b)口和换向阀六5的t(5t)口流出的液压油经弹簧式蓄能器3的a口(3a)流入经弹簧式蓄能器3，当需要单出杆液压缸13做缩回运动时，换向阀六5转换至右位，气隔式蓄能器4内的液压油经其a口(4a)流出，其a口流出的液压油经三位四通电磁比例换向阀5的p口(5p)流入换向阀六5，液压油经换向阀六5后由其b口(5b)流出，其b口流出的液压油分别经单向阀一6的c口(6c)流入单向阀一6，此时单向阀一6处于双向导通状态，经换向阀七16的a口(16a)流入换向阀七16，液压油经换向阀七16后由其b口(16b)流
出，其b口流出的液压油经单出杆液压缸13的b口(13b)流入其有杆腔，在单出杆液压缸13的有杆腔内的高压油的作用下单出杆液压缸13做缩回运动，单出杆液压缸13的无有杆腔内的液压油经其a口(13a)流出，其a口流出的液压油经换向阀三8的b口(8b)流入换向阀三8，液压油经换向阀三8后由其a口(8a)流出，8a口流出的液压油分别经单向阀一6的a口(6a)流入单向阀一6，经换向阀六5的a口(5a)流入例换向阀六5，液压油经换向阀六5后由其t口(5t)流出，液压油经单向阀一6后由其b口(6b)流出，单向阀一6的b口(6b)和换向阀六5的t口(5t)流出的液压油经弹簧式蓄能器3的a口(3a)流入弹簧式蓄能器3，弹簧式蓄能器3内部的高压海水一部分流回外部海水19，当单出杆液压缸13的有杆腔内的液压油的压力高于安全溢流阀二11的预设压力时，换向阀七16的b(16b)口和单出杆液压缸13的b口(13b)流出的液压油经安全溢流阀二11的a口(11a)流入安全溢流阀二11，液压油经安全溢流阀二11后由其b口(11b)流出，11b口流出的液压油经单向阀四12的b口(12b)流入单向阀四12，液压油经单向阀四12后由其a口(12a)流出，其a口流出的液压油分别经单出杆液压缸13的a口(13a)流入其无杆腔，经换向阀三8的b口(8b)流入换向阀三8，液压油经换向阀三8后由其a口(8a)流出，其a口流出的液压油分别经单向阀一6的a口(6a)流入单向阀一6，经换向阀六5的a口(5a)流入换向阀六5，液压油经换向阀六5后由其t口(5t)流出，液压油经单向阀一6后由其b口(6b)流出，单向阀一6的b口(6b)和换向阀六5的t口(5t)流出的液压油经弹簧式蓄能器3的a口(3a)流入弹簧式蓄能器3，完成基于阀控模式的单出杆液压缸13的位置精确控制。
34.基于阀控模式的补油功能：换向阀二2和换向阀四14处于左位，伺服电机18反转，外部高压海水经弹簧式蓄能器3的b口(3b)流入弹簧式蓄能器3，弹簧式蓄能器3内的液压油经其a口(3a)流出，其a口流出的液压油经换向阀二2的b口(2b)流入换向阀二2，液压油经换向阀二2后由其a口(2a)流出，其a口流出的液压油经定量泵17的a口(17a)流入定量泵17，液压油经定量泵17后由其b口(17b)流出，其b口流出的液压油经换向阀四14的a口(14a)流入换向阀四14，液压油经换向阀四14后由其b口(14b)流出，其b口流出的液压油经气隔式蓄能器4的a口(4a)流入气隔式蓄能器4，完成弹簧蓄能器3至气隔式蓄能器4的补油过程。
35.静态液压自锁：换向阀三8和换向阀七16处于左位，单出杆液压缸13的有杆腔与无杆腔均处于断开状态，单出杆液压缸13的无杆腔与有杆腔内的油液均无法流出，当单出杆液压缸13的无杆腔内的液压油压力高于安全溢流阀一9的预设压力时，单出杆液压缸13的无杆腔内的液压油经其a口(13a)流出，13a口流出的液压油经安全溢流阀一9的a口(9a)流入安全溢流阀一9，液压油经安全溢流阀一9后由其b口(9b)流出，其b口流出的液压油经单向阀三10的b口(10b)流入单向阀三10，液压油经单向阀三10后由其a口(10a)流出，10a口流出的液压油经单出杆液压缸13的b口(13b)流入其有杆腔，当单出杆液压缸13的有杆腔内的液压油压力高于安全溢流阀二11的预设压力时，单出杆液压缸13的有杆腔内的液压油经其b口(13b)流出，其b口流出的液压油经安全溢流阀二11的a口(11a)流入安全溢流阀二11，液压油经安全溢流阀二11后由其b口(11b)流出，11b口流出的液压油经单向阀四12的b口(12b)流入单向阀四12，液压油经单向阀四12后由其a口(12a)流出，其a口流出的液压油经单出杆液压缸13的a口(13a)流入其无杆腔，实现单出杆液压缸13的静态液压自锁。
36.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。