专利名称：液压阀装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压阀装置，并且特别地通过参考液压阀装置应用在 液压驱动和操纵的提升吊杆上的例子对本发明进行描述，所述提升吊
杆常用于许多移动式机器(例如轮式装载机和挖掘机)。
背景技术：
许多移动式机器包括可以借助于双作用液压提升缸上下吊运的提 升吊杆，所述双作用液压提升缸作用于提升吊杆与机器的框架或底座 之间。该特殊提升缸被包含在包括液压泵和手动阀的液压系统中，借 助于所述手动阀当吊杆将被升高时泵可以连接到第 一提升缸室并且当 吊杆将被降低时连接到第二提升缸室。同时，在第一种情况下第二提 升缸室和在第二种情况下提升缸的第一室经由手动阀连接到用于液压
流体的储罐。
因此，在最基本的实施例中，液压阀装置布置成使得当吊杆将被 升高或降低时泵充装第一提升缸室，使得从另一提升缸室被压出的液 压流体释放到储罐。根据吊杆是随着载荷移动还是克服载荷移动，泵
将必须或多或少地工作以便获得操作必需的压力。然而，泵必须总是 输送足够的液流以充装处于某个位置的被排空的提升缸室，从而允许 悬臂以操作者期望的速度运动。
所述类型的布置的令人不满意的问题在于尽管吊杆可以借助于 它自身的重量和载荷被降低，但是由于泵输送压力和液流，所以在降 低载荷时它使液压系统的效率低。
发明内容
本发明的目的是找到这些问题的解决方案并且提供一种节省在降低载荷时用上述类型的常规液压载荷控制阀时损失的相当 一部分能量 的阀装置。
这根据本发明的第 一方面通过一种液压阀装置实现，所述液压岡
装置包括通向双作用液压马达，特别是双作用液压缸的第一发动机 端口和第二发动机端口；储罐和泵；手动阀，其布置成使得所述手动 阀将所述发动机端口连接到所述储罐和所述泵，并且所述手动阀具有 两个打开位置，其中在第一打开位置，所述手动阀经由管线将所述泵 连接到第 一发动机端口并且将所述储罐连接到第二发动机端口 ，并且 在第二打开位置，经由管线将所述泵连接到第二发动机端口并且将所
述储罐连接到第一发动机端口；第一止回阀，其布置在所述泵与第二
发动机端口之间并且朝着第二发动机端口打开。附加地，活塞，其经 由管线借助于第 一发动机端口中的载荷压力控制第 一止回阀，使得只
要泵压力不超过所述载荷压力，所述第一止回阀就保持关闭；和第二 止回阀，其布置成使得只要所述手动阀处于它的第一打开位置，所述 第二止回阀就将第 一发动机端口连接到第二发动机端口并且朝着第二 发动才几端口打开。
由于该阀装置，当在第一发动机端口的压力足够高时，来自第一 发动机端口的液压流体将再充装第二发动机端口 ，使得所述泵不必工 作以便降低载荷。
在本发明的有利实施例中所述阀装置布置成使得可以沿两个方向 获得再充装，这对于载荷可以沿两个方向作用的机器来说是有利的。
下面参考附图详细描述了本发明。
图1示出带有液压操纵吊杆和液压系统的车辆，所述液压系统带
有双作用液压提升缸和安装在其上的常规阀装置；
图2是设置有常规阀装置的图1中的提升缸的液压简图3是类似于图2中的液压简图，但是示出根据本发明的第一实
施例的阀装置；图4是示出根据本发明的第二实施例的阀装置的液压简图； 图5是示出根据本发明的第三实施例的阀装置的液压简图；和 图6是示出根据本发明的第四实施例的阀装置的液压简图。
具体实施例方式
图1中所示的液压操纵提升吊杆(lifting boom )适于布置在车辆 (未示出)上并且具有带可旋转升降架(crane) B的底座A，所述升 降架在它的上端载有吊杆臂C。采用液压提升缸(hydraulic lift cylinder )D形式的双作用液压马达布置在吊杆臂C与底座的升降架B 的底部之间。管线F和G将两个提升缸室连接到手动阀H，在所示例 子中所述手动阀是杠杆控制的并且又分别经由附加管线J和K连接到 液压泵和储罐T。
在图2中，示出对操纵提升缸D有用的机器的液压系统的一部分。 当提升缸D构成马达时，提升缸的第一下室(提升室)具有第一发动 机端口 (后面称为下提升缸端口 L)。管线F将该提升缸端口连接到 手动阀H上的第一给送连接端口或操作端口 M，在所示例子中所述手 动阀是中心敞开式的。提升缸的第二上室(释放室)相应地具有第二 发动机端口 (称为上提升缸端口N)，该端口经由管线G连接到手动 阀H上的第二操作端口 O。当手动阀处于图中所示的位置时，泵流 (pumpflow)经由手动阀的中心管线流到管线K和储罐T。
流体以很低的泵压力经由阀流回储罐，因此消耗很少的能量。然 而，只要马达在运转，通常的程序是让泵工作并且因此不会仅仅因为 不需要立即改变吊杆的位置而希望关闭泵I。
一沿任意方向操纵手动阀，中心管线就将被部分地关闭，并且泵 I将被连接到提升缸的一个室，由此提升缸的第二室将相应程度地连 接到储罐T。如果由泵输送的压力足够高，那么一定的液流(flow) 将经由手动阀流到已连接的提升缸室，同时另一提升缸室相应程度地 被排空到储罐T，由此使吊杆运动。
当吊杆C被升高(升高正载荷)时，手动阀H将高压力下的液压
7流体从泵经由第一操作端口 M和管线F引导到提升缸D的下室。由 于在该情况下泵压力必须克服载荷作用以便打开止回阀1，所以泵压 力必须被控制到相对高的水平，即足够高使得在泵流将充装提升缸D 的下室之前，管线J中的压力超过提升缸D的下室中的压力，因此超 过管线F中的压力。因此，在操纵手动阀H时，中心管线的打开被减 小，由此泵压力增加。同时阀打开、从给送连接端口 M通向下提升缸 端口 L并且从上提升缸端口 N通向阀的储罐连接O。当阀被操纵使得 泵压力超过提升缸端口中的压力时，止回阀l打开并且从泵到提升缸 的液流被释放。当进一步操纵阀时，经由阀流到提升缸的液流增加。 同时液压流体将在低压力下经由管线G和手动阀H流到储罐T。
当阀启动并且当泵压力低于提升缸端口中的压力时，在阀H的给 送管线J中的止回阀1阻止了 "沿错误方向"与泵流相反的液流，否 则这将构成大的危险。
当吊杆C被降低(降低正载荷)时，来自泵的液压流体经由手动 阀H的第二操作端口 O被引导到提升缸D的上室中，并且来自提升 缸下室的液压流体被引导到储罐T 。
根据指令，下提升缸端口 L与储罐T之间的阀打开，从而导致提 升缸在图中向下移动。同时中心管线被关闭并且泵压力增加，其中提 供从泵到提升缸的抽吸侧(即上提升缸端口 N)的液流。在降低运动 时泵流致使能量损失，这是该系统的一个缺点。
在图2的系统中产生的能量损失的自动限制可以借助于根据本发 明的自动低压再生(automatic low pressure regeneration)实现。与 如图l和2中所示的现有技术相比，根据本发明的阀装置在效率损失 方面具有显著改进。在图3、 4、 5和6中示出四个示例性实施例。
图3的简示与图2的区别在于止回阀1A由活塞2补充，活 塞2由下提升缸端口 L中的载荷压力控制。进一步地，止回阀3布置 成将中心管线和通向储罐T的管线K连接到上提升缸端口 N。止回阀 3朝着上提升缸端口 N打开并且朝着中心管线关闭。另外，在管线K 上，背压阀或预应力止回阀4可以布置成在某一压力下朝着储罐T打开。止回阀4主要用于对朝着储罐T的液压流体产生一定的阻力，但 是由于在朝着储罐的管线中常常存在一定的固有阻力，所以并不总是 需要该止回阀4。
在提升缸活塞降低时，阀被操纵使得能够获得从受到载荷的下提 升缸端口L到储罐的液流，这导致提升缸活塞的下降运动。同时，由 于在下提升缸端口 L处的载荷压力经由活塞2使止回阀1A保持处于 关闭位置，所以阻止泵流流到提升缸的抽吸侧(即上提升缸端口 N)。 相反地，提升缸的抽吸侧经由止回阀3被再充装，该止回阀将来自提 升缸的压力侧(即下提升缸端口 L)的液流经由储罐管线G再引导到 提升缸的抽吸侧。储罐管线中的背压阀4保证了来自提升缸的压力侧 的出口液流首先流到提升缸的抽吸侧。然而，由于下缸具有比上缸更 大的容量，所以一定的液流经由背压阀4流到储罐T。
背压阀4可以适用于低压力(例如3巴)，当载荷升高时该低压 力不会提供显著的效率损失。
如果在提升缸活塞正降低时载荷转变成提升载荷使得上室并因此 上提升缸端口 N开始受到压力，那么作用在活塞2上的压力将停止， 由此止回阀1A将自动打开使得泵可以将泵流引导到上提升缸端口 N。 因此，可以充装提升缸上室，而与作用在提升缸上的载荷是正还是负 无关，但是当载荷为正时，活塞2将使止回阀1A保持关闭，使得提 升缸上室仅仅由来自处于压力下的下提升缸端口 L的液压流体充装。 该方法在本申请中,皮称为自动低压再生。
如果提升缸布置成使得所述提升缸可以被施加挤压和拉伸两种压 力载荷，那么自动低压再生可以是沿两个方向有用的。这样的阀装置 在图4中示出。在本发明的该第二实施例中，阀装置由从储罐管线K 到下提升缸端口 L的止回阀5和将提升缸的最高端口压力引导到止回 阀1A的活塞2的反位阀7补充。
当提升缸活塞升高时，从上提升缸端口 N流出的液流由于提升缸 的不同横截面之间的比率而小于充满上提升缸端口 L所需的液流。然 而，被调节成比背压阀4更低的压力的减压阀6布置成当储罐管线K中的压力低于某一压力时打开，使得泵流可以流过该减压阀并且在储
罐管线K中保证某一压力，从而避免了在提升缸的抽吸侧的气穴 (cavitation )。减压阀6布置成在比背压阀4更低的压力下打开，使 得当存在流到储罐T的液流时该减压阀不会打开。
如果想要升高负载荷(即沿载荷作用的方向向上移动活塞杆)， 那么可以将手动阀H操纵到第一打开位置，在该第一打开位置，泵I 和止回阀1A的出口连接到第一操作端口 M并且因此连接到下提升缸 端口 L。同时，上提升缸端口 N将变为经由第二操作端口 O连接到储 罐管线K，并且由于上缸承受载荷，所以从上提升缸端口 N流出的液 压流体具有高压力，使得减压阀6初始保持关闭。另外，同一压力将 从反位阀7经由管线E传递到止回阀1A的活塞2，使得它保持关闭。 由于在带负载荷的下提升缸端口 L处的低压力，来自上提升缸端口 N 的液流将经由止回阀5流到所述下提升缸端口 L。由于手动阀的中心 管线被扼流，手动岡朝着第一打开位置移动越多，管线K中的压力将 减小越多，因此来自上提升缸端口 N的液压流体不足以充装下缸，由 此减压阀6打开，使得泵流可以在很低的压力下流到管线K和经由止 回阀5流到下提升缸端口 L，其中以最节能的方式避免了在它之中的 气穴。
相反地并且以相应的方式，如果想要下降正载荷(即沿载荷作用 的方向向下移动活塞杆)，那么可以将手动阀H操纵到第二打开位置， 在该第二打开位置，泵I和止回阀1A的出口连接到第二操作端口 O 并且因此连接到上提升缸端口 N。同时，下提升缸端口L将经由第二 操作端口 M连接到储罐管线K，并且由于下缸承受载荷，所以液压流 体在高压力下从它流出，由此减压阀6将保持关闭。另外，同一压力 将从反位阀7经由管线E传递到止回阀1A的活塞2，使得它保持关 闭。因此，泵流将在低压力下经由手动阀H的打开中心流到管线K。 由于在带负载荷的下提升缸端口 L处的低压力，液流将首先经由止回 阀5流到所述下提升缸端口 L，其中余量经由止回阀4流到储罐T。
图5示出类似于图3中的阀装置的阀装置，但是其中带有活塞的
10止回阀被放置成更靠近提升缸。图5中的阀装置的功能与图3中的阀 装置相同。布置具有相同功能的两个不同实施例的原因在于它们可以 提供不同现有液压系统的替换选择并且一个实施例可能在某些系统中 是有利的，而另一个实施例更好地适合于其它类型的系统。该选择主 要取决于是否想要保持部件(例如阀和类似物)靠拢到提升缸。
为了代替图3中所示的带有活塞的止回阀1A的功能，需要两个 附加止回阀8和9获得相同功能，并且对应于图3和4中不带有活塞 的止回阀1A的止回阀1布置成阻止与泵流相反的液流。当给送连接 M连接到上提升缸端口 N以充装该上提升缸端口时，借助于活塞2由 下提升缸端口 L中的压力控制的止回阀8支持图3中的止回阀1A的 所有部分。如果载荷向下作用在提升缸上，那么该止回岡8将由于朝 着活塞2的载荷压力而保持关闭。因此，泵流将在低压力下流回到储
罐T，而允许朝着阀端口 M和管线K离开下提升缸端口 L的液压流 体将经由止回阀3再充装提升缸上室。逆平行止回阀9是必需的，以 便允许提升缸上室排空到储罐。
与图3中所示的实施例相应，图5中所示的实施例仅仅提供沿一 个方向的自动低压再生。因此，在图6中类似于图5中所示的实施例、 但是与图4的实施例对应地示出提供沿两个方向的自动低压再生的实 施例。
在图6的简图中，两个活塞2和10以及与这两个活塞有关的四个 止回阀8、 9和11、 12布置成每个活塞有两个止回阀。活塞2以及止 回阀8和9完全以与图5中所示相同的方式布置，而活塞2以及止回 阀11和12以相应的方式布置，区别在于它们控制去往和来自提升缸 下室L而不是提升缸上室的液流。
因此，当将负载荷施加到提升缸上时(即当正从图中的下面给活 塞杆加载荷时)，来自栽荷的压力将借助于活塞10使止回阀ll保持 关闭，使得泵流改为选择经由手动阀H的中心管线、经由止回阀4到 达储罐T的路径。提升缸下室然后将主要用来自提升缸上室的回流充 装，所述回流经由止回阀9经由手动阀H流到储罐管线K，在那里所述回流加入到泵流。由于对止回阀4稍孩l预加应力，所以液流将主要 经由止回阀5被引导到下提升缸端口 L。
如上所述，由于横截面积的比率，来自上提升缸端口 N的液流不 足以充装提升缸下室，但是由于来自提升缸上室的液流包括泵流，所 以在提升缸下室中没有气穴的风险。因此，当沿带有负载荷的方向移 动时，泵必须输送一定的液流以便避免气穴，这与当提升缸活塞沿带 有正载荷的方向移动时相反，在该情况下，来自下提升缸端口L的回 流足以单独充装上提升缸端口 N。
已经参考具有相同特定应用的四个实施例对本发明进行了描述。 然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，各种实施例和应用对于 本发明是可行的，本发明的范围仅由以下权利要求限定。
权利要求
1.一种液压阀装置，包括第一发动机端口(L)和第二发动机端口(N)，其通向双作用液压马达(D)，所述双作用液压马达(D)特别是双作用液压缸；储罐(T)和泵(I)；手动阀(H)，其布置成使得所述手动阀将所述发动机端口(L，N)连接到所述储罐(T)和所述泵(I)，并且所述手动阀(H)具有两个打开位置，其中在第一打开位置，所述泵(I)经由管线(F)连接到第一发动机端口(L)，并且所述储罐(T)经由管线(G)连接到第二发动机端口(N)，并且其中在第二打开位置，所述泵(I)经由管线(G)连接到第二发动机端口(N)，并且所述储罐(T)经由管线(F)连接到第一发动机端口(L)；和第一止回阀(1A，8)，其布置在所述泵(I)与第二发动机端口(N)之间并且朝着第二发动机端口(N)打开，其特征在于活塞(2)，其经由管线(E)借助于第一发动机端口(L)中的载荷压力控制第一止回阀(1A，8)，使得只要泵压力不超过所述载荷压力，所述第一止回阀就保持关闭；和第二止回阀(3)，其布置成使得只要所述手动阀(H)处于它的第一打开位置，所述第二止回阀就将第一发动机端口(L)连接到第二发动机端口(N)并且沿朝着第二发动机端口(N)的方向打开。
2. 根据权利要求l所述的阀装置，其特征在于在朝着所述储罐(T)的管线(K)上布置有背压阀(4)，以便在朝着所述储罐(T)的所述管线(K)中产生一定的阻力。
3. 根据权利要求2所述的阀装置，其特征在于所述第一止回阀(1A)布置在所述泵(I)与所述手动阀(H)之间并且朝着所述手动阀(H)打开。
4. 根据权利要求3所述的阀装置，其特征在于所述手动阀(H)具有朝着通向所述储罐(T)的管线(K)打开的敞开中心，其中当所述手动阀处于中间位置时，泵流经由管线(K )被引导到所述储罐(T )。
5. 根据权利要求4所述的阀装置，其特征在于所述第二止回阀(3) 布置成使得该第二止回阀将管线(K)连接到管线(G)并且朝着管线(G)打开，来自第二发动机端口 (N)的液压流体在所述手动阀(H)的第一打开位置经由所述手动岡被引导到管线(K)。
6. 根据权利要求5所述的阀装置，其特征在于第三止回阀(5)，其将管线(K)连接到管线(F)并且朝着管线(F)打开；减压岡(6)，当储罐管线(K)中的压力低于比打开所述背压阀(4) 所需的压力更低的某一压力时，所述减压阀从管线(J)朝着管线(K)打开；反位阀(7)，其将液压缸的最高端口压力传递到止回阀(1A)的活塞(2)，使得只要泵压力不超过所述液压缸的最高端口压力，所述第一止回阀(1A)就保持关闭。
7. 根据权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于第一止回阀(8)在管线(G)上布置在所述手动阀(H)与第二发动机端口 (N)之间并且朝着第二发动机端口 (N)打开，而逆平行于第一止回阀(8)的止回阀(9)布置在同一管线(G)上。
8. 根据权利要求7所述的阀装置，其特征在于第三止回阀(5)，其将管线(K)连接到管线(F)并且朝着管线(F)打开；第四止回阀(11)，其在管线(F)上布置在所述手动阀(H)与第一发动机端口 (L)之间并且朝着第一发动机端口 (L)打开，其中逆平行于第四止回阀(11)的止回阀(12)布置在同一管线(F)上；和第二活塞(10)，其经由管线(Z)借助于第二发动机端口 (N)中的载荷压力控制第四止回阀(11)，使得只要泵压力不超过所述载荷压力，所述第四止回阀就保持关闭。
9. 根据权利要求7或8所述的阀装置，其特征在于布置在所述泵(I)与所述手动岡(H)之间的第五止回阀(1),其朝着所述手动阀(H)打开以阻止与泵流相反的液流。
全文摘要
本发明涉及一种液压阀装置，包括通向双作用液压马达(D)，特别是双作用液压缸的第一发动机端口(L)和第二发动机端口(N)；储罐(T)和泵(I)；手动阀(H)，其布置成使得所述手动阀将所述发动机端口(L，N)连接到所述储罐(T)和所述泵(I)，并且所述手动阀(H)具有两个打开位置，其中在第一打开位置，所述泵(I)经由管线(F)连接到第一发动机端口(L)，并且所述储罐(T)经由管线(G)连接到第二发动机端口(N)，并且其中在第二打开位置，所述泵(I)经由管线(G)连接到第二发动机端口(N)，并且所述储罐(T)经由管线(F)连接到第一发动机端口(L)；和第一止回阀(1A，8)，其布置在所述泵(I)与第二发动机端口(N)之间并且朝着第二发动机端口(N)打开。进一步地，活塞(2)，其经由管线(E)借助于第一发动机端口(L)中的载荷压力控制第一止回阀(1A，8)，使得只要泵压力不超过所述载荷压力，所述第一止回阀就保持关闭；和第二止回阀(3)，其布置成使得只要所述手动阀(H)处于它的第一打开位置，所述第二止回阀就将第一发动机端口(L)连接到第二发动机端口(N)并且沿朝着第二发动机端口(N)的方向打开。
文档编号E02F9/22GK101680207SQ200880015717
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月12日 优先权日2007年5月11日
发明者B·安德森 申请人:诺德液压股份公司