专利名称：带回油背压的降压增流型开关液压源的制作方法
技术领域：
本发明涉及增压器或液体压力转换器。
背景技术：
液压系统最大的优势之一在于其多执行器特性，即可以由单个液压泵供油，同时驱动多路执行器动作。
目前大部分工矿、冶金、钢铁等企业的生产线液压系统均采用液压总线的供油方式由泵站输出一路压力油管、一路控制油、一路回油和一路泄漏油，所有的液压执行器控制单元均挂在该液压总线上。由于液压总线上的供油压力为恒定，因而要求各执行器的负载与供油压力相适应，或者需要通过一个减压阀(将液压总线上的供油压力降低到与该执行器负载相适应)再将执行器挂到液压总线上。由于无法实现升压以及降压增流，普遍存在泵站输出压力高、各执行器的结构尺寸受执行器供油压力的限制、减压阀上节流损失大等问题。
大型工程机械的液压系统大多也采用单泵供油驱动多个执行器协调动作的方式。虽然可以通过负载敏感等方式实现泵的输出压力与最高负载压力相适应，但同样存在无法实现升压以及降压增流的问题，因而对于非最高负载压力联执行器件来说，在控制阀上的节流损失仍然很大，能量浪费严重。
普通的降压型开关液压源虽然可以实现降压增流，但由于回油背压大低容易引起单向阀从回油路吸油时的压力波动或引起高频压力切换容腔的气蚀，严重影响开关液压源的效率和可靠性。
发明内容
本发明的目的是设计一种带回油背压的降压增流型开关液压源，将开关源的输入端直接挂在液压总线上，通过高速开关方式加以降压增流，最终输出与各执行器需求相适应的压力和流量。
本发明采用的技术方案如下它包括高速开关阀，液感元件，单向阀，液容元件，背压阀；高速开关阀和液感元件串接在液压总线供油路上，背压阀接在液压总线回油路上，单向阀、液容元件分别跨接在液压总线供油路和液压总线回油路间，单向阀的输出端和高速开关阀的输出端、液感元件的输入端连接，液容元件的输入端和液感元件的输入端连接，液容元件的输入端和液感元件的输出端连接，单向阀的输出端、液容元件的输出端和背压阀的输入端连接。
本发明为高速开关阀提供周期为T，占空比(通电时间与周期之比)为D的脉宽调制波。当高速开关阀断电(油路通)时，液感元件的输入端通液压总线的供油压力，液感在液压总线供油压力的作用下加速，储存能量；当高速开关阀通电(油路断)时，液感元件的输入端通过单向阀从带背压的回油管路中吸油。由于输出压力高于液压总线的供油压力，液感在反向压力差的作用下减速，释放所储存的能量；从而实现开关液压源的降压。液容元件用来进行滤波，减小因高速开关引起的输出压力纹波。
本发明具有的有益效果是可以通过对脉宽调制波占空比的控制，输出所需的压力值，并为执行器提供与其消耗功率(不是流量！)相适应的流量，同时大幅度降低了单向阀从回油路吸油时的压力波动，因而在低压吸油过程中的动态损耗大幅下降，在总体上达到了最佳的节能效果。
附图是本发明的结构原理示意图。
具体实施例方式
如附图所示，它包括高速开关阀1，液感元件2，单向阀3，液容元件4，背压阀5；高速开关阀1和液感元件2串接在液压总线供油路A上，背压阀5接在液压总线回油路B上，单向阀3、液容元件4分别跨接在液压总线供油路A和液压总线回油路B间，单向阀3的输出端和高速开关阀1的输出端、液感元件2的输入端连接，液容元件4的输入端和液感元件2的输入端连接，液容元件4的输入端和液感元件2的输出端连接，单向阀3的输出端、液容元件4的输出端和背压阀的输入端连接。
图中p1表示液压总线的供油压力，T表示液压总线的回油压力；p2表示开关液压源的输出压力，由于它同时又是液容两端的压力，因而该压力不能突变，pT表示从负载返回的回油背压；Q1表示流过液感元件的流量，该流量不能突变；P3表示液感输入端的压力，该压力随着高速开关阀的高速切换不断地在液压总线供油压力和回油背压之间切换。
Q3表示流过高速开关阀的流量，该流量也随着高速开关阀的高速切换不断地在Q1和零之间切换。
Q2和Q4分别表示开关液压源的输出流量和流过液容的流量，这两个流量的和等于流过液感的流量。
如果液容元件4和液感元件2的内泄漏、磨擦以及液容元件的质量可以忽略，并假设高速开关阀1和单向阀3为理想元件(启闭过程的节流损失为零)，高速开关阀1的脉宽调制波周期为T，占空比(通电时间与周期之比)为D，则开关液压源的输出压力p2与液压总线的输入压力成正比，与断电时间的占空比成正比，液压总线的平均输入流量Q3与系统的输出流量成正比，与断电时间的占空比成正比。即p2＝(1-D)·p1+D·pTQ3＝(1-D)·Q2从而实现开关液压源的降压增流。由于在回油路上增加了一只背压阀5，产生一定的节流损耗，其理想状态下的压力变换效率将低于100％。但由于该开关源的单向阀3从回油路吸油时的压力波动的大幅度降低，因而在低压吸油过程中的动态损耗大幅下降，在总体上达到了最佳的节能效果。
附图中所说的液感元件2只要通过该元件的流量与其两端的压差有近似于下式所述的关系，就可以作为开关液压源中的敏感元件，用下式表示Δp=LdQ1dt]]>式中Δp—液感元件两端的压差；L—液感值，量纲为[MPa/(L/min)]·s；s—秒； —通过液感元件的流量的变化率；具有近似于上式所述关系的液感元件为由一个高速液压马达和一个与液压马达输出轴直接相连的飞轮组成的驱动大惯量负载的液压马达。
附图中所说的液容元件4只要其两端的压差与通过该元件的流量有近似于下式所述的关系，就可以作为开关液压源中的液容元件，用下式表示Q4=Cd(Δp2)dt]]>其中Q4—通过液容元件的流量；C—液容值，量纲为[(L/min)/MPa]·s；s—秒； —液容元件两端压差的变化率；具有近似于上式所述关系的液容元件为蓄能器、弹簧液压缸。
权利要求
1.一种带回油背压的降压增流型开关液压源，其特征在于它包括高速开关阀[1]，液感元件[2]，单向阀[3]，液容元件[4]，背压阀[5]；高速开关阀[1]和液感元件[2]串接在液压总线供油路[A]上，背压阀[5]接在液压总线回油路[B]上，单向阀[3]、液容元件[4]分别跨接在液压总线供油路[A]和液压总线回油路[B]间，单向阀[3]的输出端和高速开关阀[1]的输出端、液感元件[2]的输入端连接，液容元件[4]的输入端和液感元件[2]的输入端连接，液容元件[4]的输入端和液感元件[2]的输出端连接，单向阀[3]的输出端、液容元件[4]的输出端和背压阀的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的带回油背压的降压增流型开关液压源，其特征在于所说的液感元件[2]只要通过该元件的流量与其两端的压差有近似于下式所述的关系，就可以作为开关液压源中的敏感元件，用下式表示Δp=LdQ1dt]]>式中Δp—液感元件两端的压差；L—液感值，量纲为[MPa/(L/min)]·s；s—秒； —通过液感元件的流量的变化率；具有近似于上式所述关系的液感元件为由一个高速液压马达和一个与液压马达输出轴直接相连的飞轮组成的驱动大惯量负载的液压马达。
3.根据权利要求1所述的带回油背压的降压增流型开关液压源其特征在于所说的液容元件[4]只要其两端的压差与通过该元件的流量有近似于下式所述的关系，就可以作为开关液压源中的液容元件，用下式表示Q4=Cd(Δp2)dt]]>其中Q4—通过液容元件的流量；C—液容值，量纲为[(L/min)/MPa]·s；s—秒； —液容元件两端压差的变化率；具有近似于上式所述关系的液容元件为蓄能器、弹簧液压缸。
全文摘要
本发明公开了一种带回油背压的降压增流型开关液压源。它将高速开关阀和液感元件串接在液压总线供油路上,背压阀接在液压总线回油路上,单向阀、液容元件分别跨接在液压总线供油路和液压总线回油路间,单向阀的输出端和高速开关阀的输出端、液感元件的输入端连接,液容元件的输入端和液感元件的输入端连接,液容元件的输入端和液感元件的输出端连接,单向阀的输出端、液容元件的输出端和背压阀的输入端连接。本发明可以通过对脉宽调制波占空比的控制,输出所需的压力值,并为执行器提供与其消耗功率(不是流量!)相适应的流量,同时大幅度降低了单向阀从回油路吸油时的压力波动,因而在低压吸油过程中的动态损耗大幅下降,在总体上达到了最佳的节能效果。
文档编号F15B3/00GK1375640SQ0211142
公开日2002年10月23日 申请日期2002年4月17日 优先权日2002年4月17日
发明者顾临怡, 张晓峰 申请人:浙江大学