液压系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种液压系统，其采用能满足超高压要求的液控单向阀或电磁球阀配合各类控制阀类构成。该液压系统可以可用于中小流量和较大流量工况下，100MPa-200MPa(甚至更高压力，如300MPa)泵阀直驱直控多类工程设备的超高压液压系统驱动和控制。该液压系统相对于采用超高压滑阀式电磁换向阀的液压系统，成本大大降低，同时可靠性大大提高。
【专利说明】
液压系统
技术领域
[0001] 本申请设及一种液压系统，尤其是设及一种可实现超高压的液压系统。
【背景技术】
[0002] 现代液压技术(流体动力技术)既源于传统的机械技术，又融合了控制理论、精密 制造、新材料、自动化和智能化的检测、传感器W及信息技术等，其产品和系统通常体现为 多种技术的融合与系统集成。
[0003] 目前，国外发达国家超高压液压技术已日趋成熟，我国很多工业生产部口和科学 实验领域也采用了超高压液压技术。超高压液压技术的不断发展为科研和生产提供了新的 技术、工艺和试验手段，是市场需求的必然趋势，但国内目前超高压液压系统主要应用于液 压工具、工程预紧和科研试验设备中等，在工程设备上应用还很少。而工程设备、大型生产 设备恰恰最迫切需要超高压液压系统为其提供超大动力而耗费较少材料和空间，缺乏超高 压、大流量液压元器件和先进的液压系统技术是超高压液压技术落后于装备主机，生产技 术不能满足于市场需求的主要原因。
[0004] 国内不单单应用于各类工程设备的超高压液压系统极少，就是用于试验设备、液 压工具的超高压液压系统或液压站也不多，且主要集中在50MPa-80M化压力范围内，IOOMPa 压力W上超高压液压系统或液压站全部采用进口元器件设计制造甚至整体引进，即便如 此，也还是没有150MPa-200M化的累阀直驱直控的超高压液压系统，都是经增压器增压的液 压系统，而运种150MPa-200MPa(甚至更高压力，如300MPa)的累阀直驱直控的超高压液压系 统却有着现实的市场和越来越多的需求。目前国内超高压液系统的具体应用现状，完全不 能适应我国风起云涌般的超高压液压技术和装备的发展。
[0005] 针对W上问题，本
【申请人】曾提出了一种W超高压滑阀式电磁换向阀为主的超高压 液压系统，用W实现超高压的控制。但该超高压滑阀式电磁换向阀技术难度较大、成本较 高，对产业化应用造成一定的影响。
【发明内容】
[0006] 本申请提供一种新型的液压系统。
[0007] 本申请提供的第一种液压系统，包括：
[0008] 系统动力源，所述系统动力源包括低压动力源和高压动力源；
[0009] 第一换向阀，所述第一换向阀的P口与低压动力源连通，所述第一换向阀的B口与 高压动力源的吸油腔连通；
[0010] 第二换向阀，所述第二换向阀的P口与第一换向阀的一个A口连通；
[0011] 第S换向阀，所述第S换向阀的A口与第二换向阀的A口连通，所述第二换向阀的B 口用于与执行元件的第一腔体连通；
[0012] 液控单向阀，所述液控单向阀包括球忍和阀座，所述球忍为特陶材料制成，所述阀 座具有过流孔，所述过流孔的孔壁具有与球忍外壁相贴合的一圈球面形凹槽，所述球忍和 过流孔的孔壁通过所述球面形凹槽形成面密封，所述液控单向阀进油口与第=换向阀的P 口连通，所述液控单向阀的出油口用于与执行元件中与第一腔体相对的第二腔体连通，所 述液控单向阀的控制油路则与第二换向阀的B 口连通；
[0013] W及超高压单向阀，所述超高压单向阀的进油口与高压动力源连通，所述超高压 单向阀的出油口用于与执行元件的第二腔体连通。
[0014] 作为所述第一种液压系统的进一步改进，所述系统动力源包括累组和电机，所述 累组为超高压柱塞式双联累，包括提供高压动力源的柱塞累和提供低压动力源的齿轮累。
[0015] 作为所述第一种液压系统的进一步改进，还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述 第一溢流阀为高压溢流阀，其进油口与高压动力源连通，所述第二溢流阀的进油口与第一 溢流阀的出油口连通。
[0016] 作为所述第一种液压系统的进一步改进，还包括第=溢流阀，所述第=溢流阀与 第S换向阀的B 口连通。
[0017] 作为所述第一种液压系统的进一步改进，还包括电接点压力表，所述电接点压力 表设置在高压单向阀用于与第二腔体连通的管路上。
[001引本申请提供的第二种液压系统，包括：
[0019] 系统动力源，所述系统动力源包括低压动力源和高压动力源；
[0020] 第一换向阀，所述第一换向阀的P口与低压动力源连通，所述第一换向阀的B口与 高压动力源的吸油腔连通；
[0021 ]第二换向阀，所述第二换向阀的P口与第一换向阀的一个A口连通；
[0022] 第S换向阀，所述第S换向阀的A口与第二换向阀的A口连通，所述第二换向阀的B 口用于与执行元件的第一腔体连通；
[0023] 电磁球阀，所述电磁球阀包括球忍和阀座，所述球忍为特陶材料制成，所述阀座具 有过流孔，所述过流孔的孔壁具有与球忍外壁相贴合的一圈球面形凹槽，所述球忍和过流 孔的孔壁通过所述球面形凹槽形成面密封，所述电磁球阀的进油口与第=换向阀的P口连 通，所述液控单向阀的出油口用于与执行元件中与第一腔体相对的第二腔体连通；
[0024] W及超高压单向阀，所述超高压单向阀的进油口与高压动力源连通，所述超高压 单向阀的出油口用于与执行元件的第二腔体连通。
[0025] 作为所述第二种液压系统的进一步改进，所述系统动力源包括累组和电机，所述 累组为超高压柱塞式双联累，包括提供高压动力源的柱塞累和提供低压动力源的齿轮累。
[0026] 作为所述第二种液压系统的进一步改进，还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述 第一溢流阀为高压溢流阀，其进油口与高压动力源连通，所述第二溢流阀的进油口与第一 溢流阀的出油口连通。
[0027] 作为所述第二种液压系统的进一步改进，还包括第=溢流阀，所述第=溢流阀与 第S换向阀的B 口连通。
[0028] 作为所述第二种液压系统的进一步改进，还包括电接点压力表，所述电接点压力 表设置在高压单向阀用于与第二腔体连通的管路上。
[0029] 本申请的有益效果是：
[0030] 本申请采用能满足超高压要求的液控单向阀或电磁球阀配合各类控制阀类，设计 出一种适用于多种工程设备的超高压液压系统。它可W可用于中小流量和较大流量工况 下，100MPa-200MPa(甚至更高压力，如300MPa)累阀直驱直控多类工程设备的超高压液压系 统驱动和控制。该液压系统相对于采用超高压滑阀式电磁换向阀的液压系统，成本大大降 低，同时可靠性大大提高。
【附图说明】
[0031] 图1为本申请液压系统第一种实施例的示意简图；
[0032] 图2为图1所示实施例中液控单向阀结构示意图；
[0033] 图3为图2所示液控单向阀中阀座的球面形凹槽示意图；
[0034] 图4为本申请液压系统第二种实施例的示意简图；
[0035] 图5为图4所示实施例中电磁球阀结构示意图。
【具体实施方式】
[0036] 下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可W W多种 不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供W下【具体实施方式】的目的 是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针 对所示结构在对应附图中位置而言。
[0037] 然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可W被 省略，或者还可W采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述 或没有详细的描述。
[0038] 此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可W在一个或多个实施例中W任意合 适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的 步骤或操作顺序还可W改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗 示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
[0039] 实施例一；
[0040] 本实施例提供一种液压系统，该液压系统可适用于IOOMPaW上的超高压环境。
[0041 ]该液压系统包括系统动力源，第一换向阀，第二换向阀，第=换向阀，液控单向阀 W及高压单向阀。
[0042] 该系统动力源包括低压动力源和高压动力源，第一换向阀的P 口与低压动力源连 通，第一换向阀的B 口与高压动力源的吸油腔连通。第二换向阀的P 口与第一换向阀的一个A 口连通，第S换向阀的A 口与第二换向阀的A 口连通，第二换向阀的B 口用于与执行元件的第 一腔体连通。
[0043] 液控单向阀进油口与第S换向阀的P口连通，液控单向阀的出油口用于与执行元 件中与第一腔体相对的第二腔体连通，液控单向阀的控制油路则与第二换向阀的B 口连通。 高压单向阀的进油口与高压动力源连通，单向阀的出油口用于与执行元件的第二腔体连 通。
[0044] 进一步地，还可W包括第一溢流阀和第二溢流阀，第一溢流阀为高压溢流阀，其进 油口与高压动力源连通，第二溢流阀的进油口与第一溢流阀的出油口连通;或者包括第= 溢流阀，第=溢流阀与第=换向阀的B口连通。其目的在于，让泄压系统产生一定的背压缓 冲一下再泄入油箱，避免了泄压时气化和气爆声现象。
[0045] 进一步地，还可W包括电接点压力表，电接点压力表设置在高压单向阀用于与第 二腔体连通的管路上。
[0046] 具体地，请参考图1，本实施例所提供的示例结构如下：
[0047] 系统动力源包括累组110和电机120,累组110为超高压柱塞式双联累，包括提供高 压动力源的柱塞累a和提供低压动力源的齿轮累b。该超高压柱塞式双联累，高压压力 150MPa，高压流量化/min;低压压力IOMPa，低压流量8L/min。当低压压力达到电接点压力表 500低压设定值时，柱塞累a才起高压。
[0048] 直动式溢流阀640为低压油路提供定压溢流。两位四通常压电磁换向阀210(作为 第一换向阀）的二位选择切换低压累b提供的低压油，要么供给油缸800，要么供给柱塞累a 的吸油腔(当油缸快进快退低压状态，柱塞累a空吸）。
[0049] S位四通常压电磁换向阀220(作为第二换向阀）切换油缸伸缩换向。
[0050] 外控内排超高压液控单向阀310(液控单向阀的一种示例）实现150M化超高压保 压、卸荷换向作用。请参考图2和3，该液控单向阀包括阀座311和球忍312，球忍312为特陶材 料制成，如氧化侣、氧化错、氮化娃或碳化娃等制成的特陶材料。阀座311具有过流孔313,过 流孔313的孔壁314具有与球忍312外壁相贴合的一圈球面形凹槽315,球忍312和过流孔313 的孔壁314通过球面形凹槽315形成面密封。
[0051] 超高压溢流阀610(作为第一溢流阀）为高压油路提供定压溢流。常压直动式溢流 620(作为第二溢流阀）和常压直动式溢流630(作为第S溢流阀）为防止超高压液压 油卸荷产生气化，此处溢流阀提供一个缓冲背压、二次泄压。
[0052] 超高压单向阀400用于顺向输送超高压液压油并保持工作中高压油路内的超高 压，快进时顺向保证低压油快速进入油缸800的无杆腔820(作为第二腔体，油缸的另一侧腔 体为第一腔体810)，其压力范围0-300MPa。
[0053] 此电接点压力表500有上下限两个报警点，可W设定低压、高压值发信控制电磁换 向阀(低压值不能超过溢流阀640设定值）。
[0054] 油缸800W劈裂机为例，其劈裂棒(劈裂棒)上的柱塞，它们顺棒轴向排列，油缸(柱 塞)可伸缩，缩进时完全收缩于棒内（即不超出其直径），伸出量根据劈裂棒直径、系统压力、 技术要求设计，伸缩方向每棒各油缸一致，各种不同规格劈裂机每个劈裂棒上的油缸数不 等，一般6-21个，本举例劈裂机型号为14个。
[0055] 两位四通常压电磁换向阀230(作为第=换向阀）在超高压外控内排液控单向阀 310卸荷时，切换高压油从溢流阀630建立的背压回到油箱，是二次泄压防止气化设计。
[0056] 同时，还包括溢流阀640、650,对液压系统各管路进行定压溢流。
[0057] 此外，还可W设置超高压压力表710和常压压力表720,用于分别显示高压油路和 低压油路的压力。
[0058] 还可设置回油过滤器，空气滤清器，吸油过滤器，在不同位置起过滤清洁液压油和 空气的作用。还可设置液位液溫计，用于显示油箱内液压油的数量和溫度。
[0059] 本液压系统电控顺序表如下：
[0060] 150M化累站电控顺序表
[0061]
[0062] 结合W上电控顺序表，本液压系统工作原理简述如下：
[0063] 启动电机120,电磁换向阀220的YA2得电，油缸800进油快速顶升，当压力达到电接 点压力表500设定的低压压力值，YA2失电，电磁换向阀210的YAl得电，低压累b给高压柱塞 累a辅助供油，柱塞累a出油后直接进油缸800的无杆腔820,压力可达150MPa。当压力达到压 力继电器500设定的高压值后，YAl失电，电磁换向阀220、230的YA3、YA4同时得电(YA4得点 时间2秒后自动失电）。外控内排液控单向阀310打开，油缸无杆腔820泄压通过二次泄压通 回油箱，并回程。系统实现低压快进、高压进给、二次泄压、低压快退整个全过程。
[0064] 实施例二：
[0065] 本实施例二提供另一种液压系统。
[0066] 本实施例二所提供的液压系统与实施例一所提供的液压系统区别在于，用电磁球 阀代替实施例一中的液控单向阀。
[0067] 请参考图5,该电磁球阀包括阀座321和球忍322,球忍322为特陶材料制成，如氧化 侣、氧化错、氮化娃或碳化娃等制成的特陶材料。阀座321具有过流孔，过流孔的孔壁具有与 球忍322外壁相贴合的一圈球面形凹槽，该球面形凹槽可参考图3所示结构。球忍322和过流 孔的孔壁通过所述球面形凹槽形成面密封。
[0068] 请参考图4,本液压系统其工作原理简述如下：
[0069] 启动电机120,电磁换向阀220的YA2得电，油缸800进油快速顶升。当压力达到压力 继电器500设定的低压压力值，YA2失电，电磁换向阀210的YAl得电，低压累b给高压柱塞a累 辅助供油，柱塞累a出油后直接进油缸无杆腔820，压力可达150MPa。
[0070] 当压力达到压力继电器500设定的高压值后，YAl失电，电磁换向阀220、230的YA3、 YA4和电磁球阀32的YA5同时得电（YA4得点时间2秒后自动失电）。超高压电磁球阀320打开， 油缸无杆腔820泄压通过二次泄压通回油箱，并回程。
[0071 ]系统实现低压快进、高压进给、二次泄压、低压快退整个全过程。
[0072] 由于超高压液控单向阀和超高压电磁球阀的不同特点，W超高压电磁球阀卸荷换 向的液压系统用于换向反应迅速，流量较小的超高压工况，而用超高压液控单向阀控制卸 荷换向的液压系统则适合于流量较大的超高压液压系统。
[0073] 从W上两种累阀直驱直控超高压液压系统可W清楚看出，本申请技术除首次W超 高压液控单向阀或超高压电磁球阀替代超高压滑阀式换向阀外，还实现高低压液压油转换 控制，W低压大流量低压油执行油缸的快进快退工序，W高压力小流量完成执行元器件的 工作进给，是先进超高压液压系统的精髓，不仅整体成本低而且综合效率较高。
[0074] 超高压卸荷是随着超高压液压技术发展而必须考虑的问题，根据实验和实际应用 得知，当系统压力达到60M化时如果直接泄压的话，将产生较大爆破声响，泄入油箱口液压 油将产生气化，而且随着压力增加气化和声响现象更加严重。气化使油箱内气泡增加，气泡 增多可W使液压油迅速乳化失效。气爆声危害也较大，它产生振动，破坏系统元器件稳定和 工作环境，严重时就是一个危险源。所W超高压液压系统必须得有防气化和气爆声的泄压 设计，根据反复不同压力试验和气量声量测试，本申请探索设计出一整套超高压液压系统 泄压技术数据，分别适合于70-300M化超高压的液压系统，具体为：70-120M化的液压系统， 二次泄压设定在3-8MPa，即第二级溢流阀设定值为3-8MPa，其原理就是让泄压系统产生一 定的背压缓冲一下再泄入油箱，如本申请技术举例中的溢流阀610和溢流阀620及换向阀 230和溢流阀630的设计.
[0075] 130-180M化的液压系统，二次泄压设定在9-15MPa;190-240M化的液压系统，二次 泄压设定在16-22MPa;250-300M化的液压系统，二次泄压设定在23-29M化。据实测情况，本 申请技术的此泄压设计成功地避免了气化和气爆声现象，而且发热量较小。
[0076] 高低压配合控制设计是超高压液压系统在液压装备及系统液压站中，满足超高压 功能需求的同时尽可能降低系统整体成本和提高可靠性的有力措施。因为超高压液压控制 要求非常高，尤其是对超高压元器件，所W系统设计尽量少采用超高压液压元器件和减少 超高压元器件的工作频次，同时满足装备及液压站超高压功能的需求是本技术的特点。如 采用多个常压电磁换向阀来执行频繁的换向控制，电磁换向阀在常压环境中工作是轻松可 靠的，所W本申请技术提高系统可靠性的同时降低了整体成本。
[0077] 本申请提供的液压系统不仅仅适用于各系列型号的劈裂机，同样适合于人造金刚 石六面顶液压机、内高压成型液压机、粉末冶金液压设备W及众多超高压液压工具。根据生 产产品技术要求将该类超高压液压系统相应修改，还将适合于更多的生产领域，运将为超 高压液压技术应用带来一个崭新的不用增压而直驱直控的超高压液压系统时代。
[0078] W上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发 明的具体实施只局限于运些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可W做出若干简单推演或替换。
【主权项】
1. 一种液压系统，其特征在于，包括： 系统动力源，所述系统动力源包括低压动力源和高压动力源； 第一换向阀，所述第一换向阀的P口与低压动力源连通，所述第一换向阀的B口与高压 动力源的吸油腔连通； 第二换向阀，所述第二换向阀的P 口与第一换向阀的一个A 口连通； 第三换向阀，所述第三换向阀的A 口与第二换向阀的A 口连通，所述第二换向阀的B 口用 于与执行元件的第一腔体连通； 液控单向阀，所述液控单向阀包括球芯和阀座，所述球芯为特陶材料制成，所述阀座具 有过流孔，所述过流孔的孔壁具有与球芯外壁相贴合的一圈球面形凹槽，所述球芯和过流 孔的孔壁通过所述球面形凹槽形成面密封，所述液控单向阀进油口与第三换向阀的P 口连 通，所述液控单向阀的出油口用于与执行元件中与第一腔体相对的第二腔体连通，所述液 控单向阀的控制油路则与第二换向阀的B 口连通； 以及超高压单向阀，所述超高压单向阀的进油口与高压动力源连通，所述超高压单向 阀的出油口用于与执行元件的第二腔体连通。2. 如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述系统动力源包括栗组和电机，所述 栗组为超高压柱塞式双联栗，包括提供高压动力源的柱塞栗和提供低压动力源的齿轮栗。3. 如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述 第一溢流阀为高压溢流阀，其进油口与高压动力源连通，所述第二溢流阀的进油口与第一 溢流阀的出油口连通。4. 如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括第三溢流阀，所述第三溢流阀与 第三换向阀的B 口连通。5. 如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括电接点压力表，所述电接点压力 表设置在高压单向阀用于与第二腔体连通的管路上。6. -种液压系统，其特征在于，包括： 系统动力源，所述系统动力源包括低压动力源和高压动力源； 第一换向阀，所述第一换向阀的P口与低压动力源连通，所述第一换向阀的B口与高压 动力源的吸油腔连通； 第二换向阀，所述第二换向阀的P 口与第一换向阀的一个A 口连通； 第三换向阀，所述第三换向阀的A 口与第二换向阀的A 口连通，所述第二换向阀的B 口用 于与执行元件的第一腔体连通； 电磁球阀，所述电磁球阀包括球芯和阀座，所述球芯为特陶材料制成，所述阀座具有过 流孔，所述过流孔的孔壁具有与球芯外壁相贴合的一圈球面形凹槽，所述球芯和过流孔的 孔壁通过所述球面形凹槽形成面密封，所述电磁球阀的进油口与第三换向阀的P 口连通，所 述液控单向阀的出油口用于与执行元件中与第一腔体相对的第二腔体连通； 以及超高压单向阀，所述超高压单向阀的进油口与高压动力源连通，所述超高压单向 阀的出油口用于与执行元件的第二腔体连通。7. 如权利要求6所述的液压系统，其特征在于，所述系统动力源包括栗组和电机，所述 栗组为超高压柱塞式双联栗，包括提供高压动力源的柱塞栗和提供低压动力源的齿轮栗。8. 如权利要求6所述的液压系统，其特征在于，还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述 第一溢流阀为高压溢流阀，其进油口与高压动力源连通，所述第二溢流阀的进油口与第一 溢流阀的出油口连通。9. 如权利要求6所述的液压系统，其特征在于，还包括第三溢流阀，所述第三溢流阀与 第三换向阀的B 口连通。10. 如权利要求6所述的液压系统，其特征在于，还包括电接点压力表，所述电接点压力 表设置在高压单向阀用于与第二腔体连通的管路上。
【文档编号】F15B11/16GK205533482SQ201620079915
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】陈其永, 孙玉岗, 周路, 陈铭斌, 葛台代, 李敏, 张成林, 林全果
【申请人】广东华液动力科技有限公司