ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, СИСТЕМА ПИЛОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ И НАБОР ГЛАВНЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ КЛАПАНОВ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, И ГИДРОПРИВОДНОЕ УСТРОЙСТВО С ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ
HYDRAULIC SYSTEM, PILOT CONTROL SYSTEM AND SET OF MAIN CONTROL VALVES FOR HYDRAULIC SYSTEM AND HYDRAULICALLY ACTUATED DEVICE WITH HYDRAULIC SYSTEM

Настоящее изобретение относится к гидравлической системе с по меньшей мере двумя главными управляющими клапанами и с гидравлической системой пилотного управления для приведения в действие главных управляющих клапанов.
Когда многоконтурные гидравлические системы снабжаются высоким давлением с помощью общей гидравлической подачи, или если более одного гидравлических насосов подают гидравлическую текучую среду в общую нагрузку, требуется сложное регулирование главных управляющих клапанов для управления мощностью подачи давления. В связи с этим в известном уровне техники с этой целью используются дорогостоящие электронные системы управления.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение более простой и более надежной системы.
В соответствии с изобретением, эта задача решается гидравлической системой согласно пункту 1 формулы изобретения. Гидравлическая система согласно изобретению содержит по меньшей мере два главных управляющих клапана и гидравлическую систему пилотного управления для приведения в действие главных управляющих систем. Согласно изобретению гидравлическая система пилотного управления и/или главные управляющие клапаны выполняются так, что по меньшей мере два главных управляющих клапана открываются один за другим. Таким образом, в соответствии с изобретением с помощью гидравлической или механической конфигурации гидравлической системы может достигаться то, что главные управляющие клапаны открываются в некоторой последовательности и, таким образом, выполняется каскадное соединение. В частности, система может выполняться так, что по меньшей мере два главных управляющих клапана открываются при различных управляющих давлениях передатчика общего управления. Это также позволяет выполнять каскадное соединение в гидравлически управляемой многоконтурной системе, в которой главные управляющие клапаны открываются в некоторой последовательности. Главные управляющие клапаны могут быть использованы для управления одной или более нагрузками.
В первом варианте соединение может выполняться с помощью механически и/или гидравлически различно выполненных главных управляющих клапанов.
В частности, эти по меньшей мере два главных управляющих клапана могут быть оборудованы пружинами с различной жесткостью так, что главные управляющие клапаны открываются при различных управляющих давлениях за счет различной жесткости пружины. Пружина первого главного управляющего клапана может, например, разжиматься в первом диапазоне управляющего давления, тогда как пружина второго главного управляющего клапана разжимается во втором диапазоне управляющего давления. В противном случае, главные управляющие клапаны могут быть выполнены идентично.
Альтернативно или в дополнение, эти по меньшей мере два главных управляющих клапана могут включать различные штоки клапанов и/или корпусы клапанов, что приводит к открытию по меньшей мере двух главных управляющих клапанов при различных ходах. В этом варианте средства запуска открытия главных управляющих клапанов механически закрепляются различно на штоках клапанов и корпусах клапанов, соответственно. Это может осуществляться, например, в форме канавок или отверстий на штоках клапанов.
В результате, каскадное соединение может устанавливаться конструкцией клапана без соответствующей логической схемы переключения. Таким образом, клапаны открываются при различных ходах и, в результате, при различных управляющих давлениях.
Более того, согласно изобретению может обеспечиваться, что по меньшей мере один из главных управляющих клапанов подвергается противодавлению, которое противодействует управляющему давлению. Тем самым может достигаться такой же эффект, как при увеличенной жесткости пружины, так как противодавление прибавляется к давлению пружины и первым должно преодолеваться управляющим давлением, для того, чтобы приводить к открытию главного управляющего клапана. В частности, противодавление может быть постоянным. Предпочтительно, в связи с этим, обеспечивается соответствующий источник давления.
Более того, каскадное соединение также может осуществляться соответствующей конструкцией блока пилотного управления. Например, также могут использоваться идентичные главные управляющие клапаны.
В частности, может обеспечиваться, что по меньшей мере один из главных управляющих клапанов приводится в действие с помощью редукционного клапана, чье выпускное давление приводится в действие с помощью управляющего давления для другого главного управляющего клапана. Тем самым с помощью редукционного клапана может создаваться другое управляющее давление для этого одного главного управляющего клапана. В частности, редукционный клапан может иметь не равное 1 отношение давлений между управляющим давлением и выпускным давлением, так, что выпускное давление для приведения в действие этого одного главного управляющего клапана находится в постоянном отношении к управляющему давлению для другого главного управляющего клапана.
Альтернативно или в дополнение, может обеспечиваться, что с помощью запорного клапана по меньшей мере один из главных управляющих клапанов подвергается управляющему противодавлению, которое противодействует управляющему давлению. Предпочтительно, запорный клапан подвергается управляющему давлению так, что управляющее противодавление поднимается с управляющим давлением до запорного давления. Тем самым, в главном управляющем клапане, который подвергается управляющему противодавлению, также может достигаться запуск открытия последнего.
Совокупности вышеописанных возможностей являются, разумеется, также возможными. В частности, первый главный управляющий клапан может приводиться в действие с помощью редукционного клапана, тогда как второй главный управляющий клапан подвергается управляющему противодавлению с помощью запорного клапана.
Более того, вышеописанные возможности, разумеется, могут также использоваться в более чем двух главных управляющих клапанах.
В вариантах, описанных первыми, которые применяют механически и/или гидравлически различно выполненные главные управляющие клапаны, могут использоваться соответственно различные сопротивления пружин или соответственно различно обработанные штоки клапанов или корпусы клапанов.
Более того, в каскадном соединении с помощью блока пилотного управления может использоваться более одного редукционного клапана или более одного запорного клапана, которые затем соответственно работают с различными отношениями давлений или с различными запорными давлениями.
Предпочтительно, гидравлическая система согласно изобретению включает передатчик общего управления, с помощью которого могут приводиться в действие по меньшей мере два главных управляющих клапана. В частности, этот передатчик управления может создавать управляющее давление для приведения в действие этих по меньшей мере двух главных управляющих клапанов. Независимо от передатчика общего управления конструкция главных управляющих клапанов или блок пилотного управления согласно изобретению затем обеспечивают различные средства запуска открытия главных управляющих клапанов.
В первом варианте выполнения гидравлическая система согласно изобретению более того содержит общий источник подачи высокого давления для снабжения по меньшей мере двух главных управляющих клапанов гидравлическим давлением. Предпочтительно, источник подачи высокого давления содержит насос переменного объема, который приводится в действие присоединенной нагрузкой или нагрузками по необходимости. Каскадное включение средств запуска открытия согласно изобретению позволяет использовать такой источник подачи давления, независимо от гидравлического пилотного управления.
Согласно изобретению, насос переменного объема предпочтительно приводится в действие с помощью средства обнаружения нагрузки. В частности, насос переменного объема приводится в действие так, что некоторый перепад давления поддерживается во всех главных управляющих клапанах, и в то же время, максимальное давление не превышается. Предпочтительно, осуществляется переднее по ходу сложение для приведения в действие средства обнаружения нагрузки.
Во втором варианте выполнения по меньшей мере два главных управляющих клапана гидравлической системы могут отдельно снабжаться гидравлическим давлением с помощью по меньшей мере двух отдельных источников подачи высокого давления. Предпочтительно, каждый из источников подачи высокого давления содержит насос переменного объема.
В таком варианте выполнения, если требуются лишь небольшие скорости потока гидравлической текучей среды, каскадное управление настоящего изобретения будет открывать только один из главных управляющих клапанов так, что только один из по меньшей мере двух гидравлических насосов будет использоваться для подачи одной или более нагрузок с помощью гидравлического давления. Если требуется большая гидравлическая мощность, управление также будет открывать второй главный управляющий клапан так, что для подачи давления используется второй гидравлический насос.
Также в этом случае, насосы переменного объема могут предпочтительно приводиться в действие с помощью средства обнаружения нагрузки.
Разумеется, система настоящего изобретения также может использоваться с более чем двумя главными управляющими клапанами и/или более чем двумя гидравлическими насосами, и/или более чем двумя нагрузками. В этом случае, более чем два управляющих клапана предпочтительно открываются в заданной последовательности.
В первом варианте выполнения по меньшей мере два управляющих клапана отдельно управляют по меньшей мере двумя отдельными нагрузками.
Например, по меньшей мере два управляющих клапана могут управлять отдельными гидроцилиндрами. Например, по меньшей мере два гидроцилиндра могут быть использованы для последовательного перемещения отдельных элементов, например, как при телескопировании, в нашем случае, телескопировании нескольких телескопических элементов телескопической рукоятки.
Здесь, один или несколько гидравлических насосов могут быть использованы для подачи гидравлического давления, как описано выше.
Во втором варианте выполнения по меньшей мере два главных управляющих клапана управляют общей нагрузкой. Этот вариант выполнения, в частности, может быть использован, если требуемая максимальная скорость потока для управления этой нагрузкой не может быть достигнута одним главным управляющим клапаном.
В предпочтительном варианте выполнения два главных управляющих клапана могут отдельно снабжаться гидравлической текучей средой с помощью отдельных гидравлических насосов, как описано выше. Альтернативно, подача давления может быть обеспечена общим гидравлическим насосом.
Помимо гидравлической системы, настоящее изобретение более того содержит систему пилотного управления, как было описано выше. В частности, имеется система пилотного управления, которая гидравлически выполняет каскадное соединение согласно изобретению. В частности, как показано выше, редукционный клапан и/или запорный клапан могут использоваться для приведения в действие по меньшей мере одного из главных управляющих клапанов.
Более того, настоящее изобретение содержит набор из по меньшей мере двух главных управляющих клапанов для гидравлической системы, как это было описано выше. В частности, главные управляющие клапаны механически и/или гидравлически различно выполняются. В частности, эти два главных управляющих клапана включают пружины с различной жесткостью пружин и/или механически различно обработанные штоки клапанов или корпусы клапанов, которые приводят к запуску открытия при различных ходах.
Предпочтительно, система пилотного управления или набор из по меньшей мере двух главных управляющих клапанов выполняются так, как было изложено выше подробно.
Настоящее изобретение более того содержит гидроприводное устройство с гидравлической системой, которая была описана выше. В частности, это устройство является подвижным устройством. Особенно предпочтительно, настоящее изобретение применяется в строительных, землеройных и/или материал-обрабатывающих машинах. В частности, настоящее изобретение содержит гидравлический экскаватор с гидравлической системой согласно изобретению.
В варианте выполнения устройство содержит по меньшей мере два гидравлических насоса для подачи гидравлического давления для нагрузок устройства, причем по меньшей мере два главных управляющих клапана отдельно питаются по меньшей мере двумя гидравлическими насосами.
В предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере два главных управляющих клапана подают одинаковую нагрузку с гидравлической текучей средой.
Нагрузка, которая подается по меньшей мере двумя главными управляющими клапанами может, например, быть поворотным механизмом, ходовым механизмом и/или гидравлическим цилиндром для поднятия и/или перемещения стрелы или инструмента.
В дополнительном варианте выполнения по меньшей мере два управляющих клапана отдельно подают по меньшей мере две отдельные нагрузки.
По меньшей мере две нагрузки, например, могут быть поворотным механизмом, ходовым механизмом и/или гидравлическим цилиндром для поднятия и/или перемещения стрелы или инструмента.
Далее настоящее изобретение будет объяснено подробно со ссылкой на примерные варианты выполнения и чертежи. На чертежах:
Фиг. 1 показывает первый примерный вариант выполнения гидравлической системы согласно изобретению с главными управляющими клапанами и различными сопротивлениями пружин;
Фиг. 2 показывает второй примерный вариант выполнения гидравлической системы согласно изобретению с главными управляющими клапанами с различно обработанными штоками клапанов;
Фиг. 3 показывает третий примерный вариант выполнения гидравлической системы согласно изобретению с каскадным включением, выполняемым с помощью блока пилотного управления,
Фиг. 4a-4d представляют четыре варианта выполнения, показывающих различные выполнения системы каскадного управления настоящего изобретения с одним или более гидравлическими насосами и/или одной или более нагрузками, и
Фиг. 5 показывает вариант выполнения системы каскадного управления настоящего изобретения с более чем двумя управляющими клапанами и/или более чем двумя гидравлическими насосами.
Примерные варианты выполнения настоящего изобретения относятся к гидравлической системе, содержащей по меньшей мере два главных управляющих клапана, в частности, многоконтурной системе обнаружения нагрузки с передним по ходу сложением, которые гидравлически приводятся в действие под пилотным управлением. Согласно изобретению, обеспечивается каскадное соединение, посредством которого гидравлические управляющие задвижки, используемые в качестве главных управляющих клапанов, открываются в некоторой последовательности.
Запуск системы осуществляется с помощью передатчика 2 общего пилотного управления, в частности средства управления, с помощью которого создается некоторое управляющее давление для пилотного управления. Передатчиком пилотного управления может быть джойстик. Передатчик 1 пилотного управления может подвергаться постоянному пилотному давлению с помощью источника 15 пилотного давления, как показано, например, на Фиг. 3, и уменьшает его же до требуемого управляющего давления. Постоянное пилотное давление, например, может доходить до 35 бар.
Благодаря ее механической или гидравлической конструкции, гидравлическая система согласно изобретению далее обеспечивает каскадное включение времен открытия, несмотря на этот общий запуск. С одной стороны, каскадное соединение может выполняться с помощью различных клапанных пружин главных управляющих клапанов или с помощью различных средств запуска открытия задвижек главных управляющих клапанов. Также может обеспечиваться блок гидравлического каскадного пилотного управления так, что каскадное соединение осуществляется с помощью пилотного управления. Эти три альтернативы далее будут снова объясняться подробно со ссылкой на примерные варианты выполнения, показанные на Фиг. 1-3.
Фиг. 1 показывает два главных управляющих клапана 2 и 3, каждый из которых подвергается одинаковому управляющему давлению передатчика 1 пилотного управления в их отверстиях 4 и 5 управляющего давления. Согласно изобретению, клапанные пружины 6 и 7 двух главных управляющих задвижек 2 и 3 выбираются так, что, например, пружина задвижки 2 срабатывает в первом диапазоне давления, а пружина задвижки 3 срабатывает во втором диапазоне давления. Например, пружина 6 задвижки 2 может выбираться так, что она же срабатывает в диапазоне давления между 0 и 20 барами, тогда как пружина 7 задвижки 3 срабатывает в диапазоне от 20 до 35 бар. Таким образом, благодаря различным клапанным пружинам достигаются различные запуски открытия.
Альтернативно или в дополнение, в одной из задвижек (на Фиг. 1 задвижка 3) может обеспечиваться источник давления или соответствующая цепь 9, которая также подвергается противодавлению. Тем самым достигается такой же эффект, как при механическом увеличении сопротивления пружины задвижки 3. С помощью отверстия 8 управляющего противодавления, клапан 3 подвергается управляющему противодавлению из цепи 9, причем противодавление предпочтительно является постоянным.
Тем самым может использоваться такое же сопротивление пружины, как в задвижке 2, которое далее увеличивается с помощью источника 9 давления, так как противодавление прибавляется к давлению пружины. Например, сопротивление пружины для клапана 3 подобным образом может находиться между 0 и 20 барами и увеличиваться до 10 бар от источника 9 давления.
В варианте, показанном на Фиг. 2, средства запуска открытия главных задвижек 2′ и 3′, однако, механически различно закрепляются на штоках 10 и 11 клапанов. В зависимости от производителя основной задвижки, они могут выполняться в форме канавок или отверстий. В результате, каскадное соединение может устанавливаться конструкцией задвижки без соответствующей логической схемы переключений.
Как показано на Фиг. 2, оба поршня 10 и 11 имеют одинаковый ход 12, но поршень главного управляющего клапана 2′ открывается уже после короткого расстояния, тогда как поршень главного управляющего клапана 3′ открывается только после хода 13. В примерном варианте выполнения это достигается тем, что канавка 14 на штоке 11 клапана главного управляющего клапана 3′ короче канавки 14′ на штоке 10 клапана главного управляющего клапана 2′, и, таким образом, соединяться будут только источник давления Р с отверстием А или А′, приводя к нагрузке при большем ходу.
В этом примерном варианте выполнения клапанные пружины 6′ и 7′ также могут выполняться идентично так, что различные средства запуска открытия осуществляются исключительно механической конструкцией штоков клапанов. Альтернативно, это может также осуществляться другой механической конструкцией корпусов клапана.
В варианте, показанном на Фиг. 3, каскадное соединение, однако, выполняется с помощью соответствующей конструкции блока пилотного управления клапаном. В частности, главные управляющие задвижки 2′ и 3′ таким образом могут использоваться неизменными. На фиг. 3 объединены, в свою очередь, два различных варианта, которые, однако, также могут использоваться индивидуально.
С одной стороны, может обеспечиваться редукционный клапан 16, который подвергается постоянному пилотному давлению из источника 15 пилотного давления. Редукционный клапан 16 подвергается управляющему давлению 17 передатчика 1 пилотного управления и имеет некоторый коэффициент давления х так, что на выпуске 18 давления редукционного клапана 16 управляющее давление 17 применяется х раз. Первый главный управляющий клапан 2′ подвергается действующему управляющему давлению 17, второй главный управляющий клапан 3′ - измененному управляющему давлению 18 редукционного клапана. Таким образом, х раз управляющее давление, определенное передатчиком управления, воздействует на поршень 5 главного управляющего клапана 3′, тогда как простое управляющее давление, определенное в передатчике 1 управления, воздействует на поршень 4 главного управляющего клапана 2′.
Альтернативно или в дополнение, может обеспечиваться запорный клапан 19, который подвергается управляющему давлению из передатчика 1 пилотного давления и имеет определенное запорное давление. С помощью давления из запорного клапана 19 прикладывается противодавление на поршень 4 главного управляющего клапана 2′. При условии, что управляющее давление в связи с этим лежит ниже запорного давления запорного клапана 19, такое же давление воздействует на обе стороны а и b главного управляющего клапана 2′ так, что он же останавливается в нейтральном положении. Когда управляющее давление, определенное в передатчике 1 управления, далее увеличивается выше запорного давления, установленного в запорном клапане 19, давление в поршне 4 будет увеличиваться только на стороне а, тогда как на стороне b давление, установленное в запорном клапане 19, остается таким же, так что поршень 4 далее подобным образом отклоняется с помощью разницы давления между а и b.
Как показано на Фиг. 3, оба варианта также могут быть объединены так, что один клапан подвергается противодавлению с помощью запорного клапана, тогда как другой клапан приводится в действие с помощью редукционного клапана.
В случае нескольких клапанов также будет возможно использование нескольких редукционных клапанов с различным коэффициентом давления и/или нескольких запорных клапанов с различными запорными давлениями.
Более того, в случае двух главных управляющих клапанов каждое давление для обоих главных управляющих клапанов также может прикладываться с помощью редукционных клапанов с различным коэффициентом давления или с помощью запорных клапанов с различным запорным давлением.
Фиг. 4a-4d представляют четыре варианта выполнения, показывающих различные выполнения системы каскадного управления настоящего изобретения с одним или более гидравлическими насосами и/или одной или более нагрузками.
На фиг. 4а два главных управляющих клапана 2 и 3 соединены только параллельно, питаются общим гидравлическим насосом 30 и управляют одной и той же нагрузкой 40.
На фиг. 4b два главных управляющих клапана 2 и 3 соединены параллельно в отношении стороны насоса и питаются общим гидравлическим насосом 30, но управляют отдельными нагрузками 41 и 42.
На фиг. 4с два главных управляющих клапана 2 и 3 соединены параллельно в отношении стороны нагрузки и управляют одной и той же нагрузкой 40, но отдельно питаются отдельными гидравлическими насосами 31 и 32.
На фиг. 4d два главных управляющих клапана 2 и 3 не соединены параллельно ни в отношении стороны насоса, ни в отношении стороны нагрузки. Они отдельно питаются отдельными гидравлическими насосами 31 и 32 и управляют отдельными нагрузками 41 и 42.
Фиг. 5 показывает вариант выполнения, в котором используются более чем два главных управляющих клапана. Главные управляющие клапаны 50-53 отдельно питаются отдельными гидравлическими насосами 31-34, но управляют одной и той же нагрузкой 40.
Предпочтительно, гидравлическая система выполнена так, что более чем два главных управляющих клапана 50-53 открываются и закрываются в заданной последовательности.
В частности с помощью источника высокого давления многоконтурной системы с использованием средства обнаружения нагрузки с передним по ходу сложением, настоящее изобретение позволяет гидравлически приводить в действие главные управляющие клапаны под пилотным управлением и при этом достигать каскадное соединение.
Гидравлические системы согласно изобретению, в частности, могут применяться в подвижных рабочих машинах, таких как гидравлический экскаватор.