專利名稱：將升壓與降壓增流合為一體的開關(guān)液壓源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及增壓器或液體壓力轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
液壓系統(tǒng)最大的優(yōu)勢之一在于其多執(zhí)行器特性，即可以由單個液壓泵供油，同時驅(qū)動多路執(zhí)行器動作。
目前大部分工礦、冶金、鋼鐵等企業(yè)的生產(chǎn)線液壓系統(tǒng)均采用液壓總線的供油方式由泵站輸出一路壓力油管、一路控制油、一路回油和一路泄漏油，所有的液壓執(zhí)行器控制單元均掛在該液壓總線上。由于液壓總線上的供油壓力為恒定，因而要求各執(zhí)行器的負(fù)載與供油壓力相適應(yīng)，或者需要通過一個減壓閥(將液壓總線上的供油壓力降低到與該執(zhí)行器負(fù)載相適應(yīng))再將執(zhí)行器掛到液壓總線上。由于無法實現(xiàn)升壓以及降壓增流，普遍存在泵站輸出壓力高、各執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)尺寸受執(zhí)行器供油壓力的限制、減壓閥上節(jié)流損失大等問題。
大型工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)大多也采用單泵供油驅(qū)動多個執(zhí)行器協(xié)調(diào)動作的方式。雖然可以通過負(fù)載敏感等方式實現(xiàn)泵的輸出壓力與最高負(fù)載壓力相適應(yīng)，但同樣存在無法實現(xiàn)升壓以及降壓增流的問題，因而對于非最高負(fù)載壓力聯(lián)執(zhí)行器件來說，在控制閥上的節(jié)流損失仍然很大，能量浪費嚴(yán)重。
普通的升壓型和降壓型開關(guān)液壓源由于只能實現(xiàn)升壓或降壓增流，因而不能適應(yīng)同時和降壓增流要求的場合。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是設(shè)計一種將升壓與降壓增流合為一體的開關(guān)液壓源，將開關(guān)源的輸入端直接掛在液壓總線上，通過高速開關(guān)方式加以升壓或降壓增流，最終輸出與各執(zhí)行器需求相適應(yīng)的壓力和流量。
本實用新型采用的技術(shù)方案如下它包括兩個高速開關(guān)閥，液感元件，兩個單向閥，液容元件；在液壓總線供油路上串接第一高速開關(guān)閥、液感元件、第一單向閥，第二單向閥、第二高速開關(guān)閥、液容元件分別跨接在液壓總線供油路和液壓總線回油路上，第二單向閥的輸入端和第一高速開關(guān)閥的輸出端、液感元件的輸入端連接，第二高速開頭閥的輸入端和液感元件的輸出端、第二單向閥的輸入端連接，液容元件的輸入端和第一單向閥的輸出端連接。
本實用新型為兩只高速開關(guān)閥同步提供周期為T，占空比(通電時間與周期之比)為D的脈寬調(diào)制波。當(dāng)高速開關(guān)閥斷電(油路通)時，液感元件的輸入端通液壓總線的供油壓力，輸出端通回油，液感在液壓總線供油壓力的作用下加速，儲存能量；當(dāng)高速開關(guān)閥通電(油路斷)時，液感元件的輸入端通過單向閥從帶背壓的回油管路中吸油，輸出端通過單向閥向執(zhí)行器供油，由于輸出壓力高于液壓總線的回油壓力，液感在液壓總線反向壓力差的作用下減速，釋放所儲存的能量；從而實現(xiàn)開關(guān)液壓源的升壓和降壓增流。液容元件用來進(jìn)行濾波，減小因高速開關(guān)引起的輸出壓力紋波。
本實用新型具有的有益的效果是可以通過對脈寬調(diào)制波占空比的控制，輸出所需的壓力值，并為執(zhí)行器提供與其消耗功率(不是流量！)相適應(yīng)的流量，可同時適應(yīng)升壓和降壓增流兩種截然不同工作原理的工況，達(dá)到最佳節(jié)能效果。


附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施方式
如附圖所示，它包括兩個高速開關(guān)閥1、5，液感元件2，兩個單向閥3、4，液容元件6；在液壓總線供油路A上串接第一高速開關(guān)閥1、液感元件2、第一單向閥3，第二單向閥4、第二高速開關(guān)閥2、液容元件6分別跨接在液壓總線供油路A和液壓總線回油路B上，第二單向閥4的輸出端和第一高速開關(guān)閥1的輸出端、液感元件2的輸入端連接，第二高速開頭閥5的輸入端和液感元件2的輸出端、第二單向閥3的輸入端連接，液容元件6的輸入端和第一單向閥3的輸出端連接。
圖中p1表示液壓總線的供油壓力，T表示液壓總線的回油壓力；p2表示開關(guān)液壓源的輸出壓力，由于它同時又是液容兩端的壓力，因而該壓力不能突變；Qi表示流過液感元件的流量，該流量不能突變；p3表示液感輸入端的壓力，該壓力隨著高速開關(guān)閥的高速切換不斷地在液壓總線供油壓力和回油壓力之間切換；p4表示液感輸出端的壓力，該壓力隨著高速開關(guān)閥的高速切換不斷地在最高輸出壓力和回油壓力之間切換；Q1表示流過高速開關(guān)閥1的流量，該流量也隨著高速開關(guān)閥1的高速切換不斷地在Qi和零之間切換；Q3表示流過高速開關(guān)閥5的流量，該流量也隨著高速開關(guān)閥5的高速切換不斷地在Qi和零之間切換；Q2和Q4分別表示開關(guān)液壓源的輸出流量和流過液容的流量，這兩個流量的和在高速開關(guān)閥5切斷時等于流過液感的流量Qi，在高速開關(guān)閥2接通時等于零。
高速開關(guān)閥1和高速開關(guān)閥5同步打開或關(guān)閉。如果液容元件6和液感元件2的內(nèi)泄漏、磨擦以及液容元件的質(zhì)量可以忽略，并假設(shè)高速開關(guān)閥1、5和單向閥3、4為理想元件(啟閉過程的節(jié)流損失為零)，高速開關(guān)閥的脈寬調(diào)制波周期為T，占空比(通電時間與周期之比)為D，則開關(guān)液壓源的輸出壓力p2與液壓總線的輸入壓力成正比，與斷電時間和通電時間之比成正比；液壓總線的輸入平均流量 與系統(tǒng)的輸出流量成正比，與斷電時間和通電時間之比成正比；通過液感元件的流量與輸出流量成正比，與占空比成反比。即p2＝(1-D)p1/DQ1‾=(1-D)Q2/D]]>Qi＝Q2/D從而實現(xiàn)開關(guān)液壓源的升壓和降壓增流。同時，輸出壓力p2的波動幅值與輸出流量成正比，與液容的容值C成反比，與脈寬調(diào)制波的周期成正比，與斷電時間和通電時間之比成正比。即p2max-p2min=Q2C1-DDT]]>只要高速開關(guān)閥和單向閥動態(tài)性能接近于理想的高速開關(guān)閥和單向閥，開關(guān)液壓源的壓力變換效率可達(dá)100％，即輸出功率等于輸入功率，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的無損升壓。
附圖中所說的液感元件[2]只要通過該元件的流量與其兩端的壓差有近似于下式所述的關(guān)系，就可以作為開關(guān)液壓源中的敏感元件，用下式表示Δp=LdQ1dt]]>式中Δp-液感元件兩端的壓差；L-液感值，量綱為[MPa/(L/min)]·s；
s-秒； -通過液感元件的流量的變化率；具有近似于上式所述關(guān)系的液感元件為由一個高速液壓馬達(dá)和一個與液壓馬達(dá)輸出軸直接相連的飛輪組成的驅(qū)動大慣量負(fù)載的液壓馬達(dá)。
附圖中所說的液容元件[4]只要其兩端的壓差與通過該元件的流量有近似于下式所述的關(guān)系，就可以作為開關(guān)液壓源中的液容元件，用下式表示Q4=Cd(Δp2)dt]]>其中Q4-通過液容元件的流量；C-液容值，量綱為[(L/min)/MPa]·s；s-秒； -液容元件兩端壓差的變化率；具有近似于上式所述關(guān)系的液容元件為蓄能器、彈簧液壓缸。
權(quán)利要求1.將升壓與降壓增流合為一體的開關(guān)液壓源，其特征在于它包括兩個高速開關(guān)閥[1]、[5]，液感元件[2]，兩個單向閥[3]、[4]，液容元件[6]；在液壓總線供油路[A]上串接第一高速開關(guān)閥[1]、液感元件[2]、第一單向閥[3]，第二單向閥[4]、第二高速開關(guān)閥[2]、液容元件[6]分別跨接在液壓總線供油路[A]和液壓總線回油路[B]上，第二單向閥[4]的輸出端和第一高速開關(guān)閥[1]的輸出端、液感元件[2]的輸入端連接，第二高速開頭閥[5]的輸入端和液感元件[2]的輸出端、第二單向閥[3]的輸入端連接，液容元件[6]的輸入端和第一單向閥[3]的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將升壓與降壓增流合為一體的開關(guān)液壓源，其特征在于所說的液感元件[2]只要通過該元件的流量與其兩端的壓差有近似于下式所述的關(guān)系，就可以作為開關(guān)液壓源中的敏感元件，用下式表示Δp=LdQ1dt]]>式中Δp-感元件兩端的壓差；L-液感值，量綱為[MPa/(L/min)]·s；s-秒； -通過液感元件的流量的變化率；具有近似于上式所述關(guān)系的液感元件為由一個高速液壓馬達(dá)和一個與液壓馬達(dá)輸出軸直接相連的飛輪組成的驅(qū)動大慣量負(fù)載的液壓馬達(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將升壓與降壓增流合為一體的開關(guān)液壓源，其特征在于所說的液容元件[4]只要其兩端的壓差與通過該元件的流量有近似于下式所述的關(guān)系，就可以作為開關(guān)液壓源中的液容元件，用下式表示Q4=Cd(Δp2)dt]]>其中Q4-通過液容元件的流量；C-液容值，量綱為[(L/min)/MPa]·s；s-秒； -液容元件兩端壓差的變化率；具有近似于上式所述關(guān)系的液容元件為蓄能器、彈簧液壓缸。
專利摘要一種將升壓與降壓增流合為一體的開關(guān)液壓源。在液壓總線供油路上串接第一高速開關(guān)閥、液感元件、第一單向閥，第二單向閥、第二高速開關(guān)閥、液容元件分別跨接在液壓總線供油路和液壓總線回油路上，第二單向閥的輸出端和第一高速開關(guān)閥的輸出端、液感元件的輸入端連接，第二高速開關(guān)閥的輸入端和液感元件的輸出端、第二單向閥的輸入端連接，液容元件的輸入端和第一單向閥的輸出端連接。本實用新型可以通過對脈寬調(diào)制波占空比的控制，輸出所需的壓力值，并為執(zhí)行器提供與其消耗功率相適應(yīng)的流量，可同時適應(yīng)升壓和降壓增流兩種截然不同工作原理的工況，達(dá)到最佳節(jié)能效果。
文檔編號F15B1/033GK2549245SQ0221692
公開日2003年5月7日 申請日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者顧臨怡, 凌鳳 申請人:浙江大學(xué)