带动态密封件的液压系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201380050987.1 | 申请日 | 2013-07-26 | 公开(公告)号 | CN104736858A | 公开(公告)日 | 2015-06-24 |
| 申请人 | 卡特彼勒公司; | 发明人 | M·J·贝朔尔纳; E·C·休斯; M·A·索罗金; J·A·阿尔德马; T·J·哈耶克; A·M·埃盖利亚; | ||||
| 摘要 | 本系统包括用于和工作室(W)一起接受第一压 力 下的 工作 流体 并和控制室(C)一起接受第二压力下的工作流体的一个或多个的 阀 装置(12、240、242、244、246、410、510、312、314或316)。 动态密封 件(58或420)可设置在阀元件(22或420)的台肩(55或451)上。所述阀装置可以包括正对动态 密封件 的滑动接合至套筒(450)。所述阀元件包括止回杆(480)。压力补偿系统(500)可以与在阀元件上形成的孔相连通。用于监测动态密封件磨损的压力监测系统(99)可与阀装置的控制室相连通。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种系统，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 带动态密封件的液压系统技术领域背景技术[0002] 控制阀具有许多不同用途，如用于控制阀门的下游压力、控制阀门的上游或下游槽内或箱内液面，降低因启动相关阀门或泵而造成的压力激增的不利影响。阀门具有通过阀门调节至节流的阀片以获得通过阀门所需的压降或流动条件。充满液体的变容控制室由移动隔板装置密封，例如带有动态密封件或滑动弹性密封件的活塞，所述动态密封件或滑动弹性密封件例如为扁平或卷曲柔性膜片。动态密封件使具有低压的控制室与通常具有较高工作压力的主流室隔离开。响应于控制室内的压力变化，活塞及动态密封件可在阀体内移动。先导压力系统联接至控制室。所述先导系统生成至少一种按传统技术处理的压力信号，并生成输入到控制室用于控制主阀门构件位置的控制信号。但是，动态密封件因大量运动、制造缺陷及/或老化而磨损并产生潜在故障。 [0003] 奥克萨宁的美国专利5348036描述了一种自动控制阀，该自动控制阀具有响应于第一控制室中第一活塞或隔膜且可在开关位置之间移动以通过阀门调节流量从而维持所需流动条件的主阀门构件。生成反映阀门上下游流动条件的先导压力信号，处理所述先导压力信号以生成输入到第一控制室控制其内压力的控制信号。阀门磨损导致隔膜或活塞密封的泄漏，所述阀门磨损导致的泄漏造成易于故障开启的阀门构件的主要控制的损失。通过先导压力信号检测的最初由泄漏导致的通过阀门的流量初升无法纠正。当先导压力信号反映主要控制故障，备份活塞或隔膜移动至操作位置并选择性地与主阀门构件合作以通过阀门独立于第一控制室来控制流动条件，而无需控制压力。 发明内容[0004] 在一实施例中，系统具有由阀体及阀体中可滑动地布置的通道中的阀元件的至少一个阀装置。所述阀元件的第一节及所述阀体可设置来限定在第一压力下接收工作流体的工作室。所述阀体及阀元件可设置来限定在第二压力下接收控制流体的控制室。可围绕阀元件的台肩设置的环形密封件。密封件和台肩可共同设置来分隔所述工作室和控制室，并随着阀元件的轴向移动而移动。所述控制室可联接至压力监测系统。 [0005] 在一实施例中，所述至少一个阀装置包括由阀体及在阀体中可移动地形成的通道中的阀元件。所述阀元件的第一节及所述阀体可设置来限定在第一压力下接收流体的工作室。所述阀体及阀元件可设置来限定在第二压力下接收流体的控制室。所述阀元件具有彼此轴向间隔的第一台肩和第二台肩。围绕阀元件的部分的第一台肩设置的止回杆。所述止回杆具有越过第二台肩径向延伸到工作室以选择性地与阀体的内表面部分相接的扩大部分。套筒设置成在阀装置的第二台肩部分的周围，该套筒固定联接至该阀体的体内表面。该套筒的外径大于所述止回杆的内径。环形密封元件设置在第一台肩和套筒的内表面之间在第一台肩周围。该密封件和第一台肩共同安装以分离工作室和控制室，以及由于相对于套筒轴向移动而移动。 [0006] 在另一实施例中，所述系统中至少一个阀装置包括第一阀装置和第二阀装置。在此，该系统中，压力补偿阀通过供应流体管道联接至该第一和第二阀装置的工作室。换向阀流体联接至该压力补偿阀。该第一和第二阀装置的阀元件进一步包括在其中形成的轴向通道和在其中形成且从该轴向通道纵向延伸的第一纵向通道、第二纵向通道、第三纵向通道。该第一阀装置和第二阀装置的纵向通道的一个流体联接至换向阀流体。 [0007] 在一实施例中，提供了一种设置至少一个所述阀装置减轻密封件磨损的方法。所述阀装置包括在其内形成通道的阀体、在所述阀体通道内布置并可操作地相对所述阀体轴向移动的阀元件。工作室在所述阀元件和阀体间限定用于接收流体，控制室在所述阀元件和阀体间限定并通过台肩与所述工作室分开以通过供应通道接收流体。环形密封件(或动态密封件)布置在所述台肩附近且配置用于随所述阀元件轴向移动而移动。本方法包括提供在第一压力下的流体到所述工作室，以及通过供应管道提供在第二压力下的流体到控制室。所述供应管道具有止回阀和设置在所述止回阀和控制室之间的先导安全阀。本方法包括通过先导安全阀，使供应管道到储液槽的流体压力降低到预定压力限度内。本方法包括对比检测供应管道的压力与预定压力，当检测压力为所述预定压力或大于预定压力时，给操作员传输警告信号。本方法包括通过设置在先导泵和供应管道之间的泵安全阀及该止回阀来降低供应管道内流体压力。该泵安全阀可移动从而允许流体管道到所述储液槽的预设压力限度小于所述先导安全阀的预设压力限度。附图说明 [0008] 图1为联接至压力监测系统的阀装置的剖视图； [0009] 图2为示出具有联接至压力监测系统的4个阀装置的液压系统的示意图； [0010] 图3为具有联接至压力监测系统的3个阀装置的液压系统的示意图； [0011] 图4为联接至压力监测系统的阀装置的另一实施例的局部剖视图； [0012] 图5为示出联接在阀装置之间的示例性压力补偿系统的示意图。 [0013] 尽管附图展示了本发明的示例性实施例或特征，但是这些附图不需按比例绘制并且可以将某些特征放大以便更好地展示说明并且解释本发明。这些范例只是示出本发明示例性实施例或特征，并不应理解成对本发明的范围有所限制。 具体实施方式[0014] 现在将详细论述本发明的实施方式，本发明的实例显示在所示附图中。可能时，对相同或类似部件在各个附图中使用同一标号。 [0015] 在图1中，示出了具有与先导控制组件14联接的阀装置12的液压系统10的一实施例。在一实施例中，阀装置12可以是独立操作电子控制的计量阀。该阀装置可以控制在泵、储液槽、和/或液压促动器，或任何其他液压部件之间的流体流动。该阀装置12可以包括圆柱形中空的阀体20和设置在阀体20的管道25内的阀元件22。该阀元件22可以配置成分开用于具有工作压力P1的工作流体通过的工作室和用于具有控制压力P2的控制流体通过的控制室。该工作室可以包括与液压工作回路联接的一个或多个入口(图中未示出)和一个或多个出口(图中未示出)。工作流体经该入口进入工作室并经该出口离开工作室。该控制室可以包括与液压先导回路联接的一个或多个入口(图中未示出)和一个或多个出口(图中未示出)。该控制流体可以经该入口进入控制室以及经出口离开控制室。该阀元件22的位置为可控的使得存在工作室内的工作流体具有所需流速和/或压力。该阀元件 22基于其两端不平衡的受力，可以在阀体20内轴向移动。根据所述，一旦控制室在阀元件的近侧端加压，克服了远侧端的弹簧力，从而导致阀元件移动。 [0016] 先导控制组件14可以包括阀体20的近侧端42处按比例的电气设备40或螺线管组件。贯穿整个描述，术语“近侧端”代表了朝向阀体的近侧端42的位置或方向，而术语“远端”代表了朝向阀装置与近侧端42相对的远侧端44的位置或方向。 [0017] 图1显示了电磁装置的实施例，正如本领域技术人员所熟知的，其他装置也可以应用到类似的功能。例如，电磁装置40可能包括附在控制阀芯45的电枢。控制阀芯45可以是在阀体20内形成并共同限定控制室的一对控制室46、47之间液压平衡。电磁装置40可操作以在第一位置和第二位置间移动控制阀芯45，典型地从第一位置到第二位置。电磁装置40在相对于本领域技术人员所熟知的任何方式上是可控的，例如通过控制器(示出为控制器115)产生的电子信号。例如，计算机或微处理器可以使电流施加到该电磁装置40。施加电流能够给电磁装置40供应能量并产生导致控制阀芯45在第二位置的方向上移动以允许控制流体进入控制室46、47中至少一个控制室。随后描述的先导供应部能够提供增压控制流体，经先导控制组件可选地进入控制室46、47中至少一个控制室。液压先导回路包括通过相关的安全阀、或具有相关联的主安全阀的分离式先导泵或任何现有技术中承压流体的传统源。 [0018] 阀元件22可以包括在阀体20的管道25内的可移动布置的阀芯结构，用于控制不同入口和出口之间的流体连接。例如，阀体20可包括第一环形腔50和第二环形腔52，或更多在此形成并轴向彼此间隔、向管道25开口的腔。阀元件22可以包括远端隔开第二台肩55的第一台肩54和台肩54、55之间的直径减小部分56。环形区域限定在直径减小部分56和主体内表面57之间。主体内表面57能够限定阀体20的管道25，并且可以与该直径减小部分56一起总体限定工作室W。 [0019] 第一台肩54具有第一直径D1，其与管道25的内径在尺寸上大体一样从而允许沿主体内表面57滑动。第二台肩55具有第二直径D2。第二直径D2在尺寸上略小于第一直径D1。动态或往复环形密封件58可以设置在第二台肩55的外圆周和主体内表面57之间。在一个实施例中，主体内表面57为限定管道25的表面。然而，在另外一些实施例中，主体内表面57可以关联到内表面，该内表面限定圆柱形套筒(见图4)或其他部件中形成的开口，而不是关联到阀体上。动态密封件58可以部分布置在第二台肩55里形成的环形套筒内。动态密封件58配置用于抑制控制室和工作室内承压流体间的流体流通，同时配置用于随阀元件22的轴向移动上轴向地移动。在一实施例中，动态密封件58能够采用弹性O型环的形式，具有环形、长方形或其他几何形状的横截面，包括不规则横截面形状，或其他如本技术领域普通技术人员所熟知的设计。在另外一些实施例中，动态密封件58采用聚四氟乙烯(PTFE)环，比弹性材料更光滑。动态密封件可以包括一个相反的双杯形密封件，其中第一杯形密封件设置与第二杯形密封件呈共面对关系，共同形成长方形密封件。 [0020] 阀元件22的第一台肩54和/或第二台肩55可以包括一个或多个在直径减小部分56相关联的端部的计量槽。例如，如果有的话，计量槽59能够在第一台肩54的近侧端形成以提供与环形腔50、52之间的流体流通。当阀元件22向远端移动足够距离，使计量槽59向第一环形腔50打开，计量槽59配置成提供环形腔50、52之间的流体流通。当阀元件 22移动足够距离时，计量槽59被阻止提供环形腔50、52之间的流体流通。在一实施例中，第一台肩54可以在其最近侧端设有4个计量槽59，计量槽59布置成直径方向相对的两对。 计量槽59可以为半圆形。然而，应该认识到第一和/或第二台肩可以包括多于或少于4个计量槽。还应该认识到计量槽可以为需要的形状和定位以满足预期性能结果。 [0021] 弹簧室60可以设置在阀体20的远侧端44。弹簧室60可以一体成型以形成阀体20或联接至阀体20的非连续的圆柱形部件。阀元件22也可以包括直径降低的设置在弹簧室60的远端部分62。扩大直径的管道63和阀体20的远侧端44可以限定该弹簧室60。 凹槽64可以在阀体20的远侧端形成。弹簧室60可以联接至储液槽使得弹簧室60内可以排出任何泄漏的流体。限度套环65可以设置在阀体22的远侧端以限制阀体22在远侧方向上的移动。弹簧室60可以容纳第一弹簧66，第一弹簧66能够设置在阀体22的远侧端和弹簧室60凹槽64的近侧端内表面。第一弹簧66可以在远侧方向上给阀体22提供定心偏置。 [0022] 正如图1所示的，控制阀芯45可以具有与第二台肩72近侧端隔开的第一台肩70。第一控制限度套环74可以设置在第一台肩70的近侧端75以限制控制阀芯45在远侧方向的移动。第一弹簧76可以设置在电磁装置40和位于第一控制限度套环74上的弹簧肩部 77之间的近侧控制室46内。控制阀芯45和第一控制限度套环74可以包括其中延伸长度的纵向通孔80。该通孔80可以在近侧控制室46和远侧控制室47之间提供流体流通。 [0023] 结果，控制阀芯45可以具有压力平衡。第二弹簧76的力能够在远离电磁装置40的方向偏压控制阀芯45以闭合先导供应腔82和远侧控制室47之间的流通，并打开先导排空腔84和远侧控制室47之间的流通。该先导供应腔82和先导排空腔84能够在阀体内20形成，轴向彼此间隔。先导供应部可以给围绕控制阀芯45的先导供应腔82提供低压流体。储液槽或排空槽可以与围绕控制阀芯45的先导排空腔84流体流通，例如，通过排空管道。 [0024] 该控制阀芯45可以包括在台肩70、72之间形成环形腔86的直径减小部分85。该直径减小部分85可以包括至少一个横向通孔88，该横向通孔88朝向环形腔86开口，例如，在直径减小部分85的直径相反的侧面上。为了满足需要的性能标准，可以提供额外的横向和/或纵向通孔。控制阀芯45远侧端90也包括环形凹槽92以形成远端朝向的肩部94。控制阀芯45和阀元件22之间的轴向间隔可以将远侧控制室47限制在管道25之内。第三弹簧96可以设置在位于控制室45的远端朝向肩部94和阀元件22的近侧端97之间的远侧控制室47。从而，第三弹簧96可以偏压控制阀芯45远离阀元件22并对抗第二弹簧76的偏压。 [0025] 图1说明了阀系统的一实施例。本技术领域相关人员可以理解的是，部件，比如弹簧、阀元件或控制阀芯、台肩、槽等等，可以不同地安装以使在此描述的系统10具有操作上的一贯性。例如，另一类型的阀系统如图4-5所示，例如推式阀。 [0026] 在图1中，系统10也可以包括与先导控制组件14的控制室46、47中的至少一个相关联的压力监测系统99。该系统99可操作地降低典型的过度使用、制造缺陷、或过失维护引起动态密封件58磨损导致的损坏风险。系统99可以用于检测动态密封件58的故障和将该故障通知给操作员，使得操作员在机器操作期间安全地采取预防措施。 [0027] 在一实施例中，系统99可以包括用于动态密封件58磨损的检测系统。供应管道100与腔中的一个流体流通，例如，先导供应腔82可以延伸到储液槽101内。先导释放装置 132可以与供应管道100流体流通。先导泵102，例如固定排量或可变排量的泵，可以联接至供应管道100上。从储液槽供应的流体可以经过该先导泵102加压，然后加压的流体可以通过先导供应腔82供应给控制室。止回阀103具有偏压元件，例如弹簧，可以位于先导泵102的下游。 [0028] 压力传感器112可以与供应管道100连接以检测供应管道100内的控制流体的压力，供应管道100内的控制流体的压力可以响应控制室内的控制压力P2。控制器115可以通过通信线路120电联接至该压力传感器112。相同的控制器115或不同的控制器可以通过通信线路122与先导控制组件14的电磁装置40进行电连接。压力传感器可以安置在阀体的端板上，在此电磁装置附接在阀体。附加的压力传感器可以在整个先导回路设置以提供附加压力信息。压力传感器可以安装在控制室内。 [0029] 控制器115可以具体为包括控制先导控制组件14操作的单处理器或多处理器。控制器115可以具体为包括接受来自指示控制室控制压力信号的压力传感器的装置的单处理器或多处理器，对比检测压力和预定压力，当检测压力大于预定压力时，通过音频和/或视频指示器124给操作员传达警告。音频和/或视频指示器124可以为不同的形式，如灯、扬声器、图形操作界面。许多商用微处理器能够用于执行该控制器的功能。该控制器包括存储器、辅助存储器、处理器、数据总线和任何其他操作该应用的元件。很多与该控制器相关联的其他电路，如电源电路、信号调节电路、螺线管驱动电路、和其他类型的电路。 [0030] 为了操作阀装置12开或关(该实施例描述的是正常条件下闭合的阀装置)，机器操作员可以移动输入设备155，例如，杠杆或控制杆，这将向控制器115传送指示输入设备155位置的位置信号。该控制器115能够处理位置信号以检测螺线管命令信号，通常以电流信号的形式，作为输入设备155和/或其他输入部的位置功能。该控制器115可以发送螺线管命令信号到先导控制组件14。响应接受螺线管命令信号，该电磁设备能够充能进而促使控制阀芯45以所需的方式移动。 [0031] 控制器115可以在数据库中恢复或存储压力数据。该控制器可以比较当前压力数据与包含在或存储在数据库内的压力数据。该数据库可以使用设计数据预先编程或存储与压力数据相关的历史数据。该数据库可以使用数据结构、索引文件、或其他数据存储和恢复技术，不受任何限制。 [0032] 例如，控制器115可以配置成接收来自指示控制室的压力P2的压力传感器的信号。当密封件不再密封时，例如，因为磨损或缺陷，控制室中检测的压力、或压力P2能升高超过和/或下降低于控制室的期望压力范围。当在期望压力范围之外的时候，控制器115可以通过通信线126传送指示密封失效的警告信号。 [0033] 在另一实施例中，系统99可以包括动态密封件磨损的抑制系统，代替或附加到在此描述的检测系统。泵安全阀130和先导安全阀132可以联接至供应管道100，放置在控制室和储液槽101之间。例如，泵安全阀130可以流体联接在止回阀103和先导泵102之间，并且先导安全阀132可以流体联接在泵安全阀130的下游。在一实施例中，止回阀103可以流体联接在泵安全阀130和先导安全阀132之间。 [0034] 泵安全阀130和先导安全阀132中每一个可以有在第一闭合位置和第二开启位置之间移动的阀元件。偏置构件可以与阀元件相关联以使阀元件在其位置之一上偏置，例如在第一闭合位置偏置，直到供应管道100内的压力大于阈值压力，然后每一泵安全阀130和先导安全阀132可以移动到第二开启位置。当位于第二开启位置时，供应管道100内的流体可以排到储液槽101。信号管道可以与每一安全阀相关联以提供代表供应管道100内压力的上游压力信号，供应管道100内压力指示偏置构件相反端部上的力。例如，当供应管道内的压力足够高的时候，指示较高压力的力可以大于由偏置构件提供的偏置力，以使泵安全阀的阀元件移动到另一位置，例如第二开启位置。 [0035] 泵安全阀和先导安全阀130、132中每一个阀的最大阈值压力经过挑选以防止损害先导系统并且降低损害先导系统的风险。与泵安全阀130相比，先导安全阀132可以设置为较高压力上限。到此，泵安全阀先于先导安全阀移动到开启位置。在这一例子中，止回阀103和阀装置12之间的下游压力代表了控制室的压力，由于工作室W高压侧的密封泄漏而导致增大。泵安全阀可以安装在阀体的端部板上，在此电磁设备附接至阀体。 [0036] 图2显示了与压力监测系统201相关联的多于1个阀装置的液压系统200，例如，位于中心的系统，用于检测和/或减轻动态密封件磨损。本领域的技术人员可以理解到在整个先导回路中具有多个安全阀的压力监测系统可以与系统200使用(参见，例如图3)。阀装置能够独立地或一体化地形成电动阀组件210。如图所示，电动阀组件210与主泵212、储液室如储液槽214，和流体促动器216如液压缸或液压马达联合。主泵212可以包括，例如，供应具有工作压力P1的工作流体的高压泵。安全阀217可以设置在主泵212和阀组件 210的阀装置中每一个之间。安全阀217可以在正常的闭合位置和开启位置之间移动。为了响应等于或大于预定阈值压力的工作流体压力，安全阀217可以移动到开启位置从而允许流体流到储液槽214。 [0037] 在一实施例中，促动器216可以为具有杆端室218、头端室220、和输出构件219的液压缸。在一实施例中，阀组件210可以包括具有多个管道230、232、234、236的单一阀体222。每一管道的直径可以在其长度上变化。阀组件210也包括分别安装在管道230、232、 234、236中的多个独立操作的电子控制的阀装置240、242、244、246。尽管如图示出4个阀装置，系统200可以包括2、3、5，或更多个阀装置。 [0038] 阀装置240、242、244、246中每一个可以配置至类似于图1所示的阀装置12。阀装置240、242、244、246可以分别在阀体222的端部处包括按比例的电磁设备221、223、225、227。在一应用中，多个阀装置240、242、244、246可以配置用于控制流体在主泵212、储液槽 214、和促动器216之间流动。例如，这些阀装置可被分别称为缸到槽头端(CTHE)计量阀装置240、泵到缸头端(PCHE)计量阀装置242、泵到缸杆端(PCRE)计量阀装置244，以及缸到槽杆端(CTRE)计量阀装置246。 [0039] 头端缸管道280可以在对应的PCHE阀装置242和CTHE阀装置240的第一环形腔50与促动器216的头端室220之间提供流体流通。杆端缸管道282可以将对应的PCRE阀装置244和CTRE阀装置246的第一环形腔50联接至促动器216的头端室220。入口管道 284可以在主泵212和对应的PCHE阀装置242和PCRE阀装置244的第二环形腔52之间提供连通，并且可以包含负载保持止回阀286。储液槽管道285，例如，可以在储液槽214和对应的CTHE阀装置240、CTRE阀装置246的第二环形腔52之间提供流通。 [0040] 先导供应部290可以给对应的阀装置240、242、244、246的先导供应腔82提供低压流体。该先导供应部290可以包括具有相关减压阀的主泵，具有相关安全阀的分离式先导泵，或其他类型的现有技术中已知的加压流体的常用来源。图2显示的是具有负载保持止回阀293的分离式先导泵291。对应于阀装置240、242、244、246的先导供应腔82可以通过先导供应部290与储液槽214流体流通，以及通过公共排出管道292与先导排出腔84流体流通。 [0041] 系统201可以包括压力传感器112，该压力传感器112联接至延伸到储液槽214的先导供应部290。先导供应部290可以联接至阀装置240、242、244、246中的一个阀装置的至少一个控制室。压力传感器112可以与先导供应部290相关联，以检测先导供应部290内控制流体的压力，该压力对应阀装置240、242、244、246的控制室的最高控制压力P2。控制器115可以通过通信线路电联接至压力传感器112，并且可以电联接至阀装置240、242、244、246中的电磁设备221、223、225、227。控制器115可以通过音频和/或视频指示器124经通信线路297将警告传达到操作员。 [0042] 泵安全阀130和先导安全阀132可以联接至设置在控制室和储液槽214之间的先导供应部290。泵安全阀130和先导安全阀132中每一个可以具有在第一闭合位置和第二开启位置之间移动的阀元件。泵安全阀130和先导安全阀132中每一个可以操作以保持其在第一闭合位置，直到先导供应部290的相应节290A、290B内的压力大于每一安全阀内的预设的预定阈值压力，然后每一安全阀移动到第二开启位置。当在第二开启位置时，先导供应部290的相应节内的流体可以排到储液槽214。泵安全阀130的预定阈值压力设置为小于先导安全阀132的预定阈值压力。先导安全阀132可以设定的更高，从而允许压力传感器112测量先导供应部内泵安全阀130第一阈值压力和先导安全阀132的第二阈值压力间的异常压力变化。 [0043] 泵安全阀130和先导安全阀132中每一个阀的最大阈值压力可以选择用于防止损害先导系统从而降低损害阀系统的风险。与泵安全阀130相比，先导安全阀132可以设定为较高的压力上限。为此，泵安全阀将会先于先导安全阀移动到开启位置。在这一实例中，在由工作室W的高压侧导致的液压泄漏期间，止回阀293和先导供应节290B的阀装置240、242、244、246中一个或多个之间的下游压力可以扩大。在此，由于阀装置240、242、244、246可以与公共先导供应节290B流体流通，当240、242、244、246的控制室中的任何一个具有最大压力时将设定先导供应节290B的压力。 [0044] 图3显示了具有与压力监测系统301相关联的多于1个阀装置的液压系统300，压力监测系统301用于检测和/或减小动态密封件磨损。尽管图示为3个阀装置312、314、316，本领域的技术人员可以理解为可以提供2个或4个或更多的阀装置。每一阀装置312、 314、316可以包括如图1所示的单一阀装置、如图2所示的多阀装置、或其任何组合，用于影响流体促动器(图中未显示)的运动。在一实施例中，阀装置可以紧靠相对的流体促动器。 为此，加压监测系统301可以包括以类似方式设置在相对流体促动器近侧端的部件。进一步，多个压力传感器和安全阀可以分布在整个系统，从而提高局部压力监测。 [0045] 系统300可以包括带有负载保持止回阀322的先导泵320，以通过与阀装置312、314、316流体流通的先导供应部324来供应加压流体。公共排出管道326在阀装置312、 314、316中每一个之间流体联接，并且联接至储液槽325。连接到储液槽325的分开式排出管道可以应用到每一阀装置。 [0046] 泵安全阀330和先导安全阀332可以联接至先导供应部324的一部分。先导安全阀通过供应管道327联接至先导供应部324。安全阀330、332具有在第一闭合位置和第二开启位置之间的阀元件。安全阀330、332可操作保持其在第一闭合位置，直到在先导供应部324内的压力大于每一安全阀中预定的阈值压力上限，然后每一安全阀移动到其第二开启位置。当在第二开启位置时，先导供应部内的流体可以排出到储液槽325。泵安全阀330的预定阈值压力可以设定为小于先导安全阀332的预定阈值压力。压力传感器340可以在先导供应部324和先导安全阀332之间联接。控制器115可以通过通信线路342电联接至压力传感器340，也可以通过通信线路344电联接至阀装置312、314、316和/或泵320的电磁设备。控制器115可以通过音频和/或视频指示器124经通信线路346向操作者传送警告。 [0047] 安全阀330、332的最大阈值压力经过选择以防止损害先导系统并降低损害阀系统的风险。先导安全阀332设置为大于泵安全阀330的压力上限。为此，泵安全阀将会先于先导安全阀移动到开启位置。在这一实例中，在由工作室W的高压侧导致的液压泄漏期间，先导供应部324的下游压力可以扩大。在此，由于阀装置312、314、316可以靠近促动器，并彼此隔开，则阀装置312、314、316的任何一个具有最大压力时可以单独地断开安全阀而不影响其他阀装置。 [0048] 在另一实施例中，阀装置312、314、316不会共用公共先导供应部324和排出管道326。在这一实例中，分开式先导供应部从泵320的泵排出口延伸到相应的阀装置，同样，分开式先导供应部具有止回阀。每一先导供应部也具有它自己的压力监测系统装置(未显示)，包括：例如，从每一分开式先导供应部延伸的供应管道327，连接至供应管道327的压力传感器340，以及止回阀332联接至供应管道327。 [0049] 图4显示了联接至先导控制组件14以形成液压系统400的阀装置410的另一实施例。阀装置410与阀装置12类似，并且当描述类似的部件时使用类似附图标记和术语。控制阀芯组件412包括纵向通孔(未显示)和与纵向通孔联接的近侧端与远端横向通孔414、416(或进口孔和出口孔)。纵向通孔可以延伸到近侧控制室418。控制阀芯组件412的轴向运动可以通过先导供应部419和排出管道421选择地与横向通孔414、416连接。 [0050] 阀元件420可以包括固定器422。该固定器422可以为固定在阀元件420近侧端的离散件。固定器422可以包括从固定器主体426延伸的扩大的近侧头424。该固定器设置在阀元件的台肩近侧端。第一弹簧430可以设置在固定器426的周围。第一弹簧430是将偏置力施加到阀元件420的初级定心弹簧。为此，当先导电磁的电磁设备没有供能时，第一弹簧430可以偏压阀元件420。为此，当先导控制组件14没有激励时，第一弹簧430能够将阀元件420偏压到它稳定状态的位置，例如，如图4所示的正常闭合。 [0051] 近侧弹簧套筒434和远侧弹簧套筒436可以沿第一弹簧430的内表面分别设置在固定器主体426对应的近侧端和远侧端部分的周围。弹簧套筒近侧弹簧套筒434和远侧弹簧套筒436可以包括从各自弹簧套筒的主体延伸用于占据第一弹簧430的端部的径向延伸部分。近侧弹簧套筒434的径向延伸部分的近侧朝向端部可以在内法兰435处接合阀体425管道423的主体内表面。远端弹簧套筒436的径向延伸部分的远端朝向端部可以接合位于固定器远端的阀元件部分。弹簧套筒434、436按图4所示的一定距离分开以允许阀元件在第一弹簧430膨胀和压缩之间的移动。弹簧开口438可以延伸穿过固定器主体和放大的近侧头424。第三弹簧440尺寸可以设置成适合弹簧开口438并最近地延伸到控制阀芯组件412的远端部表面442。在阀元件移动的期间，第三弹簧440可以抵消轴向流动力。第三弹簧可以用做反馈弹簧，以应用反馈力到控制阀芯组件。该固定器422可以配置用于固定第一弹簧430和第三弹簧440的至少一部分。 [0052] 在阀元件420的第二台肩451处，套筒450可以设置在阀元件420的近侧端周围，并且沿着阀体425的管道423的内壁。套筒450可以向近侧端延伸到固定器422的远侧端周围，以限定在其中的环形腔452从而占据第一弹簧430的远侧端。套筒450可以配置成相对于保持器422和阀体保持相对静止，以提高密封效果。为此，套筒450在近侧端处具有抑制在远侧方向上相对移动的法兰。为了抑制在近侧方向上的相对移动，切口或凹槽在阀体外壳内形成，在此套筒的一部分或第二密封件可以交接。 [0053] 动态密封件454可以设置成圆周围绕第二台肩的外表面和套筒450的套筒内表面453之间的第二台肩451。在此，阀元件420可以包括用于接收动态密封件454的密封套筒 456。动态密封件能够相对套筒450的套筒内表面453随着阀元件的轴向移动而移动。第二密封件460，例如O型环，可以设置成圆周围绕圆筒450的外表面和阀体425管道423的内表面之间的圆筒450。在此，套筒450可以包括用于接收第二密封件460的密封套筒462。 第二密封件460可以配置成抑制工作室W和近侧控制室间之间的泄漏。 [0054] 阀元件420可以包括第二台肩451和远离第二台肩451的第一台肩465，围成第一直径减小部分468。远离第一台肩465的第三台肩470能够围成第二直径减小部分472。第一直径减小部分468和第二直径减小部分472的尺寸分别在第一环形腔474和第二环形腔476处相对阀体管道423的主体内表面共同限定工作室W从而选择性流通到泵压或到储液槽和促动器，这取决于阀装置的类型。在一实施例中，阀元件420的轴向移动可以导致与泵流体联接的第一环形腔474以及与促动器流体联接的第二环形腔476之间的连通。类似的，在一实施例中，阀元件420的轴向运动可以导致与促动器流体联接的第一环形腔以及与储液槽流体联接的第二环形腔之间的连通。 [0055] 阀装置410也包括止回杆480。止回杆480可以沿第一台肩465的近侧端来形成。止回杆480可以是轴向延伸的超出第一台肩465和/或第二台肩451的扩大部分从而促使止回杆480和阀体425的主体内表面间的选择性过盈配合。例如，在闭合位置，止回杆480能够接合在阀体425的主体内表面形成的底座482。当与底座482接合时，依靠阀的使用，止回杆480能够在促动器和工作供应部和排出部之间提供机械密封。在一实施例中，止回杆480和底座482之间的接触表面为圆锥形状，并进一步在不同角度可为圆锥形以提高密封性。进一步，止回杆480和底座482之间的接触表面包括径向边缘。为此，止回杆480的接触表面可大于相应的底座482的接触表面。在另一实施例中，止回杆480的接触表面为斜面，并且底座482的接触表面可以包括径向表面。正如所解释的，止回杆480也提供了物理止动件以抑制阀元件422在任何方向上的移动。 [0056] 套筒450能够辅助降低近侧控制室与工作室W之间的泄漏。由于第二台肩451可以设置为以小于止回杆的尺寸，套筒450能够增加阀元件420在第二台肩处的有效直径，以进一步抑制泄漏。为此，套筒450可以具有进一步向外打开并超过止回杆480外径的部分。配置有止回杆促使阀元件420的安装和/或服务，套筒450为可移动的。 [0057] 阀元件420的远侧端484可以隔开阀体的近侧朝向端部表面486以限定远侧控制室488。液压管(未显示)，同样的线路或分开式线路能够将压力从先导供应部传达到近侧控制室418和远侧控制室488中每一个。在零功率时，加压远侧控制室418、第一弹簧430、和第三弹簧440在远侧方向上的合力，创建与加压远侧控制室418在相反的近侧方向上的力的力平衡。正如要解释的，近侧控制室418的压力随着控制阀芯组件412的移动可以降低到相对小于远侧控制室488的压力，因此，产生力的不平衡，以允许阀元件420在近侧方向远离正常封闭的位置到开启位置的移动。可以理解地是，阀装置410为正常状态下开启设备和当应用到先导控制组件14的电磁设备可以移动阀元件420到闭合位置。 [0058] 为了操作阀装置410到开启或封闭(此例中描述为正常状况下的封闭阀装置)，机器操作员可以移动输入设备489，例如，杠杆或控制杆，这将指示输入设备489位置的位置信号传送到控制器115。该控制器115能够处理位置信号以检测通常以电流信号形式的螺线管命令信号，作为输入设备155和/或其他输入的确定位置功能。该控制器115可以发送螺线管命令信号到先导控制组件14的电磁设备。响应接受的螺线管命令信号，该电磁设备能够充能进而促使控制阀芯组件412向远侧移动到不同位置。控制阀芯组件412可以相对先导供应部419和排空管道421移动，从而允许排空槽和近侧控制室418的至少部分通过近侧通孔414和/或远侧通孔416和纵向通孔连接。这可以有效地降低近侧控制室418的压力到相对于远侧控制室488的较低的压力，导致阀元件420的力不平衡。结果，阀元件420可以在近侧方向上被推进从而压缩第三弹簧440。第三弹簧440从而施加近侧力到控制阀芯组件412来平衡压力。第一弹簧430也被压缩以抵消近侧控制室418和远侧控制室 488之间的压力差。另一方面，由于加压近侧控制室418的力可以降低；然而，阀元件420的力平衡能够通过由第一弹簧430使阀元件420保持在新位置的压缩而增加的力来平衡。而且，第三弹簧440可以提供控制阀芯组件412之间直接的力反馈。阀元件420的移动能够给工作室W提供至少部分泵压力，从而增加流动到促动器的加压流体。 [0059] 为了更大地打开阀元件420使额外的流量到达促动器，控制阀芯组件412可以移动(作为输入设备的提高位置的结果)以允许近侧控制室接合更多的排出管道421，进而更多地降低近侧控制室418的压力。结果是，在近侧控制室418和远侧控制室488之间形成更大的压力差，以允许阀元件420在近侧方向上移动地更远，通常与压力变化程度成一定比例。控制阀芯组件412可以继续移动到最终位置，以允许近侧控制室418完全到达排出管道421，排出管道421能够完全进入近侧控制室418。此外，第一弹簧430的力不足以克服近侧控制室418和远侧控制室488之间的压力差的程度。结果是，阀元件420允许移动到它最近的位置。作为安全测定，物理止动件能够用于限定阀元件420的总移动。在一实施例中，当止动杆480的近侧端部490接合套筒450的远侧区域492，第一物理止动件可以限定在最近位置。而且，当止动杆480扩大部分的远侧面接合在阀体管道423内形成的底座482时，第二物理止动件可以限定在最远位置。其他物理止动件可以使用，例如，固定器422的近侧端部494与控制阀芯组件412的远侧端部表面442接合。 [0060] 闭合阀元件420能够使机器操作员移动输入设备489更接近它的中间位置。响应接收螺线管命令信号，先导控制组件14的电磁设备供电更少以导致控制阀芯组件412向近侧移动到不同的位置。这可以有效地将近侧控制室418的压力增加至相对于远侧控制室488的更大压力，从而导致阀元件420的力的失衡。结果是，在第一弹簧430辅助下，阀元件 420在近侧方向上被推进。由于加压近侧控制室418引起的力可以增加；然而，阀装置420的力平衡可以通过由第一弹簧430的扩展减小力而平衡。朝向闭合位置的阀元件420的移动给工作室W提供至少部分的泵压力，从而减少流动到促动器的加压流体。 [0061] 在图4中，压力补偿系统500包括在阀装置410和类似配置的阀装置510之间。阀装置510为阀装置410的镜像，因此阀装置510的说明被省去。 [0062] 当压力补偿系统500与阀装置410、510相关联时，每一阀装置包括阀元件内形成的轴向管道515。轴向管道515可以从止回杆480近侧延伸到阀元件420的远侧区域。多个轴向管道，例如，第一轴向管道525、第二轴向管道527、第三轴向管道529从径向管道515延伸到阀元件420外部至整个外表面。轴向和径向管道515、525、527、529可促使将其中的流体压力传递到压力补偿系统500。在阀元件移动期间，第一径向管道525可以在阀元件420的第三台肩470上形成，并配置用于与往复室530持续连接。在比第一径向管道525更近的位置，第二径向管道527可以在阀元件420的第二直径减小部分472处形成。第二径向管道527可配置用于与工作室W的持续连通。在比第二径向管道527更近的位置，第三径向管道529可以在阀元件的第一台肩465中形成，并且配置用于与第二环形腔476选择性的连通。 [0063] 往复室530可以是在与换向阀540流通的阀体内形成的扩大的腔里。第二径向管道527具有比第一径向管道525更小的横截面积，以产生横跨管道的不同压降。换句话说，第二径向管道527比第一径向管道525具有更大的压降。此外，由于第二径向管道527在阀元件直径降低部分上形成，第二径向管道527的长度短于第一径向管道525的长度。 [0064] 在闭合位置，正如图4中所示，第二径向管道527能够将泵压传输到轴向管道515及第一径向管道525。第三径向管道529被阻止这种流通/传输。内孔532在阀体内从往复室530向内延伸到往复管道534，该往复管道延伸到换向阀540。当阀元件420开始向近侧方向移动，第三径向管道529移动到使第三轴向管道529与泵压力流通的位置。由于横跨第三径向管道529的压降小于横跨第二径向管道527的压降，也通过泵压力连通，轴向管道515内的有效压力为第三径向管道529的压力，第三径向管道529的压力能够覆盖通过第二径向管道527的压力。这一有效压力经第一径向管道525、往复室530、内孔532和往复管道534传输至往复管道534。类似地，阀装置510的有效压力通过它的第一径向管道、往复室、内孔和往复管道536联接至换向阀。 [0065] 当两个阀装置410、510各自传输压力到换向阀540时，换向阀540配置用于使各自阀装置410、510的两个有效压力中较低的一个流体连通到压力补偿阀550，例如，按比例的压力补偿阀，以响应各自阀装置410、510两者之一中较高的压力。图5显示了压力补偿系统500的实施例的原理图。换向阀540可以包括换向阀中形成的孔(图中未示出)支撑的换向阀元件(图中未示出)。换向阀孔可以联接至往复管道534、536。换向阀540用于解析各自阀装置410、510的压力信号且允许两个阀中较低出口压力影响压力补偿阀550的运动。 [0066] 压力补偿阀550为设置在供应流体管道552和源或泵554之间的液压机械致动比例控制阀，并且配置用于控制供应给供应流体管道552的流体压力。具体地，压力补偿阀550可包括支撑在压力补偿孔562中的压力补偿阀元件560。压力补偿阀元件560联接至供应流体管道552。阀元件560可以液压偏向流体阻挡位置(图中未示出)，并且由液压压力移动到流体阻挡位置。压力补偿阀550通过压力补偿阀550和止回阀之间的一点引导的流体经由第二流体管道564向流体阻挡位置移动。第二流体管道564可以连接压力补偿孔 562和供应管道552。 [0067] 压力补偿阀550通过来自换向阀540引导的流体经由第三流体管道566向流体通过位置移动。第三流体管道566连接换向阀540的孔及压力补偿孔562。可以预见，压力补偿阀元件560可以替换为在流体阻挡位置上偏置的弹簧，来自第三流体管道566的流体可替换地向流动通过位置的方向来偏置压力补偿阀550的阀元件，和/或来自第二流体管道564的流体可替换地朝向流动阻挡位置来移动压力补偿阀550的压力阀元件。也可以预见，压力补偿阀可替换地位于阀装置410、510的下游或其他合适的位置。 [0068] 随着阀装置410、510中的一个阀装置移动到流体通过位置，往复管道534内的压力会低于在往复管道536内流体的压力。结果是，换向阀540可以被较高的压力偏置，因此，从阀装置410经第三流体管道566给压力补偿阀550传输较低压力。这一传输给压力补偿阀550的较低压力随后与压力补偿阀弹簧的力一起作用从而抵抗第二流体管道564的压力。结果力随后朝流动阻挡或流动通过位置来移动压力补偿阀550的阀元件。随着源554的压降，压力补偿阀550可以朝流动通过位置移动，从而维持供应流体管道552内的压力。类似的，随着源554的压升，压力补偿阀550可以朝流动阻挡位置移动，从而维持供应流体管道552内的压力。以这种方式，压力补偿阀550可以调节到阀装置410、510的流体压力，通常用于维持到阀装置的所需的流体流动。 [0069] 阀装置410和/或510可以连接有如图1-3所示的压力监测系统99、201、301。换句话说，液压系统10、200、300可以包括阀装置410(有或无压力补偿系统500)以代替阀装置12(如图所示)。类似的阀装置12、240、242、244、246或阀装置312、314、316可以与压力补偿系统500关联，.换句话说，液压系统10、200、300包括压力补偿系统500。 [0070] 工业实用性 [0071] 在此所述的系统和方法可以用于降低和/或检测与阀装置或阀装置的可移动阀或活塞相关联的动态密封件的磨损。阀装置可以是使用活塞压力件或动态密封件的任何类型的阀，例如，液压促动器、开关先导螺旋管、压力降低阀、大或小的取代促动器等等。 [0072] 在使用时，阀装置促进流体流动的控制，例如，缸到槽流体流动或泵到缸流体流动。例如，传统液压促动器的致动作用能够通过基本上连续的操作员控制的阀装置的致动作用来完成。许多较少的传统操作方式能够通过单个阀装置或两个或多个以上阀装置的不同组合的致动作用来完成。 [0073] 例如，对于在此所述的压力监测系统相关联的单个阀装置，阀装置的先导控制组件14的按比例的电磁设备，例如，PCHE阀装置242或410，是能够通电的。在阀装置242的例子中，响应供能，压缩第二弹簧76。使用第三弹簧96的力，控制阀芯45朝阀体20的近侧端42被推进。结果是，第一台肩70朝近侧端42轴向移动，使得环形腔86向先导供应部290打开。先导供应部290随后通过横向通孔88和纵向通孔80能够与近侧控制室46和远侧控制室47流体流通。因此，先导供应部压力代表了控制室压力。 [0074] 在远侧控制室47中的流体压力作用在第二台肩55的近侧端97，促使在朝阀体20的远侧端44方向上推动阀元件22。结果是，第三弹簧96的压缩负载会减小，而在第二弹簧76的力下，控制阀芯45能够朝阀体20的远侧端44推进。随着控制阀芯45在远侧方向上轴向移动，控制阀芯45的第一台肩70能够减小环形腔86与先导供应部290之间的开口。 环形腔86与先导供应部290之间的开口和环形腔86与储液槽214之间的开口能够减小直到控制室46、47与控制阀芯45液压平衡。 [0075] 随着环形腔86与先导供应部290之间的开口减小，通过第一弹簧66促使在近侧端42方向上推动阀元件22，并且，计量槽59可以提供环形腔50、52之间的流体流通。然后，主泵212经由止回阀286和入口管道284向第二环形腔52提供加压流体。从此，可以计量进入第一环形腔50的加压流体，这可以将流体引导至缸管道280，缸管道280接着可以将流体供应至促动器216的头端室220。 [0076] 类似的，CTHE阀装置240在按比例的电磁设备40的帮助下也是可控的。在CTHE阀装置240中，计量槽59能够提供环形腔50、52之间的连通。结果是，接受来自头端室220的缸管道280中的流体可以供应到储液槽214。操作的其他部分类似于阀装置242中所述的内容。PCRE阀装置244和CTRE阀装置246的功能分别类似于PCHE阀装置242和CTHE阀装置240的功能，只是涉及促动器216中的杆端室218。 [0077] 由于近侧控制室46和远侧控制室47在加压时彼此连通，控制阀芯45由于液压平衡而不发生移动。结果是，从先导供应部290流入到远侧控制室47的流体将受到限制。然而，并非流动因为限制发生阻塞，而是压力通过远侧控制室47作用在阀元件22的近侧端97上，并且在远侧方向上移动阀元件22抵抗第一弹簧66的力，并且通过计量槽59(当使用时)流回到储液槽214。 [0078] 在另一实例中，在此描述的单个压力监测系统能够连接超过1个阀装置或阀装置，例如在此所述的。促动器216的传统移动，例如，液压缸的延伸，能够由基本连续的操作员控制的阀装置242、246的致动作用完成，以及通过操作员控制的阀装置244、240的致动作用来实现收回。例如，阀装置242的致动作用能够在远侧移动它的阀元件22以实现流体从杆端室218流入储液槽214。类似的，阀装置244的致动作用能够在远侧移动它的阀元件22以实现流体从主泵212流入杆端室218，以及阀装置240的致动作用能够在远侧移动它的阀元件22以实现流体从头端室220流入储液槽214。 [0079] 可以预见阀装置410、510与轴向管道515，径向管道525、527、529，往复室530，内孔532，和往复管道534一起形成，与压力补偿系统500合并，可以适于作为PCHE或PCRE阀装置。而且，可以预见阀装置410、510没有同轴向管道515，径向管道525、527、529，往复室530，内孔532，和往复管道534一起形成，可以适于作为CTHE或CTRE阀装置。 [0080] 通常，来自先导泵或源的增加控制流体提供给设定压力的先导控制组件，例如，最大约4200kPa，先导控制组件的部件能够在正常操作期间承受压力。例如，泵安全阀可以预设至设计压力。然而，阀装置12、240、242、244、246、410、510或阀装置312、314、316的控制室W配置用于多达约37000-40000kPa的流体工作压力。在此，动态密封件58或454配置用于隔开流体压力分布广泛的这些室。当动态密封件58或454开始磨损时，来自工作室W的高压流体往往容易在低压室中泄漏，因此，导致控制室内(图1所示的控制室46和/或47或图4所示的控制室418和/或488)的压升。 [0081] 阀装置12、240、242、244、246、410、510或阀装置312、314、316的先导安全阀为可操作的，从而在先导控制组件的至少一个控制室(图1的控制室46和/或47或图4的控制室418和/或488)内的流体压力低于预定临界值时，使它保持在第一闭合位置中的位置。该预定阈值压力通常大于设定压力，例如，5000kPa。例如，先导安全阀可以预设为预定阈值压力。当控制流体压力等于或大于预定阀压力时，先导安全阀移动到它的第二开启位置。在第二开启位置时，在排空管道内的流体能够排到储液槽中。为此，泵安全阀将会先于先导安全阀移动到开启位置，因此，允许相应于先导供应节的下游压力设立在先导安全阀的预定阈值压力之上。 [0082] 当使用时，压力传感器112能够可操作的检测或测定代表了阀装置12、240、242、244、246、410、510或阀装置312、314、316的先导控制组件的至少一种控制室(图1所示的控制室46和/或47或图4所示的控制室418和/或488)的波动流体压力。控制器115通过通信线路接受从压力传感器获得的指示待测控制流体压力的信号。控制器115比较待测控制压力与预设阈值压力或范围，例如，4200kPa及以上。在一实施例中，预设阈值压力基于泵安全阀和先导安全阀的设置来设定，即，压力大于泵安全阀的压力限度或小于先导安全阀的压力限度。例如，预设阈值压力能够设置在，例如，约4900kPa，或例如，4200-4900kPa的范围，用于通过操作员进行监测。假如受测控制流体压力大于预设阈值压力时，控制器 115可以通过音频和/或视频指示器(例如，操作员界面)传输警告信号。控制器115可以用于过滤信号或具有软件触发功能，使得受测压力大于阈值压力一端时间以避免错误的压力峰值读取。 [0083] 鉴于上述内容，明显看出在此所述的系统和方法能够提供改进或简化动态密封件磨损的降低和/或检测。然而，明显看出在没有动态密封件时的该系统和方法的操作是本领域技术人员所熟知的。这可以在故障发生之前向操作员提供快速检测并通知潜在的故障，而不包括系统的完整性或解释。此外，组件的结构相对简单，并可以用于改进。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈