[0001] 本发明涉及一种液压控制器，特别是一种在液压控制系统中应用液压结构进行延时控制的装置。技术背景

[0002] 在液压控制系统中，各种控制功能主要通过液压阀实现。在很多情况下，为了达到特定的控制目的，需要在液压系统中的一些参数满足一定条件时，对液压阀的动作进行控制，或者在控制命令发出并延时一段时间后，对液压阀的动作进行控制。

[0003] 第一种典型情况是对负载某个参数的闭环控制，这种情况下，当有控制信号施加到液压控制系统中时，液压控制系统产生相应的控制命令使得液压控制系统中包括液压阀在内的控制元件产生相应控制动作A，驱使液压系统及负载的某些参数发生调整或改变，利用相应的传感器检测负载的参数，一旦所控制的参数达到预先设定的某个值，则立刻触动液压控制系统产生相应的控制命令B，改变控制元件的控制动作。这一过程的明显特点是：(1)控制元件必须包含负载参数传感器并且常常包括液压阀；(2)动作A到动作B改变的条件是所控制的参数达到预先设定的某个值。由于采用了负载参数传感器，增加了系统的复杂性，降低了系统的可靠性。

[0004] 第二种典型情况是对液压阀的延时控制取代对参数的闭环控制，这种情况下，当有控制信号施加到液压控制系统中时，液压控制系统产生相应的控制命令使得液压控制系统中包括液压阀在内的控制元件产生相应控制动作A，驱使液压系统及负载的某些参数发生调整或改变，利用整个控制系统中的控制电路进行延时，延时一段时间以确保所控制的参数达到预先设定的某个值后，直接由液压控制系统产生相应的控制命令B，改变控制元件的控制动作。这一过程的明显特点是：(1)控制系统省去至少一个负载参数传感器；(2)控制系统需要在现有的电路中增加延时功能或专门增加一个专用的延时电路；(3)控制元件必须采用电液控制元件。当需要专门增加一个专用的延时电路时，同样也增加了系统的复杂性，在某些场合，甚至需要考虑安全问题，如在煤矿井下使用时的防爆问题。

[0005] 本发明将给出一种液压延时装置，这种液压延时装置可在控制命令给出后，经过一段时间的延时产生下一个动作，其优点是即可以省去第一种情况下的负载参数传感器，也可以省去第二种情况下的延时电路，同时达到控制目的。

[0006] 本发明要解决的具体技术问题是如何在简单的液压控制结构中增设液压延时控制结构进行延时控制，进而提供一种液压延时控制装置。

[0007] 基于上述目的，本发明所采取的措施如下。

[0008] 一种液压延时控制装置，包含有一壳体封闭的进油通道，并通过压力油对所述进油通道连通的轴向孔中的被控部件实现位移控制的液压控制器，其特征在于：在所述轴向孔中设置有活塞，在所述活塞的一端套设有复位弹簧通过轴向孔的复位弹簧支撑台阶支撑；另一端设置有一节流活塞；所述节流活塞两端通过单向阀连通，单向阀的液压油是从控制腔b向驱动腔a流动；所述节流活塞通过驱动腔压力p1和控制腔压力p2对活塞向前运动进行驱动并限位，轴向孔后端密封并对节流活塞进行定位，实现对被控部件的位移驱动时间延长。

[0009] 进一步地，一种液压延时器中，所述节流活塞的圆周方向开有节流槽。

[0010] 进一步地，一种液压延时器中，所述节流槽的横截面形状结构是三角形、圆弧形或是矩形。

[0011] 进一步地，一种液压延时器中，所述节流槽宽度w＜1mm，节流槽深度h＜0.5mm，节流槽长度/节流槽水力直径＞4。

[0012] 实现本发明上述所提供的一种液压延时控制装置的技术方案，与现有技术相比，其直接带来的和必然产生的优点与积极效果在于：本发明对于一些需要根据负载参数的值进行控制的液压系统，通常需要有相应的负载参数传感器，这增加系统复杂程度的同时，更重要的是降低了系统的可靠性，当可以采用延时控制取代传感器检测控制时，采用本发明可简化系统结构，提高系统的可靠性。

[0013] 在一些特殊场合，如煤矿井下，需要对控制元件进行防爆处理，与采用“电路延时技术加电液控制元件”方案相比较，采用本发明可大大降低防爆处理难度。

[0014] 在一些本身不包含计算机或PLC控制的液压系统，当需要进行延时操作时，采用本发明可以降低系统的复杂程度。附图说明

[0015] 图1是本发明液压延时装置的结构示意图。

[0016] 图2是现有的液压控制原理结构示意图。

[0017] 图3是本发明节流槽结构示意图。

[0018] 图4是本发明三角槽结构示意图。

[0019] 图5是本发明圆弧槽结构示意图。

[0020] 图6是本发明矩形槽结构示意图。

[0021] 图7是本发明实施例的液压延时工作原理结构示意图。

[0022] 图中：1：壳体；2：活塞；3：节流活塞；4：单向阀；5：密封圈；6：压紧螺钉；7：复位弹簧；8：被控部件；9：密封压片；10：液控换向阀阀体。

[0023] p1：驱动腔压力；p2：控制腔压力；T：回油口；w：节流槽宽度；h：节流槽深度；L：活塞行程；a：驱动腔；b：控制腔；S1：复位弹簧支撑台阶；S2：节流活塞限位台阶；K：轴向孔；K1：轴向孔油道；K2：轴向孔进油口油道；I：节流槽；J：进油口；x0：活塞初始位置；x1：
被控件初始位置；x2：目的位置。

[0024] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作出说明。

[0025] 如图1-图7,实施本发明上述所提供的一种液压延时控制装置，当液压控制信号驱动被控元件时，需要经过延时后驱动被控元件。实现延时控制逻辑，为省略所需传感器，或省略所需延时电路提供一种选择。其结构如图1，包含一个壳体1，其内部有为所述延时装置加工的油道和孔；一个活塞2，可以在壳体1内设计的轴向孔K中做轴向运动；一个节流活塞3，有三个主要作用：作用一是对活塞2向后运动限位，作用二是将密封圈5压紧实现密封，作用三是其中部凸台上加工有节流槽I，允许液压油通过并实现限制液压油通过的速度；一个单向阀4，连接节流槽I两端的驱动腔压力p1和控制腔压力p2；当控制腔压力p2大于驱动腔压力 p1时，允许液压油经过单向阀4从控制腔b向驱动腔a流动通过；而当控制腔压力p2小于驱动腔压力 p1时，不允许液压油经过单向阀4从驱动腔a向控制腔b流动；一个密封圈5，用于实现对延时装置内液压油的密封；一个压紧螺钉6，用于将节流活塞3压紧并固定在壳体1中设计好的位置；一个复位弹簧7，用于实现活塞2的向后运动，即实现活塞2的回位；一个被控部件8，该被控部件8属于需要延时动作的部件，在不同的应用场合可以是不同的部件，比如对于需要延时控制的液动换向阀来说可以是液动换向阀的阀芯，对于需要延时控制的液控单向阀来说可以是液控单向阀的阀芯。

[0026] 液压控制信号的驱动腔压力p1，可以经过壳体1上的油路进入到驱动腔a，不能通过单向阀4进入控制腔b， 进入驱动腔a的液压油可以经过节流活塞3中部凸台上的节流槽I进入控制腔b，但流速受到限制，进入控制腔b后变为控制腔压力p2，控制腔b的液压油推动活塞2向前运动，运动一段距离活塞行程L后，与被控部件8接触并推动被控部件8向前运动，直到控制腔压力p2作用到活塞2上的力与来自被控部件8的反作用力平衡或达到活塞2将复位弹簧7压紧到复位弹簧支撑台阶S1的位置，实现所需要的控制功能。当控制信号的驱动腔压力p1撤掉或降到很低后，在复位弹簧7的作用下，活塞2向后运动，此时控制腔压力p2大于驱动腔压力p1，单向阀4打开，油腔b的液压油快速通过单向阀4流出壳体1，直到活塞2向后运动到与节流活塞3接触并受到限位，实现活塞2的快速回位，被控部件8则根据其功能设计或者不动或者也复位。

[0027] 实施本发明一种液压延时控制装置液压延时控制方法如下。

[0028] （1）来自外部的控制油与驱动腔a连通，驱动腔a的液压油通过节流活塞3上的节流槽I进入控制腔b，进入控制腔b的液压油驱动活塞2运动。所述节流槽I或叫做节流孔是细长的螺旋节流槽，（2）因为控制油通过节流槽时遇到的阻力大，活塞2的运动速度受到限制，活塞2需要沿着轴向运动一段延时时间Td、位移活塞行程L后与被控制部件8接触，开始驱动部件8运动，完成控制动作。

[0029] （3）被控部件8返回时，液压油从控制腔b进入驱动腔a，经过节流槽I和单向阀4，然后流向外部油路，相对于上述（1）中所述的过程，可以实现被控部件8的快速返回。

[0030] （4）所述节流活塞3中部开设有节流槽I，节流槽I的横截面形状结构是三角形、圆弧形、或者是矩形，其最大节流槽宽度w、最大节流槽深度h都是比较小的量，通常节流槽宽度w≤1mm，节流槽深度h≥0.5mm，节流槽I沿圆周方向的环绕长度Lj可以根据延时时间Td的要求设计，所述节流槽I应当满足：节流槽长度/节流槽水力直径＞4。

[0031] 实施本发明一种液压延时控制装置，实现其液压延时控制的延时时间Td的算方法如下。

[0032] 设节流活塞3上的节流槽I的长度为Lj、横截面水力直径为d，其长径比满足Lj/d＞4。作为延时装置使用时，因为通过延时装置节流槽I的流量不大，可以认为节流槽I中的液压油的流动状态为层流状态，以此为依据对延时时间Td进行估算，根据流体力学理论，当驱动腔a和控制腔b之间的压差为（p1- p2）=Δp，液体的动力粘度为μ，通过节流槽I流量q计算方法如下进行估算：（1）
设活塞2的直径为D，则活塞2从活塞初始位置x0运动到被控件初始位置x1即活塞行程L所需要的时间为：
（2）
延时时间Td的调整方法：
式（2）是延时时间Td的估算方法，在应用过程中可以对延时时间Td进行调整，也可以不调整而完全根据式（1）、（2）进行计算。根据式（2），可以通过改变活塞行程L来调整延时装置的延时时间Td。因此可以通过以下方式调整延时时间Td：①改变活塞2的顶杆的轴向尺寸，直接改变活塞行程L；②改变节流活塞3的顶杆的轴向尺寸，通过改变活塞初始位置x0调整L；③增加一个装置，用于调整节流活塞3与活塞2之间的轴向尺寸，即调整被控件初始位置x1，达到调整活塞行程L的目的。

[0033] 实施本发明一种液压延时控制装置，与现有技术相比，参见附图2，被控部件8开始在被控件初始位置x1，当驱动腔压力p1上升到设定的驱动值pH后，被控部件8开始运动，期间基本没有延迟，直到被控部件8到达目的位置x2，当驱动腔压力p1减小到某个设定的压力值pL后，来自被控部件8的返回力将被控部件8推回到被控件初始位置x1，完成一个控制周期。整个过程中，密封圈5、密封压片9、压紧螺钉6实现密封功能，回油口T可接回油管路以防止活塞2前端油腔闭死。

[0034] 本发明与上述现有技术相比，参见附图1，被控部件8开始在被控件初始位置x1，没有控制信号时，驱动腔压力p1很低，小于一个设定的压力值pL，该压力的大小不足克服弹簧7的力来驱动活塞2向前运动，活塞2在复位弹簧7的作用下被推到与节流活塞3相接触，此时活塞2在活塞初始位置x0，节流活塞3起到对活塞2限位的作用。当驱动腔压力p1上升到设定的驱动值pH后，该压力的大小完全可以克服复位弹簧7的力并将活塞2向前推进，驱动腔压力 p1也达到驱动值pH，但无法通过单向阀4，只能经过节流活塞3中间的节流槽I进入控制腔b，并降低为控制腔压力p2，p2驱动活塞2运动，受节流槽I的节流限制，活塞2从活塞初始位置x0缓慢向被控件初始位置x1运动，此时被控部件8还没有开始运动，经过一段延时时间Td，活塞2到被控件初始位置x1，与被控部件8接触并驱动被控部件8开始运动直到被控部件8到达目的位置x2，这一过程实现了从驱动值pH出现到被控部件8的延时控制；
当驱动腔压力p1减小到设定的压力值pL后，来自被控部件8的返回力及复位弹簧7的回复力将被控部件8推向被控件初始位置x1，此时的油路除节流活塞3上的节流槽I外，单向阀
4打开，液压油从单向阀4快速通过，使得被控部件8快速回到被控件初始位置x1，在复位弹簧7的作用下，活塞2继续向回运动，直到受到节流活塞3的限位而停止运动，活塞2到达活塞初始位置x0，完成一个控制周期。在整个工作过程中，密封圈5、节流活塞3、压紧螺钉6实现密封功能。这一过程的特征是，从驱动值pH出现到被控部件8开始动作，之间有一个明显的延时时间Td，而驱动值pH卸掉后，被控部件8返回时则没有延时现象。