一种流体控制装置及包括其的控制系统制造方法及图纸

本申请公开了流体控制装置及其控制系统，流体控制装置包括控制阀，控制阀的阀体内部设有供流介质容腔和回流介质容腔，阀体上设有连通供流介质容腔的供流介质进入通道和供流介质排出通道，阀体上设有连通回流介质容腔的回流介质进入通道和回流介质排出通道；控制阀还包括供流通断控制开关和回流通断控制开关，供流通断控制开关控制供流介质排出通道的开闭，回流通断控制开关控制回流介质进入通道的开闭；流体控制装置还包括负压发生装置，回流介质容腔与负压发生装置相联接，当负压发生装置处于形成负压的工况时，使回流介质容腔内的流体流出。本申请所述流体控制装置能够替代传统的多路阀，且能为液控系统的数字化、智能化控制提供技术基础。制提供技术基础。制提供技术基础。

【技术实现步骤摘要】
一种流体控制装置及包括其的控制系统


[0001]本申请属于流体传动
，尤其属于液压传动
，特别涉及一种流体控制装置及包括其的控制系统。

技术介绍

[0002]流体传动技术被广泛地应用于各行各业。尤其在工程机械领域中应用的更加普遍。工程机械(例如具有液压系统的装载机、挖掘机、起重机、混凝土泵车等)具有工作效率高、作业能力强等优势而得以广泛的应用，可以说，工程机械的出现使盖高楼、架高铁、某些特种设备的安装等的操作更加简单、更加高效、更加省力、省成本，甚至能够完成之前不可能完成的工作。在现代化的建设进程中，工程机械扮演者居功至伟的角色。虽然现有的工程机械已经能够满足绝大多数的工程的要求，但是现有的工程机械绝大多数都需要操作人员现场操控实施相关的作业，在某些特殊工况、高危应用场合下，甚至会给操作人员的生命带来极大的威胁，即使个别通过传感技术能够远程人工操作的液压系统，也因流量和压力在节流口处的非线性关系，流量或压力都难以建立与现代电控脉冲信号的线性对应关系，从而难以实现通过芯片的控制程序进行的智能化控制，最多能够实现特定人员的远程模拟操控。以挖掘机为例，液控挖掘机是各种土方施工中不可或缺的机械设备，尤其被广泛应用于包括抗震救灾、有毒环境、危险隧道、灭火救援、悬崖开路、爆炸现场清理等工作特殊工况作业施工中，对操作人员带来极大的极大的危险。倘若能够实现工程机械的智能控制化操作，工程机械在解放劳动力的同时提高了作业安全，也必将极大程度地提升工程机械的工作能力、降低使用、维修等成本。然而要实现含有液控系统的装备的智能控制化，如果通过及时反馈调整的方法实现智能控制成本太高，目前技术条件也难以实现，因此，结合现有电子电气离散化数字控制的技术特点，液压技术的智控也必然首选液压系统的离散化、数字化，现有的液控系统受其组成元件的结构、功能缺陷以及组件间的组合缺陷的限制，使液控系统的各种功能相互耦合、相互牵制，很难实现液压介质的离散化、数字化，在现有的技术实力下，实现液控系统的智控化仅是一种不断调整的拟合算法，不易实现量化控制，因此有必要对现有的液控系统所包含的各种组成元件、元件之间的组合进行针对性地重新构思、重新设计。
[0003]现有的任何液控系统中，液控系统需要具备多项功能(例如现有的挖掘机需要通过液控系统对液压执行元件的控制实现各臂之间的变幅、液控行走、液控回转的功能)，为此，必定需要设置多路阀，然而为了节省安装空间以及便于操控，多路阀往往是由单片阀叠加而形成，且共用一个供油油路和一个回油油路，不管是串联还是并联，单片阀之间的供油压力和流量相互耦合、彼此干扰，故难以实现数字化、离散化，更不能实施精准控制及智能控制。
[0004]现有的多路阀对各个执行元件的需求比较单一，为了便于加工、提高加工精度，多路阀由多个单片阀根据功能、工况的需要叠加并通过螺栓连接而成，虽然单阀片的加工精度能够得到很好的保障，但由于加工精度、安装变形等因素的存在，必然导致现有多路阀存
在片间渗漏以及阀芯卡滞等问题，严重影响包括所述多路阀的液控系统的可靠性、稳定性和安全性。
[0005]现有的多路阀中的单片阀往往是一根阀芯共同控制供油油路、执行元件的进油口、回油油路以及执行元件的出油口的开闭，不同油路的开关状态耦合在一起，用来同时改变流体流动的方向或者通过节流口开度的大小对执行元件的流量进行调节，各执行元件之间势必会发生相互影响，严重影响现有包括多路阀的流体系统实现离散化、数字化、智能控制化的实现。
[0006]现有的多路阀除了上述缺陷之外，包括液控系统的装备在使用过程中往往存在振动大的问题，所以一般通过加粗连接螺栓及增加连接锁紧力矩来克服多个单片阀叠加形成的多路阀的片间渗漏问题，但随着时间的推移和螺栓的疲劳拉伸等因素的影响，使用一段时间后仍会产生片间渗漏的问题；值得注意的是，由于加大了螺栓的连接锁紧力矩，通过片间压缩变形的密封形式也会因阀体连接面的平行度、平面度、材料蠕变等使多路阀的阀体变形，进而影响配合精密的阀芯运动，甚至容易造成多路阀内部的阀芯卡滞问题；并随着连接螺栓长度的增加，越会造成受力不均和疲劳蠕变，因此，现有多路阀每一片都尽量减小厚度，随之而来的会使多路阀的流道变狭窄、弯曲，同时压力损失陡增，进而使现有的多路阀存在诸多难以避免的技术瓶颈。
[0007]另外，现有技术中，执行元件(尤其是液压油缸)需要将非工作一侧的流体介质从其内部排出，因节流口和管路元件的阻碍作用，使得排出部分存在背压，而这种背压所产生的功率，在多数情况下，是一种阻碍执行元件的正常做功的无效或有害功耗，属于引起流体介质发热的一种无效功率，而且还造成执行元件的响应延迟，影响工作效率。因此，应该建立一种负压通道，用于做正功，为此，本专利技术包含了负压发生装置。
[0008]为了解决现有液控系统的离散化、数字化及智能控制化，需要结合新型离散化、数字化控制系统，对现有的多路阀进行创新性构思和设计，以克服现有多路阀所存在的换向死区较大、控制的耦合因素较多，缺少灵活适应执行元件多变工况的要求。为此，申请人提出了一种能够解决现有多路阀所存在的至少上述技术问题的控制阀及应用所述控制阀的控制系统。
[0009]需要说明的是，上述内容属于专利技术人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供了一种流体控制装置及包括其的控制系统，以解决上述技术问题中的至少一个技术问题。
[0011]本专利技术所采用的技术方案为：
[0012]一种流体控制装置，包括控制阀，所述控制阀包括阀体，所述阀体内部设有供流介质容腔和回流介质容腔，所述阀体上设有连通所述供流介质容腔的供流介质进入通道和供流介质排出通道，所述阀体上设有连通所述回流介质容腔的回流介质进入通道和回流介质排出通道；
[0013]所述控制阀还包括供流通断控制开关和回流通断控制开关，所述供流通断控制开关控制所述供流介质排出通道的开闭，所述回流通断控制开关控制所述回流介质进入通道的开闭；
[0014]所述供流介质容腔对执行元件提供流体介质，所述回流介质容腔收纳回流的流体介质；
[0015]所述供流通断控制开关和所述回流通断控制开关受驱动单元驱动；
[0016]所述流体控制装置还包括负压发生装置，回流介质容腔与所述负压发生装置相联接，当所述负压发生装置处于形成负压的工况时，使回流介质容腔内的流体流出；当所述负压发生装置处于非工作的工况时，所述负压发生装置作为回流介质容腔内的流体介质排出的过道。
[0017]进一步选择性地使所述负压发生装置设为缸体活塞机构，所述缸体活塞机构包括缸体和活塞，所述活塞与所述缸体形成容积可变的第一容腔，所述缸体上设有连通所述第一容腔的第一介质入口和第一介质出口；所述回流介质容腔经所述回流介质排出通道与所述第一介质入口相连接，于所述回流介质排出通道上设置控制回流介质排出通道通断的第一开关单元，于所述第一介质出口处或其下游的流体通道上设置第二开关单元；
[0018]当所述第一容腔的体积增大时，处于工作流路上的回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体控制装置，其特征在于，包括控制阀，所述控制阀包括阀体，所述阀体内部设有供流介质容腔和回流介质容腔，所述阀体上设有连通所述供流介质容腔的供流介质进入通道和供流介质排出通道，所述阀体上设有连通所述回流介质容腔的回流介质进入通道和回流介质排出通道；所述控制阀还包括供流通断控制开关和回流通断控制开关，所述供流通断控制开关控制所述供流介质排出通道的开闭，所述回流通断控制开关控制所述回流介质进入通道的开闭；所述供流介质容腔对执行元件提供流体介质，所述回流介质容腔收纳回流的流体介质；所述供流通断控制开关和所述回流通断控制开关受驱动单元驱动；所述流体控制装置还包括负压发生装置，回流介质容腔与所述负压发生装置相联接，当所述负压发生装置处于形成负压的工况时，使回流介质容腔内的流体流出；当所述负压发生装置处于非工作的工况时，所述负压发生装置作为回流介质容腔内的流体介质排出的过道。2.根据权利要求1所述流体控制装置，其特征在于，所述负压发生装置设为缸体活塞机构，所述缸体活塞机构包括缸体和活塞，所述活塞与所述缸体形成容积可变的第一容腔，所述缸体上设有连通所述第一容腔的第一介质入口和第一介质出口；所述回流介质容腔经所述回流介质排出通道与所述第一介质入口相连接，于所述回流介质排出通道上设置控制回流介质排出通道通断的第一开关单元，于所述第一介质出口处或其下游的流体通道上设置第二开关单元；当所述第一容腔的体积增大时，处于工作流路上的回流介质排出通道上的第一开关单元处于打开状态，且所述第二开关单元处于关断状态；当所述第一容腔的体积减小时，处于工作流路上的回流介质排出通道上的第一开关单元处于关断状态，且所述第二开关单元处于接通状态。3.一种流体控制装置，其特征在于，包括控制阀，所述控制阀包括阀体，所述阀体内部设有两个或两个以上供流介质容腔和至少一个回流介质容腔，每个所述供流介质容腔和一个或一个以上所述回流介质容腔相适配并作为同一流路的组成部分；每个所述供流介质容腔分别与设置在所述阀体上的供流介质进入通道和至少一个设置在所述阀体上的供流介质排出通道相连通，且于每个所述供流介质排出通道上设有供流通断控制开关；每个所述回流介质容腔分别与至少一个设置在所述阀体上的回流介质进入通道和设置在所述阀体上的回流介质排出通道相连通，且于每个所述回流介质进入通道上设有回流通断控制开关；所述供流介质容腔对执行元件提供流体介质，所述回流介质容腔收纳回流的流体介质；所述供流通断控制开关和所述回流通断控制开关受驱动单元驱动；所述流体控制装置还包括负压发生装置，回流介质容腔与所述负压发生装置相联接，所述阀体上设置的回流介质容腔分别与负压发生装置相联接，当所述负压发生装置处于形成负压的工况时，使回流介质容腔内的流体流出；当所述负压发生装置处于非工作的工况
时，所述负压发生装置作为回流介质容腔内的排出流体的过道。4.根据权利要求3所述流体控制装置，其特征在于，所述负压发生装置设为缸体活塞机构，所述缸体活塞机构包括缸体和活塞，所述活塞与所述缸体形成容积可变的第一容腔和第二容腔，所述缸体上设有连通所述第一容腔的第一介质入口和第一介质出口以及设有连通所述第二容腔的第二介质入口和第二介质出口；部分所述回流介质容腔中的每一个分别经回流介质排出通道、第一介质入口与所述第一容腔连通，其余部分所述回流介质容腔中的每一个分别经回流介质排出通道、所述第二介质入口与所述第二容腔连通，于每个所述回流介质排出通道上设置第一开关单元，与所述第一容腔连通的回流介质容腔经第三开关单元与与所述第二容腔连通的回流介质容腔中的至少一个连通；于所述第一介质出口处或其下游的流体通道以及所述第二介质出口处或其下游的流体通道上分别设置第二开关单元；当所述第一容腔的体积增大时，处于工作流路上且与所述第一容腔相连接的回流介质排出通道上的第一开关单元处于打开状态，且与所述第一容腔相联的第二开关单元处于关断状态；当所述第一容腔的体积减小时，处于工作流路上且与所述第一容腔相连接的回流介质排出通道上的第一开关单元处于关断状态，且与所述第一容腔相联的第二开关单元处于打开状态；当所述第二容腔的体积增大时，处于工作流路上且与所述第二容腔相连接的回流介质排出通道上的第一开关单元处于打开状态，且与所述第二容腔相联的第二开关单元处于关断状态；当所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄爱武，王洪涛，
申请(专利权)人：潍坊嘉腾液压技术有限公司，
类型：发明
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