专利名称：先导液压系统的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及一种液压系统，尤其涉及一种先导液压系统。
背景技术：
诸如轮式装载机、挖掘机、推土机等的机械利用液压动力实现各种任 务，例如提升、降低和移动泥土或其它材料。这种机械通常配备有使用液 压流体的液压系统，以便能IW机具系统中的操作单元，例如联接装置、 伊斗等。机具系统中的操作单元通常由受致动器阀控制的液压致动器例如 液压缸驱动。致动器阀可在机械操作员的控制下通过先导液压系统中的机 具先导阀来操作。
这种机械常常用在恶劣的环境中，例如建筑工地。在正常操作期间或 者在维修期间，灰尘、泥土以及其它碎屑可进入先导系统并且污染通过各 种通道例如密封件或出口的M流体。先导液压系统的某些构件，例如机 具先导阀、减压阀等，对于污染物尤其敏感。例如，先导液压系统中的典 型机具先导阀具有较小的流体通路，并且比致动器阀更容易受到液压流体 中的污垢或碎屑的不利影响。由于液压流体的污染而导致的阀的失效可能 导致整个先导M系统发生故障，并且可能会对机具系统造成不利影响。 结果可能是相当长的机械停工以及增加维护/修理成本。
先导供应管路中通常设有低成本的粗滤网，以便筛除液压流体中的污 染物，并且可对先导液压系统实现一定的保护以使之不受污染物影响。但 是，因为低成本的粗滤网对于过滤污垢和碎屑仅部分有效，所以液压流体 可能仍被污染。此外，由于低成本的粗滤网的高流体压力过滤能力有限， 所以低成本的粗滤网通常位于低压区域，经常是在敏感阀的下游。由于污
4染的流体可能在到达下游粗滤网之前流过敏感阀，所以这种粗滤网为阀提 供的保护是有限的。
1988年6月28日授予Hirata等人的US专利No. 4753158 ( "，158专 利")公开了用于操作方向控制阀的先导液压系统。在，158专利的系统中， 具有两个先导室的方向控制阀设置在液压泵的下游，并且布置成控制从液 压泵到行程马达的液压流体供应。先导液压系统包括用于将流体引向先导 室的先导阀、流量控制阀和先导管路。，158专利的系统用于降低行程马达 所引起的冲击水平，并且提高与先导液压系统相关联的耐用性和可操作性。
尽管，158专利的系统适合于其预期用途，但先导M系统中的敏感构 件的耐用性和可操作性可能存在问题。，158专利的先导液压系统没有认识 到控制阀对液压流体中污染物的敏感性，并且没有公开任何用于清洁液压 流体的过滤设备。缺少对液压流体的合适过滤，所公开的控制阀将会受到 液压流体中污染物的不利影响，并且先导液压系统可能会由于这种污染物 造成的控制阀的故障而频繁地停机。
本实用新型的系统和方法旨在改进现有技术。
实用新型内容
一方面，本实用新型涉及一种先导液压系统。该系统包括贮液器和先 导供应管路，该先导供应管路从该贮液器引出并形成先导液压系统的流体 路径。先导泵在先导供应管路中设置在贮液器的下游，并且构造成从l&液 器中抽出流体以及在先导供应管路中生成流体流。至少一个高压过滤器在 先导供应管路中设置在先导泵的下游。至少一个机具先导阀设置在该至少 一个高压过滤器的下游。
另 一方面，本实用新型涉及一种保护先导液压系统的构件免受污染物 影响的方法。该方法包括利用先导泵从贮液器抽出流体并生成先导供应管 路中的流体流，该先导泵在先导供应管路中设置于贮液器的下游。该方法 包括使用在先导供应管路中设置于先导流体泵下游的至少一个高压过滤器 过滤流体，并且通过该至少一个高压过滤器防止污染物到达先导液压系统的构件。
图l是示例性公开的机械的示意图2是用于图1的机械的示例性公开的先导液压系统的示意图。
具体实施方式
图1示出本实用新型的先导液压系统可应用于其中的示例性机械IO。 机械10可以是固定机械或活动机械，其执行与诸如矿业、建筑、农业、运 输等行业或任何其它已知行业相关联的一些类型的操作。例如，机械10 可以是轮式装载机、推土机、挖掘机、非公路机械等。机械10可包括动力 源12、冷却风扇20、机具系统28和操作台22例如封闭的驾驶艙。
动力源12可包括发动机(未示出)，该发动机可以是例如汽油发动机、 柴油发动机、气体燃料发动机例如天然气发动机、或本领域技术人员显而 易见的任何其它发动机。动力源12还可实现为其它形式的动力源，例如燃 料电池、储能设备或任何其它合适的动力源。
冷却风扇20可被动力源12间接驱动。具体地，冷却风扇20可包括多 个叶片，和与机械10的动力源12相关联的液压冷却风扇马达24。可利用 由液压泵加压的流体驱动冷却风扇马达24 ，以使风扇叶片抽取或推送空气 通过动力源12或与动力源12相关联的热交换器(未示出)，所迷液压泵 由动力源12驱动。通过冷却风扇马达24的加压流体的流量可与冷却风扇 20的转速相对应。
机具系统28可包括多个操作单元例如臂30，和以已知方式连接到该 臂30以升高和降低该臂30的至少一个线性液压致动器，例如液压缸30。 机具系统28还可包括被臂30枢转地支承的机具，例如伊斗32。伊斗32 可被一个或多个液压缸(未示出)操纵以相对于臂30倾斜。尽管机具被示 出为伊斗32，但K具可为任何其它类型的操作单元，例如土伊、叉子等。 液压缸34可通过缸体内活塞的伸出和缩回提供用以提升和降低臂30的力。搮作台22可位于动力源12和机具系统28中间。操作台22可包括转 向系统，该转向系统具有转向控制机构，例如转向轮(未示出)或操纵杆 装置(用于操纵杆转向)。操作台22还可包括至少一个控制设备26例如 控制杆，以使操作员能控制各种构件。例如，控制设备26可使操作员能经 由先导液压系统中的控制阀来操纵机具系统28的构件。
图2示出用于机械10的示例性液压系统100。该液压系统100可包括 才凡具系统28、转向系统170、先导液压系统130和现有技术已知的其它系 统及构件。先导液压系统130可插置于操作台22中的至少一个控制设备 26与机具系统28之间。操作员可有效地经由先导:^H系统130与机具系 统28连通。
先导液压系统130可包括构造成存贮并向先导系统提供^￡流体的|& 液器122。该流体可例如为专用液压油或任何其它合适的流体。在示例性 液压系统100中，贮液器122还可直接用于机具系统28，并可通过先导液 压系统130间接用于转向系统170。在一些实施例中，贮液器122还可直 接用于转向系统170和/或其它系统例如制动系统。例如， 一些轮式装载机 的转向系统170和制动系统被由与机具系统28相同的贮液器直接供给。还 可设想，液压系统100可替代性地包括多个分离/独立的贮液器，其中每个 贮液器专用于特定用途。
在一些机械中，贮液器122可包括相关联的再循环回路120。例如， 再循环回路120可包括低压泵126和在该低压泵下游的过滤器124。在一 个实施例中，再循环回路120可完全设置在贮液器122中。在另一实施例 中，再循环回路120可适当地设置在贮液器122外部并与该贮液器122相 邻。低压泵126可以是螺旋泵、齿轮泵或任何其它合适的低压泵。过滤器 124可以是j氐压过滤器、中压过滤器或任何其它合适的过滤器。再循环过 滤回路120可选择性地或连续地从贮液器122中抽出流体，使该流体通过 过滤器124，并使该流体返回l&液器122。
先导液压系统130可包括先导供应管路131,该先导供应管路从j^液 器122引出并形成先导液压系统130的流体路径。各种构件可与先导供应管路131相关联。例如，先导液压系统130可包括在先导供应管路131中 设置在贮液器122下游的先导泵132。先导泵132可构造成从贮液器122 中抽出流体，并且在先导供应管路131中生成流体流。先导泵132可以是 高压泵，其可通过从贮液器122中抽出流体、加压该流体并强制该流体通 过先导供应管路131而在先导供应管路131中生成流体流。先导泵132附 近的液压可以高达180巴或更高。先导泵132可以例如为定排量泵，例如 齿轮泵、径向活塞泵、轴向活塞泵、回旋叶片泵等。先导泵132还可以例 如为变排量泵，例如斜盘式泵。
先导供应管路131中的加压流体可被引导通过例如位于先导泵132下 游的至少一个高压过滤器134。高压过滤器134可例如是柱状过滤器元件， 其具有用于捕获污染物的带褶皱介质。过滤器134可包括在从小于5微米 到30孩i米的范围内的篩孔尺寸。还可设想用以实现高过滤效率的其它类型 的高压过滤器。高压过滤器134可适用于高达180巴或更高的流体压力。 在一个实施例中，至少一个高压过滤器134可包括并行连接并且在先导供 应管路131中设置于先导泵132下游的多个高压过滤器。在另一实施例中， 至少一个高压过滤器134可包括串联连接并且在先导供应管路131中设置 在先导泵132下游的多个高压过滤器。
在高压过滤器134的下游，可设置至少一个减压阀，所述减压阀包含 在风扇控制和制动加注阀(填充阀)160中。在一些实施例中，阀160可 包括多个减压阀。例如，阀160可包括经由管道162连接到转向系统170 的减压阀161。减压阀161可控制与转向系统170相关联的流体压力。阀 160还可包括经由管道165与至少一个机具先导阀140连接的减压阀163。 减压阀163可控制与机具先导阀140相关联的流体压力。在风扇控制和制 动加注阀160的下游，可i殳置用于驱动负载137的液压马达136。如图1 所示，马达136可以是冷却风扇马达24，并且负载137可以是冷却风扇20。 先导系统130可进一步包括冷却器138，该冷却器位于液压马达136的下 游，并且构造成降低液压流体的温度。冷却器138可包括通过管道164连 接到贮液器122的出口。机具先导阀140可能受到液压流体中的污垢、碎屑等的污染。机具先 导阀140可以是液力机械阀或电液阀，并且例如可具有中间或备用位置以 及多个操作位置。机具先导阀140可例如经由联接装置141连接到控制设 备26。控制设备26可包括杠杆，联接装置141可以是机械联杆。但是， 还可设想，控制i殳备26可以是包含适当致动器的电控制器。致动器和机具 先导阀140之间的联接装置141可以是任何合适的机械、电、气动或液压 类型的联接装置。操作员可操作控制设备26以使机具先导阀40移位到预 定位置，从而例如允许流体自由流动或者阻止流体流动。减压阀161和163、 机具先导阀140可都对于流体中的污染物敏感。先导流体泵132下游的至 少一个高压过滤器134可过滤先导供应管路131中的流体，并防止污染物 到达先导液压系统的构件，例如敏感的阀140、 161和163。机具先导阀140 可构造成控制与液压系统IOO相关联的其它下游液压设备。例如，机具先 导阀140可经由机具系统28中的联接装置143—例如机械、电或液压联接 装置一与下游致动器阀156连通。控制设备26可被操作员操纵以将机具先 导阀140致动到预定位置，从而调节流体流并控制致动器阀156的位置。 在一些轮式装载机中，控制设备26可以是用于控制与致动器阀156成一体 的比例电磁阀的电子杠杆。致动器阀156可打开或关闭流体通路，以允许 或阻止流体流到下游构件，例如液压缸34。与机具先导阀140相比，致动 器阀156可具有较大的通路，并因此可对液压流体中的污染物不太敏感。
如图2所示，机具系统28可包括从一贮液器引出的机具供应管路128， 该ji&液器可以是如图2所示的先导系统130中的贮液器122。贮液器还可 以是专用于机具系统28的单独的贮液器。机具系统泵152可位于机具供应 管路128中，并且过滤器154可位于该机具系统泵152的下游并位于致动 器阀156的上游。根据阀156是低压阀还是高压阀，过滤器154可以是具 有合适效率的低压过滤器或高压过滤器。机具系统28还可包括液压缸34, 该液压缸构造成可伸缩以操纵所述臂30。液压缸34可以是在图2中概略 示出的线性双作用液压缸。液压缸34可例如经由合适的供给和返回管路一 例如在图2中概略示出的管路157—液压连接到致动器阀156,并且受该致
9动器阀156控制。 工业适用性
所公开的先导液压系统130可用于具有液压系统的任何机械，以将液 压流体提供给各种液压控制的构件。先导液压系统130可用于恶劣环境， 在该环境下污染物可进入液压系统并且污染液压流体，导致敏感构件一例 如机具先导阀和减压阀一失效或损坏。所^Hf的先导液压系统可提供改进 的过滤效率，更好地保护敏感间，并且更好地抵抗环境污染。在机械10 中使用这种先导液压系统130可大大降低停工损失和维修成本。
如图2所示，先导液压系统130可在先导供应管路131中包括贮液器 122。 ^液器122可用于存储流体并且将流体供给各种系统和构件。例如， 贮液器122可服务于先导液压系统130和/或机具系统28和/或各种其它机 械系统。先导液压系统130可包括位于贮液器122下游的先导泵132。先 导泵132可从贮液器122中抽出流体，并在先导供应管路132中生成流体 流。可在先导泵132的下游^L置至少一个高压过滤器134，它可用于清除 流体流中的污染物，从而保护下游构件例如机具先导阀140、减压阀161 和163等。可串联连接或并行连接多个高压过滤器134以提高过滤效率。 高压过滤器134可维持高达180巴或更高的液压。高压过滤器134可以是 具有从小于5微米到30微米的筛孔尺寸的高效过滤器。
来自高压过滤器134的清洁流体可流过各种先导系统构件，例如风扇 控制和制动加注阀160，该加注阀可包括减压阀161和163。减压阀161 可控制与下游转向系统170相关联的压力，该转向系统可用于控制机械10 的移动方向。减压阀163可控制与下游机具先导阀140相关联的压力。在 通过风扇控制和制动加注阀160之后，液压流体可,皮引到液压马达136和 冷却器138。液压马达136可用于驱动与该马达136 4几械或电相关的负载 137。在一个实施例中并且参照图1,马达136可以是冷却风扇马达24，负 载137可以是由马达24驱动的冷却风扇20。冷却风扇20可与动力源12 例如发动才A4目关联，以降^氐该发动机的温度。冷却器138可位于液压马达136的下游，并可用于降低来自马达24的流体的温度。离开冷却器138的 出口的流体可经由管道164返回贮液器122。
离开风扇控制和制动加注阀160的M流体流还可被引到减压阀163 下游的至少一个机具先导阀140。机具先导阀140可用于调节流体流动和 压力，以控制其它下游构件一例如机具系统28中的致动器阀156。机具先 导阀140可例如净皮操作员经由联接装置141和控制设备26操作，并可液力 机械或电液地操作。机具先导阀140还可与机具系统28中的下游致动器 156液压关联。当操作员操纵控制设备26时，机具先导阀140可被致动以 将阀元件移位到预定位置。通过打开或关闭流体通路，机具先导阀140可 调节流体流动和压力，从而控制下游致动器阀156。因此，致动器阀156 可^皮机具先导阀140移位到预定位置，并且可调节到达和离开液压缸34 的流体室的液压流，以使该液压缸伸展和缩回。液压缸34可用于控制机械 10的各种操作单元例如臂30、伊斗32、伊子或任何其它类型的操作单元。
通过将至少一个高效、高压过滤器定位在先导泵的下游和敏感构件例 如机具先导阀的上游，所7>开的先导液压系统可通过防止液压流体中的污 染物到达敏感构件来提供更有效的保护。因此，所公开的先导液压系统可 大大减少停工损失和维修成本。应指出，术语"防止"在此应作字面解释， 而非绝对理想化的，其含义是从策略上尽可能合理地接近目标。本领域技 术人员应认识到，绝对地防止液压流体中的污染物到达敏感的先导液压系 统构件是不现实的。但是，文中公开的示例性实施例例如通过在这些构件 的上游设置至少一个高压过滤器以确保过滤结果改进并且对这些构件实现 更好的保护，可基本解决与敏感构件相关联的污染问题。
本领域技术人员将清楚地看到，可对所7〉开的先导液压系统做出各种 修改和变型。本领域技术人员将从所公开的实施例的描述和实践中清楚地 看到先导液压系统的其它实施例。说明书和示例应仅被i人为是示例性的， 本实用新型的真实范围由所附权利要求限定。
ii
权利要求1.一种先导液压系统，其特征在于，该系统包括贮液器；先导供应管路，该先导供应管路从贮液器引出并形成该先导液压系统的流体路径；先导泵，该先导泵在该先导供应管路中设置在该贮液器的下游，并且构造成从该贮液器中抽出流体并在该先导供应管路中生成流体流；至少一个高压过滤器，该至少一个高压过滤器在该先导供应管路中设置在该先导泵的下游；以及至少一个机具先导阀，该至少一个机具先导阀设置在该至少一个高压过滤器的下游。
2. 根据权利要求l的系统，其特征在于，所述至少一个高压过滤器 包括并行连接的并且在所述先导供应管路中i殳置在所述先导泵下游的多个 高压过滤器。
3. 根据权利要求l的系统，其特征在于，所述至少一个高压过滤器 包括串联连接的并且在所述先导供应管路中设置在所述先导泵下游的多个 高压过滤器。
4. 根据权利要求l的系统，其特征在于，该系统还包括与所述贮液 器相关联的再循环回路，所述再循环回路包括低压泵和位于所述低压泵下 游的过滤器。
5. 根据权利要求l的系统，其特征在于，该系统还包括设置在所述 至少一个高压过滤器下游的至少一个减压阀。
6. 根据权利要求l的系统，其特征在于，所述先导泵是定排量高压泵。
7. 根据权利要求l的系统，其特征在于，所述先导泵是变排量高压泵。
8. 根据权利要求l的系统，其特征在于，所述至少一个机具先导阀是液力机械阀和电液阀之一。
9. 根据权利要求l的系统，其特征在于，所述至少一个高压过滤器 具有在小于5微米到30微米的范围内的筛孔尺寸。
10. 根据权利要求l的系统，其特征在于，该系统还包括、M马达， 该液压马达设置在所述至少一个高压过滤器下游，并且用于驱动负载。
11. 根据权利要求10的系统，其特征在于，所述M马达是冷却风 扇马达，所述负载是冷却风扇。
12. 根据权利要求l的系统，其特征在于，该系统还包^i殳置在所述 至少一个高压过滤器下游的冷却器。
13. —种包含液压系统的机械，其特征在于，该机械包括 至少一个液压缸；用于使所述至少 一个液压缸伸展和缩回的至少 一个致动器阀；以及 先导液压系统，包括 贮液器；先导供应管路，该先导供应管路从贮液器引出并形成该先导液压 系统的流体路径；先导泵，该先导泵在该先导供应管路中设置在该贮液器的下游， 并且构造成从该贮液器中抽出流体并在该先导供应管路中生成流体流；至少一个高压过滤器，该至少一个高压过滤器在该先导供应管路 中设置在该先导泵的下游；至少一个机具先导阀，该至少一个机具先导阀，没置在该至少一个 高压过滤器的下游；以及至少一个减压阀，该至少一个减压阀i殳置在该至少一个高压过滤 器的下游。
14. 根据权利要求13的机械，其特征在于，该机械是轮式装载机。
专利摘要本实用新型公开了一种先导液压系统。该系统包括贮液器和从贮液器引出并形成该先导液压系统的流体路径的先导供应管路。先导泵在该先导供应管路中设置在该贮液器的下游，并且构造成从该贮液器中抽出流体并在该先导供应管路中生成流体流。至少一个高压过滤器在该先导供应管路中设置在该先导泵的下游。至少一个机具先导阀设置在该至少一个高压过滤器的下游。
文档编号F15B15/08GK201420721SQ20092000295
公开日2010年3月10日 申请日期2009年2月1日 优先权日2008年1月30日
发明者J·D·鲍思, W·T·佩恩 申请人:卡特彼勒公司