專利名稱：帶有緊急情況操作器的導向控制電磁閥的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及導向操作的比例液壓閥，尤其涉及可電氣控制的此類閥。
諸如起重機車之類的工業(yè)用設(shè)備具有由液壓缸和活塞配置所操作的可移動的部件。傳統(tǒng)上，將液壓流體輸送至液壓缸已由人工閥來控制，如美國專利號5,579,642號中所揭示的。機械連接有一人工操作桿，用以移動位于閥內(nèi)的閥柱。相對于閥體內(nèi)的空腔將該閥柱移動到不同的位置中能使加壓的液壓流體從泵流動至其中一個液壓缸腔室中，并從另一個腔室中排出。通過改變閥柱的移動度可改變流動到相關(guān)腔室中的流速，從而使活塞以成比例的不同的速度移動。
由于人工閥安裝在設(shè)備的駕駛室中，因而必須有獨立的液壓管線從閥延伸至相關(guān)的液壓缸。當前存在著這樣一種傾向，即遠離人工操作的液壓閥，而采用電氣控制，并采用電磁閥。由于控制閥無須位于駕駛室中，因而此種類型的控制可簡化液壓系統(tǒng)管路。取而代之的是，電磁閥安裝在相關(guān)液壓缸的附近，從而只需來自泵的一個液壓管線和需要穿過設(shè)備的返回至流體液箱的另一個管線。雖然電信號必須從駕駛室傳送至電磁閥，但導線要比加壓的液壓管線容易鋪設(shè)，而且不易發(fā)生故障。
電磁操作的導向控制閥用于控制液壓流體的流動而言是眾所周知的，它利用一電磁線圈將銜鐵沿一個方向移動，以便打開閥。該銜鐵作用在導向提升閥上，該提升閥控制流體流過位于主提升閥中的導向通道的流動。閥的打開量正比于施加給電磁線圈的電流量，從而能按比例地控制液壓流體的流動。一彈簧作用在銜鐵上，以便當從電磁線圈中除去電流時，關(guān)閉該閥。其中一種類型的電磁操作的導向控制閥在美國專利號5,878,647中有所描述。
在液壓系統(tǒng)或者電氣系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，工業(yè)用起重機車要求起重臂能夠以一種受控的方式下降。當液壓致動器由位于駕駛室中的閥來控制時，這是容易辦到的。然而，遠距離設(shè)置的電磁閥則難以實現(xiàn)人工下降。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種用于在液壓系統(tǒng)或電氣系統(tǒng)的其中之一或者兩者發(fā)生故障時、以一種受控的人工方式來操作液壓致動器的機構(gòu)。該機構(gòu)尤其適于在液壓致動器附近的諸遠距離位置上配備諸電磁閥的設(shè)備。
導向控制操作的控制閥具有可選擇地接合閥座的主提升閥，該提升閥用于控制流體流過該閥的流動。如在傳統(tǒng)導向控制閥中，主提升閥的遠離閥座的一側(cè)上的控制腔室內(nèi)的壓力決定了提升閥的位置，也因此決定了該閥的打開或關(guān)閉狀態(tài)。在正常操作中，控制腔室內(nèi)的壓力是由導向提升閥來決定的，該提升閥由諸如電磁閥之類的裝置所操作。
本發(fā)明增設(shè)了在緊急情況下、可用于打開導向操作的控制閥的排放閥。該排放閥響應(yīng)控制信號而釋放導向操作的控制閥的控制腔室內(nèi)的壓力，并將主提升閥移動到打開的位置中。
在緊急情況消除機構(gòu)的較佳實施例中，在導向操作的控制閥的本體內(nèi)形成有輔助孔。一排放提升閥可滑動地置于輔助孔中，從而在該排放提升閥的一側(cè)上限定第一空腔，而在該提升閥的另一側(cè)上限定第二空腔。該第一空腔容納控制信號，而第二空腔則與蓄液槽相連。排放提升閥還在輔助孔中構(gòu)成一中間空腔，該中間空腔與導向操作的控制閥的控制腔室相連。排放提升閥在導向操作的控制閥中的位置響應(yīng)第一空腔內(nèi)的控制信號壓力來調(diào)節(jié)控制腔室與第二空腔之間的流體流動。
在緊急情況中可采用一可人工操作的手泵或者其它加壓流體源，用以將控制信號輸送至排放提升閥，并打開導向操作的控制閥。
附圖簡介
圖1是安裝有本發(fā)明的一種工業(yè)用起重機車的示意圖；圖2是包含有用于緊急操作的消除機構(gòu)的一種控制閥組件的局部剖視圖；圖3是具有另一種裝置的一種消除機構(gòu)的剖視圖；以及圖4是安裝有緊急情況消除機構(gòu)的第二實施例的一種控制閥組件的剖視圖。
發(fā)明的詳述請先參閱圖1，諸如圖示的遠距離起重裝置(telehandler)之類的工業(yè)用起重機車10具有帶有駕駛室14的車架12。該車架12支承用于驅(qū)動一對后輪16的發(fā)動機或蓄電池供電的電動機(未圖示)。一對前輪18則由駕駛室14來駕駛。
一起重臂(boom)20可樞轉(zhuǎn)地連接于車架12的后部。第一傳感器21提供代表該起重臂的樞轉(zhuǎn)角度的信號。一伸縮臂22在起重臂20中滑動，并且第二傳感器23提供代表該伸縮臂22自起重臂20延伸距離的信號。一對叉架24可樞轉(zhuǎn)地安裝在伸縮臂22遠離起重臂20的末端上。該對叉架24系用于提升貨盤上的打包貨物的傳統(tǒng)設(shè)計。第三傳感器25提供代表該叉架的樞轉(zhuǎn)角度的信號。來自傳感器21、23和25的信號被傳送至車架12上的微型控制器(未圖示)。
該工業(yè)用起重機車10具有控制起重臂20、伸縮臂22和叉架24的液壓系統(tǒng)30。用于該系統(tǒng)30的液壓流體容納在蓄液槽或液箱32中，該流體藉由一種傳統(tǒng)的電動泵34從蓄液槽或液箱32中被抽出之后，又被供給到延伸通過起重機車的泵送管線33中。同樣，液箱管線35也延伸通過起重機車，并為液壓流體返回至液箱32提供了途徑。
該泵送管線35將液壓流體供給至第一電動液壓閥(EHV)組件36，該組件可類似于美國專利號5,878,647中所揭示的組件，在此援引該文獻以供參考。該第一EHV組件36具有用于控制流體流動至使起重臂20上升和下降的起重臂液壓缸38的四個電磁閥。第一對電磁閥管理流體流動至位于起重臂液壓缸38內(nèi)的活塞的一側(cè)上的第一腔室、以及從該腔室中流出，而第二對電磁閥則管理流體流動至位于活塞的另一側(cè)上的第二腔室、以及從該腔室中流出。通過將加壓的流體輸送到其中一個液壓缸腔室，并將該流體從另一個腔室排出，可以一種受控方式使起重臂20上升和下降。
泵送管線33和液箱管線35延伸到起重臂20上，并與用于控制液壓流體流動至伸縮臂液壓缸42中以及從中流出的第二EHV組件40相連接。這樣就能使伸縮臂22以一種受控方式自起重臂20延伸、以及縮回到該起重臂20內(nèi)。泵送管線33和液箱管線35沿著起重臂和伸縮臂延伸至用于控制流體流動至使叉架24翹起的液壓缸46中以及從中流出的第三EHV組件44。
請繼續(xù)參閱圖1，液壓系統(tǒng)30提供緊急情況消除機構(gòu)50，這樣，倘若工業(yè)用起重機車10上的液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的其中之一或者兩者發(fā)生故障，則該機構(gòu)可使起重臂20下降。該消除機構(gòu)50包括手泵52，當通過人工操縱杠桿54來人工操縱該手泵時，可將液壓流體從液箱32中抽出。手泵52的輸出通過管線56與分別用于起重臂20和伸縮臂22的液壓缸38和42的第一和第二EHV組件36和40相連接。
為了了解緊急情況消除機構(gòu)50的運行，較佳地是要了解用于控制流體從液壓缸38中排放、以使起重臂20下降的電磁閥。請參閱圖2，第一EHV組件36具有電磁操縱的初級電磁閥100，該電磁閥包括安裝在閥體102的縱向孔106中的圓柱形閥筒104。該閥體102具有與縱向孔106相連通的橫向輸入通道108。該輸入通道與起重臂液壓缸38的底腔相連，藉此，打開初級閥100就能將流體從該底腔抽出至液箱，從而使起重臂20下降。輸出通道110自縱向孔106的內(nèi)端通過閥體102延伸，并與系統(tǒng)液箱32相連通。在輸入和輸出通道108與110之間形成有閥座112。
主提升閥114相對于閥座112在縱向孔106中滑動，以便控制液壓流體在輸入通道與輸出通道之間的流動。在主提升閥114內(nèi)形成有中心空腔116，該中心空腔自位于輸出通道110處的一開口延伸至閉合端117。閉合端117處的壁厚構(gòu)成一柔性隔膜119，一導向控制通道120通過該隔膜延伸。主提升閥114在位于隔膜119遠離中心空腔116的遠側(cè)上、縱向孔106中構(gòu)成控制腔室118。隔膜119的相對兩側(cè)暴露在控制腔室118和提升閥的中心空腔116內(nèi)的壓力中。一供給渠道122自供給通道108通過主提升閥114延伸至控制腔室118。
主提升閥114的移動是由電磁閥126來控制的，該電磁閥包括電磁線圈128、銜鐵132和導向控制提升閥134。該銜鐵132穿過閥筒104位于孔130中，并且第一彈簧135對主提升閥114施加偏壓，以使其離開銜鐵。提升閥134位于管形銜鐵132的孔136中，并由第二彈簧138偏壓向銜鐵，該第二彈簧與旋入到筒孔130中的調(diào)節(jié)螺釘140相接合。電磁線圈128環(huán)繞閥筒104設(shè)置，并固定于其上。銜鐵132響應(yīng)通過施加電流以激活電磁線圈128所形成的電磁場在筒孔130中滑離主提升閥114。
在電磁線圈128的失電狀態(tài)中，第二彈簧138將導向控制提升閥134緊壓在銜鐵132的末端142上，于是將銜鐵和導向控制提升閥同時推向主提升閥114。這樣就使導向控制提升閥134的錐端144進入并封閉主提升閥內(nèi)的導向控制通道120，由此結(jié)束阻斷控制腔室118與輸出通道110之間的連通。
激活初級閥100來控制液壓流體在輸入通道108與輸出通道110之間的流動。液壓流體流過該閥的速率與施加給線圈128的電流量成正比。電流形成一電磁場，該電磁場將銜鐵132吸入到電磁線圈128中，并使其離開主提升閥114。由于銜鐵132的末端142與導向控制提升閥134上的臺肩146相接合，因而該導向控制提升閥也移離主提升閥114，由此允許液壓流體自輸入通道108流經(jīng)控制腔室118、導向控制通道120和輸出通道110。
液壓流體流過導向控制通道120將控制腔室118內(nèi)的壓力減小至輸出通道內(nèi)的壓力。于是，施加至表面148的較高的輸入通道壓力將主提升閥114壓離閥座112，從而打開輸入通道108與輸出通道110之間的直接連通。主提升閥114繼續(xù)移動，直到與導向控制提升閥134的錐端144發(fā)生接觸為止。于是，該閥打開的尺寸以及從中流過的液壓流體的流率是由銜鐵132和導向控制提升閥134的位置來決定的。那些位置又是由流過電磁線圈128的電流量來決定的。
初級閥100的緊急操作是由排放閥150來執(zhí)行的。該排放閥150包括一諸如排放提升閥154之類的閥件，該閥件可滑動地容納在輔助孔152中，從而在排放提升閥的相對兩側(cè)上構(gòu)成第一空腔156和第二空腔158。該第一空腔156與來自手泵52的管線56相連接，而第二空腔則通過一可選用的孔口159與系統(tǒng)液箱32相連接。該排放提升閥154具有橫截面積減小的中心部分160，從而構(gòu)成與初級閥100的控制腔室118相連通的中間空腔162。
在輔助孔152中、在第二空腔158與中間空腔162之間形成有閥座164。彈簧166將排放提升閥154頂著閥座164偏壓，以便在初級閥100的正常操作期間，關(guān)閉空腔158與162之間的連通。
在第二EHV組件40中設(shè)有此種設(shè)計類型的另一個排放閥，以便在緊急情況下，排放來自伸縮臂液壓缸42的底腔的流體。
在起重臂20和伸縮臂22的緊急下降的過程中，人工操作圖1所示的手泵52，以便用流體使其輸出管線56加壓。被加壓的流體經(jīng)管線56輸送至圖2所示排放閥150的第一腔室156。當來自手泵52的流體壓力超過因彈簧166的彈簧力而施加在排放提升閥154上的力時，排放提升閥154移離閥座164。這種移動經(jīng)第二空腔158打開了初級閥的控制腔室118與系統(tǒng)液箱之間的途徑。
該動作將初級閥100的控制腔室118內(nèi)的壓力減小至液箱壓力，從而使施加至主提升閥114的其它表面的壓力能迫使初級閥打開。于是，流體能夠從起重臂液壓缸38的底腔通過初級閥100的通道108和110流動到系統(tǒng)液箱中。隨著該流體從起重臂液壓缸38中排出，起重臂20因重力作用而下降。
在第二EHV組件40的排放閥處發(fā)生類似的動作，從而使得流體從伸縮臂液壓缸42的底腔中排出。這樣就能使伸縮臂22重力縮回到起重臂20中。在某些工業(yè)用起重機車、諸如圖1所示的遠距離起重裝置中，當起重臂幾乎水平時，重力作用可能不足以使伸縮臂22縮回。在這種情況下，不得不選用其它的方案。其中一種方案是使來自手泵52的分離的管線行進至用于起重臂液壓缸38和伸縮臂液壓缸42的EHV組件36和40，并為每個管線提供分離的人工切斷閥。這樣就能使手泵52操作第二EHV組件40，以僅僅使伸縮臂下降，同時起重臂上升，并使最大的重力作用在伸縮臂上。然后，使切斷閥變化，以便手泵52操作第一EHV組件36，以使起重臂20下降。也能為每個功能配備分離的手泵。
或者，還能利用用于每個功能的排放閥中不同的彈簧力將兩個功能設(shè)計成相繼操作。例如，控制伸縮臂移動的用于第二EHV組件40的排放閥150可具有小于控制起重臂移動的用于第一EHV組件36的排放閥的彈簧力。因此，用于第二EHV組件40的排放閥150將響應(yīng)手泵52而首先打開，從而使伸縮臂縮回。接著，用于第一EHV組件36的排放閥打開，從而使起重臂20相繼下降。
圖3示出了由手泵機械而不是液壓操作的排放閥170的一種實施例。在該方案中，用于打開排放提升閥172的控制力由旋入到閥體內(nèi)的孔176中的設(shè)置螺釘174所提供。設(shè)備操作者通過將螺絲起子或六角形起子通過該孔的外部開口插入而接近設(shè)置螺釘174。當該設(shè)置螺釘174進一步轉(zhuǎn)入到孔中時，它與排放提升閥172的內(nèi)端相接觸，并移動該提升閥，以便打開初級閥的控制腔室118與系統(tǒng)液箱32之間的連通。這樣就釋放了控制腔室118內(nèi)的壓力，并打開了初級閥。還可采用機械接合排放提升閥172的其它機構(gòu)來施加控制力，以便打開排放閥170。
圖4示出了一種電動液壓閥組件200，其中，在緊急操作中所使用的排放閥202在其它時間還用作為釋壓閥。EHV組件200具有帶有輸入通道208和輸出通道210的本體。具有與圖2所示相同編號的閥相同構(gòu)造的電磁操作的初級閥100控制液壓流體在輸入通道208與輸出通道210之間的流動。
該排放閥202與排放閥150相類似，其中，它控制流體從初級閥100的控制腔室118流動至與系統(tǒng)液箱32相連接的口205。該控制響應(yīng)空腔212內(nèi)的壓力。然而，盡管該壓力是由用于圖2所示的閥的手泵52所單獨引起的，但該實施例中的空腔212也可容納來自閥組件200的輸入通道208的加壓的流體。具體地講，輸入通道208和手泵口214均與往復閥216的分離的輸入口相連接。該往復閥的輸出口與排放閥空腔212相連接。
當手泵52未被使用時，往復閥216將閥組件200的輸入通道208內(nèi)的壓力與排放閥202的空腔212相連通。當該壓力過高時，彈簧218的力被克服，排放閥202打開，從而釋放初級閥100的控制腔室118內(nèi)的壓力。該動作使得初級閥100打開并釋放輸入通道內(nèi)的壓力。
在手泵52操作期間，當手泵口214處的壓力超過輸入通道208內(nèi)的壓力時，往復閥216將泵壓與排放閥202的空腔212相連通。最后，如前根據(jù)圖2所示實施例以及緊急情況中手泵的操作所述的，排放閥202響應(yīng)打開并釋放初級閥100的控制腔室118內(nèi)的壓力。
權(quán)利要求
1.在一種導向控制操作的控制閥中，所述控制閥具有限定輸入通道和輸出通道的本體，可選擇地與位于所述本體中的閥座相接合、以便控制所述輸入通道與輸出通道之間的流體流動的主提升閥，以及位于所述主提升閥遠離所述閥座的一側(cè)上的控制腔室；所述消除機構(gòu)包括與所述控制腔室相連接的排放閥，所述排放閥響應(yīng)控制力而可操作地釋放所述控制腔室中的壓力，從而使得所述主提升閥打開所述輸入通道與輸出通道之間的流體連通。
2.如權(quán)利要求1所述的消除機構(gòu)，其特征在于，所述排放閥包括一閥件，所述閥件響應(yīng)所述控制力而移動，以便釋放所述控制腔室內(nèi)的壓力，并且所述控制力包括施加至所述閥件的一側(cè)上的壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的消除機構(gòu)，其特征在于，還包括往復閥，所述往復閥具有與一控制信號源相連接的一個輸入口，與所述輸入通道與所述輸出通道的其中之一相連接的另一個輸入口，以及相連的、用于將流體輸送至所述閥件的所述一側(cè)的輸出口。
4.如權(quán)利要求1所述的消除機構(gòu)，其特征在于，所述排放閥包括一閥件，所述閥件響應(yīng)所述控制力而移動，以便釋放所述控制腔室內(nèi)的壓力，所述消除機構(gòu)還包括機械接合所述閥件、用以施加所述控制力的可人工操作的裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的消除機構(gòu)，其特征在于，還包括與所述排放閥相連接、且在提供所述控制力的壓力下排出流體的可人工操作的裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的消除機構(gòu)，其特征在于，所述本體具有輔助孔，所述排放閥包括可滑動地置于所述輔助孔中的閥件，所述閥件在其一側(cè)上、在所述輔助孔內(nèi)限定第一空腔，而在其另一側(cè)上、在所述輔助孔內(nèi)限定第二空腔，所述第一空腔用于容納提供所述控制力的流體，而所述第二空腔則與蓄液槽相連，所述閥件還限定一中間空腔，所述中間空腔與所述控制腔室相連，用以控制所述控制腔室與所述第二空腔之間的流體流動。
7.如權(quán)利要求6所述的消除機構(gòu)，其特征在于，所述閥件具有橫截面積減小的部分，所述部分構(gòu)成所述中間空腔。
8.如權(quán)利要求6所述的消除機構(gòu)，其特征在于，還包括與所述第一空腔相連接、用于將加壓的流體輸送至所述第一空腔的可人工操作的裝置。
9.如權(quán)利要求6所述的消除機構(gòu)，其特征在于，還包括所連接的、用于將加壓的流體輸送至所述第一空腔的可人工操作的裝置。
10.如權(quán)利要求7所述的消除機構(gòu)，其特征在于，還包括一彈簧，所述彈簧將所述閥件偏壓到一位置中，在所述位置上，所述閥件阻塞所述控制腔室與所述第二空腔之間的流體流動。
11.在一種導向控制操作的控制閥中，所述控制閥具有限定輸入通道和輸出通道的本體，可選擇地與位于所述本體中的閥座相接合、以便控制所述輸入通道與輸出通道之間的流體流動的主提升閥，以及位于所述主提升閥遠離所述閥座的一側(cè)上的控制腔室；所述消除機構(gòu)包括所述本體具有輔助孔和控制信號輸入口；可滑動地置于所述輔助孔內(nèi)的排放提升閥，所述排放提升閥在其一側(cè)上限定第一空腔，而在其另一側(cè)上限定第二空腔，所述第一空腔與所述控制信號輸入口相連接，而所述第二空腔則與蓄液槽相連，所述排放提升閥還限定與所述控制腔室相連接的中間空腔，其中，所述控制信號輸入口處的壓力控制所述排放提升閥在所述輔助孔內(nèi)的位置，從而控制所述控制腔室與所述第二空腔之間的流體流動；以及將所述排放提升閥壓入到一位置中的偏壓件，在所述位置上，所述閥件阻塞所述控制腔室與所述第二空腔之間的流體流動。
12.如權(quán)利要求11所述的消除機構(gòu)，其特征在于，還包括與所述控制信號輸入口相連接、用于將加壓的流體輸送至所述第一空腔的可人工操作的裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的消除機構(gòu)，其特征在于，還包括與所述控制信號輸入口相連接、用于將加壓的流體輸送至所述第一空腔的可人工操作的泵。
14.如權(quán)利要求11所述的消除機構(gòu)，其特征在于，所述提升閥具有橫截面積減小的部分，所述部分構(gòu)成所述中間空腔。
15.一種用于液壓系統(tǒng)的消除機構(gòu)，所述液壓系統(tǒng)具有由第一主閥控制的第一致動器和由第二主閥控制的第二致動器，其中，每個主閥均具有輸入通道和輸出通道，其中主提升閥控制所述輸入通道和輸出通道與位于所述主提升閥的一側(cè)上的控制腔室之間的流體流動；所述消除機構(gòu)包括與所述第一主閥的控制腔室相連接的第一排放閥，所述第一排放閥響應(yīng)控制信號可操作地釋放所述第一主閥的控制腔室內(nèi)的壓力，并打開所述輸入通道與所述第一主閥的輸出通道之間的流體連通；以及與所述第二主閥的控制腔室相連接的第二排放閥，所述第二排放閥響應(yīng)所述控制信號可操作地釋放所述第二主閥的控制腔室內(nèi)的壓力，并打開所述輸入通道與所述第二主閥的輸出通道之間的流體連通。
16.如權(quán)利要求15所述的消除機構(gòu)，其特征在于，所述第一排放閥具有作用在閥件上的第一彈簧力，所述第二排放閥則具有作用在另一個閥件上的第二彈簧力，其中，所述第一彈簧力不同于所述第二彈簧力，以便所述第一排放閥和第二排放閥響應(yīng)所述控制信號而相繼操作。
17.如權(quán)利要求15所述的消除機構(gòu)，其特征在于，還包括排出提供所述控制信號的加壓的流體的可人工操作的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在緊急情況下、諸如在發(fā)生電氣或者液壓故障時打開電力控制的導向控制閥的排放閥。該排放閥具有響應(yīng)可由手泵產(chǎn)生的加壓的控制信號而操作的提升閥。當提升閥響應(yīng)控制信號而打開時，則會建立一條用于使流體從導向控制閥的控制腔室中流出的途徑，從而打開該導向控制閥。
文檔編號F15B20/00GK1449473SQ01814830
公開日2003年10月15日 申請日期2001年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者D·B·史蒂芬森 申請人:胡斯可國際股份有限公司