CN103562563A - 同步提升设备 - Google Patents

Abstract

一种同步提升系统，带有单个杆、单作用的液压缸，这些液压缸由具有两个液体通道的并联连接的提升阀来控制。用于延伸致动器的液压流体通过在两个通道之间交替的液压供应系统来输送。每当供应回路使通道交替时，提升阀将液压流体的固定容积转换至缸，使杆提升成比例的量。每当供应回路使通道交替时，所有杆延伸约相同的增量。因为每个循环所有杆都延伸相同增量，负载能被均匀地提升并消除了对于高度传感器或变换器的需求。

Description

同步提升设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年4月21日提交的美国临时专利申请第61/477,931号的权益,该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。

关于联邦赞助研发的声明

不适用

发明领域

本发明涉及诸如厚板片、路基、桥梁、建筑物的大型结构以及其它使用以同步方式使用多个液压致动器的结构的提升。正如此处使用的，“提升”包括推动、升起以及所有液压致动器在其中同步延伸或缩回的应用。

本发明的背景技术

已知有用于提升诸如厚板片、路基、桥梁和建筑物、船、艇、石油平台或大型变压器的液压系统。当结构的负载被平均地分配并且允许一些挠曲时，任务是明确的。相反地，对于诸如以灌注成坡度的厚板片这样不能挠曲或扭转或重量分布不均的结构的提升，在某种程度上是更加困难的操作。在没有一些控制干预的情况下，至提升致动器的液压流会走最小阻力的路径，导致负载的最轻部分先被提起。这种排量差可在正被提升的结构中产生内应力，增加使结构损害的可能性。此外，排量差可产生在提升过程中的不稳定性，这样会造成提升设置崩溃。

为了提升不可弯曲的结构或那些具有重量分布不均的结构且不导致损害，多个包括有手动地、机械地或电子操作系统的液压系统，设计成具有同步提升控制能力以防止在提升操作过程中扭转或不均匀负载。然而，这些系统根据类型通常难以操作，装配复杂和/或十分昂贵。结果，大型结构的同步提升仅用于高级的以及复杂的提升工程。

响应于目前的液压同步提升系统的高成本性质，研发出低成本方案，即正排量分流器或称PDFD。然而，因此，期望具有其它不贵的且还提供用于大型且不均匀的结构的同步提升的更具功能性的方案。

发明内容

本发明通过提供简单的、划算的同步提升系统来减少这些需要，该同步提升系统可使用几乎无数的提升点。本发明提供了用于提升不均负载的、且操作者不需要专门技能的低成本、最小控制的方案。

本发明的前述和其它目的和优点将在下面的详细描述中变得清楚起来。在描述中，可参照示出本发明较佳实施例的附图。

附图说明

图1是根据本发明的一个方面的包括同步阀、提升缸和液压供应系统的液压回路的示意图；

图2是表示图1的使用多个同步阀的同步提升系统的图表；以及

图3是用于图1的液压供应系统的逻辑流程图。

具体实施方式

本发明提供通过多个互连的提升致动器而为厚板片状结构提供同步的、渐增的提升。图中显示的是用于同步提升阀和同步提升系统的液压控制回路。如图1中所示，示意地示出同步提升阀10、单作用提升缸12和流体供应系统14的实施例。提升阀10渐增地将诸如液压流体的加压不可压缩流体的固定容积传递至提升缸12，该提升缸12将在下文进行更进一步地描述。如图2所示，同步提升系统16的一个实施例包括多个互连的提升阀10、多个连接至分离提升阀10的提升缸12以及供应加压流体（即，对所有提升阀10的激发输入）的流体供应系统14。术语“流体”不仅局限于液压流体，术语“液压”可与“流体”互换使用。

首先参加图1，同步提升阀10是包含在歧管17中、并且安装在提升缸12和加压流体供应系统14之间的供应线路18中的紧凑组件。同步提升阀10包括两个不同但互连的流体供应通道，该互连的流体供应通道是第一通道20和第二通道22。

第一和第二通道20、22分别在形成于组件17内的成对供应端口24、26处开始，延伸通过其中包含的多个部件，并且在单个出口端口28处结束。每个流体通道20、22包括进口线路30、32，所述进口线路30、32源自各自端口24、26并经过手动操作的隔断阀，即开/关阀34。每个进口线路30、32各自进一步经过第一止回阀36、38，并进入固定增量容积设备或流体计量缸40的相对两端。

流体计量缸40包括将缸40分成左或第一以及右或第二可变容积压力腔室44、46的密封线性往复活塞42，没有明显的流体流过活塞42。每个流体通道20、22进一步包括各自的出口线路48、50，所述出口线路48、50在缸40处开始，各自经过先导操作止回阀52、54。每个出口线路48、50进一步经过第二止回阀56、58并汇聚成单个供应线路60，该单个供应线路60在出口端口28处结束。出口端口28通过供应线路18与液压提升缸12的下腔室64流体连接。

第一止回阀36、38与第二止回阀56、58作为单向被动式屏障，根据其中的流体流的方向选择地打开和关闭通道20、22。先导操作止回阀52、54作为常用的止回阀操作，以防止来自计量缸40的流体流入出口线路48、50。然而，当由先导操纵器，即分开的流体压力源，作用在阀52、54上时，这些阀52、54执行不同功能。具体来说，当第一通道20的进口线路30被加压时，流体被引导通过线路62以打开阀54并允许双向流过该阀54。相似地，通过第二通道22的进口线路32的分开操作，流体被引导通过线路64以打开阀52并允许双向流过该阀。当在进口线路30中没有流体压力时，移除先导功能并且阀54关闭以在第二通道22中提供被动式屏障。相似地，当在进口线路32中没有流体压力时，移除先导功能并且阀52关闭以在第一通道20中提供被动式压力屏障。

操作计量缸40以用下文解释的方式，向提升缸12提供固定的或计量的流体量，以产生成比例的提升量。同步提升阀10的其它部件包括具有带流体限制器70的隔断阀68的流体返回通道66、可用以对提升缸12增加更多液压流体的辅助进口端口72、辅助进口端口止回阀74、压力释放阀76和压力计80。

提升缸12包括圆筒82和包含在其中的可移位的活塞。活塞84连接至从筒82向上并向外延伸的活塞杆86。下（孔侧）腔室88和上（杆侧）腔室90在活塞84的相对两侧形成在筒82中。众所周知，输送至下腔室88的液压流体对着活塞84施加向上的力。位于上腔室90中的弹簧92沿向下的方向偏置活塞84。还请参见图2，杆86提升厚板片94或支承板，这样当向上的力大于向下的力（包括厚板片94的重量）时，活塞84在筒82中转换为向上并且活塞杆86举起厚板片94。反作用点96（见图2）通过机械墩、打桩或其它在地面上的稳定基座提供。图2示意地示出，通常，墩96在厚板片94下面，缸12在厚板片94的上面通过提升结构（未示出）被支承，该提升结构在墩96上被支承，并且该提升结构联接活塞84和厚板片94，这样就使活塞84的运动转换至厚板片94。

作为基座，厚板片和桥梁提升方面的应用通常是大吨位的提升，在这样的应用中，期望的并且通常是，用于此类提升的提升缸12是能够加压至高达10,000psi的高压致动器。杆86的尺寸取决于所承受的具体应用的负载。

同步提升阀10通过液压供应系统14来供应加压液压流体，所述液压供应系统包括泵98、四通/双位电磁阀或流体供应电磁阀100以及压力控制回路102。在图示实施例中示出的泵98能在高达10,000PSI的压力下输送液压流体。如图1中所示，当流体供应电磁阀100处于所示的第一断电位置时，加压液压流体被引导至提升阀10的第一端口24，同时第二端口26与流体储存器104流体连接。压力致动开关106连接至泵98的出口。当流体压力达到一定阈值时，即最大设置压力，例如8,000PSI，开关106闭合，使双位闭锁继电器108通电，再依次闭合一组常开接点110。因此，供应电磁阀100变得通电并替换成第二通电位置。

当电磁阀100通电时，加压液压流体被引导至提升阀10的第二端口26，并且第一端口24与储存器104流体连接。由于压力下降至设定限制以下，当阀100变位时，压力开关106再次打开。供应电磁阀100通过继电器108的动作保持通电，所述继电器108保持闭锁直到压力开关106再次关闭。如图3中所示，在通常操作中，电磁阀100在具有恒定并相等间隔的循环中在通电和断电状态之间交替。换言之，液压供应系统14交替地将加压液压流体输送至第一和第二端口24、26，每次在压力开关106暂时关闭时，在两个端口24、26之间切换。作为供应系统14的替代，可使用带有可编程控制器的泵，或者该系统可手动地操作以在一系列增量中提升。

具体参见图2，本发明同步提升系统16的一个实施例包括多个同步阀10以及隔开的相应的提升缸12，以用已知方式提升厚板片94。每个提升缸12通过分开的提升阀10连接并控制。液压供应系统14通过一组供应线路112、114将加压液压流体输送至每个阀10。如图所示，提升阀10可通过供应线路112、114并联连接在一起。系统16的每个第一端口24彼此流体连接，同时每个第二端口26同样也彼此流体连接。每个同步阀10的出口端口28通过分开的供应线路18仅与相关联的提升缸12流体连接。

在操作中，提升阀10的开/关阀34手动地打开，而返回阀68手动地闭合。供应电磁阀100首先处于断电位置。打开泵98并通过供应线路112将加压液压流体输送至提升阀10的第一端口24，也输送至并联连接至供应线路112的其它第一端口24。图3中示出典型的液压流体压力曲线。液压流体流入第一通道20，经过第一端口24、开/关阀34、第一止回阀36，并且流入计量缸40的左腔室44。

当加压流体进入左腔室44时，活塞42被迫移动通过其行程并转移液压流体的整个容积，即，从右腔室46进入第二通道22的出口线路50的固定容积射流。先导操作阀54由于在第一通道20的入口线路30中的加压流体的存在而打开。这样将流体从右腔室46转移流过阀54、第二止回阀58并流入提升缸12的下腔室88中。输送至缸12的流体的每个计量容积由于流体的不可压缩性质而产生垂直运动的成比例的量或者增量，或者使活塞84、杆86和厚板片94被提升。在同步提升系统16中的每个并联提升阀10以相同的方式作用并使每个相关联的提升缸12将厚板片94提升相同的增量。

当液压流体达到压力设定点，压力开关106暂时关闭，启动继电器108，继而使供应电磁阀100通电。压力限制设定点显著高于任何缸12用以提升其负载所需的最高压力，因此所有缸12延伸的量取决于从右腔室46转移至其中的容积和流体，并且在达到压力限制设定点之前停止延伸。因此，虽然不必以相同速率延伸，但它们都延伸相同量。只要电磁阀100通电，液压流体就会从泵98引导至第二端口26。如图3所示，供应的液压流体的压力在电磁阀100通电时首先下降，但马上开始恢复。如上所述，无论在流体供应系统14中的压力是否随后下降（这种下降会打开开关106），电磁阀100总能通过闭锁继电器108的操作保持通电。

于是，液压流体流入第一通道22，经过第一端口26、开/关阀34、第一止回阀38，并且流入计量缸40的左腔室46。如图1中可见，积聚在右腔室46中的流体使活塞42向左腔室行进一个逆向行程，就如同之前行程中向右移动的行程，将流体从左腔室44排出进入第一通道20的出口线路48中。流体被迫通过先导操作止回阀52（该先导操作止回阀由于在线路32的加压流体的存在而打开）、第二止回阀56并进入提升缸12的下腔室88。该流体的附加容积使活塞84、杆86和厚板片94被举起另一个增量，然后当相关联活塞42停止时停止。继续建立流体压力直到流体压力到达使开关106闭合的设定压力。继电器108解锁并且接点110打开，因此使电磁阀100断电。电磁阀100回到断电位置并且使液压流体再次被引导至第一通道20。由于压力下降，压力开关106随后打开。以这种方式将计量量的液压流体输送至缸12的循环一直重复，直到厚板片94被提升至所期望的高度或者杆86延伸至它们的完全延伸的程度。

为了使杆86在从厚板片94上脱开之后降低，可关闭开/关阀34，打开提升/下降隔断阀68，并且使电磁阀100通电。液压流体通过向下的力推出圆筒82，向下的力包括弹簧92对活塞84的解压力。流体被引导通过出口端口28并进入返回线路60。防止流体通过第二组止回阀组56、58流入计量缸40。流体经过流体限制器70，通过通电的电磁阀100并进入储存器104。流体限制器70限制流体，以更加慢地控制的缸12的下降和回缩。

通过将同步提升系统16的每个同步阀10的管道并联，使输送至每个提升缸12的液压流体的压力对所有实际目的而言是相同的。换言之，无论负载如何，将在相同速率下加压所有缸12。然而，并不是所有杆86都必须同时被提升。根据由杆86支承的厚板片94部分的重量，某些提升缸12将需要更大的流体压力来实现提升。需要较低的压力来伸展的缸12将先延伸或以更高的速率来延伸，随后是需要较高压力的缸12。然而，无论在每个延伸过程中的提升速率如何，每个杆86每个循环仅延伸一个增量，并且所有杆都延伸一个增量。该增量通过在每个行程上的从计量缸40转移的容积确定。这样，在任何两个杆86之间的高度的差值绝不会超过单个增量，且绝不会比用泵98达到足以让任何慢的或重载的杆86延伸的压力所需的时间长。接着，在它们全部都延伸并且所有活塞都42都停止之后，快速达到设定的压力限制（如：8,000psi）并开始新的行程循环。因此，所有缸的杆都延伸一系列的相继的增量，直到达到所期望提升高度，此时阀34被关闭以在那个高度保持负载，同时用螺栓或其它装置固定以支承在那个高度，因此，提升缸、阀和其它提升系统部件都可移除和重复使用。

在一个示例中，同步提升系统16用在重量分布不均的厚板片94上。计量缸40和筒82的尺寸为：从计量缸40转移的液压流体的每个计量容积可使得活塞84和杆86提升0.125英寸（"）。在厚板片94的较轻部分下方的提升缸12可需要1,000PSI的液压压力来提升相关联的杆86，同时另一个在较重部分之下的提升缸可需要2,000PSI以提升相关联的杆86。当开启泵98时，液压流体的压力最终达到1,000PSI，在该压力下位于较轻部分之下的杆86被提升。压力持续增加直到达到2,000PSI，在该压力下位于较重部分之下的杆86被提升。如前所述，对于每个循环而言，建立液压流体压力直到达到压力预定点，在该压力点所有杆86将被举起0.125英寸（"）的增量。如果在提升过程中或在提升结束时，由于一些差错或由于作了所期望的调节，使得不是所有的缸都在相同的高度处，这时第二泵可挂钩辅助进口端口72以弥补差值。如果有一个点太高，另一种方式是在该点处关闭阀34并举起其它的提升点。

因此，本发明提供了一种同步液压提升系统，其具有最小限度地需理解、会失效或需学习的电子控制，不需要高度传感器，这样与全部相同的致动器一起使用，并且在所有相同致动器中附连点，即端口24和26可分化（即，使用机械连接器，这样每个第一端口24可仅连接至另一个第一端口24且反之亦然）以促进装配。另外，这个系统可用在厚板片基座的、壳体和相似结构的提升，这些结构是由不允许它们显著地扭转或弯曲以不引起损害的材料制成。

附加的实施例考虑到关于液压流体的轻微可压缩性质，或该液压流体可暴露于空气中并进一步变得可压缩。如果流体轻微可压缩并在每个提升点上有不同负载，就会在提升操作过程中发生提升点到提升点的高度差，即误差。因此，一个能考虑到的同步提升系统16的实施例使用带有非常低可压缩性的流体（即：高体积弹性模量）并通过将带有浮动活塞的缸（未示出）附至每个提升阀10的每个端口24、26而将流体与泵98隔离。有非常低可压缩性的流体（如：乙二醇或类似物）将通过浮动活塞包含在阀10中，同时浮动活塞另一侧的供应系统具有标准液压油。具有这样的布置，可消除充气并且使提升阀10中的流体的可压缩性可减少二分之一或三分之一。

已对本发明较佳的实施例详细地进行了描述。对于本领域的普通技术人员来说，对所描述的较佳实施例的许多修改和变化将是显而易见的。因此，本发明不应被局限于所述的实施例。

Claims (14)

1.一种同步提升系统，具有多个提升缸，所述多个提升缸在提升点处围绕负载分布，以通过大约与其它提升点的增量相同的增量举起所述负载的每个提升点，所述系统包括：

多个提升阀，每个提升阀具有与第一可变容积腔室流体连接的第一端口和与第二可变容积腔室流体连接的第二端口；

多个提升缸，每个所述提升缸与所述提升阀中的相关联的一个流体连接；

其中，各所述提升阀的所述第一和第二可变容积腔室中的每个与所述相关联的提升缸的负载端口流体连接，这样当有流体压力施加至所述多个提升阀时，所述多个提升缸就会延伸相同的增量。

2.如权利要求1所述的同步提升系统，其特征在于，每个所述提升阀包括出口端口。

3.如权利要求2所述的同步提升系统，其特征在于，每个所述提升阀包括在所述第一可变容积腔室和所述出口端口之间的第一先导操作止回阀，防止当在所述第二端口和所述第二可变容积腔室之间没有压力时，在所述第一可变容积腔室中的流体流入所述提升缸。

4.如权利要求3所述的同步提升系统，其特征在于，每个所述提升阀包括在所述第二可变容积腔室和所述出口端口之间的第二先导操作止回阀，防止当在所述第一端口和所述第一可变容积腔室之间没有压力时，在所述第二可变容积腔室中的流体流入所述提升缸。

5.如权利要求1所述的同步提升系统，其特征在于，进一步包括控制装置，它们在将压力供应至所述第一可变容积腔室和将压力供应至所述第二可变容积腔室之间重复地交替，以便以一系列相继的增量延伸所述多个提升缸的杆。

6.一种提升负载的方法，包括如下步骤：

在围绕所述负载的提升点处分布多个液压提升致动器；

将所述多个致动器中的每个连接至多个提升阀中的相关联的一个，每个提升阀具有第一、第二和第三端口，并当流体供应连接至所述第一和第二端口时，提供来自所述第三端口的计量输出；

将多个提升阀相互并联连接，这样就使所有所述第一端口彼此之间流体连接，以及使所有所述第二端口彼此流体连接；

将加压流体引导至并联连接的第一供应端口，以使所述致动器的所述杆延伸大约相同的增量；

将加压流体引导至并联连接的第二供应端口，以使所述致动器的所述杆延伸大约相同的增量；以及

将所述加压流体交替引导至在所述第一和第二并联连接的供应端口。

7.一种用于共同延伸多个液压致动器的同步提升系统，包括：

多个液压致动器，每个所述致动器具有缸筒和在所述缸筒中的活塞，所述活塞在所述缸筒中限定至少一个密封的可变容积腔室；

多个阀，一个所述阀与每个所述液压致动器相关联，每个所述阀包括固定增量容积装置，其响应对阀的激发输入，向所述致动器输出液压流体的固定容积射流，以根据所述射流的容积使所述致动器延伸一定量，其中在每个阀对其相关联的致动器输出流体射流之后，各所述阀连接以同时接收所述激发输入；以及

压力供应系统，所述压力供应系统连接至各阀以向所述各阀提供一系列激发输入，这样就能使所述致动器增量地且重复地延伸。

8.如权利要求7所述的同步提升系统，其特征在于，所述增量容积装置包括第一可变容积腔室和第二可变容积腔室，第二可变容积腔室的容积以与所述第一可变容积腔室的容积相反地成比例改变，这样，将来自所述压力供应系统的流体引入至所述第一可变容积腔室迫使从所述第二可变容积腔室出来的液压流体的所述固定容积射流至所述致动器，以及将来自所述压力供应系统的流体引入至所述第二可变容积腔室迫使从所述第一可变容积腔室出来的液压流体的所述固定容积射流至所述致动器。

9.如权利要求8所述的同步提升系统，其特征在于，液压流体的固定容积射流系列通过交替地将流体引导至所述第一可变容积腔室和第二可变容积腔室而被输送至所述致动器。

10.如权利要求9所述的同步提升系统，其特征在于，来自可变容积腔室的流体的每个射流流过先导压力操作阀。

11.如权利要求10所述的同步提升系统，其特征在于，每个阀具有第一供应端口和第二供应端口，每个端口连接至所述压力供应系统并可交替的加压和排至油箱压力以向阀提供一系列激发输入。

12.如权利要求11所述的同步提升系统，其特征在于，所述压力供应系统包括闭锁继电器，所述闭锁继电器保持在所述供应端口中的一个上的供应压力和在其它所述供应端口上的油箱压力，直到达到供应压力限制，以及接着保持在所述供应端口中的一个上的油箱压力和在其它所述供应端口上的供应压力，直到再次达到所述供应压力限制，此时它转换回去并且所述循环继续。

13.如权利要求12所述的同步提升系统，其特征在于，所述压力供应系统还包括压力操作开关，所述压力操作开关在达到所述供应压力限制时，触发所述闭锁继电器。

14.如权利要求7所述的同步提升系统，其特征在于，所述多个阀的中每个还包括辅助端口，在压力下的流体能通过所述辅助端口的流体被引导入所述相关联的致动器中。

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