[发明专利]一种水压补偿阀、水压补偿系统及方法

说明书

本发明公开了一种水压补偿阀、以及应用该水压补偿阀的一种水压补偿系统和方法，该水压补偿系统包括换向阀、第一油缸、第二油缸、两个水压补偿阀和两个背压保持阀，第一油缸、第二油缸均为双出杆液压缸，第一油缸的一端活塞杆处于舱外水压中，第一油缸的另一端活塞杆处于舱内大气中，第二油缸的两端活塞杆均在舱外水压中，两个油缸和两个水压补偿阀的结构参数设置满足关系式：D1²/(D1²‑d1²)＝D2²/(D2²‑d2²)；无论舱外水压如何变化，第一油缸和第二油缸的输出力始终保持相等，本发明适用于双缸或多缸机械同步的水下液压驱动，可自动补偿水压对油缸的作用力，避免因各油缸输出力不等而产生偏载。

技术领域

本发明涉及液压系统同步执行机构输出力控制领域，具体涉及一种水压补偿阀、水压补偿系统及方法。

背景技术

目前，由于液压系统大功率密度、高位置精度等优点，水面或水下作业装备等广泛采用液压系统作为主要的能量传递方式，由于涉水装备工作环境较为特殊，特别是处于液压系统末端的执行机构，通常在水下或舱外舱内间往复运动，对于机械同步的多执行机构末端输出力的数值控制精度要求较高。针对水面或水下工作装备中液压系统末端已机械同步的多执行机构输出力数值控制困难、容易产生偏载等问题，亟需设计一种针对此类作业装备问题的解决方法，基于不增加液压系统复杂程度的前提，应尽量对液压系统本身进行设计，而不引入电控或其他辅助方法，该条件进一步增加上述问题的解决难度。基于上述水面或水下作业装备上存在的问题，本发明提出一种水压补偿阀、水压补偿系统及方法，通过补偿液压系统多执行机构所受的压力差，可有效解决上述水面或水下作业装备液压系统多执行机构中存在的问题。

发明内容

本发明提供了一种水压补偿阀、水压补偿系统及方法，旨在在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题。作为水面及水下作业装备上液压系统的一种局部回路，针对液压系统已机械同步的末端多执行机构因输出力不等而产生偏载的问题，提出一种水压补偿阀及水压补偿系统，应用水压补偿阀的水压补偿系统，可有效解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水压补偿阀，包括阀体、减压阀和单向阀，所述减压阀与所述单向阀的进口和出口分别连通，所述减压阀的阀口配流孔直径为D2、配流孔截面面积为B1，所述减压阀的阀芯两端均设置有直径为d2、截面面积为B2的阀杆，所述阀体上设置有P1口、P2口、Ph口和Pa口，P1口连接至油源，P2口连接至执行机构，Ph口连接至第一环境压力，Pa口连接至第二环境压力。

所述第一环境压力与第二环境压力存在压力差，在本发明中两种环境压力分别设置为水压和大气压，但不限制第一环境压力与第二环境压力的类型。

所述水压补偿阀中油液的流向有两种，当油液从P1口流向P2口时，所述单向阀打开，所述减压阀关闭；当油液从P2口流向P1口时，所述单向阀关闭，所述减压阀打开。

所述减压阀压差为ΔP＝P2-P1＝(Ph-Pa)×B2/(B1-B2)＝(Ph-Pa)×d2²/(D2²-d2²)，所述减压阀压差表达式为所述水压补偿阀的核心原理，基于该原理，设置有所述水压补偿阀液压回路中已机械同步多执行机构的输出力不等问题可以得到有效解决，且水压补偿阀中减压阀的压差可根据所述水面或水下装备所处环境压力差的变化而自动调整，此类水面或水下装备对于所处环境的适应性较强。

进一步的，所述的一种水压补偿阀中并联设置的减压阀与单向阀可以采用一体化设计，共用一个阀体，也可以根据实际的设计需要采用分体式设计，为减压阀和单向阀分别设计一种阀体，但不改变一体化设计阀体中与减压阀、单向阀相关的关键结构参数。