液压顶升稳压模块和液压顶升系统

摘要

本发明提出了一种液压顶升稳压模块，包括进油管路、回油管路、蓄能器和插装阀，插装阀和蓄能器沿液压油前行方向依次装设在进油管路上，插装阀的其中一个主油口连接进油管路，插装阀的另一个主油口连接回油管路，插装阀的控制油口连接进油管路，插装阀的控制油口与回油管路之间设有先导油压力调节阀；插装阀和先导油压力调节阀的结合起到了稳定进油管路的油压峰值的作用，蓄能器起到贮存和释放进油管路的压力能的作用，实现吸收进油管路中的压力脉冲和减少冲击的目的，起到稳压的作用，将该液压顶升稳压模块接入到液压顶升系统中时，就可以降低管道中的油液压力的波动，以减少对预应力变形量的影响，进而起到稳定顶升的作用，保障产品质量。

说明书

技术领域

本发明涉及金属增材制造领域，具体涉及液压顶升稳压模块和液压顶升系统。

背景技术

在平面堆焊增材制造中，当完成单层金属丝材的熔覆堆积打印后，增材堆积层本身会由于降温而收缩，打印工作过程中，增材堆积层与基材底板之间会有一个较大的温度梯度，在冷却过程中，增材堆积层和基材底板的温度变化量不同，所以两个层级的收缩量不同，增材堆积层在完成降温后，会对基材底板有一牵引的内力，在多层堆积后的宏观表现则为下层堆积材料的变形弯曲。上层材料对下层材料的牵引内力积累后有可能由于内应力而在堆积材料内部出现撕裂，产生缺陷，影响产品质量。

基于上述遇到的技术问题，本发明人在研发及生产过程中提出了一种能够平衡内应力的的技术方案，即在熔覆打印前利用液压顶升的方式对基材底板提供向上的预应力，在完成打印后撤去相应的预应力，通过基材底板复原过程中对增材堆积层产生的压应力来平衡增材堆积层冷却时产生的内应力，但由于在实际的增材打印过程中，液压顶升提供给基材底板的预应力变形量为一个百微米级的微小量，这就使得在液压顶升的过程中，管道油液的压力的微小波动，都会对预应力变形量产生影响，如此的话就会达不到稳定顶升的目的，进而使得产品质量得不到较好的保障。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种液压顶升稳压模块，通过沿进油管路的液压油前行方向依次装设插装阀和蓄能器，并在插装阀与回油管路中接入先导油压力调节阀，通过调节先导油压力调节阀以调整插装阀的泄压压力阀值，进而确定进油管路内的泄压阈值，即稳定进油管路内的工作油压的压力峰值，而蓄能器可起到吸收进油管路中的压力脉冲和减少冲击的作用，进而实现稳定进油管路中的油压的目的，将该液压顶升模块接入到液压顶升系统中，就可以降低管道中的油液压力的波动，以减少对预应力变形量的影响，进而起到稳定顶升的作用，保障产品质量。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的目的之一在于公开一种液压顶升稳压模块，包括进油管路和回油管路，还包括蓄能器和插装阀，所述插装阀和所述蓄能器以沿进油管路的液压油前行方向依次装设在所述进油管路上，所述插装阀的其中一个主油口连接进油管路，所述插装阀的另一个主油口连接回油管路，所述插装阀的控制油口连接所述进油管路，所述插装阀的控制油口与回油管路之间设有先导油压力调节阀，通过调节先导油压力调节阀以调整插装阀的泄压压力阀值，进而确定进油管路内的泄压阈值，即稳定进油管路内的工作油压的压力峰值，以避免出现液压系统因油压异常而增压至超出工作油压的问题，因而插装阀和先导油压力调节阀的结合起到稳定进油管路的泄压阀值的作用，蓄能器可以起到贮存和释放进油管路内的压力能的作用，以实现吸收进油管路中的压力脉冲和减少冲击的目的，进而起到稳定进油管路中的油压的作用，将该液压顶升稳压模块接入到液压顶升系统中时，就可以降低管道中的油液压力的波动，以减少对预应力变形量的影响，进而起到稳定顶升的作用，保障产品质量。

进一步的，还包括减压阀，所述减压阀装设在所述蓄能器与所述插装阀之间的进油管路上，所述减压阀的泄油口连接所述回油管路，相比于插装阀和先导油压力调节阀相结合后对进油管路的泄压压力阀值的初步调压作用，减压阀可以起到进一步地对进油管路内的油压进行精确调压的作用，经减压阀精确调压后的管路油压供蓄能器最终调用，进一步提高稳定性。

进一步的，所述减压阀与所述插装阀之间的进油管路上装设有第一单向阀，第一单向阀可以确保进油管路前端的油压不会因失压而出现波动，起到进一步稳定压力的作用。

进一步的，所述插装阀的控制油口与回油管路之间设有二位二通电磁阀，具体的，该二位二通电磁阀在通电时处于截止位，失电时处于导通位，该二位二通电磁阀的工作位为截止位，当该液压顶升模块出现突发失电时，该二位二通电磁阀导通，使得插装阀的控制油口以及进油管路均接通回油管路，从而使得第一单向阀后端的管路即第一单向阀与液压泵之间的进油管路可以进行自动泄压，避免后续重新通电后因管路中存在过多压力油而发生过大系统震动的问题，减少系统的不稳定因素。

进一步的，所述进油管路与所述回油管路之间并接有电动截止阀和手动截止阀，电动截止阀和手动截止阀可以适应多种场景下的泄压需求，其中，电动截止阀处于常得电的截止状态下，即失电时起泄压作用，提高适应性。

本发明的另一目的在于公开一种液压顶升系统，包括油箱、液压泵、进油管路和回油管路，所述油箱通过液压泵连接进油管路，所述回油管路连接所述油箱，还包括上述液压顶升稳压模块和若干顶升主油缸，所述顶升主油缸通过比例换向阀连接进油管路和回油管路，其中，比例换向阀为四位四通比例阀，比例换向阀的四个工位可以分别满足顶升主油缸的调试、顶升、锁止工作和回程等正常运作工序，所述液压顶升稳压模块设在所述比例换向阀与液压泵之间的进油管路上，通过油箱和液压泵，为液压顶升稳压模块和顶升主油缸提供液压动力，只需控制比例换向阀即可调控顶升主油缸的顶升以及锁止工作的工序，以实现顶升基材底板进而在增材打印前为基材底板提供向上的预应力的目的，完成打印后，控制顶升主油缸回程，即可进行预应力的撤去操作，在进油管路和回油管路上设置液压顶升稳压模块，可以起到稳定进油管路中的油压的作用，降低管道中的油液压力的波动，从而降低了对预应力变形量的影响，进而确保顶升主油缸可以实现稳定顶升的目的，保障产品质量。

进一步的，还包括顶升副油缸，所述顶升主油缸具有顶出主油腔和回程主油腔，其中，顶出主油腔为注入液压油后顶升主油缸的活塞会被顶出顶升主油缸的作用腔，回程主油腔为注入液压油后活塞会缩进到顶升主油缸内的作用腔，所述顶升副油缸具有顶出副油腔和回程副油腔，所述回程副油腔连通所述顶出主油腔，具体的，顶出副油腔为注入液压油后顶升副油缸的活塞会被顶出顶升副油缸的作用腔，回程副油腔为注入液压油后活塞会缩进到顶升副油缸内的作用腔，所述顶出副油腔和所述回程主油腔分别连通所述比例换向阀的两个工作油口，所述顶升副油缸的活塞杆上设有位移编码器，所述位移编码器监测并反馈顶升副油缸的活塞杆顶出或缩进的行程，在顶升操作中，进油管道中的液压油经过比例换向阀的其中工作油口后进入到顶出副油腔，推动顶升副油缸中的活塞杆向外顶出，同时处于回程副油腔内的液压油会被活塞推出，然后进入到顶出主油腔中，以实现推动顶升主油缸的活塞的目的，以进行顶出操作，在这个过程中，由于回程副油腔内被顶出的液压油的体积等于进入到顶出主油腔内液压油的体积，因此，顶升主油缸的受压截面积和顶升副油缸受压横面积之比等于顶升副油缸的活塞顶出行程和顶升主油缸的活塞的顶出行程之比，然而，两者的受压截面积本身为已知的油缸内腔的设计参数，因此，只需通过位移编码器测出顶升副油缸的活塞的位移，即可计算出顶升主油缸的活塞的顶出位移，进而就可计算出顶升主油缸顶升时的预应力变形量。

进一步的，还包括二位四通换向阀，所述进油管路连通所述二位四通换向阀的其中两个主油口，所述二位四通换向阀的另外两个主油口均连通所述比例换向阀的进油口，所述比例换向阀的回油口连接所述回油管路，对二位四通换向阀的内部通道进行并联接通，在进行注油的顶升工序时，可以起到有效提升管道流量的作用，当该液压顶升系统进入锁止工作位时，只需控制该二位四通换向阀的内部通道接通以各自的并接主油口，即可起到截止作用，进一步确保处于锁止工作位时该液压顶升系统的液压稳定性，并且，只需采用一个二位四通换向阀就可以实现截止所有顶升主油缸的目的，节约了截止阀的使用成本。

进一步的，所述油箱内设有用于输送压缩空气的正压接气管，将该液压顶升系统设计为正压系统，在油箱内部连接0.4-0.7MPa压缩空气，可帮助液压油在停机起动时主动进入各部件空腔内。

进一步的，所述回程副油腔和顶出主油腔之间的管路上连接有手动调节管，所述手动调节管上设有第二单向阀，当该液压顶升系统处于调试工作位时，通过手动的方式往手动调节管内注入或者抽离液压油，既可实现调整缸体内活塞的初始位置的目的，方便校准调节，提高准确度。

本发明的有益效果：进油管路和回油管路中的插装阀和先导油压力调节阀起到了稳定进油管路内的工作油压的压力峰值的作用，进油管路中的蓄能器可以起到贮存和释放进油管路内的压力能的作用，以实现吸收进油管路中的压力脉冲和减少冲击的目的，进而起到稳定进油管路中的油压的作用，将该液压顶升稳压模块接入到液压顶升系统中时，就可以降低管道中的油液压力的波动，以减少对预应力变形量的影响，进而起到稳定顶升的作用，保障产品质量，进油管路中的减压阀起到进一步稳定压力的作用；第一单向阀可以确保进油管路前端即液压系统的执行端的油压不会因失压而出现波动，起到更进一步稳定压力的作用；在该液压顶升系统中，只需控制并切换比例换向阀和二位四通换向阀的流通方向，即可实现稳定顶升的目的，保障产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明种液压顶升稳压模块的连接关系图；

图2为本发明液压顶升系统的连接关系图；

图3为二位四通换向阀与顶升主油缸的连接示意图。

附图标识：1、进油管路；2、回油管路；3、蓄能器；4、插装阀；5、先导油压力调节阀；6、减压阀；7、第一单向阀；8、二位二通电磁阀；9、电动截止阀；10、手动截止阀；11、油箱；12、液压泵；13、顶升主油缸；131、顶出主油腔；132、回程主油腔；14、比例换向阀；15、顶升副油缸；151、顶出副油腔；152、回程副油腔；16、位移编码器；17、二位四通换向阀；18、正压接气管；19、手动调节管；20、第二单向阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种液压顶升稳压模块，包括进油管路1和回油管路2，还包括蓄能器3和插装阀4，插装阀4和蓄能器3以沿进油管路1的液压油前行方向依次装设在进油管路1上，插装阀4的其中一个主油口连接进油管路1，插装阀4的另一个主油口连接回油管路2，插装阀4的控制油口连接进油管路1，且插装阀4的控制油口与回油管路2之间设有先导油压力调节阀5，通过调节先导油压力调节阀5以调整插装阀4的泄压压力阀值，进而确定进油管路1内的泄压阈值，即稳定进油管路1内的工作油压的压力峰值，以避免出现液压系统因油压异常而增压至超出工作油压的问题，因而插装阀4和先导油压力调节阀5的结合起到稳定进油管路1的泄压阀值的作用，蓄能器3可以起到贮存和释放进油管路1内的压力能的作用，以实现吸收进油管路1中的压力脉冲和减少冲击的目的，进而起到稳定进油管路1中的油压的作用，将该液压顶升稳压模块接入到液压顶升系统中时，就可以降低管道中的油液压力的波动，以减少对预应力变形量的影响，进而起到稳定顶升的作用，保障产品质量。

参见图1，还包括减压阀6，减压阀6装设在蓄能器3与插装阀4之间的进油管路1上，减压阀6的泄油口连接回油管路2，相比于插装阀4和先导油压力调节阀5相结合后对进油管路1的泄压压力阀值的初步调压作用，减压阀6可以起到进一步的对进油管路1内的油压进行精确调压的作用，经减压阀6精确调压后的管路油压供蓄能器3最终调用，进一步提高稳定性。

优选地，减压阀6与插装阀4之间的进油管路1上装设有第一单向阀7，第一单向阀7可以确保进油管路1前端即液压系统的执行端的油压不会因失压而出现波动，起到进一步稳定压力的作用。

优选地，插装阀4的控制油口与回油管路2之间设有二位二通电磁阀8，具体的，该二位二通电磁阀8在通电时处于截止位，失电时处于导通位，该二位二通电磁阀8的常工作位为截止位，当该液压顶升模块出现突发失电时，该二位二通电磁阀8失电导通，使得插装阀4的控制油口以及进油管路1均接通回油管路2，从而使得第一单向阀7后端的管路即第一单向阀7与液压泵之间的进油管路1可以进行自动泄压，以避免后续重新通电后因管路中存在过多压力油而发生过大系统震动的问题，减少系统的不稳定因素。

优选地，进油管路1与回油管路2之间并接有电动截止阀9和手动截止阀10，电动截止阀9和手动截止阀10可以适应多种场景下的泄压需求，提高适应性，在本实施例中，电动截止阀9处于常得电状态，即失电时起到泄压作用。

参见图2和图3，一种液压顶升系统，包括油箱11、液压泵12、进油管路1和回油管路2，油箱11通过液压泵12连接进油管路1，回油管路2连接油箱11，还包括上述液压顶升稳压模块和若干顶升主油缸13，在本实施例中，顶升主油缸13的个数至少为两个，顶升主油缸13通过比例换向阀14连接进油管路1和回油管路2，其中，比例换向阀14为四位四通比例阀，比例换向阀14的四个工位可以分别满足顶升主油缸13的调试、顶升、锁止工作和回程等正常运作工序，液压顶升稳压模块设在比例换向阀14与液压泵12之间的进油管路1上，通过油箱11和液压泵12，为液压顶升稳压模块和顶升主油缸13提供液压动力，顶升时，只需控制比例换向阀14即可调控顶升主油缸13的顶升以及锁止工作的工序，以实现顶升基材底板进而在增材打印前为基材底板提供向上的预应力的目的，完成打印后，控制顶升主油缸回程，即可进行预应力的撤去操作，在进油管路和回油管路上设置液压顶升稳压模块，可以起到稳定进油管路1中的油压的作用，降低管道中的油液压力的波动，从而降低了对预应力变形量的影响，进而确保顶升主油缸可以实现稳定顶升的目的，保障产品质量。

优选地，还包括顶升副油缸15，顶升主油缸13具有顶出主油腔131和回程主油腔132，其中，顶出主油腔131为注入液压油后顶升主油缸13的活塞会被顶出顶升主油缸13的作用腔，回程主油腔132为注入液压油后活塞会缩进到顶升主油缸内的作用腔，顶升副油缸15具有顶出副油腔151和回程副油腔152，回程副油腔152连通顶出主油腔131，具体的，顶出副油腔151为注入液压油后顶升副油缸15的活塞会被顶出顶升副油缸15的作用腔，回程副油腔152为注入液压油后活塞会缩进到顶升副油缸15内的作用腔，顶出副油腔151和回程主油腔132分别连通比例换向阀14的两个工作油口，顶升副油缸15的活塞杆上设有位移编码器16，位移编码器16监测并反馈顶升副油缸15的活塞杆顶出或缩进的行程，在顶升操作中，进油管道1中的液压油经过比例换向阀14的其中一个工作油口后进入到顶出副油腔151，推动顶升副油缸14中的活塞杆向外顶出，同时处于回程副油腔152内的液压油会被活塞推出，然后进入到顶出主油腔131中，以实现推动顶升主油缸13的活塞的目的，以进行顶出操作，在这个过程中，由于回程副油腔152内被顶出的液压油的体积等于进入到顶出主油腔131内液压油的体积，因此，顶升主油缸13的受压截面积与顶升副油缸15受压横面积之比等于顶升副油缸15的活塞顶出行程与顶升主油缸13的活塞的顶出行程之比，然而，两者的受压截面积本身为已知的油缸内腔的设计参数，因此，只需通过位移编码器16测出顶升副油缸15的活塞的位移，即可计算出顶升主油缸13的活塞的顶出位移，进而就可计算出顶升主油缸13顶升时的预应力变形量。

优选地，还包括二位四通换向阀17，进油管路1连通二位四通换向阀17的其中两个主油口，在本实施例中，进油管路1具体连通二位四通换向阀17的进油口和其中一个工作油口，二位四通换向阀17的另外两个主油口(即二位四通换向阀17的回油口和另一个工作油口)均连通所有比例换向阀14的进油口，所有比例换向阀14的回油口均连接回油管路2，对二位四通换向阀17的内部通道进行并联接通，在进行注油的顶升工序时，可以起到有效提升管道流量的作用，当该液压顶升系统进入锁止工作位时，只需控制该二位四通换向阀17的内部通道以接通各自的并接主油口，由图3所示，即可起到截止作用，进一步确保处于锁止工作位时该液压顶升系统的液压稳定性，并且，只需采用一个二位四通换向阀17就可以实现截止所有顶升主油缸13的目的，节约了截止阀的使用成本。

优选地，油箱11内设有用于输送压缩空气的正压接气管18，将该液压顶升系统设计为正压系统，在油箱11内部连接0.4-0.7MPa压缩空气，可帮助液压油在停机起动时主动进入各部件空腔内。

优选地，回程副油腔152和顶出主油腔131之间的管路上连接有手动调节管19，手动调节管19上设有第二单向阀20，当该液压顶升系统处于调试工作位时，通过手动的方式往手动调节管19内注入或者抽离液压油，既可实现调整缸体内活塞的初始位置的目的，方便校准调节，提高准确度。

其中，在本实施例中，参见图2和图3，比例换向阀14为四位四通比例换向阀，四个工位由左至右依次为：调试工位、顶升工位、锁止工作工位和回程工位；具体的连通方式为：进油管路1通过二位四通换向阀17后连接比例换向阀14的进油口，比例换向阀14的回油口连通回油管路2，回程主油腔连通比例换向阀的其中一个工作油口，该工作油口为比例换向阀14处于顶升工位时进油口所连通的工作油口，作为顶升主油缸的回程通路，顶出副油腔151连通比例换向阀14的剩余一个工作油口，顶出副油腔151所连通的工作油口为比例换向阀14处于顶升工位时回油口所接通的工作油口。

该液压顶升系统处于调试工位时，比例换向阀14处于第一工位，此时，可以通过手动方式往手动调节管19内注入或抽离液压油，以调整顶升主油缸的活塞的初始位置；

随后控制比例换向阀14切换至第二工位，即顶升工位，此时，二位四通换向阀17处于失电状态，进油管路1内的液压油经过二位四通换向阀17和比例换向阀14后进入到顶出副油腔151中，推动顶升副油缸15的活塞，进而推动顶升主油缸13的活塞作顶出运动，以完成顶升操作，当顶升主油缸13的活塞顶出至预定位置时，比例换向阀14跳转至第三工位即锁止工作位；

比例换向阀14处于第三工位时，顶出副油腔151和回程主油腔132的液压管路被截断，使得顶升主油缸13的活塞可以稳定的处于顶出状态，同时使二位四通换向阀17得电，以截断进油管路1的液压油，此时该二位四通换向阀17起到截止阀的作用，进一步确保处于锁止工作位时该液压顶升系统的液压稳定性；

完成打印操作后，需要撤销预应力时，只需控制比例换向阀14，使其处于第四工位，即回程工位，并使二位四通换向阀17失电即可，此时，进油管路1内的液压油经过二位四通换向阀17和比例换向阀14后进入到回程主油腔132内，推动顶升主油缸13的活塞下降回程，同时顶出副油腔151内的液压油则经过比例换向阀14的回油口直接回到回油管路2中，至此，该液压顶升系统完成一次预应力的供给和撤销的完整操作，重复上述过程即可进行新一次的预应力供给和撤销操作。

此外，为了进一步稳定系统，防止液压油返流，还可以在进油管道上在加装一个充当单向阀作用的插装阀。

本实施例的有益效果：进油管路和回油管路中的插装阀和先导油压力调节阀起到了稳定进油管路内的工作油压的压力峰值的作用，进油管路中的蓄能器可以起到贮存和释放进油管路内的压力能的作用，以实现吸收进油管路中的压力脉冲和减少冲击的目的，进而起到稳定进油管路中的油压的作用，将该液压顶升稳压模块接入到液压顶升系统中时，就可以降低管道中的油液压力的波动，以减少对预应力变形量的影响，进而起到稳定顶升的作用，保障产品质量，进油管路中的减压阀起到进一步稳定压力的作用；第一单向阀可以确保进油管路前端即液压系统的执行端的油压不会因失压而出现波动，起到更进一步稳定压力的作用；在该液压顶升系统中，只需控制并切换比例换向阀和二位四通换向阀的流通方向，即可实现稳定顶升的目的，保障产品质量。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。