油箱结构、液压控制系统及作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械技术领域，具体涉及一种油箱结构、液压控制系统及作业机械。

背景技术

目前，用于为作业机械供油的油箱的位置形态通常是固定的，油箱的出油口始终相对设置在油箱的底部，利用重力作用，油箱内的油聚集在底部的出油口处，保证油箱供油顺利。

有些情况下，若油箱的位置形态随所附着的载体发生变化时，则会存在出油口相对油箱的位置发生改变，例如，油箱所附着的载体进行上下翻转，出油口相对设置在油箱的底部就变成了相对设置在油箱的顶部，或者油箱所附着的载体进行侧翻，出油口相对设置在油箱的底部就变成了相对设置在油箱的侧部。

然而，当出现上述出油口相对不是设置在油箱底部位置的情况下，由于重力作用，油箱内的油不能一直聚集在出油口处，导致油箱供油不顺利，造成油泵损坏。

发明内容

本发明提供一种油箱结构、液压控制系统及作业机械，以解决现有技术中因出油口相对油箱的位置发生改变而导致供油不顺利的问题。

本发明的第一方面提供一种油箱结构，包括：

箱体，设有油口；

油液推动装置，设于所述箱体内，所述油液推动装置能够在第一状态与第二状态之间切换；

第一阀门，设于所述箱体上，适于打开或关闭；

当所述油液推动装置由所述第二状态向所述第一状态切换时，所述油液推动装置能够将所述箱体内的油液推向所述油口位置，且所述第一阀门打开，以排出所述箱体内的气体。

根据本发明提供的油箱结构，所述油液推动装置设置为气囊，所述油箱结构还包括：

充气组件，与所述气囊可导通连接。

根据本发明提供的油箱结构，所述第一阀门包括：

阀体，所述阀体内开设有第一排气通道，所述第一排气通道用于连通所述阀体的外部与所述箱体内部；

第一阀芯，可滑动地设置于所述第一排气通道内；

第一弹性件，设于所述阀体和所述第一阀芯之间，以提供使所述第一阀芯关闭所述第一排气通道的作用力。

根据本发明提供的油箱结构，所述阀体内还开设有第一进油通道，用于连通外部油源与所述箱体内部；

第二阀芯，可滑动地设置在所述第一进油通道内；

第二弹性件，设于所述阀体和所述第二阀芯之间，以提供使所述第二阀芯关闭所述第一进油通道的作用力。

根据本发明提供的油箱结构，所述阀体内还开设有第三排气通道，用于连通所述阀体的外部与所述箱体内部；

当所述阀体移出所述箱体至预设位置时，所述第三排气通道导通。

根据本发明提供的油箱结构，所述油口内设有使油液能够沿所述箱体的侧壁流入所述箱体内的导流结构。

根据本发明提供的油箱结构，所述导流结构包括依次设置的多个阻尼板，所述阻尼板上均布多个小孔，相邻所述阻尼板之间的所述小孔均错位连通，且靠近所述油箱内的所述阻尼板的小孔的方向为由所述油箱的中心向所述油箱的侧壁倾斜，以引导油液沿所述油箱的侧壁流入所述箱体内。

根据本发明提供的油箱结构，各所述阻尼板之间设有1-2mm间隙，形成缓冲空间，用于对流过所述缓冲空间的油液进行缓冲。

本发明的第二方面提供一种液压控制系统，包括：

油箱，所述油箱为如上所述的油箱结构；

伸缩油缸，用于驱动作业机械进行作业，所述伸缩油缸包括有杆腔和无杆腔；

所述第三油口与所述油口通过进油路连通，所述进油路上设有第一单向阀，所述第一单向阀由所述油口向所述第三油口方向导通；

所述第四油口与所述油口通过回油路连通；

所述电控换向阀能够在第一阀位和第二阀位之间切换；

其中，在所述第一阀位，所述第一油口与所述第三油口连通，且所述第二油口与所述第四油口连通；

在所述第二阀位，所述第一油口与所述第四油口连通，且所述第二油口与所述第三油口连通。

根据本发明提供的液压控制系统，还包括：

压力传感器，设于所述油液推动装置内；

报警器；

控制器，分别与所述压力传感器和所述报警器电连接，用于根据所述压力传感器产生的压力信号控制所述报警器发出相应的报警信号。

本发明的第三方面提供一种作业机械，所述作业机械包括臂架结构，所述臂架结构包括如上所述的油箱结构或如上所述的液压控制系统。

有益效果：本发明提供的油箱结构，包括箱体、油液推动装置和第一阀门，油液推动装置设于箱体内，油液推动装置能够在膨胀状态与压缩状态之间切换，第一阀门设于箱体上，适于打开或关闭，通过在箱体内增设油液推动装置，并同时设置第一阀门，当出现油口相对不是设置在油箱底部位置的情况下，利用油液推动装置的工作原理，油液推动装置由压缩状态向膨胀状态切换，将箱体内的油液推向油口的位置，并通过第一阀门排气，实现了油箱在任意位置形状时，箱体内的油液始终聚集在油口处，保证油箱供油顺利。

进一步，在本发明提供的液压控制系统中，由于具备如上所述的油箱结构，因此同样具备如上所述的各种优势。

更进一步的，在本发明提供的作业机械中，由于具备如上所述的液压控制系统，因此同样具备如上所述的各种优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中油口相对设置在油箱顶部位置的示意图；

图2是本发明实施例中蓄能器为压缩状态时油箱剖视结构示意图；

图3是本发明实施例中蓄能器为膨胀状态时油箱剖视结构示意图；

图4是本发明实施例中第一阀门的三维结构示意图；

图5是图3的局部A的放大图；

图6是本发明实施例中第一阀门的剖视图；

图7是图3的局部B的放大图；

图8是本发明实施例中液压控制系统电气原理图；

图9是本发明实施例中油箱结构安装于臂架状态示意图。

附图标记：

1、箱体；111、油液；2、油口；3、气囊；4、第一阀门；41、阀体；42、第一排气通道；43、第一阀芯；44、第一弹簧；45、第一进油通道；451、注油口；46、第二阀芯；47、第二弹簧；48、第三排气通道；49、第四排气通道；481、排气端；5、导流结构；51、第一阻尼板；52、第二阻尼板；6、伸缩油缸；7、电控换向阀；71、第一油口；72、第二油口；73、第三油口；74、第四油口；75、第一单向阀；76、液压泵；77、进油路；78、回油路；8、臂架；9、锥形空间；10、环形进油通道；11、压力传感器；12、报警器；13、控制器；14、第二单向阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

目前，用于为作业机械供油的油箱的位置形态通常是固定的，油箱的出油口始终相对设置在油箱的底部，利用重力作用，油箱内的油聚集在底部的出油口处，保证油箱供油顺利。

有些情况下，若油箱的位置形态随所附着的载体发生变化时，则会存在出油口相对油箱的位置发生改变，例如，油箱所附着的载体进行上下翻转，出油口相对设置在油箱的底部就变成了相对设置在油箱的顶部，或者油箱所附着的载体进行侧翻，出油口相对设置在油箱的底部就变成了相对设置在油箱的侧部。

如图1所示，油箱设置在作业机械的一个部件上，部件会进行空间内0-185°位姿变化，如果该部件向上抬升，出油口相对设置在了油箱的底部，油箱中的油液111会一直聚集在出油口处，但是该部件向下降落时，油箱就会出现如图1所示的状态，出油口相对设置在了油箱的顶部，此时，出油口内没有聚集油液111。

出现上述的情况下，由于重力作用，油箱内的油液111不能一直聚集在出油口处，导致油箱供油不顺利，造成油泵损坏。

本发明实施例中，通过在箱体内增设油液推动装置，并同时设置第一阀门，当出现油口相对不是设置在油箱底部位置的情况下，利用油液推动装置的工作原理，油液推动装置由压缩状态向膨胀状态切换，将箱体内的油液推向油口的位置，并通过第一阀门排气，实现了油箱在任意位置形状时，箱体内的油液始终聚集在油口处，保证油箱供油顺利。

下面结合图2至图9描述本发明的油箱结构、液压控制系统以及作业机械。

如图2至图6所示，本发明实施例中的油箱结构包括箱体1、油液推动装置和第一阀门4，箱体1上设有油口2，油液推动装置设于箱体1内，油液推动装置能够在第一状态与第二状态之间切换，第一阀门4设于箱体1上，第一阀门4适于打开或关闭，当油液推动装置由第二状态向第一状态切换时，油液推动装置能够将箱体1内的油液111推向油口2位置，且第一阀门4打开，以排出箱体1内的气体。

具体的，油箱的箱体1可以为方形箱体或圆形箱体形状，油液推动装置可以设置为活塞结构或者蓄能器，蓄能器可以选用气囊式或隔膜式，由此油液推动装置的第一状态为膨胀状态，第二状态为压缩状态，第一阀门4可以选用电磁阀，第一阀门4可以设置多个，对于以上部件的选用，本实施例中均不作限制。

进一步的，一些实施例中，箱体1为圆形箱体，第一阀门4设置为两个，均布在箱体1的圆周面上，两个第一阀门4之间的圆周角度为180°，在油箱0-185°位姿变化时，总有一个处于油箱上部，确保排气的可行性。

如图1所示，当油口2的位置相对设置在了油箱的顶部时，油箱内的空气密度低，停留在油箱的上部，油口2的位置会存在空气，造成供油不顺利，这时，油液推动装置由压缩状态切换至膨胀状态，将油液111推至油箱的油口2处，此时，油箱内的气压增大，第一阀门4打开，随着油液111推动上升过程中，箱体1内的气体由第一阀门4排出。

本发明实施例中，通过在箱体1内增设油液推动装置，并同时设置第一阀门4，当出现油口2相对不是设置在油箱底部位置的情况下，利用油液推动装置的工作原理，油液推动装置由压缩状态向膨胀状态切换，将箱体1内的油液111推向油口2的位置，并通过第一阀门4排气，实现了油箱在任意位置形状时，箱体1内的油液111始终聚集在油口2处，保证油箱供油顺利。

如图4至图6所示，本发明的一些实施例中，第一阀门4包括阀体41、第一排气通道42、第一阀芯43和第一弹性件，阀体41内开设有第一排气通道42，第一排气通道42用于连通阀体41的外部与箱体1内部，第一阀芯43可滑动地设置于第一排气通道42内，第一弹性件设于阀体41和第一阀芯43之间，以提供使第一阀芯43关闭第一排气通道42的作用力。

具体的，第一阀芯43用于控制第一排气通道42在打开状态和关闭状态之间切换，第一弹性件可以为弹簧或压簧，本实施例中，第一弹性件为第一弹簧44，第一排气通道42一端的形状为锥形通道，第一阀芯43也为锥形阀芯，且与第一排气通道42内的锥形通道相适配，锥形通道的直径尺寸由箱体1内部向外界逐渐增大，第一弹簧44作用在第一阀芯43大直径尺寸的一端，第一阀芯43受第一弹簧44的弹性作用力，第一排气通道42处于常闭状态，当箱体1内的气压强度能够克服第一弹簧44的弹性作用力时，会推动第一阀芯43向外滑动，第一排气通道42的锥形通道就打开，箱体1内的气体由第一排气通道42排出，当箱体1内的气压强度不足以克服第一弹簧44的弹性作用力时，第一阀芯43受第一弹簧44的弹性作用力向内滑动，将第一排气通道42关闭，保证箱体1内的油液111不泄露。通过在第一排气通道42内设置可滑动的第一阀芯43和第一弹簧44，实现了第一阀门4自动排气，同时，当油箱内部油压过高时，也可以通过第一排气通道42泄压，能够对薄壁箱体结构进行保护。第一弹簧44的弹力大小可以根据实际使用的箱体1容积的大小、油液111容积的大小以及使用过程中箱体1内产生气体的气压等参数进行调整，此处不再赘述。

继续如图6所示，本发明的一些实施例中，第一阀门4还包括第一进油通道45、第二阀芯46和第二弹性件，第一进油通道45开设在阀体41内，用于连通外部油源与箱体1内部，第二阀芯46可滑动地设置在第一进油通道45内，第二弹性件设于阀体41和第二阀芯46之间，以提供使第二阀芯46关闭第一进油通道45的作用力，第一进油通道45的打开和关闭也是自动实现的。

具体为，第二弹性件为第二弹簧47，第二弹簧47作用于第二阀芯46上，且在第二弹簧47的弹性作用力下，第二阀芯46具有由打开状态向关闭状态切换的滑动趋势。

第一进油通道45的一端为注油口451，用于连接外界油源，向箱体1内部注油，第一进油通道45的另一端与箱体1内部连通，第一进油通道45靠近注油口451的一端的形状为锥形通道，第二阀芯46也为锥形阀芯，且与第一进油通道45内的锥形通道相适配，锥形通道的直径尺寸由注油口451向箱体1内部逐渐增大，第二弹簧47作用在第二阀芯46大直径尺寸的一端，第二阀芯46受第二弹簧47的弹性作用力，第一进油通道45处于常闭状态，当需要向箱体1内注油时，外部的油源通过注油口451向通道内流动，外部油源的油压克服第二弹簧47的弹性作用力，会推动第二阀芯46向下滑动，第一进油通道45的锥形通道就打开，油液111进入箱体1内，当外部油源停止注油时，第二阀芯46受第二弹簧47的弹性作用力向上滑动，将第一进油通道45关闭，通过在第一进油通道45内设置可滑动的第二阀芯46和第二弹簧47，实现了第一阀门4注油时自动打开，注油完成后自动关闭，第二弹簧47的弹力大小可以根据实际外部油源的油压进行调整，此处不再赘述。

继续如图6所示，为了进一步简化第一阀门4的结构，同时也为了节省加工工序，本发明的另外一些实施例中，第一排气通道42与第一进油通道45共同一部分通道，具体为：第一排气通道42设置在第一进油通道45的一侧，第一排气通道42的一端与第一进油通道45连通，第一排气通道42的另一端与阀体41外界连通，且第二弹簧47的弹性力要大于外部油枪的油压，保证第一进油通道45注油时，第二阀芯46不被顶开，确保注油时，第一排气通道42关闭，也就是说第一进油通道45与第一排气通道42会共用图中下半部分通道，将进油通道与排气通道集成在一起，使第一阀门4集成有排气、泄压及注油功能，简化了第一阀门4的结构，减小了阀门的体积，节省了加工工序。

如图5所示，本发明的一些实施例中，阀体41内还开设第三排气通道48，用于连通阀体41的外部与箱体1内部，当阀体41移出箱体1至预设位置时，第三排气通道48导通，进行排气。

具体的，阀体41与箱体1之间通过螺纹连接，并通过密封垫实现密封，阀体41内还设有第三排气通道48和第四排气通道49，第三排气通道48的一端为排气端481，排气端481设置在阀体41的侧壁上，且位于阀体41螺纹的外侧，第三排气通道48的另一端与第一进油通道45连通，第四排气通道49的一端与第一进油通道45连通，第四排气通道49的另一端设于阀体41的侧壁上，且位于阀体41螺纹的内侧。

当对油箱充油完成时，此时油液推动装置为压缩状态，第一阀门4中的第一排气通道42为关闭状态，箱体1内的顶部会聚集少量的气体，这些少量的气体会通过第三排气通道48、第一进油通道45和第四排气通道49聚集在阀体41与箱体1之间的螺纹连接处，这时，手动旋出阀体41，旋出至第三排气通道48的排气端481能够与外界连通的位置时，第三排气通道48、第一进油通道45和第四排气通道49之间导通，以排出聚集在阀体41与箱体1之间螺纹连接处的少量气体，避免阀体41与箱体1之间有气压的存在，导致密封性差。为了加快排气效率，第三排气通道48和第四排气通道49可以设置多个，沿阀体41的圆周方向均布。

继续如图5所示，本发明的一些实施例中，阀体41与箱体1之间还设有锥形空间9，第一进油通道45的另一端与锥形空间9连通，锥形空间9通过环形进油通道10与箱体1内部连通，环形进油通道10为设置在箱体1顶部的环形通道，由第一进油通道45进入的油液111先喷射在锥形空间9，在锥形空间9内进行缓冲，然后通过环形进油通道10流入箱体1内，避免油液111直接喷射在油液推动装置上，损坏油液推动装置。

如图3所示，本发明的一些实施例中，油口2内设有导流结构5，用于对流进油口2的油液111进行导流，以使油液111沿油箱的侧壁流入箱体1内，避免油液111喷射过程中损坏油液推动装置。本发明的另外一些实施例中，导流结构5具体可以为连接在油口2处的导流腔体，导流腔体为沙漏形状，导流腔体设置有向箱体1侧壁方向倾斜的油孔，流入的油液111先进入导流腔体进行缓冲，再通过倾斜的油孔引导油液111向箱体1侧壁方向喷射，避免油液111喷射过程中损坏油液推动装置。

如图7所示，本发明的另外一些实施例中，导流结构5包括依次设置的多个阻尼板，阻尼板上均布多个小孔，相邻阻尼板之间的小孔均错位连通，且靠近油箱内的阻尼板的小孔的方向为由油箱的中心向油箱的侧壁倾斜，以引导油液111沿油箱的侧壁流入箱体1内。

具体的，本实施例中 导流结构5包括上下依次设置的第一阻尼板51和第二阻尼板52，第一阻尼板51上的小孔可以为直孔或者斜孔，而第二阻尼板52上的小孔为斜孔，斜孔由油箱的中心向油箱的侧壁倾斜，小孔的直径为0.3-2mm，以引导油液111沿油箱的侧壁流入箱体1内，避免油液111喷射过程中损坏油液推动装置。

第一阻尼板51和第二阻尼板52之间还设有1-2mm间隙，形成缓冲空间，用于对流过缓冲空间的油液111进行缓冲，避免油液111射流。

如图2或图3所示，本发明的一些实施例中，油液推动装置设置为气囊3，油箱结构还包括充气组件，充气组件与气囊3通过充气管路可导通连接，用于向气囊3内部充气，充气组件可以为气泵，气泵连接外部气源，利用气泵为气囊3充气，气囊3为高强度橡胶气囊，具有极强的支撑性和延展性。

本实施例中，气囊3实现膨胀状态与压缩状态之间切换的过程为：当油口2的位置相对设置在了油箱的顶部时，油箱内的空气密度低，停留在油箱的上部，油口2的位置会存在空气，这时开启气泵向气囊3内充气，使气囊3膨胀，将箱体1内的油液111推向油口2处，保证供油顺利，当向箱体1内注油时，气囊3内的气体通过充气管路释放，使加油枪内的由能够加注到箱体1内。

如图8所示，本发明第二方面提供一种液压控制系统，包括油箱、伸缩油缸6和电控换向阀7，油箱为上述的油箱结构，伸缩油缸6用于驱动作业机械进行作业，电控换向阀7设有第一油口71、第二油口72、第三油口73和第四油口74，第三油口73与油口2通过进油路77连通，进油路77上设有第一单向阀75和液压泵76，第一单向阀75由油口2向第三油口73方向导通，第四油口74与油口2通过回油路78连通。

电控换向阀7能够在第一阀位和第二阀位之间切换，当在第一阀位时，第一油口71与第三油口73连通，且第二油口72与第四油口74连通，在第二阀位时，第一油口71与第四油口74连通，且第二油口72与第三油口73连通，电控换向阀7为三通四位换向阀。

继续如图8所示，本发明的一些实施例中，液压控制系统还包括压力传感器11、报警器12（图中未示出）和控制器13（图中未示出），压力传感器11可以设于气囊3内或者设于充气管路上，用于检测气囊3内的气压，控制器13分别与压力传感器11和报警器12电连接，用于根据压力传感器11产生的压力信号控制报警器12发出相应的报警信号。

另外一些实施例中，气囊3的充气管路上设有第二单向阀14，第二单向阀14由气泵向气囊3方向导通，也就是说通过气泵向气囊3内充入额定气压的气体后，充气管路就实现了由气囊3向气泵方向的关闭。

气囊3实现膨胀状态与压缩状态之间切换的过程为：

当伸缩油缸6的活塞杆全部缩回，且箱体1内注油完成后，此时箱体1内的油液111最多，气囊3被油液111压缩至P2状态；

伸缩油缸6的活塞杆全部伸出，此时箱体1内的油液111最少，气囊3会释放至P1状态；

随着伸缩油缸6工作一段时间后，箱体1内会逐渐产生气体，占据箱体1内一部分空间，随着气体的增多，气囊3继续释放至,P0状态，P0为气囊3完全膨胀后状态。

如图9所示，具体的报警控制流程为：

控制器13内设定一个安全气压阈值△P，△P的范围为0.1-0.3Mpa；

控制器13接收到压力传感器11反馈的气囊3内的压力信号，当该压力信号小于P0+△P时的压力值时，控制器13判断为箱体1内的压力过低，控制器13控制报警器12发出压力过低的报警信号，报警信号可以为语音提示音或者提示灯光，维修人员排查油路、油箱是都漏油或者气囊3是否出现问题等；

控制器13接收到压力传感器11反馈的气囊3内的压力信号，当该压力信号大于P2+△P时的压力值时，控制器13判断为箱体1内的压力过高，控制器13控制报警器12发出压力过高的报警信号，报警信号可以为语音提示音或者提示灯光，维修人员排查第一阀门4排气问题或者油箱是否存在问题。通过该报警控制流程，提示操作人员对油箱进行检修，提升油箱的可靠性。

本发明第三方面还提供一种作业机械，作业机械包括臂架结构，臂架结构包括上述的油箱结构或上述的液压控制系统，液压控制系统驱动作业机械进行作业。

具体如图9所示，作业机械可以臂架式起重机，起重机具有臂架8，将上述的油箱结构设置在臂架8上，油箱结构随臂架8进行上下翻转或侧翻等动作时，当出现油口2相对不是设置在油箱底部位置的情况下，利用气囊3的工作原理，气囊3由压缩状态向膨胀状态切换，将箱体1内的油液111推向油口2的位置，并通过第一阀门4自动排气，保证油箱供油顺利。

同时，部分作业机械臂架8的长度可长达50-60m，将油箱设置在臂架8上，会增加臂架8的重量，增加臂架8的倾覆力矩，容易造成作业机械侧翻，为了避免这一问题发生，本发明实施例中，油箱的箱体1采用铝板结构，并在铝板的外侧缠绕碳纤维结构，缠绕工艺为碳纤维按照倾斜45°方向进行缠绕，此工艺的箱体1的厚度仅为现有箱体1钢质结构厚度的0.5-0.8倍，重量仅为钢质结构的1/6左右，减轻了油箱的重量。

也可将上述的液压控制系统设置在臂架8上，臂架8构成了一个完整的可以独立作业的控制系统，可以独立进行驱动作业，而不需要依赖起重机的总控制系统进行操控。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。