一种流体控制装置及包括其的控制系统的制作方法

1.本技术属于流体传动技术领域，尤其属于液压传动技术领域，特别涉及一种流体控制装置及包括其的控制系统。


背景技术：

2.流体传动技术被广泛地应用于各行各业。尤其在工程机械领域中应用的更加普遍。工程机械(例如具有液压系统的装载机、挖掘机、起重机、混凝土泵车等)具有工作效率高、作业能力强等优势而得以广泛的应用，可以说，工程机械的出现使盖高楼、架高铁、某些特种设备的安装等的操作更加简单、更加高效、更加省力、省成本，甚至能够完成之前不可能完成的工作。在现代化的建设进程中，工程机械扮演者居功至伟的角色。虽然现有的工程机械已经能够满足绝大多数的工程的要求，但是现有的工程机械绝大多数都需要操作人员现场操控实施相关的作业，在某些特殊工况、高危应用场合下，甚至会给操作人员的生命带来极大的威胁，即使个别通过传感技术能够远程人工操作的液压系统，也因流量和压力在节流口处的非线性关系，流量或压力都难以建立与现代电控脉冲信号的线性对应关系，从而难以实现通过芯片的控制程序进行的智能化控制，最多能够实现特定人员的远程模拟操控。以挖掘机为例，液控挖掘机是各种土方施工中不可或缺的机械设备，尤其被广泛应用于包括抗震救灾、有毒环境、危险隧道、灭火救援、悬崖开路、爆炸现场清理等工作特殊工况作业施工中，对操作人员带来极大的极大的危险。倘若能够实现工程机械的智能控制化操作，工程机械在解放劳动力的同时提高了作业安全，也必将极大程度地提升工程机械的工作能力、降低使用、维修等成本。然而要实现含有液控系统的装备的智能控制化，如果通过及时反馈调整的方法实现智能控制成本太高，目前技术条件也难以实现，因此，结合现有电子电气离散化数字控制的技术特点，液压技术的智控也必然首选液压系统的离散化、数字化，现有的液控系统受其组成元件的结构、功能缺陷以及组件间的组合缺陷的限制，使液控系统的各种功能相互耦合、相互牵制，很难实现液压介质的离散化、数字化，在现有的技术实力下，实现液控系统的智控化仅是一种不断调整的拟合算法，不易实现量化控制，因此有必要对现有的液控系统所包含的各种组成元件、元件之间的组合进行针对性地重新构思、重新设计。
3.现有的任何液控系统中，液控系统需要具备多项功能(例如现有的挖掘机需要通过液控系统对液压执行元件的控制实现各臂之间的变幅、液控行走、液控回转的功能)，为此，必定需要设置多路阀，然而为了节省安装空间以及便于操控，多路阀往往是由单片阀叠加而形成，且共用一个供油油路和一个回油油路，不管是串联还是并联，单片阀之间的供油压力和流量相互耦合、彼此干扰，故难以实现数字化、离散化，更不能实施精准控制及智能控制。
4.现有的多路阀对各个执行元件的需求比较单一，为了便于加工、提高加工精度，多路阀由多个单片阀根据功能、工况的需要叠加并通过螺栓连接而成，虽然单阀片的加工精度能够得到很好的保障，但由于加工精度、安装变形等因素的存在，必然导致现有多路阀存
在片间渗漏以及阀芯卡滞等问题，严重影响包括所述多路阀的液控系统的可靠性、稳定性和安全性。
5.现有的多路阀中的单片阀往往是一根阀芯共同控制供油油路、执行元件的进油口、回油油路以及执行元件的出油口的开闭，不同油路的开关状态耦合在一起，用来同时改变流体流动的方向或者通过节流口开度的大小对执行元件的流量进行调节，各执行元件之间势必会发生相互影响，严重影响现有包括多路阀的流体系统实现离散化、数字化、智能控制化的实现。
6.现有的多路阀除了上述缺陷之外，包括液控系统的装备在使用过程中往往存在振动大的问题，所以一般通过加粗连接螺栓及增加连接锁紧力矩来克服多个单片阀叠加形成的多路阀的片间渗漏问题，但随着时间的推移和螺栓的疲劳拉伸等因素的影响，使用一段时间后仍会产生片间渗漏的问题；值得注意的是，由于加大了螺栓的连接锁紧力矩，通过片间压缩变形的密封形式也会因阀体连接面的平行度、平面度、材料蠕变等使多路阀的阀体变形，进而影响配合精密的阀芯运动，甚至容易造成多路阀内部的阀芯卡滞问题；并随着连接螺栓长度的增加，越会造成受力不均和疲劳蠕变，因此，现有多路阀每一片都尽量减小厚度，随之而来的会使多路阀的流道变狭窄、弯曲，同时压力损失陡增，进而使现有的多路阀存在诸多难以避免的技术瓶颈。
7.另外，现有技术中，执行元件(尤其是液压油缸)需要将非工作一侧的流体介质从其内部排出，因节流口和管路元件的阻碍作用，使得排出部分存在背压，而这种背压所产生的功率，在多数情况下，是一种阻碍执行元件的正常做功的无效或有害功耗，属于引起流体介质发热的一种无效功率，而且还造成执行元件的响应延迟，影响工作效率。因此，应该建立一种负压通道，用于做正功，为此，本实用新型包含了负压发生装置。
8.为了解决现有液控系统的离散化、数字化及智能控制化，需要结合新型离散化、数字化控制系统，对现有的多路阀进行创新性构思和设计，以克服现有多路阀所存在的换向死区较大、控制的耦合因素较多，缺少灵活适应执行元件多变工况的要求。为此，申请人提出了一种能够解决现有多路阀所存在的至少上述技术问题的控制阀及应用所述控制阀的控制系统。
9.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。


技术实现要素：

10.本实用新型提供了一种流体控制装置及包括其的控制系统，以解决上述技术问题中的至少一个技术问题。
11.本实用新型所采用的技术方案为：
12.一种流体控制装置，包括控制阀，所述控制阀包括阀体，所述阀体内部设有供流介质容腔和回流介质容腔，所述阀体上设有连通所述供流介质容腔的供流介质进入通道和供流介质排出通道，所述阀体上设有连通所述回流介质容腔的回流介质进入通道和回流介质排出通道；
13.所述控制阀还包括供流通断控制开关和回流通断控制开关，所述供流通断控制开关控制所述供流介质排出通道的开闭，所述回流通断控制开关控制所述回流介质进入通道的开闭；
14.所述供流介质容腔对执行元件提供流体介质，所述回流介质容腔收纳回流的流体介质；
15.所述供流通断控制开关和所述回流通断控制开关受驱动单元驱动；
16.所述流体控制装置还包括负压发生装置，回流介质容腔与所述负压发生装置相联接，当所述负压发生装置处于形成负压的工况时，使回流介质容腔内的流体流出；当所述负压发生装置处于非工作的工况时，所述负压发生装置作为回流介质容腔内的流体介质排出的过道。
17.进一步选择性地使所述负压发生装置设为缸体活塞机构，所述缸体活塞机构包括缸体和活塞，所述活塞与所述缸体形成容积可变的第一容腔，所述缸体上设有连通所述第一容腔的第一介质入口和第一介质出口；所述回流介质容腔经所述回流介质排出通道与所述第一介质入口相连接，于所述回流介质排出通道上设置控制回流介质排出通道通断的第一开关单元，于所述第一介质出口处或其下游的流体通道上设置第二开关单元；
18.当所述第一容腔的体积增大时，处于工作流路上的回流介质排出通道上的第一开关单元处于打开状态，且所述第二开关单元处于关断状态；
19.当所述第一容腔的体积减小时，处于工作流路上的回流介质排出通道上的第一开关单元处于关断状态，且所述第二开关单元处于接通状态。
20.本技术还公开了一种流体控制装置，包括控制阀，所述控制阀包括阀体，所述阀体内部设有两个或两个以上供流介质容腔和至少一个回流介质容腔，每个所述供流介质容腔和一个或一个以上所述回流介质容腔相适配并作为同一流路的组成部分；
21.每个所述供流介质容腔分别与设置在所述阀体上的供流介质进入通道和至少一个设置在所述阀体上的供流介质排出通道相连通，且于每个所述供流介质排出通道上设有供流通断控制开关；
22.每个所述回流介质容腔分别与至少一个设置在所述阀体上的回流介质进入通道和设置在所述阀体上的回流介质排出通道相连通，且于每个所述回流介质进入通道上设有回流通断控制开关；
23.所述供流介质容腔对执行元件提供流体介质，所述回流介质容腔收纳回流的流体介质；所述供流通断控制开关和所述回流通断控制开关受驱动单元驱动；
24.所述流体控制装置还包括负压发生装置，回流介质容腔与所述负压发生装置相联接，所述阀体上设置的回流介质容腔分别与负压发生装置相联接，当所述负压发生装置处于形成负压的工况时，使回流介质容腔内的流体流出；当所述负压发生装置处于非工作的工况时，所述负压发生装置作为回流介质容腔内的排出流体的过道。
25.进一步选择性地使所述负压发生装置设为缸体活塞机构，所述缸体活塞机构包括缸体和活塞，所述活塞与所述缸体形成容积可变的第一容腔和第二容腔，所述缸体上设有连通所述第一容腔的第一介质入口和第一介质出口以及设有连通所述第二容腔的第二介质入口和第二介质出口；
26.部分所述回流介质容腔中的每一个分别经回流介质排出通道、第一介质入口与所述第一容腔连通，其余部分所述回流介质容腔中的每一个分别经回流介质排出通道、所述第二介质入口与所述第二容腔连通，于每个所述回流介质排出通道上设置第一开关单元，与所述第一容腔连通的回流介质容腔经第三开关单元与与所述第二容腔连通的回流介质
容腔中的至少一个连通；
27.于所述第一介质出口处或其下游的流体通道以及所述第二介质出口处或其下游的流体通道上分别设置第二开关单元；
28.当所述第一容腔的体积增大时，处于工作流路上且与所述第一容腔相连接的回流介质排出通道上的第一开关单元处于打开状态，且与所述第一容腔相联的第二开关单元处于关断状态；
29.当所述第一容腔的体积减小时，处于工作流路上且与所述第一容腔相连接的回流介质排出通道上的第一开关单元处于关断状态，且与所述第一容腔相联的第二开关单元处于打开状态；
30.当所述第二容腔的体积增大时，处于工作流路上且与所述第二容腔相连接的回流介质排出通道上的第一开关单元处于打开状态，且与所述第二容腔相联的第二开关单元处于关断状态；
31.当所述第二容腔的体积减小时，处于工作流路上且与所述第二容腔相连接的回流介质排出通道上的第一开关单元处于关断状态，且与所述第二容腔相联的第二开关单元处于打开状态；
32.当第三开关单元连接的回流介质容腔内的压差在设定值以下时，所述第三开关单元处于关断状态，当第三开关单元连接的回流介质容腔内的压差在设定值以上时，所述第三开关单元处于接通状态。
33.进一步选择性地使所述缸体活塞机构受往复驱动机构驱动以使所述活塞于所述缸体内往复运动，所述第三开关单元包括并联设置的第一单向开关和第二单向开关，所述第一单向开关的接通方向与所述第二单向开关的接通方向相反设置，当所述活塞往复运动时，所述第一单向开关和所述第二单向开关选择性打开，以使缸体活塞机构的所述活塞在往复运动过程中，所述第一容腔和所述第二容腔均能从与其相连通的回流介质容腔获取流体介质。
34.工作时，进一步选择性地选择使所述供流通断控制开关使所述供流介质排出通道持续处于接通和关闭的交替工作状态，以使所述控制阀对外供送脉冲式流体介质；或者，选择性地使所述供流通断控制开关使所述供流介质排出通道持续处于接通和关闭的交替工作状态，以使所述控制阀对外供送脉冲式流体介质，同时，与所述供流通断控制开关处于同一流路的所述回流通断控制开关使所述回流介质进入通道持续处于接通和关闭的交替工作状态或处于持续接通状态，以使所述回流介质容腔收纳回流的流体介质。
35.进一步选择性地使所述驱动单元设为驱动电机，所述供流通断控制开关设为具有第一通道的第一转动体，工作时，所述第一转动体受驱动电机驱动并按设定转速进行转动，所述第一转动体转动到设定角度范围内时，所述第一通道使其所控制的所述供流介质排出通道处于接通状态；
36.所述回流通断控制开关设为具有第二通道的第二转动体，工作时，所述第二转动体受驱动电机驱动并按设定转速进行转动，所述第二转动体转动到设定角度范围时，所述第二通道使其所控制的所述回流介质进入通道处于接通状态；
37.处于同一流路的供流通断控制开关的第一转动体和回流通断控制开关的第二转动体共轴设置且受同一驱动电机驱动，或处于同一流路的供流通断控制开关的第一转动体
和回流通断控制开关的第二转动体非联动设置且受不同的驱动电机驱动。
38.进一步选择性地选择使所述驱动电机设为伺服电机或设为步进电机，所述流体控制装置还包括电控单元，所述驱动电机与所述电控单元电控连接，以控制所述供流通断控制开关接通所述供流介质排出通道的频率；或者，选择性地使所述驱动电机设为伺服电机或设为步进电机，所述流体控制装置还包括电控单元，所述驱动电机与所述电控单元电控连接，以控制所述供流通断控制开关接通所述供流介质排出通道的频率，以及控制所述回流通断控制开关接通所述回流介质进入通道的频率。
39.进一步选择性地选择使所述流体控制装置还包括蓄能单元，所述蓄能单元与供流介质容腔相联接以使供流介质容腔处于设定压力范围，供流介质容腔和与其处于同一流路的回流介质容腔经具有设定开启压力的单向控制开关相连通，当所述供流介质容腔内的压力大于所述设定开启压力时，所述供流介质容腔和所述回流介质容腔处于接通状态；或者，选择性地使所述流体控制装置还包括蓄能单元，所述蓄能单元与所述供流介质容腔相联接以使所述供流介质容腔处于设定压力范围，所述供流介质容腔和所述回流介质容腔经具有可调开启压力的电磁比例溢流阀相连通，当所述供流介质容腔内的压力大于设定开启压力时，所述供流介质容腔和所述回流介质容腔处于接通状态。
40.进一步选择性地选择使所述供流介质容腔设为椭球形容腔或设为球形容腔，当所述供流介质容腔设为椭球形容腔时，所述蓄能单元与所述供流介质容腔的连接接口设置在正对所述供流介质容腔的截面的焦点的阀体处；当所述供流介质容腔设为球形容腔时，所述蓄能单元与所述供流介质容腔的连接接口设置在正对所述供流介质容腔的球心的阀体处。进而减小所述供流通断控制开关的快速通断造成的液压冲击或者泵送单元造成的液压脉动对系统所造成的影响，使所述供流介质容腔能够保持较稳定的工作压力，以便更好地满足快速提供稳定压力的脉冲流量的要求。
41.进一步选择性地使所述泵送单元与所述供流介质容腔之间的流体连接管路与所述供流介质容腔的连接接口设置在正对所述供流介质容腔的截面的焦点的阀体处；当所述供流介质容腔设为球形容腔时，所述泵送单元与所述供流介质容腔之间的流体连接管路与所述供流介质容腔的连接接口设置在正对所述供流介质容腔的球心的阀体处。也可以减小所述供流通断控制开关的快速通断造成的液压冲击或者泵送单元造成的液压脉动对系统所造成的影响，使所述供流介质容腔能够保持较稳定的工作压力，以便更好地满足快速提供稳定压力的脉冲流量的要求。
42.进一步选择性地使所述回流介质容腔设为球形或椭球形，以消除负压发生时，空气的析出，对液压回路产生较大的冲击。
43.本技术还公开了一种应用前述任一方案所述流体控制装置的控制系统，所述控制系统包括流体介质源、泵送单元和执行元件，所述执行元件设为一个或多个，每个执行元件包括第一介质出入端和第二介质出入端；
44.流体介质源经泵送单元与所述阀体上的供流介质容腔连通以对其供送流体，
45.供流介质容腔与至少一个执行元件的第一介质出入端相联接，以使所述供流介质容腔能够对与其连接的执行元件提供所需的流体介质；
46.回流介质容腔与至少一个执行元件的第二介质出入端相联接，以使所述回流介质容腔能够收纳回流的流体介质；
47.所述阀体上设置的所述回流介质容腔的回流介质排出通道经所述负压发生装置与流体介质源连通。
48.本技术中，本领域技术人员有动机根据相关领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。
49.本技术中，所谓的控制系统是指以流体介质作为介质并能实施控制的系统，例如工程机械所使用的液压控制系统、气压控制系统等。
50.本技术中，所述流体介质不做具体限制，其可以是液体介质或气体介质。在具体实施时，优选地使所述液体介质设为液压油。
51.通过本技术提出的一种流体控制装置及包括其的控制系统能够带来如下有益效果：
52.1.本技术所述控制阀可替代现有控制系统的多路阀，且能克服传统多路阀的诸多缺陷；除此之外，本技术所述控制阀能够将流体介质进行离散化、可计量分割，能够实现控制系统的数字化、智能化，进而为控制系统的智能化控制提供技术保障和技术基础。
53.2.为消除对流体介质离散化造成的液压冲击和压力脉动，所述供流介质容腔设为椭球形容腔或设为球形容腔，所述泵送单元供应流体介质的管路或蓄能单元与所述供流介质容腔的连接接口设置在正对供流介质容腔的球体的球心或椭球形容腔的焦点处，进而改善所述阀体由于泵送单元或者所述供流通断控制开关快速关断造成的液压冲击，使所述控制阀内的所述供流介质容腔能够保持较稳定的工作压力，进而可对系统快速提供稳定压力的脉冲流量。
54.3.本技术通过设置负压发生装置，在所述负压发生装置的抽吸作用下，可将回流介质容腔内的流体介质吸出；另外，执行元件(尤其是液压油缸)在某些工况下，需要将一侧的流体介质从其内部挤出，本技术通过所述负压发生装置的作用可将流体介质从执行元件内部抽出，进而可以有效地增强执行元件的抗负载的能力，继而提升工作效率，减少动力源的输出功，起到更好的节能效果。
附图说明
55.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
56.图1为本技术实施例所提供的一种流体控制装置的结构示意图；
57.图2为本技术实施例所提供的另一种流体控制装置的结构示意图；
58.图3为图2的a处结构的局部放大视图。
59.其中，
60.1阀体，11供流介质容腔，12回流介质容腔，13供流介质进入通道，14供流介质排出通道，15回流介质进入通道，16回流介质排出通道，17供流通断控制开关，171第一转动体，18回流通断控制开关，181第二转动体，
61.2驱动电机，
62.3蓄能单元,
63.4负压发生装置，41缸体，42活塞，43第一容腔，44第一介质入口，45第一介质出口，46第一开关单元，47第二容腔，48第二介质入口，49第二介质出口，50第三开关单元，501第
一单向开关,502第二单向开关，51第二开关单元，
64.5流体介质源。
具体实施方式
65.为了更清楚的阐释本技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
66.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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技术和简化描述，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实用新型的限制。
67.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。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
68.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
69.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个方案”、“一些方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个方案或示例中以合适的方式结合。
70.为便于描述，下文中的“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”为控制阀使用时，相对使用者的方位。
71.本技术中，所谓的“作为同一流路组成的供流介质容腔和回流介质容腔”是指所述供流介质容腔和所述回流介质容腔均属于同一流体回路的组成部分，也即所述供流介质容腔和所述回流介质容腔至少与同一个执行元件相联接并作为同一流体回路的组成部分。
72.本技术中，某个数值以上包括本数，例如两个以上包括两个。
73.如图1所示的一种流体控制装置，包括控制阀，所述控制阀包括阀体1，所述阀体1内部设有供流介质容腔11和回流介质容腔12，所述阀体1上设有连通所述供流介质容腔11的供流介质进入通道13和供流介质排出通道14，所述阀体1上设有连通所述回流介质容腔12的回流介质进入通道15和回流介质排出通道16；
74.所述控制阀还包括供流通断控制开关17和回流通断控制开关18，所述供流通断控制开关17控制所述供流介质排出通道14的开闭，所述回流通断控制开关18控制所述回流介
质进入通道15的开闭；
75.所述供流通断控制开关17接通所述供流介质排出通道14时，所述回流通断控制开关18接通或关断所述回流介质进入通道15，所述供流介质容腔11对执行元件提供流体介质，所述回流介质容腔12收纳回流的流体介质或者给流体介质中气体的膨胀提供空间；所述供流通断控制开关17和所述回流通断控制开关18分别受驱动单元驱动；
76.所述流体控制装置还包括负压发生装置4，回流介质容腔12与所述负压发生装置4相联接；在具体工作过程中，当所述负压发生装置4处于形成负压的工况时，使回流介质容腔12内的流体流出，当所述负压发生装置4处于形成正压的工况时，使回流介质容腔12内的流体阻滞；当所述负压发生装置4处于非工作的工况时，所述负压发生装置4作为回流介质容腔12内的流体介质排出的过道。所述流体控制装置在具体应用于控制系统时，可选择性地使流体介质源5经泵送单元和供流介质进入通道13与所述供流介质容腔11连通，所述供流介质容腔11经所述供流介质排出通道14以及换向阀对执行元件的一个流体介质进出端连通，执行元件的另一个流体介质进出端经换向阀和回流介质进入通道15与回流介质容腔12连通，所述回流介质容腔12经回流介质排出通道16直接或间接与流体介质源5连通。需要说明的是，当所述供流通断控制开关17接通所述供流介质排出通道14时，在常规工况下所述回流介质容腔12收纳回流的流体介质，在某些特殊的工况下，处于同一流路的所述回流通断控制开关18处于关断状态。作为可变换的实施方式，本技术中一个所述供流介质容腔11可选择性地选择与一个或多个执行元件(其可选择性地设为气动执行元件或液压执行元件，具体例如流体马达、气缸或液压缸等)相联接，具体个数可根据所述流体控制装置所在的控制系统所设置的执行元件的个数选择设置，例如使所述控制阀与一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个以上个执行元件相联接。
77.需要说明的是，本技术所述负压发生装置不做具体限制，其可以是任何能够形成负压并促使所述回流介质容腔12中的流体介质从所述回流介质排出通道16流出的装置。其可以是真空泵、受驱动的缸体活塞机构等。
78.作为可变换的实施方式，所述控制阀可选择性地在所述阀体1上设置两个以上个所述供流介质容腔11和一个以上个回流介质容腔12；另外，在具体实施时，还可选择性地使包括一个供流介质容腔11和一个回流介质容腔12的控制阀作为控制阀单元，具体可根据实际需要将两个以上所述控制阀单元组合在一起作为一个控制系统的多路阀；并可进一步选择性地使所述控制系统设为液控系统或气动系统，优选地使所述控制系统设为以液压油作为流体介质的控制系统。本技术所述控制阀在供流介质排出通道14上和回流介质进入通道15上分别设置控制开关，并使其能够单独对各自的所控制的通道的开闭进行控制，进而使所述控制阀能够根据执行元件的需求量针对性地提供流体介质；与此同时，还可以使包括所述控制阀的控制系统的多个执行元件相互独立，避免传统控制系统的各个执行元件间所存在的相互耦合、相互限制、相互影响的问题。
79.作为本实施方式下的一个优选的实施例，进一步选择性地使所述负压发生装置设为缸体活塞机构，所述缸体活塞机构包括缸体41和活塞42，在具体实施时，使所述活塞42与所述缸体41形成容积可变的第一容腔43，所述缸体41上设有连通所述第一容腔43的第一介质入口44和第一介质出口45；
80.所述回流介质容腔12经所述回流介质排出通道16与所述第一介质入口44相连接，
于所述回流介质排出通道16上设置控制回流介质排出通道通断的第一开关单元46，于所述第一介质出口45处或其下游的流体通道上设置第二开关单元51；
81.当所述第一容腔43的体积增大时，处于工作流路上的回流介质排出通道16上的第一开关单元46处于打开状态，且所述第二开关单元51处于关断状态，以使回流介质容腔12内的流体流入所述第一容腔43内；
82.当所述第一容腔43的体积减小时，处于工作流路上的回流介质排出通道上的第一开关单元46处于关断状态，且所述第二开关单元51处于接通状态，以使流入所述第一容腔43内的流体经所述第一介质出口45流出到指定的位置，在具体实施时，可选择性地将所述流体介质挤出到流体介质源；另外，所述第一开关单元46和所述第二开关单元51均可进一步选择性地设为受控阀或设为按设定方向开启的单向阀，当所述负压发生装置不工作时，所述第一介质入口44和所述第一介质出口45处于连通状态，以使所述第一容腔43作为回流介质容腔12内的流体介质排出的过道，在具体实施时，可进一步使所述第一介质出口45与流体介质源相连通，并使所述第二开关单元51设于所述第一介质出口45与所述流体介质源相连通的流体通道上。
83.本技术在具体实施时，还可选择性地使所述阀体1内部设有两个或两个以上供流介质容腔11和至少一个回流介质容腔12，每个所述供流介质容腔11和一个或一个以上所述回流介质容腔12相适配并作为同一流路的组成部分；每个所述供流介质容腔11分别与设置在所述阀体1上的供流介质进入通道13和至少一个设置在所述阀体1上的供流介质排出通道14相连通，且于每个所述供流介质排出通道14上设有供流通断控制开关17；每个所述回流介质容腔12分别与至少一个设置在所述阀体1上的回流介质进入通道15和设置在所述阀体1上的回流介质排出通道16相连通，且于每个所述回流介质进入通道15上设有回流通断控制开关18；当所述供流通断控制开关17处于打开状态时，与其处于同一流路的所述回流通断控制开关18处于打开或关闭状态，所述供流介质容腔11对执行元件提供流体介质，所述回流介质容腔12收纳回流的流体介质或者给流体介质中气体的膨胀提供空间；所述供流通断控制开关17和所述回流通断控制开关18受驱动单元驱动；所述阀体1上设置的回流介质容腔12分别与负压发生装置4相联接，当负压发生装置4处于形成负压的工况时，使与该负压发生装置4相联接的回流介质容腔12内的流体介质流出；当所述负压发生装置4处于形成正压的工况时，使回流介质容腔12内的流体阻滞；当所述负压发生装置4处于非工作的工况时，所述负压发生装置4作为回流介质容腔12内的排出流体的过道。
84.在实际的应用中，控制系统往往包含多个执行元件，为此需要使所述流体控制装置能够同时匹配多个执行元件；本技术通过使处于同一流路的一组所述供流介质容腔11和所述回流介质容腔12便可以实现一对多的功能；另外，从控制策略上考虑，还可选择性地使所述流体控制装置包括多组所述供流介质容腔11和所述回流介质容腔12分别匹配一个或多个执行元件。
85.值得注意的是，现有液压油缸在正常的工作过程中，活塞从第一侧向第二侧运行时，需要将第二侧内部的流体介质挤出，而在挤出的过程中会产生较大的损耗，而且这种工况处于频繁发生的状态，这样便对动力单元(发动机等)的各项性能(例如功率方面的要求)提出较高的要求，故需要用更大的动力单元来匹配，进而增加设备的投入成本；除此之外，动力单元频繁处于这种工况，也会增加大量的能耗成本和设备维护成本。本技术通过设置
负压发生装置，在所述负压发生装置的抽吸作用下，可将回流介质容腔内的流体介质吸出，进而可以有效地增强执行元件抗负荷的工作能力，回收无用功率，进而减少动力单元的输出功，起到更好的节能、降耗、降成本的效果。
86.作为本技术的优选实施方式，当在所述阀体1内部设有两个或两个以上供流介质容腔11和至少一个回流介质容腔12的实施方式在具体实施时，均可进一步选择性地使所述负压发生装置设为缸体活塞机构，所述缸体活塞机构包括缸体41和活塞42，所述活塞42与所述缸体41形成容积可变的第一容腔43和第二容腔47，所述缸体41上设有连通所述第一容腔43的第一介质入口44和第一介质出口45以及设有连通所述第二容腔47的第二介质入口48和第二介质出口49；部分所述回流介质容腔12中的每一个分别经回流介质排出通道16、第一介质入口44与所述第一容腔43连通，其余部分所述回流介质容腔12中的每一个分别经回流介质排出通道16、所述第二介质入口48与所述第二容腔47连通，于每个所述回流介质排出通道16上设置第一开关单元46，与所述第一容腔43连通的回流介质容腔12经第三开关单元50与与所述第二容腔47连通的回流介质容腔12中的至少一个连通，于所述第一介质出口45处或其下游的流体通道以及所述第二介质出口49处或其下游的流体通道上分别设置第二开关单元51；在具体工作中，当所述第一容腔43的体积增大时，处于工作流路上且与所述第一容腔43相连接的回流介质排出通道16上的第一开关单元46处于打开状态，且与所述第一容腔43相联的第二开关单元51处于关断状态；当所述第一容腔43的体积减小时，处于工作流路上且与所述第一容腔43相连接的回流介质排出通道16上的第一开关单元46处于关断状态，且与所述第一容腔43相联的第二开关单元51处于打开状态；当所述第二容腔的体积增大时，处于工作流路上且与所述第二容腔47相连接的回流介质排出通道16上的第一开关单元46处于打开状态，且与所述第二容腔47相联的第二开关单元51处于关断状态；当所述第二容腔47的体积减小时，处于工作流路上且与所述第二容腔47相连接的回流介质排出通道16上的第一开关单元46处于关断状态，且与所述第二容腔47相联的第二开关单元51处于打开状态；当第三开关单元50连接的回流介质容腔内的压差在设定值以下时，所述第三开关单元50处于关断状态，当第三开关单元50连接的回流介质容腔内的压差在设定值以上时，所述第三开关单元50处于接通状态。前述实施方式在具体工作时，在所述活塞42往复运动过程中，当与所述第一容腔43连通的回流介质容腔12所在的流路均处于非工作状态且与所述第二容腔47连通的至少部分回流介质容腔12所在的流路处于工作状态时，与所在的流路处于工作状态的回流介质容腔12相连通的第三开关单元50处于打开状态，以使与所述第二容腔47相连通且所在流路处于工作状态的回流介质容腔12对所述第一容腔43提供流体介质，以避免所述第一容腔43出现抽真空现象；当与所述第二容腔47连通的回流介质容腔12所在的流路均处于非工作状态且与所述第一容腔43连通的至少部分回流介质容腔12所在的流路处于工作状态时，与所在的流路处于工作状态的回流介质容腔12相连通的第三开关单元50处于打开状态，以使与所述第一容腔43相连通且所在流路处于工作状态的回流介质容腔12对所述第二容腔47提供流体介质，以避免所述第二容腔47出现抽真空现象。另外，在具体工作过程中，当流入所述回流介质容腔内的流体介质发生气液分离膨胀，且两个回流介质容腔内压力差大于所述第三开关单元50的开启压力时，所述第三开关单元50处于接通状态，以释放压力能，进而减小气液分离带来的冲击，使所述流体控制装置能够更加稳定地工作。
87.在所述活塞42往复运动过程中，所述缸体活塞机构可以不断地将所在流路处于工作状态的回流介质容腔12内的流体介质吸入所述第一容腔43和所述第二容腔47；在具体实施时，可进一步选择性地使所述第一开关单元46设为电控阀或设为单向阀，优选地设为单向阀；作为可变换的实施方式，在具体实施时，还可再进一步选择性地使所述第三开关单元50设为电控阀。需要说明的是，为了避免造成混乱，申请人将设置在回流介质排出通道16上的开关单元均定义为第一开关单元，第一开关单元46的个数应根据所述流体控制装置所包括的回流介质容腔12的个数选择性地匹配设置，可选择性地使每个回流介质容腔12的回流介质排出通道16上设置一个所述第一开关单元46。
88.作为本技术优选实施例，如图2所示，进一步选择性地使所述阀体1上设有两个所述供流介质容腔11和两个所述回流介质容腔12，其中，一个所述供流介质容腔11与一个所述回流介质容腔12相适配并作为同一流路的组成部分，另一个所述供流介质容腔11与另一个所述回流介质容腔12相适配并作为同一流路的组成部分；每个所述供流介质容腔11与至少一个供流介质排出通道14连通(所述供流介质排出通道14的个数取决于执行元件的个数和所应用的控制系统的具体设计要求)，每个所述回流介质容腔12与至少一个回流介质进入通道15连通(所述供流介质排出通道14的个数取决于执行元件的个数和所应用的控制系统的具体设计要求)；其中一个所述回流介质容腔12经第一开关单元46与所述第一容腔43的第一介质入口44相连通，另一个所述回流介质容腔12经另外的第一开关单元46与所述第二容腔47的第一介质入口44相连通；两个所述回流介质容腔12之间经所述第三开关单元50相连通；在具体工作中，当所述第一容腔43的容积增大且与其相连通的回流介质容腔12所在的流路处于工作状态时，与所述第一容腔43相连通的回流介质容腔12内的流体介质经两者连通通道上的第一开关单元46流入所述第一容腔43；当所述第二容腔47的容积增大且与其相连通的回流介质容腔12所在的流路处于工作状态时，与所述第二容腔47相连通的回流介质容腔12内的流体经两者连通通道上的第一开关单元46流入所述第二容腔47；当与所述第一容腔43连通的所述回流介质容腔12所在的流路均处于非工作状态且与所述第二容腔47连通的所述回流介质容腔12所在的流路处于工作状态时，所述第三开关单元50所连接的回流介质容腔之间的压差大于设定开启压力时，所述第三开关单元50处于打开状态，以使与所述第二容腔47相连通且所在流路处于工作状态的回流介质容腔12对所述第一容腔43提供流体介质；当与所述第二容腔47连通的所述回流介质容腔12所在的流路处于非工作状态且与所述第一容腔43连通的所述回流介质容腔12所在的流路处于工作状态时，所述第三开关单元50所连接的回流介质容腔之间的压差大于设定开启压力时，所述第三开关单元50处于打开状态，以使与所述第一容腔43相连通且所在流路处于工作状态的回流介质容腔12对所述第二容腔47提供流体介质。
89.作为本技术的优选实施方式，本技术前述所有实施方式、实施例及其可变换实施方式、实施例均可进一步选择性地使所述缸体活塞机构受往复驱动机构驱动以使所述活塞42于所述缸体41内往复运动，如图3所示，所述第三开关单元50包括并联设置的第一单向开关501和第二单向开关502，所述第一单向开关501的接通方向与所述第二单向开关502的接通方向相反设置，当所述活塞42往复运动时，所述第一单向开关501和所述第二单向开关502选择性打开，以使缸体活塞机构的所述活塞42在往复运动过程中，所述第一容腔43和所述第二容腔47均能从与其相连通的回流介质容腔12获取流体介质；作为可变换的实施方
式，本技术还可选择性地使所述缸体活塞机构受往复驱动机构驱动以使所述活塞42于所述缸体41内往复运动，所述第三开关单元50设为受控开关，当所述活塞42往复运动时，所述受控开关选择性打开，以使缸体活塞机构的所述活塞42在往复运动过程中，所述第一容腔43和所述第二容腔47均能从与其相连通的回流介质容腔12获取流体介质并能使与其相连通的回流介质容腔内的真空度保持在设定范围。在具体实施时，所述往复驱动机构设为包括齿轮、齿条的驱动机构，所述齿轮受驱动电机或液压马达驱动并发生往复转动，所述齿条在齿轮的带动下进行往复运动；在具体实施时，当所述往复驱动机构受所述第一容腔43和所述第二容腔47内真空度的限制，所述第一容腔43和所述第二容腔47内真空度大于设定值时，所述往复驱动机构的驱动电机或液压马达停止工作。
90.作为本技术的优选实施方式，本技术前述所有实施方式、实施例及其可变换的实施方式和实施例均可进一步选择性地使所述流体控制装置在工作时，所述供流通断控制开关17使所述供流介质排出通道14持续处于接通和关闭的交替工作状态，以使所述控制阀对外供送脉冲式流体介质；作为可变换的实施方式，其还可选择性地使所述流体控制装置在工作时，所述供流通断控制开关17使所述供流介质排出通道14持续处于接通和关闭的交替工作状态，以使所述控制阀对外供送脉冲式流体介质，同时，与所述供流通断控制开关17处于同一流路的所述回流通断控制开关18使所述回流介质进入通道15持续处于接通和关闭的交替工作状态或处于持续接通状态，以使所述回流介质容腔12收纳回流的流体介质。本技术通过使所述供流通断控制开关17受驱动单元的驱动下频繁地处于打开或关断状态，进而使所述控制阀能够对执行元件提供脉冲式流体介质，对流体介质实施可计量、分割性供送，这样便可以实现流体介质供送的离散化、数字化，使其与电控技术相结合进而能够为应用所述控制阀的流体控制系统的智能化提供技术保障。
91.作为本技术的优选实施方式，本技术前述所有实施方式、实施例及其可变换的实施方式均可进一步选择性地使所述驱动单元设为驱动电机2，所述供流通断控制开关17设为具有第一通道的第一转动体171，工作时，所述第一转动体171受驱动电机2驱动并按设定转速进行转动，所述第一转动体171转动到设定角度范围内时，所述第一通道使其所控制的所述供流介质排出通道14处于接通状态；
92.所述回流通断控制开关18设为具有第二通道的第二转动体181，工作时，所述第二转动体181受驱动电机2驱动并按设定转速进行转动，所述第二转动体181转动到设定角度范围时，所述第二通道使其所控制的所述回流介质进入通道15处于接通状态；
93.处于同一流路的供流通断控制开关17的第一转动体171和回流通断控制开关18的第二转动体181共轴设置且受同一驱动电机驱动。作为可变换的实施方式，其还可选择性地使处于同一流路的供流通断控制开关17的第一转动体171和回流通断控制开关18的第二转动体181非联动设置且受不同的驱动电机驱动。在具体实施时，进一步选择性地使所述第一转动体171设为转轴，所述第一通道设为贯穿所述转轴的通孔。并进一步选择性地使所述回流通断控制开关18设为具有第二通道的第二转动体181，工作时，所述第二转动体181受驱动电机2驱动并按设定转速进行转动，所述第二转动体181转动到设定角度范围时，所述第二通道使其所控制的所述回流介质进入通道15处于接通状态，在具体实施时，进一步选择性地使所述第二转动体181设为转轴，所述第二通道也设为贯穿所述转轴的通孔。作为可变换的实施方式，可进一步选择性地使处于同一流路的所述供流通断控制开关17的所述第一
转动体171和所述回流通断控制开关18的所述第二转动体181共轴设置，且受同一驱动电机2驱动；或者，选择性地使处于同一流路的所述供流通断控制开关17的所述第一转动体171和所述回流通断控制开关18的所述第二转动体181非关联设置，且分别受不同驱动电机2驱动(图中未示)。
94.作为本技术的优选实施方式，本技术前述所有含有所述驱动电机2的实施方式均可进一步选择性地使所述驱动电机2设为伺服电机，所述流体控制装置还包括电控单元，所述驱动电机2与所述电控单元电控连接，以控制所述供流通断控制开关17接通所述供流介质排出通道14的频率。作为可变换的实施方式，本技术还可选择性地选择使所述驱动电机2设为伺服电机，所述流体控制装置还包括电控单元，所述驱动电机2与所述电控单元电控连接，以控制所述供流通断控制开关17接通所述供流介质排出通道14的频率，以及控制所述回流通断控制开关18接通所述回流介质进入通道15的频率。作为可变换的实施方式，在具体实施时，所述驱动电机2还可选择性地设为步进电机。在具体实施时，由于所述驱动电机2的转速、转角能够被精确控制，故可间接地精确测算出所述供流介质容腔11所供送的流体介质的量，使其与控制单元相结合，便可以实现对执行元件精准地提供流体介质，通过使供送流体介质的离散化、数字化，进一步实现控制的智能化。
95.作为本技术实施方式，本技术前述所有实施方式均可进一步选择性地使所述流体控制装置还包括蓄能单元3，所述蓄能单元3与供流介质容腔11相联接以使供流介质容腔11处于设定压力范围，供流介质容腔11和与其处于同一流路的回流介质容腔12经具有设定开启压力的单向控制开关相连通，当所述供流介质容腔11内的压力大于所述设定开启压力时，所述供流介质容腔11和所述回流介质容腔12处于接通状态。作为可变换的实施方式，其还可以选择性地使所述蓄能单元3与所述供流介质容腔11相联接以使所述供流介质容腔11处于设定压力范围，所述供流介质容腔11和所述回流介质容腔12经具有可调开启压力的电磁比例溢流阀相连通，当所述供流介质容腔11内的压力大于设定开启压力时，所述供流介质容腔11和所述回流介质容腔12处于接通状态。本技术通过设置所述蓄能单元3，可以使所述供流介质容腔11处于设定的压力范围，进而使流体回路在工作过程中更加稳定；另外，本技术通过设置所述单向控制开关也可以达到相同的技术效果，在具体实施时，所述单向控制开关可选择性地设为单向阀。
96.作为本技术的优选实施方式，本技术前述所有实施方式及其可变换的实施方式均可进一步选择性地选择使所述供流介质容腔11设为椭球形容腔或设为球形容腔；和/或，选择性地使所述回流介质容腔12设为椭球形容腔或设为球形容腔。在具体实施时，当所述供流介质容腔11设为椭球形容腔时，进一步优选地使所述蓄能单元3与所述供流介质容腔11的连接接口设置在正对所述供流介质容腔11的中心截面椭圆的焦点的阀体处；当所述供流介质容腔11设为球形容腔时，优选地使所述蓄能单元3与所述供流介质容腔11的连接接口设置在正对所述供流介质容腔11的球心的阀体处。进而减小所述供流通断控制开关71的快速通断造成的液压冲击或者泵送单元造成的液压脉动对系统所造成的影响，使所述供流介质容腔11能够保持较稳定的工作压力，以便更好地满足快速提供稳定压力的脉冲流量的要求。
97.在具体实施时，还可进一步选择性地使泵送单元与所述供流介质容腔11之间的流体连接管路与所述供流介质容腔的连接接口设置在正对所述供流介质容腔11的中心截面
椭圆的焦点的阀体处；当所述供流介质容腔11设为球形容腔时，所述泵送单元与所述供流介质容腔之间的流体连接管路与所述供流介质容腔11的连接接口设置在正对所述供流介质容腔的球心的阀体处。也可以减小所述供流通断控制开关71的快速通断造成的液压冲击或者泵送单元造成的液压脉动对系统所造成的影响，使所述供流介质容腔能够保持较稳定的工作压力，以便更好地满足快速提供稳定压力的脉冲流量的要求。
98.在具体实施时，还可进一步选择性地使所述回流介质容腔12设为球形或椭球形，以消除负压发生时，空气的析出，对液压回路产生较大的冲击。
99.为了进一步对本技术所公开的所述流体控制装置的清楚说明，现针对应用其的控制系统进行说明：
100.一种应用流体控制装置的控制系统，所述控制系统包括流体介质源、泵送单元和执行元件，所述执行元件设为一个或多个，每个执行元件包括第一介质出入端和第二介质出入端；流体介质源经泵送单元与所述阀体1上的供流介质容腔11连通以对其供送流体，供流介质容腔11与至少一个执行元件的第一介质出入端相联接，以使所述供流介质容腔11能够对与其连接的执行元件提供所需的流体介质；回流介质容腔12与至少一个执行元件的第二介质出入端相联接，以使所述回流介质容腔12能够收纳回流的流体介质；所述阀体1上设置的所述回流介质容腔12的回流介质排出通道16经所述负压发生装置与流体介质源连通。作为可变换的实施方式，在具体实施时，可进一步选择性地使控制系统的所述流体控制装置设置一个、两个、三个、四个、五个或六个以上个所述供流介质容腔11，并进一步选择性地使所述流体控制装置设置一个、两个、三个、四个、五个或六个以上个所述回流介质容腔12，并使每个执行元件与一个所述供流介质容腔11和一个所述回流介质容腔12相连接并形成与执行元件数量相同的工作流路，优选地在所述阀体上设置与执行元件数量相同的供流介质排出通道14，每个执行元件一个供流介质排出通道14相连接，以使执行元件之间能够彼此独立工作，且不受其余执行元件干扰。在具体工作时，泵送单元将流体介质从流体介质源泵送至供流介质容腔11，通过对设置在供流介质排出通道14上的供流通断控制开关17的控制使其对执行元件提供流体介质，在执行元件工作过程中，执行元件流出的流体介质进入回流介质容腔12内，在负压发生装置的作用下，可将回流介质容腔12内的流体介质吸出到流体介质源以供下次使用。本技术在具体实施时，可选择性地使所述控制系统包括一个或多个所述流体介质源。在具体实施时，进一步选择性地使所述控制系统设为工程机械(例如挖掘机、汽车起重机等)的控制系统，并使执行元件包括伸缩缸、液压马达。
101.本技术中，所谓的“负压发生装置处于形成负压的工况”是指与所述发生装置相联接的回流介质容腔内的流体介质从回流介质排出通道排出的工况，具体例如，前述包括第一容腔的实施例中，当所述第一容腔在体积增大过程中，使回流介质容腔内的流体介质从回流介质排出通道流入第一容腔内的工况为负压发生装置处于形成负压的工况。
102.本技术中，所谓的“负压发生装置处于形成正压的工况”是指与所述发生装置相联接的回流介质容腔内的流体介质不能从回流介质排出通道排出的工况，具体例如，前述包括第一容腔的实施例中，当所述第一容腔在体积减小过程中，使回流介质容腔内的流体介质不能从回流介质排出通道流入第一容腔内的工况为负压发生装置处于形成正压的工况，即，使回流介质容腔内的流体处于阻滞状态下的工况。
103.本技术附图仅为一种示意，任何满足本技术文字记载的技术方案均属于本技术的
保护范围。
104.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
105.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。