静压调平液压系统及工程机械[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 209309036 U(45)授权公告日 2019.08.27

(21)申请号 201821950059.7(22)申请日 2018.11.26

(73)专利权人 徐工集团工程机械股份有限公司

地址 221004 江苏省徐州市经济技术开发

区驮蓝山路26号(72)发明人 张书杰　蔡中义　宋康　

(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专

利商标事务所 11038

代理人 邹丹　艾春慧(51)Int.Cl.

F15B 11/17(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书2页 说明书6页 附图2页

(54)实用新型名称

静压调平液压系统及工程机械(57)摘要

本实用新型公开了一种静压调平液压系统及工程机械，涉及工程机械领域，用以优化现有的调平液压系统。该静压调平液压系统包括第一油缸、第二油缸和控制阀组。第二油缸与第一油缸并联连接。控制阀组设于第一油缸和第二油缸之间，控制阀组被构造为用于切断和导通第一油缸和第二油缸的并联连接。上述技术方案实现了第一油缸、第二油缸连接关系的便捷切换，当其应用于装载机上时，即便当翻斗油缸初始位置与辅助油缸初始位置出现不对应关系，翻斗油缸到达极限位置，辅助油缸未到极限位置，辅助油缸继续动作能够自动低压卸荷，防止憋压。CN 209309036 UCN 209309036 U

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1.一种静压调平液压系统，其特征在于，包括：第一油缸(1)；第二油缸(2)，与所述第一油缸(1)并联连接；控制阀组(3)，设于所述第一油缸(1)和所述第二油缸(2)之间，所述控制阀组(3)被构造为用于切断和导通所述第一油缸(1)和所述第二油缸(2)的并联连接。

2.根据权利要求1所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述控制阀组(3)还被构造为用于将所述第一油缸(1)的有杆腔(101)和无杆腔(102)连通。

3.根据权利要求1所述的静压调平液压系统，其特征在于，还包括：补油泵(4)，所述补油泵(4)的出油口通过第一控制阀(12)与所述第一油缸(1)的有杆腔(101)连通，且该出油口通过第二控制阀(13)与所述第一油缸(1)的无杆腔(102)连通。

4.根据权利要求3所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述补油泵(4)的出油口通过第三控制阀(14)与油箱连通；所述第三控制阀(14)的开启压力大于所述第一控制阀(12)的开启压力，所述第三控制阀(14)的开启压力大于所述第二控制阀(13)的开启压力。

5.根据权利要求3所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述控制阀组(3)还被构造为用于将所述第一油缸(1)的有杆腔(101)和无杆腔(102)连通；

所述第一控制阀(12)位于所述控制阀组(3)与所述第一油缸(1)的有杆腔(101)之间的油路上，所述第二控制阀(13)位于所述控制阀组(3)与所述第一油缸(1)的无杆腔(102)之间的油路上。

6.根据权利要求5所述的静压调平液压系统，其特征在于，当所述第一油缸(1)和所述第二油缸(2)并联连接，所述第一油缸(1)的无杆腔和所述第二油缸(2)的无杆腔经由所述控制阀组(3)连通，所述第一油缸(1)的有杆腔和所述第二油缸(2)的有杆腔经由所述控制阀组(3)连通；

当所述第一油缸(1)和所述第二油缸(2)断开并联连接，所述第一油缸(1)经由所述第一控制阀(12)和所述第二控制阀(13)形成差动连接。

7.根据权利要求3所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述第一控制阀(12)和/或所述第二控制阀(13)包括单向阀。

8.根据权利要求1所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述控制阀组(3)包括：第一电磁阀(31)，设于所述第一油缸(1)的有杆腔(101)和所述第二油缸(2)的有杆腔(201)之间的油路上；以及

第二电磁阀(32)，设于所述第一油缸(1)的无杆腔(102)和所述第二油缸(2)的无杆腔(202)之间的油路上。

9.根据权利要求8所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述控制阀组(3)还包括：第一溢流阀(33)，设于所述第一电磁阀(31)和所述第一油缸(1)的有杆腔(101)之间，用于在所述第一油缸(1)的有杆腔(101)的压力满足设定值时泄压；和/或

第二溢流阀(34)，设于所述第二电磁阀(32)和所述第一油缸(1)的无杆腔(102)之间，用于在所述第一油缸(1)的无杆腔(102)的压力满足设定值时泄压。

10.根据权利要求1所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述第一油缸(1)的有杆腔(101)设有第一压力检测部件(5)。

11.根据权利要求10所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述第一压力检测部件

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(5)包括压力继电器或者压力传感器。

12.根据权利要求1所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述第一油缸(1)的无杆腔(102)设有第二压力检测部件(6)。

13.根据权利要求12所述的静压调平液压系统，其特征在于，所述第二压力检测部件(6)包括压力继电器或者压力传感器。

14.根据权利要求1所述的静压调平液压系统，其特征在于，还包括：控制器(7)，与所述控制阀组(3)连接，用于控制所述控制阀组(3)的阀位。15.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1-14任一所述的静压调平液压系统。16.根据权利要求15所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括装载机、叉装车以及高空平台作业车。

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静压调平液压系统及工程机械

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技术领域

[0001]本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种静压调平液压系统及工程机械。背景技术

[0002]目前工程机械挖掘装载类产品发动机端装载装置为了节省结构空间，多采用静液压调平的方式，即装载装置大臂上装有辅助油缸，辅助油缸与控制装载铲斗翻转的翻斗油缸完全贯通，由于该调平油缸随大臂运动而被动动作，当辅助油缸动作时，从辅助油缸排出的压力油会进入翻斗油缸，翻斗油缸带动铲斗自动翻转。通过辅助油缸行程与尺寸设计，可使大臂翻转的角度与铲斗随动翻转角度保持一致，实现装载装置大臂举升或下降的过程中，铲斗自动调平。[0003]发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：在实际应用的过程中，操作人员需要主动的调整铲斗油缸位置(铲斗抖料和卸料工况)，势必会导致辅助油缸和翻斗油缸全行程自动调平需要的相对位置发生变化。当翻斗油缸到极限行程时，辅助油缸未到极限行程，继续动作大臂，辅助油缸输出的高压油将只能将该回路的安全阀憋开，溢流卸荷，此时液压系统能耗高，装载装置震颤，整机操作稳定性差，存在安全隐患。进一步地，还会因辅助油缸被动产生的拉力或挤压力，增加了一组额外的附加力在大臂上，导致大臂动作时整个装载装置发生震颤，影响整机操作的舒适性。实用新型内容

[0004]本实用新型提出一种静压调平液压系统及工程机械，用以优化现有的调平液压系统。

[0005]本实用新型提供了一种静压调平液压系统，包括：[0006]第一油缸；[0007]第二油缸，与所述第一油缸并联连接；[0008]控制阀组，设于所述第一油缸和所述第二油缸之间，所述控制阀组被构造为用于切断和导通所述第一油缸和所述第二油缸的并联连接。[0009]在一些实施例中，所述控制阀组还被构造为用于将所述第一油缸的有杆腔和无杆腔连通。

[0010]在一些实施例中，静压调平液压系统还包括：[0011]补油泵，所述补油泵的出油口通过第一控制阀与所述第一油缸的有杆腔连通，且该出油口通过第二控制阀与所述第一油缸的无杆腔连通。[0012]在一些实施例中，所述补油泵的出油口通过第三控制阀与油箱连通；所述第三控制阀的开启压力大于所述第一控制阀的开启压力，所述第三控制阀的开启压力大于所述第二控制阀的开启压力。

[0013]在一些实施例中，所述控制阀组还被构造为用于将所述第一油缸的有杆腔和无杆腔连通；

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所述第一控制阀位于所述控制阀组与所述第一油缸的有杆腔之间的油路上，所述

第二控制阀位于所述控制阀组与所述第一油缸的无杆腔之间的油路上。[0015]在一些实施例中，当所述第一油缸和所述第二油缸并联连接，所述第一油缸的无杆腔和所述第二油缸的无杆腔经由所述控制阀组连通，所述第一油缸的有杆腔和所述第二油缸的有杆腔经由所述控制阀组连通；

[0016]当所述第一油缸和所述第二油缸断开并联连接，所述第一油缸经由所述第一控制阀和所述第二控制阀形成差动连接。[0017]在一些实施例中，所述第一控制阀和/或所述第二控制阀包括单向阀。[0018]在一些实施例中，所述控制阀组包括：[0019]第一电磁阀，设于所述第一油缸的有杆腔和所述第二油缸的有杆腔之间的油路上；以及

[0020]第二电磁阀，设于所述第一油缸的无杆腔和所述第二油缸的无杆腔之间的油路上。

[0021]在一些实施例中，所述控制阀组还包括：[0022]第一溢流阀，设于所述第一电磁阀和所述第一油缸的有杆腔之间，用于在所述第一油缸的有杆腔的压力满足设定值时泄压。[0023]在一些实施例中，所述控制阀组还包括：[0024]第二溢流阀，设于所述第二电磁阀和所述第一油缸的无杆腔之间，用于在所述第一油缸的无杆腔的压力满足设定值时泄压。[0025]在一些实施例中，所述第一油缸的有杆腔设有第一压力检测部件。[0026]在一些实施例中，所述第一压力检测部件包括压力继电器或者压力传感器。[0027]在一些实施例中，所述第一油缸的无杆腔设有第二压力检测部件。[0028]在一些实施例中，所述第二压力检测部件包括压力继电器或者压力传感器。[0029]在一些实施例中，静压调平液压系统还包括：[0030]控制器，与所述控制阀组连接，用于控制所述控制阀组的阀位。[0031]本实用新型另一实施例提供一种工程机械，包括本实用新型任一技术方案所提供的静压调平液压系统。[0032]在一些实施例中，所述工程机械包括装载机、叉装车以及高空平台作业车。[0033]上述技术方案实现了第一油缸、第二油缸连接关系的便捷切换，当其应用于装载机上时，即便当翻斗油缸初始位置与辅助油缸初始位置出现不对应关系，翻斗油缸到达极限位置，辅助油缸未到极限位置，辅助油缸继续动作能够自动低压卸荷，防止憋压。附图说明

[0034]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

[0035]图1为本实用新型实施例提供的静压调平液压系统的原理示意图；[0036]图2为本实用新型实施例提供的静压调平液压系统的控制原理示意图。

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具体实施方式

[0037]下面结合图1～图2对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。[0038]并联连接是指两个或多个油缸的大小腔连通，以两个油缸为例，即其中A油缸的有杆腔与B油缸的有杆腔连通、A油缸的无杆腔与B 油缸的无杆腔连通。[0039]本实用新型实施例提供一种静压调平液压系统，以应用在装载机上为例，下述的第一油缸1包括辅助油缸，第二油缸包括翻斗油缸。[0040]该静压调平液压系统包括第一油缸1、第二油缸2和控制阀组3。第二油缸2与第一油缸1并联连接。控制阀组3设于第一油缸1和第二油缸2之间，控制阀组3被构造为用于切断和导通第一油缸1和第二油缸2的并联连接。[0041]控制阀组3用于将第一油缸1、第二油缸2形成并联连接、断开并联连接。[0042]第一油缸1、第二油缸2形成并联连接时，第一油缸1的有杆腔 101与第二油缸2的有杆腔201连通，第一油缸1的无杆腔102与第二油缸2的无杆腔202连通。[0043]第一油缸1、第二油缸2形成并联连接，适用于用于实现翻斗调平。第一油缸1、第二油缸2不形成并联连接，适用于第二油缸2单独动作、第二油缸2与其他油缸同时动作等情形。其他油缸比如为动臂油缸8。参见图1，两个动臂油缸8的有杆腔81连通，两个动臂油缸8的无杆腔82连通。第一油缸1的活塞杆与动臂油缸8的活塞杆机械连接，第一油缸1的活塞杆随着动臂油缸8的活塞杆的升降而升降。[0044]可见，上述技术方案实现了第一油缸1、第二油缸2连接关系的便捷切换。当其应用于装载机上时，即便当第二油缸2初始位置与第一油缸1初始位置出现不对应关系，第二油缸2到达极限位置，第一油缸1未到极限位置，第一油缸1继续动作能够自动低压卸荷，防止憋压。

[0045]在一些实施例中，控制阀组3还被构造为用于将第一油缸1的有杆腔101和无杆腔102连通。

[0046]将第一油缸1的有杆腔101和无杆腔102连通的情形，适用于在需要单独对第一油缸1补油、防止吸空的工况。上述连通方式，使得第一油缸1的有杆腔101出来的油再流回至第一油缸1的无杆腔102 中，所以减少了油箱需要向第一油缸1的供油量。即，上述技术方案，降低第一油缸1补油需要的流量，不需要大量油源进行补油。[0047]为了使得对第一油缸1补油时更加稳固可靠，静压调平液压系统还包括补油泵4，补油泵4的出油口通过第一控制阀12与第一油缸1 的有杆腔101连通，且该出油口通过第二控制阀13与第一油缸1的无杆腔102连通。[0048]上述技术方案，通过补油泵4补油，保证第一油缸1进油腔在上述任意工况下均不会吸空。

[0049]参见图1，补油泵4的出油口通过第三控制阀14与油箱连通。第三控制阀14的开启压力大于第一控制阀12的开启压力，第三控制阀 14的开启压力大于第二控制阀13的开启压力。

[0050]第三控制阀14比如为带有弹簧的单向阀，如图1所示。[0051]补油过程中，可能出现补油量大于所需要油量的现象，设置第三控制阀14实现了油量过多时的自动卸荷。[0052]参见图1，在一些实施例中，控制阀组3还被构造为用于将第一油缸1的有杆腔101

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和无杆腔102连通。第一控制阀12位于控制阀组 3与第一油缸1的有杆腔101之间的油路上，第二控制阀13位于控制阀组3与第一油缸1的无杆腔102之间的油路上。[0053]第一控制阀12同时位于第一油缸1和第二油缸2并联连接时形成的油路上，同时也位于补油油路上，故实现了通过较少液压部件，形成可靠控制。[0054]参见图1，当第一油缸1和第二油缸2并联连接，第一油缸1的无杆腔102和第二油缸2的无杆腔202经由控制阀组3连通，第一油缸1的有杆腔101和第二油缸2的有杆腔201经由控制阀组3连通。当第一油缸1和第二油缸2断开并联连接，第一油缸1经由第一控制阀12和第二控制阀13形成差动连接。第一油缸1形成差动连接是指第一油缸1的有杆腔101和无杆腔102连通。[0055]第一油缸1经由第一控制阀12和第二控制阀13形成差动连接时，第一控制阀12起到截止油路的作用，防止油液直接泄压。第二控制阀 13起到导通油路的作用。[0056]在一些实施例中，第一控制阀12和/或第二控制阀13包括单向阀。[0057]第一控制阀12使得油液能够流进第一油缸的有杆腔101，而第一油缸的有杆腔101内的油液不能经由第一控制阀12流出。但在图1 所示的一些实施例中，第一油缸的有杆腔101内的油液可以经由处于得电位的第一电磁阀31流出。[0058]第二控制阀13使得油液能够流进第一油缸的无杆腔102，而第一油缸的无杆腔102内的油液不能经由第二控制阀13流出。但在图1 所示的一些实施例中，第一油缸的无杆腔102内的油液可以经由处于得电位的第二电磁阀32流出。[0059]下面介绍控制阀组3的结构形式。控制阀组3包括第一电磁阀31 和第二电磁阀32。第一电磁阀31设于第一油缸1的有杆腔101和第二油缸2的有杆腔201之间的油路上。第二电磁阀32设于第一油缸1 的无杆腔102和第二油缸2的无杆腔202之间的油路上。[0060]第一电磁阀31和第二电磁阀32比如均采用两位三通电磁阀。两位三通电磁阀处于第一阀位时，两位三通电磁阀内通路导通；两位三通电磁阀处于第二阀位时，两位三通电磁阀内通路截止。[0061]参见图1，控制阀组3还包括第一溢流阀33，第一溢流阀33设于第一电磁阀31和第一油缸1的有杆腔之间，用于在第一油缸1的有杆腔的压力满足设定值时泄压，以使得第一油缸1工作更加可靠。[0062]参见图1，控制阀组3还包括第二溢流阀34，第二溢流阀34设于第二电磁阀32和第一油缸1的无杆腔102之间，用于在第一油缸1 的无杆腔102的压力满足设定值时泄压，以使得第一油缸1工作更加可靠。[0063]参见图1，第一油缸1的有杆腔设有第一压力检测部件5。[0064]具体地，第一压力检测部件5包括压力继电器或者压力传感器。[0065]参见图1，第一油缸1的无杆腔设有第二压力检测部件6。[0066]具体地，第二压力检测部件6包括压力继电器或者压力传感器。[0067]参见图1，静压调平液压系统还包括控制器7，控制器7与控制阀组3连接，用于控制控制阀组3的阀位。

[0068]下面结合附图1、2详细介绍一些具体实施例。[0069]本实用新型实施例涉及一种静压调平液压系统，包括第一油缸1、第二油缸2、控制阀组3、补油泵4、第一压力检测部件5、第二压力检测部件6、控制器7、控制油箱9、变量泵10、

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多路阀14、动臂油缸8、平衡阀15以及操作手柄16。[0070]变量泵10出口连接多路阀14的P1口，多路阀14的T1口、L 口接回油箱，Ls口接变量泵的Ls口。多路阀14的A1和B1口分别接动臂油缸8的有杆腔81和无杆腔82。多路阀14的A2和B2口分别接平衡阀的V2口和V1口，A1口和A2口分别和第二油缸2的有杆腔201和无杆腔202相连接。平衡阀的V2口和V1口同时和控制阀组的V2口和V1口相接，控制阀组的C1口和C2口分别和第一油缸 1的有杆腔101和无杆腔102相连接，A口和补油泵4相连接，T口接回油箱9。[0071]第一压力检测部件、第二压力检测部件、装载电控操作手柄以及控制器是构成自动卸荷系统的主要电气元件，第一压力检测部件测量有杆腔的一个高压设定值，第一压力检测部件测量无杆腔的另一高压设定值，控制器通过两个压力值信号来判断第二油缸是否处于极限位置。[0072]第一油缸1自动卸荷过程如下：[0073]首先，需要说明的是，以下各功能中如果未明确阐明工作状态的电磁阀、多路阀14中电比例阀等元件均处于图1所示默认状态。[0074]实际应用中，进行装载工作时，装载动作会产生以下三种组合：[0075](1)翻斗单独动作

[0076]当操作手柄16控制第二油缸单独动作时，系统默认为不需要调平，只需将第二油缸2和第一油缸1油路切断即可。具体控制流程为：控制器检测到Y3或者Y4得电，即翻斗油缸(第二油缸2)处于伸出或回缩状态。[0077]此状态下，立即将控制阀组3中Y5和Y6同时得电，将第一油缸 1处于卸荷状态，避免第一油缸1受到第二油缸2内高压油的作用，防止施加一个附加力在大臂(即动臂)上，对大臂结构件造成不必要的冲击。[0078]当操作手柄12复位时，即控制器7检测到多路阀14的Y3或者 Y4失电，将控制控制阀组3中Y5与Y6也失电，第一油缸1和第二油缸2形成并联连接，系统恢复调平状态。[0079](2)翻斗与动臂同时动作

[0080]当操作手柄16控制第二油缸2和动臂油缸8同时动作时，系统根据相应的控制阀的阀位状态判断不需要调平，此状态下，将第二油缸 2和第一油缸1油路切断即可。具体控制流程：控制器检测到多路阀 14中的Y1和Y2、多路阀14中的Y3和Y4同时得电时，立即将控制控制阀组3中第一电磁阀31和第二电磁阀32得电。即，Y5与Y6同时得电，第一油缸1和第二油缸2之间的并联连接断开，将第一油缸 1处于卸荷状态。[0081]当操作手柄16复位时，即控制器7检测到多路阀14中的Y1和 Y2、Y3和Y4的组合失电，将控制控制阀组3中Y5与Y6也失电，恢复调平状态。[0082](3)动臂单独动作

[0083]当操作手柄16控制动臂油缸8单独动作，即多路阀14中的Y1 或者Y2得电，系统根据相应的阀位判断系统需要调平。

[0084]当第二油缸2提前到极限位置时，而第一油缸1未到极限位置，第一油缸1有杆腔或者无杆腔油液就会憋压。当第一油缸1的有杆腔或者无杆腔内压力持续增加到相应的压力继电器设定值时，压力继电器8或者压力继电器9发出电信号给控制器。控制控制阀组3中第一电磁阀31和第二电磁阀32得电，即Y5与Y6同时得电，第一油缸1 和第二油缸2之间的并联连接断开，第一油缸1处于卸荷状态。

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当操作手柄复位时，即控制器检测到Y1或者Y2失电，将控制控制阀组中Y5与Y6失

电，恢复调平状态。

[0086]上述调平过程中，第一油缸1和第二油缸相对应的两腔完全贯通，由于液压油的不可压缩性，保证了第一油缸1进油腔不会吸空。当第一油缸1处于自动卸荷且在动臂油缸8主动作用力下而被动动作时，第一油缸1进油腔需要进行补油。[0087]为了保证第一油缸1被动动作时不被吸空，除了将第一油缸1的有杆腔和无杆腔进行并联连接，同时从补油泵4引过来低压油源，主动补油，防止第一油缸1吸油腔吸空。[0088]控制阀组3中的第一电磁阀31和第二电磁阀32通电时，将第一油缸1的有杆腔和无杆腔进行并联连接，有效地减少了第一油缸1被动动作时进油腔需要主动补油的补油量。控制阀组3中的单向阀35 保证补油泵4的油优先进入第一油缸1补油腔，多余的流量从单向阀 35流回油箱9。

[0089]上述技术方案，通过操作手柄16的操作信号以及压力继电器检测到的压力，判断第一油缸1是否处于极限位置。对第一油缸1的电控卸荷补油阀进行相应的逻辑控制，当第二油缸2运动到极限位置时，第一油缸1未到极限位置，第一油缸1继续动作，第一油缸1排出的高压油通过卸荷阀能够低压卸荷，降低第一油缸1系统的压力冲击，减小主机震颤，提高整机的稳定性，同时通过主动补油方式，避免第一油缸1吸空，保证第一油缸1的使用寿命。[0090]上述技术方案，通过压力继电器检测压力来判断第二油缸2是否处于极限位置，检测方式简单可靠。

[0091]上述技术方案，通过手柄操作信号以及压力继电器检测压力来判断第一油缸1的极限位置信号，对第一油缸1的电控卸荷补油阀进行相应的逻辑控制。当第二油缸2运动到极限位置时，第一油缸1未到极限位置，第一油缸1继续动作，第一油缸1排出的高压油通过控制阀组3能够低压卸荷，同时通过主动补油方式，避免第一油缸1吸空，保证第一油缸1的使用寿命。

[0092]本实用新型另一实施例提供一种工程机械，包括本实用新型任一技术方案所提供的静压调平液压系统。[0093]在一些实施例中，工程机械包括装载机、叉装车以及高空平台作业车。[0094]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

[0095]最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

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图1

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图2

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