BG65246B1 - Метод и устройство за регулиране на обемен дебит - Google Patents

Abstract

Методът и устройството са приложими в обемни задвижващи хидросистеми. Те осигуряват фино, прецизно и плавно регулиране на обемния дебит от нула до максимум и обратно, включително и реверсивно регулиране на дебита в целия диапазон, при ниска себестойност на устройството, високо бързодействие и голяма надеждност. Устройството за реализиране на метода се състои от регулируем първичен двигател (1), механично свързан с вала на нерегулируема и нереверсивна обемна помпа (2), хидравличният изход на която през изолиращ обратен клапан (3), е свързан с напорната хидролиния (4) на системата, а паралелно на изхода от помпата (2), е включен предпазен клапан. Паралелно към изхода от помпата (2) и през изолиращия обратен клапан (3), е включен чрез силова хидролиния (5) вход на нереверсивна и нерегулируема хидромотор-помпа (7), валът на която е механичносвързан с вала на нерегулируема и обратима електрическа машина (8), с твърда външна характеристика.Паралелно на силовата хидролиния (5) е включен смукателен тръбопровод (12), свързан с резервоара (11), през изолиращ обратен клапан (6), като е осигурена посока на свободно протичане на работната течност от резервоара (11), по тръбопровода (12), свързан с резервоар (11), през изолиращ обратен клапан (6), като е осигурена посока на свободно протичане на работната течност от резервоара (11), по тръбопровода (12) и през обратния клапан (6) към силовата хидролиния (5) и входа на хидромотор-помпата (7). Хидравличният изход н

Description

Изобретението се отнася до метод и устройство за регулиране на обемен дебит, приложими в обемни хидравлични задвижващи системи.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е метод за регулиране на обемен дебит, при който дебитът на основна обемна нерегулируема помпа се променя плавно чрез изменение честотата на въртене на съединен с нея регулируем първичен двигател. Основната помпа първоначално подава дебит директно в резервоара без налягане. След достигане на минимално допустимите работни обороти, помпата, чрез допълнително устройство (разпределител), автоматично се включва в напорната хидролиния на системата.

Известни са устройства [1] за реализация на метода, състоящи се от регулируем първичен двигател, механично свързан с вала на нерегулируема и нереверсивна обемна помпа, хидравличният изход на която, през изолиращ клапан/ разпределител, е свързан с напорната хидролиния на системата, а паралелно на изхода от помпата е включен предпазен клапан.

При известните метод и устройства регулирането с изменение честотата на въртене на първичния двигател - респективно на нерегулируемата хидропомпа, е ограничено от минимално допустимите обороти на помпата и това води до “ударно” потегляне на хидрозадвижването и невъзможност за точно позициониране.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде метод и устройство за регулиране на обемен дебит, които да гарантират фино, прецизно регулиране на дебита от “нула” до “максимум” и обратно, при ниска себестойност на устройството, високо бързодействие и голяма надеждност.

Задачата се решава с метод за регулиране на обемен дебит, при юйто дебитът на основна обемна нерегулируема помпа се променя плавно чрез изменение честотата на въртене на съ единен с нея регулируем първичен двигател, като паралелно с основната помпа работи и нерегулируема обемна хидромотор-помпа, задвижвана от обратима електрическа машина с твърда външна характеристика. При ниска честота на въртене на първичния двигател, дебитът на основната помпа, при нулево налягане, се поглъща изцяло от хидромотор-помпата, а допълването с работна течност се осъществява от резервоара, през смукателен тръбопровод и изолиращи обратни клапани, като обратимата електромашина работи в двигателен режим. След изчерпване на поглъщащата способност на хидромотор-помпата, при по-нататъшно увеличаване на регулируем обемен дебит от основната помпа, хидромотор-помпата преминава от помпен в двигателен режим, ускорявайки обратимата електромашина, която преминава от двигателен в генераторен режим, с отдаване на електроенергия в мрежата. Започва процес на реално подаване на регулиран обемен дебит, през напорен тръбопровод и изолиращ обратен клапан в хидросистемата, представляващ разликата между по-големия дебит на основната помпа и дебита, преминаващ през хидромотор-помпата. Повишава се работното налягане и системата се натоварва хидравлично, чрез изпълнителния хидромеханизъм.

Съгласно изобретението създадено е и устройство за осъществяване на метода за регулиране на обемен дебит, което включва в състава си регулируем първичен двигател, механично свързан с вала на нерегулируема и нереверсивна обемна помпа, хидравличният изход на която през изолиращ обратен клапан, е свързан с напорната хидролиния (тръбопровод) на системата. Паралелно на изхода от помпата е включен хидравлично предпазен клапан, а паралелно към изхода от помпата и преди изолиращия обратен клапан, е включен чрез свързваща силова хидролиния, вход на нерегулируема и нереверсивна обемна хидромотор-помпа, валът на която е свързан механично с вала на нерегулируема и обратима електрическа машина, е твърда външна характеристика. Паралелно на свързващата силова хидролиния, е включена смукателна линия/тръбопровод, свързана с резервоар през изолиращ обратен клапан. При това е осигурена посока на свободно протичане на работна течност: от резервоара, по смукателната ли ния и през обратния клапан - към силовата хидролиния и входа на хидромотор-помпата. Хидравличният изход на мотор-помпата е свързан с отливната линия на хидросистемата.

Разработено е и вариантно изпълнение на устройството за регулиране на обемен дебит, състоящо се от регулируем, реверсивен, първичен двигател, механично свързан с вала на нерегулируема реверсивна обемна помпа, хидравличните изходи на която са свързани чрез силови тръбопроводи с обемен, реверсивен и нерегулируем хидромотор или равнообемен хидроцилиндър. Регулируемият първичен двигател е реверсивен, а изходите на нерегулируемата реверсивна обемна помпа, чрез два последователно включени и хидравлично управляеми обратни клапани, са свързани със силовите тръбопроводи и работните области на нерегулируемия и реверсивен изпълнителен хидромотор или равнообемния хидроцилиндър. Хидроуправлението на обратните клапани е кръстосано и включено към съответните силови изходи на нерегулируемата реверсивна обемна помпа, а паралелно и поотделно към тези изходи са свързани две двойки, последователно действащи обратни клапани. Изходите след втората двойка клапани са обединени и свързани чрез силова хидролиния към входа на мотор-помпата, а паралелните хидравлични връзки за двете двойки обратни клапани са осъществени по такъв начин, че са възможни посоки на протичане на работната течност; съответно от тръбопроводите, свързани с резервоара, през последователно свързаните обратни клапани, за празен ход, и през единия от първата двойка обратен клапан, входа и изхода на реверсивната обемна помпа, хидравлично управляемите обратни клапани и единия от втората двойка обратен клапан, към хидролинията, водеща към мотор-помпата. Освен това към изхода на мотор-помпата е включен фин филтър, а към всяка силова хидролиния, водеща към хидромотора или хидроцилиндьра, са свързани паралелно предпазни клапани.

Предимството на метода и устройството за регулиране на обемен дебит е, че се осигурява фино, прецизно и плавно регулиране на обемния дебит, от нула до максимум и обратно, при ниска себестойност на устройството и висока надеждност. Освен това е осигурена възможността за реверсивно регулиране на дебита, е голямо бързодействие, в целия регулируем диапазон.

Пояснение на приложените фигури

По-подробно изобретението е пояснено с примерно изпълнение на устройството за регулиране на обемен дебит, показано в два варианта на изпълнение на приложените фигури, както следва:

фигура 1 представлява хидравлична схема на устройството, с една посока на регулирания дебит;

фигура 2 - вариантно изпълнение на устройството, включено в хидравлична схема със „затворена циркулация”, с реверсивно регулиране на дебита и осигурено „самозасмукване” на допълващия хидравличен контур.

Примери за изпълнение на изобретението

На фигура 1 е показано едно предпочитано изпълнение на устройството за регулиране на обемен дебит. Устройството включва регулируем първичен двигател 1, механично свързан с вала на нерегулируема и нереверсивна обемна помпа 2, хидравличният изход на която през изолиращ обратен клапан 3, е свързан с напорната хидролиния 4 на системата. Паралелно на изхода от помпата 2, е включен хидравлично предпазен клапан 13. Освен това, паралелно към изхода от помпата 2 и преди изолиращия обратен клапан 3 е включен, чрез свързваща силова хидролиния 5, входът на нерегулируема и нереверсивна обемна хидромотор-помпа 7, вала на която е свързан механично с вала на нерегулируема и обратима електрическа машина, с твърда външна характеристика. Паралелно на силовата хидролиния 5, е включен смукателен тръбопровод 12, свързан с резервоар 11, през изолиращ обратен клапан 6. При това е осигурена посока на свободно протичане на работната течност от резервоара 11, по тръбопровода 12 и през обратния клапан 6 - към силовата хидролиния 5 и входа на хидромотор-помпата 7. Хидравличният изход на хидромотор-помпата 7 е свързан с отливната линия 9 на хидросистемата и фин филтър 10.

На фигура 2 е показано едно вариантно изпълнение на устройството за регулиране на обемен дебит. Устройството се състои от регулируем, реверсивен, първичен двигател 17, механично свързан с вала на нерегулируема реверсивна обемна помпа 15, хидравличните изходи на която са свързани чрез силови тръбопроводи 14 с обемен, реверсивен и нерегулируем хидромотор 19 или равнообемен хидроцилиндър 20. Регулируемият първичен двигател 17 е реверсивен, а изходите на помпата 15 чрез два последователно включени и хидравлично управляеми обратни клапани 16, са свързани със силовите тръбопроводи 14 и работните области на нерегулируемия и реверсивен изпълнителен хидромотор 19 или равнообемния хидроцилиндър 20. Хидроуправлението на обратните клапани 16 е кръстосано и включено към съответните силови изходи на помпата 15. Паралелно и поотделно към тези изходи са свързани две двойки, последователно действащи обратни клапани 6 и 18. Изходите след втората двойка клапани 18 са обединени и свързани със силовата хидролиния 5 и входа на мотор-помпата 7, а паралелните и последователни хидравлични връзки за обратните клапани 6,16,18 са осъществени по такъв начин, че са възможни посоки на протичане на работната течност, съответно от тръбопроводите 12 през обратните клапани 6 и 18 - за празен ход и през единия от първата двойка обратен клапан 6, входа и изхода на помпата 15, хидравлично управляемите обратни клапани 16 и единия от втората двойка обратни клапани 18, към хидролинията 5 и мотор-помпата 7. Освен това към изхода на мотор-помпата 7 е включен фин филтър 10, а към всяка силова хидролиния 14 са свързани паралелно предпазни клапани 13.

Използване на изобретението

Действието на устройството за регулиране на обемен дебит, съгласно фиг. 1, е следното:

Първоначално се включва в режим на двигател нерегулируемага и обратима елекгромашина 8 и тя задвижва хидромотор-помпата 7 в помпен режим. Последната засмуква работна течност (РТ) от резервоара 11, през смукателния тръбопровод 12 и обратния клапан 6, и подава в отливната линия 9 на хидросистемата, през филтъра 10 обратно в резервоара 11. След това се включват в действие регулируемия първичен двигател 1 и свързаната механично с него обемна помпа 2, като плавно се увеличава честотата им на въртене. Дебитът създаден от помпа 2, при почти “нулево” налягане, преминава през хидромоторпомпата 7 и допълнително засмукваната РТ през тръбопровода 12 и обратния клапан 6, постепенно намалява по количество.

Идва момент, в който главната помпа 2 е достигнала долната граница на работни обороти и дебита подаван от нея в силовата линия 5 се изравнява с дебита поглъщан от хидромоторпомпата 7. Процесът на допълнително засмукване на РТ от резервоара 11 се прекратява. В следващия момент, с малко увеличаване оборотите на първичния двигател 1, респективно на помпата 2, се получава допълнителен дебит в линията 5, който води до повишаване оборотите на хидромотор-помпата 7 и респективно на обратимата електромашина 8. Последната преминава автоматично от двигателен в генераторен режим, с твърда външна характеристика и започва да отдава ел. енергия в мрежата. От тук нататък следва реално подаване на регулиран обемен дебит, през обратния клапан 3 и напорната хидролиния 4, в хидросистемата. Реализира се и натоварване по налягане. Помпа 2 обаче, вече е преминала безпрепятствено допустимата долна граница обороти и сега работи сигурно и устойчиво, с достатъчно високи стойности на обемния и общия, ефективен коефициент на полезно действие (кпд). Понеже оборотите на първичния двигател 1 могат точно да се контролират, това означава, че подавания в системата обемен дебит може много прецизно и точно да се регулира в целия работен диапазон от нула до максимум и обратно.

Действието на устройството за регулиране на обемен дебит, съгласно фиг. 2, е следното:

Първоначално се включва в режим на двигател обратимата електромашина 8 и тя задвижва в помпен режим хидромотор-помпата 7. Последната засмуква работна течност от резервоара 11 през тръбопровода 12, сдвоените последователно действащи обратни клапани 6,18 и хидролинията 5, като подава течността през филтъра 10 обратно в резервоара 11. В този нулев режим на работа, хидравлично управляемите обратни клапани 16, надеждно изолират силовите тръбопроводи 14 и осигуряват спиране на хидромотора 19 (или цилиндъра 20).

Започва плавно и едновременно развъртане, в едната от двете посоки, на първичния двигател 17 и обемната помпа 15.

Реализира се вторичен хидравличен контур при ниско налягане в системата, който започва от резервоара 11 през тръбопровода 12, единия от първата двойка обратен клапан 6, помпа 15, единия от втората двойка обратен клапан 18, към линия 5 и мотор-помпа 7. Потокът работна течност фактически се разделя на две части. Едната част през обратните клапани 18 и 6 и линията 5 директно отива към входа на хидромотор-помпата 7, а другата част от потока минава през помпата 15, след което през единия от втората двойка обратен клапан 18 и линията 5 към мотор-помпата 7. Общият поток след мотор-помпата 7 постъпва през финия филтър 10 в резервоара 11. Настъпва момент, когато дебитите на двете хидромашини - помпата 15 и хидромотор-помпата 7 се изравняват, все още при нулево налягане. В следващия момент, с малко увеличаване на дебита на помпа 15, независимо в коя от двете посоки на протичане, хидромотор-помпата 7 изчерпва своята поглъщаща способност и преминава от помпен в двигателен режим, ускорявайки вала на обратимата електромашина 8. Последната преминава от двигателен в генераторен режим на работа, с твърда външна характеристика. От тук нататък следва повишаване на работното налягане в хидросистемата, управляемите обратни клапани 16 отварят и хидромоторът 19 се завърта в избраната посока, с регулирана скорост. Следва реално натоварване на цялата система, заедно с включеното в състава й устройство за регулиране на обемен дебит. Процесът реверсиране на задвижването се осъществява автоматично, чрез постепенно намаляване честотата на въртене на първичния двигател 17 до нула (0), е последващо реверсиране посоката на въртене на вала, който е куплиран с помпата 15. След това наново плавно се увеличава честотата на въртене.

Claims (3)

1. Патентни претенции

   1. Метод за регулиране на обемен дебит, при който дебитът на основна обемна нерегулируема помпа се променя плавно чрез изменение честотата на въртене на съединен с нея регулируем първичен двигател, характеризиращ се с това, че паралелно с основната помпа работи и нерегулируема обемна хидромотор-помпа, задвижвана от обратима електрическа машина с твърда външна характеристика, като при ниска честота на въртене на първичния двигател деби та на основната помпа при нулево налягане се поглъща изцяло от хидромотор-помпата, а допълването с работна течност се осъществява от резервоар през смукателен тръбопровод и изолиращ обратен клапан, при това електромашината работи в двигателен режим, а след изчерпване на поглъщащата способност на хидромотор-помпата, при по-нататъшно увеличаване на регулируем обемен дебит от основната помпа, хидромотор-помпата преминава от помпен в двигателен режим, ускорявайки обратимата електромашина, която преминава от двигателен в генераторен режим, с отдаване на електроенергия в мрежата, след което започва процес на реално подаване на регулиран обемен дебит през напорен тръбопровод и изолиращ обратен клапан в хидросистемата, представляващ разликата между по-големия дебит на основната помпа и дебита преминаващ през хидромотор-помпата, като заедно е това се повишава работното налягане и системата се натоварва.
2. 2. Устройство за регулиране на обемен дебит, състоящо се от регулируем първичен двигател (1), механично свързан с вала на нерегулируема и нереверсивна обемна помпа (2), хидравличният изход на която през изолиращ обратен клапан (3), е свързан с напорната хидролиния (4) на системата, а паралелно на изхода от помпата (2) е включен предпазен клапан (13), характеризиращо се с това, че паралелно към изхода от помпата (2) и преди изолиращия обратен клапан (3) е включен чрез свързваща силова хидролиния (5) входът на нерегулируема и нереверсивна обемна хидромотор-помпа (7), валът на която е свързан механично с вала на нерегулируема и обратима електрическа машина (8) с твърда външна характеристика, а паралелно на силовата хидролиния (5) е включен смукателен тръбопровод (12), свързан с резервоар (11), през изолиращ обратен клапан (6), като е осигурена посока на свободно протичане на работната течност от резервоара (11), по тръбопровода (12) и през обратния клапан (6) към силовата хидролиния (5) и входа на хидромоторпомпата (7), при което хидравличният изход на хидромотор-помпата (7), е свързан с отливната линия (9) на хидросистемата и фин филтър (10).
3. 3. Устройство за регулиране на обемен дебит, състоящо се от регулируем първичен двигател (17), механично свързан с вала на нерегу65246 лируема реверсивна обемна помпа (15), хидравличните изходи на която са свързани чрез силови тръбопроводи (14) с обемен, реверсивен и нерегулируем хидромотор (19) или равнообемен хидроцилиндър (20), характеризиращо се с това, 5 че регулируемият първичен двигател (17) е реверсивен, а изходите на помпата (15) чрез два последователно включени, хидравлично управляеми обратни клапани (16), са свързани със силовите тръбопроводи (14) и работните области на нерегулируемия и реверсивен изпълнителен хидромотор (19) или равнообемния хидроцилиндър (20), при това хидрруправлението на обратните клапани (16) е кръстосано и включено към съответните силови изходи на помпата (15), а паралелно и поотделно към тези изходи са свързани две двойки, последователно действащи обратни клапани (6 и 18), като изходите след втората двойка клапани (18) са обединени и свързани чрез силовата хидролиния (5) с входа на мотор-помпата (7), а паралелните и последовател ни хидравлични връзки за обратните клапани (6, 18 и 16) са осъществени по такъв начин, че са възможни посоки на протичане на работната течност, съответно от тръбопроводите (12) през обратните клапани (6 и 18) - за празен ход и през единия от първата двойка обратен клапан (6), входа и изхода на помпата (15), хидравлично управляемите обратни клапани (16) и единия. от втората двойка обратни клапани (18), към хидролинията (5) и мотор-помпата (7), при което към изхода на мотор-помпата (7) е включен фин филтър (10), а към всяка силова хидролиния (14) са свързани паралелно предпазни клапани (13).

   Приложение: 2 фигури