CN104500463A - 一种潜液泵液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种潜液泵液压控制系统，属于潜液泵技术领域，包括：油箱、补油泵，补油泵的进油口与油箱连通；变量泵，变量泵的进油口与补油泵的出油口连通；单向溢流阀组，包括第一单向阀和第一溢流阀，第一单向阀和第一溢流阀的进油口分别与变量泵的出油口连通，第一单向阀的出油口与压油管连通，第一溢流阀的出油口与回油管连通；压力控制阀组，包括第一比例溢流阀和第一二位二通换向阀，第一比例溢流阀的进油口与压油管连通，第一比例溢流阀的出油口分别与第一二位二通换向阀的进油口以及泄油管连通，第一二位二通换向阀的出油口与变量泵的控制油口连通。压力控制阀组使得变量泵的输出量与液压马达的消耗量保持平衡，极大地减少了能量消耗。

Description

一种潜液泵液压控制系统
技术领域
本发明涉及潜液泵技术领域，特别涉及一种潜液泵液压控制系统。
背景技术
潜液泵主要应用在FPSO(Floating Production Storage and Offloading，浮式储油卸油装置)、成品油船和化学品船等液货船上，用于将液货舱内的液货输送至外部。潜液泵液压控制系统的性能直接影响潜液泵的工作效率、运行的可靠性和安全性。
现有的潜液泵液压控制系统包括定量泵、安全阀、调速阀等控制元件。通过定量泵输出一定流量的液压油驱动液压马达转动，并通过调速阀控制马达转速。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
液压马达的液压油消耗量小于定量泵的输出流量时，多余的液压油就会通过安全阀溢流回油箱，液压油经过安全阀溢流时会产生较大的热量，造成能量的浪费，降低液压系统的效率，同时溢流产生的热量使液压系统油温升高，对液压系统的运行会产生不利影响。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种潜液泵液压控制系统，技术方案如下：
本发明实施例提供了一种潜液泵液压控制系统，所述液压控制系统包括：油箱；补油泵，所述补油泵的进油口与所述油箱连通；变量泵，所述变量泵的进油口通过吸油管与所述补油泵的出油口连通，所述变量泵的泄油口通过泄油管与所述油箱连通；单向溢流阀组，所述单向溢流阀组包括第一单向阀和第一溢流阀，所述第一单向阀的进油口和所述第一溢流阀的进油口分别与所述变量泵的出油口连通，所述第一单向阀的出油口与压油管连通，所述第一溢流阀的出油口与回油管连通，所述回油管与所述吸油管连通；压力控制阀组，所述压力控制阀组包括第一比例溢流阀和第一二位二通换向阀，所述第一比例溢流阀的进油口与所述压油管连通，所述第一比例溢流阀的出油口分别与所述第一二位二通换向阀的进油口以及所述泄油管连通，所述第一二位二通换向阀的出油口与所述变量泵的控制油口连通；液压马达，所述液压马达的进油口与所述压油管连通，所述液压马达的回油口与所述回油管连通。
进一步地，所述液压控制系统还包括遥控阀组和调速阀，所述遥控阀组包括第二二位二通换向阀、二位三通换向阀以及第二比例溢流阀，所述第二二位二通换向阀的进油口和控制油口分别与所述压油管连通，所述第二二位二通换向阀的出油口分别与所述二位三通换向阀的第一油口和控制油口以及所述第二比例溢流阀的进油口连通，所述第二比例溢流阀的出油口分别与所述二位三通换向阀的第二油口以及所述回油管连通，所述二位三通换向阀的第三油口与所述调速阀的控制油口连通；所述调速阀中设置有节流阀，所述节流阀的进油口与所述压油管连通，所述节流阀的出油口与所述液压马达的进油口连通。
进一步地，所述调速阀的进油口与所述压油管连通的管路上设置有常开球阀，所述液压马达的回油口与所述回油管连通的管路上设置有第二单向阀，所述第二单向阀的进油口与所述液压马达的回油口连通，所述第二单向阀的出油口与所述回油管连通。
进一步地，所述液压控制系统还包括第三二位二通换向阀和第二溢流阀，所述第三二位二通换向阀的进油口与所述压油管连通，所述第三二位二通换向阀的出油口与所述第二溢流阀的进油口连通，所述第二溢流阀的出油口与所述回油管连通，所述第三二位二通换向阀在初始状态时进油口和出油口不导通，所述第三二位二通换向阀在第二状态时进油口和出油口导通。
进一步地，所述压力控制阀组还包括第三溢流阀，所述第三溢流阀的进油口与所述压油管连通，所述第三溢流阀的出油口与所述泄油管连通。
进一步地，所述液压控制系统还包括第四溢流阀，所述第四溢流阀的进油口与所述吸油管连通，所述第四溢流阀的出油口与所述油箱连通。
进一步地，所述第一比例溢流阀的进油口与所述压油管连通的管路上设置有常开球阀和过滤器。
进一步地，所述第一比例溢流阀的进油口与所述吸油管连通且连通的管路上设置有第三单向阀，所述第三单向阀的进油口与所述吸油管连通，所述第三单向阀的出油口与所述第一比例溢流阀的进油口连通。
进一步地，所述第一二位二通换向阀的出油口与所述第一比例溢流阀的进油口连通且连通的管路上设置有第四单向阀，所述第四单向阀的进油口与所述第一二位二通换向阀的出油口连通，所述第四单向阀的出油口与所述第一比例溢流阀的进油口连通。
进一步地，所述补油泵与所述吸油管之间连通的管路上设置有第五单向阀，所述第五单向阀的进油口与所述补油泵的出油口连通，所述第五单向阀的出油口与所述吸油管连通。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
液压油经补油泵抽取后进入吸油管，然后变量泵抽取吸油管中的液压油并输向单向溢流阀组，液压油经第一单向阀流入压油管中，最终驱动液压马达运转后经回油管回到吸油管中构成循环，当变量泵输出的液压油压力过大并超过第一比例溢流阀的开启压力时，多余的液压油会经第一比例溢流阀流向泄油管回到油箱中，同时部分液压油经第一二位二通换向阀流向变量泵的控制油口，控制变量泵的排量减小，最终使得变量泵的液压油的输出量与液压马达的消耗量保持平衡，可以极大地减少不必要的能量消耗，保护液压系统正常运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种潜液泵液压控制系统的液压原理图。
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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例
参见图1，本发明实施例提供了一种潜液泵液压控制系统，该液压控制系统包括：油箱1、补油泵2、变量泵3、吸油管4、泄油管5、单向溢流阀组6、压油管7、回油管8、压力控制阀组9以及液压马达10，补油泵2的进油口与油箱1连通；变量泵3的进油口通过吸油管4与补油泵2的出油口连通，变量泵3的泄油口通过泄油管5与油箱1连通；单向溢流阀组6包括第一单向阀6a和第一溢流阀6b，第一单向阀6a的进油口和第一溢流阀6b的进油口(与单向溢流阀组6的进油口P1连通)分别与变量泵3的出油口连通，第一单向阀6a的出油口(与单向溢流阀组6的第一出油口P2连通)与压油管7连通，第一溢流阀6b的出油口(与单向溢流阀组6的第二出油口T1连通)与回油管8连通，回油管8与吸油管4连通；压力控制阀组9包括第一比例溢流阀9a和第一二位二通换向阀9b，第一比例溢流阀9a的进油口(与压力控制阀组9的第三进油口X3连通)与压油管7连通，第一比例溢流阀9a的出油口(与压力控制阀组9的出油口T2连通)分别与第一二位二通换向阀9b的进油口以及泄油管5连通，第一二位二通换向阀9b的出油口(与压力控制阀组9的第一进油口X1连通)与变量泵3的控制油口连通；液压马达10的进油口与压油管7连通，液压马达10的回油口与回油管8连通。
具体地，吸油管4、变量泵3、单向溢流阀组6、压油管7、液压马达10、回油管8、吸油管4依次循环连通，该液压系统工作时主油路构成闭式循环，变量泵3抽取吸油管4中的液压油并泵入单向溢流阀组6中，液压油再经压油管7驱动液压马达10及相应的潜液泵工作，最终液压油经回油管8回到吸油管4中。油箱1用于提供工作介质液压油，主油路中的液压油存在经泄油管5泄回油箱1等情况，补油泵2用于在主油路中液压油不足时抽取油箱1中的液压油对液压系统进行补充；单向溢流阀组6中的第一单向阀6a可以防止液压油倒流回变量泵3中，对变量泵3起到一定保护作用，第一溢流阀6b可以将变量泵3输出的多余的液压油溢流进回油管8中，使液压系统中的液压油压力保持在第一溢流阀6b设定的压力值内；压力控制阀组9中的第一二位二通换向阀9b可以是电磁阀，其中设有一个单向阀，初始状态该电磁阀失电时，单向阀的出油口(与压力控制阀组9的第一进油口X1连通)与变量泵3的控制油口连通，进油口与第一比例溢流阀9a的出油口连通，电磁阀得电时，该电磁阀的进油口和出油口直接连通，当压油管7中的液压油压力过大时，第一比例溢流阀9a就会开启，部分液压油经泄油管5回到油箱，部分液压油经第一二位二通换向阀9b流向变量泵3的控制油口，调节变量泵3的排量，因此，通过对第一比例溢流阀9a进行调压就可以线性调节变量泵3的输出压力。
本实施例的液压控制系统中选用了两台并联的变量泵3作为动力元件，两台变量泵3的输出端分别连有一个单向溢流阀组6，同时，压力控制阀组9中设置了两个第一二位二通换向阀9b，分别通过两个出油口(分别与压力控制阀组9的第一进油口X1、第二进油口X2连通)连通两台变量泵3的控制油口以控制两台变量泵3的排量。在变量泵3启动阶段，压力控制阀组9中的第一二位二通换向阀9b得电(得电10秒后失电)，第一二位二通换向阀9b的进油口和出油口直接连通，变量泵3的排量控制元件中存在的控制油会经第一二位二通换向阀9b流向泄油管5回到油箱1，变量泵3中预先产生的压力被释放掉，此时变量泵3斜盘摆角处在最小位置。
进一步地，液压控制系统还包括遥控阀组11和调速阀12，遥控阀组11包括第二二位二通换向阀11a、二位三通换向阀11b以及第二比例溢流阀11c，第二二位二通换向阀11a的进油口(与遥控阀组11的进油口P3连通)和控制油口分别与压油管7连通，第二二位二通换向阀11a的出油口分别与二位三通换向阀11b的第一油口和控制油口以及第二比例溢流阀11c的进油口连通，第二比例溢流阀11c的出油口(与遥控阀组11的第一出油口T3连通)分别与二位三通换向阀11b的第二油口以及回油管8连通，二位三通换向阀11b的第三油口(与遥控阀组11的第二出油口R1连通)与调速阀12的控制油口R2连通；调速阀中设置有节流阀12a，节流阀12a的进油口(与调速阀12的第一进油口P4连通)与压油管7连通，节流阀12a的出油口(与调速阀12的第一出油口A1连通)与液压马达10的进油口连通，液压马达10的回油口与调速阀12的第二进油口B1连通，调速阀12的第二出油口T4与回油管8连通。
具体地，第二二位二通换向阀11a处于初始状态时，第二二位二通换向阀11a的进油口和出油口直接连通，当压油管7中的液压油压力较大时，第二二位二通换向阀11a处于第二状态，第二二位二通换向阀11a是一个带压力补偿功能的调速阀，阀芯左位表示当调速阀进出口压差小于左边弹簧力的时候，调速阀的阀芯处在最大开口处，当进出口压差大于弹簧力时，调速阀阀芯开口就会逐渐减小，直到调速阀进出口压差与弹簧力达到平衡；二位三通换向阀11b处于初始状态时，二位三通换向阀11b的第一油口不导通，第二油口和第三油口连通，二位三通换向阀11b处于第二状态时，二位三通换向阀11b的第一油口和第三油口连通，第二油口不导通；第二比例溢流阀11c可以线性调节遥控阀组11第一出油口R1的压力，从而调节调速阀12的先导控制油口R2压力，改变节流阀的开度，达到控制液压马达10的进油口压力和流量目的，改变液压马达10的转速和输出扭矩，并且可以防止马达超速。
进一步地，调速阀12的进油口与压油管7连通的管路上设置有常开球阀20，液压马达10的回油口与回油管8连通的管路上设置有第二单向阀13，第二单向阀13的进油口与液压马达10的回油口连通，第二单向阀13的出油口与回油管8连通。第二单向阀13的设置避免液压油倒流而损坏液压马达10。
进一步地，液压控制系统还包括第三二位二通换向阀14和第二溢流阀15，第三二位二通换向阀14的进油口A2与压油管7连通，第三二位二通换向阀14的出油口B2与第二溢流阀15的进油P5连通，第二溢流阀15的出油口T5与回油管8连通，第三二位二通换向阀14在初始状态时进油口A2和出油口B2不导通，第三二位二通换向阀14在第二状态时进油口A2和出油口B2导通。
具体地，当液压系统中液压油的油温在15℃以下时，启动一台变量泵3，调节液压马达10处不进油，使第三二位二通换向阀14得电，液压油会经压油管7通过第三二位二通电液换向阀14进入第二溢流阀15，通过第二溢流阀15溢流加热并经回油管8返回进行循环，从而使系统中液压油温度保持在合理的范围内。
进一步地，压力控制阀组9还包括第三溢流阀9c，第三溢流阀9c的进油口与压油管7连通，第三溢流阀9c的出油口(压力控制阀组9的出油口T2连通)与泄油管5连通。
具体地，第三溢流阀9c的出油口T2分别与第一二位二通换向阀9b的进油口、第一比例溢流阀9a的出油口连通，第三溢流阀9c用于控制变量泵的最高输出压力。
进一步地，液压控制系统还包括第四溢流阀16，第四溢流阀16的进油口P6与吸油管4连通，第四溢流阀16的出油口T6与油箱1连通。
具体地，第四溢流阀16用于控制系统吸油管4的油压，当补油泵2给系统的补油流量大于系统经泄油管5外泄的液压油流量时，补油泵2输出的多余的液压油通过第四溢流阀16溢流回油箱1，以保证变量泵3充分吸油。
进一步地，第一比例溢流阀9a的进油口与压油管7连通的管路上设置有常开球阀21和过滤器22。过滤器22用于滤去液压油中的杂质，维护液压油的清洁，保证液压系统正常工作。
进一步地，第一比例溢流阀9a的进油口与吸油管4连通且连通的管路上设置有第三单向阀17，第三单向阀17的进油口与吸油管4连通，第三单向阀17的出油口与第一比例溢流阀9a的进油口连通。第一二位二通换向阀9b的出油口与第一比例溢流阀的9a进油口连通且连通的管路上设置有第四单向阀18，第四单向阀18的进油口与第一二位二通换向阀9b的出油口连通，第四单向阀18的出油口与第一比例溢流阀9a的进油口连通。补油泵2与吸油管4之间连通的管路上设置有第五单向阀19，第五单向阀19的进油口与补油泵2的出油口连通，第五单向阀19的出油口与吸油管4连通。液压系统中多处单向阀的设置用于控制液压油单向流动，防止系统中的油压突然变化导致的液压油倒流而损坏系统中相应的阀件或者液压泵。
本实施例提供的控制系统工作原理具体如下：
液压油经补油泵2抽取后进入吸油管4，然后变量泵3抽取吸油管4中的液压油并输向单向溢流阀组6，液压油经第一单向阀6a流入压油管7中，最终驱动液压马达10运转后经回油管8回到吸油管4中构成循环。通过调节压力控制阀组9中第一比例溢流阀9a的调压手柄，可以对变量泵3的输出压力进行线性调节。通过调节遥控阀组11中第二比例溢流阀11c的调压手柄可以控制调速阀12的控制油口压力，从而调节调速阀12中节流阀的开口度，以调节液压马达10的进口压力和流量，最终改变液压马达10的转速和输出扭矩。
本发明实施例提供的一种潜液泵液压控制系统，液压油经补油泵抽取后进入吸油管，然后变量泵抽取吸油管中的液压油并输向单向溢流阀组，液压油经第一单向阀流入压油管中，最终驱动液压马达运转后经回油管回到吸油管中构成循环，当变量泵输出的液压油压力过大并超过第一比例溢流阀的开启压力时，多余的液压油会经第一比例溢流阀流向泄油管回到油箱中，同时部分液压油经第一二位二通换向阀流向变量泵的控制油口，控制变量泵的排量减小，最终使得变量泵的液压油的输出量与液压马达的消耗量保持平衡，可以极大地减少不必要的能量消耗，保护液压系统正常运行。同时，通过遥控阀组和调速阀的配合控制液压马达的进口压力和流量，可以改变液压马达的转速和输出扭矩，防止马达超速。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。

Claims (10)

1.一种潜液泵液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统包括：
油箱；
补油泵，所述补油泵的进油口与所述油箱连通；
变量泵，所述变量泵的进油口通过吸油管与所述补油泵的出油口连通，所述变量泵的泄油口通过泄油管与所述油箱连通；
单向溢流阀组，所述单向溢流阀组包括第一单向阀和第一溢流阀，所述第一单向阀的进油口和所述第一溢流阀的进油口分别与所述变量泵的出油口连通，所述第一单向阀的出油口与压油管连通，所述第一溢流阀的出油口与回油管连通，所述回油管与所述吸油管连通；
压力控制阀组，所述压力控制阀组包括第一比例溢流阀和第一二位二通换向阀，所述第一比例溢流阀的进油口与所述压油管连通，所述第一比例溢流阀的出油口分别与所述第一二位二通换向阀的进油口以及所述泄油管连通，所述第一二位二通换向阀的出油口与所述变量泵的控制油口连通；
液压马达，所述液压马达的进油口与所述压油管连通，所述液压马达的回油口与所述回油管连通。
2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括遥控阀组和调速阀，所述遥控阀组包括第二二位二通换向阀、二位三通换向阀以及第二比例溢流阀，所述第二二位二通换向阀的进油口和控制油口分别与所述压油管连通，所述第二二位二通换向阀的出油口分别与所述二位三通换向阀的第一油口和控制油口以及所述第二比例溢流阀的进油口连通，所述第二比例溢流阀的出油口分别与所述二位三通换向阀的第二油口以及所述回油管连通，所述二位三通换向阀的第三油口与所述调速阀的控制油口连通；所述调速阀中设置有节流阀，所述节流阀的进油口与所述压油管连通，所述节流阀的出油口与所述液压马达的进油口连通。
3.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述调速阀的进油口与所述压油管连通的管路上设置有常开球阀，所述液压马达的回油口与所述回油管连通的管路上设置有第二单向阀，所述第二单向阀的进油口与所述液压马达的回油口连通，所述第二单向阀的出油口与所述回油管连通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括第三二位二通换向阀和第二溢流阀，所述第三二位二通换向阀的进油口与所述压油管连通，所述第三二位二通换向阀的出油口与所述第二溢流阀的进油口连通，所述第二溢流阀的出油口与所述回油管连通，所述第三二位二通换向阀在初始状态时进油口和出油口不导通，所述第三二位二通换向阀在第二状态时进油口和出油口导通。
5.根据权利要求1-3任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述压力控制阀组还包括第三溢流阀，所述第三溢流阀的进油口与所述压油管连通，所述第三溢流阀的出油口与所述泄油管连通。
6.根据权利要求1-3任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括第四溢流阀，所述第四溢流阀的进油口与所述吸油管连通，所述第四溢流阀的出油口与所述油箱连通。
7.根据权利要求1-3任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一比例溢流阀的进油口与所述压油管连通的管路上设置有常开球阀和过滤器。
8.根据权利要求1-3任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一比例溢流阀的进油口与所述吸油管连通且连通的管路上设置有第三单向阀，所述第三单向阀的进油口与所述吸油管连通，所述第三单向阀的出油口与所述第一比例溢流阀的进油口连通。
9.根据权利要求1-3任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一二位二通换向阀的出油口与所述第一比例溢流阀的进油口连通且连通的管路上设置有第四单向阀，所述第四单向阀的进油口与所述第一二位二通换向阀的出油口连通，所述第四单向阀的出油口与所述第一比例溢流阀的进油口连通。
10.根据权利要求1-3任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述补油泵与所述吸油管之间连通的管路上设置有第五单向阀，所述第五单向阀的进油口与所述补油泵的出油口连通，所述第五单向阀的出油口与所述吸油管连通。
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