CN104632641A - 一种可多工况调节的瞬态液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可多工况调节的瞬态液压系统，包括变频控制器、电机、液压舱和水泵机组，所述液压舱内安装有水泵机组，所述水泵机组的泵轴穿过所述液压舱的舱壁后通过联轴器与所述电机连接，所述电机上安装有变频控制器。本发明建立起一种水泵瞬态液压系统，通过变频控制器控制系统的瞬时启动和暂停，达到系统所设定工况，实现多工况调节，适用不同的液压推动器材条件。

Description

一种可多工况调节的瞬态液压系统

技术领域

本发明涉及一种液压系统，尤其是一种可多工况调节的瞬态液压系统。

背景技术

随着国家经济、科技实力的增强，高精尖的科学技术被不断运用于各种军事设备。水泵作为其中的一部分，在舰船喷水推进系统、武器发射系统和火箭发射系统中发挥着至关重要的作用。如利用水泵收集能量，推动设备运行；通过变频调节结构，改变水泵运行转速，实现设备的变工况运行。传统的液压系统只能满足连续不断的供应液压，而缺少瞬态供应的能力，不能立即启动系统和关闭系统。多工况调节的瞬态液压系统是通过开启涡轮机驱动水泵产生瞬态压力，高强度液体压力使密闭液压容器中的器材产生一定的初速度，促使器材从液压容器中发射出去。由于水泵液压系统工作过程短暂、器材运动速度快，从泵系统启动到稳定过程仅需1s左右，时间短、变化快，这就需要对水泵的液压系统进行瞬态改进。

目前，国内尚未涉及可多工况调节的瞬态液压系统的相关技术和报道。中国专利申请号为201210376589.6，名称为“液压水泵机组”，提出了一种用以解决现有技术水泵使用受限、工作效率低等问题的液压水泵机组，该液压机组包括可移动的机架、水泵、缠绕机构和动力机构，装有液压马达，它将机械能转化为液压能，再通过液压能带动水泵进行工作。该液压系统机组缺乏有效的瞬态控制装置，应用范围狭窄，且未涉及提高液压系统效率和运行可靠性的技术。中国专利申请号201420204751.0，名称为“油田修井作业多功能液压水泵”，提供了一种由液压马达、液压换向阀、液下污水泵、护罩、过滤器和水龙带组成的多功能液压水泵，该液压系统主要应用于油田，运用范围有限；液压系统缺乏有效控制件，且是一种稳定工况。上述两种技术方案都单纯限定为一般性的常规液压系统，缺少适用于多工况的瞬态控制系统和结构，无法满足特定条件下液压系统的运行效率和可靠性要求。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种可多工况调节的瞬态液压系统，可以调节系统的瞬态运行转速和时间，动态控制液压系统的启动过程，实现多工况调节，同时具有冷却能力强、密封性能好等优点。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种可多工况调节的瞬态液压系统，包括电机和液压舱，所述液压舱内安装有水泵机组，所述水泵机组的泵轴穿过所述液压舱的舱壁后通过联轴器与所述电机连接，所述电机上安装有变频控制器。

进一步地，所述水泵机组包括泵壳、叶轮和导叶，所述叶轮由叶轮轮毂和固定在叶轮轮毂上的叶轮叶片组成，所述导叶由导叶轮毂和固定在导叶轮毂上的导叶叶片组成，所述叶轮轮毂固定在所述泵轴上，所述导叶轮毂一端和所述泵轴之间安装导轴承，所述导叶轮毂另一端固定在所述液压舱的舱壁上；所述泵壳由转轮室和导叶体外壳组成，所述转轮室围成水泵机组的进水口，所述叶轮正对所述进水口，所述导叶体外壳与所述导叶轮毂一起围成水泵机组的环形出水口。

进一步地，所述导叶轮毂和所述叶轮轮毂之间形成第一空腔，所述导叶轮毂的一端端面和所述叶轮轮毂的端面接触处设置成截面呈阶梯状的间隙，所述导叶轮毂的另一端通过导叶支撑架固定安装在液压舱的舱壁上，所述导叶轮毂、导叶支撑架和所述泵轴三者围成第二空腔，所述导叶轮毂在位于第一空腔的导叶轮毂侧壁上开设有第一通孔，所述导叶轮毂在位于第二空腔的导叶轮毂侧壁上开设有第二通孔。

进一步地，所述导叶支撑架和所述泵轴之间安装有组合密封件。

进一步地，所述组合密封件包括靠近水泵机组一侧的机械密封，以及靠近电机一侧的填料密封。

进一步地，所述导叶轮毂和所述导叶体外壳在环形出水口处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段，构成圆弧形的环形出水口。

进一步地，所述导叶轮毂在环形出水口处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段的直径等于所述环形出水口的口径，所述导叶体外壳在环形出水口处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段的直径小于所述环形出水口的口径。

进一步地，所述导叶体外壳在环形出水口处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段的直径等于所述环形出水口的口径的0.3倍。

进一步地，所述导叶轮毂的一端端面和所述叶轮轮毂的端面接触处的截面呈阶梯状间隙为0.5～1.0mm。

进一步地，所述水泵机组的进水口处安装有入口弹性连接件。

本发明的有益效果是：建立起一种水泵瞬态液压系统，通过变频控制器控制系统的瞬时启动和暂停，达到系统所设定工况，实现多工况调节，适用不同的液压推动器材条件。水泵机组安装在液压舱内，叶轮和导叶的轮毂之间采用阶梯形方式配合、且中间留有0.5～1.0mm缝隙，在第一空腔内的导叶轮毂端面开设至少一个第一通孔，在第二空腔内的导叶轮毂侧壁开设至少一个第二通孔，构成防泥沙堵塞循环系统，很好地解决了泥沙等杂质堵塞在叶轮和导叶之间的问题，防止叶轮因摩擦阻力过大而发生失效；同时液体从导叶轮毂体内部结构通过，带走了由泵轴高速运转和密封件之间相互摩擦产生的热量，起到了冷却泵轴的作用，保护了密封件。

附图说明

图1为本发明所述的可多工况调节的瞬态液压系统结构示意图。

图2为本发明所述的水泵机组剖面图。

图3为本发明所述的组合密封件结构示意图。

附图标记说明如下：

1-变频控制器，2-电机，3-泵轴，4-液压舱，5-入口弹性连接件，6-水泵机组，601-转轮室，602-导叶体外壳，61-叶轮叶片，62-导叶叶片，63-叶轮轮毂，64-导叶轮毂，65-第一通孔，66-第二通孔，7-出水口，71-第一空腔，72-第二空腔，73-阶梯型空隙，8-进水口，9-导叶支撑架，10-组合密封件，101-机械密封，102-填料密封，11-导轴承。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本实施例的可多工况调节的瞬态液压系统包括变频控制器1、电机2、液压舱4和水泵机组6；所述液压舱4内安装有水泵机组6，所述水泵机组6的泵轴3穿过所述液压舱4的舱壁后通过联轴器与所述电机2连接，所述变频控制器1与电机2连接，控制电机2的瞬时转速和启动时间，变频控制器1预先通过电脑编程，通过调整频率大小，输出不同启动转速和液压系统完成时间，该转速与频率呈线性变化，按动变频器启动按钮，电机2同时发生转动，实现瞬态启动。

水泵机组6包括泵壳、叶轮和导叶，所述叶轮由叶轮轮毂63和固定在叶轮轮毂63上的叶轮叶片61组成，所述导叶由导叶轮毂64和固定在导叶轮毂64上的导叶叶片62组成，所述叶轮轮毂63采用轴头螺栓紧固在泵轴3上、随轴转动，所述导叶轮毂64一端和所述泵轴3之间安装导轴承11，所述导叶轮毂64另一端通过导叶支撑架9固定安装在液压舱4的舱壁上。所述泵壳由转轮室601和导叶体外壳602组成，所述转轮室601围成水泵机组6的进水口8，所述叶轮正对所述进水口8，所述导叶体外壳602与所述导叶轮毂64一起围成水泵机组6的环形出水口7。

所述导叶轮毂64和所述叶轮轮毂63之间形成第一空腔71，所述导叶轮毂64的一端端面和所述叶轮轮毂63的端面接触处设置成截面呈阶梯状间隙73，所述阶梯状间隙73为0.5～1.0mm，很好地隔离了泥沙等杂质进入泵与泵轴3之间，只允许水等液体通过。所述导叶轮毂64、导叶支撑架9和所述泵轴3三者围成第二空腔72，所述导叶轮毂64在位于第一空腔71的导叶轮毂64侧壁上开设有第一通孔65，所述导叶轮毂64在位于第二空腔72的导叶轮毂64侧壁上开设有第二通孔66，构成液体循环通路。一方面使液体通过所述循环通路流入液压舱4，避免在叶轮轮毂63之间积压，另一方面，流经循环通路的液体带走了水泵机组6在高速运转时由于摩擦等阻力作用产生的大量热量，起到冷却泵轴3的作用。

在导叶支撑架9和所述泵轴3之间还安装有组合密封件10，其中，靠近水泵机组6一侧为机械密封101，靠近电机2一侧为填料密封102，避免了水泵机组6内的液体流进电机2内部，烧坏电机2，从而使系统无法正常运行。

所述叶轮叶片61选用斜流式叶片结构，流量大、扬程高，能够满足不同运行工况的要求。导叶轮毂64和导叶体外壳602在环形出水口7处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段，构成圆弧形的环形出水口7，能够减少局部水力损失，使流体能够平稳地进入液压舱4，保持流动稳定性。所述导叶轮毂64在环形出水口7处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段的直径等于所述环形出水口7的口径，所述导叶体外壳602在环形出水口7处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段的直径为所述环形出水口7的口径的0.3倍，使液体能平稳地流入液压舱4，减少水力损失。

所述水泵机组6的进水口8处安装有入口弹性连接件5，与进口管路进行柔性连接，确保了不在同一轴心位置管道的正常连接，避免了因安装错位引起的轴向力不平衡，影响水泵机组6和电机2的运行，便于该液压系统在不同场合的快速连接。所述液压舱4采用圆筒形结构、与底座焊接，液压舱4在水泵机组6轴向上设有液压舱进口，以及在水泵机组6径向上设有液压舱出口，所述液压舱出口与出口管路连接。

变频控制器1控制电机2的瞬时转速和启动时间，当电机2运行时，叶轮随电机2一起转动，液体从进口管路经进水口8进入，在叶轮的带动作用下通过导叶进入液压舱4，将液体的的大部分动能转化为压能，在液压舱4中产生足够多的高压液体，再由液压舱4内的高压液体推动舱内器材出舱。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可多工况调节的瞬态液压系统，包括电机(2)和液压舱(4)，其特征在于：

所述液压舱(4)内安装有水泵机组(6)，所述水泵机组(6)的泵轴(3)穿过所述液压舱(4)的舱壁后通过联轴器与所述电机(2)连接，所述电机(2)上安装有变频控制器(1)。

2.根据权利要求1所述的可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述水泵机组(6)包括泵壳、叶轮和导叶，所述叶轮由叶轮轮毂(63)和固定在叶轮轮毂(63)上的叶轮叶片(61)组成，所述导叶由导叶轮毂(64)和固定在导叶轮毂(64)上的导叶叶片(62)组成，所述叶轮轮毂(63)固定在所述泵轴(3)上，所述导叶轮毂(64)一端和所述泵轴(3)之间安装导轴承(11)，所述导叶轮毂(64)另一端固定在所述液压舱(4)的舱壁上；所述泵壳由转轮室(601)和导叶体外壳(602)组成，所述转轮室(601)围成水泵机组(6)的进水口(8)，所述叶轮正对所述进水口(8)，所述导叶体外壳(602)与所述导叶轮毂(64)一起围成水泵机组(6)的环形出水口(7)。

3.根据权利要求2所述的一种可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述导叶轮毂(64)和所述叶轮轮毂(63)之间形成第一空腔(71)，所述导叶轮毂(64)的一端端面和所述叶轮轮毂(63)的端面接触处设置成截面呈阶梯状的间隙(73)，所述导叶轮毂(64)的另一端通过导叶支撑架(9)固定安装在液压舱(4)的舱壁上，所述导叶轮毂(64)、导叶支撑架(9)和所述泵轴(3)三者围成第二空腔(72)，所述导叶轮毂(64)在位于第一空腔(71)的导叶轮毂(64)侧壁上开设有第一通孔(65)，所述导叶轮毂(64)在位于第二空腔(72)的导叶轮毂(64)侧壁上开设有第二通孔(66)。

4.根据权利要求3所述的一种可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述导叶支撑架(9)和所述泵轴(3)之间安装有组合密封件(10)。

5.根据权利要求4所述的一种可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述组合密封件(10)包括靠近水泵机组(6)一侧的机械密封(101)，以及靠近电机(2)一侧的填料密封(102)。

6.根据权利要求2～5任一项所述的一种可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述导叶轮毂(64)和所述导叶体外壳(602)在环形出水口(7)处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段，构成圆弧形的环形出水口(7)。

7.根据权利要求6所述的一种可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述导叶轮毂(64)在环形出水口(7)处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段的直径等于所述环形出水口(7)的口径，所述导叶体外壳(602)在环形出水口(7)处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段的直径小于所述环形出水口(7)的口径。

8.根据权利要求7所述的一种可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述导叶体外壳(602)在环形出水口(7)处形成向泵轴轴线外侧倾斜的圆弧段的直径等于所述环形出水口(7)的口径的0.3倍。

9.根据权利要求6所述的一种可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述导叶轮毂(64)的一端端面和所述叶轮轮毂(63)的端面接触处的截面呈阶梯状间隙(73)为0.5～1.0mm。

10.根据权利要求1～5任一项所述的一种可多工况调节的瞬态液压系统，其特征在于：

所述水泵机组(6)的进水口(8)处安装有入口弹性连接件(5)。