CN105020207A - 具有紧急泄压的双冗余调压装置 - Google Patents

具有紧急泄压的双冗余调压装置 Download PDF

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Abstract

一种具有紧急泄压的双冗余调压装置，设有：冗余动力单元(1)、依次与冗余动力单元(1)串接的冗余过滤单元(3)、数条控制支路，其中，冗余动力单元(1)与冗余过滤单元(3)之间的控制回路上分别连接有冗余供油单元(2)、压力监测(A)；控制支路包括两路：一路为：降压单元(4)、与降压单元(4)连接的急停关断泄压单元(5)以及压力监测(C)；另一路为：降压单元(4’)、与降压单元(4’)连接的急停关断泄压单元(5’)以及压力监测(C’)。本发明不仅能够在发生故障的紧急情况下，对供油系统进行无伤害形式的急停；而且，还能够在不影响整个液压动力单元正常工作情况下，实现对液压动力单元局部零部件的更换；大大提高了液压动力单元的工作效率及稳定性。

Description

具有紧急泄压的双冗余调压装置
技术领域
本发明涉及液压装置，尤其涉及一种具有紧急泄压的双冗余调压装置。属于液压动力技术领域。
背景技术
在水下阀控设备中(例如：水下管汇、水下控制系统等)，一般是采用液压动力单元来给其阀控设备提供动力。通过控制液控元件的动作达到控制阀门的目的。
目前，水下阀控设备一般采用定量泵匹配蓄能器、溢流阀和减压阀的液压动力单元，由于此类液压动力单元是依靠蓄能器、溢流阀、减压阀来维持出油口压力的稳定，通过调节溢流阀、减压阀达到压力可调的效果，然后，通过停止液压泵的运转来实现停车。但是，在一些对稳定性要求和效率要求较高的场合下，此类液压动力单元存在以下不足：
一、由于现有的液压动力单元在整个运行过程中，单纯的依靠溢流阀来保持输出压力的恒定，这样一来，容易导致不必要的能量损失，并且，还容易导致油液温度升高。
二、由于现有的液压动力单元是单路供油系统，所以，无论哪个环节出现问题，都必须中断整个液压动力单元的运行。
三、由于负载难在免某时会发生故障，需要紧急停止，并卸荷；而仅仅靠停止液压泵的运行是不能有效地实现急停和卸载。
因此，如何设计出既能降低能耗减少油液温升，又能实现供油系统不中断维修和有效急停，则是本领域急需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种具有紧急泄压的双冗余调压装置，其不仅能够在发生故障的紧急情况下，对供油系统进行无伤害形式的急停，解决了现有技术不能有效地急停和卸载的问题；而且，还能够在不影响整个液压动力单元正常工作情况下，实现对液压动力单元局部零部件的更换；大大提高了液压动力单元的工作效率及稳定性；同时，又避免了因急停对液压动力单元和负载所产生的冲击损伤；即降低了能耗，又减少油液温升，大大提高了液压动力单元使用寿命。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种具有紧急泄压的双冗余调压装置，其特征在于：设有：冗余动力单元1、依次与冗余动力单元1串接的冗余过滤单元3、数条控制支路，其中，冗余动力单元1与冗余过滤单元3之间的控制回路上分别连接有冗余供油单元2、压力监测A；控制支路包括两路：一路为：降压单元4、与降压单元4连接的急停关断泄压单元5以及压力监测C；另一路为：降压单元4’、与降压单元4’连接的急停关断泄压单元5’以及压力监测C’。
所述冗余动力单元设有：一组冗余动力支路，一组中的每条冗余动力支路相同，其中，单条冗余动力支路包括：一截止阀1.1、依次与截止阀1.1串联的粗过滤器1.2、液压泵1.3、单向阀1.7、截止阀1.9，且液压泵1.3与单向阀1.7之间连接有两位三通电磁阀1.5、溢流阀1.6；单向阀1.7与截止阀1.9之间连接有截止阀1.8；当一条冗余动力支路发生故障时，在此期间与该冗余动力支路冗余的支路仍正常运行，从而，保证了整个系统不被中断。
所述冗余供油单元2设有：一组冗余过滤支路，一组中的每条冗余过滤支路相同，其中，单条冗余供油支路包括：截止阀2.1，依次与截止阀2.1串联的蓄能器2.3，且截止阀2.1与蓄能器2.3之间连接有截止阀2.2、溢流阀2.4；支路B’与支路B相同，当一条冗余供油支路发生故障时，在此期间与该冗余供油支路冗余的支路仍正常运行，从而，保证了整个系统不被中断。
所述冗余过滤单元3设有：一组冗余过滤支路，一组中的每条冗余过滤支路相同，其中，单条冗余过滤支路包括：包括：截止阀3.1、依次与截止阀3.1串联的精过滤器3.3、截止阀3.5，且截止阀3.1与精过滤器3.3之间连接有截止阀3.2；精过滤器3.3与截止阀3.5之间连接截止阀3.4；当一条冗余过滤支路发生故障时，在此期间与该冗余过滤支路冗余的支路仍正常运行，从而，保证了整个系统不被中断。
所述降压单元4’和降压单元4是互相冗余的，降压单元4’和降压单元4相同，其中，降压单元4包括：截止阀4.1，依次与截止阀4.1串联的减压阀4.2、截止阀4.4、截止阀4.7，其中，减压阀4.2与截止阀4.4之间连接截止阀4.3，截止阀4.4与截止阀4.7之间连接组合阀4.5.1、溢流阀4.6；组合阀4.5.1又与液压表4.5串联；当一条降压单元4发生故障时，在此期间与该降压单元4冗余的降压单元4’仍正常运行，从而，保证了整个系统不被中断。
所述急停关断泄压单元5和急停关断泄压单元5’是互相冗余的，急停关断泄压单元5’和急停关断泄压单元5相同，其中，急停关断泄压单元5包括：单向阀5.1，依次与单向阀5.1串联的两位三通液动阀5.3、截止阀5.5，其中单向阀5.1与两位三通液动阀5.3之间连接单向阀5.2；两位三通液动阀5.3与截止阀5.5之间连接截止阀5.4；单向阀5.2与两位三通液动阀5.3之间连接两位三通电磁阀5.6；单向阀5.2与两位三通电磁阀5.6之间连接截止阀5.8；单向阀5.7同时与两位三通电磁阀5.6、两位三通液动阀5.3连接；当一条急停关断泄压支路发生故障时，在此期间与该急停关断泄压支路冗余的支路仍能正常运行，保证紧急情况下对外部液压设备需要急停时切断供油，并对该外部液压设备进行泄压。
所述压力监测A包括：三个并联的阀组(6.1.1、6.2.1、6.2.1’)，三个并联阀组分别串联有：液压表6.1、压力传感器6.2、压力传感器6.2’；其中，压力监测B包括：两个并联的阀组(6.3.1、6.3.1’)，两个并联阀组(6.3.1、6.3.1’)分别串联压力传感器6.3、压力传感器6.3’；压力监测C包括：两个并联的阀组(6.4.1、6.5.1)，两个并联阀组(6.4.1、6.5.1)分别串联有：压力传感器6.4、液压表6.5；通过压力监测A与压力监测B之间的差值判断冗余过滤单元3是否堵塞，进而决定是否需要对系统进行急停；通过压力监测C监测系统的输出压力。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够在发生故障的紧急情况下，对供油系统进行无伤害形式的急停，解决了现有技术不能有效地急停和卸载的问题；而且，还能够在不影响整个液压动力单元正常工作情况下，实现对液压动力单元局部零部件的更换；大大提高了液压动力单元的工作效率及稳定性；同时，又避免了因急停对液压动力单元和负载所产生的冲击损伤；即降低了能耗，又减少油液温升，大大提高了液压动力单元使用寿命。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行更详细的描述。
附图说明
图1为本发明整体结构方框示意图。
图2为本发明冗余动力单元原理图。
图3为本发明冗余供油单元原理图。
图4为本发明冗余过滤单元原理图。
图5为本发明降压单元原理图。
图6为本发明急停关断泄压单元原理图。
图7a为压力监测A连接示意图。
图7b为压力监测B连接示意图。
图7c为压力监测C连接示意图。
图中主要标号说明：
1.冗余动力单元、1.1.截止阀、1.2.粗过滤器、1.3.液压泵、1.4.电机、1.5.电磁阀、1.6.溢流阀、1.7.单向阀、1.8.截止阀、1.9截止阀.1.1’.截止阀、1.2’.粗过滤器、1.3’.液压泵、1.4’.电机、1.5’.电磁阀、1.6’.溢流阀、1.7’.单向阀、1.8’.截止阀、1.9’.截止阀；2.冗余供油单元、2.1.截止阀、2.2.截止阀、2.3.蓄能器、2.4.溢流阀、2.1’.截止阀、2.2’.截止阀、2.3’.蓄能器、2.4’.溢流阀；3.冗余过滤单元、3.1.截止阀、3.2.截止阀、3.3.精过滤器、3.4.截止阀、3.5.截止阀、3.1’.截止阀、3.2’.截止阀、3.3’.精过滤器、3.4’.截止阀、3.5’.截止阀；4.降压单元、4.1.截止阀、4.2.减压阀、4.3.截止阀、4.4.截止阀、4.5.液压表、4.5.1.阀组、4.6.溢流阀、4.7.截止阀；4’.冗余降压单元、5.急停关断泄压单元、5.1.单向阀、5.2.单向阀、5.3.两位三通液动阀、5.4.截止阀、5.5.截止阀、5.6.两位三通电磁阀、5.7.单向阀、5.8.截止阀；5’.冗余急停关断泄压单元、A.压力监测、6.1.液压表、6.1.1.阀组、6.2.1.阀组、6.2.1’.阀组、6.2.压力传感器、6.2’.压力传感器；B.压力监测、6.3.1.阀组、6.3.1’.阀组、6.2.压力传感器、6.3’.压力传感器；C.压力监测、6.3.1.阀组、6.3.1’.阀组、6.4.压力传感器、6.5.液压表。
具体实施方式
如图1所示，本发明设有：冗余动力单元1、依次与冗余动力单元1串接的冗余过滤单元3、数条控制支路(本实施例为两条)，其中，冗余动力单元1与冗余过滤单元3之间的控制回路上分别连接有冗余供油单元2、压力监测A；控制支路包括两路：一路为：降压单元4、与降压单元4连接的急停关断泄压单元5以及压力监测C；另一路为：降压单元4’、与降压单元4’连接的急停关断泄压单元5’以及压力监测C’。
如图2所示，冗余动力单元1的作用是给冗余供油单元2提供压力油液。冗余动力单元1设有：一组冗余动力支路，该一组冗余动力支路为两条，运行任意一条支路均可满足使用，但为了在其中一路出现故障时，动力单元仍可以无中断运行，所以，运行时两条冗余支路同时开启。以支路A为例说明，支路A包括：截止阀1.1、依次与截止阀1.1串联的粗过滤器1.2、液压泵1.3、单向阀1.7、截止阀1.9，且液压泵1.3与单向阀1.7之间连接有两位三通电磁阀1.5、溢流阀1.6；单向阀1.7与截止阀1.9之间连接有截止阀1.8；支路A’与支路A相同，包括：截止阀1.1’依次与截止阀1.1’串联的粗过滤器1.2’、液压泵1.3’、单向阀1.7’、截止阀1.9’，液压泵1.3’与单向阀1.7’之间连接有两位三通电磁阀1.5’、溢流阀1.6’；单向阀1.7’与截止阀1.9’之间连接有截止阀1.8’。为了体现本冗余动力单元特性，例如：支路A发生故障，可以单独停止电机1.4，然后依次关闭截止阀1.9、打开截止阀1.8，等待支路A中的压力降低至0后，操作人员对支路A进行检修，在此期间由于支路A’仍正常运行从而保证了整个系统不被中断；支路A’为支路A的冗余支路，故障处理类似，在此不做赘述。
如图3所示，冗余供油单元2的作用是给系统提供高压油液。冗余供油单元2设有：一组冗余过滤支路，该一组冗余过滤支路为两条，以支路B为例说明，支路B包括：截止阀2.1，依次与截止阀2.1串联的蓄能器2.3，且截止阀2.1与蓄能器2.3之间连接有截止阀2.2、溢流阀2.4；支路B’与支路B相同，包括：截止阀2.1’，依次与截止阀2.1’串联的蓄能器2.3’，且截止阀2.1’与蓄能器2.3’之间连接有截止阀2.2’、溢流阀2.4’；为了体现冗余动力单元2的特性，例如：在支路B中的蓄能器2.3发生故障时，可以关闭截止阀2.1，打开截止阀2.2，待蓄能器2.3中的压力油液完全排出后更换蓄能器2.3，再此过程中，因为支路B’依然可以正常工作，所以，保证整个系统不被中断运行。
如图4所示，冗余过滤单元3的作用是精过滤油液。冗余过滤单元3设有：一组冗余过滤支路，该一组冗余过滤支路为两条，以支路C为例说明，支路C包括：截止阀3.1、依次与截止阀3.1串联的精过滤器3.3、截止阀3.5，且截止阀3.1与精过滤器3.3之间连接有截止阀3.2；精过滤器3.3与截止阀3.5之间连接截止阀3.4；支路C’与支路C相同，包括：截止阀3.1’、依次与截止阀3.1’串联的精过滤器3.3’、截止阀3.5’，且截止阀3.1’与精过滤器3.3’之间连接截止阀3.2’；精过滤器3.3’与截止阀3.5’之间连接截止阀3.4’。运行任意一条支路均可满足使用，但为了提高可靠度，所以在运行时两条支路同时打开，只有在其中一路过滤器出现故障时，关闭出现故障的支路并处理故障，此时，可单独依靠另外一支路进行过滤。为了体现本冗余动力单元特性，例如：支路C发生堵塞报警后，依次关闭截止阀3.1、截止阀3.5，打开截止阀3.2或3.4，等待支路C中的压力降低至0后，操作人员更换精过滤器3.3中的滤芯，在此期间由于支路C’仍可以对油液进行精过滤，从而，保证了整个系统不被中断；支路C’为支路C的冗余支路，故障处理类似，在此不做赘述。
如图5所示，降压单元(4、4’)的作用是：将冗余供油单元2输出的高压油液减压后提供给外部液压装备。以降压单元4为例说明，降压单元4包括：截止阀4.1，依次与截止阀4.1串联的减压阀4.2、截止阀4.4、截止阀4.7，其中，减压阀4.2与截止阀4.4之间连接截止阀4.3，截止阀4.4与截止阀4.7之间连接组合阀4.5.1、溢流阀4.6；组合阀4.5.1又与液压表4.5串联。
另外，如图2所示，降压单元4’和降压单元4是互相冗余的，降压单元4’中所有元器件的连接和降压单元4是完全一致的，在此不再赘述。为了体现本冗余动力单元特性，例如：降压单元4中的减压阀4.2发生故障时，依次关闭截止阀4.1、截止阀4.7，打开截止阀4.3，等待降压单元4中的压力降低至0后，操作人员对减压阀4.2进行处理，在此期间由于降压单元4’仍可以对压力油液进行减压从而保证了整个系统不被中断；降压单元4’为降压单元4的冗余支路，故障处理类似，在此不做赘述。
如图6所示，急停关断泄压单元(5，5’)的作用是：在外部液压设备需要急停时切断供油，并对该外部液压设备进行泄压。以急停关断泄压单元5为例说明，急停关断泄压单元5包括：单向阀5.1，依次与单向阀5.1串联的两位三通液动阀5.3、截止阀5.5，其中单向阀5.1与两位三通液动阀5.3之间连接单向阀5.2；两位三通液动阀5.3与截止阀5.5之间连接截止阀5.4；单向阀5.2与两位三通液动阀5.3之间连接两位三通电磁阀5.6；单向阀5.2与两位三通电磁阀5.6之间连接截止阀5.8；单向阀5.7同时与两位三通电磁阀5.6、两位三通液动阀5.3连接。当该装置运行时，两位三通电磁阀5.6处于上位，压力油液推动两位三通液动阀5.3，使其处于上位，连通供油管路给外部液压设备供油。当急停时两位三通电磁阀5.6处于下位，两位三通液动阀5.3的驱动压力油液泄压后回复到下位，中断供油，同时对外部液压设备泄压。
另外，如图2所示，急停关断泄压单元5’和急停关断泄压单元5是互相冗余的，急停关断泄压单元5’中所有元器件的连接和急停关断泄压单元5是完全一致，为避免累赘，在此不做描述。
如图7a—图7c所示，压力监测A包括：三个并联的阀组(6.1.1、6.2.1、6.2.1’)，三个并联阀组分别串联有：液压表6.1、压力传感器6.2、压力传感器6.2’；压力监测B包括：两个并联的阀组(6.3.1、6.3.1’)，两个并联阀组(6.3.1、6.3.1’)分别串联压力传感器6.3、压力传感器6.3’；压力监测C包括：两个并联的阀组(6.4.1、6.5.1)，两个并联阀组(6.4.1、6.5.1)分别串联有：压力传感器6.4、液压表6.5；压力监测单元的作用是：利用压力监测A的监测数值控制动力单元中两位三通电磁阀(1.5、1.5’)的位置，进而控制动力单元1的工作状态，利用压力监测A与压力监测B之间的差值判断冗余过滤单元3是否堵塞，进而决定是否需要对系统进行急停。利用压力监测C监测系统的输出压力。上述电动机、液压泵、截止阀、单向阀、溢流阀、电磁阀、液动阀、蓄能器、减压阀、过滤器、液压表、压力传感器为现有技术或通过现有技术制造。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种具有紧急泄压的双冗余调压装置，其特征在于：设有：冗余动力单元(1)、依次与冗余动力单元(1)串接的冗余过滤单元(3)、数条控制支路，其中，冗余动力单元(1)与冗余过滤单元(3)之间的控制回路上分别连接有冗余供油单元(2)、压力监测(A)；控制支路包括两路：一路为：降压单元(4)、与降压单元(4)连接的急停关断泄压单元(5)以及压力监测(C)；另一路为：降压单元(4’)、与降压单元(4’)连接的急停关断泄压单元(5’)以及压力监测(C’)。
2.根据权利要求1所述的具有紧急泄压的双冗余调压装置，其特征在于：所述冗余动力单元设有：一组冗余动力支路，一组中的每条冗余动力支路相同，其中，单条冗余动力支路包括：一截止阀(1.1)、依次与截止阀(1.1)串联的粗过滤器(1.2)、液压泵(1.3)、单向阀(1.7)、截止阀(1.9)，且液压泵(1.3)与单向阀(1.7)之间连接有两位三通电磁阀(1.5)、溢流阀(1.6)；单向阀(1.7)与截止阀(1.9)之间连接有截止阀(1.8)；当一条冗余动力支路发生故障时，在此期间与该冗余动力支路冗余的支路仍正常运行，从而，保证了整个系统不被中断。
3.根据权利要求1所述的具有紧急泄压的双冗余调压装置，其特征在于：所述冗余供油单元(2)设有：一组冗余过滤支路，一组中的每条冗余过滤支路相同，其中，单条冗余供油支路包括：截止阀(2.1)，依次与截止阀(2.1)串联的蓄能器(2.3)，且截止阀(2.1)与蓄能器(2.3)之间连接有截止阀(2.2)、溢流阀(2.4)；支路(B’)与支路(B)相同，当一条冗余供油支路发生故障时，在此期间与该冗余供油支路冗余的支路仍正常运行，从而，保证了整个系统不被中断。
4.根据权利要求1所述的具有紧急泄压的双冗余调压装置，其特征在于：所述冗余过滤单元(3)设有：一组冗余过滤支路，一组中的每条冗余过滤支路相同，其中，单条冗余过滤支路包括：包括：截止阀(3.1)、依次与截止阀(3.1)串联的精过滤器(3.3)、截止阀(3.5)，且截止阀(3.1)与精过滤器(3.3)之间连接有截止阀(3.2)；精过滤器(3.3)与截止阀(3.5)之间连接截止阀(3.4)；当一条冗余过滤支路发生故障时，在此期间与该冗余过滤支路冗余的支路仍正常运行，从而，保证了整个系统不被中断。
5.根据权利要求1所述的具有紧急泄压的双冗余调压装置，其特征在于：所述降压单元(4’)和降压单元(4)是互相冗余的，降压单元(4’)和降压单元(4)相同，其中，降压单元(4)包括：截止阀(4.1)，依次与截止阀(4.1)串联的减压阀(4.2)、截止阀(4.4)、截止阀(4.7)，其中，减压阀(4.2)与截止阀(4.4)之间连接截止阀(4.3)，截止阀(4.4)与截止阀(4.7)之间连接组合阀(4.5.1)、溢流阀(4.6)；组合阀(4.5.1)又与液压表(4.5)串联；当一条降压单元(4)发生故障时，在此期间与该降压单元(4)冗余的降压单元(4’)仍正常运行，从而，保证了整个系统不被中断。
6.根据权利要求1所述的具有紧急泄压的双冗余调压装置，其特征在于：所述急停关断泄压单元(5)和急停关断泄压单元(5’)是互相冗余的，急停关断泄压单元(5’)和急停关断泄压单元(5)相同，其中，急停关断泄压单元(5)包括：单向阀(5.1)，依次与单向阀(5.1)串联的两位三通液动阀(5.3)、截止阀(5.5)，其中单向阀(5.1)与两位三通液动阀(5.3)之间连接单向阀(5.2)；两位三通液动阀(5.3)与截止阀(5.5)之间连接截止阀(5.4)；单向阀(5.2)与两位三通液动阀(5.3)之间连接两位三通电磁阀(5.6)；单向阀(5.2)与两位三通电磁阀(5.6)之间连接截止阀(5.8)；单向阀(5.7)同时与两位三通电磁阀(5.6)、两位三通液动阀(5.3)连接；当一条急停关断泄压支路发生故障时，在此期间与该急停关断泄压支路冗余的支路仍能正常运行，保证紧急情况下对外部液压设备需要急停时切断供油，并对该外部液压设备进行泄压。
7.根据权利要求1所述的具有紧急泄压的双冗余调压装置，其特征在于：所述压力监测(A)包括：三个并联的阀组(6.1.1、6.2.1、6.2.1’)，三个并联阀组分别串联有：液压表(6.1)、压力传感器(6.2)、压力传感器(6.2’)；其中，压力监测(B)包括：两个并联的阀组(6.3.1、6.3.1’)，两个并联阀组(6.3.1、6.3.1’)分别串联压力传感器(6.3)、压力传感器(6.3’)；压力监测(C)包括：两个并联的阀组(6.4.1、6.5.1)，两个并联阀组(6.4.1、6.5.1)分别串联有：压力传感器(6.4)、液压表(6.5)；通过压力监测(A)与压力监测(B)之间的差值判断冗余过滤单元(3)是否堵塞，进而决定是否需要对系统进行急停；通过压力监测(C)监测系统的输出压力。
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