CN105020207B - 具有紧急泄压的双冗余调压装置 - Google Patents
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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)、第一压力监测;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)以及第三压力监测;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’)以及第三冗余压力监测。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
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、第一压力监测;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以及第三压力监测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’以及第三冗余压力监测。
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:一第一截止阀1.1、依次与第一截止阀1.1串联的第一粗过滤器1.2、液压泵1.3、第一单向阀1.7、第三截止阀1.9,且液压泵1.3与第一单向阀1.7之间连接有两位三通电磁阀1.5、第一溢流阀1.6;第一单向阀1.7与第三截止阀1.9之间连接有第二截止阀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:第七截止阀2.1,依次与第七截止阀2.1串联的第一蓄能器2.3,且第七截止阀2.1与第一蓄能器2.3之间连接有第八截止阀2.2、第三溢流阀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:第十一截止阀3.1、依次与第十一截止阀3.1串联的第一精过滤器3.3、第十四截止阀3.5,且第十一截止阀3.1与第二精过滤器3.3之间连接有第十二截止阀3.2;第一精过滤器3.3与第十四截止阀3.5之间连接第十三截止阀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、第二十一截止阀4.4、第二十二截止阀4.7,其中,减压阀4.2与第二十一截止阀4.4之间连接截止阀4.3,第二十一截止阀4.4与第二十二截止阀4.7之间连接组合阀4.5.1、第五溢流阀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:第三单向阀5.1,依次与第三单向阀5.1串联的两位三通液动阀5.3、第二十四截止阀5.5,其中,第三单向阀5.1与两位三通液动阀5.3之间连接第四单向阀5.2;两位三通液动阀5.3与第二十四截止阀5.5之间连接第二十三截止阀5.4;第四单向阀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;第四单向阀5.2与两位三通电磁阀5.6之间连接第二十五截止阀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。
所述第一压力监测包括:三个并联的第一、第二、第三阀组(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、第一压力传感器6.2、第二压力传感器6.2’;第二压力监测包括:两个并联的第四、第五阀组(6.3.1、6.3.1’),两个并联的第四、第五阀组(6.3.1、6.3.1’)分别串联第三压力传感器6.3、第四压力传感器6.3’;第三压力监测包括:两个并联的第六阀组,两个并联的第六阀组分别串联有:第五压力传感器6.4、液压表6.5;通过第一压力监测与第二压力监测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;通过第三压力监测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.第一截止阀、1.2.第一粗过滤器、1.3.液压泵、1.4.电机、1.5.电磁阀、1.6.第一溢流阀、1.7.第一单向阀、1.8.第二截止阀、1.9.第三截止阀.1.1’.第四截止阀、1.2’.第二粗过滤器、1.3’.液压泵、1.4’.电机、1.5’.电磁阀、1.6’.第二溢流阀、1.7’.第二单向阀、1.8’.第五截止阀、1.9’.第六截止阀;2.冗余供油单元、2.1.第七截止阀、2.2.第八截止阀、2.3.第一蓄能器、2.4.第三溢流阀、2.1’.第九截止阀、2.2’.第十截止阀、2.3’.第二蓄能器、2.4’.第四溢流阀;3.冗余过滤单元、3.1.第十一截止阀、3.2.第十二截止阀、3.3.第一精过滤器、3.4.第十三截止阀、3.5.第十四截止阀、3.1’.第十五截止阀、3.2’.第十六截止阀、3.3’.第二精过滤器、3.4’.第十七截止阀、3.5’.第十八截止阀;4.降压单元、4.1.第十九截止阀、4.2.减压阀、4.3.第二十截止阀、4.4.第二十一截止阀、4.5.液压表、4.5.1.阀组、4.6.第五溢流阀、4.7.第二十二截止阀;4’.冗余降压单元、5.急停关断泄压单元、5.1.第三单向阀、5.2.第四单向阀、5.3.两位三通液动阀、5.4.第二十三截止阀、5.5.第二十四截止阀、5.6.两位三通电磁阀、5.7.第五单向阀、5.8.第二十五截止阀;5’.冗余急停关断泄压单元、A.压力监测、6.1.液压表、6.1.1.第一阀组、6.2.1.第二阀组、6.2.1’.第三阀组、6.2.第一压力传感器、6.2’.第二压力传感器;B.压力监测、6.3.1.第四阀组、6.3.1’.第五阀组、6.3.第三压力传感器、6.3’.第四压力传感器;C.压力监测、6.3.1.第六阀组、6.3.1’.第七阀组、6.4.第五压力传感器、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:第一截止阀1.1、依次与第一截止阀1.1串联的第一粗过滤器1.2、液压泵1.3、第一单向阀1.7、第三截止阀1.9,且液压泵1.3与第一单向阀1.7之间连接有两位三通电磁阀1.5、第一溢流阀1.6;第一单向阀1.7与第三截止阀1.9之间连接有第二截止阀1.8;支路A’与支路A相同,包括:第四截止阀1.1’依次与第四截止阀1.1’串联的第二粗过滤器1.2’、液压泵1.3’、第二单向阀1.7’、第六截止阀1.9’,液压泵1.3’与第二单向阀1.7’之间连接有两位三通电磁阀1.5’、第二溢流阀1.6’;第二单向阀1.7’与第六截止阀1.9’之间连接有第五截止阀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,然后依次关闭第三截止阀1.9、打开第二截止阀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:第七截止阀2.1,依次与第七截止阀2.1串联的第一蓄能器2.3,且第七截止阀2.1与第一蓄能器2.3之间连接有第八截止阀2.2、第三溢流阀2.4;支路B’与支路B相同,包括:第七截止阀2.1’,依次与第九截止阀2.1’串联的蓄能器2.3’,且第九截止阀2.1’与第二蓄能器2.3’之间连接有第十截止阀2.2’、第四溢流阀2.4’;为了体现冗余动力单元2的特性,例如:在支路B中的第一蓄能器2.3发生故障时,可以关闭第七截止阀2.1,打开第八截止阀2.2,待第一蓄能器2.3中的压力油液完全排出后更换第一蓄能器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:第十一截止阀3.1、依次与第十一截止阀3.1串联的精过滤器3.3、第十四截止阀3.5,且第十一截止阀3.1与第一精过滤器3.3之间连接有第十二截止阀3.2;第一精过滤器3.3与第十四截止阀3.5之间连接第十三截止阀3.4;支路C’与支路C相同,包括:第十五截止阀3.1’、依次与第十五截止阀3.1’串联的第二精过滤器3.3’、第十八截止阀3.5’,且第十五截止阀3.1’与精过滤器3.3’之间连接第十六截止阀3.2’;第二精过滤器3.3’与第十八截止阀3.5’之间连接第十七截止阀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,依次关闭第十一截止阀3.1、第十四截止阀3.5,打开第十二截止阀3.2或第十三截止阀3.4,等待支路C中的压力降低至0后,操作人员更换第一精过滤器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、第二十一截止阀4.4、第二十二截止阀4.7,其中,减压阀4.2与第二十一截止阀4.4之间连接截止阀4.3,第二十一截止阀4.4与第二十二截止阀4.7之间连接组合阀4.5.1、第五溢流阀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、第二十二截止阀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:第三单向阀5.1,依次与第三单向阀5.1串联的两位三通液动阀5.3、第二十四截止阀5.5,其中,第三单向阀5.1与两位三通液动阀5.3之间连接第四单向阀5.2;两位三通液动阀5.3与第二十四截止阀5.5之间连接第二十三截止阀5.4;第四单向阀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之间连接第二十五截止阀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:三个并联的第一、第二、第三阀组(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、第一压力传感器6.2、第二压力传感器6.2’;压力监测B包括:两个并联的第四、第五阀组(6.3.1、6.3.1’),两个并联第四、第五阀组(6.3.1、6.3.1’)分别串联第三压力传感器6.3、第四压力传感器6.3’;压力监测C包括:两个并联的第六阀组,两个并联的第六阀组分别串联有:第五压力传感器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)、第一压力监测;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)以及第三压力监测;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’)以及第三冗余压力监测。
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:第一截止阀(1.1)、依次与第一截止阀(1.1)串联的第一粗过滤器(1.2)、液压泵(1.3)、第一单向阀(1.7)、第三截止阀(1.9),且液压泵(1.3)与第一单向阀(1.7)之间连接有两位三通电磁阀(1.5)、第一溢流阀(1.6);第一单向阀(1.7)与第三截止阀(1.9)之间连接有第二截止阀(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:第七截止阀(2.1),依次与第七截止阀(2.1)串联的第一蓄能器(2.3),且第七截止阀(2.1)与第一蓄能器(2.3)之间连接有第八截止阀(2.2)、第三溢流阀(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:第十一截止阀(3.1)、依次与第十一截止阀(3.1)串联的第一精过滤器(3.3)、第十四截止阀(3.5),且第十一截止阀(3.1)与第一精过滤器(3.3)之间连接有第十二截止阀(3.2);第一精过滤器(3.3)与第十四截止阀(3.5)之间连接第十三截止阀(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:第十九截止阀(4.1),依次与第十九截止阀(4.1)串联的减压阀(4.2)、第二十一截止阀(4.4)、第二十二截止阀(4.7),其中,减压阀(4.2)与第二十一截止阀(4.4)之间连接第二十截止阀(4.3),第二十一截止阀(4.4)与第二十二截止阀(4.7)之间连接组合阀(4.5.1)、第五溢流阀(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:第三单向阀(5.1),依次与第三单向阀(5.1)串联的两位三通液动阀(5.3)、第二十四截止阀(5.5),其中,第三单向阀(5.1)与两位三通液动阀(5.3)之间连接第四单向阀(5.2);两位三通液动阀(5.3)与第二十四截止阀(5.5)之间连接第二十三截止阀(5.4);第四单向阀(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);第四单向阀(5.2)与两位三通电磁阀(5.6)之间连接第二十五截止阀(5.8);第五单向阀(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:所述第一压力监测包括:三个并联的第一、第二、第三阀组(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)、第一压力传感器(6.2)、第二压力传感器(6.2’);第二压力监测包括:两个并联的第四、第五阀组(6.3.1、6.3.1’),两个并联的第四、第五阀组(6.3.1、6.3.1’)分别串联第三压力传感器(6.3)、第四压力传感器(6.3’);第三压力监测包括:两个并联的第六阀组,两个并联的第六阀组分别串联有:第五压力传感器(6.4)、液压表(6.5);通过第一压力监测与第二压力监测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;通过第三压力监测监测系统的输出压力。
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