CN107228201B - 一种高低压转换热油供给装置 - Google Patents

一种高低压转换热油供给装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高低压转换热油供给装置，包括搅拌罐、热油泵、热油阀门、三通、超高压截止阀、压力传感器、四通、排气阀、压媒交换盘、冷油阀门和冷油泵。搅拌罐通过油管与热油泵连接，热油泵出油口设有热油阀门，热油阀门、超高压截止阀和冷油阀门通过油管与三通连接，冷油阀门设置在冷油泵的出油口，超高压截止阀、压力传感器、排气阀和压媒交换盘通过超高压油管与四通连接。本发明设有超高压截止阀，挤压筒填充后分隔高、低压区。超高压截止阀结构简单，操作维护简单方便；分隔极限压力大，适用范围广；开启和闭合时，力矩小，比较省力；密封结构设计合理，能保证零泄露；密封面不易磨损和擦伤，工作寿命长，可靠性高。

Description

一种高低压转换热油供给装置
技术领域
本发明属于超高压静液挤压领域，具体涉及一种高低压转换热油供给装置。
背景技术
静液挤压工艺利用超高压，使金属通过凹模成形，静液挤压又称为液力挤压或无凸模挤压。
为保证镁合金的合理流动，需要对高压介质进行升温保温操作，所以挤压筒处于及其恶劣的超高压高温环境中，这对挤压筒强度提出了苛刻要求，势必要改善挤压筒结构，增大挤压筒的壁厚，目前大多数采用直接对挤压筒加热，通过热传导的方式，给挤压筒内介质油升温，这会显著降低生产效率，所需热量及热量损耗也非常大。另一方面，挤压筒内空腔体积比较大，需要油量比较多，传统注油方式注油时间比较长，挤压筒内处于高压密封环境中，挤压筒初始状态含有大量空气，注油过程中，筒内空气压缩膨胀会存在安全隐患，静液挤压装置工作时，挤压筒压力要维持在几百兆帕，甚至上千兆帕。挤压筒高压区与供油管路的低压区未分隔开，低压供油管路会被破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高低压转换热油供给装置，实现静液挤压装置挤压筒内介质油的填充和挤压筒内超高压（超高压即指压强超过100MPa）与供油管路低压区的隔离。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种高低压转换热油供给装置，包括搅拌罐、热油泵、热油阀门、三通、超高压截止阀、压力传感器、四通、排气阀、压媒交换盘、冷油阀门和冷油泵。
搅拌罐通过油管与热油泵连接，热油泵出油口设有热油阀门，热油阀门、超高压截止阀和冷油阀门通过油管与三通连接，冷油阀门设置在冷油泵的出油口，超高压截止阀、压力传感器、排气阀和压媒交换盘通过超高压油管与四通连接。
所述超高压截止阀包括锁紧机构、高压截止阀三通和球面垫，高压截止阀三通的第一插接口通过油管与三通连接，第二插接口通过超高压油管与四通连通，第三插接口设有锁紧机构，第二插接口和第三插接口的中心轴线重合，上述三个插接口通过三个插接管实现连通，插接管的内径小于对应插接口的内径；球面垫设置在第二插接管与第三插接管连接处，且与锁紧机构接触。
所述锁紧机构包括开槽盘头定位螺钉、扳杆、推杆和压套，扳杆设置在推杆上，推杆一端自第三插接口伸入第三插接管，另一端设有开槽盘头定位螺钉，且开槽盘头定位螺钉与扳杆连接，压套套在推杆上，且位于推杆和第三插接口之间，与推杆和第三插接口均通过螺纹连接。
所述锁紧机构还包括垫片，垫片设置在压套端面与第三插接口之间，起密封作用。
所述锁紧机构还包括O型密封圈，O型密封圈设置在推杆和压套之间。
所述超高压油管包括套环、压头和通油管，通油管两端分别设有套环，套环外壁设有压头，通油管内径与第二插接管内径相同，通油管一端与第二插接管相通，另一端与四通连通。
所述球面垫中心设有通孔，所述通孔内径与第二插接管内径相同，且与超高压油管的通油管连通。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）利用小流量冷油泵和大流量热油泵的结合，达到挤压筒填充压力的要求。
（2）设有超高压截止阀，挤压筒填充后分隔高、低压区。
（3）超高压截止阀结构简单，操作维护简单方便；分隔极限压力大，适用范围广；开启和闭合时，力矩小，比较省力；密封结构设计合理，能保证零泄露；密封面不易磨损和擦伤，工作寿命长，可靠性高。
附图说明
图1为本发明高低压转换热油供给装置的原理示意图。
图2为本发明高低压转换热油供给装置的超高压截止阀结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种高低压转换热油供给装置，包括搅拌罐1、热油泵2、热油阀门3、三通4、超高压截止阀5、压力传感器6、四通7、排气阀8、压媒交换盘9、冷油阀门10和冷油泵11。
搅拌罐1通过油管与热油泵2连接，热油泵2出油口设有热油阀门3，热油阀门3、超高压截止阀5和冷油阀门10通过油管与三通4连接，冷油阀门10设置在冷油泵11的出油口，超高压截止阀5、压力传感器6、排气阀8和压媒交换盘9通过超高压油管与四通7连接。
结合图2，所述超高压截止阀5包括锁紧机构、高压截止阀三通5-6和球面垫5-7，高压截止阀三通5-6的第一插接口通过油管与三通4连接，第二插接口通过超高压油管与四通7连通，第三插接口设有锁紧机构，第二插接口和第三插接口的中心轴线重合，上述三个插接口通过三个插接管实现连通，插接管的内径小于对应插接口的内径；球面垫5-7设置在第二插接管与第三插接管连接处，且与锁紧机构接触。
所述锁紧机构包括开槽盘头定位螺钉5-1、扳杆5-2、推杆5-3和压套5-4，扳杆5-2设置在推杆5-3上，推杆5-3一端自第三插接口伸入第三插接管，另一端设有开槽盘头定位螺钉5-1，且开槽盘头定位螺钉5-1与扳杆5-2连接，压套5-4套在推杆5-3上，且位于推杆5-3和第三插接口之间，与推杆5-3和第三插接口均通过螺纹连接。
所述锁紧机构还包括垫片5-5，垫片5-5设置在压套5-4端面与第三插接口之间，起密封作用。
所述锁紧机构还包括O型密封圈，O型密封圈设置在推杆5-3和压套5-4之间。
所述超高压油管包括套环12、压头13和通油管14，通油管14两端分别设有套环12，套环12外壁设有压头13，通油管14内径与第二插接管内径相同，通油管14一端与第二插接管相通，另一端与四通7连通。
所述球面垫5-7中心设有通孔，所述通孔内径与第二插接管内径相同，且与超高压油管的通油管14连通。
实施例1
结合图1，一种高低压转换热油供给装置，包括搅拌罐1、热油泵2、热油阀门3、三通4、超高压截止阀5、压力传感器6、四通7、排气阀8、压媒交换盘9、冷油阀门10和冷油泵11。超高压截止阀5的设计极限为600MPa，热油泵2的工作压力为12MPa，冷油泵11的工作压力为50Mpa。
搅拌罐1通过油管与热油泵2连接，热油泵2出油口设有热油阀门3，热油阀门3、超高压截止阀5和冷油阀门10通过油管与三通4连接，冷油阀门10设置在冷油泵11的出油口，超高压截止阀5、压力传感器6、排气阀8和压媒交换盘9通过超高压油管与四通7连接。
高低压转换热油供给装置共有两条管路，分别是热油管路（包括搅拌罐1、热油泵2、热油阀门3及其连接的油管）和冷油管路（包括冷油阀门10、冷油泵11及其连接的油管），12MPa的热油泵2为齿轮泵，耐高温，工作压力小，50Mpa的冷油泵11为柱塞泵，工作压力大，但不能承受高温，所述装置可以灵活选择介质油的注入方式，当对静液挤压装置进行检修、试压、预紧等维护工作时，挤压筒内介质油不需要加热，可以选择冷油管路进行注油，注油速度快；当进行静液挤压试验时，可采用热油管路进行注油，直接注入高温油，可以解决挤压筒内给油升温的难题，因为直接加热挤压筒，通过热传导方式给油升温，对加热装置设计要求比较高，而且热传导速度慢，热量损失严重；其他场合还可以采用冷热油交换供给方式，在温度与注油速度选择之间达到一个较理想的值。
搅拌罐1用来加热介质油达到静液挤压实验所需的指定温度，12MPa的热油泵2是热油供给动力装置，它可将搅拌罐1中的热油泵入挤压筒内，热油阀门3控制热油管路的开启和闭合，三通4用来连接热油管路和冷油管路，600MPa的超高压截止阀5用来分隔高、低压区，保护整个供油管路，压力传感器6用来实时监测挤压筒内的压力大小，四通7用来连接超高压截止阀5、压力传感器6、排气阀8、压媒交换盘9，排气阀8用来抽出排放挤压筒内的空气，消除挤压筒内气体压缩膨胀带来的安全隐患，压媒交换盘9与挤压筒相连，介质油由此注入挤压筒，冷油阀门10 控制冷油管路的开启和闭合，50Mpa的冷油泵11 是冷油供给动力装置，它可直接将冷油泵入挤压筒内。
结合图2，所述超高压截止阀5包括锁紧机构、高压截止阀三通5-6和球面垫5-7，高压截止阀三通5-6的第一插接口通过油管与三通4连接，第二插接口通过超高压油管与四通7连通，第三插接口设有锁紧机构，第二插接口和第三插接口的中心轴线重合，上述三个插接口通过三个插接管实现连通，插接管的内径小于对应插接口的内径；球面垫5-7设置在第二插接管与第三插接管连接处，且与锁紧机构接触。
所述锁紧机构包括开槽盘头定位螺钉5-1、扳杆5-2、推杆5-3和压套5-4，扳杆5-2设置在推杆5-3上，推杆5-3一端自第三插接口伸入第三插接管，另一端设有开槽盘头定位螺钉5-1，且开槽盘头定位螺钉5-1与扳杆5-2连接，压套5-4套在推杆5-3上，且位于推杆5-3和第三插接口之间，与推杆5-3和第三插接口均通过螺纹连接。
所述锁紧机构还包括垫片5-5，垫片5-5设置在压套5-4端面与第三插接口之间，起密封作用。
所述锁紧机构还包括O型密封圈，O型密封圈设置在推杆5-3和压套5-4之间。
所述超高压油管包括套环12、压头13和通油管14，通油管14两端分别设有套环12，套环12外壁设有压头13，通油管14内径与第二插接管内径相同，通油管14一端与第二插接管相通，另一端与四通7连通。
所述球面垫5-7中心设有通孔，所述通孔内径与第二插接管内径相同，且与超高压油管的通油管14连通。
超高压截止阀的第一插接口为进油口，与供油管道的三通4相连，超高压截止阀的第二插接口为出油口，与四通7相连。
热油管路和冷油管路为低压区，压力大小为装置供油时压力大小，其余部分为超高压区，压力大小等于挤压筒内的压力。因此垫片5-5采用普通黄铜平垫实现低压密封，球面垫5-7实现高压密封，当扳杆5-2带动推杆5-3螺旋下降压紧球面垫5-7时，球面垫5-7发生变形，贴紧高压截止阀三通5-6第三插接管和推杆5-3底面，此时油压通过球面垫5-7的中心通孔传递到推杆5-3上，由于球面垫5-7中心孔直径非常小，实际传递到推杆5-3上的压力也就非常小，低于与之相连螺纹强度极限，能保证工作时，超高压截止阀5稳定安全可靠。
推杆5-3与压套5-4采用螺纹连接，压套5-4与高压截止阀三通5-6的第三插接口也采用螺纹连接，它们之间选用同向螺纹，当扳杆5-2带动推杆5-3螺旋下降压紧时，可以带动压套5-4 与第三插接口紧密连接，保证密封的可靠性。套环12与通油管14采用螺纹连接，压头13与高压截止阀三通5-6的第二插接口也采用螺纹连接，分别采用左旋和右旋螺纹，压头13压紧第二插接口时，带动套环12锁紧通油管14，压头13和套环12反向运动，保证导通油管14端面贴紧第二插接管，实现高压密封。
在超高压截止阀工作过程中，推杆5-3和压套5-4要经常发生相对运动，它们两之间也要设置一道O型橡胶圈密封，防止低压油的泄露。
球面垫5-7和通油管14端部均采用160°斜锥面结构，这样比平面结构密封更有优势，通油管14通过螺纹压紧之后，不需经常拆卸，因此失效可能性比较小，而超高压截止阀需要经常开启和闭合，因此球面垫5-7处于交变应力状态，相对比较容易发生疲劳破坏，即使发生密封失效，只需更换球面垫5-7即可，其他结构不需做改动，维护方便。当所需超高压油管长度较长时，可将两个超高压油管通过二通连接。二通插接管内径与超高压油管的通油管14内径相同。
工作过程
工作之前，先检查各个接头连接处的密封状况，如有发现密封失效，及时更换密封元件，尤其是高压区，还要做好安全防护措施，防止挤压筒工作过程中发生密封泄露。
将一定量的介质油注入搅拌罐1，搅拌罐1四周填充有导热油，直接给导热油加热，通过导热油的传热效应将搅拌罐1内的介质油均匀升温，然后通过热油管路供油，关闭冷油阀门10，切断冷油管路，开启热油阀门3和超高压截止阀5，保证热油管路畅通，开启排气阀8，保证输油过程中排尽挤压筒内的空气，搅拌罐1将介质油加热至高温，在热油泵2的作用下，将高温介质油通过热油泵2进入挤压筒内，一段时间后，关闭热油泵2和热油阀门3，切断热油管路，开启冷油阀门10，保证冷油管路畅通，同样开启排气阀8，通过冷油泵11将冷油快速注入挤压筒内，直至填满挤压筒，观察到排气阀8有油冒出，表明挤压筒内油已注满，立即关闭冷油泵11、冷油阀门10及排气阀8，切断冷油管路，此时注油工作完成，挤压筒加压之前，必须关闭超高压截止阀5，分隔高压区和低压区，防止加压过程中，压力上升过快过高，破坏热油管路和冷油管路。采用冷热油交换供给方式，既能保证介质油有一定的初始油温，同时又能保证一定的供油效率。

Claims (7)

1.一种高低压转换热油供给装置，其特征在于：包括搅拌罐（1）、热油泵（2）、热油阀门（3）、三通（4）、超高压截止阀（5）、压力传感器（6）、四通（7）、排气阀（8）、压媒交换盘（9）、冷油阀门（10）和冷油泵（11）；
搅拌罐（1）通过油管与热油泵（2）连接，热油泵（2）出油口设有热油阀门（3），热油阀门（3）、超高压截止阀（5）和冷油阀门（10）通过油管与三通（4）连接，冷油阀门（10）设置在冷油泵（11）的出油口，超高压截止阀（5）、压力传感器（6）、排气阀（8）和压媒交换盘（9）通过超高压油管与四通（7）连接。
2.根据权利要求1所述的高低压转换热油供给装置，其特征在于：所述超高压截止阀（5）包括锁紧机构、高压截止阀三通（5-6）和球面垫（5-7），高压截止阀三通（5-6）的第一插接口通过油管与三通（4）连接，第二插接口通过超高压油管与四通（7）连通，第三插接口设有锁紧机构，第二插接口和第三插接口的中心轴线重合，上述三个插接口通过三个插接管实现连通，插接管的内径小于对应插接口的内径；球面垫（5-7）设置在第二插接管与第三插接管连接处，且与锁紧机构接触。
3.根据权利要求2所述的高低压转换热油供给装置，其特征在于：所述锁紧机构包括开槽盘头定位螺钉（5-1）、扳杆（5-2）、推杆（5-3）和压套（5-4），扳杆（5-2）设置在推杆（5-3）上，推杆（5-3）一端自第三插接口伸入第三插接管，另一端设有开槽盘头定位螺钉（5-1），且开槽盘头定位螺钉（5-1）与扳杆（5-2）连接，压套（5-4）套在推杆（5-3）上，且位于推杆（5-3）和第三插接口之间，与推杆（5-3）和第三插接口均通过螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的高低压转换热油供给装置，其特征在于：所述锁紧机构还包括垫片（5-5），垫片（5-5）设置在压套（5-4）端面与第三插接口之间，起密封作用。
5.根据权利要求3所述的高低压转换热油供给装置，其特征在于：所述锁紧机构还包括O型密封圈，O型密封圈设置在推杆（5-3）和压套（5-4）之间。
6.根据权利要求2所述的高低压转换热油供给装置，其特征在于：所述超高压油管包括套环（12）、压头（13）和通油管（14），通油管（14）两端分别设有套环（12），套环（12）外壁设有压头（13），通油管（14）内径与第二插接管内径相同，通油管（14）一端与第二插接管相通，另一端与四通（7）连通。
7.根据权利要求6所述的高低压转换热油供给装置，其特征在于：所述球面垫（5-7）中心设有通孔，所述通孔内径与第二插接管内径相同，且与超高压油管的通油管（14）连通。
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