CN108953258B - 一种高效节能的软管隔膜泵四缸往复驱动泵控液压系统 - Google Patents

一种高效节能的软管隔膜泵四缸往复驱动泵控液压系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效节能的软管隔膜泵四缸往复驱动泵控液压系统，包括比例变量泵，第一电磁溢流阀，第一单向阀，恒压变量泵，第二电磁溢流阀，第二单向阀，第一电磁方向阀，二通比例流量阀，第三电磁溢流阀，第二电磁方向阀，第三单向阀，第四电磁溢流阀，第三电磁方向阀。该控制系统中比例变量泵按照设定周期函数执行匀加速启动、匀速运动和匀减速运动控制设有位移传感器的两组液压缸，实现对四缸运动的交错往复控制，使软管隔膜泵输出总流量始终稳定，流量脉动小。返程推进液活塞缸推动液压缸实现返程，控制系统补油回路，实现返程时液压系统处于最小功率，节约能源，提高效率。本发明的有益效果是成本低、效率高，使软管隔膜泵输出总流量稳定，延长了单向阀和软管隔膜使用寿命。

Description

一种高效节能的软管隔膜泵四缸往复驱动泵控液压系统
技术领域
本发明属于浆体管道输送隔膜泵动力系统技术领域，涉及一种高效节能的软管隔膜泵四缸往复驱动泵控液压系统。
背景技术
隔膜泵广泛应用于有色、化工、煤炭、石油等行业内，用于输送高温、高压、高磨蚀固液两相介质两相介质，目前国内隔膜泵产品驱动方式大多数使用电动机驱动曲柄滑块机构。电动机通过减速机带动曲柄滑块机构，使电动机的旋转运动转变为推进液活塞缸的往复直线运动，当活塞向右运动时，活塞通过油液将隔膜推到右侧，隔膜室容积增大，形成局部真空，出料阀关闭，进料口的液体在压差作用下，顶开进料阀，液体进入隔膜室。当活塞向左运动时，活塞通过油液将隔膜推至左侧运动，隔膜室容积减少，压力升高，进料阀关闭，隔膜室内的液体顶开出料阀，浆体排出到泵外。曲柄滑块机构的动力端由曲轴、连杆、十字头、轴承等组成，动力端采用这种结构形式存在很多问题：一是成本高，曲轴作为隔膜泵中最重要的零部件，工作时受到周期性变化的输送液体压力、往复和旋转质量惯性力以及输入扭矩的共同作用。为了保证较长的使用寿命，曲轴的尺寸通常比较大，相应的其他零部件尺寸也会比较大，制造成本高，制造加工比较困难。一旦这些零部件出现故障或者损坏，其维修或者更换非常困难，而且费用很高，造成巨大的经济损失。二是由于使用曲柄滑块机构的驱动方式，隔膜泵活塞的运动形式类似正弦曲线，导致泵的流量脉动和压力冲击较大。虽然隔膜泵的流量脉动可以在设计中采用多缸叠加等办法来减小，但不能完全消除。三是在活塞直径和隔膜泵外形体积不变情况下，需要提高泵的流量就要增加冲程，从而加快了各个部件的磨损，特别是单向阀、隔膜的磨损而导致寿命缩短。鉴于上述传统隔膜泵动力端不足之处，迫切需要一种长行程、低冲次又能保证隔膜泵输出流量均匀长寿命低故障率工作的动力传输控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效节能的软管隔膜泵四缸往复驱动泵控液压系统，解决了目前传统隔膜泵的成本高、流量脉动大，进出料单向阀寿命短的问题。
本发明的有益效果是成本低、效率高，使软管隔膜泵输出总流量稳定，延长了单向阀和软管隔膜使用寿命。
本发明所采用的技术方案是包括比例变量泵，第一电磁溢流阀，第一单向阀，恒压变量泵，第二电磁溢流阀，第二单向阀，第一电磁方向阀，二通比例流量阀，第三电磁溢流阀，第二电磁方向阀，第三单向阀，第四电磁溢流阀，第三电磁方向阀；
其中位移传感器的液压缸油口A1与泵控主油路的第一电磁方向阀油口B连接，第一电磁方向阀油口A依次与高压油管P1、第一单向阀、比例变量泵、第一电磁溢流阀连接，同时液压缸油口A1并联依次与第三电磁方向阀油口A、第三电磁溢流阀、二通比例流量阀连接，有位移传感器的液压缸油口B1与泵控主油路的第二电磁方向阀油口B连接，第二电磁方向阀油口A依次与高压油管油管P1连接，同时液压缸油口B1并联依次与第三电磁方向阀油口B、第三单向阀、第四电磁溢流阀连接；
二通比例流量阀控制油口、比例变量泵控制油口并联依次与主控制油管K1、第二单向阀、恒压变量泵、第二电磁溢流阀相连；二通比例流量阀泄油口、二通比例流量阀回油口、第三单向阀、第三电磁溢流阀、第四电磁溢流阀并联与主回油管T1相连。
进一步，在正常压料工况时，所述第一电磁溢流阀的电磁铁1YV1、第二电磁溢流阀的电磁铁1YV2、第一电磁方向阀的电磁铁1YV3、第三电磁溢流阀的电磁铁1YV6通电，二通比例流量阀1BV1模拟量给关闭型号，主进油管P1油液经第一电磁方向阀进入液压缸A1腔，与液压缸相连的推进液活塞缸驱动隔膜排出料浆，此时进料单向阀关闭，出料单向阀打开输送高压料浆到高压输送管网，通过调节电气功能模块控制比例变量泵的排量实现油缸的前进匀加速，匀速和匀减速动作，实现对四缸运动的交错往复控制，四缸输出总速度始终稳定，软管隔膜泵流量脉动小。
进一步，在返程进料工况较好，进料流量和压力稳定时，推进液活塞缸面积远大于液压缸，与液压缸相连的推进液活塞缸可推动液压缸实现返程，通过调节二通比例流量阀1BV1模拟量给定控制返程匀加速，匀速和匀减速动作，返程换向前可通过调节第三电磁方向阀开口度实现返程小流量卸荷，实现返程换向无冲击，返程时比例变量泵给定小排量工况，第一电磁溢流阀的电磁铁1YV1断电比例泵卸荷，液压缸A1排出的液压油通过第三单向阀进入液压缸B1形成补油回路，实现返程时液压系统处于最小功率，节约能源，提高效率。
附图说明
图1是现有技术中隔膜泵工作原理示意图；
图2是本发明的软管隔膜泵动力端液压控制系统原理图。
图中：1.进料单向阀，2.出料单向阀，3.隔膜，4.推进液活塞缸，5.滑块，6.动力端机械装置，101.比例变量泵，102.第一电磁溢流阀，103.第一单向阀，104.恒压变量泵，105.第二电磁溢流阀，106.第二单向阀，107.第一电磁方向阀，108.二通比例流量阀，109.第三电磁溢流阀，110.第二电磁方向阀，111.第三单向阀，112.第四电磁溢流阀，113.第三电磁方向阀，114.液压缸，115.推进液活塞缸，116.进料单向阀，117.软管隔膜，118.出料单向阀。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1所示传统隔膜泵工作原理，包括进料单向阀1、出料单向阀2、隔膜3、推进液活塞缸、滑块5和动力端机械装置6。本发明一种高效节能的软管隔膜泵四缸往复驱动泵控液压系统如图2所示，设有位移传感器的液压缸114油口A1与泵控主油路的第一电磁方向阀107油口B连接，第一电磁方向阀107油口A依次与高压油管P1、第一单向阀103、比例变量泵101、第一电磁溢流阀102连接，同时液压缸114油口A1并联依次与第三电磁方向阀113油口A、第三电磁溢流阀109、二通比例流量阀108连接。设有位移传感器的液压缸114油口B1与泵控主油路的第二电磁方向阀110油口B连接，第二电磁方向阀110油口A依次与高压油管油管P1连接，同时液压缸114油口B1并联依次与第三电磁方向阀113油口B、第三单向阀111、第四电磁溢流阀112连接。二通比例流量阀108控制油口、比例变量泵控制油口并联依次与主控制油管K1、第二单向阀106、恒压变量泵104、第二电磁溢流阀105相连；二通比例流量阀108泄油口、二通比例流量阀108回油口、第三单向阀111、第三电磁溢流阀109、第四电磁溢流阀112并联依次与主回油管T1相连。
本发明在正常压料工况时，第一电磁溢流阀102的电磁铁1YV1、第二电磁溢流阀105的电磁铁1YV2、第一电磁方向阀107的电磁铁1YV3、第三电磁溢流阀109的电磁铁1YV6通电，二通比例流量阀1BV1模拟量给关闭型号，主进油管P1油液经第一电磁方向阀107进入液压缸A1腔，与液压缸相连的推进液活塞缸115驱动隔膜排出料浆，此时进料单向阀116关闭，出料单向阀118打开输送高压料浆到高压输送管网。通过调节电气功能模块控制比例变量泵101的排量实现油缸的前进匀加速，匀速和匀减速动作，实现对四缸运动的交错往复控制，四缸输出总速度始终稳定，软管隔膜泵流量脉动小。
在返程进料工况时，第一电磁溢流阀102的电磁铁1YV1、第二电磁溢流阀105的电磁铁1YV2、第二电磁方向阀110的电磁铁1YV4、第二电磁溢流阀112的电磁铁1YV5通电，主进油管P1油液经第二电磁方向阀110进入液压缸B腔，与液压缸相连的推进液活塞缸115返程使隔膜吸入料浆，此时进料单向阀116打开吸入低压料浆，出料单向阀118关闭。通过调节电气功能模块控制比例变量泵101的排量实现油缸的返程匀加速，匀速和匀减速动作。
在返程进料工况较好，进料流量和压力稳定时，推进液活塞缸面积远大于液压缸，与液压缸相连的推进液活塞缸115可推动液压缸实现返程，通过调节二通比例流量阀1BV1模拟量给定控制返程匀加速，匀速和匀减速动作，返程换向前可通过调节第三电磁方向阀113开口度实现返程小流量卸荷，实现返程换向无冲击。返程时比例变量泵101给定小排量工况，第一电磁溢流阀102的电磁铁1YV1断电比例泵卸荷，液压缸A1排出的液压油通过第三单向阀111进入液压缸B1形成补油回路，实现返程时液压系统处于最小功率，节约能源，提高效率。
对于不同流量规格的软管隔膜泵通过增加或者减少比例变量泵101的数量和排量来实现，流量调节范围大，控制系统适应性强。
第一电磁溢流阀102、第二电磁溢流阀105和第三电磁溢流阀109用于设定比例变量泵101、恒压变量泵104和液压缸114的最高工作压力，防止出现事故。
本发明的优点还在于：
1、比例变量泵按照设定周期函数执行匀加速启动、匀速运动和匀减速运动控制设有位移传感器的两组液压缸，实现对四缸运动的交错往复控制，软管隔膜泵输出总流量始终稳定，流量脉动小。
2、相比传统电机曲柄滑块式隔膜泵驱动方式，液压驱动软管隔膜泵液压控制系统外形体积小，制造成本低。对不同流量规格软管隔膜泵通过增加或者减少比例变量泵的数量和排量来实现，控制系统适应性强。
3、采用比例变量泵直接调节液压缸的运动速度，节能效率高发热少，返程无功率消耗。泵控四缸往复液压驱动软管隔膜泵液压控制系统换向平稳、冲击小，同时降低了单向阀的工作频率，单向阀寿命延长。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，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方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种高效节能的软管隔膜泵四缸往复驱动泵控液压系统，其特征在于：包括比例变量泵，第一电磁溢流阀，第一单向阀，恒压变量泵，第二电磁溢流阀，第二单向阀，第一电磁方向阀，二通比例流量阀，第三电磁溢流阀，第二电磁方向阀，第三单向阀，第四电磁溢流阀，第三电磁方向阀；
其中位移传感器的液压缸油口A1与泵控主油路的第一电磁方向阀油口B连接，第一电磁方向阀油口A依次与高压油管P1、第一单向阀、比例变量泵、第一电磁溢流阀连接，同时液压缸油口A1并联依次与第三电磁方向阀油口A、第三电磁溢流阀、二通比例流量阀连接，有位移传感器的液压缸油口B1与泵控主油路的第二电磁方向阀油口B连接，第二电磁方向阀油口A依次与高压油管油管P1连接，同时液压缸油口B1并联依次与第三电磁方向阀油口B、第三单向阀、第四电磁溢流阀连接；
二通比例流量阀控制油口、比例变量泵控制油口并联依次与主控制油管K1、第二单向阀、恒压变量泵、第二电磁溢流阀相连；二通比例流量阀泄油口、二通比例流量阀回油口、第三单向阀、第三电磁溢流阀、第四电磁溢流阀并联与主回油管T1相连；
在正常压料工况时，所述第一电磁溢流阀的电磁铁1YV1、第二电磁溢流阀的电磁铁1YV2、第一电磁方向阀的电磁铁1YV3、第三电磁溢流阀的电磁铁1YV6通电，二通比例流量阀1BV1模拟量给关闭型号，主进油管P1油液经第一电磁方向阀进入液压缸A1腔，与液压缸相连的推进液活塞缸驱动隔膜排出料浆，此时进料单向阀关闭，出料单向阀打开输送高压料浆到高压输送管网，通过调节电气功能模块控制比例变量泵的排量实现油缸的前进匀加速，匀速和匀减速动作，实现对四缸运动的交错往复控制，四缸输出总速度始终稳定，软管隔膜泵流量脉动小；
在返程进料工况较好，进料流量和压力稳定时，推进液活塞缸面积远大于液压缸，与液压缸相连的推进液活塞缸可推动液压缸实现返程，通过调节二通比例流量阀1BV1模拟量给定控制返程匀加速，匀速和匀减速动作，返程换向前可通过调节第三电磁方向阀开口度实现返程小流量卸荷，实现返程换向无冲击，返程时比例变量泵给定小排量工况，第一电磁溢流阀的电磁铁1YV1断电比例泵卸荷，液压缸A1排出的液压油通过第三单向阀进入液压缸B1形成补油回路，实现返程时液压系统处于最小功率，节约能源，提高效率。
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