CN111577677A - 一种压力补偿系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种压力补偿系统，包括补偿器、驱动泵、第一蓄能器和压力跟踪阀，压力跟踪阀具有目标口X、回油口T、进油口P以及用于与液压系统油箱连接的工作口A，目标口X与补偿器连接，回油口T与驱动泵的进口连接，进油口P与驱动泵的出口连接，第一蓄能器的接口设置在进油口P与驱动泵的出口之间的管路上。本申请提供的压力补偿系统通过压力跟踪阀来调节工作口A的压力始终跟随目标口X的压力，保证液压系统油箱压力始终跟随井下环境压力变化。

Description

一种压力补偿系统
技术领域
本申请涉及液压系统油箱压力调节技术领域，更具体地说，涉及一种压力补偿系统。
背景技术
深井机电设备上一般都有液压系统，为了保证这些部件不被深水的压力所破坏，必须采取压力平衡补偿措施，即当液压系统内部所充装的液体在深井压力下产生体积收缩时，利用压力补偿器对液压系统补偿液体介质；当水深减小压力降低液体介质膨胀时，液压系统内多余的液体介质又可以回流至压力补偿器中。
现有技术中的压力补偿器一般采用各种弹簧和压缩气体、以及波纹管等形式。但是实际应用中，由于运动本身的阻力或杂质的卡阻，将造成补偿灵敏度低的问题。
综上所述，如何提供一种全新的适用于深井作业的压力补偿系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种压力补偿系统，其采用液压自动控制，利用压力跟踪阀进行压力补偿，稳定可靠，环境适应性强。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种压力补偿系统，包括补偿器、驱动泵、第一蓄能器和压力跟踪阀，所述压力跟踪阀具有目标口X、回油口T、进油口P以及用于与液压系统油箱连接的工作口A，所述目标口X与所述补偿器连接，所述回油口T与所述驱动泵的进口连接，所述进油口P与所述驱动泵的出口连接，所述第一蓄能器的接口设置在所述进油口P与所述驱动泵的出口之间的管路上。
可选的，所述补偿器有多个，全部所述补偿器分别与所述目标口X连接。
可选的，所述进油口P与所述驱动泵的出口之间设有单向阀。
可选的，还包括溢流阀，所述溢流阀的进口设置在所述进油口P和所述驱动泵的出口之间的管路上。
可选的，还包括油箱，所述回油口T连接所述油箱的进口，所述驱动泵从所述油箱吸油。
可选的，还包括第二蓄能器，所述第二蓄能器的接口设置在所述回油口T与所述驱动泵的进口之间的管路上。
可选的，所述第一蓄能器为高压蓄能器，所述第二蓄能器为低压蓄能器。
可选的，所述进油口P与所述驱动泵的出口之间的管路上设有二位三通换向阀；当所述二位三通换向阀处于第一阀位时，所述进油口P与所述驱动泵的出口之间的管路连通；当所述二位三通换向阀处于第二阀位时，所述驱动泵的进口与所述驱动泵的出口连通，所述进油口P与所述驱动泵的出口之间的管路关闭。
可选的，所述二位三通换向阀为液控式二位三通换向阀，所述回油口T、所述第二蓄能器的接口、所述驱动泵的进口分别与所述二位三通换向阀的控制口连接。
可选的，所述二位三通换向阀为电控式二位三通换向阀，所述压力补偿系统还包括控制器和用于检测所述回油口T压力的压力传感器，所述压力传感器和二位三通换向阀分别与所述控制器电连接；所述控制器用于根据所述压力传感器的检测结果控制所述二位三通换向阀的阀位。
通过上述方案，本申请提供的压力补偿系统的有益效果在于：
本申请设置压力跟踪阀给闭式液压系统油箱做压力补偿，其中补偿器将外界环境压力反馈给压力跟踪阀的目标口X；压力跟踪阀的工作口A连接闭式液压系统油箱给它做补偿；压力跟踪阀进油口P连接驱动泵出口，二者之间设置第一蓄能器；压力跟踪阀回油口T连接驱动泵的进口。
在工作过程中，当外界环境压力降低时，补偿器将外界环境压力反馈到压力跟踪阀的目标口X，当压力跟踪阀的工作口A压力大于目标口X压力时，压力跟踪阀在压差的作用下调节阀芯移动使进油口P减小，回油口T增大，此时，回油口T油液供给驱动泵吸油，驱动泵出口油液进入压力跟踪阀的进油口P；并且，当进油口P减小，多余油液进入第一蓄能器使其充油，直到压力跟踪阀阀芯两端压力相等时，阀芯停止移动，从而保持工作口A压力与目标口X压力相等。
当外界环境压力升高时，补偿器将外界环境压力反馈到压力跟踪阀的目标口X，当压力跟踪阀工作口A压力小于目标口X压力时，压力跟踪阀在压差的作用下调节阀芯使压力进油口P增大，回油口T减小，驱动泵出口油液进入压力跟踪阀的进油口P，压力跟踪阀的进油口P的压力由第一蓄能器来调节，当压力低时第一蓄能器充油，压力高时放油，从而保持工作口A压力与目标口X压力相等。
综上，本申请提供的压力补偿系统通过压力跟踪阀来调节工作口A的压力始终跟随目标口X的压力，从而保证液压系统油箱压力始终跟随井下环境压力变化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种压力补偿系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的第二种压力补偿系统的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的第三种压力补偿系统的结构示意图。
图1～3中的附图标记为：驱动泵1、二位三通换向阀2、单向阀3、第一蓄能器4、压力跟踪阀5、补偿器6、溢流阀7、第二蓄能器8、梭阀9、油箱10、液压系统油箱11。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1至图3，本申请提供的压力补偿系统可以包括：压力跟踪阀5、补偿器6、驱动泵1、第一蓄能器4、单向阀3、溢流阀7、第二蓄能器8、二位三通换向阀2、油箱10。
压力跟踪阀5具有工作口A、目标口X、回油口T、进油口P，其中，工作口A与液压系统油箱11连接，目标口X与补偿器6连接，回油口T与驱动泵1的进口连接，进油口P与驱动泵1的出口连接，正常工作时，进油口P接高压油源且压力恒定。压力跟踪阀5的具体结构可参考现有技术。压力跟踪阀5的工作原理如下：当目标口X压力大于工作口A压力，压力跟踪阀5在压差的作用下调节阀芯使进油口P增大，回油口T减小，从而使工作口A压力与目标口X压力相等；当目标口X压力小于工作口A压力，压力跟踪阀5在压差的作用下调节阀芯使进油口P减小，回油口T增大，从而使工作口A压力与目标口X压力相等。
补偿器6连接压力跟踪阀5的目标口X，用于将外界环境压力反馈给压力跟踪阀5的目标口X。补偿器6的数量没有限制，可以为一个；考虑到补偿器6可能受到深井压力的影响而损坏，因此，为了保障压力补偿系统在深井内顺利作业，如图2和图3所示，优选补偿器6有至少两个，全部补偿器6均与目标口X连接。具体的，补偿器6通过梭阀9连接，将外界环境最高压力反馈给压力跟踪阀5的目标口X；并且，其中部分补偿器6坏掉仍不影响整个压力补偿系统的正常工作，提高可靠性，增加互换性。
驱动泵1用于控制油液在压力补偿系统的管路中流动，驱动泵1可以具体采用定量泵。驱动泵1的进口连接回油口T，在实际使用时，如图1和图2所示，驱动泵1的进口与回油口T可以通过管路直接连接；或者如图3所示，驱动泵1的进口与回油口T通过油箱10间接连接，此时回油口T连接油箱10的进口，驱动泵1从油箱10吸油，油箱10直接连通大气。
第一蓄能器4的接口设置在进油口P与驱动泵1的出口之间的管路上，第一蓄能器4能够调节进油口P压力，第一蓄能器4在自身压力低时充油，压力高时放油。第一蓄能器4可以具体采用高压蓄能器。
单向阀3用于控制油液正向导通，反向截止，单向阀3设置在进油口P与驱动泵1的出口之间的管路上。单向阀3可以根据实际情况省略。
溢流阀7起安全保护的作用，溢流阀7的进口设置在进油口P和驱动泵1的出口之间的管路上。如图3所示，若压力补偿系统设置有油箱10，则溢流阀7的回油口可以连接油箱10的进口；如图1和图2所示，若未设置油箱10，则溢流阀7的回油口可以设置在回油口T与驱动泵1的进口之间的管路上。溢流阀7可以根据实际情况省略。
第二蓄能器8的接口设置在回油口T与驱动泵1的进口之间的管路上。第二蓄能器8能够调节回油口T压力，第二蓄能器8在自身压力低时充油，压力高时放油。第二蓄能器8可以具体采用低压蓄能器。第二蓄能器8可以根据实际情况省略。
二位三通换向阀2设置在进油口P与驱动泵1的出口之间的管路上；当二位三通换向阀2处于第一阀位时，进油口P与驱动泵1的出口之间的管路连通；当二位三通换向阀2处于第二阀位时，进油口P与驱动泵1的出口之间的管路关闭，驱动泵1的进口与驱动泵1的出口直接连通。
在实际应用中，二位三通换向阀2可以采用液控式，也可以采用电控式。当二位三通换向阀2采用液控式，回油口T、第二蓄能器8的接口、驱动泵1的进口分别与二位三通换向阀2的控制口连接。当二位三通换向阀2采用电控式，相应的，压力补偿系统还包括控制器和用于检测回油口T压力的压力传感器，压力传感器和二位三通换向阀2分别与控制器电连接；控制器用于根据压力传感器的检测结果控制二位三通换向阀2的阀位。二位三通换向阀2可以省略。
图1所示的压力补偿系统的工作过程如下：
当外界环境压力降低时，补偿器6将外界环境压力反馈到压力跟踪阀5的目标口X，当压力跟踪阀5工作口A压力大于目标口X压力时，压力跟踪阀5在压差的作用下调节阀芯使压力进油口P减小，回油口T增大。此时，回油口T油液一部分进入液控式二位三通换向阀2的控制口，一部分供给驱动泵1吸油，剩余油液流入第二蓄能器8充油。驱动泵1出口油液经二位三通换向阀2和单向阀3，进入压力跟踪阀5的进油口P；当进油口P减小，多余油液进入第一蓄能器4使其充油，从而使得工作口A压力与目标口X压力相等。
当外界环境压力升高时，补偿器6将外界环境压力反馈到压力跟踪阀5的目标口X，当压力跟踪阀5工作口A压力小于目标口X压力时，压力跟踪阀5在压差的作用下调节阀芯使压力进油口P增大，回油口T减小。此时回油口T油液一部分进入液控二位三通换向阀2控制口，一部分供给驱动泵11吸油，当回油口T油液不足时，第二蓄能器8放油。驱动泵1出口油液经二位三通换向阀2和单向阀3，进入压力跟踪阀5的进油口P；当进油口P增大，第一蓄能器4放油，从而使得工作口A压力与目标口X压力相等。
图2所示的压力补偿系统是在图1所示的压力补偿系统的基础上，将一个补偿器6更改为若干个补偿器6，将二位三通换向阀2由液控式更改为电控式，压力跟踪阀5的回油口T油液通过压力传感器将信号给二位三通换向阀2的控制口，其余工作原理基本不变。
图3所示的压力补偿系统的工作过程为：驱动泵1从油箱10吸油，油液经单向阀3、溢流阀7、以及第一蓄能器4，进入到压力跟踪阀5的进油口P；压力跟踪阀5的目标口X连接补偿器6，补偿器6将外界压力反馈给压力跟踪阀5；压力跟踪阀5的工作口A连接到闭式的液压系统油箱11，通过压力跟踪阀5来补偿闭式液压系统油箱11的压力；压力跟踪阀5的回油口T和溢流阀7的回油口油液回到油箱10；同样是通过压力跟踪阀5的调节使得液压系统油箱11压力始终跟随外界环境压力变化。
由上述实施方式可以见，本申请提供的压力补偿系统的有益效果在于：
本申请提供的压力补偿系统通过压力跟踪阀5的自动调节，实现闭式液压系统油箱11的压力始终跟随外界环境压力变化。该压力补偿系统可以做深井压力补偿，调节性能好；全液压控制自动控制，稳定可靠；环境适应性强，既可用于常规环境也可用于恶劣的泥浆环境；相比于现有技术中的压力补偿器，本申请中补偿器6容积小，节省空间。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的压力补偿系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种压力补偿系统，其特征在于，包括补偿器(6)、驱动泵(1)、第一蓄能器(4)和压力跟踪阀(5)，所述压力跟踪阀(5)具有目标口X、回油口T、进油口P以及用于与液压系统油箱(11)连接的工作口A，所述目标口X与所述补偿器(6)连接，所述回油口T与所述驱动泵(1)的进口连接，所述进油口P与所述驱动泵(1)的出口连接，所述第一蓄能器(4)的接口设置在所述进油口P与所述驱动泵(1)的出口之间的管路上。
2.根据权利要求1所述的压力补偿系统，其特征在于，所述补偿器(6)有多个，每一所述补偿器(6)分别与所述目标口X连接。
3.根据权利要求1所述的压力补偿系统，其特征在于，所述进油口P与所述驱动泵(1)的出口之间设有单向阀(3)。
4.根据权利要求1所述的压力补偿系统，其特征在于，还包括溢流阀(7)，所述溢流阀(7)的进口设置在所述进油口P和所述驱动泵(1)的出口之间的管路上。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的压力补偿系统，其特征在于，还包括油箱(10)，所述回油口T连接所述油箱(10)的进口，所述驱动泵(1)从所述油箱(10)吸油。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的压力补偿系统，其特征在于，还包括第二蓄能器(8)，所述第二蓄能器(8)的接口设置在所述回油口T与所述驱动泵(1)的进口之间的管路上。
7.根据权利要求6所述的压力补偿系统，其特征在于，所述第一蓄能器(4)为高压蓄能器，所述第二蓄能器(8)为低压蓄能器。
8.根据权利要求6所述的压力补偿系统，其特征在于，所述进油口P与所述驱动泵(1)的出口之间的管路上设有二位三通换向阀(2)；当所述二位三通换向阀(2)处于第一阀位时，所述进油口P与所述驱动泵(1)的出口之间的管路连通；当所述二位三通换向阀(2)处于第二阀位时，所述驱动泵(1)的进口与所述驱动泵(1)的出口连通，所述进油口P与所述驱动泵(1)的出口之间的管路关闭。
9.根据权利要求8所述的压力补偿系统，其特征在于，所述二位三通换向阀(2)为液控式的二位三通换向阀(2)，所述回油口T、所述第二蓄能器(8)的接口、所述驱动泵(1)的进口分别与所述二位三通换向阀(2)的控制口连接。
10.根据权利要求8所述的压力补偿系统，其特征在于，所述二位三通换向阀(2)为电控式的二位三通换向阀(2)，所述压力补偿系统还包括控制器和用于检测所述回油口T压力的压力传感器，所述压力传感器和二位三通换向阀(2)分别与所述控制器电连接；所述控制器用于根据所述压力传感器的检测结果控制所述二位三通换向阀(2)的阀位。
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