CN113389762A - 用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统及其控制方法 - Google Patents

用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于液压挖掘机技术领域，具体涉及一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统及其控制方法，该液压系统的液压油箱为封闭式油箱，液压油箱分为上部气体腔和下部油液腔；上部气体腔上设有抽气口和进气口，抽气口上设有截止阀Ⅰ，进气口上设有控制上部气体腔与加气罐间通断的截止阀Ⅱ，下部油液腔上连接有截止阀Ⅲ，截止阀Ⅲ通过蓄能器与加气罐相连；上部气体腔上设有压力检测设备，加气罐设有加气口，加气口上设有截止阀Ⅳ；加气罐内存储有与液压油不发生反应的气体。通过对封闭式液压油箱抽真空，消除液压油中溶解的水分；通过加装加气罐使液压油箱液面以上充满一定正压的气体，阻隔外界空气中的水分和灰尘进去液压系统。

Description

用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统及其控制方法
技术领域
本发明属于液压挖掘机技术领域，具体涉及一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统及其控制方法。
背景技术
随着工程机械应用的范围越来越广泛，挖掘机起到的作用越来越重要，尤其是一些非常规环境中，例如两极、高原等极寒低温地区。在这种环境下，常规的液压挖掘机需要克服许多技术难点才能正常作业。温度低，液压油粘度增大，液压泵容易吸空，产生气蚀，损坏液压泵，且常规的液压挖掘机配备的是通过呼吸阀与大气连通的开式液压油箱，在多粉尘环境下，极易对液压油产生污染，严重影响整机油液清洁度。另外，在低温环境下，空气和液压油中的水气预冷容易结冰形成小颗粒固体，极易损坏整个液压系统，降低液压挖掘机的可靠性及其寿命，严重时直接不能正常作业，进而影响工程进度。针对这种问题，行业中常规的方法是更换傾点较低的液压油，加上辅助的液压油加热系统，使液压油粘度得到改善，利于泵的吸油，但是这种方法并没有消除液压油箱空气里的水气，且外界空气一直通过呼吸阀和液压油箱里的空气相互交互，这样的弊端有两个，一是液压油箱上部空气里的水气极易凝结成冰，液压油本身溶解的水分在低温环境下也凝结成冰粒，这种小颗粒掺杂在液压油中，对系统存在极大的风险；二是在多粉尘作业环境下，粉尘进入整机液压系统变得更加容易，从而影响液压油的清洁度，降低整个液压系统的使用寿命。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统及其控制方法，通过对封闭式液压油箱抽真空，消除液压油中溶解的水分；通过加装加气罐使液压油箱液面以上充满一定正压的气体，阻隔外界空气中的水分和灰尘进去液压系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统，包括液压油箱，液压油箱通过液压泵与换向阀的进油口相连，换向阀的工作油口与油缸连接，换向阀的回油口与液压油箱相连，所述液压油箱为封闭式油箱，液压油箱分为上部气体腔和下部油液腔；上部气体腔上设有抽气口和进气口，抽气口上设有截止阀Ⅰ，进气口上设有控制上部气体腔与加气罐间通断的截止阀Ⅱ，下部油液腔上连接有截止阀Ⅲ，截止阀Ⅲ通过蓄能器与加气罐相连；上部气体腔上设有压力检测设备，加气罐设有加气口，加气口上设有截止阀Ⅳ；加气罐内存储有与液压油不发生反应的气体。
进一步地，所述与液压油不发生反应的气体为惰性气体，例如氮气或氦气等等。
进一步地，所述压力检测设备为压力传感器。
进一步地，所述加气罐上还设有压力表。
进一步地，所述液压泵通过吸油滤芯与液压油箱的下部油液腔相连。
进一步地，所述换向阀的回油口通过回油滤芯与液压油箱的下部油液腔相连。
一种采用所述的用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统的控制方法，液压挖掘机在保持工作装置的油缸全部收回的姿态下熄火停机并泄压，此时，液压油箱液面高度最高，关闭截止阀Ⅱ和截止阀Ⅲ，采用抽真空装置连接截止阀Ⅰ，将截止阀Ⅰ处于打开状态；通过抽真空装置将液压油箱内部空气抽成真空状态，完成后将截止阀Ⅰ处于关闭状态，抽真空装置可脱离截止阀Ⅰ；依次打开截止阀Ⅱ和截止阀Ⅲ，加气罐里的气体充满液压油箱内部，并维持一个设定值；在这种状态下，挖掘机正常作业。
进一步地，当液压油箱内部压力降低至压力检测设备设定的阈值时，挖掘机电气系统向驾驶员或后台发送报警信息，提示需要加注气体；此时，关闭截止阀Ⅱ和截止阀Ⅲ，将外界给加气罐充气的装置连接截止阀Ⅳ，并将截止阀Ⅳ处于打开状态，向加气罐充入气体，充气完毕后，关闭截止阀Ⅳ，最后将截止阀Ⅱ和截止阀Ⅲ处于打开状态。
进一步地，加气罐上设有压力表，在充气时，观察压力表直至达到预先设计的一个预充压力阈值，结束充气。
本发明除水方法是利用在相同的温度下，液压油和水的饱和蒸气压的不同，降低压力，将水从油液里分离出来；所述降低压力是基于抽真空的方式实现的，在这种真空状态下，油的饱和蒸气压力比水要低很多，利用抽真空的方法将油液的压力降低至水的饱和压力以下，则油液中的水将发生激烈的汽化，并以蒸汽的形式从油液中逸出，达到去除效果。
本发明的有益效果是：通过气体（与液压油不发生反应的惰性气体，本申请优选采用氮气）加压，使液压油箱内部处于正压状态，防止外部空气中的水分、灰尘等异物进入油箱内部对液压油污染，即使是多粉尘工况，保证整个液压系统清洁度可控，延长液压油的使用寿命；通过这种方式，保证液压油箱内部保持一定值的正压，易于液压泵的吸油，提高液压元件的寿命，另外加大了挖掘机对环境温度的使用范围，增强了适应性。
通过除水防尘方法，定期去除油液中的水分、易挥发的杂志和残留在油液中的气泡，即使是在环境温度为-60°的极寒环境下，防止液压油箱内部空气中的水汽和溶解在液压油中的水汽低温下凝结成冰，保护了液压泵及整个液压系统；防止油液中气穴的产生，对液压泵产生危害。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1、液压泵，2、换向阀，3、油缸，4、抽真空装置，5、截止阀Ⅰ，6、液压油箱，6-1、上部气体腔，6-2、下部油液腔，7、压力检测设备，8、截止阀Ⅱ，9、截止阀Ⅲ，10、蓄能器，11、压力表，12、加气罐，13、截止阀Ⅳ，14、吸油滤芯，15、回油滤芯。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统，液压油箱6采用封闭式油箱，隔绝外界空气进入液压系统，有利于防尘，有利于提高液压系统的清洁度。液压油箱6分为上部气体腔6-1和下部油液腔6-2。液压油箱6的下部油液腔6-2通过吸油滤芯14与液压泵1的吸油管路相连，液压泵1的出油管路与换向阀2的进油口相连，换向阀2的回油口通过回油滤芯15与液压油箱6的下部油液腔6-2相连。换向阀2的工作油口与油缸3相连。其中，液压油箱6的上部气体腔6-1上设有抽气口和进气口，抽气口上设有截止阀Ⅰ5，当截止阀Ⅰ5与抽真空装置4相连，并打开截止阀Ⅰ5后可以用抽真空装置4抽空液压油箱6内的空气，消除液压油中溶解的水分。在挖掘机首次打火或维修保养时，将抽真空装置4与截止阀Ⅰ5连接进行抽空作业，挖掘机正常作业时，抽真空装置4不与截止阀Ⅰ5连接，截止阀Ⅰ5处于关闭状态。
上部气体腔6-1的进气口上设有控制上部气体腔6-1与加气罐12间通断的截止阀Ⅱ8，下部油液腔6-2上连接有截止阀Ⅲ9，截止阀Ⅲ9通过蓄能器10与加气罐12相连。具体地，蓄能器10的气体腔与截止阀Ⅱ8、加气罐12互相连接，蓄能器10的油液腔与连接下部油液腔6-2的截止阀Ⅲ9相连接。在液压挖掘机正常作业时，截止阀Ⅱ8、截止阀Ⅲ9处于打开状态，液压油箱6里面的油位液面会上下浮动，液压油箱6的上部气体腔6-1也会随之变化，从而产生气压变化；当液压油箱6油位液面下降时，蓄能器10会将相等容积和压力的气体输送到液压油箱6的上部气体腔6-1；当液压油箱6油位液面上升时，蓄能器10会将相等容积和压力的气体存储在蓄能器10的气体腔；这种方式保证了液压油箱6内部压力稳定，减小压力脉冲，有利于挖掘机液压系统回油背压的稳定。
上部气体腔6-1上设有压力检测设备7，本申请的压力检测设备7优选采用压力传感器，压力传感器连接液压油箱6的上部气体腔6-1，基于一个阈值设定，当液压油箱6气体压力低于该阈值时，通过挖掘机电气系统，例如仪表向驾驶员或后台发送报警信息，提示需要加注气体，以便维持一定值的正压力。加气罐12设有加气口，加气口上设有截止阀Ⅳ13，需要对加气罐12进行加气时，将加气设备与截止阀Ⅳ13相连并打开截止阀Ⅳ13向加气罐12内加气。加气罐12内存储有与液压油不发生反应的惰性气体，例如氮气或氦气等等。本申请与液压油不发生反应的气体采用氮气。作为本实施例的改进，所述加气罐12上还设有压力表11。压力表11与所述的压力传感器同时测量加气罐12的实时压力，防止压力传感器误报警。
一种采用所述的用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统的控制方法，液压挖掘机在保持工作装置的油缸3全部收回的姿态下熄火停机并泄压，此时，液压油箱6液面高度最高，关闭截止阀Ⅱ8和截止阀Ⅲ9，采用抽真空装置4连接截止阀Ⅰ5，将截止阀Ⅰ5处于打开状态；通过抽真空装置4将液压油箱内部空气抽成真空状态，完成后将截止阀Ⅰ5处于关闭状态，抽真空装置4可脱离截止阀Ⅰ5；依次打开截止阀Ⅱ8和截止阀Ⅲ9，加气罐12里的气体充满液压油箱6内部，并维持一个设定值；在这种状态下，挖掘机正常作业。
因液压油箱6内部存在泄漏，，当液压油箱6内部压力降低至压力检测设备7设定的阈值时，挖掘机电气系统向驾驶员或后台发送报警信息，提示需要加注气体；此时，关闭截止阀Ⅱ8和截止阀Ⅲ9，将外界给加气罐12充气的装置连接截止阀Ⅳ13，并将截止阀Ⅳ13处于打开状态，向加气罐12充入气体，加气罐12上设有压力表11，在充气时，观察压力表11直至达到预先设计的一个预充压力阈值，结束充气，关闭截止阀Ⅳ13，最后将截止阀Ⅱ8和截止阀Ⅲ9处于打开状态。

Claims (9)

1.一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统，包括液压油箱（6），液压油箱（6）通过液压泵（1）与换向阀（2）的进油口相连，换向阀（2）的工作油口与油缸（3）连接，换向阀（2）的回油口与液压油箱（6）相连，其特征在于：所述液压油箱（6）为封闭式油箱，液压油箱（6）分为上部气体腔（6-1）和下部油液腔（6-2）；上部气体腔（6-1）上设有抽气口和进气口，抽气口上设有截止阀Ⅰ（5），进气口上设有控制上部气体腔（6-1）与加气罐（12）间通断的截止阀Ⅱ（8），下部油液腔（6-2）上连接有截止阀Ⅲ（9），截止阀Ⅲ（9）通过蓄能器（10）与加气罐（12）相连；上部气体腔（6-1）上设有压力检测设备（7），加气罐（12）设有加气口，加气口上设有截止阀Ⅳ（13）；加气罐（12）内存储有与液压油不发生反应的气体。
2.根据权利要求1所述的一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统，其特征在于：所述与液压油不发生反应的气体为惰性气体。
3.根据权利要求1所述的一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统，其特征在于：所述压力检测设备（7）为压力传感器。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统，其特征在于：所述加气罐（12）上还设有压力表（11）。
5.根据权利要求1所述的一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统，其特征在于：所述液压泵（1）通过吸油滤芯（14）与液压油箱（6）的下部油液腔（6-2）相连。
6.根据权利要求1所述的一种用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统，其特征在于：所述换向阀（2）的回油口通过回油滤芯（15）与液压油箱（6）的下部油液腔（6-2）相连。
7.一种采用权利要求1所述的用于液压挖掘机的带有加压系统的液压系统的控制方法，其特征在于：液压挖掘机在保持工作装置的油缸（3）全部收回的姿态下熄火停机并泄压，此时，液压油箱（6）液面高度最高，关闭截止阀Ⅱ（8）和截止阀Ⅲ（9），采用抽真空装置（4）连接截止阀Ⅰ（5），将截止阀Ⅰ（5）处于打开状态；通过抽真空装置（4）将液压油箱内部空气抽成真空状态，完成后将截止阀Ⅰ（5）处于关闭状态，抽真空装置（4）可脱离截止阀Ⅰ（5）；依次打开截止阀Ⅱ（8）和截止阀Ⅲ（9），加气罐（12）里的气体充满液压油箱（6）内部，并维持一个设定值；在这种状态下，挖掘机正常作业。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：当液压油箱（6）内部压力降低至压力检测设备（7）设定的阈值时，挖掘机电气系统向驾驶员或后台发送报警信息，提示需要加注气体；此时，关闭截止阀Ⅱ（8）和截止阀Ⅲ（9），将外界给加气罐（12）充气的装置连接截止阀Ⅳ（13），并将截止阀Ⅳ（13）处于打开状态，向加气罐（12）充入气体，充气完毕后，关闭截止阀Ⅳ（13），最后将截止阀Ⅱ（8）和截止阀Ⅲ（9）处于打开状态。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：加气罐（12）上设有压力表（11），在充气时，观察压力表（11）直至达到预先设计的一个预充压力阈值，结束充气。
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