CN113464505A - 长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机。本发明适用于水利水电工程及类似领域。本发明的技术方案为一种长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，具有液压缸和液压控制系统，其特征在于：所述液压控制系统包括油箱、主换向阀和应急操作器，其中油箱经装有比例变量泵的供油管路连接主换向阀，主换向阀经有杆腔管路和无杆腔管路分别连接所述液压缸的有杆腔和无杆腔，该主换向阀还经回油管路连接油箱；所述有杆腔管路上设有平衡阀，该平衡阀的控制管路连接所述无杆腔管路，有杆腔管路上平衡阀能在无杆腔管路内压力油的作用下反向导通。
Description
技术领域
本发明涉及一种长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机。适用于水利水电工程及类似领域。
背景技术
人字闸门常用于通航河道的船闸，作为工作闸门布置在上、下闸首，现有的人字闸门液压启闭机，无法在长时间浸水的工况下正常工作，无法在紧急工况下应急操作，液压启闭机的控制精度相对较低，不能满足新水利工程对人字闸门启闭更复杂的运行工况要求和更精细化的操作要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机。
本发明所采用的技术方案是：一种长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，具有液压缸和液压控制系统，其特征在于：所述液压控制系统包括油箱、主换向阀和应急操作器，其中油箱经装有比例变量泵的供油管路连接主换向阀，主换向阀经有杆腔管路和无杆腔管路分别连接所述液压缸的有杆腔和无杆腔，该主换向阀还经回油管路连接油箱；
所述有杆腔管路上设有平衡阀，该平衡阀的控制管路连接所述无杆腔管路，有杆腔管路上平衡阀能在无杆腔管路内压力油的作用下反向导通；所述无杆腔管路上设有平衡阀，该平衡阀的控制管路连接所述有杆腔管路，无杆腔管路上平衡阀能在有杆腔管路内压力油的作用下反向导通；
所述应急操作器具有手动换向阀，油箱经装有柱塞泵的应急供油管路连接手动换向阀，柱塞泵由柴油发动机驱动，手动换向阀经应急有杆腔管路和应急无杆腔管路分别连接所述液压缸的有杆腔和无杆腔，该手动换向阀还经应急回油管路连接油箱。
所述油箱与液压缸的有杆腔和无杆腔之间均设有补油支路和溢流支路，其中补油支路上设有单向阀，溢流支路上装有溢流阀。
所述有杆腔管路上设有液控单向阀，该液控单向阀控制管路连接该液压缸有杆腔上溢流支路；所述无杆腔管路上设有液控单向阀，该液控单向阀控制管路连接该液压缸无杆腔上溢流支路。
对应所述柱塞泵出口设有溢流旁路，溢流旁路上设有应急溢流阀。
所述应急有杆腔管路和应急无杆腔管路上设有调速阀。
所述液压缸的活塞杆采用陶瓷活塞杆。
所述液压缸上装有基于陶瓷活塞杆的、能为所述比例变量泵的控制提供反馈信号的绝对型防水行程传感器。
所述液压缸的缸体上设有一圈横截面为U型的活塞杆U型密封圈。
所述液压缸上装有活塞杆随动杆装置，活塞杆随动杆装置上装有对应液压缸全开位和全闭位的接近开关。
本发明的有益效果是：本发明在液压控制系统启动时，通过自动调整人字闸门左右岸比例变量泵的输出排量实现更高精度的同步纠偏；在液压控制系统停机时，有杆腔管路和无杆腔管路平衡阀单向闭锁，液压缸内的油液无法自由排出，液压缸能稳定可靠的双向自锁。
在汛期时，水利工程存在人字闸门液压启闭机长时间浸水的工况，本发明通过设置活塞杆U型密封圈、绝对型防水行程传感器、防水接近开关、活塞杆随动杆装置，取代了无法长时间浸水的常规油缸密封、常规内置式行程传感器及配套限位开关，使人字闸门液压启闭机可在浸水工况下正常工作。
在液压启闭机设备失去常规动力电源、柴油机应急电源的情况下，本发明可通过应急操作器进行应急操作，实现通航河道船闸紧急过船。
附图说明
图1为实施例中液压控制系统的结构原理图。
图2为发明中液压缸的结构示意图。
图3为图2中A部的放大图。
图4为实施例中液压缸的剖视图。
1、比例变量泵，2、主换向阀，3、单向阀，4、溢流阀，5、平衡阀，6、单向节流阀，7、液压缸，7-1、陶瓷活塞杆，8、应急操作器，8-1、调速阀，8-2、手动换向阀，8-3、柴油发动机，8-4、柱塞泵，8-5、应急溢流阀，8-6、压力表，8-7、应急单向节流阀，9、油缸随动杆装置，9-1、随动杆导向底座，9-2、随动杆，10、接近开关，11、绝对型防水行程传感器；12、活塞杆U型密封圈。
具体实施方式
本实施例为一种长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，具有液压缸和液压控制系统。
本例中液压缸采用陶瓷活塞杆，并且由于常规内置式行程检测装置及配套行程开关无法满足长时间浸水工作环境，本实施例中行程检测装置为基于陶瓷活塞杆的绝对型防水行程传感器(无配套行程开关)，并增设一套活塞杆随动杆装置及配套的接近开关。常规油缸密封型式无法满足长时间浸水工作环境，本实施例在缸体与活塞杆之间增设了一道横截面为U型的活塞杆U型密封圈，该密封圈的U型槽口朝向活塞杆端，防止外水长时间浸泡渗入油缸内部。
其中绝对型防水行程传感器安装于缸体上，配合缸体内的陶瓷活塞杆可直接读取活塞杆行程数据。活塞杆随动杆装置的导向底座安装在缸体上，随动杆平行活塞杆轴向，且能沿轴向移动的安装于导向底座上，该随动杆一端固定于活塞杆吊头上。本例中接近开关安装在导向底座上，当液压缸运行到全开位或全关位时，接近开关会发出相应位置信号。
本实施例中液压控制系统具有油箱、主换向阀和应急操作器等，油箱经供油管路连接主换向阀，主换向阀通过有杆腔管路和无杆腔管路分别连接液压缸的有杆腔和无杆腔，主换向阀经回油管路连接油箱。
本例中在有杆腔管路上设有平衡阀，该平衡阀的控制管路经过单向节流阀连接无杆腔管路，有杆腔管路上平衡阀能在无杆腔管路内压力油的作用下反向导通。无杆腔管路上设有平衡阀，该平衡阀的控制管路经过单向节流阀连接有杆腔管路，无杆腔管路上平衡阀能在有杆腔管路内压力油的作用下反向导通。
本实施例中在供油管路上装有比例变量泵，比例变量泵根据绝对型防水行程传感器的反馈信号进行控制，液压控制系统采用比例变量泵及电动机组建压，人字门启闭过程中通过自动调整左右岸液压启闭机比例变量泵的输出排量实现更高精度的同步纠偏。
本实施例在液压缸的有杆腔上接有补油支路(设有单向阀)和溢流支路(设有溢流阀)，补油支路和溢流支路均经连通管路连接油箱。有杆腔管路上设有液控单向阀，液控单向阀的控制管路连接该液压缸有杆腔上的溢流支路，能在溢流支路内压力油的作用下反向导通，能在有杆腔内压力过大时保证缸体安全。
本实施例在液压缸的无杆腔上接有补油支路(设有单向阀)和溢流支路(设有溢流阀)，补油支路和溢流支路经连通管路连接油箱。无杆腔管路上设有液控单向阀，液控单向阀的控制管路连接该液压缸无杆腔上的溢流支路，能在溢流支路内压力油的作用下反向导通，能在无杆腔内压力过大时保证缸体安全。
本实施例中应急操作器通过球阀直接与泵站系统连接，该应急操作器具有手动换向阀，油箱经装有柱塞泵的应急供油管路连接手动换向阀，柱塞泵由柴油发动机驱动，手动换向阀经应急有杆腔管路和应急无杆腔管路分别经有杆腔管路和无杆腔管路连接液压缸的有杆腔和无杆腔，该手动换向阀还经应急回油管路连接油箱，应急回油管路上装有应急单向节流阀。
本例中在应急有杆腔管路和应急无杆腔管路上均设有调速阀和压力表；对应柱塞泵出口设有溢流旁路，溢流旁路经应急回油管路连接油箱，该溢流旁路上设有应急溢流阀。
在液压启闭机设备失去常规动力电源、柴油机应急电源的情况下，本实施例可通过应急操作器进行应急操作，实现通航河道船闸紧急过船。当紧急状况发生时，柴油发动机启动后带动变量柱塞泵开始工作，油箱经应急供油管路、手动换向阀、调速阀连接有杆腔管路和无杆腔管路，最后经过应急单向节流阀回到油箱，柱塞泵出口设有一条溢流阀旁路，防止系统压力过高。
本实施例的工作原理如下：
开启闸门时，错时5秒空载启动人字门左右岸液压泵电动机组，延时10秒左右，主换向阀通电，压力油经比例变量泵输出排量同步后进入左、右液压缸的有杆腔，在有杆腔管路内压力油的作用下无杆腔管路上平衡阀反向导通，液压缸无杆腔内油液经无杆腔管路、主换向阀和回油管路流回油箱。
当液压缸行程到达全开位时，液压控制系统停机。
关闭闸门时，错时5秒空载启动人字门左右岸液压泵电动机组，延时10秒左右，主换向阀通电，压力油经比例变量泵输出排量同步后进入左、右液压缸的无杆腔，在无杆腔管路内压力油的作用下有杆腔管路上平衡阀反向导通，液压缸有杆腔内油液经有杆腔管路、主换向阀和回油管路流回油箱。
当液压缸行程到达全关位时，液压控制系统停机。
本实施例中液压控制系统停机时，平衡阀单向闭锁，液压缸内的油液无法自由排出，液压缸双向自锁；当环境温度升高，液压油体积膨胀，内压升高，通过溢流支路上的溢流阀溢流，限制了缸体的工作压力，避免缸体超载；当环境温度变化，液压缸内泄漏等因素导致缸体内液压油体积减少，通过补油支路上的单向阀从油箱内对液压缸补油，避免吸空。溢流阀、单向阀组成液压锁单元，实现了自锁、高压溢流和吸空补油的功能。
在长期浸水工况下，存在人字闸门液压启闭机设备失去常规动力电源、柴油机应急电源的风险，为实现通航河道船闸紧急过船，可操作应急操作器紧急启闭闸门，具体操作方法如下：
使用应急操作器开启闸门时，先启动柴油发电机及柱塞泵，待泵组工作稳定后，左、右岸同时操作手动换向阀，压力油经调速阀调速后进入液压缸有杆腔，液压缸无杆腔油液经应急无杆腔管路、手动换向阀和应急回流管路流回油箱。当压力过大时，压力油通过应急溢流阀溢流；
当液压缸行程到达全开位时，手动关闭应急操作器换向阀及柱塞泵柴油电动机组；
使用应急操作器关闭闸门时，先启动柴油发电机及柱塞泵，待泵组工作稳定后，左、右岸同时操作手动换向阀，压力油经调速阀调速后进入液压缸无杆腔，液压缸有杆腔油液经应急有杆腔管路、手动换向阀和应急回流管路流回油箱。当压力过大时，压力油通过应急溢流阀溢流。
当液压缸行程到达全关位时，手动关闭应急操作器换向阀及柱塞泵柴油电动机组。
Claims (9)
1.一种长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，具有液压缸和液压控制系统，其特征在于：所述液压控制系统包括油箱、主换向阀和应急操作器，其中油箱经装有比例变量泵的供油管路连接主换向阀，主换向阀经有杆腔管路和无杆腔管路分别连接所述液压缸的有杆腔和无杆腔，该主换向阀还经回油管路连接油箱；
所述有杆腔管路上设有平衡阀，该平衡阀的控制管路连接所述无杆腔管路，有杆腔管路上平衡阀能在无杆腔管路内压力油的作用下反向导通；所述无杆腔管路上设有平衡阀，该平衡阀的控制管路连接所述有杆腔管路，无杆腔管路上平衡阀能在有杆腔管路内压力油的作用下反向导通；
所述应急操作器具有手动换向阀，油箱经装有柱塞泵的应急供油管路连接手动换向阀，柱塞泵由柴油发动机驱动，手动换向阀经应急有杆腔管路和应急无杆腔管路分别连接所述液压缸的有杆腔和无杆腔，该手动换向阀还经应急回油管路连接油箱。
2.根据权利要求1所述的长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，其特征在于：所述油箱与液压缸的有杆腔和无杆腔之间均设有补油支路和溢流支路，其中补油支路上设有单向阀，溢流支路上装有溢流阀。
3.根据权利要求2所述的长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，其特征在于：所述有杆腔管路上设有液控单向阀，该液控单向阀控制管路连接该液压缸有杆腔上溢流支路；所述无杆腔管路上设有液控单向阀，该液控单向阀控制管路连接该液压缸无杆腔上溢流支路。
4.根据权利要求1所述的长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，其特征在于：对应所述柱塞泵出口设有溢流旁路，溢流旁路上设有应急溢流阀。
5.根据权利要求1或4所述的长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，其特征在于：所述应急有杆腔管路和应急无杆腔管路上设有调速阀。
6.根据权利要求1所述的长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，其特征在于：所述液压缸的活塞杆采用陶瓷活塞杆。
7.根据权利要求6所述的长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，其特征在于：所述液压缸上装有基于陶瓷活塞杆的、能为所述比例变量泵的控制提供反馈信号的绝对型防水行程传感器。
8.根据权利要求6所述的长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，其特征在于：所述液压缸的缸体上设有一圈横截面为U型的活塞杆U型密封圈。
9.根据权利要求1或6所述的长时间浸水工况下可应急操作的人字闸门液压启闭机，其特征在于：所述液压缸上装有活塞杆随动杆装置，活塞杆随动杆装置上装有对应液压缸全开位和全闭位的接近开关。
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