CN204704169U - 一种液压系统气囊式恒压闭式油箱 - Google Patents

Abstract

一种液压系统气囊式恒压闭式油箱，属于冶金行业液压控制技术领域。主要包括油箱箱体、气囊、气动控制元件、附件等。箱体为闭式油箱的主体；隔板焊接在箱体的内部，将箱体内部空间分成吸油区和回油区；第一排污阀通过钢管连接在箱体吸油区底部；第二排污阀通过钢管连接在箱体回油区底部；工作泵吸口蝶阀通过钢管安装在箱体吸油区底部；循环泵吸口蝶阀通过钢管安装在箱体回油区底部；液位控制器安装在箱体吸油区外侧壁上。优点在于：油箱容积充分利用，总容积相比开式油箱可以减小15％左右；油箱完全封闭，保证了清洁度和油品质量。

Description

一种液压系统气囊式恒压闭式油箱

技术领域

本实用新型属于冶金行业液压控制技术领域，特别涉及一种液压系统气囊式恒压闭式油箱。相比寻常的开式油箱，油液隔绝了粉尘、水蒸气、氧气等，保证了清洁度和油品质量，有利于减小摩擦促使系统平稳运行，同时油箱油液可控的内压力又能有效改善工作泵吸油特性，降低气穴和噪声。本实用新型即适用于新设计的项目，也适用于老设备的改造，有广阔的市场推广前景。

背景技术

液压系统的油箱，根据油液与大气直接接触与否，可以划分为开式油箱和闭式油箱。目前冶金行业液压系统通常采用的是开式油箱，油箱中间设置隔板，将油箱划分为吸油区和回油区，隔板下部和上部有通道将吸油区和回油区上下空间分别联通，油箱通过其顶部安装的空气滤清器将油箱内油液上方空间与油箱外大气连通，液压系统工作时，工作泵从油箱吸油区吸油，同时系统回油通过管道回到油箱回油区，会导致油箱液面有微量的涨跌变化，油箱液面上方充满的空气通过油箱顶部的空气滤清器自由呼吸，充分保证了油箱液面上的气压始终为一个标准大气压。虽然空气滤清器中有滤网和干燥器，但是依然会有大量的粉尘、水蒸气、氧气等进入油箱，侵入油液中，引起油液杂质增加，含水量增加，油品氧化引起酸值变化，所有这些均能促使油液粘度改变。这就一定程度上降低了油液品质，缩短了油液的使用寿命，增加了用户成本。

根据相关标准，油液机械杂质含量超过0.1％，含水量超过0.1％，油品粘度变化达到±10％，包括酸值变化满足一定条件时油品必须强制报废，更换新油。

国内冶金行业用户，液压系统采用的油箱几乎全为开式油箱。根据实际调查，开式油箱内油品即使是进口油品，其正常更换报废频率一般也不超过两年，更换前通过对油品的理化指标进行检测，发现其关键参数均有超标，氧化严重、含水量增加、粘度降低等等，继续使用会给液压系统带来漏油、不稳定等诸多麻烦和问题。同时，由于油液中外来杂质的增多，为了保证系统供油油液的清洁度，就必然增加了系统过滤器滤芯的消耗，同时也一定程度上加剧了工作泵、管路和阀门的磨损；同时由于开式系统油箱油液是一个标准大气压，工作泵在吸油时，油液从静止状态加速进入吸油管路，进入工作泵吸油口前需要克服沿程阻力损失和局部阻力损失，考虑到油液粘度较 大，容易在此处形成局部真空，造成油液的绝对压力迅速降低，当压力低于空气分离压和饱和蒸汽压时，便会产生气穴引起噪声。 

本实用新型提供了一种液压系统气囊式恒压闭式油箱，该闭式油箱与开式油箱的区别在于：不采用常规空气滤清器与大气相连，让油箱中油液与大气严格隔离开，完全杜绝了空气中粉尘、水蒸气、氧气等对油液的侵入。该闭式油箱与一般闭式油箱的区别在于：(1)采用油箱内安装气囊方式，气囊与具有一定压力和流量要求的压缩空气气源连接，油箱中油液容积的变化被皮囊的膨胀和收缩予以补充。这就使得液压系统成为了真正意义上的“闭式系统”。(2)气囊内充满压缩空气，气囊在膨胀和收缩过程中，气囊内的气压始终保持恒定，这样油箱油液内压力恒定，有利于工作泵的吸油和系统稳定安静运行。

本实用新型相比传统的开式油箱，油箱结构上类似，只是需要注意耐压要求，可以采用折弯、增设加强筋、箱壁适当加厚等处理，成型后施行水压试验；同时还要增设一气囊和部分压缩空气处理和控制元件，故而油箱一次投资上略有增加。但是相比其为用户带来的经济效益，这点投资的增加还是值得的。其可以在一般传统冶金生产线液压系统中应用，粉尘较多的恶劣环境中其适用性更明显，对油液清洁度要求较高的比例和伺服系统其优势更加突出。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种液压系统气囊式恒压闭式油箱，解决了保持油品清洁度的问题。

具体作用在于：

1、可以有效地阻止液压系统油液遭受外部环境中粉尘、水蒸气、氧气等侵入，进而保证了油品的清洁度满足系统要求，同时避免了油品被稀释和氧化，有效保证了油品理化指标和工作粘度，进而有效延长油品使用寿命；

2、油品清洁度的保持，为系统节省了滤芯，降低了工作泵、管路、阀门、油缸等磨损程度，延长了相应元件工作寿命；

3、闭式油箱油液内压力的恒定可以改善工作泵吸油特性，可大幅提高工作泵的最高转速，可有效降低工作泵气穴和噪声，使工作泵工作更平稳，系统工作更安静。

本实用新型气囊式恒压闭式油箱，包括第一排污阀1，箱体2，液位控制器3，第一快换接头4，第一测压软管5，压力继电器6，第二快换接头7，第二测压软管8，压力表9，第一球阀10，空气滤清器11，第二球阀12，第三球阀13，过滤器14，减压阀15，二位二通阀16，测压接头17，安全溢流阀18，预压式空气滤清器19，第四 球阀20，第二排污阀21，气囊22，隔板23，加热器24，温度继电器25，温度计26，循环泵吸口蝶阀27，工作泵吸口蝶阀28，控制箱29。

箱体2为闭式油箱的主体；隔板23焊接在箱体2的内部，将箱体2内部空间分成吸油区和回油区；第一排污阀1通过钢管连接在箱体2吸油区底部；第二排污阀21通过钢管连接在箱体2回油区底部；工作泵吸口蝶阀28通过钢管安装在箱体2吸油区底部；循环泵吸口蝶阀27通过钢管安装在箱体2回油区底部；液位控制器3安装在箱体2吸油区外侧壁上；第一快换接头4通过钢管连接在箱体2的顶板上，第一快换接头4往外依次连接第一测压软管5和压力继电器6；第二快换接头7通过钢管连接在箱体2的顶板上，第二快换接头7往外依次连接第二测压软管8和压力表9；第一球阀10一端通过钢管连接到箱体2顶板上，另一端通过钢管与空气滤清器11连接；气囊22放置在箱体2回油区内，气囊22顶部开口并固定在箱体2顶板下；测压接头17安装在钢管管壁上，钢管一端连接在箱体2顶板上与气囊22顶部连通，钢管另一端连接一个三通的第一端；第二球阀12一端通过钢管连接到第一球阀10与空滤清器11之间的钢管上，另一端通过钢管与连接在三通和气囊22顶部之间的钢管连接；安全溢流阀18通过钢管与三通的第二端连接；二位二通阀16一侧通过钢管与三通的第三端连接，另一侧往外依次安装减压阀15、过滤器14和第三球阀13；第三球阀13外接压缩空气气源；第四球阀20的一侧通过钢管连接预压式空气滤清器19，另一侧通过钢管与箱体2的顶板连接；加热器24安装在箱体2吸油区的底部；温度继电器25安装在箱体2吸油区外侧壁上；温度计26安装在箱体2吸油区外侧壁上；控制箱29安装在箱体2的外侧壁上。

箱体2为本实用新型闭式油箱箱体，油箱结构上与开式油箱类似，只是需要注意耐压要求，可以采用折弯、增设加强筋、箱壁适当加厚等处理；

液位控制器3含有两个开关：高液位开关、低液位开关；

压力继电器6带2个开关量输出信号：下限压力开关、上限压力开关；

减压阀15带有可视压力表；

二位二通阀16为单电磁阀； 

气囊22材质为丁腈橡胶。

对某一特定的新设液压系统，根据工艺和设备资料，计算系统稳定运行过程中，一个工作周期内，系统工作泵输出流量与系统回油流量之差的最大值，假设为V₁，选择气囊22公称容积V₀＝nxV₁(n为安全系数，n≥1.5可以取为2)。同时假设正常工作中油箱中油液内压力要求为P₀，油箱上安装的压力继电器6含有下限压力开关XP、上 限压力开关SP，其对应值可分别设为P₁＝P₀-△P、P₂＝P₀+△P(△P可调)。系统平衡建立以后稳定运行中，无论工作泵运行与否，循环泵一般总在运行，油温通过安装在油箱上的温度继电器25实时检测，温度低于限定值时启动加热器24加热，温度高于限定值时启动冷却器冷却，总之油液温度始终在变化但同时又稳定在一定范围内，油温的变化对油箱内油液总容积起到一定的影响，进而带来油液内压力的微小变化。同时任一瞬间工作泵在从油箱吸油，同时系统也在往油箱流入回油，当吸油流量和回油流量有差异时，就会造成油箱内油液总容量的变化，由此导致了油液内压力波动。由于油箱中安装有气囊，气囊22与外部有压气源始终保持连通，油箱内油液总容积的变化马上可以通过压缩空气涨缩予以反向补充和调整，由于往气囊供气的压缩空气控制元件中有减压阀15，故始终能保持减压阀后的气压稳定在设定值P₀上，故而瞬间即可消除由于油液总容积的变化引起的油液内压力波动。这就是恒压闭式油箱的恒压原理。

控制箱29中控制连锁关系为：假设正常工作中油箱油液内压力要求为P₀；液位控制器3含有低液位开关DY、高液位开关GY。油箱上安装的压力继电器6含有下限压力开关XP、上限压力开关SP；二位二通阀16含有电磁铁DT。正常工作中，电磁铁DT保持得电。当油箱内油液内压力偏低致使压力继电器6下限压力开关XP发讯时，发出报警提示系统可能气源压力偏低；当油箱内油液内压力偏高致使压力继电器6上限压力开关SP发讯时，发出报警提示减压阀15或安全溢流阀18失效。当油箱高液位开关GY发讯时发出报警提示系统可能有漏油发生；当油箱低液位开关DY发讯时发出报警提示系统有漏油发生，并同时发出停止工作泵和循环泵信号。

同时，本实用新型还有应急安全防护手段：其一，为防止意外情况导致气囊内压缩空气压力大幅高于设定值P₀，或者为防止减压阀故障，在气囊外供气管路上连接有安全溢流阀18，安全溢流阀18压力设定值P₃＝P₀+△PP(△PP可调)，当气囊内压力达到或超出P₃时，安全溢流阀18打开，放出高压气体，保证气囊内压缩空气压力不超过安全限值。其二，当系统发生事故漏油时，油箱内油液将被大量消耗，由于气囊内压力在减压阀的作用保持不变，其容积达到最大值后也保持恒定，当油箱内油液内压力低于一个大气压的时候，外部环境中空气将通过预压式空气滤清器19进入油箱内部，闭式油箱转化为开式油箱，防止事故出现，很好保护了工作泵和循环泵等设备。

本实用新型的优点在于：

1、油箱容积充分利用，总容积相比开式油箱可以减小15％左右，液压系统更简洁紧凑。

2、油箱完全封闭，油液隔绝了粉尘、水蒸气、氧气等，保证了清洁度和油品质量， 延长油品寿命。

3、整个液压系统将处在一个封闭的空间中运行，油品的清洁将使工作泵、阀门、油缸等运行更平稳，摩擦更小，控制更精确，寿命得以延长。

4、油箱内充满油液，油液内压力大小可调，相比传统开式油箱，工作泵和循环泵吸油口油液压力更大，泵的吸油特性更好，能大幅降低气穴和噪音的产生。

附图说明

图1为本实用新型的恒压闭式油箱原理图。其中，第一排污阀1，箱体2，液位控制器3，第一快换接头4，第一测压软管5，压力继电器6，第二快换接头7，第二测压软管8，压力表9，第一球阀10，空气滤清器11，第二球阀12，第三球阀13，过滤器14，减压阀15，二位二通阀16，测压接头17，安全溢流阀18，预压式空气滤清器19，第四球阀20，第二排污阀21，气囊22，隔板23，加热器24，温度继电器25，温度计26，循环泵吸口蝶阀27，工作泵吸口蝶阀28，控制箱29；CA表示压缩空气接点；S1表示液压系统工作泵在油箱上的吸油口位置，S2表示液压系统循环泵在油箱上的吸油口位置。

具体实施方式

本实用新型研发一种应用于液压系统的气囊式恒压闭式油箱，具体原理和元件见附图1，主要包括油箱箱体2、气囊22、气动控制元件、附件等组成的一套单体设备。

本实用新型的闭式油箱箱体2可以做成矩形(或圆筒型)，中间设置隔板23，箱体整体有耐压要求，成型后至少按箱体工作时承压的1.5倍施行耐压试验。箱体的吸油区设一个第一排污阀1，回油区设一个第二排污阀21。箱体回油区内设置气囊22，可以固定于箱体顶板上，箱体顶板上设螺栓连接的盖板，盖板中间打通孔，下侧连接气囊，上方安装气动控制元件。气动控制元件的安装顺序严格按照附图1进行，靠近气囊处油箱顶板外侧气动主管路加分支安装第二球阀12，连接至空气滤清器11；然后往外气动主管路加三通，三通一端安装安全溢流阀18，三通另一端往外依次安装二位二通阀16、减压阀15、过滤器14、第三球阀13；三通附近管壁上安装测压接头17。在油箱顶板上最高处安装第一球阀10，第一球阀一端通过管道连至箱体，此处箱壁打孔与油箱内空间连通，另一端连接空气滤清器11。同样在油箱顶板最高处安装第四球阀20，第四球阀一端通过管道连至箱体，此处箱壁打孔与油箱内空间连通，另一端连接预压式空气滤清器19。箱体吸油区一侧合适高度S1处箱壁开孔，焊接工作泵吸油管，吸油管深入箱体内，吸油管另一端安装工作泵吸口蝶阀28，工作泵吸口蝶阀28外接工作泵。箱体回油区一侧合适高度S2处箱壁开孔，焊接循环泵吸油管，吸油管深 入箱体内，吸油管另一端安装循环泵吸口蝶阀27，循环泵吸口蝶阀27外接循环泵。箱体吸油区距离箱体内底部150mm高度处安装加热器24。箱体吸油区合适位置处安装液位控制器3，高液位开关安装于油箱顶部，检测点靠近顶板下测；低液位开关安装于油箱下部，检测点高于工作泵和循环泵吸油口上壁150mm。箱体吸油区合适位置处安装温度计26和温度继电器25。箱体吸油区顶部合适位置处凿孔，焊接第二快换接头7，第二快换接头7外接第二测压软管8和压力表9。箱体吸油区顶部合适位置处凿孔，焊接第一快换接头4，第一快换接头4外接第一测压软管5和压力继电器6。

附图1中CA处外接压缩空气气源，满足一定压力、流量、温度要求，可以是压力罐，也可以是车间管路。同时，CA处还可以接满足一定压力、流量、温度要求的某种惰性气体(比如氮气)。

液位控制器3、压力继电器6、二位二通阀16等信号线缆均接入随恒压闭式油箱集成配置的控制箱29，控制箱中含有连锁关系控制模块及相应输出显示设施，同时预留部分接口。

Claims (5)

1.一种液压系统气囊式恒压闭式油箱，其特征在于，包括第一排污阀(1)，箱体(2)，液位控制器(3)，第一快换接头(4)，第一测压软管(5)，压力继电器(6)，第二快换接头(7)，第二测压软管(8)，压力表(9)，第一球阀(10)，空气滤清器(11)，第二球阀(12)，第三球阀(13)，过滤器(14)，减压阀(15)，二位二通阀(16)，测压接头(17)，安全溢流阀(18)，预压式空气滤清器(19)，第四球阀(20)，第二排污阀(21)，气囊(22)，隔板(23)，加热器(24)，温度继电器(25)，温度计(26)，循环泵吸口蝶阀(27)，工作泵吸口蝶阀(28)，控制箱(29)；箱体(2)为闭式油箱的主体；隔板(23)焊接在箱体(2)的内部，将箱体(2)内部空间分成吸油区和回油区；第一排污阀(1)通过钢管连接在箱体(2)吸油区底部；第二排污阀(21)通过钢管连接在箱体(2)回油区底部；工作泵吸口蝶阀(28)通过钢管安装在箱体(2)吸油区底部；循环泵吸口蝶阀(27)通过钢管安装在箱体(2)回油区底部；液位控制器(3)安装在箱体(2)吸油区外侧壁上；第一快换接头(4)通过钢管连接在箱体(2)的顶板上，第一快换接头(4)往外依次连接第一测压软管(5)和压力继电器(6)；第二快换接头(7)通过钢管连接在箱体(2)的顶板上，第二快换接头(7)往外依次连接第二测压软管(8)和压力表(9)；第一球阀(10)一端通过钢管连接到箱体(2)顶板上，另一端通过钢管与空气滤清器(11)连接；气囊(22)在箱体(2)回油区内，气囊(22)顶部开口并固定在箱体(2)顶板下；测压接头(17)安装在钢管管壁上，钢管一端连接在箱体(2)顶板上与气囊(22)顶部连通，钢管另一端连接一个三通的第一端；第二球阀(12)一端通过钢管连接到第一球阀(10)与空滤清器(11)之间的钢管上，另一端通过钢管与连接在三通和气囊(22)顶部之间的钢管连接；安全溢流阀(18)通过钢管与三通的第二端连接；二位二通阀(16)一侧通过钢管与三通的第三端连接，另一侧往外依次安装减压阀(15)、过滤器(14)和第三球阀(13)；第三球阀(13)外接压缩空气气源；第四球阀(20)的一侧通过钢管连接预压式空气滤清器(19)，另一侧通过钢管与箱体(2)的顶板连接；加热器(24)安装在箱体(2)吸油区的底部；温度继电器(25)安装在箱体(2)吸油区外侧壁上；温度计(26)安装在箱体(2)吸油区外侧壁上；控制箱(29)安装在箱体(2)的外侧壁上。

2.根据权利要求1所述的闭式油箱，其特征在于，液位控制器(3)有两个开关：高液位开关和低液位开关。

3.根据权利要求1所述的闭式油箱，其特征在于，减压阀(15)带有可视压力表。

4.根据权利要求1所述的闭式油箱，其特征在于，二位二通阀(16)为单电磁阀。

5.根据权利要求1所述的闭式油箱，其特征在于，气囊(22)材质为丁腈橡胶。