RO127042B1 - Stand cu recirculare de putere pentru anduranţa cilindrilor hidraulici - Google Patents

Description

Invenția se referă la un stand de anduranță a cilindrilor hidraulici, avantajos din punct de vedere energetic, ce funcționează cu recuperare de energie pe principiul recirculării de putere hidromecanică.

încercările de anduranță ale mașinilor volumice, pompe și motoare, utilizate în sistemele de acționări hidraulice, sunt încercări prin care se determină durata de funcționare și se realizează la puterea nominală, deci implică un consum mare de energie.

în literatura de specialitate sunt cunoscute mai multe tipuri de scheme de standuri de anduranță pentru pompe volumice și motoare volumice rotative, care funcționează pe principiul recirculării puterii hidromecanice, care pot fi cu compensarea mecanică sau hidraulică a pierderilor de putere, dar nu se cunosc și scheme similare pentru standuri de anduranță a motoarelor volumice liniare (cilindri hidraulici).

Documentul KR 20070080650 A dezvăluie un stand pentru testarea rezistenței unui cilindru hidraulic, prevăzut pentru a reduce timpul de repetare a testării anduranței pe ansamblu, prin repetarea testului de rezistență a mai multor perechi de cilindri de probă simultan, fiind alcătuit dintr-o pompă de testare, o supapă de control, un prim cilindru de antrenare, un prim cilindru de testare și o pompă de antrenare. Un fluid de încercare sub presiune de 50 MPa de la pompa de testare este furnizat către un mecanism de încărcare a primului cilindru de antrenare și către un mecanism de încărcare a primului cilindru de testare, cilindrii fiind conectați între ei printr-o supapă de control. Un fluid sub presiune de 10 MPa, provenit de la pompa de antrenare, este furnizat către mecanismul de încărcare a primului cilindru de antrenare printr-un distribuitor, fluidul mecanismului de încărcare a primului cilindru de test fiind evacuat către exterior prin respectivul distribuitor.

Documentul PL 159393 B1 dezvăluie un dispozitiv de testare a cilindrilor hidraulici, alcătuit dintr-un ansamblu de cilindri cuplați mecanic, conectați de partea lor imobilă, atașată bazei, cuprinzând cel puțin un cilindru de test și cel puțin un cilindru rezistent, în care camerele de lucru ale cilindrilor sunt conectate între ele prin două ramuri de conducte în așa fel încât, atunci când o anumită ramură este alimentată, elementul mobil al cilindrului testat tinde să deplaseze elementul care unește mecanic cilindrii în sensul opus direcției de deplasare produsă de cilindrul rezistent acționat de această ramură. Elementul care unește mecanic cilindrul de test și cel rezistent este un motor cu piston, în timp ce ramurile de conectare ale camerelor de lucru ale cilindrilor, de test și rezistent, sunt cuplate la o pompă de alimentare printr-o supapă de control, în timpul funcționării, una dintre ramurile de conectare ale camerelor de lucru ale cilindrilor fiind conectată la pompă, iar cealaltă la rezervor.

Documentul CN 101451893 A dezvăluie un dispozitiv de măsurare a caracteristicilor cilindrilor hidraulici, în care ieșirea de la o pompă de ulei este conectată la un orificiu al unei distribuitor hidraulic cu acționare electrică, alte orificii ale distribuitorului sunt conectate la camera cilindrului hidraulic de test, camera tijei cilindrului fiind cuplată la un rezervor. Cilindrul de test este instalat cu un senzor de deplasare, conectat la o unitate de colectare a datelor, orificiile distribuitorului conectate la camera cilindrului sunt cuplate la un senzor de presiune, în legătură cu cilindrul hidraulic de test și cu unitatea de colectare a datelor.

Standurile de anduranță a cilindrilor hidraulici, cunoscute în domeniu, sunt dezavantajoase din punctul de vedere al consumului de energie pentru că:

- prezintă două pompe, antrenate fiecare de câte un motor electric, deci conțin un grup de pompare pentru cilindrul probat, și un grup de pompare pentru cilindrul de sarcină;

- prezintă două distribuitoare electrohidraulice de comandă a celor doi cilindri;

- întreg debitul aspirat de fiecare din cele două pompe, mai puțin debitul de pierderi interne, este descărcat la rezervor prin câte o supapă de presiune normal închisă, ceea ce implică mari disipări de energie hidraulică în căldură;

- necesită utilizarea unor sisteme de răcire a uleiului hidraulic, de tipul schimbătoarelor de căldură ulei-apă, cu consum energetic ridicat.

RO 127042 Β1

Consumul energetic poate fi redus, pe standurile de anduranță a mașinilor volumice 1 rotative, prin probarea simultană a două mașini, racordate din punct de vedere hidraulic în circuitînchis, una funcționând ca pompă, iar cealaltă ca motor. O parte din energia hidraulică 3 produsă de pompă este reutilizată pentru antrenarea pompei prin intermediul motorului hidraulic. Astfel, puterea furnizată sistemului trebuie să acopere diferența dintre puterea consu- 5 mată de pompă și cea furnizată de motor; acest procedeu de economisire a energiei se numește recircularea puterii hidromecanice. 7

Standul la care se referă invenția, conform fig. 2, reprezintă o extensie a standului de anduranță a mașinilor volumice rotative, cunoscut în literatura de specialitate, conform 9 fig. 1, care funcționează pe principiul recirculării puterii hidromecanice, cu compensarea mecanică a pierderilor de putere. 11

Standul la care se referă invenția, conform fig. 2, prezintă următoarele avantaje:

- are un singur grup de pompare pentru cilindrul de probare, iar pentru cilindrul de 13 sarcină, alimentarea cu ulei hidraulic se realizează pe baza funcționării acestuia în regim de pompă; 15

- prezintă un singur distribuitor electrohidraulic pentru comanda deplasării celor doi cilindri; 17

- funcționează pe baza recirculării puterii hidromecanice;

- disipările de energie în căldură sunt reduse, datorită deversării la rezervor a unui 19 debit mult mai mic, printr-o singură supapă de presiune normal închisă;

- necesită răcitoare mici de ulei. 21

Standul cunoscut în literatura de specialitate, cu schema de principiu din fig. 1, este format dintr-un electromotor 3, cu două capete de antrenare, la care sunt cuplate două 23 mașini volumice rotative: o pompă fixă (cu capacitate constantă) 2 și un motor hidraulic fix 4. Pompa, cu capacitate mai mare decât motorul hidraulic, aspiră din rezervorul 1 și refu- 25 lează în două direcții: o parte, egală cu capacitatea motorului hidraulic înmulțită cu turația de antrenare a electromotorului, în admisia motorului hidraulic, și alta, egală cu debitul pompei 27 minus debitul motorului hidraulic, în supapa de reglare a presiunii 5. Debitul pompei aspirat din rezervor se întoarce în rezervor prin motorul hidraulic, care asigură o parte din puterea 29 consumată de pompă, și prin supapa de reglare a presiunii, care stabilește presiunea probei de anduranță pentru cele două mașini volumice rotative. Această presiune se poate vizualiza 31 pe manometrul 7. Uleiul deversat prin supapă, în care o parte din energia hidraulică se disipează în căldură, este răcit în schimbătorul de căldură (răcitor ulei-apă) 6. 33

Puterea furnizată de electromotor, N_e, reprezintă diferența dintre puterea absorbită de pompă, N_p, și cea furnizată de motor, N_m. De exemplu, pentru randamentele volumice ale 35 pompei și motorului η_νρ = q_vm = 0,95 și randamentele totale ale celor două mașini volumice rotative q_tp = q_tm = 0,9, este necesar ca raportul minim al capacităților să fie (Vp/V_m)_mjn = 1,1 37 și raportul minim între puterea electromotorului și puterea totală a motorului hidraulic să fie (N_e/N_tm)_min - 0,33. 39

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 2, ce reprezintă schema de principiu a standului cu recirculare de putere pentru anduranță cilin- 41 drilor hidraulici.

Standul se compune din următoarele: 43

Un electromotor 3, cu două capete de antrenare, la care sunt cuplate o pompă volumică fixă 1, care aspiră dintr-un rezervor de ulei 2, un motor hidraulic fix 4, doi cilindri hidra- 45 ulici identici, dintre care unul de probare 13 și altul de sarcină 9, care au tijele fixate în cuplajul 11 și se pot deplasa între două limitatoare de cursă, respectiv, spre limitatorul 10, când 47 distribuitorului hidraulic cu comandă electrică 14 i se anclanșează electromagnetul a, și spre limitatorul 12, când distribuitorului i se anclanșează electromagnetul b, o supapă de sens 5, 49

RO 127042 Β1 care permite alimentarea cu ulei din rezervor a motorului hidraulic în poziția neacționată a distribuitorului hidraulic (centrul distribuitorului), supapele de sens 8.4 și 8.2, care permit în faza de anclanșare a electromagnetului a alimentarea cu ulei a camerei tijei cilindrului de sarcină, respectiv, evacuarea uleiului din camera pistonului cilindrului de sarcină, supapele de sens 8.1 și 8.3, care permit în faza de anclanșare a electromagnetului b alimentarea cu ulei a camerei pistonului cilindrului de sarcină, respectiv, evacuarea uleiului din camera tijei cilindrului de sarcină, supapa de reglare a presiunii de probare 7, manometrul 15, pe care se poate citi presiunea reglată și răcitorul ulei-apă 6.

Cu electromotorul 3 pornit și distribuitorul 14 neacționat, pompa fixă este antrenată în gol, cilindrii hidraulici 13 și 9 nu se deplasează, motorul hidraulic 4 este, de asemenea, antrenat de electromotor și alimentat prin supapa de sens 5, care se deschide.

Standul funcționează în două regimuri: regimul manual, prin care se aerisește/umple circuitele hidraulice cu ulei și se reglează presiunea de probare; regimul automat, prin care se realizează proba de anduranță la presiunea reglată.

în regimul manual se acționează manual electromagneții a și b, și se reglează presiunea de probare cu ajutorul supapei 7 și al manometrului 15.

în regimul automat acționarea electromagneților a și b se face din tabloul de automatizare al standului, în funcție de semnalele primite de la limitatorii de cursă 10 și 12, iar funcționarea standului este următoarea:

La anclanșarea electromagnetului a sertarul distribuitorului hidraulic se comută pe poziția din stânga, pompa 2 aspiră din rezervor și refulează în camera pistonului cilindrului 13, care își mărește volumul, iar camera tijei cilindrului 13 își micșorează volumul, uleiul fiind evacuat prin distribuitor la rezervor. Efectul variației de volum al celor două camere este deplasarea tijei cilindrului 13 spre dreapta. Cuplajul 11 antrenează în această deplasare și tija cilindrului 9. Prin deplasarea acestei tije camera tijei cilindrului 9 își mărește volumul și aspiră ulei din rezervor, prin supapa de sens 8.4, care se deschide, iar camera pistonului cilindrului 9 își micșorează volumul și refulează uleiul prin supapa de sens 8.2 care se deschide, pe două circuite: o parte mai mare pe circuitul de admisie a motorului hidraulic 4, și o parte mai mică, egală cu diferența dintre debitul pompei și debitul motorului, prin supapa 7. La anclanșarea electromagnetului b sertarul distribuitorului hidraulic se comută pe poziția din dreapta, pompa 2 aspiră din rezervor și refulează în camera tijei cilindrului 13, care își mărește volumul, iar camera pistonului cilindrului 13 își micșorează volumul, uleiul fiind evacuat prin distribuitor la rezervor. Efectul variației de volum ale celor două camere este deplasarea tijei cilindrului 13 spre stânga. Cuplajul 11 antrenează în această deplasare și tija cilindrului 9. Prin deplasarea acestei tije camera pistonului cilindrului 9 își mărește volumul și aspiră ulei din rezervor, prin supapa de sens 8.1, care se deschide, iar camera tijei cilindrului 9 își micșorează volumul și refulează uleiul prin supapa de sens 8.3, care se deschide, pe două circuite: o parte mai mare, pe circuitul de admisie a motorului hidraulic 4, și o parte mai mică, egală cu diferența dintre debitul pompei și debitul motorului, prin supapa 7.

Claims (3)

Revendicări 1

1. Stand cu recirculare de putere, pentru anduranța cilindrilor hidraulici, în care o 3 pompă volumică fixă (1), antrenată de un electromotor (3) cu două capete de antrenare, aspiră dintr-un rezervor (2) și refulează printr-un distribuitor electrohidraulic (14), într-un 5 cilindru de probare (13), antrenând printr-un cuplaj mecanic (11) tija unui cilindru de sarcină (9), având aceeași capacitate cu cilindrul de probare (13), care funcționează în regim de 7 pompă și care aspiră din rezervor (2), prin supapa de sens (8.4), refulând în rezervor (2) prin supapa de sens (8.2), respectiv, aspiră din rezervor (2) prin supapa de sens (8.1), refulând 9 în rezervor (2) prin supapa de sens (8.3), în funcție de poziția distribuitorului (14), caracterizat prin aceea că permite recircularea de putere hidrodinamică, ce se realizează numai la 11 funcționarea automată a standului, și se produce pe circuitele de refulare a cilindrului de sarcină (9), prin deschiderea uneia dintre supapele de sens (8.2 sau 8.3), urmată de dirijarea 13 debitului refulat spre rezervor (2) pe două circuite, unul prin care energia se disipează în căldură, realizat printr-o supapă de reglare a presiunii (7), urmată de un răcitor ulei-apă (6), 15 și altul prin care energia se recirculă, realizat printr-un motor hidraulic (4), cuplat la același electromotor (3), care, atunci când cilindrii se deplasează, generează energie mecanică de 17 rotație pentru antrenarea pompei (1), iar atunci când cilindrii staționează, funcționează în regim de pompă și aspiră din rezervor (2) printr-o supapă de sens (5). 19

2. Stand conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, prin intermediul unei supape de reglare a presiunii (7), asociată cilindrului de sarcină (9) care funcționează în 21 regim de pompă, și al unui manometru (15), se poate regla și citi valoarea presiunii probei de anduranță a cilindrului probat (13), iar prin supapa de reglare a presiunii (7) și răcitorul 23 ulei-apă (6), se descarcă la rezervor (2) o parte din debitul total al camerei cilindrului de sarcină (9), debit total egal cu cel al pompei volumice fixe (1), numită debit excedentar al 25 motorului hidraulic (4), soluție mai eficientă energetic față de varianta în care, pe circuitul menționat, întregul debit s-ar descărca in rezervor (2). 27

3. Stand conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că deplasarea stânga-dreapta a celor doi cilindri cu tijele fixate în cuplajul mecanic (11), respectiv, cilindrul de probare (13), 29 acționat de pompa fixă (1) și cilindrul de sarcină (9), care funcționează în regim de pompă și este antrenat de cilindrul de probare (13), se realizează cu o automatizare simplă, bazată 31 pe două limitatoare de cursă (10 și 12), prin a căror poziționare adecvată se pot regla cursele cilindrilor și un distribuitor electrohidraulic (14), cu 4 căi, 3 poziții de lucru, cu poziția de centru 33 având schema P la T și A, B blocați, presiunea la rezervor și consumatorii închiși.