RU2684302C1

RU2684302C1 - Electrohydraulic pump

Info

Publication number: RU2684302C1
Application number: RU2018113063A
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Посметьев; Вадим Олегович Никонов; Сергей Иванович Сушков; Валентина Михайловна Посметьева
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-04-05

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention relates to the field of pump engineering, concerns electro-hydraulic pumps and can be used in various sectors of the national economy for pumping various kinds of liquids. Electro-hydraulic pump contains a control unit with an integrated computer combined with a power unit, feedback devices in the form of pressure and temperature sensors installed on working chambers, as well as current sensors attached to both high-voltage wires of working chamber electrodes, in addition, it contains hydraulic safety valves with remote control, installed between the cavities of the working chambers and the drain hydraulic line, a filter installed in the inlet hydraulic line in front of the pneumohydraulic accumulator and a consumer connection port, a hydraulic safety valve installed between the inlet hydraulic line and the hydraulic tank, and a filter installed in the suction hydraulic line.EFFECT: invention provides an increase in the efficiency of an electro-hydraulic pump by automatically controlling the output parameters of the pump during operation thereof.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, касается электрогидравлических насосов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства для перекачки разного рода жидкостей.The invention relates to a pump engineering industry, relates to electro-hydraulic pumps, and may find application in various sectors of the national economy for pumping various kinds of liquids.

Известен электрогидравлический насос (Пат. США №3270688; МПК F04B 17/04; опубл. 06.09.1966), содержащий рабочую камеру, внутри которой имеется пластина с отверстиями для подачи рабочей жидкости из всасывающего патрубка в рабочую камеру, два электрода, подключенные к источнику электрических импульсов, отверстие, выполненное в камере с установленным в нем обратным клапаном для подачи рабочей жидкости к потребителю через напорный патрубок.Known electro-hydraulic pump (US Pat. USA No. 3270688; IPC F04B 17/04; publ. 09/06/1966) containing a working chamber, inside which there is a plate with holes for supplying working fluid from the suction pipe to the working chamber, two electrodes connected to a source electrical impulses, a hole made in the chamber with a check valve installed in it for supplying the working fluid to the consumer through the discharge pipe.

Недостатками известного электрогидравлического насоса являются высокая пульсация при подаче рабочей жидкости и низкая производительность, вызванная высокой инерционностью срабатывания.The disadvantages of the known electro-hydraulic pump are high ripple when supplying a working fluid and low productivity caused by high inertia of operation.

Известен электрогидравлический насос (А.с. СССР №421802; МПК F04F 1/16; опубл. 30.03.1974), содержащий рабочую нагнетательную камеру с жесткими стенками, заполненную рабочей жидкостью и снабженную входным и выходным отверстиями. В камере размещены электроды, соединенные с генератором импульсного тока.Known electro-hydraulic pump (AS USSR No. 421802; IPC F04F 1/16; publ. 03/30/1974) containing a working discharge chamber with rigid walls, filled with a working fluid and equipped with inlet and outlet openings. The chamber contains electrodes connected to a pulse current generator.

Недостатком известного электрогидравлического насоса является низкая эффективность, связанная с недостаточно высокими выходными параметрами насоса и узким диапазоном регулирования.A disadvantage of the known electro-hydraulic pump is the low efficiency associated with insufficiently high output parameters of the pump and a narrow control range.

Известен электрогидравлический насос для получения сверхвысоких гидравлических давлений (А.с. СССР №119074; МПК В30 В5/00; опубл. 15.04.1950), выполненный в виде цилиндрической гидравлической камеры, разделенной на отсеки или без них, сообщающейся одним концом с трубопроводом, подающим жидкость, а другим с ресивером, с расположенными в ней искровыми промежутками, размещенными по длине камеры на определенном расстоянии друг от друга или в каждом отсеке камеры. Между отсеками установлены обратные клапаны.Known electro-hydraulic pump for ultrahigh hydraulic pressures (AS USSR No. 119074; IPC B30 B5 / 00; publ. 04/15/1950), made in the form of a cylindrical hydraulic chamber, divided into compartments or without them, communicating at one end with the pipeline, fluid supply, and another with a receiver, with spark gaps located in it, placed along the length of the chamber at a certain distance from each other or in each compartment of the chamber. Between the compartments installed check valves.

Недостатками известного электрогидравлического насоса являются его сложная конструкция и недостаточная надежность.The disadvantages of the known electro-hydraulic pump are its complex design and lack of reliability.

Известен электрогидравлический насос (А.С. СССР №1070345; МПК F04F 7/00; опубл. 30.01.1984), содержащий рабочие камеры со встроенными в них с помощью изолирующих вводов электродами, подключенными к блоку питания, всасывающую и нагнетающую гидравлические магистрали, связанные с рабочими камерами через обратные клапаны, пневмогидравлический аккумулятор, установленный в нагнетающей гидравлической магистрали. Принят за прототип.A known electro-hydraulic pump (AS USSR No. 1070345; IPC F04F 7/00; publ. 01/30/1984) containing working chambers with electrodes built into them using insulating inputs connected to a power supply unit, suction and discharge hydraulic lines connected with working chambers through check valves, a pneumohydraulic accumulator installed in the discharge hydraulic line. Adopted for the prototype.

Недостатком известного электрогидравлического насоса является его низкая эффективность, связанная с недостаточной надежностью и отсутствием автоматического регулирования рабочими параметрами.A disadvantage of the known electro-hydraulic pump is its low efficiency associated with insufficient reliability and the lack of automatic regulation of operating parameters.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении эффективности электрогидравлического насоса путем автоматического регулирования его выходных параметров, а также повышении надежности в процессе работы насоса.The invention is based on a technical problem, which consists in increasing the efficiency of an electro-hydraulic pump by automatically adjusting its output parameters, as well as increasing reliability in the process of pump operation.

Технический результат достигается тем, что электрогидравлический насос, содержащий рабочие камеры со встроенными в них с помощью изолирующих вводов электродами, подключенными к блоку питания, всасывающую и нагнетающую гидравлические магистрали, связанные с рабочими камерами через обратные клапаны, пневмогидравлический аккумулятор, установленный в нагнетающей гидравлической магистрали, согласно изобретению, дополнительно содержит совмещенный с блоком питания блок управления со встроенной ЭВМ, средства обратной связи в виде датчиков давления и температуры, установленных на рабочих камерах, а также датчиков тока, закрепленных на обоих высоковольтных проводах электродов рабочих камер, обеспечивающих мониторинг по давлению и температуре рабочей жидкости в рабочих камерах, а также по току на электродах, кроме этого, содержит гидравлические предохранительные клапаны с дистанционным управлением, установленные между полостями рабочих камер и сливной гидравлической магистралью, фильтр, установленный в нагнетающей гидравлической магистрали перед пневмогидравлическим аккумулятором и портом подключения потребителей, гидравлический предохранительный клапан, установленный между нагнетающей гидравлической магистралью и гидравлическим баком, а также фильтр, установленный во всасывающей гидравлической магистрали.The technical result is achieved by the fact that an electro-hydraulic pump containing working chambers with electrodes built into them by means of insulating inputs, connected to a power supply unit, suction and discharge hydraulic lines connected to the working chambers through non-return valves, a pneumohydraulic accumulator installed in the discharge hydraulic line, according to the invention, further comprises a control unit combined with a power supply unit with a built-in computer, feedback means in the form of a sensor in the pressure and temperature installed on the working chambers, as well as current sensors mounted on both high-voltage wires of the electrodes of the working chambers, providing monitoring of the pressure and temperature of the working fluid in the working chambers, as well as the current on the electrodes, in addition, contains hydraulic safety valves with remote control installed between the cavities of the working chambers and the drain hydraulic line, a filter installed in the discharge hydraulic line in front of the pneumohydraulic a battery and a consumer connection port, a hydraulic safety valve installed between the discharge hydraulic line and the hydraulic tank, and a filter installed in the suction hydraulic line.

На чертеже изображена схема, поясняющая работу электрогидравлического насоса.The drawing shows a diagram explaining the operation of the electro-hydraulic pump.

Электрогидравлический насос содержит рабочие камеры 1, в количестве от двух и более, блок питания для создания высоковольтных разрядов, совмещенный с блоком управления 19 со встроенной ЭВМ, пневмогидравлический аккумулятор 9 для снижения пульсации рабочей жидкости. В каждой рабочей камере 1 встроены с помощью изолирующих вводов 3 электроды 2, на высоковольтных проводах которых установлены датчики тока 4, подключенные к блоку управления, и установлены датчики давления 5 и температуры 6, связанные с блоком управления 19. Рабочие камеры 1 соединены с нагнетающей 15, всасывающей 16 и сливной 17 гидравлическими магистралями и связаны с гидравлическим баком 18 посредством установленных во всасывающей 16 гидравлической магистрали обратных клапанов 8 и фильтра 14. Полости рабочих камер 1 соединены со сливной 17 гидравлической магистралью посредством гидравлических предохранительных клапанов с дистанционным управлением 12, а в нагнетающей 15 гидравлической магистрали установлены обратные клапаны 7 и гидравлический предохранительный клапан 11. Нагнетающая 15 гидравлическая магистраль связана с пневмогидравлическим аккумулятором 9 и с портом подключения потребителей 10 через фильтр 13, установленный перед ними.The electro-hydraulic pump contains working chambers 1, in an amount of two or more, a power supply unit for creating high-voltage discharges, combined with a control unit 19 with a built-in computer, a pneumohydraulic accumulator 9 to reduce the pulsation of the working fluid. In each working chamber 1, by means of insulating inputs 3, electrodes 2 are mounted, on the high-voltage wires of which current sensors 4 are connected to the control unit and pressure sensors 5 and temperature 6 are connected to the control unit 19. The working chambers 1 are connected to the discharge 15 suction 16 and drain 17 hydraulic lines and are connected to the hydraulic tank 18 by means of check valves 8 and filter 14 installed in the suction 16 of the hydraulic line and the cavities of the working chambers 1 are connected to the drain 17 hydraulic nical backbone by means of hydraulic relief valves with remote control 12, and a pressurizing hydraulic line 15, a check valve 7 and a hydraulic booster 11. The pressure relief valve 15 with hydraulic line connected gas charged hydraulic accumulator 9 and the port 10 connecting users through a filter 13 mounted in front of them.

Работа электрогидравлического насоса заключается в следующем.The operation of the electro-hydraulic pump is as follows.

Перед включением электрогидравлического насоса с помощью блока управления 19 задаются его требуемые выходные параметры (подача, создаваемый напор, время цикла и время между циклами срабатывания рабочих камер и др.). При включении источника электроэнергии блок управления 19 проводит мониторинг состояния всех рабочих камер 1 путем отслеживания сигналов, поступающих от датчиков тока 4, давления 5 и температуры 6. В процессе обработки полученных сигналов блок управления 19 сравнивает их значения с заложенными в программу ЭВМ управления работой электрогидравлического насоса и посылает управляющие сигналы на блок питания, который формирует высоковольтные и низковольтные импульсы установленной частоты и силы тока. Высоковольтные импульсы подаются последовательно, в пределах цикла, одинакового у всех рабочих камер 1, на установленные в них с помощью изолирующих вводов 3 электроды 2, между которыми происходит высоковольтный разряд. Низковольтные импульсы подаются на гидравлические предохранительные клапаны с дистанционным управлением 12 в необходимых случаях с целью снижения давления в рабочих камерах 1.Before turning on the electro-hydraulic pump with the help of the control unit 19, its required output parameters (supply, created pressure, cycle time and time between operating cycles of the working chambers, etc.) are set. When the power source is turned on, the control unit 19 monitors the status of all the working chambers 1 by monitoring the signals from the current sensors 4, pressure 5 and temperature 6. In the process of processing the received signals, the control unit 19 compares their values with those stored in the computer program for controlling the operation of the electro-hydraulic pump and sends control signals to the power supply, which generates high-voltage and low-voltage pulses of the set frequency and current strength. High-voltage pulses are supplied sequentially, within a cycle identical for all working chambers 1, to the electrodes 2 installed in them using insulating inputs 3, between which a high-voltage discharge occurs. Low-voltage pulses are fed to the hydraulic safety valves with remote control 12, if necessary, in order to reduce the pressure in the working chambers 1.

При высоковольтном разряде в рабочих камерах 1 рабочая жидкость мгновенно вскипает, образуя парогазовую смесь, которая расширяясь, создает ударную волну повышенного давления, регулирование интенсивности которой осуществляется гидравлическими предохранительными клапанами с дистанционным управлением 12 путем сброса излишков рабочей жидкости через сливную 17 гидравлическую магистраль в гидравлический бак 18. При этом находящаяся под высоким давлением в рабочих камерах 1 рабочая жидкость через обратные клапаны 7 вытесняется в нагнетающую 15 гидравлическую магистраль, дополнительно очищается, проходя через фильтр 13, и поступает в порт подключения потребителей 10, заряжая при необходимости пневмогидравлический аккумулятор 9. В случае чрезмерного засорения фильтра 13 срабатывает гидравлический предохранительный клапан 11, который сбрасывает рабочую жидкость, поступающую из нагнетающей 15 гидравлической магистрали в гидравлический бак 18. После затухания ударной волны образовавшееся в рабочих камерах 1 разряжение обеспечивает заполнение их рабочей жидкостью из гидравлического бака 18 через обратные клапаны 8, всасывающую 16 гидравлическую магистраль и фильтр 14. Далее рабочий процесс повторяется аналогично с частотой чередования высоковольтных и низковольтных импульсов, инициируемых блоком управления 19.When a high-voltage discharge in the working chambers 1, the working fluid instantly boils, forming a vapor-gas mixture, which, expanding, creates a shock wave of increased pressure, the intensity of which is controlled by hydraulic safety valves with remote control 12 by dumping excess working fluid through a drain 17 hydraulic line into the hydraulic tank 18 . At the same time, under high pressure in the working chambers 1, the working fluid through the check valves 7 is displaced into the discharge 15, the hydraulic line is additionally cleaned by passing through the filter 13, and enters the consumer connection port 10, charging the pneumohydraulic accumulator 9 if necessary. In case of excessive clogging of the filter 13, the hydraulic safety valve 11 is activated, which discharges the working fluid coming from the discharge line 15 into the hydraulic tank 18. After the shock wave attenuation, the vacuum formed in the working chambers 1 ensures that they are filled with hydraulic fluid from of the tank 18 through the check valves 8, the suction hydraulic line 16 and the filter 14. Next, the working process is repeated similarly with the frequency of alternating high-voltage and low-voltage pulses initiated by the control unit 19.

Таким образом, повышение эффективности работы электрогидравлического насоса достигается за счет использования автоматического регулирования выходных параметров, повышения надежности и в целом КПД системы путем автоматического регулирования и управления работой насоса на основе мониторинга его основных параметров в режиме реального времени; предотвращения возможного разрыва нагнетающей гидравлической магистрали при чрезмерном засорении фильтров; изменения количества одновременно функционирующих рабочих камер с целью регулирования величины расхода и пульсации рабочей жидкости.Thus, increasing the efficiency of the electro-hydraulic pump is achieved through the use of automatic control of the output parameters, increasing the reliability and overall efficiency of the system by automatically controlling and controlling the pump based on real-time monitoring of its main parameters; prevent possible rupture of the discharge hydraulic line in case of excessive clogging of the filters; changes in the number of simultaneously operating working chambers in order to control the flow rate and pulsation of the working fluid.

Claims

An electro-hydraulic pump containing working chambers with electrodes built into them using insulating inputs connected to a power supply unit, suction and discharge hydraulic lines connected to the working chambers through non-return valves, a pneumohydraulic accumulator installed in the discharge hydraulic line, characterized in that it further comprises a control unit combined with a power supply unit with a built-in computer, feedback means in the form of pressure and temperature sensors installed on p Other chambers, as well as current sensors mounted on both high-voltage wires of the electrodes of the working chambers, which monitor the pressure and temperature of the working fluid in the working chambers, as well as the current on the electrodes, in addition, contains hydraulic safety valves with remote control installed between the cavities working chambers and a drain hydraulic line, a filter installed in the discharge hydraulic line in front of the pneumohydraulic accumulator and the consumer connection port a hydraulic safety valve installed between the discharge hydraulic line and the hydraulic tank, as well as a filter installed in the intake hydraulic line.