TWI628365B - Closed hydraulic brake equipment - Google Patents

Abstract

本發明的封閉型液壓煞車設備用以對一轉動負載進行煞車，且包括一煞車迴路、一蓄壓管線及一控制系統。煞車迴路可供液壓油流動，並透過液壓油來對煞車迴路的一齒輪泵進行煞車。蓄壓管線連接煞車迴路，且可儲存液壓油，並強制釋出液壓油流至齒輪泵。控制系統連接煞車迴路及蓄壓管線，並用以控制蓄壓管線。本發明還透過蓄壓管線來調節油管之管壁壓力，確保管壁及設備安全，更可提高煞車效率。

Description

封閉型液壓煞車設備

本發明係與煞車系統有關，特別是指一種封閉型液壓煞車設備。

轉動中的設備當要進行功能測試、維修、檢查及保養等，都需要將設備停止，以確保人員安全。但面對大型設備，例如化學工廠、鐵工廠或其他使用大動力的工廠端，要讓設備停止運作，通常會透過外力來讓設備停止。

這個外力也就是煞車，煞車可以透過來令片或煞車片的摩擦來產生煞車效果，但來令片或煞車片會因為摩擦損耗需要經常更換，更可能在摩擦過程中產生火花，而造成危險。

因此，面對這類危險工作環境的煞車，特別是不容許產生火花時，通常會採用封閉型液壓煞車技術，例如台灣I431208號專利液壓煞車裝置、台灣I448401號專利揭露一種液壓煞車裝置及其控制方法、台灣I440779號專利揭露一種減少熱產生的液壓剎車裝置。台灣I440779號專利應用上若碰到特殊情況或危險時，可能無法及時且有效率地透過液壓油來對設備進行煞車，因為平常運轉中液壓油沒有在油管中流動，因此，當要進行煞車時，齒輪泵才緩緩帶動液壓油而流入齒輪泵內，這樣通常需要較多的時間才能進行煞車。

有鑑於上述缺失，本發明的目的在於提供一種封閉型液壓煞車設備，其可在減少熱產生的條件下有效率地產生煞車功能，並進行煞車。

為達成上述目的，本發明的封閉型液壓煞車設備用以對一轉動負載進行煞車，且包括一煞車迴路、一蓄壓管線及一控制系統。煞車迴 路可供液壓油流動，並透過液壓油來對煞車迴路的一齒輪泵進行煞車。蓄壓管線連接煞車迴路，且可儲存液壓油，並強制釋出液壓油流至齒輪泵。控制系統連接煞車迴路及蓄壓管線，並用以控制蓄壓管線。

本發明的封閉型液壓煞車裝置不是透過摩擦方式來進行煞車，所以不會產生火花、粉塵與高溫高熱，可以使用在含易爆氣體場所。此外，本發明還可透過蓄壓管線來調節油管之管壁壓力，確保管壁及設備安全。

有關本發明所提供之封閉型液壓煞車設備的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧封閉型液壓煞車設備

11‧‧‧煞車迴路

111‧‧‧齒輪泵

113‧‧‧油箱

115‧‧‧出油管線

1151‧‧‧出油油管

1153‧‧‧出油電磁閥

117‧‧‧回油管線

1171‧‧‧回油油管

1173‧‧‧止逆閥

1175‧‧‧壓力感測器

1177‧‧‧電液比例控制閥

1179‧‧‧回油電磁閥

13‧‧‧蓄壓管線

131‧‧‧蓄壓油管

1311‧‧‧前端

1313‧‧‧後端

133‧‧‧蓄壓裝置

1331‧‧‧壓力缸

1333‧‧‧氣體填充閥

1335‧‧‧液體填充閥

1337‧‧‧氣囊

135‧‧‧止逆閥

137‧‧‧蓄壓電磁閥

15‧‧‧充氣管線

151‧‧‧氣管

153‧‧‧氣體電磁閥

17‧‧‧控制系統

30‧‧‧轉動負載

第1圖是本發明的封閉型液壓煞車設備的組成示意圖。

第2圖是第1圖中蓄壓裝置的剖視示意圖。

第3圖是本發明的封閉型液壓煞車設備應用在正常模式液壓油流動方向示意圖。

第4圖是本發明的封閉型液壓煞車設備應用在煞車模式液壓油流動方向示意圖。

第5圖是本發明的封閉型液壓煞車設備應用在減少熱模式液壓油流動方向示意圖。

第6圖是本發明的封閉型液壓煞車設備應用在蓄壓模式液壓油流動方向示意圖。

第7圖是本發明的封閉型液壓煞車設備應用在洩壓模式液壓油流動方向示意圖。

以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的封閉型液壓煞車設備的組成構件及達成功效來作說明。然各圖式中 封閉型液壓煞車設備的構件、尺寸及外觀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。

如第1圖所示，該圖是本發明的封閉型液壓煞車設備10的示意圖。本發明的封閉型液壓煞車設備10用以對轉動負載30進行煞車作業，轉動負載30例如馬達、旋轉輪等。封閉型液壓煞車設備10包括一煞車迴路11、一蓄壓管線13(圖中以單點鏈線表示)、一充氣管線15(圖中以雙點鏈線表示)及一控制系統17。煞車迴路11可供液壓油流動，並透過液壓油來對一齒輪泵111進行煞車。齒輪泵111連接轉動負載30的轉軸31。蓄壓管線13連接煞車迴路11，且可儲存液壓油並強制推動或排放液壓油至齒輪泵111，以對轉動負載30進行煞車。充氣管線15連接煞車迴路11，且可透過氣體使齒輪泵111內液壓油排出。控制系統17連接煞車迴路11、蓄壓管線13及充氣管線15。

煞車迴路11除了齒輪泵111，還包括一油箱113、一出油管線115及一回油管線117。出油管線115連接油箱113及齒輪泵111。回油管線117連接齒輪泵111及油箱113。出油管線115包括出油油管1151及連接出油油管的出油電磁閥1153。回油管線117包括回油油管1171及連接回油油管1171的止逆閥1173、壓力感測器1175、電液比例控制閥1177與回油電磁閥1179，止逆閥1173為了避免液壓油回流至齒輪泵111。

電液比例控制閥1177(簡稱比例閥)可以是比例電磁鐵控制閥、一般液壓閥或伺服閥的其中一者。本發明是採用比例電磁鐵控制閥，其可透過控制系統17給定的輸入電壓或電流信號連續地按比例遠距離控制流體的方向、壓力和流量。

蓄壓管線13包括蓄壓油管131、蓄壓裝置133、止逆閥135及蓄壓電磁閥137。蓄壓油管131的前、後兩端1311、1313分別連接回油管線117及出油管線115。蓄壓裝置133連接蓄壓油管131。止逆閥135連接蓄壓油管131，且位在蓄壓裝置133的前端，並僅允許液壓油單方向從回油管線117流入蓄壓油管131。蓄壓電磁閥137連接蓄壓油管131及控制系統17，且位在蓄壓裝置133的後端。

充氣管線15連接煞車迴路11，且用以透過氣體使齒輪泵111 內的液壓油排出。充氣管線15包括一氣管151及一氣體電磁閥153。氣管151的兩端分別連接油箱113及出油管線115。氣體電磁閥153連接氣管151及控制系統17。控制系統17控制氣體電磁閥153的運作。

其中，齒輪泵111連接出油管線115、充氣管線15及蓄壓管線13可藉由三通的連接管來做連接，因此，其他能讓這三種管線與齒輪泵111的連接也是本領域技術人員能完成。

如第2圖所示，該圖是蓄壓裝置的剖視示意圖。蓄壓裝置133包括一壓力缸1331、一氣體填充閥1333、一液體填充閥1335及一氣囊1337。氣體填充閥1333連接壓力缸1331及氣囊1337，用以對氣囊1337充氣或洩氣。液體填充閥1335連接壓力缸1331及蓄壓油管(圖中未繪示)，以使蓄壓油管內的液壓油能從液體填充閥1335進入壓力缸1331內。

蓄壓裝置133的運作是先填入氣體(例如氮氣)至氣囊1337內，以達到安全的壓力範圍。當壓力增加時，氣體受壓縮，蓄壓裝置133會從蓄壓油管將液壓油吸入，直到氣壓與液壓達到平衡，才停止填充液壓油。

當壓力降低時，原受壓縮的氣體會膨脹，促使液壓油流出。蓄壓裝置133所使用的是一個「內膽充氣式蓄壓器」，氣囊式裝在內部的橡膠氣囊，確保氣體和液體隔開。蓄壓裝置133具有反應迅速、性能優良、容積大、不易漏氣且不會油氣混雜的可能性。皮囊材質為橡膠，過大的壓力波動會降低其使用壽命。

在正常模式中，如第3圖所示，圖中實線箭頭標示方向是代表液壓油流動方向。出油電磁閥1153及回油電磁閥1179是打開的，但氣體電磁閥153及蓄壓電磁閥137都是關閉，因此，油箱113內的液壓油可經由齒輪泵111帶動而流過出油電磁閥1153及出油油管1151，並通過齒輪泵111內而流入回油油管1171及油箱113。其中，止逆閥1173可避免液壓油回流至齒輪泵111。比例閥1177可依據煞車力道調整閥門開啟的比例。回油電磁閥1179可決定液壓油是否流回油箱113。這個模式中，比例閥1177可以是完全開啟或大致完全開啟。

當要進行煞車時，如第4圖所示，圖中實線箭頭標示方向是 代表液壓油流動方向。比例閥1177可透過控制系統17的控制信號來提供不同程度的煞車力道。要進行急煞時，回油電磁閥1179是被關閉，比例閥1177可完全被關閉，以阻擋液壓油回流出，這樣齒輪泵111會受到液壓油的壓力，而對轉動負載30進行煞車。當要進行緩煞車時，控制信號可控制比例閥1177局部關閉，以使齒輪泵111緩緩累積壓力而對轉動負載30進行煞車。

因為液壓油回流過程中容易在齒輪泵111內累積熱能，如此，不僅會縮短液壓油使用壽命，更會發生煞車失效的問題。因此，本發明還提供減少熱模式，如第5圖所示，圖中實線箭頭標示方向是代表液壓油流動方向。減少熱模式是減少齒輪泵111內的液壓油來避免溫度升高，減少熱模式是開啟氣體電磁閥153及回油電磁閥1179，並關閉出油電磁閥1153及蓄壓電磁閥137，以使齒輪泵111及回油管線117內的液壓油被氣體推動而回流至回油電磁閥1179及油箱113內。

在其它實施例中，充氣管線15也可以藉由額外的供氣設備來提供氣體，以藉由氣體推動齒輪泵111內的液壓油，而使液壓由排出齒輪泵111。減少熱模式能夠使液壓油不會經常與管壁摩擦而累積油溫，造成液壓油變質，所以不需要時常更換耗材，可以拉長裝置的保養週期，降低基本的維修成本。

本發明還提供蓄壓模式及洩壓模式，蓄壓模式的運作大致與正常模式相似，洩壓模式大致也與煞車模式相似。進行蓄壓模式及洩壓模式時都會關閉充氣管線。

首先，說明蓄壓模式進行蓄壓作業，如第6圖所示，圖中實線箭頭標示方向是代表液壓油流動方向。這個作業會控制系統17關閉回油電磁閥1179，而使齒輪泵111帶動出油管線115及回油管線117中的液壓油流至蓄壓油管13內，蓄壓裝置133從蓄壓油管131內吸入液壓油，表示，液壓油會暫時儲存在蓄壓裝置133內，而不會回流至油箱113。再者，止逆閥135也可以避免液壓油回流至回油管線117。

當有煞車需求時，可藉由洩壓模式來進行煞車作業，如第7圖所示，圖中實線箭頭標示方向是代表液壓油流動方向。洩壓模式中控制 系統17是控制蓄壓電磁閥137開啟，並控制蓄壓裝置133增加氣體壓力來強制排出液壓油通過蓄壓油管131及出油油管115至齒輪泵111，因此，洩壓模式能較煞車模式提供更有效率地煞車，以達到緊急煞車的目的。

此外，洩壓模式中，若回油電磁閥1179及比例閥1177都是開啟的，這樣，液壓油也可以回流至油箱113內。在其他實施例中，若要提高煞車效率，蓄壓裝置133可以安裝在靠近齒輪泵111的位置，以使被釋放的液壓油快速流至齒輪泵111。

如此，本發明的封閉型液壓煞車設備可以有效率地進行煞車並減少液壓油的熱累積，以提高設備的穩定性。

最後，強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (5)

1. 一種封閉型液壓煞車設備，用以對一轉動負載進行煞車，且包括：一煞車迴路，可供液壓油流動，並透過該液壓油來對該煞車回路的一齒輪泵進行煞車；一蓄壓管線，連接該煞車迴路，且可儲存該液壓油，並強制釋出該液壓油流至該齒輪泵；及一控制系統，連接該煞車迴路及該蓄壓管線，並用以控制該蓄壓管線。
2. 如申請專利範圍第1項所述的封閉型液壓煞車設備，其中，該煞車迴路還包括一油箱、一出油管線及一回油管線，該出油管線連接該油箱及該齒輪泵，該回油管線連接該齒輪泵及該油箱，該蓄壓管線包括一蓄壓油管、一蓄壓裝置、一止逆閥及一蓄壓電磁閥，該蓄壓油管的前、後兩端分別連接該回油管線及該出油管線，該蓄壓裝置連接該蓄壓油管，該止逆閥連接該蓄壓油管，且位在該蓄壓裝置的前端，該蓄壓電磁閥連接該蓄壓油管及該控制系統，且位在該蓄壓裝置的後端。
3. 如申請專利範圍第2項所述的封閉型液壓煞車設備，其中，該蓄壓裝置包括一壓力缸、一氣體填充閥、一液體填充閥及一氣囊，該氣體填充閥連接該壓力缸及該氣囊，用以對該氣囊充氣或洩氣，該液體填充閥連接該壓力缸及該蓄壓油管。
4. 如申請專利範圍第2項所述的封閉型液壓煞車設備，還包括一充氣管線，連接該煞車迴路，且用以透過氣體使該齒輪泵內的該液壓油排出。
5. 如申請專利範圍第4項所述的封閉型液壓煞車設備，其中，該充氣管線有一氣管及一氣體電磁閥，該氣管連接該油箱及該出油管線，該氣體電磁閥連接該氣管及該控制系統，該控制系統控制該氣體電磁閥。