CN106837896B - 一种模拟高原低气压环境的液压油箱 - Google Patents

一种模拟高原低气压环境的液压油箱 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱，包括油箱本体、抽真空管路和充气管路；抽真空管路和充气管路分别安装于油箱本体的侧面靠近顶端处；抽真空管路包括真空泵、电机和二位二通电磁阀d；真空泵通过二位二通电磁阀d与油箱本体连接；电机与真空泵相连；充气管路包括定量充气装置、气源和二位二通电磁阀c，气源向充气装置充气，充气装置通过二位二通电磁阀c与油箱本体连接。本发明的液压油箱通过两个相互独立的抽真空管路和充气管路实现了对油箱本体内部高海拔低气压的环境模拟，合理控制抽真空管路和充气管路的压力设定值，可模拟不同海拔高度气压环境，具有很强的灵活性和通用性。

Description

一种模拟高原低气压环境的液压油箱
技术领域
本发明涉及液压油箱领域，尤其是一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱。
背景技术
开式液压油箱是液压***不可缺少的元件之一，为减少油液污染一般在油箱盖上方设置空气滤清器，使外界大气与油箱内的空气经空气滤清器相通，维持油箱内气体压力为大气压力。现有的开式压力油箱多为增压油箱，主要由封闭的油箱本体、充气装置组成，通过充气装置向封闭油箱本体内部充入惰性气体，使得油箱本体内部具有一定压力。开式增压油箱多用于提高泵的吸油口压力，预防和减少液压泵出现吸空现象。
而现有的开式增压油箱不能用于模拟高海拔、低气压环境下开式液压油箱内气体的实际压力，无法在非高原环境下进行柱塞泵模拟低气压吸油压力试验。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱，解决开式增压油箱不能用于模拟高海拔、低气压环境下开式液压油箱内气体的实际压力的问题。
本发明中的低气压的气压值低于8×104pa。
具体的，本发明提供了一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱，包括油箱本体(15)、抽真空管路和充气管路；
抽真空管路和充气管路分别安装于油箱本体(15)的侧面靠近顶端处；
抽真空管路包括真空泵(1)、电机(2)和二位二通电磁阀d(19)；真空泵(1)通过二位二通电磁阀d(19)与油箱本体(15)连接；电机(2)与真空泵(1)相连；
充气管路包括定量充气装置(13)、气源(20)和二位二通电磁阀c(12)，气源(20)向充气装置(13)充气，充气装置(13)通过二位二通电磁阀c(12)与油箱本体(15)连接。
进一步地，所述油箱本体(15)包括进油口(16)和出油口(17)，其顶端安装有压力传感器b(14)，底端安装有放油截止阀(18)。
进一步地，所述抽真空管路还包括联轴器(3)、真空度计(4)和过滤器a(5)；
真空泵(1)的吸气口与真空度计(4)一侧端口连接，真空度计(4)另一侧端口与过滤器a(5)出口管路连接，过滤器a(5)进口通过二位二通电磁阀d(19)与油箱本体(15)连接，电机(2)通过联轴器(3)安装于真空泵(1)上。
进一步地，所述定量充气装置(13)包括腔体I和腔体II，腔体I和腔体II之间有活塞。
进一步地，所述充气管路还包括过滤器b(6)、减压阀(7)、压力传感器a(8)、储气罐(9)、二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)；
过滤器b(6)进口与气源(20)连接，过滤器b(6)出口与减压阀(7)的进口连接，减压阀(7)的出口通过三通接头与传感器a(8)和储气罐(9)相连接，储气罐(9)另两个端口分别与二位二通电磁阀a(10)和二位二通电磁阀b(11)相连接；二位二通电磁阀a(10)与定量充气装置(13)的腔体I相连接，二位二通电磁阀b(11)与定量充气装置(13)的腔体II相连接，定量充气装置(13)的腔体II出口与二位二通电磁阀c(12)的进口连接，二位二通电磁阀c(12)的出口安装于油箱本体(15)上，二位二通电磁阀e(21)安装于定量充气装置(13)的进口端。
特别地，一种所述液压油箱的液位控制方法，包括初始液位时、液位下降时和液位上升时三种情况下的压力控制过程；
初始液位时，液压油箱中的初始压力大于期望压力，抽真空管路工作，使得油液上方的压力达到期望压力；
液位下降时，启动充气管路，气源(20)对定量充气装置(13)充气，直至定量充气装置(13)内的压力大于期望压力，之后定量充气装置(13)中的气体进入液压油箱，使得油液上方的压力达到期望压力；
液位上升时，抽真空管路工作，使得油液上方的压力达到期望压力。
进一步地，所述初始液位控制过程具体为：二位二通电磁阀d(19)通电，二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀e(21)断电，启动电机(2)，电机(2)驱动真空泵(1)运行，压力传感器b(14)实时检测油液上方空气的压力值，当压力值下降至期望值时，二位二通电磁阀c(12)和电机(2)断电。
进一步地，所述液位下降控制过程包括以下步骤：
S101：启动充气管路；
二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀d(19)断电，二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)通电，气源(20)通电工作；
S102：气源(20)输出的气体经过滤器b(6)、减压阀(7)后进入储气罐(10)，后经二位二通电磁阀b(11)进入定量充气装置(13)的腔体II，当储气罐(13)的压力高于油箱本体(15)中的初始压力后气源(20)断电停止工作，二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)断电；
S103：二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀c(12)通电，二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀d(19)和二位二通电磁阀e(21)断电，储气罐(9)中的气体进入定量充气装置(13)的腔体I，推动活塞将腔体II中的气体通入液面上方，当油液上方压力值下降至期望值时，二位二通电磁阀c断电。
进一步地，所述液位上升控制过程具体为：二位二通电磁阀d(19)通电，二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀e(21)断电，启动电机(2)，电机(2)驱动真空泵(1)运行，抽真空管路开始工作，压力传感器b(14)实时检测油液上方空气的压力值，当该压力值下降至期望值时，二位二通电磁阀d(19)和电机(2)断电，电机(2)停止运行。
本发明的液压油箱通过两个相互独立的抽真空管路和充气管路实现了对油箱本体内部高海拔低气压的环境模拟，能够模拟高原环境条件下液压油箱低气压，用于完成柱塞泵低压吸油实验。合理控制抽真空管路和充气管路的压力设定值，可模拟不同海拔高度气压环境，具有很强的灵活性和通用性。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是本发明的液压油箱的原理图；
图中：1-真空泵、2-电机、3-联轴器、4-真空度计、5-过滤器a、6-过滤器b、7-减压阀、8-压力传感器a、9-储气罐、10-二位二通电磁阀a、11-二位二通电磁阀b、12-二位二通电磁阀c、13-定量充气装置、14-压力传感器b、15-油箱本体、16-进油口、17-出油口、18-放油截止阀、19-二位二通电磁阀d、20-气源、21-二位二通电磁阀e。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱，包括油箱本体(15)、抽真空管路和充气管路。
抽真空管路和充气管路分别安装于油箱本体(15)的侧面靠近顶端处。
油箱本体(15)包括进油口(16)和出油口(17)，其顶端安装有压力传感器b(14)，底端安装有放油截止阀(18)。
抽真空管路包括真空泵(1)、电机(2)、联轴器(3)、真空度计(4)、过滤器a(5)和二位二通电磁阀d(19)。真空泵(1)的吸气口与真空度计(4)一侧端口通过软管连接，真空度计(4)另一侧端口与过滤器a(5)出口管路连接，过滤器a(5)进口通过硬管串联二位二通电磁阀d(19)后与油箱本体(15)通过硬管连接。电机(2)通过联轴器(3)安装于真空泵(1)上。
充气管路包括过滤器b(6)、减压阀(7)、压力传感器a(8)、储气罐(9)、二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀c(12)、定量充气装置(13)、气源(20)和二位二通电磁阀e(21)。
过滤器b(6)进口通过软管与气源(20)连接，过滤器b(6)出口与减压阀(7)的进口通过硬管连接，减压阀(7)的出口通过三通接头与传感器a(8)和储气罐(9)相连接，储气罐(9)另两个端口分别通过硬管与二位二通电磁阀a(10)和二位二通电磁阀b(11)相连接。定量充气装置(13)包括腔体I和腔体II，腔体I和腔体II之间有活塞，二位二通电磁阀a(10)与定量充气装置(13)的腔体I相连接，二位二通电磁阀b(11)与定量充气装置(13)的腔体II相连接，定量充气装置(13)的腔体II出口通过硬管与二位二通电磁阀c(12)的进口连接，二位二通电磁阀c(12)的出口通过硬管安装于油箱本体(15)上，二位二通电磁阀e(21)安装于定量充气装置(13)的腔体I上。
气源(20)可以为空压机。
该液压油箱的油液上方的压力控制包括初始液位时、液位下降时和液位上升时三种情况下的压力控制过程。
初始液位时压力控制过程：
初始时刻，油箱本体(15)中的油液在所需的最高液位H0时，此时油液上方空气压力为p0，即初始压力，为模拟高原低气压环境下的大气压力，即期望压力p1(p1<p0)，二位二通电磁阀d(19)通电，二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀e(21)断电，启动电机(2)，电机(2)驱动真空泵(1)运行，抽真空管路开始工作，压力传感器b(14)实时检测油液上方空气的压力值，当该压力值下降至期望压力p1时，二位二通电磁阀c(12)断电、电机(2)停止运行。
液位下降时压力控制过程：
当油箱本体(15)内部液位下降时，油液上方空气体积膨胀，根据热力学定律，该过程可等效为等温膨胀过程，油液上方空气的大气压力值会随液位下降而低于设定的期望压力p1，为实现油液上方空气的压力在液位下降过程中保持p1不变，包括以下控制步骤：
S101：启动充气管路。
二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀d(19)断电，二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)通电，气源(20)通电工作。
S102：气源(20)输出的气体经过滤器b(6)、减压阀(7)后进入储气罐(10)，后经二位二通电磁阀b(11)进入定量充气装置(13)的腔体II，储气罐(13)的压力通过压力传感器a(8)检测，当压力达到p2(p2>p0>p1)后气源(20)断电停止工作，二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)断电，完成充气准备工作。
S103：二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀c(12)通电，二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀d(19)和二位二通电磁阀e(21)断电，储气罐(9)中压力为p2的气体进入定量充气装置(13)的腔体I，推动活塞将腔体II中压力为p2的气体通入液面上方，补偿液面下降导致的上方空气压力降低，压力传感器b(14)实时检测油液上方空气的压力值，当该压力值下降至期望值p1时，二位二通电磁阀c断电，维持油箱液位上方空气压力值为期望压力p1。
当定量充气装置(13)一次行程通入油液液面上方压力为p2的气体不足以满足要求时，二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀c(12)断电，二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)通电，再次将定量充气装置(13)腔体II充满。
液位上升时压力控制过程：
当油箱本体内部液位上升时，油液上方空气体积压缩，根据热力学定律，该过程可等效为等温压缩过程，油液上方空气的大气压力值会随液位上升而高于设定的期望压力p1，为实现油液上方空气的大气压力在液位上升过程中保持p1不变，启动抽真空管路。
二位二通电磁阀d(19)通电，二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀e(21)断电，启动电机(2)，电机(2)驱动真空泵(1)运行，抽真空管路开始工作，压力传感器b(14)实时检测油液上方空气的压力值，当该压力值下降至期望压力p1时，二位二通电磁阀d(19)和电机(2)断电，电机(2)停止运行，通过二位二通电磁阀c(19)的通断维持油箱液位上方空气压力值为期望压力p1。
综上所述，本发明提供了一种模拟高原低气压环境的液压油箱，该液压油箱通过两个相互独立的抽真空管路和充气管路实现了对油箱本体内部高海拔低气压的环境模拟，能够模拟高原环境条件下液压油箱低气压，用于完成柱塞泵低压吸油实验。合理控制抽真空管路和充气管路的压力设定值，可模拟不同海拔高度气压环境，具有很强的灵活性和通用性。
尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱，其特征在于，包括油箱本体(15)、抽真空管路和充气管路；
抽真空管路和充气管路分别安装于油箱本体(15)的侧面靠近顶端处；
抽真空管路包括真空泵(1)、电机(2)和二位二通电磁阀d(19)；真空泵(1)通过二位二通电磁阀d(19)与油箱本体(15)连接；电机(2)与真空泵(1)相连；
充气管路包括定量充气装置(13)、气源(20)和二位二通电磁阀c(12)，气源(20)向充气装置(13)充气，充气装置(13)通过二位二通电磁阀c(12)与油箱本体(15)连接；
所述定量充气装置(13)包括腔体I和腔体II，腔体I和腔体II之间有活塞。
2.根据权利要求1所述的一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱，其特征在于，所述油箱本体(15)包括进油口(16)和出油口(17)，其顶端安装有压力传感器b(14)，底端安装有放油截止阀(18)。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱，其特征在于，所述抽真空管路还包括联轴器(3)、真空度计(4)和过滤器a(5)；
真空泵(1)的吸气口与真空度计(4)一侧端口连接，真空度计(4)另一侧端口与过滤器a(5)出口管路连接，过滤器a(5)进口通过二位二通电磁阀d(19)与油箱本体(15)连接，电机(2)通过联轴器(3)安装于真空泵(1)上。
4.根据权利要求3所述的一种用于模拟高原低气压环境的液压油箱，其特征在于，所述充气管路还包括过滤器b(6)、减压阀(7)、压力传感器a(8)、储气罐(9)、二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)；
过滤器b(6)进口与气源(20)连接，过滤器b(6)出口与减压阀(7)的进口连接，减压阀(7)的出口通过三通接头与传感器a(8)和储气罐(9)相连接，储气罐(9)另两个端口分别与二位二通电磁阀a(10)和二位二通电磁阀b(11)相连接；二位二通电磁阀a(10)与定量充气装置(13)的腔体I相连接，二位二通电磁阀b(11)与定量充气装置(13)的腔体II相连接，定量充气装置(13)的腔体II出口与二位二通电磁阀c(12)的进口连接，二位二通电磁阀c(12)的出口安装于油箱本体(15)上，二位二通电磁阀e(21)安装于定量充气装置(13)的进口端。
5.一种权利要求1-4任一所述液压油箱的液位控制方法，其特征在于，包括初始液位时、液位下降时和液位上升时三种情况下的压力控制过程；
初始液位时，液压油箱中的初始压力大于期望压力，抽真空管路工作，使得油液上方的压力达到期望压力；
液位下降时，启动充气管路，气源(20)对定量充气装置(13)充气，直至定量充气装置(13)内的压力大于期望压力，之后定量充气装置(13)中的气体进入液压油箱，使得油液上方的压力达到期望压力；
液位上升时，抽真空管路工作，使得油液上方的压力达到期望压力。
6.根据权利要求5所述的液压油箱的液位控制方法，其特征在于，所述初始液位控制过程具体为：二位二通电磁阀d(19)通电，二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀e(21)断电，启动电机(2)，电机(2)驱动真空泵(1)运行，压力传感器b(14)实时检测油液上方空气的压力值，当压力值下降至期望值时，二位二通电磁阀c(12)和电机(2)断电。
7.根据权利要求5或6所述的液压油箱的液位控制方法，其特征在于，所述液位下降控制过程包括以下步骤：
S101：启动充气管路；
二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀d(19)断电，二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)通电，气源(20)通电工作；
S102：气源(20)输出的气体经过滤器b(6)、减压阀(7)后进入储气罐(10)，后经二位二通电磁阀b(11)进入定量充气装置(13)的腔体II，当储气罐(13)的压力高于油箱本体(15)中的初始压力后气源(20)断电停止工作，二位二通电磁阀b(11)和二位二通电磁阀e(21)断电；
S103：二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀c(12)通电，二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀d(19)和二位二通电磁阀e(21)断电，储气罐(9)中的气体进入定量充气装置(13)的腔体I，推动活塞将腔体II中的气体通入液面上方，当油液上方压力值下降至期望值时，二位二通电磁阀c断电。
8.根据权利要求7所述的液压油箱的液位控制方法，其特征在于，所述液位上升控制过程具体为：二位二通电磁阀d(19)通电，二位二通电磁阀a(10)、二位二通电磁阀b(11)、二位二通电磁阀c(12)和二位二通电磁阀e(21)断电，启动电机(2)，电机(2)驱动真空泵(1)运行，抽真空管路开始工作，压力传感器b(14)实时检测油液上方空气的压力值，当该压力值下降至期望值时，二位二通电磁阀d(19)和电机(2)断电，电机(2)停止运行。
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