CN107228097A - 一种非静止密闭加压泵站及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种非静止密闭加压泵站及其控制方法，要解决的技术问题是传统的油箱会出现油液泄漏，密闭油箱会产生负压或者吸空，泵无法正常吸油。本发明包括油箱和储能装置，所述的储能装置内部设有储气皮囊，储能装置上部的储气皮囊内为储气区，储能装置下部的储气皮囊外为储液区，储液区通过管路与油箱相连通；所述的油箱上设有排气口。采用上述技术方案后的本发明实现非水平面内旋转部件执行机构动作时，泵站油箱在旋转和执行元件做伸缩动作过程中，保证泵站油箱一直处于满油且加压状态，避免泵出现吸空现象。

Description

一种非静止密闭加压泵站及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种泵站，具体涉及一种应用于非静止工况的密闭加压泵站及其控制方法。
背景技术
在非水平面内旋转部件执行动作时，某些结构设计无法使用回转接头或者管路支架通过静止液压泵站给该旋转部件执行元件供油，因此，只能把泵站设计在该旋转部件上面，让泵站跟随旋转部件一起旋转。在泵站油箱跟随旋转时，传统设计有呼吸器的油箱会出现油液从呼吸器泄漏，普通密闭油箱旋转和执行元件动作如油缸动作导致的液位变化都会影响泵的正常吸油性能，必然会产生负压或者吸空，这给泵和控制元件的寿命以及执行机构的可靠性带来很大影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是传统的油箱会出现油液泄漏，密闭油箱会产生负压或者吸空，泵无法正常吸油，提供一种能满足泵站在旋转和执行元件动作过程中，泵站油箱一直处于满油状态，且油箱一直处于加压状态，保证泵站能够在任意位置工作时都能正常吸油的非静止密闭加压泵站及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种非静止密闭加压泵站，包括油箱和储能装置，所述的储能装置内部设有储气皮囊，储能装置上部的储气皮囊内为储气区，储能装置下部的储气皮囊外为储液区，储液区通过管路与油箱相连通；所述的油箱上设有排气口。
所述的油箱上还设有加油口、放油口、吸油口和回油口，吸油口通过油泵与执行机构相连接，回油口通过回油管路与执行机构相连接，加油口、放油口、吸油口和回油口与油箱之间均设有阀门。
与加油口相连设有加油***，所述的加油***包括泵源，泵源与加油口之间设有流量控制阀、电磁球阀和减压阀，电磁球阀和减压阀之间还设有安全阀。
所述的排气口与油箱之间设有球阀。
所述的储气皮囊为橡胶皮囊。
所述的油箱上设有压力传感器。
一种非静止密闭加压泵站的控制方法，包括以下步骤：①向储气皮囊内充入气体；②采用加油***向油箱加油；③执行元件动作：油缸伸出时，无杆腔进油，有杆腔回油，油箱流出液压油体积大于流入，属于液压油净流出状态，这时，蓄能装置气体压紧储气皮囊，储气皮囊使液压油进入油箱，油箱里面的油通过泵进入油缸，蓄能装置内的液压油补充油箱净流出的液压油，净流出液压油的体积等于蓄能装置上部压缩气体增大的体积；油缸缩回时，油箱流入液压油体积大于流出，属于液压油净流入状态，这时，泵站油箱净流入的液压油进入油箱和蓄能装置底部，压紧储气皮囊进而压缩上部气体，油液的净流入体积等于蓄能装置上部压缩气体被压缩的体积。
步骤②所述的采用加油***向油箱加油时，将加油***的出口接至油箱的加油口，打开油箱上的排气口球阀，启动加油***泵源，电磁球阀得电换向，加油***开始工作；通过调节流量控制阀和减压阀调节加油的流量和压力，此时空气通过排气口排出；当空气完全排出后，关闭排气口球阀，继续向油箱内加油，此时储气皮囊内的气体被压缩，油箱内压力开始上升，当油箱内油压力上升至设定值后，电磁球阀失电换向，关闭加油口球阀，完成加油。
所述油箱的预充加压压力大于蓄能装置上部储气皮囊内压缩气体的压力。
所述储气皮囊内气体压力大于大气压。
采用上述结构的本发明实现非水平面内旋转部件执行机构动作时，泵站油箱在旋转和执行元件做伸缩动作过程中，保证泵站油箱一直处于满油且加压状态，避免泵出现吸空现象。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明储能装置内部结构示意图；
图3是本发明加油***示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种非静止密闭加压泵站，包括油箱1和储能装置2，所述的储能装置2内部设有储气皮囊21，储能装置2上部的储气皮囊21内为储气区22，储能装置2下部的储气皮囊21外为储液区23，储液区通过管路与油箱1相连通；所述的油箱1上设有排气口15。储气皮囊21通过充气口24充入惰性压缩气体如氮气，惰性压缩气体撑开皮囊，使储气皮囊21变大。储气皮囊21利用气体的可压缩性来改变储液区的大小；当液压油压力升高到大于储气皮囊充气压力时，液压油通过进油口25进入储能装置下部，由此气体被压缩，被压缩储气皮囊充气压力等于液压油压力时停止压缩，当液压油压力下降时，储气皮囊内气体膨胀，进而将液压油压入油箱。
所述的油箱1上还设有加油口11、放油口12、吸油口13和回油口14，吸油口13通过油泵与执行机构相连接，回油口14通过回油管路与执行机构相连接，加油口11、放油口12、吸油口13和回油口14与油箱1之间均设有阀门。储能装置的进油口25与油箱之间设有阀门，根据需要控制各个阀门的开闭。
与加油口11相连设有加油***6，所述的加油***6包括泵源65，泵源65与加油口11之间设有流量控制阀61、电磁球阀62和减压阀64，电磁球阀62和减压阀64之间还设有安全阀63。流量控制阀选用小流量控制阀，控制加油的流量，减压阀采用低压减压阀，控制加油的最大压力。
所述的排气口15与油箱1之间设有球阀17。
所述的储气皮囊21为橡胶皮囊。由于蓄能装置中间用储气皮囊隔开，因此任何时候，液压油跟空气不直接接触且油箱一直充满液压油，排除了泵吸入空气的可能。充分利用气体的可压缩特性，通过气体的体积变化改变蓄能装置下部液压油的体积，适应油缸伸缩动作出现液压油体积差需求。
所述的油箱1上设有压力传感器16，检测油箱内部压力。
一种非静止密闭加压泵站的控制方法，包括以下步骤：①向储气皮囊内充入气体；②采用加油***向油箱加油；③执行元件动作：油缸伸出时，无杆腔进油，有杆腔回油，油箱流出液压油体积大于流入，属于液压油净流出状态，这时，蓄能装置气体压紧储气皮囊，储气皮囊使液压油进入油箱，油箱里面的油通过泵进入油缸，蓄能装置内的液压油补充油箱净流出的液压油，净流出液压油的体积等于蓄能装置上部压缩气体增大的体积；油缸缩回时，油箱流入液压油体积大于流出，属于液压油净流入状态，这时，泵站油箱净流入的液压油进入油箱和蓄能装置底部，压紧储气皮囊进而压缩上部气体，油液的净流入体积等于蓄能装置上部压缩气体被压缩的体积。
步骤②所述的采用加油***向油箱加油时，将加油***的出口接至油箱的加油口，打开油箱上的排气口球阀，启动加油***泵源，电磁球阀62得电换向，加油***开始工作；通过调节流量控制阀61和减压阀64调节加油的流量和压力，此时空气通过排气口排出；当空气完全排出后，关闭排气口球阀，继续向油箱内加油，此时储气皮囊内的气体被压缩，油箱内压力开始上升，当油箱内油压力上升至设定值后，电磁球阀62失电换向，关闭加油口球阀，完成加油。带有稳压措施减压阀和溢流阀的加油***给该泵站油箱加油时，油箱内油液被逐渐加压，加油***压力高于蓄能装置上部充气压力，储能装置上部压力通过充气***保证，由于油箱跟蓄能装置底部连接，因此油液通过压紧储气皮囊，使上部充气的储气区变小，从而油液进入蓄能装置底部，让蓄能装置下部充入液压油。
加油***工作过程：加油***平时不工作，与油箱之间相互断开，当油箱需要加油时才会启动。油缸伸出时，无杆腔进油，有杆腔回油，油缸内的进油量和出油量出现体积差，当油缸活塞杆全部伸出时，体积差达到最大置，体积差的最大值就是伸出的活塞杆的体积，蓄能装置底部液压油的体积大于油缸的最大体积差，保证蓄能装置底部液压油对油箱净流出状态液压油的补充，油缸回缩时则正好相反。
所述油箱的预充加压压力大于蓄能装置上部储气皮囊内压缩气体的压力。保证储气皮囊内气体能够被压缩，油液能够进入蓄能装置底部。
储气皮囊的预充压力为p1，使皮囊完全撑开，此时气体体积V1等于储能装置总容积（忽略皮囊体积）；油箱加压压力为p2（p2大于p1），此时气体压力与***加压压力一致，气体体积为V2；p1*V1= p2*V2,蓄能装置充入油液最大体积V即为气体体积差V1-V2，蓄能装置底部液压油的体积大于油缸的最大体积差。
所述储气皮囊内气体压力大于大气压小于0.5MPa。储气皮囊内气体压力过低会使皮囊不能完全展开，导致体积差变小，不能满足极限工作工况；充气压力过高，要满足体积差要求，油箱加压压力会随之升高，给油箱的结构设计带来难度。由于油箱使用过程液压油会有一定的损失，采用检测元件压力传感器实时监测油箱压力，确保泵站油箱处于设计压力范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非静止密闭加压泵站，其特征在于：包括油箱（1）和储能装置（2），所述的储能装置（2）内部设有储气皮囊（21），储能装置（2）上部的储气皮囊（21）内为储气区（22），储能装置（2）下部的储气皮囊（21）外为储液区（23），储液区通过管路与油箱（1）相连通；所述的油箱（1）上设有排气口（15）。
2.根据权利要求1所述的非静止密闭加压泵站，其特征在于：所述的油箱（1）上还设有加油口（11）、放油口（12）、吸油口（13）和回油口（14），吸油口（13）通过油泵与执行机构相连接，回油口（14）通过回油管路与执行机构相连接，加油口（11）、放油口（12）、吸油口（13）和回油口（14）与油箱（1）之间均设有阀门。
3.根据权利要求2所述的非静止密闭加压泵站，其特征在于：与加油口（11）相连设有加油***（6），所述的加油***（6）包括泵源（65），泵源（65）与加油口（11）之间设有流量控制阀（61）、电磁球阀（62）和减压阀（64），电磁球阀（62）和减压阀（64）之间还设有安全阀（63）。
4.根据权利要求1所述的非静止密闭加压泵站，其特征在于：所述的排气口（15）与油箱（1）之间设有球阀（17）。
5.根据权利要求1所述的非静止密闭加压泵站，其特征在于：所述的储气皮囊（21）为橡胶皮囊。
6.根据权利要求1所述的非静止密闭加压泵站，其特征在于：所述的油箱（1）上设有压力传感器（16）。
7.一种适用于权利要求1-6任一项所述的非静止密闭加压泵站的控制方法，其特征在于包括以下步骤：①向储气皮囊内充入气体；②采用加油***向油箱加油；③执行元件动作：油缸伸出时，无杆腔进油，有杆腔回油，油箱流出液压油体积大于流入，属于液压油净流出状态，这时，蓄能装置气体压紧储气皮囊，储气皮囊使液压油进入油箱，油箱里面的油通过泵进入油缸，蓄能装置内的液压油补充油箱净流出的液压油，净流出液压油的体积等于蓄能装置上部压缩气体增大的体积；油缸缩回时，油箱流入液压油体积大于流出，属于液压油净流入状态，这时，泵站油箱净流入的液压油进入油箱和蓄能装置底部，压紧储气皮囊进而压缩上部气体，油液的净流入体积等于蓄能装置上部压缩气体被压缩的体积。
8.根据权利要求7所述的非静止密闭加压泵站的控制方法，其特征在于：步骤②所述的采用加油***向油箱加油时，将加油***的出口接至油箱的加油口，打开油箱上的排气口球阀，启动加油***泵源，电磁球阀62得电换向，加油***开始工作；通过调节流量控制阀61和减压阀64调节加油的流量和压力，此时空气通过排气口排出；当空气完全排出后，关闭排气口球阀，继续向油箱内加油，此时储气皮囊内的气体被压缩，油箱内压力开始上升，当油箱内油压力上升至设定值后，电磁球阀62失电换向，关闭加油口球阀，完成加油。
9.根据权利要求7所述的非静止密闭加压泵站的控制方法，其特征在于：所述油箱的加油***（6）压力大于蓄能装置上部储气皮囊内压缩气体的压力。
10.根据权利要求7所述的非静止密闭加压泵站的控制方法，其特征在于：所述储气皮囊内气体压力大于大气压小于0.5MPa。
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