CN110832239A - 用于液压***的安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于液压***的安全阀20。该阀包括：入口21、出口22、以及通道23。该阀具有预定的油的最大操作流速Q_m。通道保证从入口流动到出口的油操作流，油操作流具有在零至最大操作流速值Q_m之间的流速。根据本发明的阀也包括沿着通道定位的紧急阻塞器件24。紧急阻塞器件通过沿着通道的超出最大操作流速Q_m的油流速而致动，并且适于关闭通道。本发明还涉及一种包括该安全阀的安全阀组件和液压***。

Description

用于液压***的安全阀

技术领域

本发明涉及一种用于液压***的安全阀。本发明的典型的但非排它地应用于钢铁工业。

背景技术

液压***在用于动力传输的制造、工业和机动性领域中广泛地使用。事实上，这些***允许通过具有比利用不同技术的其它类型的***尺寸和重量小得多的尺寸和重量的部件来处理显著的动力。

在液压动力传输中，使用大量不可压缩的油通过合适的回路将压力从泵***传递到致动器。通常，液压***包括泵、箱体、分布回路、一个或多个分配器、以及一个或多个致动器。泵产生***内的压力，并确保用于驱动致动器所需的油的流速。每个分配器允许激活和禁用单个致动器。分布回路通常包括将油从箱体供应到分配器的压力线路(通常由P指代)和使油从分配器返回箱体的回流线路(由T指代)。分配器之后通过两个服务线路(通常由A和B指代)连接到相应的致动器，服务线路与输送线路和回流线路的连接构造通过分配器改变。通过这种方式，以需要的方式激活致动器。通常，致动器可以是液压汽缸或液压发动机。

在典型的实施例中，相对于单个泵而言，液压***可包括数十个致动器，每个致动器连接到它们的服务线路(A和B)，并且之后连接到压力线路和回流线路(P和T)。

在液压***中使用的油通常是矿油，但是探索了替代的解决方案，这将在后面讨论。

为了使两个液压构件彼此固定地连接，通常采用刚性管。相反，为了使两个液压构件连接成相对于彼此可移动，则必须使用柔性软管。

尽管广泛理解，液压***不是没有任何缺点和局限性。

如上文所述，液压***通常必须在磨损环境中执行大量任务。因此，这些***频繁地遭遇期间可能释放出高压油的事故。油的泄露可能是由于柔性软管的破裂(这是***中的关键点)或由于沿着回路的凸缘和配件上的垫圈的挤压导致的，如果存在泄漏，加压油可立即变成雾化的，呈微粒化颗粒云状物的形式。

液压***通常应用于钢工业，其中钢材在高温(即，远高于400℃的温度)下使用。如技术人员可以很好地理解的，在此环境下，加压油的泄漏产生了严重危险的情况，尤其是如果雾化的油是可燃的。

雾化的油的云状物的点燃首先导致火焰(被称为闪火)，并且之后导致永久的火焰喷射(被称为喷焰)，该火焰仅在供油耗尽时才熄灭。因此，仅可通过泵***的紧急阻塞和/或中断来中断喷焰，否则其持续到箱体中的供油耗尽。这种情况对商业资产(机械、工厂、器材、材料、半成品、成品等)以及尤其是对在闪火时可能在场的人员造成巨大的威胁。不幸的是，被卷入闪火的人们没有机会挽救他们自己。存在很多这类事故，并且它们在对人的伤害方面的严重性仅取决于在油的释放源周围的操作者的存在的偶然性。

这类事故的一个悲惨的示例在2007年12月5日至6日之间发生于都林(意大利)的Tyssen Krupp工厂。可悲的是，该事故因导致七人死亡而众所周知。

到目前为止，为了解决这种问题，已经提出了一些火焰预防的解决方案，其将在下文简要地讨论。

一些***基于手动或辅助操作，以在紧急情况下阻塞油的回路。因此，基于探测到紧急情况而发生***的这种所谓的“拦截”。探测可以：

(a)由操作者执行

(b)用于自动火焰探测；

(c)用于对在泵***的上游的箱体中的油的异常的低水平进行自动探测；或

(d)用于对回路中的压力的异常降低进行自动探测。

当已经发生了对物品或人的伤害时，解决方案(a)、(b)和(c)才起作用。具体地，解决方案(c)完全无效并且具有不确定的结果。

如果将压力传感器施加到每个致动器的所有线路时解决方案(d)可起作用。在这种情况下，由于***通常具有数十个致动器，因此该解决方案可能非常昂贵，尤其是为了保护现有的安装。此外，为了实施该解决方案，必须使***停止。

其它可能的解决方案包括以其它不同的可燃流体替代矿油。

在动力传输中可替代矿油的第一类流体是水基流体，通常是水和乙二醇的混合物。这样的流体具有优异的抗火性，但是它们不能完全解决该问题。事实上，这些流体只能在新构建的***中使用，这样，与传统***相比，该***更昂贵并且经受更快磨损。事实上，水基流体不能保证与传统矿油的相同润滑，该润滑对于设计成使用矿油的液压机器的适当运行是必需的。因此，除非设想到主要部件的主要替换和回路的准确的洗涤，否则该解决方案不适用于保护现有的液压***。

可替代矿油的第二类流体是自熄灭油基流体。一旦已经点燃，这种流体具有不允许在其内部的火焰传播的优点。然而，这些流体在相当频繁的情况下不能保证任何事，其中油的喷射持续地被引导到外部触发器——诸如处于钢厂内部的高温(高于400℃)下的钢上。因此，在这种情况下，将维持火焰直到移除点火源，或直到中断供应(就像矿油的情况一样)。同样，这些流体比矿油贵得多。因此，最终，采用自熄灭油基流体仅构成了该问题的解决方案的部分。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上文强调的已知技术的缺点和问题。

具体地，本发明的任务在于提供一种可以应用于现有的液压***而不需要对它们进行大量修改的火焰预防的解决方案。

此外，本发明的任务在于提供一种用于液压***的火焰预防的解决方案，其大体上紧凑并且成本有效地安装在每个单独的致动器的进给线路上。

此外，本发明的目的在于提供一种被动的***，其不需要辅助机构、探测***、手动驱动、电力供应等。

该目的和任务通过根据权利要求1所述的安全阀实现。

附图说明

为了更好地理解本发明并领会其优点，将在下文参考附图描述本发明的一些非限制的示例性实施例，附图中：

-图1示意性地示出根据现有技术的包括多个线路的工业液压***；

-图2示出图1的液压***的单个线路的功能液压图；

-图3示出根据本发明的阀组的示意性透视图；

-图4示出根据行业规定的分布站的部件的连接图；

-图5示出包括根据本发明的两个阀的分布站的功能液压图；以及

-图6示出根据本发明的阀的示意性截面图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于液压***10的安全阀20。安全阀20包括：入口21、出口22和通道23。

安全阀20具有预定的油的最大流速Q_m。通道23适于保证操作油从入口21流动到出口22，操作油的流动具有在零至最大操作流速值Q_m之间的流速。

此外，根据本发明的安全阀20包括沿着通道23定位的紧急阻塞器件24。紧急阻塞器件24适于通过沿着通道23的超出最大操作流速Q_m的油的流动致动，并且适于关闭通道23。

优选地，紧急阻塞器件24适于关闭通道23，以便使到达出口22的油的流速等于零。

根据本发明的安全阀20旨在用于液压***10中。在已知的方法中，液压***通常包括通过分布回路13连接到至少一个阀组160的液压控制单元100。液压控制单元100包括至少一个泵11和箱体12。每个阀组160包括一个或多个分布站16。每个分布站16包括控制致动器15的供应的分配器14。分布回路13将油从箱体12进给到分配器14(经由压力线路P)，并使油从分配器14返回到箱体12(经由回流线路T)。此外，分布回路13也包括使致动器15根据可通过分配器14再构造的计划而连接到压力线路P和回流线路T的服务线路A和B。具体地，参考图1，分布回路13的通过柔性软管得到的线路用上撇号表示，因此，柔***线路由A’和B’表示。通常，***也将包括其它部件，诸如过滤器17、热交换器19和最大压力阀18。然而，这些部件与根据本发明的安全阀20不相关，并且因此将不再考虑。

更具体地，根据本发明的安全阀20旨在安装在液压***10的分布回路13的服务线路A或B上。优选地，安全阀20将安装在旨在进给单个致动器15的服务线路上。以这种方式，在新***的设计阶段或在现有工厂的现代化阶段中，可以限定进给致动器15可能需要的油的最大流速。该流速限定安全阀20的最大操作流速Q_m。致动器15所需的任何操作流速将在零(当致动器15不需要运转时)至Q_m(当致动器15需要以最大速度运转时)之间。服务线路A或B中的超出Q_m的流速的任何进一步的增加必然是由于故障导致的，具体地，由于安全阀20的下游的油的泄露导致的。

如技术人员所熟知的，管道内的油的流速限定如下：

Q＝ρAv

其中，ρ是油密度，A是管道截面面积，并且v是油的速度。

在相同的油的流动中，也可考虑动压力P_d，即，油因其动能而产生的压力的部分。动压力P_d限定如下：

P_d＝1/2ρv²

其中，ρ是油密度，并且v是油的速度。

由上所述，技术人员可很好地理解，在具有恒定截面面积A的管道中，流速Q的增加仅可由油的速度v的增加得到的原因，因为油被认为是大体上不可压缩的(恒定的ρ)。因此，在管道内的流速Q的增加意味着在相同管道内的动压力P_d的更大的增加，因为其与速度v的平方成比例。

考虑到这一点，申请人已经开发了适于对流速的变化做出反应以及因此对动压力的变化做出反应的紧急阻塞器件24。

根据本发明的实施例的一种形式，紧急停止器件24包括开闭器(shutter)240和弹簧241，弹簧的预加载荷的值是预定的。开闭器240适于在通道23的打开位置和关闭位置之间移动。在打开位置中，开闭器240释放油的通路，而在关闭位置中，开闭器240邻接限定在安全阀20的主体内的座242，以便关闭油的通路。优选地，在关闭位置中，开闭器240使油的通路完全关闭。

优选地，开闭器240布置成使得由油的流动产生的动压力P_d趋于将其从打开位置向关闭位置移动。弹簧241设计成抵消由油的流动的动压力P_d产生推力。具体地，弹簧241的预加载荷值适于抵消动压力P_d，在该值内，其使油的流速呈现为低于最大操作流速Q_m。当安全阀20的下游持续发生油的泄露时，服务线路A或B内的流速Q增加到超出最大操作流速值Q_m。动压力P_d与流速Q一起增加到克服弹簧241的力的点。因此，在这种情况下，抵靠相应的座242推动开闭器240，关闭油的通路。

优选地，在安全阀20的运行寿命期间可调整弹簧241的预加载荷值。以这种方式可以容易地重新构建工厂，以便处理可能需要不同的最大操作流速的不同的致动器15。

根据图6的安全阀20的实施例，通道23包括主通道230和辅助通道231。根据该实施例，紧急阻塞器件24布置成根据沿着辅助通道231的油的流速致动。具体地，沿着辅助通道231的油的流速Q和动压力P_d的异常的增加导致开闭器240从打开位置向关闭位置的位移。注意到的是，在该构造中，在关闭位置中，开闭器240使辅助通道231和主通道230两者均关闭。优选地，根据本发明的安全阀20具有代表液压***领域的标准并允许它们模块化组装的所谓的三明治构造。具体地，三明治状的安全阀20可容易地置于液压***10的其它部件之间，即使当其它部件已经存在时。

具体地参考图3至图5，下文简要地描述了包括多个三明治构造的装置的分布站16。在阀组160上布置有用于不同的分布回路线路13(压力线路P、回流线路T以及两个服务线路A和B)的端口。阀站160安装在由该领域中已知的一个或多个装置的组合构成的分布站16上，这将在下文简要描述。通过分布站16执行的总功能由通过每个存在的装置的单独执行的功能的总和给出。

已知的分布站16可包括通常通过可变的管道收缩而适合于调整最大流速的流动调节器组件30。

已知的分布站16可包括止回阀组件32，其适于仅当在其它服务线路(例如B)中也存在合适的压力时，允许油流动到服务线路(例如A)。

已知的分布站16可包括减压器组件34，其适于施加受控且局部的压降，以便在其本身的线路中降低油的压力。

已知的分布站16可包括分配器14，其适于限定在上游线路(压力线路P和回流线路T)以及下游线路(服务线路A和B)之间的连接构造，以便控制致动器15。

根据本发明的分布站16还包括安全阀组件200。安全阀组件200包括至少一个根据本发明的安全阀20。优选地，安全阀组件200包括两个根据本发明的安全阀20，一个沿着服务线路A，另一个沿着服务线路B。

更具体地，安全阀组件200优选地具有根据由ISO(国际标准化组织)与CETOP(ComitéEuropéen des Transmissions Oléhydrauliques et Pneumatiques(欧洲液压与气动委员会))合作限定的标准的构造。具体地，安全阀组件200优选地具有根据ISO4401的构造。在该标准中，安全阀组件200优选地具有根据以下标准：NG6、NG10、NG16(在图4中示意性地示出其示意图)、NG22、NG25、NG32的一个限定的公称尺寸。

根据进一步的方面，本发明涉及一种液压***10。液压***10包括液压控制单元100(进而包括泵11和箱体12)、分布回路13、分配器14以及一个或多个致动器15。在本身已知的方式中，分布回路13将油从箱体12供应到分配器14(沿着压力线路P)，并使油从分配器14返回到箱体12(沿着回流线路T)。此外，两个服务线路A和B使致动器15根据可通过分配器14再构造的计划连接到压力线路P和回流线路T。根据本发明的液压***10进一步包括根据上文描述的一个实施例的至少一个安全阀20。优选地，安全阀20安装在两个服务线路A和B的一者上。更优选地，根据本发明的液压***10包括两个安全阀20，每个安全阀用于两个服务线路A和B的一个。

如技术人员可从前文中很好地理解的，根据本发明的安全阀20是一种用于液压***的火焰预防的优异的解决方案。事实上，如上文参考现有技术所描述的，当沿着分布回路线路发生油的大量泄漏时，火焰问题变得非常严重。然而，如上文所述，在大量损失油的情况下，线路中的流速的增加导致通过紧急阻塞器件24而使安全阀20关闭。通过安全阀20中断油的流动是瞬时的并且因此使任何可能的损伤最小化。

由于其非常简单且耐用的设计并且其不需要任何外部动力操作，因此根据本发明的安全阀20非常适合在磨损环境中执行大量任务。

如技术人员可以很好地理解的，本发明允许克服上文参考现有技术所强调的缺点。

具体地，本发明提供了一种可以应用于现有的液压***而不需要对它们进行大量修改的火焰预防的解决方案。所需的唯一行为是将必须被保护的分布站16从阀组160中拆卸，在装置之间添加安全阀组件200，并再次将分布站16重新组装。

此外，本发明提供了一种用于液压***的火焰预防的解决方案，其大体上紧凑并且成本有效地安装在每个单独的致动器的进给线路上。

清楚的是，这些具体特征是关于本发明的多个实施例以示例性且非限制性的意图来描述的。显然，本领域的技术人员可对本发明进行进一步的修改和变化，以满足可能的和具体的需求。例如，结合本发明的实施例描述的技术特征可以从其推测并且应用于本发明的其它实施例。然而，这些修改和变化包含在本发明的由所附权利要求限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于液压***(10)的安全阀(20)，包括：

-入口(21)；

-出口(22)；以及

-通道(23)；

其中，所述安全阀(20)具有预定的油的最大操作流速值Q_m，并且其中，所述通道(23)适于保证从所述入口(21)到所述出口(22)的油操作流，油操作流具有包含在零至所述最大操作流速值Q_m之间的流速；

其特征在于，所述安全阀进一步包括沿着所述通道(23)定位的紧急停止器件(24)；

其中，所述紧急阻塞器件(24)适于通过沿着所述通道(23)的超出所述最大操作流速Q_m的油流速而致动，并且适于关闭所述通道(23)。

2.根据权利要求1所述的安全阀(20)，其中，所述紧急阻塞器件(24)适于关闭所述通道(23)，以便使到达所述出口(22)的油流速等于零。

3.根据权利要求1或2所述的安全阀(20)，其中，所述紧急阻塞器件(24)包括：开闭器(240)，所述开闭器适于在所述通道(23)的打开位置和关闭位置之间移动；以及弹簧(241)，所述弹簧的预加载荷值是预定的。

4.根据权利要求3所述的安全阀(20)，其中，在所述安全阀(20)的运行寿命期间，能调整所述弹簧(241)的预加载荷值。

5.根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(20)，其中，所述通道(23)包括主通道(230)和辅助通道(231)，并且其中，所述紧急阻塞器件(24)适于通过沿着所述辅助通道(231)的油流速而致动。

6.一种安全阀组件(200)，所述安全阀组件包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的安全阀(20)，其中，所述安全阀组件(200)具有允许模块化组装的所谓的三明治构造。

7.根据前一权利要求所述的安全阀组件(200)，其中，所述安全阀组件(200)具有根据ISO4401的构造。

8.根据前一权利要求所述的安全阀组件(200)，其中，所述安全阀组件(200)具有根据以下标准中的一个限定的公称尺寸：NG6、NG10、NG16、NG22、NG25、NG32。

9.一种液压***(10)，所述液压***包括泵(11)、箱体(12)、分布回路(13)、分配器(14)以及致动器(15)，所述液压***进一步包括根据权利要求1至5中任一项所述的安全阀(20)。

10.根据前一权利要求所述的液压***(10)，其中，所述液压***(10)包括：

-压力线路P，将油从所述箱体(12)供应到所述分配器(14)；

-回流线路T，将油从所述分配器(14)供应到所述箱体(12)；

-两个服务线路A和B，根据能再构造的计划经由所述分配器(14)将所述致动器(15)连接到所述压力线路P和所述回流线路T；

其中，所述安全阀(20)沿所述两个服务线路A和B中的至少一者设置。

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