一種非靜止密閉加壓泵站及其控制方法與流程
2024-02-27 03:58:15 2
本發明涉及一種泵站，具體涉及一種應用於非靜止工況的密閉加壓泵站及其控制方法。
背景技術：
在非水平面內旋轉部件執行動作時，某些結構設計無法使用迴轉接頭或者管路支架通過靜止液壓泵站給該旋轉部件執行元件供油，因此，只能把泵站設計在該旋轉部件上面，讓泵站跟隨旋轉部件一起旋轉。在泵站油箱跟隨旋轉時，傳統設計有呼吸器的油箱會出現油液從呼吸器洩漏，普通密閉油箱旋轉和執行元件動作如油缸動作導致的液位變化都會影響泵的正常吸油性能，必然會產生負壓或者吸空，這給泵和控制元件的壽命以及執行機構的可靠性帶來很大影響。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是傳統的油箱會出現油液洩漏，密閉油箱會產生負壓或者吸空，泵無法正常吸油，提供一種能滿足泵站在旋轉和執行元件動作過程中，泵站油箱一直處於滿油狀態，且油箱一直處於加壓狀態，保證泵站能夠在任意位置工作時都能正常吸油的非靜止密閉加壓泵站及其控制方法。
為解決上述技術問題，本發明採用下述技術方案：一種非靜止密閉加壓泵站，包括油箱和儲能裝置，所述的儲能裝置內部設有儲氣皮囊，儲能裝置上部的儲氣皮囊內為儲氣區，儲能裝置下部的儲氣皮囊外為儲液區，儲液區通過管路與油箱相連通；所述的油箱上設有排氣口。
所述的油箱上還設有加油口、放油口、吸油口和回油口，吸油口通過油泵與執行機構相連接，回油口通過回油管路與執行機構相連接，加油口、放油口、吸油口和回油口與油箱之間均設有閥門。
與加油口相連設有加油系統，所述的加油系統包括泵源，泵源與加油口之間設有流量控制閥、電磁球閥和減壓閥，電磁球閥和減壓閥之間還設有安全閥。
所述的排氣口與油箱之間設有球閥。
所述的儲氣皮囊為橡膠皮囊。
所述的油箱上設有壓力傳感器。
一種非靜止密閉加壓泵站的控制方法，包括以下步驟：①向儲氣皮囊內充入氣體；②採用加油系統向油箱加油；③執行元件動作：油缸伸出時，無杆腔進油，有杆腔回油，油箱流出液壓油體積大於流入，屬於液壓油淨流出狀態，這時，蓄能裝置氣體壓緊儲氣皮囊，儲氣皮囊使液壓油進入油箱，油箱裡面的油通過泵進入油缸，蓄能裝置內的液壓油補充油箱淨流出的液壓油，淨流出液壓油的體積等於蓄能裝置上部壓縮氣體增大的體積；油缸縮回時，油箱流入液壓油體積大於流出，屬於液壓油淨流入狀態，這時，泵站油箱淨流入的液壓油進入油箱和蓄能裝置底部，壓緊儲氣皮囊進而壓縮上部氣體，油液的淨流入體積等於蓄能裝置上部壓縮氣體被壓縮的體積。
步驟②所述的採用加油系統向油箱加油時，將加油系統的出口接至油箱的加油口，打開油箱上的排氣口球閥，啟動加油系統泵源，電磁球閥得電換向，加油系統開始工作；通過調節流量控制閥和減壓閥調節加油的流量和壓力，此時空氣通過排氣口排出；當空氣完全排出後，關閉排氣口球閥，繼續向油箱內加油，此時儲氣皮囊內的氣體被壓縮，油箱內壓力開始上升，當油箱內油壓力上升至設定值後，電磁球閥失電換向，關閉加油口球閥，完成加油。
所述油箱的預充加壓壓力大於蓄能裝置上部儲氣皮囊內壓縮氣體的壓力。
所述儲氣皮囊內氣體壓力大於大氣壓。
採用上述結構的本發明實現非水平面內旋轉部件執行機構動作時，泵站油箱在旋轉和執行元件做伸縮動作過程中，保證泵站油箱一直處於滿油且加壓狀態，避免泵出現吸空現象。
附圖說明
圖1是本發明結構示意圖；
圖2是本發明儲能裝置內部結構示意圖；
圖3是本發明加油系統示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
如圖1至圖3所示，本發明實施例提供了一種非靜止密閉加壓泵站，包括油箱1和儲能裝置2，所述的儲能裝置2內部設有儲氣皮囊21，儲能裝置2上部的儲氣皮囊21內為儲氣區22，儲能裝置2下部的儲氣皮囊21外為儲液區23，儲液區通過管路與油箱1相連通；所述的油箱1上設有排氣口15。儲氣皮囊21通過充氣口24充入惰性壓縮氣體如氮氣，惰性壓縮氣體撐開皮囊，使儲氣皮囊21變大。儲氣皮囊21利用氣體的可壓縮性來改變儲液區的大小；當液壓油壓力升高到大於儲氣皮囊充氣壓力時，液壓油通過進油口25進入儲能裝置下部，由此氣體被壓縮，被壓縮儲氣皮囊充氣壓力等於液壓油壓力時停止壓縮，當液壓油壓力下降時，儲氣皮囊內氣體膨脹，進而將液壓油壓入油箱。
所述的油箱1上還設有加油口11、放油口12、吸油口13和回油口14，吸油口13通過油泵與執行機構相連接，回油口14通過回油管路與執行機構相連接，加油口11、放油口12、吸油口13和回油口14與油箱1之間均設有閥門。儲能裝置的進油口25與油箱之間設有閥門，根據需要控制各個閥門的開閉。
與加油口11相連設有加油系統6，所述的加油系統6包括泵源65，泵源65與加油口11之間設有流量控制閥61、電磁球閥62和減壓閥64，電磁球閥62和減壓閥64之間還設有安全閥63。流量控制閥選用小流量控制閥，控制加油的流量，減壓閥採用低壓減壓閥，控制加油的最大壓力。
所述的排氣口15與油箱1之間設有球閥17。
所述的儲氣皮囊21為橡膠皮囊。由於蓄能裝置中間用儲氣皮囊隔開，因此任何時候，液壓油跟空氣不直接接觸且油箱一直充滿液壓油，排除了泵吸入空氣的可能。充分利用氣體的可壓縮特性，通過氣體的體積變化改變蓄能裝置下部液壓油的體積，適應油缸伸縮動作出現液壓油體積差需求。
所述的油箱1上設有壓力傳感器16，檢測油箱內部壓力。
一種非靜止密閉加壓泵站的控制方法，包括以下步驟：①向儲氣皮囊內充入氣體；②採用加油系統向油箱加油；③執行元件動作：油缸伸出時，無杆腔進油，有杆腔回油，油箱流出液壓油體積大於流入，屬於液壓油淨流出狀態，這時，蓄能裝置氣體壓緊儲氣皮囊，儲氣皮囊使液壓油進入油箱，油箱裡面的油通過泵進入油缸，蓄能裝置內的液壓油補充油箱淨流出的液壓油，淨流出液壓油的體積等於蓄能裝置上部壓縮氣體增大的體積；油缸縮回時，油箱流入液壓油體積大於流出，屬於液壓油淨流入狀態，這時，泵站油箱淨流入的液壓油進入油箱和蓄能裝置底部，壓緊儲氣皮囊進而壓縮上部氣體，油液的淨流入體積等於蓄能裝置上部壓縮氣體被壓縮的體積。
步驟②所述的採用加油系統向油箱加油時，將加油系統的出口接至油箱的加油口，打開油箱上的排氣口球閥，啟動加油系統泵源，電磁球閥62得電換向，加油系統開始工作；通過調節流量控制閥61和減壓閥64調節加油的流量和壓力，此時空氣通過排氣口排出；當空氣完全排出後，關閉排氣口球閥，繼續向油箱內加油，此時儲氣皮囊內的氣體被壓縮，油箱內壓力開始上升，當油箱內油壓力上升至設定值後，電磁球閥62失電換向，關閉加油口球閥，完成加油。帶有穩壓措施減壓閥和溢流閥的加油系統給該泵站油箱加油時，油箱內油液被逐漸加壓，加油系統壓力高於蓄能裝置上部充氣壓力，儲能裝置上部壓力通過充氣系統保證，由於油箱跟蓄能裝置底部連接，因此油液通過壓緊儲氣皮囊，使上部充氣的儲氣區變小，從而油液進入蓄能裝置底部，讓蓄能裝置下部充入液壓油。
加油系統工作過程：加油系統平時不工作，與油箱之間相互斷開，當油箱需要加油時才會啟動。油缸伸出時，無杆腔進油，有杆腔回油，油缸內的進油量和出油量出現體積差，當油缸活塞杆全部伸出時，體積差達到最大置，體積差的最大值就是伸出的活塞杆的體積，蓄能裝置底部液壓油的體積大於油缸的最大體積差，保證蓄能裝置底部液壓油對油箱淨流出狀態液壓油的補充，油缸回縮時則正好相反。
所述油箱的預充加壓壓力大於蓄能裝置上部儲氣皮囊內壓縮氣體的壓力。保證儲氣皮囊內氣體能夠被壓縮，油液能夠進入蓄能裝置底部。
儲氣皮囊的預充壓力為p1，使皮囊完全撐開，此時氣體體積v1等於儲能裝置總容積（忽略皮囊體積）；油箱加壓壓力為p2（p2大於p1），此時氣體壓力與系統加壓壓力一致，氣體體積為v2；p1*v1=p2*v2,蓄能裝置充入油液最大體積v即為氣體體積差v1-v2，蓄能裝置底部液壓油的體積大於油缸的最大體積差。
所述儲氣皮囊內氣體壓力大於大氣壓小於0.5mpa。儲氣皮囊內氣體壓力過低會使皮囊不能完全展開，導致體積差變小，不能滿足極限工作工況；充氣壓力過高，要滿足體積差要求，油箱加壓壓力會隨之升高，給油箱的結構設計帶來難度。由於油箱使用過程液壓油會有一定的損失，採用檢測元件壓力傳感器實時監測油箱壓力，確保泵站油箱處於設計壓力範圍內。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。