ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 1998 года по МПК F15B21/04 

Изобретение относится к машиностроительному гироприводу и может быть использовано в гидравлических системах механизированных крепей и агрегатов в качестве насосной станции.

Аналогом изобретения является гидравлическая система установки для приготовления рабочей среды, содержащая насос высокого давления, бак насосной станции, насос-диспергатор, имеющий корпус, вал с установленным на нем ротором с центральными отверстиями и всасывающей полостью, статор, имеющий отверстия в боковой поверхности и установленный неподвижно в корпусе соосно с ротором и его охватывающий, при этом всасывающая полость насоса-диспергатора сообщена с камерой озвучивания через отверстия ротора и статора, вход насоса-диспергатора сообщен с емкостями бака, а выход через фильтр тонкой очистки - с гидроблоком и насосом высокого давления, который, в свою очередь, взаимодействует с гидроприводом механизированного комплекса, а его сливная магистраль сообщена с емкостями бака насосной станции.

Недостатком известного решения является то, что при эксплуатации данного оборудования требуются значительные затраты при очистке емкостей насосной станции от осадков механических примесей, одновременно с этим имеет место быстрое засорение фильтров тонкой очистки вследствие того, что насос-диспергатор не обеспечивает за один проход 100%-ной требуемой дисперсности.

Задачей изобретения является исключение трудоемких работ по очистке емкостей насосной станции от осадков механических примесей и повышение срока службы фильтров тонкой очистки за счет создания принудительной циркуляции через насос-диспергатор эмульсии с дисперсностью более установленных норм.

Задача решается тем, что в гидравлической системе, содержащей насос высокого давления, бак насосной станции, насос-диспергатор, имеющий корпус, вал с установленным на нем ротором с центральными отверстиями и всасывающей полостью, статор, имеющий отверстия в боковой поверхности и установленный неподвижно в корпусе соосно с ротором и его охватывающий, при этом всасывающая полость ротора насоса-диспергатора сообщена с камерой озвучивания через отверстия ротора и статора, вход насоса-диспергатора сообщен с емкостями бака, а выход через фильтр тонкой очистки - с гидроблоком и насосом высокого давления, который, в свою очередь, взаимодействует с гидроприводом механизированного комплекса, а его сливная магистраль сообщена с емкостями бака насосной станции, емкости разделены неподвижной перегородкой на малую большую, при этом малая и большая емкости снабжены индивидуальными уровнемерами поплавкового типа, а сливная магистраль имеет дополнительный фильтр тонкой очистки, при этом оба фильтра тонкой очистки выполнены самоочищающего типа с одним входом и двумя выходами, один из которых низкодисперсный, а другой - высокодисперсный, причем фильтр тонкой очистки, установленный в напорной линии насоса-диспергатора, гидравлически связан с элементами гидравлической системы таким образом, что его высокодисперсный выход сообщен с насосом высокого давления, низкодисперсный через регулятор расхода - с всасом насоса-диспергатора, а его высокодисперсный выход сообщен гидравлически с обеими емкостями бака насосной станции, помимо этого разделяющая емкости неподвижная перегородка снабжена плавающей стенкой, которая имеет общий с уровнемером большей емкости шарнир и кинематически связанная посредством трехзвенного механизма с его поплавком, с другой стороны уровнемер малой емкости снабжен запирающим элементом, который установлен перед регулятором расхода на всасе насоса-диспергатора, причем запирающий элемент установлен шарнирно на тяге и имеет возможность перемещения относительно общего с уровнемером малой емкости шарнира, одновременно с этим малая и большая емкости имеют основания, расположенные наклонно в сторону всасывающих отверстий насоса-диспергатора, и гидромагистрали со сливными насадками, установленными параллельно наклонным поверхностям оснований емкостей бака насосной станции.

Подобное исполнение гидравлической системы позволит осуществить принудительную циркуляцию рабочей жидкости с дисперсностью более установленных норм только через насос-диспергатор. Реализация данного процесса обеспечит целенаправленное кавитационное воздействие на низкодисперсную рабочую жидкость с механическими примесями и частицами, склонными к выпадению в осадок и засорению фильтров тонкой очистки, и поэтому исключит трудоемкие работы по очистке емкостей насосной станции и повысит срок службы фильтров тонкой очистки.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой гидравлической системы; на фиг. 2 - насос-диспергатор.

Предлагаемая гидравлическая система установки состоит из насоса 1 высокого давления, входящего составной частью в гидроблок 2, бака 3 с малой и большой емкостями 4 и 5, разделенными между собой неподвижной перегородкой 6, насоса-диспергатора 7, имеющего корпус 8, вал 9 с установленным на нем ротором 10 с центральными отверстиями 11 и всасывающей полостью 12. В последней установлено центробежное насосное колесо 13. Статор 14 с отверстиями 15 в боковой поверхности установлен неподвижно в корпусе 8 соосно с ротором 10 и его охватывающий. При этом всасывающая полость 12 ротора 10 насоса-диспергатора 7 сообщена с камерой 16 озвучивания через отверстия 11 и 15 ротора 10 и статора 14. Вход насоса-диспергатора 7 сообщен с малой и большой емкостями 4 и 5 бака 3, а выход через фильтр 17 тонкой очистки - с гидроблоком 2 и насосом 1 высокого давления, который гидравлически связан с напорной магистралью 18 гидропривода механизированного комплекса, а его сливная магистраль 19 сообщена с емкостями 4 и 5 бака 3 насосной станции. Малая и большая емкости 4 и 5 бака 3 снабжены индивидуальными уровнемерами 20 и 21 с поплавками 22 и 23, отдельными для каждой из емкостей 4 и 5. Сливная магистраль 19 через обратный клапан 24 сообщена с дополнительным фильтром 25 тонкой очистки, при этом фильтры 17 и 25 тонкой очистки выполнены самоочищающегося типа и имеют по одному входу 26 и 27 и по два выхода 28, 29, 31 и 32. Один из выходов каждого фильтра 17 (25) низкодисперсный выход 28 (29), а другой - высокодисперсный выход 31 (32). Высокодисперсные выходы 31 и 32 фильтров 17 и 25 тонкой очистки сообщены либо с насосом 1 высокого давления - два фильтра 17 тонкой очистки, либо с емкостями 4 и 5 бака 3 насосной станции - для фильтра 25. Одновременно с этим разделяющая емкости 4 и 5 неподвижная перегородка 6 снабжена плавающей стенкой 33, которая имеет общий с уровнемером 21 большей емкости 5 шарнир 34, и кинематически связана посредством трехзвенного механизма 35 с его поплавком 23. С другой стороны уровнемер 20 малой емкости 4 снабжен запирающим элементом 36, который установлен перед регулятором расхода на всасе насоса-диспергатора 7, причем запирающий элемент 36 установлен на тяге 37 посредством шарнира 38 и имеет возможность перемещения по криволинейной траектории относительно шарнира 39 уровнемера 20 малой емкости 4. Помимо этого малая и большая емкости 4 и 5 имеют основания 40 и 41, расположенные наклонно в сторону всасывающих отверстий 42 и 43 насоса-диспергатора 7, и гидромагистрали 44 со сливными насадками 45, установленными параллельно наклонным поверхностям оснований 40 и 41 емкостей 4 и 5 бака 3. Гидравлическая система имеет трехходовые краны 46-51 для выполнения различных операций, обусловленных режимами работы насосной станции, каждый из которых имеет четыре положения I, II, III, IV. Регулятор 52 расхода установлен на низкодисперсном выходе фильтра 17 тонкой очистки и сообщен через гидромагистраль 30 со всасывающей полостью 12 насоса-диспергатора 7. Система имеет также двухходовой кран 53 для осуществления слива из емкостей 4 и 5 отработанной эмульсии или промывочного раствора. Для закачки эмульсола, технической воды и промывочного раствора имеется всасывающий патрубок 54 и фильтр 55 грубой очистки. Фильтры 17 и 25 тонкой очистки со стороны своих высокодисперсных выходов 31 и 32 имеют фильтрующие элементы 56 и 57, размеры ячеек которых соответствуют требованиям, предъявляемым к эмульсии с позиции функциональных элементов гидропривода механизированного комплекса. Именно такое сообщение низкодисперсных выходов 27 и 28 фильтров 17 и 25 с всасывающей полостью 12 насоса-диспергатора 7 и высокодисперсных выходов 31 и 32 либо с насосом 1 высокого давления, либо с емкостями 4 и 5 обеспечит во всех режимах эксплуатации насосной станции принудительную циркуляцию эмульсии с дисперсностью более установленных норм только через насос-диспергатор 7, подвергая ее в процессе этого кавитационному разрушающему воздействию, независимо от причин появления в гидросистеме механических примесей и включений, склонных к осадку и засорению фильтров тонкой очистки.

Гидравлическая система работает в соответствии со следующими эксплуатационными режимами насосной станции механизированного комплекса.

1. Режим закачки эмульсола и технической воды.

Режим осуществляется насосом-диспергатором 7 через всасывающий патрубок 54 и фильтр 55 грубой очистки в большую емкость 5. В данном режиме работы задействованные трехходовые краны имеют следующие положения: кран 50 (I, II, III), кран 51 (I, II, IV), кран 48 (I, II, III), кран 47 (I, II, IV), кран 46 (I, II, IV), кран 49 (II, III, IV), двухходовой кран 53 закрыт, регуляторы 37 и 52 расхода закрыты. При данном режиме вначале закачивается эмульсол, а затем техническая вода. Данный режим заканчивается после того, как весь эмульсол через плавающую стенку 33 поступит в малую емкость 4. Объем эмульсола в малой емкости 4 и технической воды в большой емкости 5 бака 3 покажут соответственно уровнемеры 20 и 21. В данном случае дисперсность закачиваемых эмульсола и технической воды определяется только фильтром 54 грубой очистки и эффективностью насоса-диспергатора 7 и при полной герметичности системы. После окончания первого режима осуществляется режим приготовления эмульсии.

2. Режим приготовления эмульсии.

Режим осуществляется насосом-диспергатором 7 при следующих положениях трехходовых кранов: кран 50 (I, II, IV), кран 51 (I, II, III), кран 48 (I, II, III), кран 47 (I, III, IV), кран 46 (I, III, IV), кран 49 (I, II, IV), двухходовой кран 53 закрыт, регулятор 37 открыт на 5-10%, регулятор 52 открыт на 50-60%. В данном режиме эмульсол из малой емкости 4 и техническая вода из большой емкости 5 бака 3 поступают одновременно на вход 26 фильтра 17 тонкой очистки, предварительно продиспергированные насосом-диспергатором 7. В фильтре 17 эмульсия разделяется на два потока, высокодисперсный, который выходит из фильтра 17 через высокодисперсный выход 31, и низкодисперсный выход 28. Далее с высокодисперсного выхода 31 эмульсия попадает в большую емкость 5 и далее ранее описанным способом на вход насоса-диспергатора 7, и так далее, осуществляя таким образом принудительную циркуляцию высокодисперсной эмульсии по замкнутому данному контуру. Одновременно с этим низкодисперсная часть эмульсии, попадающая в гидросистему с низкодисперсного выхода 28 фильтра 17 тонкой очистки, возвращается на вход насоса-диспергатора 7 через регулятор 52 расхода, осуществляя таким образом принудительную циркуляцию низкодисперсной части эмульсии по которому замкнутому контуру. Частота диспергирования низкодисперсной эмульсии определяется степенью закрытия регулятора 52 расхода.

При реализации данного режима - режима приготовления эмульсии - возможны два источника образования эмульсии низкой дисперсности - от частичного расслоения эмульсии, в этом случае образующийся эмульсол через плавающую стенку 33 попадает в малую емкость 4 и затем через отверстие 42 на вход насоса-диспергатора 7 (цикличность обработки эмульсола, сосредоточенного в малой емкости 4, выше и определяется соотношением объемов малой и большой емкостей 4 и 5 и степенью открытия регулятора 37 расхода); от выпадения в осадок механических примесей, которые будут смываться сливными насадками 45 большей емкости 5 по ее наклонному основанию 41 к отверстию 43 и далее на вход насоса-диспергатора 7.

Таким образом, при реализации данного режима имеет место два вида принудительной циркуляции эмульсии. Для низкодисперсной - по короткому контуру, и высокодисперсной - по длинному. В конечном счете вся низкодисперсная эмульсия сосредоточится в коротком замкнутом контуре: насос-диспергатор 7 - трехходовой кран 50 - регулятор 52 расхода - трехходовой кран 51 - насос-диспергатор 7 и будет обрабатываться до тех пор, пока вся эмульсия не пройдет через высокодисперсный выход 31 и соответственно фильтрующий элемент 56. Причем циркуляция эмульсии по указанному контуру осуществляет ко всему прочему промывку фильтрующего элемента 56 и определяет эффект самоочищения от частиц механических примесей, стремящихся засорить фильтр 17. Этот факт позволяет увеличить срок службы фильтра 17 тонкой очистки не только в режиме приготовления высокодисперсной эмульсии, но и в других эксплуатационных режимах насосной станции механизированного комплекса, например в основном режиме работы насосной станции - режим регенерации эмульсии.

3. Режим регенерации эмульсии осуществляется в процессе эксплуатации насосной станции и достигается при следующих положениях трехходовых кранов: кран 50 (I, II, IV), кран 51 (I, II, III), кран 48 (I, III, IV), кран 46 (I, III, IV), кран 47 (I, III, IV), кран 49 (I, II, III). Двухходовой кран 53 закрыт. Регулятор 37 расхода регулируется в процессе работы насосной станции с таким условием, чтобы уровнемер 20 малой емкости 4 показывал стабильно 0,3-0,5 ее объема. Регулятор 52 расхода устанавливается в процессе работы таким образом, чтобы с одной стороны через высокодисперсный выход 31 фильтра 17 проходил расход, необходимый для подпитки эмульсией насоса 1 высокого давления, а с другой стороны расход через низкодисперсный выход 28 фильтра 17 был достаточным для стабилизации процесса промывки фильтрующего элемента 56.

Высокодисперсная часть эмульсии со сливной магистрали 19, из гидропривода механизированного комплекса поступает в большую емкость 5, а низкодисперсная часть - в гидромагистраль 30 и далее во всасывающую полость 12 насоса-диспергатора 7.

В данном режиме эксплуатации насосной станции механизированного комплекса возможными источниками образования низкодисперсной эмульсии могут быть:
- процесс расслоения эмульсии, и в этом случае расслоившаяся часть эмульсола попадает в малую емкость 4 через плавающую перегородку 33;
- частичная разгерметизация гидравлической системы или вымывание быстроизнашивающихся элементов гидропривода механизированного комплекса, в этом случае низкодисперсная часть эмульсии с низкодисперсного выхода 29 фильтра 26 тонкой очистки, установленного на сливной магистрали 19 механизированного комплекса, попадает также во всасывающую полость 12 насоса-диспергатора 7.

Таким образом в основном режиме - режиме регенерации эмульсии, при эксплуатации насосной станции также осуществляется принудительная циркуляция низкодисперсной части эмульсии через насос-диспергатор 7, в связи с этим исключается, с одной стороны, формирование застойных зон в емкостях 4 и 5 бака 3, а, с другой стороны, увеличивается срок службы фильтров 17 и 25 тонкой очистки в связи с наличием эффективной циркуляции эмульсии по замкнутому контуру через их низкодисперсные выходы 28 и 29.

4. Несмотря на отсутствие вероятности образования осадков механических примесей, предлагаемая гидравлическая система предусматривает режим технологической промывки.

Режим промывки емкостей 4 и 5 бака 3 осуществляется насосом-диспергатором 7 технической водой или специальным раствором при следующих положениях трехходовых кранов: кран 50 (I, III, IV), кран 51 (I, III, IV), кран 48 (I, II, IV), кран 47 (I, II, IV), кран 46 (I, II, IV), кран 49 (I, II, IV). Двухходовой кран 53 закрыт, регуляторы 37 и 52 закрыты.

Промывка малой и большой емкостей 4 и 5 осуществляется насосом-диспергатором 7 технической водой или раствором через всасывающий патрубок 54 посредством сливных насадок 45, которые смывают любые осадки по наклонным основаниям 40 и 41 емкостей 4 и 5 к соответствующим отверстиям 42 и 43 и далее на слив через двухходовой кран 55.

В случае необходимости можно осуществлять индивидуальную промывку емкостей 4 и 5, предварительно установив трехходовой кран 48 либо в положение (I, II, III) - для промывки большой емкости 5, либо в положение (II, III, I) - для промывки малой емкости 4.

Таким образом во всех возможных режимах эксплуатации насосной станции механизированного комплекса предлагаемая гидравлическая система исключает образование застойных зон и осуществляет принудительную циркуляцию эмульсии через насос-диспергатор, если ее дисперсность выше установленных норм независимо от фактора ее образования. В этом случае исключается наличие осадка механических примесей в малой и большой емкостях 4 и 5 бака 3, и поэтому отсутствует необходимость выполнения трудоемких работ по их очистке. Одновременно с этим низкодисперсные выходы 28 и 29 фильтров 17 и 25 тонкой очистки выполняют функции по промывке фильтрующих элементов 56 и 57, наделяя в этом случае фильтры 17 и 25 самоочищающими свойствами, которые увеличат срок службы последних.

Изобретение относится к машиностроительному гидроприводу и может быть использовано в гидравлических системах механизированных крепей и агрегатов в качестве насосной станции. Малая и большая емкости бака снабжены индивидуальными уровнемерами поплавкового типа, а сливная магистраль имеет дополнительный фильтр тонкой очистки. Оба фильтра тонкой очистки выполнены самоочищающего типа с одним входом и двумя выходами, один из которых - низкодисперсный, а другой - высокодисперсный. Высокодисперсный выход фильтра тонкой очистки, установленного в напорной линии насоса-диспергатора, сообщен с насосом высокого давления, а низкодисперсный - через регулятор расхода со всасом насоса-диспергатора. Низкодисперсный выход другого фильтра тонкой очистки, установленного на сливе гидропривода механизированного комплекса, сообщен непосредственно с всасом насоса-диспергатора, а его высокодисперсный выход сообщен гидравлически с обеими емкостями бака. Разделяющая емкости неподвижная перегородка снабжена плавающей стенкой, которая имеет общий с уровнемером большей емкости шарнир и кинематически связана посредством трехзвенного механизма с его поплавком. Уровнемер малой емкости снабжен запирающим элементом, который установлен перед регулятором расхода на всасе насоса-диспергатора. Запирающий элемент установлен шарнирно на тяге и имеет возможность перемещения относительно общего с уровнемером малой емкости шарнира. Малая и большая емкости имеют основания, расположенные наклонно в сторону всасывающих отверстий насоса-диспергатора, и гидромагистрали со сливными насадками, установленными параллельно наклонным поверхностям оснований емкостей бака насосной станции. Использование изобретения позволяет упростить очистку емкостей насосной станции и повысить срок службы фильтров тонкой очистки. 2 ил.

Гидравлическая система, содержащая насос высокого давления, бак насосной станции с малой и большей емкостями, разделенными между собой неподвижной перегородкой, насос-диспергатор, имеющий корпус, вал с установленным на нем ротором с центральными отверстиями и всасывающей полостью, статор, имеющий отверстия в боковой поверхности и установленный неподвижно в корпусе соосно ротору и его охватывающий, при этом всасывающая полость ротора насоса-диспергатора сообщена с камерой озвучивания через отверстия ротора и статора, вход насоса-диспергатора сообщен с емкостями бака, а выход через фильтр тонкой очистки - с гидроблоком и насосом высокого давления, который в свою очередь взаимодействует с гидроприводом механизированного комплекса, а его сливная магистраль сообщена с емкостями бака насосной станции, отличающаяся тем, что малая и большая емкости снабжены индивидуальными уровнемерами поплавкового типа, а сливная магистраль имеет дополнительный фильтр тонкой очистки, при этом оба фильтра тонкой очистки выполнены самоочищающего типа с одним входом и двумя выходами, один из которых низкодисперсный, а другой - высокодисперсный, причем фильтр тонкой очистки, установленный в напорной линии насоса-диспергатора, гидравлически связан с элементами гидравлической системы таким образом, что его высокодисперсный выход сообщен с насосом высокого давления, а низкодисперсный через регулятор расхода - с всасом насоса-диспергатора, одновременно с этим низкодисперсный выход другого фильтра тонкой очистки, установленного на сливе гидропривода механизированного комплекса, сообщен непосредственно с всасом насоса-диспергатора, а его высокодисперсный выход сообщен гидравлически с обеими емкостями бака насосной станции, разделяющая емкости неподвижная перегородка снабжена плавающей стенкой, которая имеет общий с уровнемером большей емкости шарнир и кинематически связана посредством трехзвенного механизма с его поплавком, с другой стороны уровнемер малой емкости снабжен запирающим элементом, который установлен перед регулятором расхода на всасе насоса-диспергатора, причем запирающий элемент установлен шарнирно на тяге и имеет возможность перемещения относительно общего с уровнемером малой емкости шарнира, малая и большая емкости имеют основания, расположенные наклонно в сторону всасывающих отверстий насоса-диспергатора, и гидромагистрали со сливными насадками, установленными параллельно наклонным поверхностям оснований емкостей бака насосной станции.