ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ НАГРЕВОМ Российский патент 1999 года по МПК F15B21/04 

Изобретение относится к гидравлической системе с предварительным нагревом с включением привода (гидроцилиндра) для обеспечения функциональной и эксплуатационной надежности. Оно особенно пригодно для эксплуатации гидравлических систем при низких температурах окружающей среды, например при вводе в действие подъемно-транспортного оборудования в холодных климатических зонах.

Известно приведение гидрооборудования в эксплуатационную готовность при низких температурах окружающий среды путем подогрева жидкостных резервуаров или трубопроводов и промывания трубопроводов путем циркуляции жидкости без давления.

Так, в DE 3402884 A1 раскрыта схема для регулирования циркуляции гидравлической жидкости гидростатического привода, в которой между гидростатическим приводом и гидробаком предусмотрено переливное вытеснительное ответвление в первое вытеснительное ответвление с охладителем и вторым вытеснительным ответвлением, обходящим этот охладитель и бак, за счет чего достигается быстрый нагрев в небольшом замкнутом контуре. Если рабочая температура превышает верхний заданный предел, то первое вытеснительное ответвление с охладителем направляет гидравлическую жидкость в гидробак и таким образом охлаждает ее. Для этого в качестве технического средства предусмотрен термостат, который при достижении определенной температуры включает клапан, в результате чего гидравлическая жидкость отводится.

Так, согласно патенту DD 268044 известен способ и устройство для нагрева или охлаждения гидравлических трубопроводов, при которых для подогрева участок трубопроводной системы нагревают в двухкамерном канале циркулирующим теплым воздухом. При этом гидравлическую жидкость прокачивают циркуляционным способом через трубопроводную систему и поддерживают при эксплуатационной температуре. В непосредственной близости от рабочего средства, например, к гидроцилиндру, между входной и выходной линией предусмотрен соединительный трубопровод с перепускным клапаном, через который отводится обратно гидравлическое масло.

Для того чтобы исключить неконтролируемое воздействие рабочего средства, подводящую и отводящую линию соответственно отделяют со средством запорного клапана от рабочего средства. Благодаря этому гидравлическая жидкость в рабочем средстве исключена из циркуляционного контура нагрева. Если затем требуется привести в действие рабочее средство, нагретая гидравлическая жидкость втекает в холодное рабочее средство, это приводит к нарушению функционирования и повышенному износу. В экстремальных случаях может даже произойти тепловой удар, который создает предельную нагрузку. Вызванные этим нарушения функционирования исчезают только после того, как закончится прогрев этого агрегата.

В рабочих средствах, которые относительно редко и только на короткое время приводятся в действие, преобладают неблагоприятные эксплуатационные условия, потому что при низких температурах окружающей среды прогрев не достигается совсем или же достигается лишь изредка. Поэтому задачей данного изобретения является устранение этих недостатков.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что в гидравлической системе с предварительным нагревом для подъемно-транспортного оборудования, используемого в холодных климатических зонах, для обеспечения эксплуатационной надежности за счет промывки трубопроводов при циркуляции без давления, может быть предусмотрен дополнительный подогрев гидравлического масла в баке, при этом предусмотрено включение гидроцилиндра или гидроцилиндров в подогревательный контур, для чего поршневой шток снабжен дополнительным перепускным каналом, через который поршневая полость дополнительно соединена с системой труб, а для циркуляции без давления, а также для вдвигания и выдвигания поршневого штока за счет предусмотренных для этого клапанов включаются особые контуры. При циркуляции без давления за счет срабатывания клапанов контур замкнут от бака, через канал в поршневом штоке, в поршневую полость гидроцилиндра обратно в бак.

Для выдвигания поршневого штока предусмотрено перекачивание гидравлического масла из бака в поршневую полость гидроцилиндра, причем во время действия приложенного давления избыточное гидравлическое масло сливается из штоковой полости в бак, а выдвигание поршневого штока может заканчиваться за счет запирания всех клапанов. Втягивание поршневого штока может происходить за счет подачи гидравлического масла из бака в штоковую полость при одновременном вытеснении гидравлического масла из поршневой полости в бак и может заканчиваться за счет запирания всех клапанов.

В то время как при использовании гидроустановок при высоких температурах окружающей среды достаточно транспортировать по гидропроводам с циркуляцией без давления гидравлическое масло, которое имеет температуру окружающей среды и нагревается за счет оказываемого ему сопротивления, при использовании при низких температурах окружающей среды требуется нагревать гидравлическое масло в резервуаре при включенном контуре за счет дополнительного нагрева.

Особые гидравлические циркуляционные системы для трех состояний:
- циркуляция без давления,
- вдвигание поршневого штока, и
- выдвигание поршневого штока раскрыты в п.п. 2, 3 и 4.

Преимущество, создаваемое изобретением, заключается в том, что при применении подъемно-транспортного оборудования и агрегатов в холодных климатических зонах для обеспечения эксплуатационной надежности и для уменьшения износа подогреву может быть подвергнута вся гидросистема, благодаря чему создаются нормальные эксплуатационные условия.

Пример осуществления изобретения представлен на чертежах и подробно описывается в дальнейшем. На чертеже показаны:
фиг. 1 - схематическое изображение регулируемой по высоте консольной балки подъемно-транспортной установки;
фиг. 2 - принципиальная схема простого гидравлического подъемного механизма согласно фиг. 1.

Перечень применяемых обозначений на чертежах:
1 - стрела;
2 - гидроцилиндр;
3 - гидравлическое масло;
4 - шток;
5 - поршневая полость;
6 - канал в штоке 4;
7 - штоковая полость;
8 - распределитель;
9 - распределитель;
10 - магнит для приведения в действие распределителя 8;
11 - магнит для приведения в действие распределителя 9;
12 - магнит для приведения в действие распределителя 9;
13 - обратный и одновременно удерживающий клапан;
14 - обратный клапан;
15 - байпас;
16 - предохранительный клапан;
17 - предохранительный клапан;
18 - дроссель;
19 - дроссель;
20 - бак для гидравлического масла 3;
21 - насос;
22 - фильтр;
23 - двигатель (привод) насоса 21;
24 - присоединение;
25 - присоединение.

На фиг. 1 изображена стрела 1, применяемая, например, в качестве разгрузочной стрелы экскаватора, отвалообразователя или тому подобных. Эта стрела имеет возможность поворота при помощи подробно неописанного привода в горизонтальном направлении и гидроцилиндра 2 по высоте. При этом гидроцилиндр 2 нагружен на растяжение. Особо следует отметить, что клапан 16 ограничения давления служит для предохранения циркуляционной системы от недопустимого избытка давления, фильтр 22 с байпасом 15 - для очистки возвращающегося масла 3, а дроссельный клапан 18 - для ограничения скорости опускания.

Далее, особое значение имеет то, что поршневой шток 4 гидроцилиндра 2 имеет канал 6, простирающийся в продольном направлении.

При циркуляции без давления насос 21 транспортирует масло 3 из бака 20 через ходовой клапан 8, проходит через канал 6 поршневого штока 4 гидроцилиндра 2 в его поршневую полость 5. При этом открывается обратный клапан 14. Масло 3, выходящее из соединения 24 гидроцилиндра 2, протекает через открытое среднее положение распределителя 9 назад в бак 20.

В этом положении подогретое гидравлическое масло 3 отдает тепло рабочему цилиндру 2. Кроме того, давление открывания обратного клапана 14 создает дополнительно температуру, что положительно сказывается на общем принципе действия.

Функцией "опускание" управляет распределитель 9. Для этого магнит 11 перемещает распределитель 9 в левую позицию (по чертежу). Одновременно возбужденный магнит 10 распределителя 8 запирает циркуляцию без давления. Масло 3, выходящее из распределителя 9, протекает в поршневую полость 5, которая теперь закрыта обратным клапаном 14. Возрастающее давление открывает посредством предохранительного клапана 17 удерживающий клапан 13. Масло 3, выходящее на дифференциальной стороне гидроцилиндра 2, может через канальное соединение распределителя 9 протекать обратно в бак 20. Гидроцилиндр 2 выдвигает поршневой шток 4.

При отключении магнитов 10, 11 распределителей 8 и 9 процесс заканчивается. Через дроссель 19 управляющее давление может снижаться и удерживающий клапан 13 запирает гидроцилиндр 2.

Управление функцией "подъем" осуществляется посредством распределителя 9. Для этого магнит 12 перемещает распределитель 9 в правую (по чертежу) позицию. Одновременно возбужденный магнит 10 распределителя 8 запирает линию циркуляции без давления. Из канала распределителя 9 масло 3 вытекает, проходя через обратный клапан 13 в штоковую полость 7. Масло 3, вытекающее на поршневой стороне гидроцилиндра 2, может через канальное соединение распределителя 9 протекать в бак 20. Гидроцилиндр 2 вдвигает шток 4.

Система предназначена для предварительного нагрева гидравлических циркуляционных систем, подъемно-транспортного оборудования при применении в холодных климатических зонах. Система содержит переключающее устройство, в котором рабочие органы включены в циркуляционный контур подогрева. С этой целью для разных рабочих состояний гидроцилиндра "Покой", "Вдвигание штока" и "Выдвигание штока" предусмотрены соответствующие контуры циркуляции. Существенно важной предпосылкой для реализации циркуляции без давления в состоянии покоя является наличие дополнительного канала в штоке, по которому масло подается в гидроцилиндр. Применение изобретения позволяет предварительно нагреть гидравлические циркуляционные системы холостого хода и благодаря этому устранить повреждения функциональных элементов, повысить срок службы изнашивающихся деталей и обеспечить надежную работу гидравлической системы. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлическая система с предварительным нагревом для подъемно-транспортного оборудования, используемого в холодных климатических зонах, для обеспечения эксплуатационной надежности за счет промывки трубопроводов при циркуляции без давления, причем может быть предусмотрен дополнительный подогрев гидравлического масла (3) в баке (20), отличающаяся тем, что предусмотрено включение гидроцилиндра или гидроцилиндров (2) в подогревательный контур, для чего поршневой шток (4) снабжен дополнительным перепускным каналом (6), через который поршневая полость (5) дополнительно связана с системой труб, а для циркуляции без давления, а также для вдвигания и выдвигания поршневого штока (4) за счет предусмотренных для этого клапанов включаются особые контуры. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что при циркуляции без давления за счет срабатывания клапанов контур замкнут от бака (20) через канал (6) в поршневом штоке (4) в поршневую полость (5) гидроцилиндра (2) обратно в бак (20). 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что для выдвигания поршневого штока (4) предусмотрено перекачивание гидравлического масла (3) из бака (20) в поршневую полость (5) гидроцилиндра (2), причем во время действия приложенного давления избыточное гидравлическое масло (3) сливается из штоковой полости (7) в бак (20), а выдвигание поршневого штока может заканчиваться за счет запирания всех клапанов. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что втягивание поршневого штока (4) может происходить за счет подачи гидравлического масла (3) из бака (20) в штоковую полость (7) при одновременном вытеснении гидравлического масла (3) из поршневой полости (5) в бак (20) и может заканчиваться за счет запирания всех клапанов.