БАК ГИДРОСИСТЕМЫ Российский патент 2003 года по МПК F15B1/26 

Изобретение относится к гидробакам и может быть использовано в объемных гидроприводах различных машин и технологического оборудования, например, в гидросистемах экскаваторов.

Аналогами предлагаемого изобретения могут являться баки гидросистем экскаваторов японских фирм КАТО и KOMATSU. На экскаваторах HD-1SOOGYS фирмы КАТО (источник - инструкция по эксплуатации и перечень деталей - каталог экскаватора) и в ряде моделей производства фирмы KOMATSU PC220, PC220LS SERIAL N21708, РС220-3, PC220LC-3 SERIAL N21992 (источник PARTS BOOK TOM6 P02060030-06) и РС300-5 CUSTOM PC-400-5 CUSTOM SERIAL N20001 and up (источник SHOP MANUAL ВЕЗ 1994 года SEBM0207C503K) устанавливаются гидробаки, состоящие из одной секции и имеющие приточную систему подпорного (избыточного) давления воздухом. Эти системы обеспечения подпорного давления требуют установки компрессора, редукционного клапана, предохранительных клапанов, ресивера, воздушного фильтра с осушителем и сети соединительных трубопроводов. При этом подпорное давление воздействует на все цепи гидросистемы, в том числе на слив цепи управления и дренаж, что вызывает необходимость применения гидроаппаратуры специального исполнения.

Прототипами предлагаемого изобретения может быть принят бак гидросистемы экскаватора ЭО-4125 или ЭО-4225 или, как наиболее близкий, "Бак гидросистемы" Патент на изобретение 2105205 от 20 февраля 1998 года. Указанный бак рабочей жидкости гидросистемы содержит две разделенные герметичной перегородкой секции, регулируемый подпорный и обратные клапаны, воздушный фильтр-сапун, магистральный фильтр, всасывающие отверстия, сливные и дренажные вводы.

В баке по указанному патенту установлен воздухонепроницаемый колпак как полость воздушной подушки, используемой для создания подпорного давления, очистка сливаемой в бак рабочей жидкости обеспечивается отдельно установленным фильтром и затруднен способ пополнения объема воздуха по мере растворения его при контакте с маслом.

Задача изобретения - улучшение режима работы и повышение ресурса основного насоса гидросистемы, сокращение потерь рабочей жидкости в процессе проведения текущих ремонтов, упрощение конструкции и повышение удобства обслуживания в условиях эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что бак рабочей жидкости гидросистемы содержит две разделенные герметичной перегородкой секции, регулируемый подпорный и обратные клапаны, воздушный фильтр-сапун, магистральный фильтр, всасывающие отверстия, сливные и дренажные вводы, при этом первая секция бака через отжимные обратные клапаны соединена с всасывающими полостями дополнительного насоса и насоса цепи управления, через воздушный фильтр-сапун с атмосферой, через регулируемый подпорный клапан с полостью рабочей жидкости и через воздушный затвор - с воздушной полостью второй секции, вторая секция оснащена перегородками-успокоителями, имеет встроенную герметичную полость магистрального фильтра, сообщающуюся с основным объемом второй секции через обратный клапан с рассеивателем потока, соединена через оснащенный затвором патрубок с всасывающей полостью основного насоса, через обратные клапаны с напорными полостями основного и дополнительного насосов и через отжимной обратный клапан с подпиткой полостей гидроцилиндров, при этом слив дренажа гидросистемы подключен к первой секции бака через выходное отверстие подпорного клапана, общий слив и слив дополнительного насоса подключен к герметичной полости магистрального фильтра, а каждая секция бака и полость фильтра имеют зажимные клапаны для слива рабочей жидкости.

Поставленная задача может решаться также за счет того, что отжимные обратные клапаны всасывающих полостей дополнительного насоса и насоса цепи управления, а также подпитки полостей гидроцилиндров выполнены с возможностью обеспечения прохода рабочей жидкости при внешнем подсоединении рукавов и перекрытия прохода при отсоединении последних.

А также за счет того, что воздушный затвор выполнен в виде золотника или шарового крана, либо в виде электромагнитного клапана с дистанционным управлением.

А также за счет того, что в первой секции выполнено отверстие, соединенное через трубопровод и воздушный затвор с воздушной полостью второй секции и предназначенное для пополнения объема подпорного воздуха второй секции, отфильтрованным через фильтр-сапун первой секции атмосферным воздухом и перелива избытка масла из второй секции в первую.

А также за счет того, что разделительные перегородки-успокоители во второй секции выполнены с возможностью сбора воздушных пузырьков и отвода их в воздушную полость.

А также за счет того, что герметичная полость магистрального фильтра разделена на верхний и нижний отсеки перегородкой с фланцем-крышкой для установки фильтра.

А также за счет того, что верхний отсек имеет съемный люк с уплотнением для демонтажа фильтра, пробку с уплотнением для выпуска воздуха и магнитные уловители металлических загрязнений, а нижний отсек - боковой фланцевый люк с уплотнением для промывки и очистки полости фильтра.

А также за счет того, что магистральный фильтр состоит из опорного фланца-крышки, фильтроэлемента с верхней и нижней крышками, соединенными в единый блок, закрепленный на оси и на фланце-крышке через пружину регулировки давления срабатывания.

А также за счет того, что в верхней крышке размещен эластичный обратный клапан, предотвращающий вымывание грязи из внутренней полости фильтроэлемента при работе гидросистемы.

На фиг.1, 2 и 3 изображен бак рабочей жидкости гидросистемы.

На фиг.4 - подпиточный отжимной обратный клапан.

На фиг.5 - всасывающий отжимной обратный клапан.

На фиг.6 - масляный затвор.

На фиг.7 - подпорный клапан.

На фиг.8 - воздушный затвор.

На фиг.9 - магистральный фильтр.

На фиг.10 - обратный клапан.

На фиг.11 - обратный клапан с рассеивателем потока.

Бак рабочей жидкости гидросистемы, изображенный на фиг.1, 2 и 3, содержит секции 1 и 2, разделенные герметичной перегородкой 3.

Секция 1 имеет: герметичный люк 4 в нижней части бака и через всасывающие отжимные обратные клапаны 5 и 6 (фиг.5) соединена с всасывающими полостями дополнительного насоса и насоса цепи управления; воздушный фильтр-сапун 7, соединяющий ее с атмосферой; отверстие 8, перекрываемое масляным затвором 9 (фиг. 6), соединенного трубопроводом 10 с регулируемым подпорным клапаном 11 (фиг. 7), установленным на переливном отверстии второй секции; отверстие 12 соединения воздушной полости секции 1 с воздушной полостью секции 2 через воздушный золотниковый затвор 13 (фиг. 8), закрываемый при работе бака; трубопровод 10 имеет ниппель 14 для подсоединения слива дренажа гидросистемы.

Секция 2 имеет: воздушную полость; герметичный люк 15 в нижней части; перегородки-успокоители 16 (фиг.2), разделяющие масляную и воздушную полости на дополнительные секции, сообщающиеся между собой; встроенную полость 17 с герметичным люком 25 на входе и герметичным люком 26 на выходе магистрального фильтра (фиг.9), соединенного выходом с основным объемом секции 2 через обратный клапан 18 с рассеивателем потока 19 (фиг.11); масляный затвор 20 соединения через патрубок 21 с всасывающей полостью основного насоса; обратный клапан 22 (фиг.10) соединения напорных полостей основного насоса, а для дополнительного насоса соединением напорной полости с баком служит обратный клапан 18; подпиточный отжимной обратный клапан 23 (фиг.4) подпитки полостей гидроцилиндров и гидромоторов. Все секции бака имеют зажимные клапаны 24 для слива рабочей жидкости. Отверстие 12 в первой секции соединяется через трубопровод и воздушный затвор 13 с воздушной полостью секции 2 и предназначено для пополнения объема подпорного воздуха в секции 2 отфильтрованным через фильтр-сапун секции 1 атмосферным воздухом. Воздушный затвор 13 (фиг.8) имеет корпус с ниппелем 27, внутри которого перемещается золотник 28 с уплотнительными кольцами 29 и резьбовым концом. Левый торец золотника представляет клапан, притертый к кромке отверстия корпуса. Линейное перемещение золотника осуществляется гайкой 30 с фланцем, который зажимается с зазором в корпусе 27 фланцем 31. Для линейного перемещения служит продольный паз в резьбовой части золотника, в который входит фиксирующий от проворачивания специальный стопорный винт 32. Специальная гайка 30 от проворачивания стопорится на золотнике контргайкой 33. Встроенная в секцию 2 герметичная полость 17 магистрального фильтра (фиг.9) разделена на два отсека - верхний и нижний, которые закрываются герметичными люками 25 и 26. Верхний люк 25 служит для монтажа и демонтажа фильтра, а боковой 26 - для очистки полости фильтра. Люки имеют уплотнительные кольца 34 и 35. Магистральный фильтр состоит из опорного фланца-крышки 36 с уплотнительным кольцом 44, центральной оси 37, верхней крышки 38 и нижней крышки 39 крепления фильтроэлемента 40 через уплотнительные кольца 41, 42 и 43. Фильтроэлемент с крышками на центральной оси крепится гайками 45 и 46, а на фланце-крышке 36 через пружину 47, упорную шайбу 48 гайкой 49. Внутри ступицы крышки 38 на центральной части установлен эластичный обратный клапан 50. В верхнем люке 25 установлена пробка 51 с уплотнительным кольцом. Верхний отсек полости магистрального фильтра имеет входные отверстия 52 и 53 (фиг.1) для сливаемого масла из гидросистемы и магнитные уловители 54 металлических загрязнений. Магистральный фильтр очищает поток рабочей жидкости, проходящий через центральные каналы фланца-крышки и верхней крышки крепления фильтроэлемента внутрь фильтра и через него в нижний отсек. Эластичный клапан 50 предотвращает вымывание грязи из внутренней полости фильтра. Предохранительным клапаном является нижний торец фланца-крышки и верхний торец ступицы верхней крышки фильтроэлемента, которые притираются друг к другу. Давление перепуска регулируется пружиной 47. Пробка 51 предназначена для выпуска воздуха из верхнего отсека. Перегородки 16 в секции 2, разделяющие масляные и воздушные полости на отдельные секции, являются успокоителями при колебаниях рабочей жидкости и выполняют функции сбора на своих поверхностях мелких пузырьков воздуха, которые, соединяясь между собой, вытесняются в воздушную полость. Перегородки выполнены с отверстиями в воздушной полости и при подпорном давлении замедляют перетекание воздуха из одной полости в другую и заставляют объем воздуха в секциях выполнять функции демферов, гасящих резкие колебания уровня масла, но обеспечивают хорошее заполнение воздухом при отсутствии подпорного давления. Подпиточный (фиг.4) и всасывающий (фиг.5) отжимные обратные клапаны состоят из вворачиваемого корпуса 55 с внутренней кромкой 56 гнезда клапана и боковыми отверстиями 57 для прохода масла, уплотнения 58, обратного клапана 59, пружины 60, опорной шайбы 61, стопорного кольца 62, нажимного штуцера 63 с ножками 64, уплотнением 65 и крепежных винтов 66 крепления штуцера к корпусу.

Работа бака рабочей жидкости гидросистемы.

При установленном на машину и соединенном с агрегатами и узлами гидросистемы баке его первоначальная заправка производится дополнительным насосом через отверстия 52 и 53 во входную полость магистрального фильтра. Затем через магистральный фильтр рабочая жидкость заполняет нижнюю полость фильтра и через обратный клапан 18 и рассеиватель 19 заполняется полость секции 2. При заправке бака подпорный клапан 11, масляный затвор 9 и воздушный затвор 13 открыты, а клапаны слива 24 во всех секциях зажаты. Из полости секции 2 рабочая жидкость через затвор 20 и трубопровод 21 заполняет всасывающую полость основных насосов. Через отверстия 52 и 53, подпиточный отжимной обратный клапан 23 одновременно заполняется гидросистема машины. Дойдя до уровня подпорного клапана, рабочая жидкость заполняет полость секции 1, а через всасывающие отжимные обратные клапаны 5 и 6 - всасывающие полости насоса управления и других насосов. Отворачивается пробка в верхней крышке люка магистрального фильтра и выпускается воздух. Уровень рабочей жидкости по указателю уровня 67 доводится до уровня воздушного затвора 13 и заправка прекращается. После этого в подпорной секции остается верхняя часть бака до уровня воздушного затвора, заполненная воздухом, равная тому объему, который необходимо иметь для обеспечения требуемого подпора. Воздушный затвор закрывается, и дополнительный насос подключается для забора рабочей жидкости из секции 1 к одному из всасывающих отжимных обратных клапанов 5 или 6. Затем дополнительным насосом рабочая жидкость из секции 1 перекачивается в секцию 2 и по указателю давления подпора 68 настраивается подпорный клапан 11 на необходимую величину давления подпора. При этом воздушная подушка в секции 2 сжимается. Дополнительным насосом производится дозаправка рабочей жидкостью секции 1 до рабочего уровня путем перелива через подпорный клапан. После этого бак рабочей жидкости готов к работе гидросистемы.

Во время работы гидросистемы из-за разности объемов полостей гидроцилиндров происходит изменение объема сливаемой в бак рабочей жидкости. Это изменение компенсируется дополнительным насосом, перекачивающим рабочую жидкость из секции 1 в секцию 2. Избыток рабочей жидкости переливается через подпорный клапан в бесподпорную полость бака - секцию 1.

Так как воздух контактирует с поверхностью рабочей жидкости, то в процессе работы происходит частичное растворение воздуха в рабочей жидкости. Место воздуха занимает рабочая жидкость и появляется дефицит рабочей жидкости на всасывании основного насоса, сопровождающийся повышенным шумом, так как подпорное давление создается и поддерживается дополнительным насосом, имеющим малую производительность по сравнению с объемом рабочей жидкости, потребляемой основным насосом. В бесподпорной секции 1 понижается уровень рабочей жидкости. Необходимо восстановить нормальный режим работы основных насосов, восстановить подпор в баке путем восстановления объема воздуха. Это достигается путем открытия воздушного затвора 13, соединяющего воздушные полости секций 1 и 2. При этом восстанавливается уровень рабочей жидкости в секции 1 за счет слива рабочей жидкости из секции 2 и восстанавливается объем воздушной подушки в секции 2 за счет поступления через воздушный затвор воздуха из секции 1, связанной через фильтр-сапун с атмосферой. Затем закрывается воздушный затвор и бак готов к дальнейшей работе.

В процессе эксплуатации дозаправка бака рабочей жидкостью осуществляется включением дополнительного насоса, а восстановление объема воздушной подушки подпорной полости сводится к операции открытия, на время восстановления, воздушного затвора и последующего его закрытия.

Во время слива рабочей жидкости в подпорную полость пузырьки воздуха рассеивателем потока рабочей жидкости выбрасываются в общий объем, где оседают на перегородках и, укрупняясь, поднимаются в воздушную полость.

В зависимости от ремонтируемых магистралей гидросистемы отсоединение: всасывающей полости основного насоса блокируется масляным затвором 20, напорных магистралей основного насоса блокируется обратным клапаном 22 (фиг. 10), всасывающих магистралей насосов цепи управления и дополнительного блокируется всасывающими отжимными обратными клапанами 5 и 6 (фиг.5), магистралей подпитки гидроцилиндров блокируется подпиточным отжимным обратным клапаном 23 (фиг.4), магистралей слива дренажа блокируется масляным затвором 9. При отсоединении магистралей слива рабочей жидкости от отверстий 52 и 53 происходит слив рабочей жидкости из верхней полости магистрального фильтра не более 3-5% от общего объема в баке. Таким образом, в баке сохраняется 95% и более общего объема рабочей жидкости, что позволяет производить монтаж и демонтаж его на машине в заправленном состоянии.

При необходимости слива рабочей жидкости из бака открывается один из зажимных клапанов 24, в зависимости от опоражниваемой секции, и пробка 51, улучшающая слив из подпорной полости и полостей магистрального фильтра.

Бак предназначен для хранения рабочей жидкости гидросистем различных машин. Бак содержит две разделенные герметичной перегородкой секции, регулируемый подпорный и обратные клапаны, воздушный фильтр-сапун, магистральный фильтр, всасывающие отверстия, сливные и дренажные вводы, при этом первая секция бака через отжимные обратные клапаны соединена с всасывающими полостями дополнительного насоса и насоса цепи управления, через воздушный фильтр-сапун - с атмосферой, через регулируемый подпорный клапан - с полостью рабочей жидкости и через воздушный затвор - с воздушной полостью второй секции, вторая секция оснащена перегородками-успокоителями, имеет встроенную герметичную полость магистрального фильтра, сообщающуюся с основным объемом второй секции через обратный клапан с рассеивателем потока, соединена через оснащенный затвором патрубок с всасывающей полостью основного насоса, через обратные клапаны - с напорными полостями основного и дополнительного насосов и через отжимной обратный клапан - с подпиткой полостей гидроцилиндров. Слив дренажа гидросистемы подключен к первой секции бака через выходное отверстие подпорного клапана, общий слив и слив дополнительного насоса подключен к герметичной полости магистрального фильтра. Технический результат - сокращение потерь рабочей жидкости. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Бак рабочей жидкости гидросистемы, содержащий две разделенные герметичной перегородкой секции, регулируемый подпорный и обратные клапаны, воздушный фильтр-сапун, магистральный фильтр, всасывающие отверстия, сливные и дренажные вводы, отличающийся тем, что первая секция бака через отжимные обратные клапаны соединена с всасывающими полостями дополнительного насоса и насоса цепи управления, через воздушный фильтр-сапун - с атмосферой, через регулируемый подпорный клапан - с полостью рабочей жидкости и через воздушный затвор - с воздушной полостью второй секции, вторая секция оснащена перегородками-успокоителями, имеет встроенную герметичную полость магистрального фильтра, сообщающуюся с основным объемом второй секции через обратный клапан с рассеивателем потока, соединена через оснащенный затвором патрубок с всасывающей полостью основного насоса, через обратные клапаны - с напорными полостями основного и дополнительного насосов и через отжимной обратный клапан - с подпиткой полостей гидроцилиндров, при этом слив дренажа гидросистемы подключен к первой секции бака через выходное отверстие подпорного клапана, общий слив и слив дополнительного насоса подключен к герметичной полости магистрального фильтра, а каждая секция бака и полость фильтра имеют зажимные клапаны для слива рабочей жидкости. 2. Бак по п.1, отличающийся тем, что отжимные обратные клапаны всасывающих полостей дополнительного насоса и насоса цепи управления, а также подпитки полостей гидроцилиндров выполнены с возможностью обеспечения прохода рабочей жидкости при внешнем подсоединении рукавов и перекрытия прохода при отсоединении последних. 3. Бак по п.1, отличающийся тем, что воздушный затвор выполнен в виде золотника или шарового крана либо в виде электромагнитного клапана с дистанционным управлением. 4. Бак по п.1, отличающийся тем, что в первой секции выполнено отверстие, соединенное через трубопровод и воздушный затвор с воздушной полостью второй секции и предназначенное для пополнения объема подпорного воздуха второй секции отфильтрованным через фильтр-сапун первой секции атмосферным воздухом и перелива избытка масла из второй секции в первую. 5. Бак по п.1, отличающийся тем, что разделительные перегородки-успокоители во второй секции выполнены с возможностью сбора воздушных пузырьков и отвода их в воздушную полость. 6. Бак по п.1, отличающийся тем, что герметичная полость магистрального фильтра разделена на верхний и нижний отсеки перегородкой с фланцем-крышкой для установки фильтра. 7. Бак по п.6, отличающийся тем, что верхний отсек имеет съемный люк с уплотнением для демонтажа фильтра, пробку с уплотнением для выпуска воздуха и магнитные уловители металлических загрязнений, а нижний отсек - боковой фланцевый люк с уплотнением для промывки и очистки полости фильтра. 8. Бак по п.6, отличающийся тем, что магистральный фильтр состоит из опорного фланца-крышки, фильтроэлемента с верхней и нижней крышками, соединенными в единый блок, закрепленный на оси и на фланце-крышке через пружину регулировки давления срабатывания. 9. Бак по п. 8, отличающийся тем, что в верхней крышке размещен эластичный обратный клапан, предотвращающий вымывание грязи из внутренней полости фильтроэлемента при работе гидросистемы.