АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ НАСОС Российский патент 2003 года по МПК F04B1/26 F04B49/06 

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в силовых следящих гидроприводах с дистанционно управляемым регулируемым насосом.

К силовым следящим гидроприводам с управляемым насосом предъявляются высокие требования по надежности и быстродействию, в том числе в режиме разгрузки управляемого насоса при аварийном отключении электрического питания (неуправляемый переходный процесс).

Известны аксиально-поршневые насосы, содержащие механизмы управления (гидроусилители) с питанием от вспомогательного насоса [1].

Наиболее близким к предлагаемому является аксиально-поршневой регулируемый насос [2], содержащий механизмы регулирования и нуль-установителя с выполненными заодно исполнительными цилиндрами, подключенными к гидроусилителю, связанному линией гидропитания с вспомогательным насосом, электромеханический преобразователь для управления гидроусилителем, подключенный к электрической цепи управления, а также гидравлический автомат разгрузки, включающий распределитель и управляющий электромагнит, с возможностью переключения линий гидропитания гидроусилителя и нагенетания вспомогательного насоса и линий исполнительных цилиндров.

Недостатком является низкая надежность защиты гидропривода с управляемым насосом при обрыве или аварийном отключении сети питания электрической цепи управления и недостаточное быстродействие разгрузки насоса (приведение механизма регулирования в нулевое положение) из-за подключения управляющего электромагнита к цепи электропитания электромеханического преобразователя и низкой скорости действия механизма нуль-установителей.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение надежности защиты гидропривода с управляемым насосом при обрыве сети питания электрической цепи управления от неуправляемых переходных процессов и повышение быстродействия разгрузки насоса за счет использования в автомате разгрузки в качестве источника его включения сети питания электрической цепи управления и дополнительного использования скорости возвращения в нулевое положение электромеханического преобразователя, быстродействие которого на порядок выше, чем у механизма нуль-установителя, в течение времени до разъединения цепи гидропитания гидроусилителя с вспомогательным насосом при обрыве или отключении сети питания электрической цепи управления, а также за счет исключения в электромеханическом преобразователе самой цепи электропитания.

Это достигается тем, что в аксиально-поршневом регулируемом насосе, содержащем механизмы регулирования и нуль-установителя с выполненными заодно исполнительными цилиндрами, подключенными к гидроусилителю, связанному линией гидропитания с вспомогательным насосом, электромеханический преобразователь для управления гидроусилителем, подключенный к электрической цепи управления, а также гидравлический автомат разгрузки, включающий распределитель и управляющий электромагнит, с возможностью переключения линий гидропитания гидроусилителя и нагнетания вспомогательного насоса и линии исполнительных цилиндров, электромеханический преобразователь выполнен с возбуждением от внутреннего источника энергии, а управляющий электромагнит подключен к сети питания электрической цепи управления. Использование в качестве внутреннего источника энергии постоянных магнитов, выполнение электромеханического преобразователя в виде электромагнита с поворотным якорем повышает надежность и стабильность работы и может применяться в частных случаях.

Такое выполнение предлагаемого изобретения позволяет обеспечить надежную защиту гидропривода с управляемым насосом при обрыве сети питания электрической цепи управления и повысить быстродействие автомата разгрузки насоса.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежом, где приведена принципиальная гидравлическая схема аксиально-поршневого регулируемого насоса.

Аксиально-поршневой регулируемый насос включает собственно насос 1, механизм регулирования 2, механизм нуль-установителя 3 с исполнительными цилиндрами 4, гидроусилитель 5, электромагнит 6 с поворотным якорем с возбуждением от постоянных магнитов, гидравлический автомат разгрузки 7, содержащий распределитель 8, управляющий электромагнит 9, возвратную пружину 10.

Электромагнит 6 управляется по электрической цепи управления 11. Линия гидропитания 12 гидроусилителя 5 соединена с одной из нормально-разъединенных линий распределителя 8. Линия нагнетания 13 вспомогательного насоса соединена со второй нормально-разъединенной линией распределителя 8. Исполнительные цилиндры 4 линиями 14, 15 соединены с выходом гидроусилителя 5 и нормально-соединенными линиями распределителя 8.

В исходном положении якорь электромагнита 6 под действием постоянных магнитов возбуждения занимает нулевое положение, исполнительные цилиндры 4 по линиям 13, 14 и распределитель 8 соединены между собой, механизм регулирования 2 под действием механизма нуль-установителя 3 также занимает нулевое положение - подача насоса равна нулю.

При включении сети питания электрической цепи управления включается управляющий электромагнит 9, при этом срабатывает распределитель 8, разъединяя линии 14, 15 исполнительных цилиндров 4 и соединяя линию гидропитания 12 гидроусилителя 5 с линией нагнетания 13 вспомогательного насоса. При отсутствии управляющею сигнала на электромагните 6 его якорь находится в нулевом положении - подача насоса равна нулю. При наличии управляющего сигнала на электромагните 6 якорь занимает положение, определяемое величиной и полярностью сигнала, подача насоса определяется положением якоря электромагнита 6 и может достигать максимального значения.

В случае обрыва или отключения сети питания электрической цепи управления в электромагните 6 исчезает управляющий ток - якорь устанавливается в нулевое положение с большой скоростью, определяемой быстродействием электромагнита 6.

Одновременно начинает спадать ток в электромагните 9, при достижении током величины, при которой сила электромагнита становится меньше силы возвратной пружины 10, возвратная пружина 10 устанавливает распределитель 8 в исходное положение, разъединяя линию гидропитания 12 гидроусилителя 5 с линией нагнетания 13 вспомогательного насоса и соединяя линии 14, 15 исполнительных цилиндров нуль-установителей.

В течение некоторого времени, определяемого временем переключения распределителя 8, гидроусилитель при нулевом положении якоря электромагнита 6 возвращает механизм регулирования 2 в нулевое положение с большой скоростью, определяемой работой гидроусилителя, снижая величину подачи насоса до остаточного значения.

Если за время переключения распределителя 8 механизм регулирования 2 не успел занять нулевое положение, то после завершения переключения распределителя 8 дальнейшее перемещение механизма регулирования 2 до нулевого положения осуществляется уже механизмом нуль-установителя 3.

Таким образом, возвращение механизма регулирования 2 в нулевое положение при отключении сети питания электрической цепи управления происходит в два этапа:
1) быстрый возврат под действием гидроусилителя 5 при нулевом положении якоря электромагнита 6 до остаточного значения подачи в течение времени переключения распределителя 8. При этом точность возврата механизма регулирования в нулевое положение определяется гистерезисом возврата якоря электромагнита 6, осуществляемого под действием только собственных упругих сил электромагнита, производственными и методическими погрешностями гидроусилителя.

2) возврат на оставшуюся величину до полной остановки в нулевом положении под действием механизма нуль-установителя с компенсацией гистерезиса электромагнита 6, производственных и методических погрешностей гидроусилителя.

Наличие этапа 1) позволяет увеличить быстродействие автомата разгрузки по сравнению с ближайшим аналогом.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1543133. Бюл. 6, 1990 г.

2. Патент РФ 1828945. Бюл. 27, 1993 г.

Изобретение предназначено для использования в области гидроавтоматики в силовых следящих гидроприводах с дистанционно управляемым регулируемым насосом. Насос содержит механизмы регулирования и нуль-установителя с выполненными заодно исполнительными цилиндрами, подключенными к гидроусилителю. Последний связан линией гидропитания с вспомогательным насосом. Электромеханический преобразователь для управления гидроусилителем подключен к электрической цепи управления. Гидравлический автомат разгрузки включает распределитель и управляющий электромагнит с возможностью переключения линий гидропитания гидроусилителя и нагнетания вспомогательного насоса и линий исполнительных цилиндров. Электромеханический преобразователь выполнен с возбуждением от внутреннего источника энергии. Управляющий электромагнит подключен к сети питания электрической цепи управления. В качестве внутреннего источника энергии могут быть использованы постоянные магниты. Электромеханический преобразователь выполнен в виде электромагнита с поворотным якорем. Повышается надежность защиты гидропривода с управляемым насосом при обрыве сети питания электрической цепи управления от неуправляемых переходных процессов и быстродействие разгрузки насоса. 1 ил.

1. Аксиально-поршневой регулируемый насос, содержащий механизмы регулирования и нуль-установителя с выполненными заодно исполнительными цилиндрами, подключенными к гидроусилителю, связанному линией гидропитания с вспомогательным насосом, электромеханический преобразователь для управления гидроусилителем, подключенный к электрической цепи управления, а также гидравлический автомат разгрузки, включающий распределитель и управляющий электромагнит, с возможностью переключения линий гидропитания гидроусилителя и нагнетания вспомогательного насоса и линий исполнительных цилиндров, отличающийся тем, что электромеханический преобразователь выполнен с возбуждением от внутреннего источника энергии, а управляющий электромагнит подключен к сети питания электрической цепи управления. 2. Аксиально-поршневой регулируемый насос по п.1, отличающийся тем, что в качестве внутреннего источника энергии использованы постоянные магниты. 3. Аксиально-поршневой регулируемый насос по п.2, отличающийся тем, что электромеханический преобразователь выполнен в виде электромагнита с поворотным якорем.