НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2004 года по МПК F04B49/00 

Предлагаемое изобретение относится к системам автоматического регулирования, а конкретно к насосным установкам с электрогидравлической системой стабилизации выходного давления.

Известны гидравлические устройства [1], поддерживающие постоянное выходное давление с помощью редукционного клапана. Точность стабилизации давления в таких устройствах ограничена влиянием утечет в насосе и точностью работы редукционного клапана.

Известна также насосная установка [2], принятая за прототип, примененная в гидросистеме термопластавтомата, которая (см. фиг.1) структурно содержит последовательно соединенные датчик давления 1, схему стабилизации давления 2, сумматор 3, привод люльки гидронасоса 4, люльку гидронасоса 5 и гидронасос 6. Выход гидронасоса 6, являющийся выходом насосной установки, соединен с входом датчика давления 1. Также насосная установка содержит приводной двигатель 7, соединенный с гидронасосом 6, и датчик положения люльки гидронасоса 8, вход которого соединен с люлькой гидронасоса 5, а выход - с вторым входом сумматора 3.

Данная установка работает следующим образом. Приводной двигатель 7 вращает гидронасос 6, который создает на своем выходе силовое давление рабочей жидкости. Датчик давления 1 измеряет его и подает электрический сигнал, пропорциональный силовому давлению на вход схемы стабилизации давления 2, которая после превышения этим давлением заданного (порогового) значения, формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный силовому давлению. Этот сигнал поступает на первый вход сумматора 3. С выхода сумматора 3 сигнал поступает на привод люльки гидронасоса 4, который поворачивает люльку 5 гидронасоса 6, меняя его производительность. Угол поворота люльки 5 измеряется датчиком положения люльки 8. Сигнал датчика положения люльки поступает на второй вход сумматора 3 в противофазе с сигналом схемы стабилизации давления 2. Насосная установка настроена таким образом, что при отсутствии нагрузки (расхода) на выходе гидронасоса 6 датчик давления фиксирует максимальное выходное давление, которое через схему стабилизации давления 2, сумматор 3 и привод люльки 4 поворачивает люльку 5 на угол, обеспечивающий нулевой расход гидронасоса 6 при заданном пороговом давлении.

При появлении нагрузки на выходе гидронасоса 6 увеличивается расход рабочей жидкости, подаваемой гидронасосом 6, и начинает уменьшаться силовое давление, которое измеряется датчиком давления 1. Это изменение поступает через схему стабилизации давления 2 и сумматор 3 на привод люльки 4, который поворачивает люльку 5 на некоторый угол, увеличивающий производительность гидронасоса 6 и обеспечивающий требуемый расход, компенсирующий уменьшение давления. Таким образом, обеспечивается стабильность выходного давления гидронасоса 6 при изменении расхода в нагрузке насосной установки.

Недостатком описанной установки является возможность возникновения бросков давления и гидравлических ударов в магистралях установки в момент первоначального включения в работу. Это происходит вследствие того, что схема управления гидронасосом 6 настраивается таким образом, чтобы при включении приводного двигателя 7 обеспечивать отклонение люльки 5 на максимальный угол, соответствующий максимальному расходу рабочей жидкости гидронасоса 6. При отсутствии нагрузки (что обычно бывает при включении) давление на выходе насосной установки скачком превышает пороговое значение и за счет сигнала датчика давления 1 люлька поворачивается на угол, соответствующий нулевому расходу. В этот переходный момент и проявляются указанные недостатки установки, а именно броски давления и гидравлические удары в магистралях установки.

Предлагаемое техническое решение направлено на исключение указанных недостатков за счет обеспечения плавного включения насосной установки в рабочий режим.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в насосную установку, содержащую последовательно соединенные датчик давления, схему стабилизации давления, сумматор, привод люльки гидронасоса, люльку гидронасоса и гидронасос, выход которого соединен с датчиком давления и является выходом насосной установки, а также приводной двигатель, соединенный с гидронасосом, и датчик положения люльки, вход которого соединен с люлькой, а выход - с вторым входом сумматора, введены последовательно соединенные задатчик расхода, коммутатор и интегратор, выход которого соединен с третьим входом сумматора.

Материалы заявки поясняются чертежами, где:

на фиг.1 представлена блочная схема насосной установки, принятой за прототип;

на фиг.2 представлена блочная схема предлагаемой насосной установки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предлагаемого технического решения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Предлагаемая насосная установка (фиг.2) состоит из последовательно соединенных датчика давления 1, схемы стабилизации давления 2, сумматора 3, привода люльки гидронасоса 4, люльки гидронасоса 5 и гидронасоса 6. Выход гидронасоса 6, являющийся выходом насосной установки, соединен с входом датчика давления 1. Также насосная установка содержит приводной двигатель 7, соединенный с гидронасосом 6, и датчик положения люльки гидронасоса 8, вход которого соединен с люлькой гидронасоса 5, а выход - с вторым входом сумматора 3. Кроме того, установка содержит последовательно соединенные задатчик расхода 9, коммутатор 10 и интегратор 11, выход которого соединен с третьим входом сумматора 3.

Предлагаемая насосная установка работает следующим образом.

Перед включением насосной установки коммутатор 10 устанавливают в выключенное состояние. Привод управления люльки гидронасоса 5 настраивается таким образом, чтобы при включении приводного двигателя 7 люлька гидронасоса находилась в положении, обеспечивающем нулевой расход на выходе гидронасоса 6, а значит и нулевое давление, т.е. включение установки происходит без гидравлического удара и бросков давления. После этого оператор включает коммутатор 10, который подключает сигнал задатчика расхода 9 к входу интегратора 11. Сигнал на выходе интегратора 11, плавно нарастая от нуля до величины, соответствующей максимальному расходу гидронасоса 6, поступает через сумматор 3 на привод люльки гидронасоса 4. Люлька гидронасоса 5 под действием этого сигнала поворачивается, плавно увеличивая давление рабочей жидкости на выходе гидронасоса 6. При достижении давлением порогового значения по сигналу датчика давления 1, через схему стабилизации давления 2, сумматор 3 и привод люльки гидронасоса 4, люлька гидронасоса 5 плавно возвращается в положение, соответствующее нулевому расходу рабочей жидкости и заданному (пороговому) значению давления.

Таким образом, за счет плавного включения в работу исключается возможность возникновения бросков давления и гидравлических ударов в гидравлических магистралях насосной установки.

Предлагаемое техническое решение проверено электронным моделированием, а также экспериментальной проверкой макета насосной установки, предназначенной для питания гидравлической энергией динамического стенда. Результаты проверки показали, что предлагаемое техническое решение позволило полностью исключить броски давления и гидравлические удары в магистралях установки. По результатам экспериментальной проверки предлагаемое техническое решение будет введено в документацию модернизированной насосной установки для шестистепенного авиационного тренажера.

Литература

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. Учебник для машиностроительных вузов. Т.М. Башта и др. М.: Машиностроение, 1982, с.400.

2. Гидростанция. Руководство по эксплуатации. ВМИЖ. 303369.007РЭ, 1992 г. Архив ФГУП "ВНИИ" Сигнал", с.10, 11, 20, 21, 45-50, 60.

Устройство предназначено для использования в системах автоматического регулирования, в насосных установках с электрогидравлической системой стабилизации выходного давления. Насосная установка содержит последовательно соединенные датчик давления, схему стабилизации давления, сумматор, привод люльки гидронасоса, люльку гидронасоса и гидронасос, выход которого соединен с датчиком давления и является выходом насосной установки. Приводной двигатель соединен с гидронасосом. Вход датчика положения люльки соединен с люлькой, а выход - с вторым входом сумматора. В устройство введены последовательно соединенные задатчик расхода, коммутатор и интегратор, выход которого соединен с третьим входом сумматора. 2 ил.

Насосная установка, содержащая последовательно соединенные датчик давления, схему стабилизации давления, сумматор, привод люльки гидронасоса, люльку гидронасоса и гидронасос, выход которого соединен с датчиком давления и является выходом насосной установки, а также приводной двигатель, соединенный с гидронасосом, и датчик положения люльки гидронасоса, вход которого соединен с люлькой гидронасоса, а выход - с вторым входом сумматора, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные задатчик расхода, коммутатор и интегратор, выход которого соединен с третьим входом сумматора.