Гидравлическая система для работы в условиях низкой температуры и оборудованная ею машина Российский патент 2020 года по МПК F15B21/45 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гидравлической системе и, в частности, к гидравлической системе с многоступенчатым фильтром. Настоящее изобретение далее относится к машине, оборудованной такой гидравлической системой, например, строительной машине.

Предшествующий уровень техники

В некоторых машинах, например, погрузчиках, в целях защиты прецизионных гидравлических рабочих узлов, его гидравлическая система обычно включает в себя многоступенчатую систему фильтров, чтобы в достаточной степени отфильтровывать гидравлическое масло из гидравлического масляного бака и, таким образом, предотвращать загрязнение и повреждение рабочих узлов гидравлическим маслом.

В машине, представленной на рис. 2, данная гидравлическая система часто содержит фильтр грубой очистки 1 и фильтр тонкой очистки 2. Фильтр грубой очистки 1, предназначен для очистки гидравлического масла из гидравлического масляного бака 8, и подачу гидравлического масла после фильтрации, например, насосом 7 в фильтр тонкой очистки 2. Фильтр тонкой очистки 2, предназначен для дополнительной фильтрации полученного гидравлического масла и подачи отфильтрованного гидравлического масла в рабочие узлы. Как показано на рис. 2, в целях защиты относительно дорогого фильтра тонкой очистки 2, данная гидравлическая система дополнительно содержит перепускной клапан 3, подсоединенный параллельно фильтру тонкой очистки 2, позволяющий, при необходимости, перепускать гидравлическое масло в обход фильтра тонкой очистки 2, например, когда разность давлений между внутренним и внешним давлением в фильтрующем элементе фильтра тонкой очистки становится слишком большим, предотвращая повреждение фильтра тонкой очистки 2 высоким давлением.

Однако данное известное техническое решение имеет следующий недостаток: при запуске машины при низкой температуре, из-за относительно большой вязкости гидравлического масла, разность давлений между внутренним и внешним давлением в фильтрующем элементе фильтра тонкой очистки 2 становится большой, в результате чего открывается перепускной клапан 3, и гидравлическое масло подается в каждый рабочий узел помимо фильтра тонкой чистки, что приводит к отказу в срабатывании зажимающих механизмов, истиранию элементов, уменьшению срока службы и т. д. Кроме того, если перепускной клапан 3 модифицирован и способен сбрасывать гидравлическое масло в масляный отстойник или в масляный бак 8, то проблема все еще остается нерешенной, поскольку фильтр тонкой очистки повреждается большим мгновенным перепадом давлений в фильтрующем элементе, вызванным низкой температурой и, следовательно, высокой вязкостью гидравлического масла.

Краткое изложение существа изобретения

Настоящее изобретение предназначено для решения проблем известного уровня техники и предлагает гидравлическую систему, устойчивую к низкой температуре рабочей жидкости.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, описывается гидравлическая система для работы в условиях низкой температуры, содержащая фильтр грубой очистки и фильтр тонкой очистки, соединенные последовательно между источником рабочей жидкости и рабочими узлами, где гидравлическая система дополнительно содержит: двухпозиционный трехходовой клапан, входное отверстие которого соединено с выходом фильтра грубой чистки; первое выходное отверстие и второе выходное отверстие, которого соединены соответственно с входом фильтра тонкой очистки и с источником рабочей жидкости; где двухпозиционный трехходовой клапан работает таким образом, что его входное отверстие сообщается со вторым выходным отверстием, когда температура рабочей жидкости ниже заранее заданного значения, и входное отверстие сообщается с первым выходным отверстием, когда температура рабочей жидкости равна или превышает заранее заданное значение.

Гидравлическая система предотвращает повреждение фильтра тонкой очистки рабочей жидкостью при относительно большом давлении, с одной стороны, а, с другой стороны эффективно фильтрует рабочую жидкость фильтром тонкой очистки до ее подачи на последующие гидравлические рабочие узлы, обеспечивая, таким образом, эффективную защиту узлов и увеличивая срок службы каждого рабочего узла.

Гидравлическая система по настоящему изобретению обладает следующими техническими признаками:

- двухпозиционным трехходовым клапаном, представляющим собой электромагнитный клапан, сторона управления которого принимает сигнал от датчика температуры рабочей жидкости;

- вторым выходным отверстием двухпозиционного трехходового клапана, соединяющегося с источником рабочей жидкости через демпфирующую диафрагму;

- гидравлической системой, дополнительно содержащей предохранительный клапан между выходным отверстием фильтра грубой очистки и источником рабочей жидкости;

- гидравлической системой, дополнительно содержащей аварийный сигнализатор, подсоединенный параллельно фильтру тонкой очистки;

- входным отверстием двухпозиционного трехходового клапана, соединяющегося насосом с выходом фильтра грубой очистки.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, машина содержит вышеупомянутую гидравлическую систему.

В частности, машина представляет собой строительную машину, например, погрузчик.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будет описаны подробно со ссылкой на чертежи.

На рис. 1 представлена примерная машина, которая может оснащаться гидравлической системой согласно настоящему изобретению.

На рис. 2 представлено техническое решение гидравлической системы известного уровня техники.

На рис. 3 представлено схематическое изображение гидравлической системы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На рис. 1 представлена примерная машина 100, оснащенная гидравлической системой согласно настоящему изобретению. Машина 100 представляет собой транспортное средство, в частности, строительную машину, например, колесный погрузчик. Машина 100 включает в себя кабину управления 110, где оператор приводит посредством гидравлической системы в действие землеройное оборудование, например, ковш 120. Например, оператор поднимает или опускает ковш 120, управляя ходом гидравлического цилиндра 130, который представляет собой рабочий узел. Хотя на рис.1 показан колесный погрузчик, но машина 100 может представлять собой мобильную или стационарную машину, выполняющую задачи в горнодобывающей промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, транспорте, производстве электроэнергии или других отраслях промышленности, известного уровня техники.

На рис. 3 представлена гидравлическая система в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Гидравлическая система содержит источник 8 рабочей жидкости, фильтр грубой очистки 1, в который поступает рабочая жидкость от источника 8, и фильтр тонкой очистки 2, в который поступает рабочая жидкость, предварительно отфильтрованная в фильтре грубой очистки 1. Как показано на чертеже, вход фильтра тонкой очистки 2 через насос 7 подключен к выходу фильтра грубой очистки 1 и к различным рабочим узлам для подачи рабочей жидкости, необходимой для работы узлов.

В соответствии с настоящим изобретением, гидравлическая система дополнительно содержит двухпозиционный трехходовой клапан 4, расположенный между фильтром грубой очистки 1 и фильтром тонкой очистки 2. Управление двухпозиционным трехходовым клапаном 4 осуществляется таким образом, что рабочая жидкость из фильтра грубой очистки 1 возвращается в источник гидравлической жидкости 8, когда температура рабочей жидкости ниже заранее заданного значения, или рабочая жидкость из фильтра грубой очистки 1 подается в фильтр тонкой очистки 2, когда температура рабочей жидкости равна или превышает заранее заданное значение.

Как следует из рис. 3, двухпозиционный трехходовой клапан 4 устроен таким образом, что его входное отверстие 43 имеет жидкостную связь с выходом фильтра грубой очистки 1 или жидкостную связь с выходом насоса 7, если данный насос 7 расположен ниже по потоку от фильтра грубой очистки 1 в направлении течения рабочей жидкости, причем первое выходное отверстие 41 имеет жидкостную связь с входом фильтра тонкой очистки 2, а второе выходное отверстие 42 соединено с источником 8 рабочей жидкости.

Двухпозиционный трехходовой клапан 4 работает таким образом, что при температуре рабочей жидкости ниже заранее заданного значения, двухпозиционный трехходовой клапан 4 находится в первом положении, то есть в положении справа на рис.3, в котором входное отверстие 43 двухпозиционного трехходового клапана 4 сообщается со вторым выходным отверстием 42; а когда температура гидравлической жидкости равна или превышает заранее заданное значение, двухпозиционный трехходовой клапан 4 находится во втором положении, то есть в положении слева на рис.3, в котором входное отверстие 43 двухпозиционного трехходового клапана 4 сообщается с его первым входным отверстием 41.

В частности, двухпозиционный трехходовой клапан 4 представляет собой электромагнитный клапан, сторона управления которого принимает сигнал от датчика температуры рабочей жидкости в источнике 8, как показано пунктирной линией на рис. 3.

В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, второе отверстие 42 двухпозиционного трехходового клапана 4 соединяется с источником 8 рабочей жидкости через демпфирующую диафрагму 5, которая сужается в середине и расширяется на двух концах, как показано на рис.3. Однако демпфирующая диафрагма 5 может сужаться в направлении от двухпозиционного трехходового клапана 4 к источнику 8 рабочей жидкости или в любом другом направлении, в котором возможно создать трение рабочей жидкости с демпфирующей диафрагмой для увеличения температуры рабочей жидкости.

Однако, как показано на рис.3 предпочтительно, чтобы предохранительный клапан 6 располагался на выходе фильтра грубой очистки 1, например, на выходе насоса 7 ниже по потоку от фильтра грубой очистки 1 в направлении течения рабочей жидкости. Предохранительный клапан 6 выполняется в виде одноходового клапана и подсоединяется к выходу фильтра грубой очистки 1 у впускного отверстия и к источнику 8 рабочей жидкости у выходного отверстия.

Наконец, в соответствии с не показанным предпочтительным вариантом осуществления и в качестве альтернативы, байпасной клапан 3 гидравлической системы, показанной на рис.2, содержит аварийный сигнализатор, подсоединенный параллельно фильтру тонкой очистки 2. Аварийный сигнализатор сообщает о температуре рабочей жидкости и о перепаде давлений внутри и снаружи фильтрующего элемента фильтра тонкой очистки 2.

Промышленная применимость

Значение настоящего изобретение состоит в размещении двухпозиционного трехходового клапана 4 непосредственно выше по потоку от фильтра тонкой очистки 2 (в направлении течения рабочей жидкости) и в управлении клапаном в соответствии с температурой рабочей жидкости.

Например, двухпозиционный трехходовой электромагнитный клапан предусматривается для приема входных сигналов температуры рабочей жидкости в источнике 8, в частности в масляном отстойнике. Если значение температуры ниже, чем заранее заданное значение для клапана, то срабатывает электромагнитный клапан и перемещает золотника клапана, перекрывая поток рабочей жидкости к фильтру тонкой очистки 2, возвращая рабочую жидкость обратно в источник рабочей жидкости, например в масляный бак, через демпфирующую диафрагму 5. Если температура рабочей жидкости повышается, например, посредством повторного трения с демпфирующей диафрагмой 5, до заранее заданного значения, то электромагнитный клапан обесточивается, возвращая золотник клапана в исходное положение под действием пружины, открывая канал рабочей жидкости, ведущий к фильтру тонкой очистки 2, позволяя рабочей жидкости течь к фильтру тонкой очистки 2, а затем к различным рабочим узлам после фильтрования фильтром тонкой очистки 2.

Таким образом, рабочая жидкость принудительно проходит через фильтр тонкой очистки 2 и в достаточной степени фильтруется до подачи на рабочие узлы, таким образом, эффективно защищая рабочие узлы и увеличивая срок службы данных узлов.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, байпасной канал, параллельный фильтру тонкой очистки в известной гидравлической системе, может быть снят и заменен аварийным сигнализатором. Аварийный сигнализатор соединяется с датчиком, определяющим температуру гидравлического масла в масляном отстойнике гидравлической системы, и с датчиками, определяющими внутреннее и внешнее давление в фильтрующем элементе фильтра тонкой очистки 2. Таким образом, когда температура гидравлического масла выше, чем заранее заданное значение, а разность между внутренним и внешним давлением в фильтрующем элементе фильтра тонкой очистки 2 превышает заранее заданное значение, то это означает, что загрязнение фильтрующего элемента фильтра тонкой очистки и количество загрязняющего вещества превышает допустимое значение, и аварийный сигнализатор подает аварийный сигнал, информирующий оператора о необходимости замены фильтрующего элемента, обеспечивая тем самым дальнейшую нормальную работу всей гидравлической системы.

Настоящее изобретение относится к гидравлической системе для работы в условиях низкой температуры, содержащей: фильтр грубой очистки и фильтр тонкой очистки, установленных последовательно между источником рабочей жидкости и рабочими узлами; и дополнительно содержащей: двухпозиционный трехходовой клапан, входное отверстие которого соединено с выходом фильтра грубой чистки; первое выходное отверстие и второе выходное отверстие которого соединены соответственно с входом фильтра тонкой очистки и с источником рабочей жидкости; где двухпозиционный трехходовой клапан работает таким образом, что его входное отверстие сообщается со вторым выходным отверстием, когда температура рабочей жидкости ниже заранее заданного значения, и входное отверстие сообщается с первым выходным отверстием, когда температура рабочей жидкости равна или превышает заранее заданное значение. Гидравлическая система, в соответствии с настоящим изобретением, способна предотвратить повреждение фильтра тонкой очистки рабочей жидкостью, имеющей чрезмерно большое давление, и предотвратить попадание недостаточно отфильтрованной рабочей жидкости в рабочие узлы. Настоящее изобретение далее относится к машине, оборудованной такой гидравлической системой, например погрузчику. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гидравлическая система для работы в условиях низкой температуры, содержащая: фильтр грубой очистки и фильтр тонкой очистки, соединенные последовательно между источником рабочей жидкости и рабочими узлами, отличающаяся тем, что гидравлическая система дополнительно содержит: двухпозиционный трехходовой клапан, входное отверстие которого соединено с выходом фильтра грубой чистки; первое выходное отверстие и второе выходное отверстие которого соединены соответственно с входом фильтра тонкой очистки и с источником рабочей жидкости, при этом двухпозиционный трехходовой клапан работает таким образом, что его входное отверстие сообщается со вторым выходным отверстием, когда температура рабочей жидкости ниже заранее заданного значения, а входное отверстие сообщается с первым выходным отверстием, когда температура рабочей жидкости равна или превышает заранее заданное значение.

2. Гидравлическая система для работы в условиях низкой температуры по п.1, отличающаяся тем, что двухпозиционный трехходовой клапан представляет собой электромагнитный клапан, сторона управления которого принимает сигнал от датчика температуры рабочей жидкости.

3. Гидравлическая система для работы в условиях низкой температуры по п.2, отличающаяся тем, что второе выходное отверстие двухпозиционного трехходового клапана соединяется с источником рабочей жидкости через демпфирующую диафрагму.

4. Гидравлическая система для работы в условиях низкой температуры по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что гидравлическая система дополнительно содержит предохранительный клапан между выходом фильтра грубой очистки и источником рабочей жидкости.

5. Гидравлическая система для работы в условиях низкой температуры по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что гидравлическая система дополнительно содержит аварийный сигнализатор, подсоединенный параллельно фильтру тонкой очистки.

6. Гидравлическая система для работы в условиях низкой температуры по пп.1-3, отличающаяся тем, что входное отверстие двухпозиционного трехходового клапана соединяется с выходом фильтра грубой очистки через насос.

7. Машина, отличающаяся тем, что машина оборудована гидравлической системой для работы в условиях низкой температуры по любому из предшествующих пунктов.

8. Машина по п.7, отличающаяся тем, что машина представляет собой строительную машину.

9. Машина по п.7, отличающаяся тем, что машина представляет собой погрузчик.