Гидропривод поршневого бетононасоса Советский патент 1993 года по МПК F15B11/20 F04B15/02 

Использование: в гидромашиностроении, в частности в гидроприводах двухпоршне- вых бетононасосов. Сущность изобретения: гидропривод снабжен клапаном последовательности 12, который установлен в одной из линий управления одного из гидрораспределителей 4 или 8 и полость управления которого сообщена с гидроаккумулятором 10. Гидроцилиндры б и 7 переключения бе- тонораспределителя через вспомогательный гидрораспределитель 8 сообщены с гидронасосом 1, а гидроаккумулятор 10 сообщен с гидронасосом 1 через гидроаппарат, выполненный с возможностью отключения гидроаккумулятора 10 от насоса 1.3з.п. ф-лы. 3 ил. (Л С

Щиг.1

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к гидроприводам двухпоршневых бетононасосов.

Целью изобретения является упрощение конструкции гидропривода, повыше- ние ресурса и улучшение динамических и энергетических характеристик.

На фиг. 1 представлен вариант принципиальной схемы гидропривода поршневого бетононасоса с трехлинейным клапаном по- следовательности, сообщением гидроаккумулятора с основным гидронасосом через клапан давления и управлением указанных клапанов от сигнала обратной связи по переключению бетонораспределителя; на фиг. 2 - вариант схемы гидропривода с пятилинейным клапаном последовательности; на фиг. 3 - упрощенный вариант схемы гидропривода без обратной связи по переключению бетонораспределителя.

Гидропривод поршневого бетононасоса (фиг. 1) содержит гидронасос 1, гидроцилиндры 2 и 3 привода бетонотранспортных цилиндров, сообщенные через основной трехпозиционный гидрораспределитель 4 с напорной магистралью 5 основного гидронасоса 1, и гидроцилиндры 6 и 7 переключения бетонораспределителя, сообщенные через вспомогательный двухпозиционный гидрораспределитель 8 с напорной магист- ралью 5 гидронасоса 1. К напорной магистрали 5 гидронасоса 1 через клапан давления 9 подключен также гидроаккумулятор 10. Управление гидрораспределителей 4 и 8 осуществляется с помощью пилотного гид- рораспределителя 11, имеющего, например, механическое Л гидравлическое или электрическое управление по конечным положениям поршней гидроцилиндров 2 и 3. В линии управления основного гидрорасп- ределителя 4 установлен трехлинейный клапан последовательности 12, полость управления 13 которого сообщена с управляющим входом 14 клапана давления 9, а через клапан И 15 они оба сообщены с па- рой информационных выходов 16 и 17 гидроцилиндра 7. Рабочие линии 18 и 19 клапана последовательности 12 сообщены соответственно с одной из полостей управления 20 основного гидрораспределителя 4 и одной из линий управления 21 гидрораспределителей 4 и 8, а линия 22 клапана 12 сообщена с второй полостью управления 23 гидрораспределителя 4 и второй линией управления 24. На входе рабочей линии 18 устанрвлен дроссель 25.

Отличительной особенностью варианта гидросхемы по фиг. 2 является пятилинейный клапан последовательности 12, имеющий кроме указанных еще две дополнительные линии 26 и 27, сообщенные соответственно с надклапанной полостью 28 гидроуправляемого клапана давления 9 и со сливной магистралью 29. Полость управления 13 клапана 12 через дроссель с обратным клапаном 30 сообщена с информационным выходом 16 гидроцилиндра 7. Подклепанная полость 31 клапана 9 сообщена с напорной магистралью 5 насоса 1, с которой также сообщена его надклапанная полость 28 через дроссель 32. Линии 18 и 22 клапана последовательности 12 сообщены с соответствующими полостями гидроцилиндров 6 и 7 (рабочими линиями гидрораспределителя 8).

В упрощенном варианте гидропривода по фиг. 3 в отличие от предыдущих схем отсутствует обратная связь по переключению бетонораспределителя и поэтому в гидроцилиндре 7 нет информационных выходов. Клапан последовательности 12 в этом варианте установлен в линии управления 24 вспомогательного гидрораспределителя 8 и имеет только две рабочие линии 18 и 19, сообщенные соответственно с одной из полостей управления 33 вспомогательного гидрораспределителя 8 и его линией уп- равления 24, Полость управления 13 клапана 12 сообщена непосредственно с гидроаккумулятором 10, который сообщен с насосом 1 через гидроаппарат, выполненный в этом варианте в виде обратного клапана. Полости управления 20 и 23 основного гидрораспределителя 4 сообщены через дроссели 25 и 34 с рабочими линиями гидрораспределителя 8 (рабочими полостями гидроцилиндров 6 и 7).

Гидропривод поршневого бетононасоса по фиг. 1 работает следующим образом.

При включении гидронасоса 1 в показанных на фиг. 1 исходных позициях пилотного гидрораспределителя 11 и поршня гидроцилиндра 7 будет осуществляться предварительная зарядка гидроаккумулятора 10 через открытый клапан давления 9 до тех пор, пока давление в нем не превысит порога срабатывания клапана давления 9. При этом давление из гидроаккумулятора 10 через клапан 9, гидрораспределитель 8, поршневую полость гидроцилиндра 7, его информационные выходы 16, 17 и клапан И 15 поступает в полость управления 14 клапана 9 и одновременно - в полость управления 13 клапана последовательности 12. До срабатывания клапана последовательности 12 основной гидрораспределитель 4 удерживается пружинами в нейтральной позиции, так как его полость управления 20 через рабочую линию 19, сообщенную с линией 22, сообщена с второй полостью управления 23. После срабатывания клапана последовательности 12 (его давление срабатывания должно настраиваться несколько выше давления срабатывания клапана 9) полость управления 20 сообщается с линией управления 21, что обеспечивает переключение основного гидрораспределителя 4 в рабочую позицию.

Начинается рабочий ход поршней гидроцилиндров 2 и 3, в котором поршень цилиндра 2 обеспечивает такт нагнетания бетоносмеси, связанного с ним бетонотран- спортного цилиндра и одновременно через сообщенные штоковые полости цилиндров 2 и 3 обеспечивает втягивание штока цилиндра 3 и такт всасывания бетоносмеси в приводимом им бетонотранспортном цилиндре. В конце рабочего хода по сигналу конечного переключателя (механического, гидравлического или электрического типа, на схеме не показан) пилотный гидрораспределитель 11 переключается в противоположную позицию, сообщая линию управления 24 с питанием, а линию 21 - со сливом, что обеспечивает переключение вспомогательного гидрораспределителя 8 (переключение гидрораспределителя тормозится дросселем 25). При этом штоковая полость цилиндра 7 сообщается с напорной магистралью 5, а поршневая полость - со сливом, что обуславливает падение давления на управляющих входах 13 и 14 клапанов 12 и 9 и их переключение под действием пружин.

Переключение клапана 9 обеспечивает подключение гидроаккумулятора 10 к напорной магистрали 5, а переключение клапана последовательности 12 обуславливает возврат гидрораспределителя 4 под действием центрирующей пружины в нейтральную позицию, так как его полость управления 20 сообщается через линии 19 и 22 с-полостью управления 23. При этом движение поршней рабочих гидроцилиндров прекращается, а вся подача гидронасоса 1 в этот момент идет на дозарядку гидроаккумулятора 10. При повышении давления в напорной магистрали 5 до величины, достаточной для преодоления нагрузки на бетонораспределителе, поршни гидроцилиндров 6 и 7 быстро переключаются, обеспечивая быстрое переключение бето- нораспределителя. Высокая скорость переключения поршней гидроцилиндров 6 и 7 обеспечивается за счет того, что дополнительно к подаче насоса 1 в их рабочие полости поступает рабочая жидкость из гидроаккумулятора 10. Когда поршень цилиндра 7 переключится, оба информационных выхода 16 и 17 (например, сверление в его гильзе) сообщаются со штоковой полостью, находящейся под высоким давлением, а на выходе клапана И 15 и сообщенных с ним полостях управления 13 и 14 появляется сигнал

обратной связи высокого уровня, свидетельствующий о переключении бетонорасп- ределителя и начале предварительной зарядки гидроаккумулятора 10.

Однако клапаны 9 и 12 срабатывают

0 лишь в том случае, когда давление в их полостях управления, соответствующее давлению в гидроаккумуляторе 10, превысит их порог срабатывания, настраиваемый из условия, что объем рабочей жидкости, накап5 ливаемый в гидроаккумуляторе 10 при давлении срабатывания, соответствует суммарному рабочему объему гидроцилиндров 6 и 7 переключения бетонораспределителя (этим исключается полное опорожнение

0 гидроаккумулятора при переключении бетонораспределителя). После срабатывания клапанов 9 и 12 прекращается предварительная зарядка гидроаккумулятора 10 и обеспечивается переключение основного

5 гидрораспределителя 4 в новую рабочую позицию. Начинается новый рабочий ход бето- нотранспортных цилиндров.

Отличительной особенностью работы гидропривода по фиг. 2 является следую0 щее.

Рабочими полостями гидроцилиндров 2 и 3 являются штоковые, а поршневые сообщены между собой, чем обеспечивается такт нагнетания бетонотранспортного цилинд5 ра, связанного с ведомым гидроцилиндром 2 или 3 (сообщенным со сливной магистралью 29) и такт всасывания бетонотранспортного цилиндра, связанного с ведущим гидроцилиндром 2 или 3 (сообщенным с на0 порной магистралью 5). Сигнал обратной связи по переключению бетонораспределителя поступает от цилиндра 7 непосредственно только в полость управления 13 клапана последовательности 12, а в полость

5 управления 28 клапана 9 он поступает с линии 26 клапана 12. Это позволяет упростить конструкцию гидроуправляемого клапана 9, в качестве которого в этой схеме можно использовать, например, основную

0 ступень предохранительного клапана непрямого действия, а также гарантирует опережение срабатывания клапана последовательности 12 по отношению к клапану 9. В гидроцилиндре 7 используется только

5 один средний информационный выход 16. Это позволяет исключить клапан И 15 (по фиг. 1), однако требует ввести элемент запаздывания, выполненный в виде дросселя с обратным клапаном 30, которым обеспечивается быстрое переключение клапана

последовательности 12 перед началом реверса бетонораспределителя и запаздывание в срабатывании клапана 12 после появления на информационном выходе 16 сигнала высокого уровня (запаздывание необходимо для обеспечения полного переключения бетонораспределителя). Сообщение линий 18 и 22 клапана последовательности 12с рабочими полостями гидроцилиндра 7 гарантирует опережающее переключение распределителя 8 по отношению к распределителю 4, что позволяет исключить дроссель 25 (по фиг. 1).

В упрощенном варианте гидропривода по фиг. 3 не используется обратная связь по переключению бетонораспределителя, а клапан последовательности 12 обеспечивает задержку переключения вспомогательного гидрораспределителя 8 на время зарядки гидроаккумулятора до минимально необходимого давления, исключающего возможность его полного опорожнения при переключении бетонораспределителя. Требуемая задержка в переключении основного гидрораспределителя 4 достигается с помощью дросселей 25 и 34. В такой упрощенной схеме с пассивной синхронизацией переключения гидрораспределителей 4 и 8 труднее достичь необходимой последовательности в переключении гидрораспределителя 4 и бетонораспределителя. Обратный клапан 9 отключает гидроаккумулятор от насоса в начальной фазе рабочего хода нагнетания бетоносмеси, когда происходит поджатие каверн вбетонотранспортном цилиндре. Однако в конце хода нагнетания, когда нагрузка на бетонотранспортном поршне возрастает, в такой схеме не исключается возможность совмещения фазы подзарядки гидроаккумулятора 10 с фазой нагнетания бетоносмеси. Это несколько сокращает время выстоя бетонотранспортных поршней перед переключеним бетонораспределителя, во время которого происходит дозарядка гидроаккумулятора с одновременным падением нагрузки на бетонорасп- ределителе.

Сообщение гидроцилиндров 6,7 переключения бетонораспределителя и гидроаккумулятора 10 с напорной магистралью 5 гидронасоса 1 позволяет упростить гидропривод за счет исключения вспомогательного гидронасоса, обычно используемого для зарядки гидроаккумулятора. При этом в момент реверса бетонотранспортных цилиндров подача гидронасоса 1 направляется в гидроаккумулятор 10 и в гидроцилиндры 6 и 7, чем обеспечивается равномерная загрузка гидронасоса 1 и его приводного двигателя, существенно уменьшаются пульсации

давления в гидросистеме и, следовательно, возрастает ресурс и улучшаются энергетические характеристики привода. Подключение гидроцилиндров 6 и 7 переключения

бетонораспределителя к гидронасосу 1 позволяет существенно уменьшить объем гидроаккумулятора 10, так как в момент переключения бетонораспределителя часть рабочей жидкости поступает в гидроцилин0 дры 6 и 7 непосредственно от гидронасоса 1, минуя аккумулятор 10. Установка гидроаккумулятора существенно расширяет возможный диапазон регулирования подачи, так как исключает зависимость времени пе5 реключения бетонораспределителя от величины подачи бетононасоса.

После переключения бетонораспределителя гидроаккумулятор 10 отключается от гидронасоса 1 с помощью гидроаппарата, в

0 качестве которого может быть использован, например/клапан давления, обратный клапан, двухлинейный гидрораспределитель и т.п. Это позволяет осуществлять дозарядку гидроаккумулятора 10 после завершения

5 фазы нагнетания бетоносмеси при остановленных бетонотранспортных поршнях, чем достигается существенное уменьшение нагрузки на бетонораспределителе за счет падения давления в бетоноводе в момент

0 выстоя бетонотранспортных поршней. В результате уменьшается износ уплотнений бетонораспределителя и снижается требуемая мощность его привода. С помощью клапана последовательности 12, ус5 тановленного в линии управления одного из гидрораспределителей (основного 4 или вспомогательного 8) и сообщенного полостью управления с гидроаккумулятором 10 (непосредственно или через гидроцилиндр

0 7 переключения бетонораспределителя), обеспечивается требуемый минимум давления зарядки гидроаккумулятора 10 рабочей жидкостью, при котором исключается возможность его полного опорожнения при пе5 реключении бетонораспределителя. Этим достигается увеличение ресурса гидроаккумулятора (например, за счет исключения ударных закрытий его выходного клапана) и обеспечивается быстрое и полное переклю0 чение бетонораспределителя на всех режимах подачи бетононасоса, в том числе и на очень малых подачах, что снижает потери и улучшает динамику реверса.

Использование обратной связи по

5 переключению бетонораспределителя (реализованной, например, с помощью информационных выходов 16 и 17 гидроцилиндра 7 переключения бетонораспределителя) позволяет добиться полного переключения бетонораспределителя при одновременном

исключении возможности появления тупиковых режимов гидронасоса (бетонораспре- делитель полностью переключился, гидроаккумулятор 10 отключен гидроаппаратом 9, а основной гидрораспределитель 4 еще находится в нейтральной позиции) в широком диапазоне изменения подачи бетононасоса, давления в бетоноводе, вязкости рабочей жидкости и т.п.

Использование клапана последователь- ности 12 с рабочей линией 22 позволяет путем сообщения между собой полостей управления 20 и 23 основного гидрораспределителя 4 обеспечить надежное удержание гидрораспределителя 4 в нейтральной пози- ции в фазе дозарядки гидроаккумулятора 10 и переключения бетонораспределителя. Этим достигается требуемый выстой бето- нотранспортных поршней в фазе реверса бетононасоса.

Давление зарядки гидроаккумулятора 10 в гидроприводе определяется нагрузкой на бетонораспределителе. Поэтому затраты энергии на переключение бетонораспределителя в таком гидроприводе будут меньше, а плавность переключения бетонораспределителя будет выше, чем в прототипе, особенно при малых нагрузках на бетонораспределителе,

Сообщение камер управления основно- го гидрораспределителя 4 с рабочими полостями гидроцилиндра 7 переключения бетонораспределителя гарантирует опережающее переключение распределителя 8 по отношению к распределителю 4, что по- зволяет снизить пульсации давления в гидросистеме, улучшить динамику реверса.

Формула изобретения

4. Гидропривод по пп. 1-3, отличающий с я тем, что гидролинии управления основного гидрораспределителя сообщены с рабочими полостями гидроцилиндров переключения бетонораспределителя.