энергосберегающий способ регулирования расхода жидкости в гидросистемах и гидросистема для его осуществления

Формула изобретения

1. Энергосберегающий способ регулирования расхода жидкости в гидросистемах, содержащих, по меньшей мере, два исполнительных гидродвигателя, питающихся от одного нерегулируемого насоса, заключающийся в том, что поток рабочей жидкости от насоса подают одновременно ко всем гидродвигателям через объемный делитель потока, выполненный в виде обратимых гидромашин, отличающийся тем, что избыточный поток рабочей жидкости в гидролинии наиболее нагруженного гидродвигателя из дозирующего клапана возвращают через логический элемент на вход объемного делителя потока, а давление рабочей жидкости в гидролинии наиболее нагруженного гидродвигателя поднимают обратимой гидромашиной объемного делителя потока, работающей в данный момент в режиме насоса, последовательно установленного за нерегулируемым насосом, и приводимого обратимой гидромашиной объемного делителя потока, работающей в режиме гидромотора, и при этом рекуперируют энергию возвращаемого потока рабочей жидкости в одной из гидромашин объемного делителя потока, имеющей положительную разность давлений и работающей в данный момент в режиме гидромотора.

2. Гидросистема, содержащая, по меньшей мере, два исполнительных гидродвигателя, сообщенных гидролиниями с нерегулируемым насосом через объемный делитель потока, выполненный в виде обратимых гидромашин, отличающаяся тем, что гидросистема снабжена логическими элементами и регуляторами потока, установленными в гидролиниях сообщения гидродвигателей с выходами объемного делителя потока, при этом регулятор потока выполнен в виде регулируемого дросселя, вход и выход которого сообщен соответственно с выходом объемного делителя потока и гидродвигателем, и дозирующего клапана, вход и полость управления которого подключены к входу дросселя, пружинная полость дозирующего клапана подключена дополнительной линией управления к выходу дросселя, а выход дозирующего клапана подключен к входу логического элемента, выполненного в виде двухпозиционного трехлинейного гидрораспределителя с гидроуправлением, одна из линий управления которого подключена к выходу дозирующего клапана, а другая - ко входу объемного делителя потока, к которому также подключен один из выходов трехлинейного гидрораспределителя, а другой - к сливу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроительного гидропривода и может быть использовано в гидросистемах сельскохозяйственных, строительно-дорожных и других мобильных машин, а также в станкостроении, нефтяной и горнодобывающей промышленности.

В технике известны два способа регулирования расхода жидкости: дроссельный и объемный.

В первом случае дросселирующее устройство может быть установлено на пути жидкости от насоса к гидродвигателю - “дроссель на входе”; на пути жидкости от гидродвигателя к баку - “дроссель на выходе” и “дроссель в параллели”, дроссель устанавливают на ответвлении в бак жидкости, поступающей к гидродвигателю (Т.М.Башта. Гидропривод и гидропневмоавтоматика, Москва, Машиностроение, 1972, стр. 142-146).

Потери энергии при таком дроссельном способе регулирования существенны и могут составить более половины мощности питающего насоса.

В силовых гидроприводах чаще обращаются к объемному способу регулирования, имеющему значительно меньшие потери (Т.М.Башта. Гидропривод и гидропневмоавтоматика, Москва, Машиностроение, 1972, стр. 152-158).

Однако и такой способ регулирования не полностью удовлетворяет требованиям потребителя: высокая стоимость регулируемых гидромашин, практически, на порядок выше стоимости нерегулируемых, особенно на высокий уровень давления, кроме того, наличие сложных регуляторов приводит к снижению надежности и долговечности гидропривода в целом.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому техническому результату к описываемому изобретению является энергосберегающий способ регулирования расхода жидкости в гидросистемах, содержащих, по меньшей мере, два гидродвигателя, питающихся от одного нерегулируемого насоса, заключающийся в том, что поток рабочей жидкости от насоса подают одновременно ко всем гидродвигателям через объемный делитель потока, выполненный в виде обратимых гидромашин.

И гидросистема, содержащая, по меньшей мере два гидродвигателя, сообщенных гидролиниями через объемный делитель потока, выполненный в виде обратимых гидромашин, с нерегулируемым насосом (Т.М.Башта. Гидропривод и гидропневмоавтоматика, Москва, Машиностроение, 1972, стр. 115-117).

В данном способе регулирования при использовании его в гидросистемах, имеющих различную нагрузку на гидродвигателях, удается поднять уровень давления в наиболее нагруженной ветви гидросистемы за счет использования одной из обратимых гидромашин делителя потока в качестве дополнительного насоса, а другой - в качестве гидромотора, приводящего этот насос.

Однако КПД такого способа регулирования и гидросистемы для его осуществления невысок из-за того, что не используется энергия “лишнего” расхода нерегулируемого дополнительного насоса под давлением нагрузки.

Технической задачей изобретения является осуществление рекуперации теряемой энергии избыточного расхода нерегулируемого дополнительного насоса, под давлением нагрузки направив его слив на вход объемного делителя потока.

Указанная задача решается за счет того, что в известном энергосберегающем способе регулирования расхода жидкости в гидросистемах, содержащих, по меньшей мере, два исполнительных гидродвигателя, питающихся от одного нерегулируемого насоса, заключающемся в том, что поток рабочей жидкости от насоса подают одновременно ко всем гидродвигателям через объемный делитель потока, выполненный в виде обратимых гидромашин новым является то, что избыточный поток рабочей жидкости в гидролинии наиболее нагруженного гидродвигателя из дозирующего клапана возвращают через логический элемент на вход объемного делителя потока, а давление рабочей жидкости в гидролинии наиболее нагруженного гидродвигателя поднимают обратимой гидромашиной объемного делителя потока, работающей в данный момент в режиме насоса, последовательно установленного за нерегулируемым насосом и приводимого обратимой гидромашиной объемного делителя потока, работающей в режиме гидромотора, и при этом рекуперируют энергию возвращаемого потока рабочей жидкости в одной из гидромашин объемного делителя потока, имеющей положительную разность давлений и работающей в данный момент в режиме гидромотора.

А также за счет того, что известная гидросистема, содержащая, по меньшей мере, два исполнительных гидродвигателя, сообщенных гидролиниями с нерегулируемым насосом через объемный делитель потока, выполненный в виде обратимых гидромашин, при этом новым является то, что гидросистема снабжена логическими элементами и регуляторами потока, установленными в гидролиниях сообщения гидродвигателей с выходами объемного делителя потока, при этом регулятор потока выполнен в виде регулируемого дросселя, вход и выход которого сообщен соответственно с выходом объемного делителя потока и гидродвигателем, и дозирующего клапана, вход и полость управления которого подключены ко входу дросселя, пружинная полость дозирующего клапана подключена дополнительной линией управления к выходу дросселя, а выход дозирующего клапана подключен ко входу логического элемента, выполненного в виде двухпозиционного трехлинейного гидрораспределителя с гидроуправлением, одна из линий управления которого подключена к выходу дозирующего клапана, а другая - ко входу объемного делителя потока, к которому также подключен один из выходов трехлинейного гидрораспределителя, а другой - к сливу.

На чертеже показана принципиальная схема гидросистемы, осуществляющей энергосберегающий способ регулирования расхода жидкости в гидросистемах.

Гидросистема содержит два исполнительных гидродвигателя 1, 2, сообщенных гидролиниями 3, 4 с нерегулируемым насосом 5 через объемный делитель потока 6, выполненный в виде обратимых гидромашин 7, 8, два логических элемента 9, 10 и два регулятора потока 11, 12, установленных в гидролиниях 3, 4 сообщения гидродвигателей 1, 2 с выходами 13, 14 объемного делителя потока 6, при этом каждый регулятор потока 11 и 12 выполнен в виде регулируемого дросселя 15, вход 16 и выход 17 которого сообщены соответственно с одним из соответствующих выходов 13, 14 объемного делителя потока 6 и соответствующим гидродвигателем 1, 2, и дозирующего клапана 18, вход 19 и полость 20 управления которого подключены ко входу 16 дросселя 15, пружинная полость 21 дозирующего клапана 18 подключена дополнительной линией 22 управления к выходу 17 дросселя 15, а выход 23 дозирующего клапана 18 подключен ко входу 24 логического элемента 9, 10, выполненного в виде двухпозиционного трехлинейного гидрораспределителя 25 с гидроуправлением, одна из линий 26 управления которого подключена к выходу 23 дозирующего клапана 18, а другая линия управления 27 подключена ко входу 28 объемного делителя потока 6, к которому также подключен один из выходов 29 гидрораспределителя 25, а другой выход 30 - к сливу в бак 31. К баку 31 всасывающей гидролинией 32 подключен насос 5, напорная гидролиния 33 которого сообщена со входом 28 объемного делителя потока 5 и дополнительным предохранительным клапаном 34, сообщенным своим выходом с баком 31.

Энергосберегающий способ регулирования расхода жидкости в гидросистеме осуществляют следующим образом: поток рабочей жидкости от насоса 5 подают одновременно ко всем гидродвигателям 1, 2 через объемный делитель потока 6, выполненный в виде обратимых гидромашин 7, 8, при этом поток рабочей жидкости, например, в гидролинии 3, как наиболее нагруженного гидродвигателя 1, из дозирующего клапана 18 регулятора потока 11 возвращают через логический элемент 9 на вход 28 объемного делителя потока 6, а давление рабочей жидкости в гидролинии 3 наиболее нагруженного гидродвигателя 1 поднимают обратимой гидромашиной 7 объемного делителя потока 6, работающей в данный момент в режиме насоса, последовательно установленного за нерегулируемым насосом 5, и приводимого обратимой гидромашиной 8 объемного делителя потока 6, работающей в режиме гидромотора, и при этом рекуперируют энергию возвращаемого потока рабочей жидкости в гидромашине 8 объемного делителя потока 6, имеющей положительную разность давлений и работающей в данный момент в режиме гидромотора.

Гидросистема работает следующим образом.

Насос 5 подает рабочую жидкость под давлением в обратимые гидромашины 7, 8 с жестко связанными приводными валами объемного делителя потока 6, который направляет ее к регуляторам потока 11, 12, обеспечивающим возможность регулирования скорости и мощности исполнительных гидродвигателей 1, 2. При этом избыточный поток рабочей жидкости из регулятора потока 11 или 12 через дозирующий клапан 18 направляется в логический элемент 9 или 10, который направляет его либо в бак 31, если давление в соответствующей гидролинии 3 или 4 исполнительных гидродвигателей 1 или 2 ниже давления на входе 28 объемного делителя потока 6, или на вход 28 объемного делителя потока 6, если давление на соответствующем гидродвигателе 1 или 2 более, чем давление на входе 28 объемного делителя потока 6 и соответственно нерегулируемого насоса 5. При различных нагрузках на исполнительных гидродвигателях 1 и 2 давление на одном выходе 13 или 14 объемного делителя потока 6 всегда будет выше давления питающего нерегулируемого насоса 5 потому, что при

и при Р₁ Р₂ Р_н<(Р )max.

Где р_н - давление питающего нерегулируемого насоса;

p₁ - давление на выходе из одной обратимой гидромашины объемного делителя потока;

р₂ - давление на выходе из другой обратимой гидромашины объемного делителя потока;

P - давление на выходе из l-той обратимой гидромашины объемного делителя потока.

Так как величина Р_н является функцией среднего арифметического параметров р₁ и Р₂, то Р_н всегда меньше максимального из этих значений.

Таким образом происходит рекуперация мощности избыточного потока, т.е. эта жидкость поступит в гидромашину объемного делителя с положительным перепадом давления - гидромотор, где вызовет момент, вращающий насос - гидромашину объемного делителя потока с отрицательным перепадом давления, для создания повышенного давления по сравнению с входным.