Гидравлическая система
Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в гидросистемах транспортных средств. Гидравлическая система содержит основной насос, связанный с баком всасывающим патрубком, сливную линию, связанную с баком, охладитель рабочей жидкости, размещенный в баке струйный насос, корпус которого подпружинен относительно стенки бака, золотник распределителя, установленный в сливной линии, один из выходов которого подключен к охладителю, а другой - к входу струйного насоса, и датчик параметра рабочей жидкости, связанный с золотником, причем выход струйного насоса подключен к всасывающему патрубку основного насоса, а камера смешения связана с баком, при этом датчик параметра рабочей жидкости выполнен в виде гидравлического сопротивления и установлен на сливной линии перед золотником, а торцевая полость золотника, оппозитивная пружине, связана каналом, подключенным к сливной линии перед датчиком параметра рабочей жидкости, на канале между золотником и торцевой полостью струйного насоса установлен подогреватель рабочей жидкости, а в стенке всасывающего патрубка размещены два обратных клапана, выполненных в виде гибких пластин. Технический результат - повышение точности регулирования температуры рабочей жидкости, исключение режима кавитации основного насоса и упрощение конструкции гидравлической системы. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в гидравлических системах транспортных средств, работающих на открытом воздухе.
Известен регулятор температуры рабочей жидкости, содержащий подогреватель и охладитель рабочей жидкости и распределитель потока между ними, выполненный в виде подпружиненного золотника, связанного торцевыми полостями с гидравлическим сопротивлением (а.с. СССР N 635300, МКИ F 15 В 13/02, G 05 D 23/12, 1978 г.).
Недостатком этого изобретения является невысокая точность регулирования температуры из-за возможности проявления режима автоколебания золотника, управляемого двумя датчики параметра рабочей жидкости (гидравлическим сопротивлением и дросселем с температурной компенсацией). Кроме того, в известном изобретении осуществляется одновременный разогрев всего объема жидкости, находящейся в гидросистеме. Это увеличивает время выхода на оптимальный тепловой режим, снижает эффективность применения регулятора рабочей жидкости.
Наиболее близкой к заявляемой является гидравлическая система, например, транспортного средства, содержащая основной насос, связанный с баком всасывающим патрубком, сливную линию, связанную с баком, теплообменник (охладитель), размещенный в баке струйный насос, корпус которого подпружинен относительно стенки бака, золотник, установленный в сливной линии, один из выходов которого подключен к теплообменнику, а другой - к входу струйного насоса, и датчик параметра рабочей жидкости, связанный с элементом управления золотника, причем выход струйного насоса подключен к всасывающему патрубку основного насоса, а камера смешения связана с баком, датчик параметра рабочей жидкости выполнен в виде датчика температуры с эластичной емкостью, заполненной жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения и размещенной между пружиной и корпусом струйного насоса, кинематически связанного с золотником (а.с. СССР N 1193309, МКИ F15 В 21/04, 1985 г.).
Эта гидравлическая система не обеспечивает высокой точности поддержания температуры, так как эластичная герметичная емкость, заполненная жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения, имеет большую инерционность. Это приводит к тому, что основной насос при низкой температуре работает в неблагоприятном кавитационном режиме. Известно (см. книгу Каверзина С.В. и др. Обеспечение работоспособности гидравлического привода при низких температурах. -Красноярск: 1998. -240 с.), что практически во всех современных самоходных гидрофицированных машинах, эксплуатируемых на открытом воздухе, вместимость бака равна подаче насоса за одну минуту. Таким образом, полный оборот по гидросистеме жидкость совершает примерно за одну минуту. Продолжительность разогрева жидкости, находящейся в эластичной емкости, составляет несколько минут, так как теплообмен этой жидкости с рабочей жидкостью гидросистемы затруднен стенкой эластичной емкости.
Кроме того, теплопроводность самой жидкости (соизмеримая с теплопроводностью теплоизоляционного материала асбеста) не позволяет обеспечивать высокую интенсивность разогрева. Все это приводит к тому, что перемещение корпуса струйного насоса в сторону всасывающего патрубка происходит с большой инерционностью. В этот период основной насос работает в режиме кавитации. Таким образом, рассматриваемая гидравлическая система не обеспечивает достаточной точности регулирования температуры и, как следствие, не обеспечивает эффективную работу гидропривода.
Кроме того, известная гидравлическая система имеет еще один недостаток. При полном соединении струйного насоса со всасывающим патрубком возможны две нежелательные ситуации. Во-первых, если поток рабочей жидкости из сливной линии, проходящий через струйный насос, больше требуемого основному насосу, то возможно разрушение корпуса струйного насоса за счет давления рабочей жидкости, поступающей из сливной линии. Во-вторых, если этот поток меньше, тогда основной насос работает в режиме “искусственного голодания”, что приводит к кавитации основного насоса.
Наконец, известная гидравлическая система конструктивно много сложнее предлагаемого изобретения. Это очевидно при сравнении двух гидросистем.
Задачей изобретения является повышение точности регулирования температуры, исключение режима кавитации основного насоса и упрощение конструкции гидросистемы.
Поставленная задача решается тем, что в гидравлической системе, содержащей основной насос, связанный с баком всасывающим патрубком, сливную линию, связанную с баком, охладитель рабочей жидкости, размещенный в баке струйный насос, корпус которого подпружинен относительно стенки бака, золотник распределителя, установленный в сливной линии, один из выходов которого подключен к охладителю, а другой - к входу струйного насоса, и датчик параметра рабочей жидкости, связанный с золотником, причем выход струйного насоса подключен к всасывающему патрубку основного насоса, а камера смещения связана с баком, согласно изобретению датчик параметра рабочей жидкости выполнен в виде гидравлического сопротивления и установлен на сливной линии перед золотником, а торцевая полость золотника, оппозитивная пружине, связана с каналом, подключенным к сливной линии перед датчиком параметра рабочей жидкости, на канале между золотником и торцевой полостью струйного насоса установлен подогреватель рабочей жидкости, а в стенке всасывающего патрубка размещены два обратных клапана, выполненных в виде гибких пластин.
На фиг.1 показана гидравлическая система; на фиг.2 показаны два обратных клапана всасывающего патрубка.
Предлагаемая гидравлическая система содержит (см. фиг.1) основной насос 1, связанный всасывающим патрубком 2 с баком 3, сливную линию 4, на которой установлен датчик 5 параметра рабочей жидкости, выполненный в виде гидравлического сопротивления, золотник 6 распределителя 7 непрерывного действия, торцевая полость которого, оппозитивная пружине 8, соединена каналом 9 со сливной линией 4 перед датчиком 5 параметра рабочей жидкости. Два выхода золотника 6 соединены каналами 10 и 11 с баком 3, а третий - каналом 12 со входом в торцевую полость 13 корпуса струйного насоса 14. На канале 11 установлен охладитель 15, а на канале 12 - подогреватель 16. Корпус струйного насоса 14 выполнен ступенчатым с возможностью осевого перемещения в направляющих 17, размещенных в стенке бака 3 и направляющих 18 на подвижной стойке 19. На ступени меньшего диаметра струйного насоса 14 между ступенью большего диаметра и неподвижной стойкой 19 установлена пружина сжатия 20. Камера смешения 21 расположена между коническим насадком 22 корпуса струйного насоса 14 и диффузором 23 всасывающего патрубка 2. На стенке всасывающего патрубка 2 имеются обратные клапаны 24 и 25, выполненные в виде тонких гибких пластин.
Гидравлическая система работает следующим образом. При работе гидросистемы на холодной рабочей жидкости, когда вязкость ее очень высокая, на датчике 5 параметра рабочей жидкости возникает перепад давления, пропорциональный вязкости жидкости. Это давление по каналу 9 передается в торцевую полость золотника 6 распределителя 7 непрерывного действия и, преодолев сопротивление пружины S, смещает золотник 6 влево.
В зависимости от давления перед датчиком 5 параметра рабочей жидкости, которая является функцией от температуры (вязкости) этой жидкости, изменяется положение золотника 6 распределителя 7 непрерывного действия. При очень низкой температуре весь поток рабочей жидкости из сливной линии 4 пойдет по каналу 12, подогревателю 16 в торцевую полость 13 струйного насоса 14. В полости струйного насоса 14 за счет сопротивления на коническом насадке 22 возникает давление, величина которого пропорциональна температуре жидкости. Это давление по закону Паскаля действует на все внутренние поверхности корпуса струйного насоса 14, в том числе и на неуравновешенную кольцевую поверхность, определяемую разницей большего и меньшего диаметра корпуса струйного насоса 14.
За счет давления в полости струйного насоса 14 перемещается его корпус в сторону пружины 20. Конический насадок 22 выходит в диффузор 23 всасывающего патрубка 2 и весь поток жидкости из сливной линии 4 идет во всасывающий патрубок 2 и основной насос 1. Это позволяет существенно повысить всасывающую способность основного насоса 1, исключить кавитацию и интенсивно разогреть рабочую жидкость, так как в этом случае в гидросистеме циркулирует ее минимальный объем.
Когда температура рабочей жидкости повысится, уменьшается перепад давления на датчик 5 параметра жидкости и пружинка 8 сместит золотник 6 - вправо на расстояние, пропорциональное уменьшению перепада давления. При этом канал 12 частично закроется, а канал 10 частично откроется, и часть потока жидкости, пойдет в бак 3, минуя струйный насос 14. Давление жидкости в полости струйного насоса также уменьшится и пружина 20 сместит его корпус влево, тем самым конический насадок 22 частично выйдет из диффузора 23. Часть потока жидкости будет поступать в основной насос 1 из струйного насоса 14, а часть - через камеру смешения 21, диффузор 23 всасывающего патрубка 2. Таким образом, часть жидкости в основной насос 1 будет поступать из бака 3, при этом температура ее в баке 3 повышается за счет жидкости, поступавшей из сливной линии по каналу 10.
При дальнейшем повышении температуры жидкости перепад давления на датчике 5 параметра рабочей жидкости еще уменьшится и пружина 8 передвинет золотник 6 вправо. При этом может быть полностью перекрыт канал 12 и весь поток жидкости из сливной линии 4 пойдет по каналу 10 в бак 3. В гидросистеме будет циркулировать весь объем жидкости. Температура жидкости стабилизируется. В этом случае пружина 20 сместит корпус струйного насоса 14 влево и во всасывающий патрубок 2 основного насоса 1 жидкость будет поступать только из бака 3.
Но если температура жидкости будет еще повышаться, то пружина 8 передвинет золотник 6 в крайнее правое положение и поток жидкости из сливной линии 4 будет поступать по каналу 11, охладителю 15 в бак 3.
Таким образом, гидравлическая система обеспечивает регулирование температуры рабочей жидкости.
При работе гидравлического привода транспортных средств циклического действия (экскаваторы, бульдозеры, погрузчики, автогрейдеры и др.) жидкость от основного насоса поступает то в поршневую, то в штоковую полости гидроцилиндров. За счет разницы объема поршневой и штоковой полостей в бак возвращается то больший, то меньший объем жидкости, чем перекачивает основной насос. При этом во всасывающем патрубке 2 возникает или избыточное давление или разрежение жидкости. В случае, если конический насадок 22 вошел в диффузор 23, возможно разрушение всасывающего патрубка 2 от избыточного давления или кавитационный режим работы основного насоса 1 при недостаточном объеме жидкости. Для исключения указанных явлений в стенке всасывающего патрубка 2 установлены два обратных клапана 24 и 25, один из которых при открывании сбрасывает избыток жидкости в бак 3, а второй (при разрежении) при открывании забирает недостающую жидкость из бака 3 к основному насосу 1. Чтобы уменьшить гидравлическое сопротивление всасывающего патрубка 2, обратные клапаны выполнены в виде тонких гибких пластин.
В связи с изложенным можно заключить, что предлагаемое изобретение позволяет повышать точность регулирования температуры, исключить кавитационный режим работы основного насоса, а в целом предлагаемая гидравлическая система значительно проще гидравлической системы прототипа.
Формула изобретения
Гидравлическая система, содержащая основной насос, связанный с баком всасывающим патрубком, сливную линию, связанную с баком, охладитель рабочей жидкости, размещенный в баке струйный насос, корпус которого подпружинен относительно стенки бака, золотник распределителя, установленный в сливной линии, один из выходов которого подключен к охладителю, а другой - к входу струйного насоса, и датчик параметра рабочей жидкости, связанный с золотником, причем выход струйного насоса подключен к всасывающему патрубку основного насоса, а камера смешения связана с баком, отличающаяся тем, что датчик параметра рабочей жидкости выполнен в виде гидравлического сопротивления и установлен на сливной линии перед золотником, а торцевая полость золотника, оппозитивная пружине, связана каналом, подключенным к сливной линии перед датчиком параметра рабочей жидкости, на канале между золотником и торцевой полостью струйного насоса установлен подогреватель рабочей жидкости, а в стенке всасывающего патрубка размещены два обратных клапана, выполненных в виде гибких пластин.
