单泵系统节能压机技术方案

本实用新型专利技术提供一种单泵节能压机的液压系统。该节能压机液压系统的特点是采用复合式增压油缸，仅单泵工作，即可获得低压大流量和高压小流量供油的效果，从而实现了力和行程速度的自动转换，工作平稳可靠，更适合工况要求，简化整机结构，降低成本。它可广泛应用于拉压设备的液压系统中，如各类通用压机、橡胶胶木压机、注塑机、铆接机和材料试验机等，与一般高压单泵系统比较，通常节能可达（５０～９０）％，只要稍加改变，即可成为间歇式快速试压机。（*该技术在1999年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液压传动技术，特别是单泵系统液压机。现有各种用途的液压机，主油缸功能通常具有快速空载、慢速加载、延时保压、快速回程並停止等基本工艺动作，为节约能源和提高效率，一般采用高压泵与补油回路组成的液压系统，或采用高、低压泵并存的双泵系统，借助于行程开关等电器装置，实现速度和力的转换，以满足工艺要求。但是，上述两种系统往往结构复杂。为简化液压系统，中小型压机大多采用单泵直接供油。要使结构紧凑，采用高压泵，考虑到一定的生产效率，即有较快的行程速度，油泵规格又不能选得太小。于是将造成很大的能量损失，并提高了压机成本。本专利技术的主要目的是节能。在保证所需吨位和一定效率前提下，使压机配置功率减小，能耗大幅度降低；同时也简化了液压、电气系统和整机结构，使压机性能改善，成本降低，维护方便。为了达到上述目的，本专利技术的压机液压系统具有如下结构主油缸采用复合式增压油缸，上部分是单杆低压缸，下部分是同向单杆高压缸。低压缸活塞杆即增压杆穿过两缸公共隔板，进入高压缸后腔。高压缸前腔油口与换向阀油口A和液控单向阀控制油口相接，并通过顺序阀与高压液控单向阀控制油口相接。高压缸后腔油口经过高压液控单向阀与换向阀油口B相接。低压缸前腔油口与A口或油池相通。低压缸后腔油口经单向顺序阀、液控单向阀与换向阀油口B相接。换向阀具有中位卸荷机能，如M型或K、H型等三位四通或五通的滑阀或转阀。为叙述方便，我们把油泵额定工作压力p1称为低压，经增压后的压力p2称为高压。当低压缸活塞紧靠后缸盖时，如果操纵换向阀，低压压力油送到油口B，由于低压缸油口的单向顺序阀的调整压力高于两液控单向阀的正向开启压力，低压油只能经过高压液控单向阀进入高压缸后腔，前腔的油液经换向阀油口A、O及背压阀返回油池，使高压缸活塞空载下行。若油缸截面积为F2，则直接送入低压p1、油量Q1的油液时，其吨位为P1＝p1F2(1)此时，快速轻载下行速度为V1＝Q1／F2(2)当活塞杆受到一定负荷时，进入高压缸后腔的油量减少直至断流，油压升高，使油液经液控单向阀后，打开顺序阀而进入低压缸后腔，推动活塞向下运动。根据需要把低压缸截面积设计成增压杆截面积的K0倍，因此，高压缸后腔形成一个高压区，其理论压力为p2＝K0p1(3)若油泵流量Q1全部进入低压缸后腔，则高压等效流量Q2按下式计算Q2＝Q1／K0(4)这时，由于p2、Q2压力油的作用，高压缸自动转入慢速工进行程，高压缸出力吨位为P2＝p2F2＝K0p1F2(5)相应有工进速度为V2＝Q2／F2＝Q1／K0F2(6)将(5)、(6)式和(1)、(2)式比较，有P2／P1＝K0(7)V2／V1＝1／K0(8)显然，若采用普通单泵系统，为了保证出力P2，油泵额定工作压力必须是p2；而要获得同样的空载速度V1，油泵流量应保持Q1。当转入工进行程时，速度只需V2，即流量仅需Q2，则普通单泵系统将有大部分油液产生高压溢流，使油液很快升温，造成能量损失和油液老化。溢流量为Q＝Q1－Q2＝Q1－ (Q1)/(K0) ＝ (K0- 1)/(K0) Q1(9)溢流能量损耗(KW)为N＝p2Q／612＝ (K0- 1)/(K0) · (P2Q1)/612 (10)本专利技术的液压系统电机理论配置功率由下式计算N1＝ (p1Q1)/(612η) (11)上式η1为总效率。若直接采用压力为p2、流量为Q1的单泵液压系统，则其电机理论配置功率为N2＝ (p2Q1)/(612η2) ＝ (K0p1Q1)/(612η2) (12)假定η1近似于η2，则显然有N2／N1＝K0即本专利技术的系统比高压单泵系统功率节省了如下比例G＝ (N2- N1)/(N2) 100％＝ (K0- 1)/(K0) 100％ (14)当需油缸反向行程时，使换向阀换向工作，来自泵的压力油经油口A送到高压缸前腔，由于该管路上顺序阀的调整压力较高，高压液控单向阀仍然关闭，油液只能送到另一液控单向阀控制口使其打开，高压缸后腔的油液首先推动增压杆向上运动，低压缸后腔油液经单向阀、液控单向阀，回到换向阀油口B、O，经背压阀进入油池。当低压活塞被推至紧贴后缸盖时，液压力升高，顺序阀工作，使高压液控单向阀打开，高压缸后腔油液经高压液控单向阀、换向阀油口B、O及背压阀进入油池，高压缸活塞实现快速返回，获得与普通单泵系统相同的回程速度。在工进以后如需较长时间保压，由于两液控单向阀的存在，可以停机或将换向阀复中卸荷，若要补压，只要将换向阀按油缸上、下各工作一次即可方便地实现。根据需要，还可以组成多缸并接系统。将本专利技术的液压系统稍加改变，如图2所示，把高压缸活塞〔14〕中部钻一个以上通孔，在孔端管路上装置高压单向阀〔15〕后，即成为间歇式快速试压机，可对压力容器等进行耐压试验。开始时，介质从换向阀〔1〕的B口经高压液控单向阀〔5〕进入高压缸后腔，推动活塞〔13〕向前，同时经过活塞〔13〕、杆〔14〕的通孔及单向阀〔15〕，对容器进行全流量充液。当容器内压力升高后，阀〔15〕关闭，介质经阀〔3、4〕进入低压缸后腔，推动活塞〔8〕、增压杆〔9〕前进，使高压缸后腔产生高压，进行高压充液，直到活塞〔8〕行程终了，充液暂停。操纵换向阀〔1〕换向，实现再次充液。当容器压力上升到予定值后，由于有单向阀〔15〕，可实现长时间停机保压或补压。必要时，拆开接头〔16〕，移去试压机，可进行批量、快速试压。本专利技术的单泵系统节能压机与一般高压单泵压机比较，不仅如(14)式所示，可大幅度地降低了配置功率、减少油池容积、避免了高压溢流损失，显著地节约能源，而且又保持了一定的工作效率。除高压液控单向阀〔5〕、高压单向阀〔15〕及高压缸部分外，泵、阀及主要管路均可选用与泵工作压力相同的较低压力级之元件，工作平稳、可靠，同时实现了力和行程速度的自动转换，更能适应某些产品的工艺和某些工况要求，简化了液压、电器系统结构，降低了整机成本。本专利技术的单泵节能压机及试压机的液压系统，可广泛应用于各种拉压设备，如各类通用压机、橡胶胶木压机、注塑机、材料试验机、铆接机和试压机等，通常节能可达(50～90)％。附图说明图1是单泵系统节能压机液压原理图。本专利技术除通常具有的油池、滤油器、液压泵、单向阀、溢流阀和管路、背压阀外，主要有换向阀〔1〕、顺序阀〔2〕、液控单向阀〔3〕、单向顺序阀〔4〕、高压液控单向阀〔5〕及复合式增压油缸。复合缸主要由低压缸体〔6〕、后盖〔7〕、低压缸活塞〔8〕、增压杆〔9〕、高低压缸隔板〔10〕、高压缸体〔11〕、前盖〔12〕、高压缸活塞〔13〕、活塞杆〔14〕和两活塞及活塞杆处密封件等所组成。如在高压缸后腔油口及换向阀〔1〕进口分别装接压力表和开关，则可分别指示高低压压力。单向顺序阀〔4〕可由背压阀和顺序阀代替，所说的换向阀〔1〕可以是手动、机动、电动、液动、电液动或伺服阀等类型的换向阀，上述压力阀和方向阀也可采用逻辑阀、电液比例阀或电液伺服阀。低压活塞〔8〕和增压杆〔9〕的截面比，即增压比K0通常取2～25之间为宜。权利要求1.一种单泵系统节能压机，该压机液压系统通常有油池、滤油器、液压泵、单向阀、溢流阀及连接管路外，还有换向阀、顺序阀、液控单向阀、单向顺序阀、高压液控单向阀和复合油缸等组成，本技术的特征在于(a)、所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单泵系统节能压机，该压机液压系统通常把油池、滤油器、液压泵、单向阀、溢流阀及连接管路外，还有换向阀［１］、顺序阀［２］、液控单向阀［３］、单向顺序阀［４］、高压液控单向阀［５］和复合油缸等组成，本实用新型的特征在于：（ａ）、所述的复 合油缸由上部的单杆低压缸和下部的同向单杆高压缸组成，增压杆［９］穿过高、低压缸隔板［１０］进入高压缸后腔，低压缸活塞［８］和增压杆［９］的截面积比值Ｋ↓［０］由需要选取；（ｂ）、所述的高压缸前腔与换向阀［１］的Ａ口及液控单向阀［３］的液 控口相接，并通过顺序阀［２］与高压液控单向阀［５］的液控口连接；高压缸后腔经高压液控单向阀［５］与换向阀［１］的Ｂ口相接；低压缸后腔经单向顺序阀［４］、液控单向阀［３］亦与换向阀［１］的Ｂ口连接；低压缸前腔与高压缸前腔相通，也可通油池；（ｃ）、所述的单向顺序阀［４］的调整压力应高于液控单向阀［３、５］的正向开启压力；所述的顺序阀［２］的调整压力应高于液控单向阀［３］的控制压力；（ｄ）、所述的高压缸活塞［１３］和活塞杆［１４］中部钻有一个以上通孔，并与高压单向阀［１５］相接 ，成为快速试压机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明坚，
申请(专利权)人：吴明坚，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]