установка для отбора, очистки и выдачи рабочей жидкости при обслуживании агрегатов

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОТБОРА, ОЧИСТКИ И ВЫДАЧИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ АГРЕГАТОВ, содержащая входную магистраль, последовательно соединенные сепаратор, включающий в себя насос и фильтр, и выходную магистраль со счетчиком жидкости, а также основную и дополнительную емкости, соединенные с входной и выходной магистралями, и блок управления, отличающаяся тем, что во входной магистрали установлены дополнительно последовательно соединенные насос и фильтр, затем гидрораспределитель, один из выходов которого подключен к выходной магистрали перед счетчиком жидкости, а другой к входу основной емкости, слив из которой соединен с входом сепаратора, а ее вход подключен через обратный клапан к первому выходу дополнительного гидрораспределителя, входом которого является выход фильтра сепаратора, второй выход связан с входом в дополнительную емкость, а третий с выходной магистралью перед счетчиком жидкости, при этом слив из дополнительной емкости связан через насос с выходной магистралью, к которой параллельно счетчику жидкости подключен одним входом блок контроля чистоты рабочей жидкости, другой вход которого соединен с входной магистралью.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок контроля чистоты рабочей жидкости содержит последовательно соединенные гидравлическими линиями гидрораспределитель, расходомер, счетчик механических частиц в потоке жидкости, имеющий вход инициации счета и цифровой выход, и дроссельный кран, а также управляемый таймер и дешифратор, при этом управляемый таймер подключен между выходом расходомера и входом инициации счетчика механических частиц, цифровой выход которого подключен к дешифратору, связанному своим выходом с блоком управления.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления содержит последовательно соединенные информационными шинами дискретно-цифровой преобразователь, программно-логическую матрицу и цифродискретный преобразователь, входы дискретно-цифрового преобразователя соединены с выходами сигнализаторов минимального и максимального уровней жидкости, установленных дополнительно на основной и дополнительной емкостях, а выходы цифродискретного преобразователя соединены с линиями энергопитания насосов и гидрораспределителей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам для очистки рабочей жидкости и может быть использовано при комплексном обслуживании гидросистем и гидрооборудования литьевых машин и термопластоавтоматов, станочного оборудования, прессов, строительных и дорожных машин и транспортных средств.

Известны установки для сбора, очистки и заправки рабочей жидкостью, например, маслами, гидросистем, содержащие последовательно соединенные входную магистраль, насос, фильтр, гидрораспределитель и выходную магистраль, при этом второй выход распределителя связан с емкостью для сбора жидкости [1] В подобных установках не обеспечивается контроль количества и качества жидкости при ее очистке и выдаче и полностью отсутствуют средства автоматизации процесса.

Несколько лучшими показателями обладает установка для обслуживания гидросистем транспортных средств, содержащая последовательно соединенные входную магистраль, насос и магистраль нагнетания с установленными в ней расходомером, фильтром и распределительными устройствами [2] Недостатками данных установок являются их ограниченные функциональные возможности и отсутствие средств автоматизации процесса.

Наиболее близкой по своей технической сущности к изобретению является установка для сбора, очистки и выдачи рабочей жидкости при обслуживании агрегатов, содержащая последовательно соединенные входную магистраль, сепаратор, расходомер и выходную магистраль, а также основную и дополнительную емкости, соединенные с магистралями системой гидрораспределителей, связанных с блоком управления и индикаторами их включения [3] выбранная за прототип.

Недостатками данной установки являются ее ограниченные функциональные возможности, что связано с отсутствием режимов очистки рабочей жидкости автономно в основной и дополнительной емкостях, прямой перекачки жидкости, минуя сепаратор. К тому же шесть конструктивно разделенных электромагнитных распределителей снижают надежность работы установки, а соединение основной и дополнительной емкостей с нагнетательной и всасывающей магистралями по одному и тому же трубопроводу физически неправомерно, так как условия слива и отбора жидкости из емкостей в процессе сбора, очистки и заправки рабочей жидкостью существенно различны.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного оборудования для технического обслуживания в процессе эксплуатации гидравлических систем и автоматизация процесса отбора, очистки и выдачи рабочей жидкости при обслуживании агрегатов с активным контролем как хода технологического процесса, так и обеспечения чистоты рабочей жидкости, выдаваемой установкой.

Указанная задача решается таким образом, что в установке для отбора, очистки и выдачи рабочей жидкости при обслуживании агрегатов, содержащей входную магистраль, последовательно соединенные сепаратор, включающий насос и фильтр, и выходную магистраль со счетчиком жидкости, а также основную и дополнительную емкости, соединенные с входной и выходной магистралями, и блок управления, во входной магистрали установлены дополнительно последовательно соединенные насос и фильтр, затем гидрораспределитель, один из выходов которого подключен к выходной магистрали перед счетчиком жидкости, а другой к входу основной емкости, слив из которой соединен с входом насоса сепаратора, а ее вход подключен через обратный клапан к первому выходу дополнительного гидрораспределителя, входом которого является выход из фильтра сепаратора, второй выход связан с входом в дополнительную емкость, а третий с выходной магистралью перед счетчиком жидкости, при этом слив из дополнительной емкости связан через насос с выходной магистралью, к которой параллельно счетчику жидкости подключен одним входом блок контроля чистоты рабочей жидкости, другой вход которого соединен с входной магистралью. Блок контроля чистоты рабочей жидкости содержит последовательно соединенные гидравлическими линиями гидрораспределитель, расходомер, счетчик механических частиц в потоке жидкости, имеющий вход инициации счета и цифровой выход, и дроссельный кран, а также управляемый таймер и дешифратор, при этом управляемый таймер подключен между выходом расходомера и входом инициации счетчика механических частиц, цифровой выход которого подключен к дешифратору, связанному своим выходом с блоком управления. Блок управления содержит последовательно соединенные информационными шинами дискретно-цифровой преобразователь, программно-логическую матрицу и цифродискретный преобразователь; входы дискретно-цифрового преобразователя соединены с выходами сигнализаторов минимального и максимального уровней жидкости, установленных дополнительно на основной и дополнительной емкостях, а выходы цифродискретного преобразователя соединены с линиями энергопитания насосов и гидрораспределителей.

Патентный поиск показал, что каждый отдельно взятый элемент устройства известен в теории технической диагностики гидравлических систем и в теории информации (см. кн. Техническая диагностика гидравлических приводов. Под ред. Т. М.Башты. М.М-е, 1989 г. и КОФФРОН Д. Технические средства микропроцессорных систем, М. 1983). Однако указанная совокупность взаимосвязанных отличительных признаков не обнаружена и явным образом не следует из уровня техники.

На фиг. 1 показана гидравлическая схема установки; на фиг.2 схема блока контроля чистоты рабочей жидкости; на фиг.3 схема связей источников и потребителей расхода жидкости через блок управления; на фиг.4 циклограмма работы источников расхода жидкости на основную емкость; на фиг.5 циклограмма работы источников расхода жидкости с дополнительной емкостью.

На чертежах сплошной жирной линией показаны гидравлические связи; тонкой линией каналы управления; двойными линиями каналы передачи информации в цифровой форме.

Установка имеет входные штуцеры Вх.1 и Вх.2 (фиг.1) и выходные Вых.1 и Вых. 2. На входной магистрали 1 последовательно установлены насос 2, фильтр 3, гидрораспределитель 4, от выхода "а" которого отходит выходная магистраль 5 с установленным в ней счетчиком жидкости 6, выходом которого является штуцер Вых.1. Второй выход "б" гидрораспределителя 4 трубопроводом 7 соединен с основной магистралью 8. Сливная магистраль 9 из основной емкости 8 через сепаратор 10, содержащий насос 11 и фильтр 12, связана с входом гидрораспределителя 13. Выходы гидрораспределителя 13 соединены соответственно: выход "в" трубопроводом 14 с основной емкостью 8; выход "г" трубопроводом 15 с дополнительной емкостью 16 и выход "д" трубопроводом 17 с выходной магистралью 5. Дополнительная емкость 16 через сливную магистраль 18 с установленным в ней насосом 19 связана трубопроводом 20 с выходной магистралью 5. Трубопроводы 17 и 20 подключены к выходной магистрали 5 перед счетчиком жидкости 6.

Входной штуцер Вх.2 подключен к входной магистрали 1 между насосом 2 и фильтром 3. В трубопроводах 5, 14, 17, 20 и 21 помещены обратные клапаны 22 26. Установка снабжена датчиками давления 27, 28 и 29, подключенными на выходе насосов 2, 11, 19.

Входная магистраль 1 и выходная магистраль 5 соединены гидравлическими линиями 30 и 31 с входами "е" и "ж" блока контроля чистоты рабочей жидкости 32. Блок 32 имеет выходной штуцер Вых.2.

Блок 32 контроля чистоты рабочей жидкости (фиг.2) содержит последовательно соединенные гидрораспределитель 33, входами "2" и "ж" которого являются линии 30 и 31, расходомер 34, счетчик 35 механических частиц в потоке жидкости и дроссельный кран 36. На входе расходомера 34 подключен датчик давления 37. Счетчик 35 своим цифровым выходом А соединен с дешифратором 38. К информационному выходу Б расходомера 34 подключен управляемый таймер 39, выход В которого соединен с входом Г инициации измерения счетчика 35.

Основная емкость 8 и дополнительная емкость 16 снабжены (фиг.3) сигнализаторами 40 43 уровня жидкости в этих емкостях, подключенными к входам блока 44 управления, содержащего дискретно-цифровой преобразователь 45, программно-логическую матрицу 46 и цифродискретный преобразователь 47, связанные между собой адресной шиной 48 и шиной данных 49 программно-логической матрицы 46. Входами дискретно-цифрового преобразователя 45 являются сигнальные линии от датчиков давления 27, 28, 29 и 37, сигнализаторов уровня 40 43, от дешифратора 38 и каналы "Режим" выбора режимов работы установки. Выходы цифродискретного преобразователя 47 связаны линиями управления с насосами 2, 11 и 19 и гидрораспределителями 4, 13 и 33.

При конкретной реализации установки использованы 2 и 19 насосы НШ-32У; 10 сепаратор из стенда для очистки гидросистемы СОГ-913К; 3 фильтр IФГМ-32-25; 4, 13 и 33 гидрораспределители с электроуправлением IPE10; 6 счетчик жидкости ШЖУ-25М-6; 22 26 обратные клапаны Г51-32; 27, 28, 29 и 37 датчики давления типа "Сапфир"; 34 расходомер РТ-372; 35 прибор ПКЖ-904А; 39 таймер, выполненный на базе управляемого кодом генератора ГЗ-116; 40 43 сигнализаторы уровня СПУ-001; 45, 46, 47 элементы логического контроллера Р-130.

Связи между элементами управления при необходимости реализуются программным путем.

Установка работает следующим образом. Отбор жидкости из внешней гидросистемы агрегатов при их техническом обслуживании осуществляется через входы Вх.1 или Вх.2 установки (фиг.1). От штуцера Вх.1 жидкость насосом 2 перекачивается через фильтр 3 и гидрораспределитель 4 к его выходу "а" и далее по выходной магистрали 5 к счетчику 6 и выходному штуцеру Вых.1. При наличии во внешней гидросистеме необходимого перепада давлений рабочая жидкость подводится через штуцер Вх.2 и, далее, минуя насос 2, поступает к устройствам очистки рабочей жидкости. В последующем описании способ отбора жидкости специально не оговаривается, так как для функций очистки и выдачи рабочей жидкости оба указанных способа отбора жидкости равнозначны.

Очистка рабочей жидкости производится двумя средствами, входящими в состав установки, фильтром 3 и сепаратором 10. Через фильтр 3 жидкость проходит на всех режимах работы установки. Повышение степени очистки жидкости от воды и механических примесей достигается при прохождении жидкости через фильтр 12 сепаратора 10. Перед запуском сепаратора 10 поток жидкости от гидрораспределителя 4 через его выход "б" направляется по трубопроводу 7 в основную емкость 8. После заполнения емкости 8 рабочей жидкостью включается сепаратор 10 и происходит многократная фильтрация объема жидкости, заполнившего основную емкость, с отбором ее по трубопроводу 9 и возвратом из сепаратора 10 через выход "в" гидрораспределителя 13 по трубопроводу 23 в основную емкость 8. В это время отбор жидкости из агрегата приостанавливается путем постановки гидрораспределителя 4 в нейтральное положение, или происходит прямая прокачка жидкости через выход "а" гидрораспределителя 4 по выходной магистрали 5 к штуцеру Вых.1. После многократной очистки в контуре основная емкость 8 сепаратор 10 поток жидкости переключается на заполнение дополнительной емкости 16 через выход "г" гидрораспределителя 13. Тем самым основная емкость 8 подготавливается вновь для заполнения ее загрязненной жидкостью, а в дополнительной емкости 16 создается запас очищенной жидкости для последующей выдачи ее в агрегат. Предусмотрена возможность непосредственной выдачи очищенной жидкости из основной емкости 8 сепаратором 10 через выход "д" гидрораспределителя 13.

Выдача очищенной рабочей жидкости осуществляется через штуцер Вых.1 одним из следующих способов:

насосом 2 через фильтр 3, выход "а" гидрораспределителя 4 по выходной магистрали 5 и счетчик жидкости 6;

из основной емкости 8 насосом 11 сепаратора 10 через выход "д" гидрораспределителя 13 по трубопроводу 17 и далее через счетчик 6;

из дополнительной емкости 16 насосом 19 по трубопроводу 20, по выходной магистрали 5, через счетчик 6 к выходному штуцеру Вых.1.

При работе установки элементы гидросистемы функционируют следующим образом.

С помощью насоса 2 от штуцера Вх.1 через фильтр 3 и далее через выход "б" гидрораспределителя 4 по трубопроводу 7 происходит заполнение емкости 8. После ее заполнения отбор жидкости из агрегата приостанавливается, включается сепаратор 10, забирает жидкость из основной емкости по трубопроводу 9 и направляет ее через выход "г" гидрораспределителя 13 по трубопроводу 15 в дополнительную емкость 16. С окончанием очистки и перекачки жидкости из основной емкости 8 в дополнительную емкость 16 включается насос 19, с помощью которого осуществляется выдача очищенной жидкости из дополнительной емкости 16 через трубопровод 20 и счетчик жидкости 6 к штуцеру Вых.1. В это время повторяется цикл заполнения основной емкости 8 насосом 2. В этом пульсирующем режиме происходит полная и качественная очистка жидкости в обслуживаемом агрегате.

Сочетание составных частей цикла очистки выбирается с помощью автоматических устройств блока управления 44 в зависимости от показаний блока контроля чистоты рабочей жидкости 32.

Блок контроля чистоты рабочей жидкости (фиг.2) работает следующим образом.

Предварительно с помощью дроссельного крана 36 в линии: гидрораспределитель 33 расходомер 34 счетчик механических частиц 35 настраивается расход рабочей жидкости в пределах 10030 см³/мин, так как в соответствии с ГОСТ 17216-71 подсчитываемое количество механических частиц должно быть отнесено к 100 см³ жидкости. Далее в процессе контроля кодовый сигнал от выхода Б расходомера 34, пропорциональный величине расхода через счетчик 35, поступает на вход таймера 39, управляемый этим кодом. Если расход жидкости равен 100 см³/мин, на вход Г инициации счета счетчика 35 поступает временной интервал, равный 1 мин, в течение которого в протекающей через счетчик 35 рабочей жидкости подсчитываются частицы по шести размерным группам: 5-10; 10-25; 25-50; 50-100; 100-200 и свыше 200 мкм. По команде от таймера 39 их подсчет начинается и прекращается по всем размерным группам одновременно, после чего по показаниям счетчика 35 жидкость классифицируется на соответствие ГОСТу 17216-71. Если в процессе работы установки величина расхода жидкости через счетчик 35 становится менее 100 см³/мин, таймер 39 автоматически увеличивает время работы счетчика 35 с контрольной пробой, гарантируя прохождение необходимого количества жидкости 100 см³. При увеличении расхода более 100 см³/мин время подсчета механических частиц соответственно уменьшается. С помощью гидрораспределителя 33 блок контроля чистоты жидкости подключается к входной 1 или выходной 5 магистралям. Для автоматизации процесса очистки жидкости счетчик 35 своим цифровым выходом А связан с дешифратором 38. Последний в непрерывном режиме идентифицирует показания счетчика 35 и посылает по каналу управления на вход дискретно-цифрового преобразователя 45 команду на смену режима или прекращение очистки при достижении требуемого класса чистоты. Во всех случаях установка подключается к обслуживаемому агрегату по каналам "Вход" и "Выход". В зависимости от выбранной схемы по каналам "Режим" вводится необходимая логика работы. Программа работы предварительно заносится в программно-логическую матрицу 46. После этого каждому состоянию входов дискретно-цифрового преобразователя 45 соответствует заданное состояние выходов цифродискретного преобразователя 47 (фиг.3).

На циклограммах (фиг.4 и 5) использованы буквенные обозначения:

t_c текущее время;

t₁ t₉ временные интервалы;

Q₂, Q₁₁, Q₁₉ производительность насосов 2, 11 и 19;

Q_I, Q_II производительность установки при совместной работе насосов во входном и выходном контурах соответственно;

h₈, h₁₆ уровень жидкости в основной 8 и дополнительной 16 емкостях;

V₈, V₁₆ объем основной и дополнительной емкостей.

Циклограмма работы входного контура установки показана на фиг.4, исходя из условного расчета для следующих величин:

V₈ V₁₆ 8 литров;

Q₂ Q₁₉ 44 л/мин;

Q₁₁ 26 л/мин.

При этом временные интервалы работы t₁ 12c; t₂ 10c; t₃ 18c; t₄ 27c; t₅ 26c.

На фиг.5 показана циклограмма работы выходного контура установки при работе насоса 19; при указанных выше условных величинах расходов имеем следующие величины временных интервалов: t₆ 21c; t₇27c; t₈ 18c; t₉ 12c.

Как видно из циклограмм, все гидрораспределители и электродвигатели приводов насосов жестко связаны взаимной логикой работы, обеспечивающей широкие функциональные возможности установки.

Использование эффективных средств автоматизации позволило минимизировать объемы собственных емкостей установки, что существенно повысило эффективность очистки жидкости.

Режимы работы установки комбинируются в зависимости от результатов контроля чистоты жидкости. Именно разрыв между требуемым и имеющимся фактически классами чистоты жидкости определяет темп очистки, частоту включения сепаратора и темп выдачи очищенной жидкости. Включение в состав установки насосов 2 и 19 существенно расширяет ее функциональные возможности по сравнению с прототипом, так как использование только сепаратора 10 в режимах отбора и выдачи жидкости технически нерационально, а в большинстве случаев, когда агрегат и установка расположены на разных уровнях и на значительном расстоянии друг от друга, практически нереализуемо.

Таким образом предлагаемое техническое решение схемная реализация установки, введение в ее состав блока контроля чистоты рабочей жидкости в потоке и структура и связи блоков управления и контроля чистоты рабочей жидкости обеспечивают выполнение поставленной задачи: создание высокоэффективного оборудования для технического обслуживания гидравлических систем и автоматизацию процесса отбора, очистки и выдачи рабочей жидкости при обслуживании агрегатов с активным контролем как хода самого технологического процесса, так и чистоты рабочей жидкости.

Применение данной установки значительно уменьшает затраты на техническое обслуживание и ремонт, так как повышается эффективность очистки рабочей жидкости. Сокращается (практически полностью ликвидируется) время простоя техники при ее обслуживании. Гидравлическая схема установки позволяет вести обслуживание без остановки оборудования увеличивает время нахождения агрегатов в работе, что приносит дополнительный доход от их эксплуатации.

Установка позволяет улучшить качество обслуживания агрегатов, что снижает число ремонтных воздействий, сокращает расход жидкости за счет увеличения цикла ее активного использования без замены по показателям загрязненности.

Автоматизация цикла очистки существенно упрощает обслуживание установки. Увеличение срока службы рабочих жидкостей способствует улучшению экологической ситуации за счет уменьшения объемов слива отработанных масел.