НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ (ВАРИАНТЫ)
PUMP STATION (VERSIONS)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к насосным станциям гидравлических стендов для испытаний гидроустройств.
Известен стенд для испытания гидроаппаратуры (Никитин О.Ф., Холин К.М. Объемные гидравлические и пневматические приводы. Учеб. пособие для техникумов. - М.: Машиностроение, 1981, С. 258). В указанном стенде рабочая жидкость подается с помощью насоса, всасывающего рабочую жидкость из бака. Вал насоса приводится во вращение с помощью двигателя. Насос подает рабочую жидкость на вход испытуемого гидроустройства через фильтр, давление нагнетания насоса задается и поддерживается постоянным с помощью переливного клапана. Для очистки рабочей жидкости стенд оснащен фильтрующей установкой, а для охлаждения и поддержания заданной температуры рабочей жидкости - системой термостатирования, включающей отдельный насос с приводным двигателем для обеспечения циркуляции рабочей жидкости.
Недостатком насосной станции описанного выше стенда является сложность конструкции, большие габариты и высокая стоимость, так как для поддержания постоянной температуры рабочей жидкости используется система термостатирования.
Наиболее близкой, принятой за прототип, является насосная станция для питания гидроприводов (см. Машиностроение. Энциклопедия / ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. T.IV-2. Электропривод. Гидро- и виброприводы. В 2-х кн. Кн. 2. Гидро- и виброприводы / Д.Н. Попов, В.К. Асташев, А.Н. Густомясов и др.; под общ. ред Д.Н. Попова, В.К. Асташева. М: Машиностроение, 2012. С. 20, рис. 1.13, а). Данная насосная станция включает бак, насос, двигатель, фильтр для очистки рабочей жидкости, переливной клапан и теплообменник. При работе насос всасывает рабочую жидкость из бака и подает ее через фильтр в напорную гидролинию. Переливной клапан установлен в напорной гидролинии и поддерживает в ней необходимое давление для питания гидроустройств. Теплообменник установлен в сливной гидролинии переливного клапана.
Недостатком прототипа является сложность поддержания постоянной температуры рабочей жидкости в напорной гидролинии при испытании гидроустройств с различным давлением питания и переменным расходом рабочей жидкости, необходимо использовать устройства регулирования производительности теплообенника и бак большой емкости для стабилизации температуры рабочей жидкости, поступающей из теплообменника, за счет перемешивания с рабочей жидкостью в баке.
Предложена насосная станция, включающая в себя бак, насос, на выходе которого установлен переливной клапан, и теплообменник, установленный в сливной гидролинии переливного клапана, отличающаяся тем, что вход переливного клапана соединен со входом редукционного клапана, а выход редукционного клапана соединен с выходом насосной станции, имеющей дроссель, соединяющий напорную гидролинию насоса и вход теплообменника.
Изобретение позволяет обеспечить постоянство температуры рабочей жидкости в напорной гидролинии насосной станции при испытании гидроустройств с различным давлением питания и переменным расходом рабочей жидкости, а также приводит к упрощению конструкции, уменьшению габаритов и удешевлению изготовления.
Применение переливного клапана, поддерживающего постоянным давление нагнетания насоса независимо от давления питания испытуемого гидроустройства, и редукционного клапана, регулирующего давление подачи насосной станции, обеспечивает постоянство тепловыделения при испытании гидроустройств. Это позволяет использовать теплообменник постоянной производительности для поддержания постоянной температуры рабочей жидкости в насосной станции, а также бак малой емкости, который служит только для восполнения утечек рабочей жидкости, что в целом приводит к упрощению конструкции, уменьшению габаритов и удешевлению изготовления насосной станции.
Для пояснения устройства насосной станции на чертеже приведена ее принципиальная гидравлическая схема. Насосная станция содержит насос 1, вал которого с помощью муфты 2 соединен с валом двигателя 3. На выходе насоса 1 установлен фильтр 4 для очистки рабочей жидкости. Для поддержания постоянного давления нагнетания насоса 1 в напорной гидролинии после фильтра 4 установлен переливной клапан 5. Также к напорной гидролинии насоса 1 подключен вход дросселя 6 и регулируемого редукционного клапана 7. Сливные гидролинии переливного клапана 5, дросселя 6 и редукционного клапана 7 объединены со сливом рабочей жидкости от испытуемого гидроустройства и соединены со входом теплообменника 8. С выхода теплообменника 8 рабочая жидкость поступает на вход насоса 1. Бак 9 насосной станции выполнен закрытым с наддувом и подключен к входу насоса 1.
Насосная станция работает следующим образом. При испытании гидроустройств к выходам насосной станции подключается напорная и сливная гидролинии испытуемого гидроустройства, открывается дроссель 6, включается циркуляция хладоносителя через теплообменник 8, включается двигатель 3, который приводит во вращение вал насоса 1. В начальный момент времени температура рабочей жидкости в насосной станции соответствует температуре окружающего воздуха. Насос 1 подает рабочую жидкость на вход дросселя 6 и далее - в теплообменник 8, где она охлаждается путем теплообмена с хладоносителем, после теплообменника 8 рабочая жидкость снова поступает во всасывающую гидролинию насоса 1, в результате чего температура рабочей жидкости в напорной гидролинии насосной станции постепенно понижается. Степень открытия дросселя 6, перепад давлений на дросселе 6, определяет мощность тепловыделений в насосной станции и скорость охлаждения рабочей жидкости.
После того как температура рабочей жидкости опустится до значения, установленного для испытаний гидроустройства, дроссель 6 закрывается и насос 1 начинает нагнетать рабочую жидкость под давлением, соответствующим настройке переливного клапана 5. При неработающем испытуемом гидроустройстве вся рабочая жидкость, нагнетаемая насосом 1, поступает в сливную гидролинию переливного клапана 5 и далее на вход теплообменника 8. Мощность тепловыделения в результате дросселирования рабочей жидкости в переливном клапане 5 определяется подачей насоса 1 и давлением настройки переливного клапана 5. При соответствующей производительности теплообменника 8 все выделенное и сообщенное рабочей жидкости тепло отводится теплообменником 8, температура рабочей жидкости на входе и выходе из теплообменника 8, на входе и выходе из насоса 1, в напорной гидролинии насосной станции остается неизменной.
При работе испытуемого гидроустройства поток рабочей жидкости, поступающий от насоса 1, перераспределяется между переливным клапаном 5 и цепью редукционный клапан 7 - испытуемое гидроустройство. На вход теплообменника 8 поступает рабочая жидкость и со слива переливного клапана 5, и со слива испытуемого гидроустройства, поэтому расход рабочей жидкости, протекающей через теплообменник 8, остается прежним, независимо от расхода рабочей жидкости, поступающей на питание испытуемого гидроустройства. При этом падение давления в цепи редукционный клапан 7 - испытуемое гидроустройство равно давлению настройки переливного клапана 5. Поэтому, если испытуемое гидроустройство не совершает полезную работу или ее величина пренебрежимо мала по сравнению с мощностью насосной станции, то суммарная мощность тепловыделений в результате дросселирования рабочей жидкости в переливном клапане 5, редукционном клапане 7 и испытуемом гидроустройстве остается прежней. При работе испытуемого гидроустройства неизменным также остается температура рабочей жидкости на входе и выходе из теплообменника 8, на входе и выходе из насоса 1, в напорной гидролинии насосной станции.
Возможен другой вариант выполнения данного изобретения, где в насосной станции вместо теплообменника 8 используется испаритель холодильной машины.
По отношению к прототипу предложена насосная станция, включающая в себя бак, насос, на выходе которого установлен переливной клапан, отличающаяся тем, что в сливной гидролинии переливного клапана установлен испаритель холодильной машины, вход переливного клапана соединен со входом редукционного клапана, а выход редукционного клапана соединен с выходом насосной станции, имеющей дроссель, соединяющий напорную гидролинию насоса и вход испарителя холодильной машины.
Применение переливного клапана, поддерживающего постоянным давление нагнетания насоса независимо от давления питания испытуемого гидроустройства, и редукционного клапана, регулирующего давление подачи насосной станции, обеспечивает постоянство тепловыделения при испытании гидроустройств. Это позволяет использовать испаритель холодильной машины постоянной производительности для поддержания постоянной температуры рабочей жидкости в насосной станции, а также бак малой емкости, который служит только для восполнения утечек рабочей жидкости, что в целом приводит к упрощению конструкции, уменьшению габаритов и удешевлению изготовления насосной станции.
Принципиальная гидравлическая схема насосной станции по второму варианту аналогична гидравлической схеме насосной станции первого варианта, представленной на чертеже. Насосная станция содержит насос 1, вал которого с помощью муфты 2 соединен с валом двигателя 3. На выходе насоса 1 установлен фильтр 4 для очистки рабочей жидкости. Для поддержания постоянного давления нагнетания насоса 1 в напорной гидролинии после фильтра 4 установлен переливной клапан 5. Также к напорной гидролинии насоса 1 подключен вход дросселя 6 и регулируемого редукционного клапана 7. Сливные гидролинии переливного клапана 5, дросселя 6 и редукционного клапана 7 объединены со сливом рабочей жидкости от испытуемого гидроустройства и соединены со входом испарителя холодильной машины 8. С выхода испарителя холодильной машины 8 рабочая жидкость поступает на вход насоса 1. Бак 9 насосной станции выполнен закрытым с наддувом и подключен к входу насоса 1.
Работа насосной станции по второму варианту аналогична работе насосной станции первого варианта, только охлаждение рабочей жидкости до начала испытаний и отвод избыточного тепла, выделяемого при испытании гидроустройств, происходит за счет испарения хладагента в испарителе холодильной машины, а не теплообмена в теплообменнике.
Предложенное техническое решение находится в стадии разработки опытных чертежей.