ОТДЕЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ БЛОК С ОХЛАЖДЕНИЕМ МАСЛА
SEPARATE HYDRAULIC UNIT WITH OIL COOLING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к отдельному гидравлическому блоку для обеспечения подачи масла по меньшей мере одному потребителю в виде гидравлического бурильного станка или гидравлической дробилки ударного действия.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для примера в горнодобывающей промышленности используют гидравлические машины, которые не имеют какого-либо внутреннего блока для нагнетания давления в рабочей жидкости гидросистемы, обычно гидравлическом масле. Одним примером таких гидравлических машин являются перфораторы. Данные гидравлические машины представляют собой потребителей подачи масла, скорость которой, например, может составлять до 40 литров в минуту при давлении 120 бар (12 МПа). При этом отдельные гидравлические блоки используют для обеспечения подачи масла под давлением на гидравлические машины.
Гидравлический блок содержит двигатель, который приводит в действие гидравлический насос для создания подачи масла под давлением, масляный бак и теплообменник для охлаждения масла при его проходе от потребителя обратно в масляный бак. Для применения в горнодобывающей промышленности требуется компактный гидравлический блок, который можно перемещать вручную в узких штольнях для установки на расстоянии 10-30 м сзади потребителя. Также в других технических областях, где гидравлические машины используют в стесненных условиях, находят применение такие компактные, перемещаемые вручную гидравлические блоки, одним таким примером является дробилка ударного действия, которая используется для выполнения выемки в зданиях. Например, можно упомянуть гидравлический блок под названием ATLAS COPCO HYDRAULIC POWER PACK LP 18-40, который весит около 130 кг и имеет габариты 815×605×690 мм и который имеет раму, оборудованную парой колес. ATLAS COPCO HYDRAULIC POWER PACK LP 18-40 содержит теплообменник воздушного охлаждения, оборудованный вентилятором и асинхронным электродвигателем.
Существует необходимость создания более компактных отдельных гидравлических блоков, в числе прочего, в горнодобывающей промышленности и на строительных площадках.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является создание компактного отдельного гидравлического блока для применения, помимо прочего, в горнодобывающей промышленности и на стройплощадках.
Данную задачу решают согласно одному аспекту с помощью отдельного гидравлического блока, обеспечивающего подачу масла по меньшей мере одному потребителю в виде гидравлического бурильного станка или гидравлической дробилки ударного действия. Гидравлический блок содержит: двигатель, гидравлический насос, приводимый в действие двигателем, масляный бак, впуск масла, выпуск масла, теплообменник и первую трубную систему для масла. Первая трубная система соединяет, по меньшей мере, впуск масла, теплообменник, масляный бак, гидравлический насос и выпуск масла. Теплообменник выполнен для жидкостного охлаждения масла. Гидравлический блок содержит впуск охлаждающей жидкости для соединения с источником охлаждающей жидкости, первый выпуск охлаждающей жидкости и вторую трубную систему для охлаждающей жидкости. Вторая трубная система соединяет, по меньшей мере, впуск охлаждающей жидкости, первый выпуск охлаждающей жидкости, и теплообменник.
Поскольку отдельный гидравлический блок содержит теплообменник, выполненный для жидкостного охлаждения масла, отдельный гидравлический блок является более компактным, чем блок известного уровня техники с применением вентилятора и теплообменников воздушного охлаждения. С одной стороны, теплообменник, выполненный для жидкостного охлаждения, является более компактным, чем теплообменник воздушного охлаждения, с другой стороны, от вентилятора можно полностью отказаться. Впуск охлаждающей жидкости, выпуск охлаждающей жидкости и вторая трубная система не занимают значительного пространства. Соответственно решается упомянутая выше задача.
Термин «отдельный гидравлический блок» следует понимать как гидравлический блок, стоящий отдельно от потребителя. Отдельный гидравлический блок соединяется с потребителем с помощью маслопроводов, обычно гибких масляных шлангов линии подачи потребителю и линии возврата от потребителя назад в отдельный гидравлический блок. Отдельный гидравлический блок может снабжаться охлаждающей жидкостью под давлением и может поэтому не иметь насоса охлаждающей жидкости. Основной функцией двигателя в отдельном гидравлическом блоке может являться привод гидравлического насоса. Согласно некоторым вариантам осуществления единственной функцией двигателя в отдельном гидравлическом блоке может являться привод гидравлического насоса. Отдельный гидравлический блок можно использовать, например, в горнодобывающей промышленности или строительной индустрии.
Согласно вариантам осуществления теплообменник может содержать первую трубную секцию и вторую трубную секцию, выполненные в тепловом контакте друг с другом. Первая трубная секция может соединяться с первой трубной системой, и вторая трубная секция может соединяться со второй трубной системой. Таким образом, во время работы масло может направляться в первую трубную секцию теплообменника и из нее и может охлаждаться охлаждающей жидкостью во второй трубной секции.
Согласно вариантам осуществления отдельный гидравлический блок может содержать регулятор давления охлаждающей жидкости, расположенный во второй трубной системе между впуском охлаждающей жидкости и теплообменником. Таким образом, давление охлаждающей жидкости и/или подачу в отдельном гидравлическом блоке можно регулировать до уровня, приемлемого для теплообменника и второй трубной секции. Отдельный гидравлический блок, таким образом, выполнен с возможностью снабжения охлаждающей жидкостью под давлением. Давление охлаждающей жидкости корректируется регулятором до уровня, приемлемого для теплообменника и второй трубной секции, например до максимума в 5 бар (500 кПа).
Согласно вариантам осуществления регулятор может содержать:
первую эластичную трубу, выполненную с возможностью прохода через нее охлаждающей жидкости,
пустотелый эластичный элемент, выполненный с возможностью воздействия на него давления охлаждающей жидкости, данный пустотелый эластичный элемент меняет наружный размер в зависимости от давления жидкости, и
перемещающийся элемент, расположенный между первой эластичной трубой и пустотелым эластичным элементом. Перемещающийся элемент упирается в пустотелый эластичный элемент так, что на положение перемещающегося элемента влияет наружный размер пустотелого эластичного элемента. Положение перемещающегося элемента влияет на первое сечение первой эластичной трубы. Регулятор имеет сторону первого контура выше по потоку от первого сечения и сторону второго контура ниже по потоку от первого сечения. Пустотелый эластичный элемент выполнен с возможностью подвергаться изменению давлением жидкости на стороне второго контура. Таким способом можно создать надежный регулятор в отдельном гидравлическом блоке.
Согласно вариантам осуществления перемещающийся элемент может содержать выступающую кромку, выполненную с возможностью упираться в первую эластичную трубу так, что первое сечение меняется в зависимости от положения перемещающегося элемента. С помощью кромки можно создать ограниченное упирание в первую эластичную трубу и, таким образом, можно получать четко выраженное изменение первого сечения и соответствующей площади сечения.
Согласно вариантам осуществления перемещающийся элемент может смещаться в направлении к пустотелому эластичному элементу. Таким образом, в дополнение к эластичности пустотелого эластичного элемента также можно использовать смещение, влияющее на силу, которой давление в охлаждающей жидкости заставляет перемещающийся элемент упираться в первую эластичную трубу.
Согласно вариантам осуществления перемещающийся элемент может смещаться пружиной. Силу, с которой пружина упирается в перемещающийся элемент, можно регулировать. Таким образом, рабочие характеристики регулятора можно корректировать.
Согласно вариантам осуществления вторая трубная система может содержать третью трубную секцию, выполненную в тепловом контакте с двигателем. Таким образом, двигатель может охлаждаться охлаждающей жидкостью во время работы отдельного гидравлического блока. Например, винт и/или гайку можно использовать для регулирования силы.
Согласно вариантам осуществления вторую трубную систему можно соединять со вторым выпуском охлаждающей жидкости через управляемый первый клапан. При открытии управляемого первого клапана можно получить увеличенный расход охлаждающей жидкости, проходящей через вторую трубную систему.
Согласно альтернативным вариантам осуществления первая трубная система может содержать четвертую трубную секцию, выполненную в тепловом контакте с двигателем. Таким образом, двигатель может охлаждаться маслом во время работы отдельного гидравлического блока.
Согласно вариантам осуществления гидравлический насос может располагаться внутри масляного бака.
Согласно вариантам осуществления масляный бак можно оборудовать компенсатором объема, расположенным внутри масляного бака. Компенсатор объема может выполняться с возможностью расширения, когда объем масла в масляном баке уменьшается. Таким образом, воздушные карманы в масляном баке можно, по существу, исключить, если объем масла в баке становится меньше уровня заполнения. Таким образом, подачу масла насосом можно обеспечивать, даже если отдельный гидравлический блок установлен на наклонной опоре.
Согласно вариантам осуществления компенсатор объема может содержать по меньшей мере один перемещающийся поршень. Компенсатор объема может занимать меньше объема в масляном баке, когда поршень находится в первом положении, чем когда поршень находится во втором положении. Таким образом можно получить объемную компенсацию в масляном баке.
Согласно вариантам осуществления компенсатор объема может содержать пружину и пружина может перемещать поршень во второе положение.
Согласно вариантам осуществления индикатор положения может соединяться с перемещающимся поршнем и быть видимым снаружи масляного бака, по меньшей мере, когда поршень находится в первом положении. Таким образом, пользователь может видеть, когда поршень находится в своем первом положении, например, для определения момента, когда требуется долить масло в отдельный гидравлический блок.
Согласно вариантам осуществления второй клапан можно установить в масляном баке. Второй клапан можно выполнить выравнивающим давление в масляном баке. Таким образом, второй клапан может открываться, когда масло доливают в масляный бак. Масло в масляный бак можно доливать через впускную трубу. Обратный клапан можно установить в первой трубной системе между впуском масла и масляным баком. Таким образом, можно исключить выдавливание масла наружу компенсатором объема через впуск масла. Автоматическую вентиляцию масляного бака также может выполнять средство управления гидравлического блока с помощью датчика уровня и второго клапана. Второй клапан в данном случае управляется средством управления.
Согласно вариантам осуществления двигатель может являться электродвигателем, и гидравлический блок может содержать средство управления, выполненное, по меньшей мере, для управления электродвигателем.
Согласно вариантам осуществления электродвигатель может являться двигателем c постоянными магнитами. Данный электродвигатель является компактным и занимает небольшое пространство.
Согласно вариантам осуществления отдельный гидравлический блок может содержать температурный датчик, расположенный на электродвигателе, данный температурный датчик может соединяться со средством управления. Средство управления может выполняться с возможностью открытия управляемого первого клапана, когда температура электродвигателя превышает первое пороговое значение. Таким образом, можно предотвращать перегрев двигателя, получая расход или увеличивая расход охлаждающей жидкости через третью трубную секцию.
Согласно вариантам осуществления отдельный гидравлический блок может содержать средство управления электродвигателем, и температурный датчик можно расположить на электродвигателе и соединить со средством управления. Средство управления может выполняться с возможностью уменьшения выходной мощности, подаваемой электродвигателем, когда температура электродвигателя превышает второе пороговое значение. Таким образом, можно предотвращать перегрев двигателя. Подачу масла из отдельного гидравлического блока и давление масла может уменьшаться при таком уменьшении выходной мощности, подаваемой электродвигателем.
Согласно вариантам осуществления средство управления может выполняться с возможностью остановки электродвигателя, когда температура электродвигателя превышает третье пороговое значение. Таким образом, можно предотвращать перегрев двигателя, если уменьшения выходной мощности, подаваемой электродвигателем, недостаточно для предотвращения перегрева двигателя.
Согласно вариантам осуществления гидравлический блок может выполняться с возможностью создавать давление масла до 240 бар (24 МПа) и скорость подачи масла до 80 литров в минуту.
Согласно вариантам осуществления гидравлический насос может напрямую приводиться в действие двигателем. Компактный отдельный гидравлический блок можно таким образом создать, исключив применение трансмиссии между двигателем и гидравлическим насосом.
Согласно вариантам осуществления отдельный гидравлический блок может содержать раму из металлических труб, которая окружает остальные компоненты гидравлического блока. Таким образом, создается отдельный гидравлический блок, который расположен внутри рамы и защищен рамой.
Согласно вариантам осуществления рама может содержать опорные поверхности, данные опорные поверхности образуют опорные точки отдельного гидравлического блока на опоре. Отдельный гидравлический блок, если необходимо, можно протаскивать по штольне или узкому коридору на его опорных поверхностях. Опорные поверхности могут быть выполнены в виде специальных изнашиваемых полос. Раму дополнительно или альтернативно можно снабдить колесами.
Согласно вариантам осуществления отдельный гидравлический блок может иметь массу менее 50 кг. Таким образом, отдельный гидравлический блок можно перемещать вручную.
Во многих областях техники требуется регулирование давления жидкости. В частности, в областях, где жидкость, давление которой подлежит регулированию, содержит твердые частицы, например песок или волокна, требуется надежный регулятор давления. Дополнительной задачей изобретения согласно одному аспекту является создание надежного регулятора давления жидкости.
Данную задачу решает регулятор, содержащий:
- первую эластичную трубу, выполненную с возможностью подачи через нее жидкости,
- пустотелый эластичный элемент, выполненный с возможностью воздействия на него давления жидкости, данный пустотелый эластичный элемент меняет наружный размер в зависимости от давления жидкости, и
- перемещающийся элемент, расположенный между первой эластичной трубой и пустотелым эластичным элементом. Перемещающийся элемент упирается в пустотелый эластичный элемент так, что на положение перемещающегося элемента влияет наружный размер пустотелого эластичного элемента. Положение перемещающегося элемента влияет на первое сечение первой эластичной трубы. Регулятор имеет сторону первого контура выше по потоку от первого сечения и сторону второго контура ниже по потоку от первого сечения. Пустотелый эластичный элемент выполнен с возможностью изменения давления жидкости на стороне второго контура.
Поскольку в регуляторе применяется первая эластичная труба, первое сечение которой изменяется, регулятор является, в частности, не чувствительным к твердым частицам. Отдельные регулирующие давление движущиеся части на пути потока жидкости, таким образом, можно исключить. Таким образом, можно создать надежный регулятор и решить упомянутую выше задачу.
Согласно вариантам осуществления трубное соединение может проходить между стороной второго контура и пустотелым эластичным элементом. Таким образом, на эластичный элемент может влиять давление жидкости на стороне второго контура через трубное соединение.
Согласно вариантам осуществления перемещающийся элемент может содержать выступающую кромку, выполненную с возможностью упираться в первую эластичную трубу так, что первое сечение меняется в зависимости от положения перемещающегося элемента. С помощью кромки можно получать ограниченное упирание в первую эластичную трубу и таким образом, можно получить четко выраженное изменение первого сечения и соответствующей площади сечения.
Согласно вариантам осуществления перемещающийся элемент может смещаться в направлении к пустотелому эластичному элементу. Таким образом, в дополнение к эластичности пустотелого эластичного элемента также можно использовать смещение, влияющее на силу, которой давление жидкости заставляет перемещающийся элемент упираться в первую эластичную трубу.
Согласно вариантам осуществления перемещающийся элемент может смещаться пружиной, при этом сила, с которой пружина упирается в пустотелый эластичный элемент, регулируется. Таким образом, характеристики работы регулятора можно корректировать.
В некоторых областях техники требуется создание бака, внутри которого воздушные карманы ограничиваются в размерах или полностью исключаются, когда жидкость выпускают из бака. Дополнительной задачей изобретения, таким образом, является согласно одному аспекту создание бака для жидкости, внутри которого размер воздушного кармана минимизирован.
Данная задача решается баком для жидкости, оборудованным компенсатором объема, расположенным внутри бака. Компенсатор объема выполнен с возможностью расширения, когда объем жидкости в баке уменьшается.
Компенсатор объема, таким образом, занимает объем, соответствующий выпущенной жидкости. Таким образом, воздушный карман не образуется или только сравнительно небольшой воздушный карман образуется в баке. Таким образом, решается упомянутая выше задача.
Бак можно оборудовать впуском и выпуском. Особенно эффективным является бак с компенсатором объема в вариантах применения, где жидкость выпускается из бака, когда жидкость заливают в бак. Одним примером является масляный бак, из которого масло подается насосом под высоким давлением в гидравлический инструмент и масло под уменьшенным давлением возвращается в масляный бак из гидравлического инструмента.
Согласно вариантам осуществления компенсатор объема может содержать, по меньшей мере, перемещающийся поршень, при этом компенсатор объема занимает меньше объема в баке, когда поршень находится в первом положении, чем когда поршень находится во втором положении. Таким образом можно получить компенсацию объема в баке.
Согласно вариантам осуществления поршень можно выполнить перемещающимся в трубе, данная труба имеет отверстия на каждом конце. На первом конце труба сообщается с внешней средой бака. На втором конце труба сообщается с внутренним пространством бака.
Согласно вариантам осуществления компенсатор объема может содержать пружину и перемещающийся поршень может перемещаться во второе положение пружиной.
Согласно вариантам осуществления индикатор положения может соединяться с перемещающимся поршнем и являться видимым снаружи бака, по меньшей мере, когда поршень находится в первом положении. Таким образом, пользователь может видеть, когда поршень находится в своем первом положении, например, для определения, нужен ли долив жидкости в бак.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения становятся ясны из приведенной ниже формулы изобретения и его подробного описание. Специалист в данной области техники должен знать, что различные элементы изобретения можно комбинировать, создавая варианты осуществления, отличающиеся от описанных ниже. Такие варианты не отходят от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Различные аспекты изобретения, в том числе его частные элементы и преимущества становятся ясны из следующего подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых показано следующее.
На Фиг. 1 показан отдельный гидравлический блок согласно вариантам осуществления.
На Фиг. 2 и 3 показаны два различных вида сбоку отдельного гидравлического блока Фиг. 1 со снятыми панелями облицовки.
На Фиг. 4 показан гидравлический контур для отдельного гидравлического блока согласно вариантам осуществления.
На Фиг. 5 показан контур жидкостного охлаждения отдельного гидравлического блока согласно вариантам осуществления.
На Фиг. 6 показан регулятор давления жидкости согласно вариантам осуществления.
На Фиг. 7 показан регулятор Фиг. 6 в изометрии.
На Фиг. 8-10 показаны три различных сечения отдельного гидравлического блока согласно вариантам осуществления.
На Фиг. 11 показаны варианты осуществления устройства управления отдельного гидравлического блока для обеспечения подачи масла по меньшей мере одному потребителю.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение описано ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны примеры вариантов осуществления. Изобретение не следует считать ограниченным описанными примерами вариантов осуществления. Одинаковые позиции на фигурах относятся к одинаковым элементам. Для упрощения общеизвестные функции или конструкции подробно не описываются.
На Фиг. 1 показан вариант осуществления отдельного гидравлического блока 2 для обеспечения подачи масла по меньшей мере одному потребителю в виде гидравлического бурильного станка или гидравлической дробилки ударного действия, далее именуемого гидравлическим блоком 2. Гидравлический блок 2 содержит ряд компонентов, например электродвигатель, гидравлический насос, масляный бак, теплообменник, выполненный для жидкостного охлаждения масла, и соединительные устройства 4 для соединения внешних труб. Панели 6 облицовки закрывают компоненты. Компоненты гидравлического блока 2 окружены рамой 8, выполненной из металлических труб 10. Рама 8 содержит опорные поверхности 12, которые образуют опорные точки гидравлического блока 2 на опоре. Опорные поверхности 12 могут образовывать участки самих металлических труб 10 или специальные элементы, прикрепленные к металлическим трубам 10. Металлические трубы 10 могут представлять собой, например, стальные трубы и/или алюминиевые трубы.
Подходящий гидравлический блок 2 может иметь массу менее 50 кг и его внешние габариты могут составлять, например, около 700×350×400 мм. Гидравлический блок 2 при этом легко могут поднимать два человека и он является достаточно компактным для протаскивания, например, по узким штольням или по узким коридорам в зданиях. Гидравлический блок 2 может выполняться с возможностью подачи масла со скоростью 40 литров в минуту под давлением 120 бар (12 МПа), при этом максимальная потребляемая электрическая мощность составляет 12 кВт. Электродвигатель выполнен для приведения в действие гидравлического насоса. Теплообменник имеет охлаждающую способность около 6 кВт и выполнен с возможностью охлаждения масла с помощью охлаждающей жидкости до 40°C перед подачей в масляный бак.
На Фиг. 2 и 3 показаны два различных вида сбоку гидравлического блока 2, Фиг. 1, со снятыми панелями 6 облицовки. Гидравлический блок 2 содержит электродвигатель 14, который приводит в действие гидравлический насос. Электродвигатель 14 является двигателем с постоянными магнитами, компактным и приспособленным для прямого привода гидравлического насоса. Например, в гидравлическом блоке 2 можно использовать двигатель c постоянными магнитами с входной мощностью 9,5 кВт и скоростью вращения 6300 об/мин. Гидравлический насос расположен внутри масляного бака 16. Например, винтовой насос можно использовать в гидравлическом блоке 2. Примером такого насоса является насос Settima GR28. Теплообменник 18 составлен из спаянных или собранных на прокладках пластин теплообменника, который содержит выполненные известным способом первую трубную секцию и вторую трубную секцию, расположенные в тепловом контакте друг с другом. С одной стороны гидравлического блока 2 расположены следующие соединения для жидкостей: впуск 20 масла, выпуск 22 масла, впуск 24 охлаждающей жидкости и первый выпуск 26 охлаждающей жидкости. Гидравлический блок 2 дополнительно содержит первую трубную систему для масла. Первая трубная система соединяет компоненты в гидравлическом блоке 2, через которые подается масло, например впуск 20 масла, теплообменник 18, масляный бак 16, гидравлический насос и выпуск 22 масла. Гидравлический блок 2 дополнительно содержит вторую трубную систему для охлаждающей жидкости. Вторая трубная система соединяет компоненты, через которые подается охлаждающая жидкость, например впуск 24 охлаждающей жидкости, первый выпуск 26 охлаждающей жидкости и теплообменник 18. Участки первой и второй трубных систем показаны на Фиг. 2 и 3 в виде различных трубных секций.
При работе гидравлического блока 2 поток масла под давлением подается потребителю через выпуск 22 масла. Поток возврата масла проходит от потребителя через впуск 20 масла в гидравлический блок 2. Масло охлаждается в теплообменнике 18 охлаждающей жидкостью, например охлаждающей водой. Охлаждающая жидкость проходит в гидравлический блок 2 через впуск 24 охлаждающей жидкости и выходит из гидравлического блока 2 через первый выпуск 26 охлаждающей жидкости.
На второй стороне гидравлического блока 2 расположено соединение 28 для ввода электропитания. На той же стороне расположены соединения для электронной передачи данных, например USB порт и кнопка 30 аварийного отключения. Соединение для электронной передачи данных выполнено защищенным крышкой 32. На третьей стороне гидравлического блока 2 расположен переключатель 34 вкл/выкл.
На Фиг. 4 показан гидравлический контур 36 для гидравлического блока согласно вариантам осуществления. Гидравлический блок выполнен с возможностью обеспечения подачи масла по меньшей мере одному потребителю. Гидравлический контур 36 содержит первую трубную систему 38, которая соединяет различные компоненты гидравлического контура 36. Во время работы давление масла поддерживается гидравлическим насосом 40, с прямым приводом от электродвигателя 14. Масло под давлением через выпуск 22 масла подается потребителю. Масло подается от потребителя в гидравлический контур 36 через впуск 20 масла. На своем пути в масляный бак 16 масло проходит через теплообменник 18 и масляный фильтр 42. Масло охлаждается в теплообменнике 18 охлаждающей жидкостью, указанной стрелками 44, 46 на Фиг. 4. Впуск 20 масла и выпуск 22 масла каждый содержит обратный клапан, который предотвращает вытекание масла из гидравлического блока 2, когда последний отсоединен от потребителя. Такой обратный клапан может составлять часть так называемого быстроразъемного соединения.
Впуск 20 масла можно также использовать для долива масла в масляный бак 16. Переливной клапан 48 расположен на масляном баке 16. Через переливной клапан 48 масло может уходить из масляного бака 16, если слишком много масла подано в масляный бак 16. Датчик 50 уровня и второй клапан 52 выравнивания давления расположены на масляном баке 16. Датчик 50 уровня и второй клапан 52 соединены со средством 54 управления. Средство 54 управления выполнено с возможностью открытия и закрытия второго клапана 52, реагируя на уровень масла в масляном баке 16, измеренный датчиком 50 уровня. Первая трубная система 38 может содержать четвертую трубную секцию 55, расположенную в тепловом контакте с электродвигателем 14. Таким образом двигатель можно охлаждать, подавая масло из масляного бака 16 на электродвигатель 14. Четвертая трубная секция 55 и трубы, ведущие к ней, показаны пунктирными линиями на Фиг.4, как альтернативный путь охлаждения электродвигателя 14 с помощью охлаждающей жидкости согласно вариантам осуществления, описанным ниже и показанным на Фиг. 5.
На Фиг. 5 показан контур 56 жидкостного охлаждения для гидравлического блока согласно вариантам осуществления. Гидравлический блок выполнен с возможностью обеспечения подачи масла по меньшей мере одному потребителю. Контур 56 жидкостного охлаждения включает в себя вторую трубную систему 58, которая соединяет различные компоненты контура 56 жидкостного охлаждения. Во время работы охлаждающая жидкость проходит через контур 56 жидкостного охлаждения. Охлаждающая жидкость из источника охлаждающей жидкости проходит в контур 56 жидкостного охлаждения через впуск 24 охлаждающей жидкости. Обычно охлаждающая жидкость в виде воды направляется в гидравлический блок из накопителя воды, расположенного выше уровня, на котором установлен гидравлический блок во время работы в руднике. Охлаждающая вода может иметь высокое давление, и гидравлический блок поэтому снабжен регулятором 60 давления охлаждающей жидкости, ограничивающим давление охлаждающей жидкости в гидравлическом блоке. Регулятор 60 имеет контрольную линию 62 для измерения давления охлаждающей жидкости на выпускной стороне (вторичная сторона) регулятора 60 и выполнен с возможностью регулирования давления охлаждающей жидкости в зависимости от давления охлаждающей жидкости на выпускной стороне регулятора 60. Вторая трубная система 58 содержит третью трубную секцию 64, выполненную в тепловом контакте с электродвигателем 14. Теплообменник 18 для охлаждения масла в гидравлическом блоке расположен в контуре 58 охлаждающей жидкости. Поток масла через теплообменник 18 указан стрелками 66, 68. Электродвигатель 14 выполнен для привода гидравлического насоса гидравлического блока. Таким образом, охлаждающая жидкость проходит через контур 58 охлаждающей жидкости и охлаждает во время работы гидравлического блока электродвигатель 14, а также масло, которое проходит через теплообменник 18. В первом режиме работы охлаждающая жидкость выходит из контура 58 охлаждения через первый выпуск 26 охлаждающей жидкости. Охлаждающую жидкость можно проводить из первого выпуска 26 охлаждающей жидкости на другое оборудование, например перфоратор или другую машину.
Второй выпуск 70 охлаждающей жидкости соединен со второй трубной системой 58. Управляемый первый клапан 72 выполнен с возможностью открытия и закрытия второго выпуска 70 охлаждающей жидкости. На электродвигателе 14 расположен температурный датчик 74. Средство 54 управления соединено с температурным датчиком 74 и первым управляемым клапаном 72. Средство 54 управления выполнено с возможностью открытия первого управляемого клапана 72, когда температура электродвигателя 14, измеренная температурным датчиком 74, превышает первое пороговое значение, например 100 градусов по Цельсию. Во втором режиме работы охлаждающая жидкость выходит из контура охлаждения 56 через первый выпуск 26 охлаждающей жидкости, а также через второй выпуск 70 охлаждающей жидкости. С помощью открытия первого управляемого клапана 72 можно увеличить подачу охлаждающей жидкости через вторую трубную систему 58. Данный второй режим работы может, например, возникать, если подача охлаждающей жидкости через первый выпуск охлаждающей жидкости уменьшается или если электродвигатель 14 сильно нагружен.
На Фиг.6 показан регулятор 60 давления жидкости согласно вариантам осуществления. Регулятор 60 можно использовать, например, в гидравлическом блоке для регулирования давления охлаждающей жидкости в контуре жидкостного охлаждения гидравлического блока, но можно также использовать для регулирования давления жидкости в других случаях. Регулятор 60 содержит первую эластичную трубу 76, выполненную с возможностью подачи через нее жидкости, например охлаждающей жидкости, например, охлаждающей воды. Регулятор 60 дополнительно содержит соединительный блок 78 и пустотелый эластичный элемент 80 и перемещающийся элемент 82. Соединительный блок 78 расположен на выпускном конце первой эластичной трубы 76 и содержит трубное соединение между первой эластичной трубой 76 и пустотелым эластичным элементом 80. Пустотелый эластичный элемент 80 закрыт на конце противоположном трубному соединению. На пустотелый эластичный элемент 80, таким образом, влияет давление жидкости, при этом в зависимости от давления жидкости меняются его внешние размеры.
Перемещающийся элемент 82 расположен между первой эластичной трубой 76 и пустотелым эластичным элементом 80. Перемещающийся элемент 82 упирается в пустотелый эластичный элемент 80 так, что положение перемещающегося элемента 82 зависит от внешнего размера пустотелого эластичного элемента 80. Положение перемещающегося элемента 82 оказывает влияние на размер первого сечения первой эластичной трубы 76. Первое сечение указано линией 84 на Фиг. 6. Воздействие на размер первого сечения влечет за собой, помимо прочего, изменение площади первого сечения. Перемещающийся элемент 82 содержит выступающую кромку 86, выполненную с возможностью упирания в первую эластичную трубу 76.
Регулятор 60 имеет сторону первого контура выше по потоку от первого сечения и сторону второго контура ниже по потоку от первого сечения. С помощью соединения в блоке 78 на пустотелый эластичный элемент 80 может воздействовать давление жидкости на стороне второго контура регулятора 60. Регулятор 60, таким образом, выполнен с возможностью управления давлением жидкости, реагируя на давление жидкости на стороне второго контура регулятора 60.
Перемещающийся элемент 82 смещается в направлении к пустотелому эластичному элементу 80 двумя пружинами 88. Силу, с которой каждая пружина 88 упирается в пустотелый эластичный элемент 80, можно регулировать винтом 90 и гайкой 92. При закручивании гайки в направлении к упорному участку 94 перемещающегося элемента 82 сила увеличивается и наоборот. Пустотелый эластичный элемент 80 упирается в стенку 95 на стороне противоположной упорному участку 94 перемещающегося элемента 82.
На Фиг. 7 показан регулятор 60 Фиг. 6 в изометрии. Впускная труба 96 ведет в первую эластичную трубу (не видна на Фиг. 7). На соединительном блоке 78 оборудовано выпускное соединение 98 регулятора 60. Пустотелый эластичный элемент 80 на одном из своих концов соединен с соединительным блоком 78, и на другом своем конце закрыт зажимом 100, скрепленным с рамой 102 регулятора 60. Головки винтов 90 для регулирования смещения пружин 88 (не видно на Фиг. 7) имеют доступ с одной стороны рамы 102.
При использовании в гидравлическом блоке 2, описанном выше и показанном на Фиг. 1-5, регулятор 60 выполняется с возможностью ограничения давления жидкости на стороне второго контура максимальным значением 5 бар (500 кПа). Регулятор 60 регулирует расход жидкости до максимального значения 25 литров в минуту. Источник охлаждающей жидкости, который соединен с гидравлическим блоком, должен иметь подходящую производительность по меньшей мере 12 литров в минуту для выполнения охлаждения масла в гидравлическом блоке 2 до 40 градусов по Цельсию. Согласно примеру варианта осуществления первая эластичная труба 76 представляет собой трубу из полиуретана с внутренним диаметром 9,5 мм и наружным диаметром 13 мм, пустотелый эластичный элемент 80 представляет собой трубу из ПВХ с внутренним диаметром 25 мм и наружным диаметром 28 мм, которая сплющена без нагнетания давления, и две пружины 88 создают пружинную силу 0-92 Н каждая. Перемещающийся элемент 82 может иметь ход около 15 мм.
На Фиг. 8-10 показаны три различных сечения гидравлического блока 2 согласно вариантам осуществления. Гидравлический блок 2 содержит электродвигатель, гидравлический насос 40 с приводом от электродвигателя, масляный бак 6, теплообменник 18, выполненный с возможностью жидкостного охлаждения масла, впуск масла, выпуск 22 масла, впуск охлаждающей жидкости, первый выпуск охлаждающей жидкости и регулятор 60 давления охлаждающей жидкости. Гидравлический блок 2 дополнительно содержит первую трубную систему для масла и вторую трубную систему для охлаждающей жидкости. При работе гидравлического блока 2 поток масла под давлением проходит к потребителю через выпуск 22 масла. Масло проходит назад от потребителя через впуск масла в гидравлический блок 2. Масло охлаждается в теплообменнике 18 охлаждающей жидкостью, например водой. Охлаждающая жидкость проходит в гидравлический блок 2 через впуск охлаждающей жидкости и выходит из гидравлического блока 2 через первый выпуск охлаждающей жидкости.
Гидравлический насос 40 расположен внутри масляного бака 16. Масляный бак 16 оборудован компенсатором 104 объема, расположенным внутри масляного бака 16. Компенсатор 104 объема выполнен с возможностью расширения, когда объем масла в масляном баке 16 уменьшается. Таким способом воздушные карманы в масляном баке 16 можно практически исключить. Компенсатор 104 объема содержит два перемещающихся поршня 106. Каждый поршень 106 расположен с возможностью перемещения в трубе 108. Труба 108 имеет отверстие с каждого конца. На первом конце 110 труба 108 сообщается с внешней средой гидравлического блока 2. На втором конце 112 труба 108 сообщается с внутренним пространством масляного бака 16. Пружина 114 прижимает каждый поршень 106 в направлении к второму концу 112 каждой трубы 108. Стопорные штифты 115 предотвращают выталкивание поршня 106 из труб 108 пружинами 114. Пружины 114 и поршни 106 могут выполняться с возможностью создания максимального давления около 0,5 бар (50 кПа) в масляном баке 16. Масляный бак 16 может иметь объем около 8 литров. Каждая труба 108 компенсатора 104 объема может иметь длину около 250 мм, и каждый поршень 106 может иметь диаметр около 55 мм.
Таким образом, каждый поршень 106 перемещается ко второму концу 112 каждой трубы 108, когда объем масла в масляном баке 16 уменьшается. Другими словами, компенсатор 104 объема занимает меньше объема в масляном баке 16, когда поршень 106 находится в первом положении, чем когда поршень 106 находится во втором положении, причем в первом положении поршень расположен ближе к первому концу 110 трубы 108, чем во втором положении.
Индикатор 116 положения соединен с одним из поршней 106 и виден снаружи масляного бака 16, когда поршень 106 находится в первом положении. Индикатор 116 положения содержит штифт 118, который виден в отверстии 120 на первом конце 110 трубы 108, т.е. когда поршень 106 находится в первом положении. При этом пользователь может удостовериться снаружи масляного бака 16, что масляный бак 16 заполнен маслом, например, когда масло доливают в масляный бак 16.
Впуск масла и выпуск 22 масла, каждый, содержит обратный клапан, который предотвращает выход масла из гидравлического блока 2, когда блок не соединен с потребителем, и, например, когда масло доливают через впуск масла. Такой обратный клапан может являться частью так называемого быстроразъемного соединения.
Один из поршней 106 и паз 122 в одной из труб 108 образует переливной клапан 48 масляного бака 16. Паз 122 ведет наружу из масляного бака 16. Когда поршень 106 проходит один конец паза 122, масло выходит из масляного бака 16 по трубе 108 и пазу 122.
На Фиг. 8-10 также, в общем, показаны бак 16 для жидкости, которую можно использовать в вариантах применения, иных, чем связанные с показанным гидравлическим блоком. Компенсатор 104 объема расположен внутри бака 16. Компенсатор 104 объема выполнен с возможностью расширения, когда объем жидкости в баке 16 уменьшается. Таким способом воздушные карманы в жидкости в баке можно практически исключить. Компенсатор 104 объема содержит два перемещающихся поршня 106. Каждый поршень 106 расположен с возможностью перемещения в трубе 108. Труба 108 имеет отверстие с каждого конца. На первом конце 110 труба 108 сообщается с внешней средой бака 16. На втором конце 112 труба 108 сообщается с внутренним пространством масляного бака 16. Пружина 114 прижимает каждый поршень 106 в направлении ко второму концу 112 каждой трубы 108. Стопорные штифты 115 предотвращают выталкивание поршня 106 из труб 108 пружинами 114. Пружины 114 и поршни 106 могут выполняться с возможностью создания максимального давления около 0,5 бар (50 кПа) в баке 16.
Таким образом каждый поршень 106 перемещается ко второму концу 112 каждой трубы 108, когда объем жидкости в баке 16 уменьшается. Другими словами, компенсатор 104 объема занимает меньше объема в баке 16, когда поршень 106 находится в первом положении, чем когда поршень 106 находится во втором положении, причем в первом положении поршень расположен ближе к первому концу 110 трубы 108, чем во втором положении.
Индикатор 116 положения соединен с одним из поршней 106 и виден снаружи бака 16, когда поршень 106 находится в первом положении. Индикатор 116 положения содержит штифт 118, который виден в отверстии 120 на первом конце 110 трубы 108, т.е. когда поршень 106 находится в первом положении. При этом пользователь может удостовериться снаружи бака 16, что бак 16 заполнен жидкостью, например, когда жидкостью заполняют бак 16.
Один из поршней 106 и паз 122 в одной из труб 108 образует переливной клапан 48 бака 16. Паз 122 ведет наружу из бака 16. Когда поршень 106 проходит один конец паза 122, жидкость выходит из бака 16 по трубе 108 и пазу 122.
На Фиг. 11 показаны варианты осуществления устройства 124 управления для гидравлического блока 2 для обеспечения подачи масла по меньшей мере одному потребителю. Гидравлический блок 2 может быть выполнен согласно вариантам осуществления, описанным в данном документе и показанным на Фиг.1-10, и содержит электродвигатель 14 и гидравлический насос 40 с приводом от электродвигателя 14. Масло проходит во время работы в гидравлический блок через впуск 20 масла и охлаждается в теплообменнике 18 охлаждающей жидкостью. Устройство 124 управления включает в себя средство 54 управления. Средство 54 управления может выполняться с возможностью управления одной или несколькими функциями гидравлического блока 2, но, по меньшей мере, выполняется с возможностью управления электродвигателем 14. Электродвигатель 14 может являться двигателем c постоянными магнитами.
Гидравлический блок 2 содержит вторую трубную систему 58, которая выполнена с возможностью прохода через нее охлаждающей жидкости. Вторая трубная система 58 содержит третью трубную секцию 64, выполненную в тепловом контакте с электродвигателем 14. В первом режиме работы охлаждающая жидкость выходит из контура 58 охлаждения через первый выпуск 26 охлаждающей жидкости. Второй выпуск 70 охлаждающей жидкости соединен со второй трубной системой 58. Управляемый первый клапан 72 выполнен с возможностью открытия и закрытия второго выпуска 70 охлаждающей жидкости. На электродвигателе 14 расположен температурный датчик 74 для измерения температуры электродвигателя 14. Средство 54 управления соединено с температурным датчиком 74 и первым управляемым клапаном 72. Средство 54 управления выполнено с возможностью открытия первого клапана 72, когда температура электродвигателя 14 превышает первое пороговое значение, например 100 градусов по Цельсию. При этом во втором режиме работы охлаждающая жидкость выходит из второй трубной системы через первый выпуск 26 охлаждающей жидкости, а также через второй выпуск 70 охлаждающей жидкости. При открытии первого управляемого клапана 72 можно получить увеличенный расход охлаждающей жидкости через вторую трубу 58 и теплообменник 18.
Средство 54 управления дополнительно выполнено с возможностью уменьшения выходной мощности, подаваемой электродвигателем 14, когда температура электродвигателя 14 превышает второе пороговое значение, например 110°С.
Кроме того, средство 54 управления можно выполнить с возможностью остановки электродвигателя 14, когда температура электродвигателя 14 превышает третье пороговое значение, например 120 градусов по Цельсию.
Средство 54 управления можно оборудовать интерфейсом 126 передачи данных между средством 54 управления и внешним блоком. Интерфейс может включать в себя USB-порт. Обновления программного обеспечения для средства 54 управления и рабочие данные со средства 54 управления можно передавать через интерфейс 126.
Переключатель 128 для включения и выключения гидравлического блока 2 соединяется со средством 54 управления.
Датчик 130 давления измеряет давление на выпуске 22 масла гидравлического блока 2. Датчик 130 давления соединен со средством 54 управления. Средство 54 управления выполнено с возможностью управления электродвигателем 14 в зависимости от измеренного давления. Альтернативно давление масла можно измерять не напрямую, измеряя крутящий момент электродвигателя 14. Указанное можно выполнять, измеряя ток в электродвигателе 14. В данном случае средство 54 управления может выполняться с возможностью регулирования давления масла на основе измерения тока в электродвигателе 14. Скорость электродвигателя 14, таким образом, можно регулировать на основе измерения токов в электродвигателе 14.
Масляный бак 16 оборудован компенсатором 104 объема, содержащим по меньшей мере один перемещающийся поршень 106, описанный выше и показанный на Фиг. 8-10. По меньшей мере, концевое положение поршня на втором конце 112 трубы 108 обнаруживается первым датчиком 132 положения. Если поршень 106 достигает данного концевого положения, уровень масла в масляном баке 16 является низким, и средство 54 управления отключает электродвигатель 14. Второй датчик 134 положения может выполняться с возможностью обнаружения положения поршня 106 до его концевого положения на втором конце 112 трубы 108. Средство 54 управления тогда передает предупреждающий сигнал, указывающий, что масло требуется долить. Предупреждающий сигнал может передаваться на дисплей, с помощью лампы и/или динамика (не показано на Фиг. 11). Можно расположить больше двух упомянутых выше датчиков положения 132, 134 на трубе 108 для обеспечения индикации более двух уровней масла в масляном баке 16.
Датчик 50 уровня и второй клапан 52 выравнивания давления в масляном баке 16 расположены на масляном баке 16. Датчик 50 уровня и второй клапан 52 соединены со средством 54 управления. Средство 54 управления выполнено с возможностью открытия и закрытия второго клапана 52 в зависимости от уровня масла в масляном баке 16, который измеряет датчик 50 уровня. Если воздушный карман образуется в масляном баке 16, его обнаруживает датчик 50 уровня. Средство 54 управления тогда открывает второй клапан 52 до завершения выдавливания воздуха из масляного бака.
Средство 54 управления, Фиг. 11, показано как моноблок, но может альтернативно содержать несколько частей, где каждая управляет или регулирует по меньшей мере одну функцию в гидравлическом блоке 2.
Специалисту в данной области техники понятно, что варианты осуществления, описанные выше, можно комбинировать. Таким образом, изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Изобретение ограничено только объемом защиты, определенным формулой изобретения.