ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДАВЛЕНИЯ
HYDRAULIC ACTUATOR FOR PRESSURE TRANSDUCER

Изобретение относится к гидравлическому приводу с регулированием количества и/или давления для преобразователя давления устройства высокого давления, состоящему по существу из двигательного привода с насосом для рабочей среды, а также блока управления.
Современные устройства высокого давления работают с давлениями до 10000 бар и выше и предъявляют к материалам компонентов устройства чрезвычайно высокие механические требования, которые часто лежат в пограничном диапазоне высокопрочных сплавов относительно механической прочности на растяжение и усталостной прочности. Хотя для внезапных прерываний потока текучей среды в трубопроводе высокого давления предусмотрены везде клапаны сброса давления, однако повышение давления до срабатывания клапана может приводить к повреждениям материалов.
Желаемые давления в части высокого давления создаются с помощью преобразователей давления, которые работают по принципу гидропреобразователя, как показано схематично на фиг.1.
Привод преобразователя давления осуществляется в большинстве случаев с помощью гидравлической части с регулированием количества и/или давления гидравлической жидкости, которая образована по существу из двигателя и насосной части.
Существенным для гидравлической части устройства высокого давления является ее эффективная длительная подача, возможность непосредственного регулирования при отключениях или блокированиях с предотвращением пиков высокого давления, а также небольшая пульсация в части высокого давления устройства.
Согласно уровню техники в качестве гидравлического привода для преобразователя давления в большинстве случаев выбираются поршневые насосы, которые для высоких давлений при хорошем объемном коэффициенте полезного действия и хорошем гидромеханическом коэффициенте полезного действия при очень точной регулировке рабочего объема имеют высокую удельную мощность. Эти насосы, как правило, состоят из образованных из нескольких параллельных блоков поршневых насосов, которые могут быть выполнены в виде аксиально-поршневых машин с наклонными осями или в виде радиально-поршневых насосов и имеют особые преимущества.
С одной стороны, к преимуществам относятся самоустанавливающиеся зазоры при гидростатических/гидродинамических нагрузках аксиально-поршневых машин, с другой стороны, возможность непосредственного регулирования количества текучей среды за счет регулирования угла между осями приводной/насосной системы.
В соответствии с требованиями к техническому прогрессу в области устройств высокого давления, а именно надежности регулирования установки, минимизации пиков давления и тем самым минимизации перегрузок материала компонентов в части высокого давления, увеличения срока службы устройства, повышения энергетической эффективности, уменьшения расхода электроэнергии при остановленных преобразователях давления, а также улучшенной работы устройства высокого давления, задачей изобретения является создание гидравлического блока для преобразователя высокого давления, указанного в начале вида, применение которого устраняет недостатки уровня техники.
Эта задача решена с помощью гидравлического привода для преобразователя давления устройства высокого давления тем, что в качестве гидравлического привода применяется по существу насос постоянной подачи, соответственно, насос, который за каждый оборот подает постоянный объем, с приводом от серводвигателя, при этом серводвигатель выполнен с возможностью электрического управления, регулирования и/или переключения с помощью расположенных на стороне низкого давления средств и/или с помощью расположенных на стороне высокого давления средств.
Гидравлический привод согласно изобретению для преобразователя давления имеет многие преимущества. Одно преимущество состоит в том, что по существу не возникает пульсации при вводе среды высокого давления в наполнитель или при резании водной струей не возникает скалывания хрупких материалов при ударе водной струи.
Колебания давления при включении и выключении клапана резания удерживаются небольшими за счет применения нового гидравлического привода, за счет чего максимально предотвращается перегрузка компонентов.
Изменение количества при отборе текучей среды высокого давления не требует непосредственной адаптации установки.
Плавный пуск установки высокого давления происходит благоприятным образом при особенно небольшом расходе энергии.
В одной модификации изобретения в качестве насоса постоянной подачи применяется шестеренчатый насос с внутренним зацеплением. Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением имеют благоприятные ввиду согласованной формы зубьев условия для зубчатого зацепления и за счет этого небольшую пульсацию объемного потока при высоких рабочих давлениях примерно 300 бар при хорошем коэффициенте полезного действия. Такие насосы отличаются также низким уровнем акустического давления (громкости звука).
Сервопривод может содержать двигатель постоянного тока, асинхронный двигатель или синхронный двигатель, т.е. любой вид электродвигателей. Отличие состоит лишь в управлении двигателем, которое осуществляется посредством замкнутого контура регулирования, в который подаются согласно изобретению сигналы с помощью расположенных на стороне низкого давления средств преобразователя давления и/или с помощью расположенных на стороне высокого давления средств устройства высокого давления.
С точки зрения установки и способа, а также минимизации расхода энергии предпочтительно, когда серводвигатель выполнен в виде регулируемого по частоте приводного двигателя.
Ниже приводится более подробное описание изобретения на основании примера выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж.
На фиг.1 схематично показано устройство высокого давления, содержащее на стороне выхода подающий трубопровод 3, демпфер 31 пульсаций и клапан 32 сброса давления.
Преобразователь 2 давления снабжается текучей средой высокого давления через предвключенные устройства 21, такие как, например, фильтры низкого давления, насос предварительного давления, запорный клапан.
Имеющий, например, два плунжерных поршня преобразователь 2 давления может приводиться в движение гидравлическим блоком 1, содержащим насос 11 и двигатель 12, через переключательный блок 4 с помощью рабочей среды (под давлением) 10.
Питание преобразователя давления осуществляется, согласно уровню техники, в большинстве случаев с помощью насоса с поворотными лопастями с наклонными осями с гидромеханическим регулятором количества с параллельно действующими цилиндрами, потоки подачи которых суммируются.
При этом при непосредственной, осевой ориентации можно, несмотря на вращение двигателя, достигать мгновенного уменьшения до нуля производительности подачи рабочей среды.
Устройство высокого давления, такое как, например, установка для резания водной струей, имеет в большинстве случаев длительные рабочие фазы, так что специалисту привод преобразователя давления с помощью серводвигателя и насоса с постоянным количеством подачи должен казаться далеко удаленным от обычного технически предпочтительного решения.
Неожиданным образом было установлено, что в гидравлическом приводе 1 согласно изобретению для преобразователя 2 давления устройства высокого давления преимущества имеет применение насоса 11 постоянной подачи, приводимого в действие серводвигателем 12.
Прежде всего, это чрезвычайно малая пульсация водной струи высокого давления, которая даже при попадании в пролом не вызывает отламывания хрупких материалов, что достижимо, в частности, за счет применения шестеренчатого насоса 11 с внутренним зацеплением для гидравлического привода 1 преобразователя 2 давления.
Применение гидравлического привода 1 согласно изобретению приводит к небольшой пульсации, в частности небольшим колебаниям высокого давления, при работе с частыми выключениями и включениями установки, за счет чего дополнительно увеличивается срок службы компонентов высокого давления.
Предпочтительно, при закрытых соплах высокого давления серводвигатель остановлен и не потребляет электроэнергию, при этом при плавном пуске гидравлического привода 1 обеспечивается возможность уменьшения пускового тока.