双泵并联液压变流装置及炼胶机滚筒驱动系统

摘要

双泵并联液压变流装置及炼胶机滚筒驱动系统，包括第一液压泵；第二液压泵；第一单向阀；比例调速阀；第二单向阀；压力油口与第一单向阀和第二单向阀的出油口连接的控制阀；与控制阀的工作油口连接的执行机构；与执行机构连接的负载设备；与控制阀的压力油口进油管连接的压力控制阀；检测控制阀的压力油口进油管压力的压力传感器；检测负载设备运动的速度传感器；控制器；第一液压泵驱动电机的变频调速器；第二液压泵驱动电机的控制机构；压力传感器检测的压力信号和速度传感器检测的速度信号输入控制器，控制器的输出端与所述第一液压泵驱动电机的变频调速器、比例调速阀和第二液压泵驱动电机的控制机构电连接。

说明书

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种双泵并联液压变流装置；本发明还涉及一种炼胶机滚筒的驱动系统。

背景技术

在许多领域的生产设备，广泛使用调速系统。调速系统包括直流调速系统和交流变频调速系统。目前，交流变频调速比直流调速应用更为广泛，主要原因是交流电机具有优越性，而不是变频调速原理具有优越性，直流调速的电枢和励磁不是耦合的，是分开的，这样对电枢电流和励磁电流能够做到精确控制。而交流调速，电枢电流和励磁电流是耦合的，是无法做到精确控制的，尽管目前的变频调速具有矢量控制，也就是运用现代控制理论，通过矢量转换，将交流电机中耦合的电枢电流和励磁电流解开，从而对其进行控制，也就是仿真直流调速的原理。但是要做到直流调速的控制特性目前是很困难的。而直流调速装置复杂，成本较高，维护量较大。

现有技术中，液压系统的液压油流量调节，有采用变量泵，控制阀，交流变频等多种方式，现有的交流变频系统存在低速稳定性差，系统响应太慢，流量调节精度不高，系统效率相对较低，流量调节范围较小等缺陷。而采用变量泵和控制阀等节流技术调节液压系统流量，往往效率较低，系统发热量较高。

炼胶机一般由底座、机架、前后辊筒、传动齿轮、减速机、调距装置、辊温调节装置、安全开关、电气控制系统等组成。现有技术中，炼胶机辊筒均采用由电动机通过机械传动装置来驱动旋转，致使整机笨重而庞大，给设备布局、安装、运输等带来诸多不便。另外由于机械传动的限制，炼胶机两相邻辊筒之间的速比是固定的，无法根据不同的加工原料及产品工艺要求来调整，因而难以进一步缩小设备的体积，使炼胶机具有良好的灵活性，适应不同的炼胶工艺。

CN103085188A公开了液压驱动的开炼机和压延机，具体公开了液压站输出经过稳压、调速后的高压液压油，通过操纵阀进入液压马达，液压马达将液压能转换为机械能。液压马达的输出轴与辊筒连接，当液压马达转动时即可直接驱动辊筒。但存在缺乏调速技术等缺陷，难以适应不同的炼胶工艺要求。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种节能效果好，效率高、系统响应速度更快，系统最低输出流量更小，输出流量调节范围更大，负载设备功率调节范围更大的双泵并联液压变流装置及炼胶机滚筒驱动系统。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种双泵并联液压变流装置，它包括第一液压泵；第二液压泵；进油口通过油管与所述第一液压泵的出油口连接的第一单向阀；通过油管与所述第二液压泵的出油口连接的比例调速阀；进油口通过油管与所述比例调速阀的出油口连接的第二单向阀；压力油口通过油管与所述第一单向阀和第二单向阀的出油口连接的控制阀；通过油管与所述控制阀的工作油口连接的执行机构；与所述执行机构连接的负载设备；与所述控制阀的压力油口进油管连接的压力控制阀；检测所述控制阀的压力油口进油管压力的压力传感器；检测所述负载设备运动的速度传感器；控制器；第一液压泵驱动电机的变频调速器；第二液压泵驱动电机的控制机构；所述压力传感器检测的压力信号和所述速度传感器检测的速度信号输入所述控制器，所述控制器的输出端与所述第一液压泵驱动电机的变频调速器、比例调速阀和第二液压泵驱动电机的控制机构电连接。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的双泵并联液压变流装置，所述第一液压泵和第二液压泵其中之一为定量泵，另一台为变量泵。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的双泵并联液压变流装置，所述第一液压泵和第二液压泵的额定输出流量按以下公式计算确定，

其中:为执行机构的最大需求流量，L/min；

为第一液压泵的额定输出流量，L/min；

为第二液压泵的额定输出流量，L/min；

为第一液压泵（1）的最低允许转速，r/min；

为第一液压泵（1）的额定转速，r/min。

为了解决上述技术问题，另一方面，本发明提供一种炼胶机滚筒驱动系统，它包括第一液压泵；第二液压泵；进油口通过油管与所述第一液压泵的出油口连接的第一单向阀；通过油管与所述第二液压泵的出油口连接的比例调速阀；进油口通过油管与所述比例调速阀的出油口连接的第二单向阀；压力油口通过油管与所述第一单向阀和第二单向阀的出油口连接的三位四通换向阀；通过油管与所述三位四通换向阀的两工作油口连接的液压马达；与所述液压马达传动连接的炼胶机滚筒；与所述三位四通换向阀的压力油口进油管连接的压力控制阀；检测所述三位四通换向阀的压力油口进油管压力的压力传感器；检测所述炼胶机滚筒转速的转速传感器；控制器；第一液压泵驱动电机的变频调速器；第二液压泵驱动电机的控制机构；所述压力传感器检测的压力信号和所述转速传感器检测的速度信号输入所述控制器，所述控制器的输出端与所述第一液压泵驱动电机的变频调速器、比例调速阀和第二液压泵驱动电机的控制机构电连接。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的炼胶机滚筒驱动系统，所述第一液压泵和第二液压泵其中之一为定量泵，另一台为变量泵。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的炼胶机滚筒驱动系统，所述第一液压泵和第二液压泵的额定输出流量按以下公式计算确定，

其中:为液压马达（8）的最大进油流量，L/min；

为第一液压泵（1）的额定输出流量，L/min；

为第二液压泵（2）的额定输出流量，L/min；

为第一液压泵（1）的最低允许转速，r/min；

为第一液压泵（1）的额定转速，r/min。

在不冲突的情况下上述改进方案可单独或组合实施。

本发明提供的技术方案，变频调速电机驱动的第一液压泵1和固定转速电机驱动的第二液压泵2并联组成供油系统，第一液压泵1和第二液压泵2的相关参数满足执行机构的最高压力和流量的要求。负载设备运动的速度和控制阀的压力油口进油管压力通过传感器的检测反馈到控制器，与控制器的给定信号组成闭环控制回路。比例调速阀4用于调节第二液压泵2并入到液压系统中的流量，当负载设备在低速运行向高速运行阶段转换的过渡时间内，比例调速阀4保证输出流量连续变化，不发生跳跃。

相比单液压泵变频调速供油的液压系统，本发明提供的技术方案，第一液压泵1的额定流量减小到液压系统最大输出流量的一半左右，转动惯量更小，因此系统响应速度更快。第一液压泵1的输出流量减小，系统可调节的最低输出流量更小，负载设备功率可调节范围更大。

液压泵一般都有最低转速要求，本发明提供的技术方案，由于变频电机驱动的第一液压泵1额定流量只有系统最大输出流量的一半左右，所以最低输出流量较常规单液压变频调速供油液压系统减少一半左右，因而液压系统的输出流量调节范围更大。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例双泵并联液压变流装置的原理图；

图2是实施例炼胶机滚筒驱动系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细说明。

如图1所示的双泵并联液压变流装置，包括第一液压泵1；与第一液压泵1并联连接的第二液压泵2；进油口通过油管与第一液压泵1的出油口连接的第一单向阀3；通过油管与第二液压泵2的出油口连接的比例调速阀4；进油口通过油管与比例调速阀4的出油口连接的第二单向阀5；压力油口通过油管与第一单向阀3和第二单向阀5的出油口连接的控制阀；通过油管与控制阀的工作油口连接的执行机构；与执行机构连接的负载设备；与控制阀的压力油口进油管连接的压力控制阀6；检测所述控制阀的压力油口进油管压力的压力传感器；检测负载设备运动的速度传感器；控制器；第一液压泵1驱动电机的变频调速器；第二液压泵2驱动电机的控制机构；压力传感器检测的压力信号和速度传感器检测的速度信号输入控制器，控制器的输出端与第一液压泵1驱动电机的变频调速器、比例调速阀4和第二液压泵2驱动电机的控制机构电连接。

可选地，第一液压泵1和第二液压泵2其中之一为定量泵，另一台为变量泵。

可选地，第一液压泵1和第二液压泵2的额定输出流量按以下公式计算确定，

其中:为执行机构的最大需求流量，L/min；

为第一液压泵1的额定输出流量，L/min；

为第二液压泵2的额定输出流量，L/min；

为第一液压泵1的最低允许转速，r/min；

为第一液压泵1的额定转速，r/min。

工作原理：变频调速电机驱动的第一液压泵1和固定转速电机驱动的第二液压泵2并联组成供油系统，第一液压泵1和第二液压泵2的相关参数满足执行机构的最高压力和流量的要求。负载设备运动的速度和控制阀的压力油口进油管压力通过传感器的检测反馈到控制器，与控制器的给定信号组成闭环控制回路。比例调速阀4用于调节第二液压泵2并入到液压系统中的流量，压力控制阀6作为安全阀限定液压系统的最高压力。

在负载设备低速运行阶段，控制器控制第二液压泵2停止运转，第一液压泵1单独运行通过电机变频调速调节输出流量；在负载设备高速运行阶段，控制器控制第二液压泵2启动，提供系统所需流量的一部分，第一液压泵1在第二液压泵2提供的固定流量基础上通过电机变频调速调节输出流量。当负载设备在低速运行向高速运行阶段转换的过渡时间内，比例调速阀4保证输出流量连续变化，不发生跳跃。当过渡过程完成后，比例调速阀4开口为最大。

相比单液压泵变频调速供油的液压系统，本发明提供的技术方案中，第一液压泵1的额定流量减小到液压系统最大输出流量的一半左右，转动惯量更小，因此系统响应速度更快。第一液压泵1的额定流量减小，系统可调节的最低输出流量更小，负载设备功率可调节范围更大。

液压泵一般都有最低转速要求，例如齿轮泵一般为300r/min，柱塞泵一般为600r/min。本发明提供的技术方案，由于变频电机驱动的第一液压泵1排量只有系统输出流量的一半左右，所以最低输出流量较常规单液压变频调速液压系统减少一半左右，因而输出流量调节范围更大。

由于液压泵有最低转速限制，变频调速液压系统在低速阶段存在调速盲区。若液压泵的额定排量为，最低允许转速为，额定转速为，则液压泵的输出流量在0～之间不可调。若第一液压泵1和第二液压泵2的排量按照负载最大需求流量平均分配，在流量变化曲线的中间一段将出现盲区。

设负载最大需求流量为，变频电机驱动的第一液压泵1额定输出流量，固定转速电机驱动的第二液压泵2额定输出流量为，当两泵之间的流量满足:

时，可克服前述存在的流量调节盲区。

例如:某液压系统最大需要流量为80L/min，液压泵最低允许转速为300r/min，液压泵额定转速1500r/min。如果两台液压泵平均分配流量，则由变频电机驱动的液压泵在0-8L/min的输出流量范围内不能调节，意味着液压系统的输出流量在40L/min～48L/min这一段不可调节。按照以上公式计算，将采用变频调速的第一液压泵1的流量和固定转速的第二液压泵2的流量分别选择为44.5L/min和35.5L/min，在8～44.5L/min范围内通过第一液压泵1进行变频流量调节；在44.5L/min～80L/min范围内第二液压泵2提供35.5L/min的固定流量，第一液压泵1提供可变流量部分。

如图2所示的炼胶机滚筒驱动系统，包括第一液压泵1；与第一液压泵1并联连接的第二液压泵2；进油口通过油管与第一液压泵1的出油口连接的第一单向阀3；通过油管与第二液压泵2的出油口连接的比例调速阀4；进油口通过油管与比例调速阀4的出油口连接的第二单向阀5；压力油口通过油管与第一单向阀3和第二单向阀5的出油口连接的三位四通换向阀7；通过油管与三位四通换向阀7的两工作油口连接的液压马达8；与液压马达8传动连接的炼胶机滚筒；与三位四通换向阀7的压力油口进油管连接的压力控制阀6；检测三位四通换向阀7的压力油口进油管压力的压力传感器；检测炼胶机滚筒转速的转速传感器；控制器；第一液压泵1驱动电机的变频调速器；第二液压泵2驱动电机的控制机构；压力传感器检测的压力信号和转速传感器检测的速度信号输入控制器，控制器的输出端与第一液压泵1驱动电机的变频调速器、比例调速阀4和第二液压泵2驱动电机的控制机构电连接。

可选地，第一液压泵1和第二液压泵2其中之一为定量泵，另一台为变量泵。

可选地，第一液压泵1和第二液压泵2的额定输出流量按以下公式计算确定，

其中:为液压马达8的最大进液流量，L/min；

为第一液压泵1的额定输出流量，L/min；

为第二液压泵2的额定输出流量，L/min；

为第一液压泵1的最低允许转速，r/min；

为第一液压泵1的额定转速，r/min。

工作原理：变频调速电机驱动的第一液压泵1和固定转速电机驱动的第二液压泵2并联组成供油系统，第一液压泵1和第二液压泵2的相关参数满足液压马达8的最高压力和流量的要求。炼胶机滚筒转速和三位四通换向阀7的压力油口进油管压力通过传感器的检测反馈到控制器，与控制器的给定信号组成闭环控制回路。比例调速阀4用于调节第二液压泵2并入到液压系统中的流量，压力控制阀6作为安全阀限定液压系统的最高压力。

在炼胶机滚筒低速运行阶段，控制器控制第二液压泵2停止运转，第一液压泵1单独运行通过电机变频调速调节输出流量；在炼胶机滚筒高速运行阶段，控制器控制第二液压泵2启动，提供系统所需流量的一部分，第一液压泵1在第二液压泵2提供的固定流量基础上通过电机变频调速调节输出流量。当负载设备在低速运行向高速运行阶段转换的过渡时间内，比例调速阀4保证输出流量连续变化，不发生跳跃。当过渡过程完成后，比例调速阀4开口为最大。

相比单液压泵变频调速供油的液压系统，本发明提供的技术方案中，第一液压泵1的额定流量减小到液压系统最大输出流量的一半左右，转动惯量更小，因此系统响应速度更快。第一液压泵1的额定流量减小，系统可调节的最低输出流量更小，炼胶机滚筒功率可调节范围更大，使炼胶机具有良好的灵活性，适应不同的炼胶工艺。

第一液压泵1和第二液压泵2的额定输出流量选择，请参见前述相关内容，不再重述。

显然，本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。