同步水压传动系统.pdf

本发明涉及一种同步水压传动系统，由供水模块、控制阀组、同步水压缸组与补水排气模块四个模块组成，供水模块通过水泵给系统供水，控制阀组为大流量三位四通阀，同步水压缸组由大水压缸的有杆腔与小水压缸的无杆腔通过中间连通管路串联组成；中间连通管路上分别有管路与补水排气模块相连。本发明采用自来水作为液压传动介质，节能环保、定位准确，避免了液压油污染水质，满足了特殊应用场合需求，可以在水中升降舞台、水利闸门启闭、船舶机械、矿山机械等工程环境中应用。

1.  一种同步水压传动系统，其特征在于：由供水模块、控制阀组、同步水压缸组与补水排气模块四个模块组成，所述的供水模块通过水泵给系统供水；控制阀组的进水口通过三通接头，一路分流给串联连接的第一电磁阀与第一单向阀，此路的出口连通于同步水压缸组的第一水压缸的无杆腔，同时通过第三电磁阀与回水出口连通；另一路分流给串联连接的第二电磁阀与第二单向阀，此路的出口连通于同步水压缸组的最末水压缸的有杆腔，同时通过第四电磁阀与回水出口连通；同步水压缸组由多个水压缸组成，前一个水压缸的有杆腔与后一个水压缸的无杆腔通过中间连通管路串联连接；在中间连通管路上设置有排气管路和补水管路，分别与补水排气模块的排气接头和补水球阀相连。

2.  如权利要求1所述的同步水压传动系统，其特征在于：所述的前一个水压缸的有杆腔有效工作面积等于后一个水压缸的无杆腔有效工作面积。

3.  如权利要求1所述的同步水压传动系统，其特征在于：所述的水压缸在活塞杆上端安装吊头，另一端安装活塞，活塞在缸体内部作往复运动；缸体上端安装有导向套；缸体上部设置有杆腔入口，下端设置无杆腔入口。

同步水压传动系统
技术领域
本发明涉及液压传动设备领域，尤其是水压传动系统。
背景技术
传统的液压传动设备普遍采用液压油作为传动介质，而且有多种成熟的泵体与阀门，用以实现多种功能与应用。但是在诸如核反应堆、矿井等易燃易爆场合，或者水上乐园需要避免矿物油对净水产生污染的场合，需要采用水压设备进行控制。但是由于水粘度低、润滑性差、温升快、气蚀性强等特性，限制了其作为液压传动介质的应用，且不能直接采用成熟的液压油泵体与阀门，进一步增加了水压传动系统设计与应用的难度。
在一些水上乐园的表演游乐设施，需要同步控制多个水闸门的开关动作，设备长期浸泡在水中，因此不能采用对水质有污染油压设备；如果采用气动控制，则需要庞大的储气罐才能实现10T载荷闸门的驱动过程。
发明内容
本申请人针对上述现有矿物油液压传动系统难以满足特殊应用场合的要求，提供一种同步水压传动系统，从而可以同步控制多个水闸门。
本发明所采用的技术方案如下：
一种同步水压传动系统，由供水模块、控制阀组、同步水压缸组与补水排气模块四个模块组成，所述的供水模块通过水泵给系统供水；控制阀组的进水口通过三通接头，一路分流给串联连接的第一电磁阀与第一单向阀，此路的出口连通于同步水压缸组的第一水压缸的无杆腔，同时通过第三电磁阀与回水出口连通；另一路分流给串联连接的第二电磁阀与第二单向阀，此路的出口连通于同步水压缸组的最末水压缸的有杆腔，同时通过第四电磁阀与回水出口连通；同步水压缸组由多个水压缸组成，前一个水压缸的有杆腔与后一个水压缸的无杆腔通过中间连通管路串联连接；在中间连通管路上设置有排气管路和补水管路，分别与补水排气模块的排气接头和补水球阀相连。其进一步特征在于：
同步水压传动系统的前一个水压缸的有杆腔有效工作面积等于后一个水压缸的无杆腔有效工作面积；
同步水压传动系统的水压缸在活塞杆上端安装吊头，另一端安装活塞，活塞在缸体内部作往复运动；缸体上端安装有导向套；缸体上部设置有杆腔入口，下端设置无杆腔入口。
本发明采用自来水作为液压传动介质，节能环保、定位准确，避免了液压油污染水质，不仅满足了特殊应用场合需求，而且可以直接与泳池的水进行交换，解决了水压系统的温升问题，避免水的气化，同时减少了设备专用降温装置的成本。
本发明采用四台二位二通电磁阀与两台单向阀连接，有效的解决了水压设备元器件种类较少的问题，采用成熟的简单元器件组合实现了高压大流量的三位四通阀功能，有效的提高了系统的可靠性。通过控制同步水压缸组的同步运动，实现了多个水闸门的同步开关动作。通过补水排气模块的排气接头和补水球阀工作，解决了水压缸的泄露问题，保证水压缸的同步性。
附图说明
图1为本发明的水压原理图；
图2为本发明的设备平面设施图；
图3为图2中A-A截面的剖视图；
图4为图2中B处放大图；
图5为本发明大水压缸的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
本发明的水压原理图如图1所示，本发明主要由供水模块100、控制阀组200、同步水压缸组300与补水排气模块400四个模块组成，供水模块100负责供水给整个系统，通过控制阀组200不同电磁阀的工作实现水流转向，从而驱动串连同步水压缸组300，完成水压缸活塞杆的升降动作，一段工作时间后通过补水排气模块400对同步水压缸组300的中间连通管路进行补水排气，保证两个水压缸的同步性。
如图1、图2所示，供水模块100由电机104驱动三柱塞高压水泵105从水箱103中供水给系统的供水管道108，通过压力表102显示系统工作压力，蓄能器101实现平稳系统减震降噪的功能，通过旁通电磁阀107连通至回水管道109保证水泵待工作时泵站的水循环，通过不锈钢溢流阀106连通至回水管道109，可以在系统工作时使过压的水回流至水箱103，保护设备。
如图1、图4所示，控制阀组200由四台二位二通电磁阀与两台单向阀连接组成，实现三位四通阀功能。控制阀组200的进水口205连接于供水管道108，通过三通接头，一路分流给串联连接的第一电磁阀203与第一单向阀202，此路的出口201连通于同步水压缸组300的大水压缸301的无杆腔，同时通过第三电磁阀207与回水出口206连通；另一路分流给串联连接的第二电磁阀208与第二单向阀209，此路的出口210连通于同步水压缸组300的小水压缸302的有杆腔，同时通过第四电磁阀204与回水出口206连通。由于水压电磁阀不具有双向锁功能，当电磁阀失电处于关闭状态的时候，高压水无法从电磁阀进水口通过电磁阀，但是出水端的水在自来水压力下就可以反向通过电磁阀；因此需要在第一电磁阀203和第二电磁阀208的出水口端增加单向阀，以防止高压水逆流，以此实现电磁阀的双向锁紧功能。
如图1、图3所示，同步水压缸组300由大水压缸301的有杆腔入口303与小水压缸302的无杆腔入口308通过中间连通管路304串联组成；大水压缸301的无杆腔入口309与控制阀组200的出口201连通，小水压缸302的有杆腔入口307与控制阀组200的出口210连通。在中间连通管路304上设置有排气管路305，与补水排气模块400的排气接头402相连，同时在中间连通管路304上还设置有补水管路306，与补水排气模块400的补水球阀401相连。两个水压缸通过水压缸支架310竖直安装，其基本结构相同，图5所示为大水压缸301的结构：活塞杆313上端安装吊头311，另一端安装活塞315，可以在不锈钢缸体314内部往复运动；缸体314上端安装有导向套312，起密封与活塞杆导向的作用；缸体314上部设置有杆腔入口303，下端设置无杆腔入口309。
两个水压缸同步原理是大水压缸301的有杆腔有效工作面积与小水压缸302的无杆腔有效工作面积相等来实现的，具体来说，大水压缸301的活塞面积为S1，活塞杆面积为S2，小水压缸302的活塞面积为S3，则S3＝S1-S2。当然，对于多个水压缸也可以利用上述原理串联而成，前一个水压缸的有杆腔与后一个水压缸的无杆腔通过中间管路相连通，前一个水压缸的有杆腔有效工作面积等于后一个水压缸的无杆腔有效工作面积。
实际工作时，电机104驱动三柱塞高压水泵105开始供水，当控制阀组200不工作时，水流通过旁通电磁阀107在管路中低压循环；一旦控制阀组200开始工作，则旁通电磁阀107失电闭合，管路内建立压力。当需要同步水压缸组300进行升缸动作时，控制电路使第一电磁阀203与第四电磁阀207得电工作，进水口205的水到达第一电磁阀203和第二电磁阀208的进水口端，由于第二电磁阀208没有得电水路不通，高压水通过第一电磁阀203与第一单向阀202，经过出口201进入大水压缸301的无杆腔入口309，大水压缸301的活塞315向上运动，其有杆腔入口303回水通过中间连通管路304到达小水压缸302的无杆腔入口308，小水压缸302的活塞同时向上运动，其有杆腔入口307回水到达管路210，由于第二电磁阀208出水口端设置有第二单向阀209，水不能从此路通过，而只能通过第四电磁阀207到达回水出口206排出，通过这个过程实现了大水压缸301与小水压缸302的活塞同步上升。同理缩缸动作是通过第二电磁阀208与第三电磁阀204得电工作，其他电磁阀失电关闭来实现的。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。