【PTC数智液压广场】德思宏液压连续增压器 • 小身材大气力


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今年PTC ASIA期间,上海液压气动密封行业协会、iHydrostatics静液压新媒体、汉诺威米兰展览(上海)有限公司将共同筹办“数智液压广场”主题展区。主题展区将以液压数智化为特色专题,以产品及生态为主线进行展示。展区将设置传感控制、工业物联网、3D打印、数智元件、工业软件、电动化、智能制造、主机应用、公共服务平台、特色产品等10个展示区域。 


近20家企业将携数智液压相关产品及解决方案亮相,企业代表及专家也将在同期论坛上对前沿产品技术进行深入讲解,分享对数智液压未来发展和趋势的看法。


(*排名不分先后,以现场为准)



展品预览

德思宏:特色产品


在常见液压系统中,因设计轻量化、安装空间受限制等方面原因,油缸所需的工作压力往往不一致。原始方案是用不同压力等级的液压油泵组成泵组来实现,低压泵实现负载油缸快进快退,高压泵提供小流量液压油驱动负载最后阶段的动作。

在系统元器件选型时,都必需按最高压力来进行元器件选配,造价居高不下;另从安全方面考虑,系统总体油路承受的压力越高,其安全性就越低,系统因泄漏产生的发热量也会越大,元件故障率会比低压系统高出很多。


将高压系统与低压系统完全地分开,低压的液压油通过增压器的自动循环增压后,直接进入高压负载,无需任何其它的高压控制元件,大大地降低了系统成本,提高了安全性,减少了系统的能量消耗,是最理想的液压高压乃至超高压解决方案。

这就是德思宏将在"数智液压广场"上为大家带来的连续增压器特色产品方案!


连续增压器初印象

增压器其实对于搞液压的小伙伴来说,不是什么新鲜的东西。其基础的原理就是通过改变缸的作用面积来达到改变工作压力的目的。



不过对于传统的增压缸来说,如同上图中所标注的,其高压油输出口的输出是一个断续的状态。这对于一般工程系统来说,是一个头痛的问题。

这里我们就一起来看看德思宏的增压器是如何解决这个问题。德思宏增压器产品包含单作用往复增压器双作用往复增压器


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单作用往复增压器

德思宏液压增压器又称油压增压器、连续自动增压器、往复增压器、液压增压阀、液压放大器等,工作原理如下图所示:



德思宏液压增压器本质上就是自动化增压缸。由于低压活塞LP的面积大于高压活塞HP的面积,低压压力将推动低压活塞LP向上运动并压缩高压活塞HP端的液柱,产生高压,高压压力与低压压力的比值会等于低压活塞LP与高压活塞HP的面积比I,I即增压比。


低压充液:液压油从P口进入增压器,大部分通过液控单向阀直接到油缸无杆腔;其余通过进液单向阀、出液单向阀到达油缸无杆腔,实现快速供油。


增压阶段:液控单向阀因压力平衡自动关闭,液压油通过进液单向阀到达活塞HP顶端,推动增压缸活塞LP一起下移到底部。活塞HP到底部后,高压油将与增压器换向阀芯上部接通,推动阀芯向下运动。换向后,液压油通过增压器换向阀达到活塞LP底部,推动活塞HP向上运动,输出高压油,通过出液单向阀到达油缸无杆腔;活塞HP到顶部后,增压器换向阀顶部与增压器T口连接,换向阀再次换向,回到图示初始位置。如此自动循环,增压器可以实现高频动作并连续输出高压油。


自动保压:高压端压力使高压活塞HP与低压活塞LP达到力学平衡后,活塞将停止动作。当高压侧因负载减小或者泄漏等因素造成压力降低时,高低压活塞将失去力学平衡而自动循环补压。


卸荷功能:电磁换向阀换向,增压器T口的进油将打开液控单向阀,油缸无杆腔的液压油通过液控单向阀流回增压器P口,再通过电磁换向阀回到系统油箱。



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双作用往复增压器

德思宏X超大流量系列为双向往复增压,其工作原理如下图所示:



1、图示这个状态下,液控换向阀左侧小面积反馈腔与P口接通,右边大面积反馈腔经过反馈槽右与T口相通,这时候,液控换向阀将往右边移动。

2、液控换向阀往右移动换向后,P口液压油经过液控换向阀,达到增压大活塞LP左腔,推动增压大活塞LP往右边移动,增压大活塞LP右腔液压油则经过液控换向阀后回到T口。增压大活塞LP往右边移动的同时,推动增压小活塞HP2压缩右边高压腔液体,提高压力,再从HP口输出。

3、当增压大活塞LP移动到右边后,反馈槽左将连通,液控换向阀右边大面积反馈腔经过反馈槽左与P口接通,由于液控换向阀右边反馈面积大于左边反馈面积,这时候将推动液控换向阀往左边移动。

4、液控换向阀往左边移动到位后,增压大活塞又开始往左边运动,原理和之前一样,使左边输出高压。


液压增压器与其他方案对比


一、气驱增压泵

气驱动增压泵优点:

1、只需连接气源,即可工作。

2、气打其他介质时候,干净,不会被油液污染其他介质。


与增压器相比缺点:

1、体积相对增压器更大。液压增压器1/10的体积即可替代同等参数的气驱增压泵。

2、由于气体的可压缩性,往复运动速度相对较慢,因此高压输出连续性相对较差。液压增压器频率可达1500次/分,远远大于气驱增压泵。

3、高压流量输出也相对较小。增压器可达几十上百升流量输出,远远大于气驱增压泵。

4、气控制没有液压控制精准与方便。

5、气驱增压泵采用密封件为动密封,而液压增压器采用间隙配合,同时靠本身液压油润滑作为动密封,寿命长。


二、液压增压缸

液压增压缸优点:

1、低压压力下,成本相对较低,甚至可以直接用油缸改装。


与增压器相比缺点:

1、增压缸为非标产品,尺寸不统一,无法适应各种机型。同时由于其压力等级,高压输出流量不通用等因素,很难做成标准化产品。增压器通用性强,标准化产品。

2、连续性差。增压缸不管是单次增压还是外部控制往复增压,其连续性相对增压器较差。增压器采用间隙配合,活塞运动阻力小,自带液控换向阀,换向速度快,因此连续性好。

3、体积重量大。增压缸一般采用密封件密封,活塞运动速度受密封件允许运动速度限制,因此运动速度慢。同样输出流量下,增压缸需要更大的尺寸。

4、单作用增压缸和单作用增压器对比,单作用增压缸受行程限制,无法长时间连续补油,而增压器是往复运动,可以连续补油。

5、单作用增压器自带保压功能,自带液压锁等,可以实现保压,卸荷等功能,省去了其他控制元件。

6、双作用往复增压缸一般为外部电控换向阀,而双作用往复增压器为液控换向阀,换向速度快,基本无维护,也无需电控。

7、增压器寿命长,维护方便。


三、超高压柱塞泵

柱塞泵优点:多柱塞超高压柱塞泵输出流量稳定,波动小。


与增压器相比缺点:

1、体积相对增压器更大。液压增压器1/5的体积即可替代同等参数的柱塞泵。

2、流量小。目前国内外超高压柱塞泵流量都比较小,无法做到很大流量。

3、增压器由低压泵驱动,直接输出任何压力等级的高压或超高压。当要输出超高压力达到200Mpa以上时,超高压泵柱塞和顶部间隙内被压缩的油液会反复收缩和膨胀,严重影响泵的自吸性能,甚至无法工作,因此必须在高压泵吸油口增加补油泵从面增加了系统成本;

4、采用增压器省去高压控制液压元件,及高压管路。增压器实现了全部低压运行,高压出口可以直接接负载,成本低,性能可靠,安全性高;

5、增压器自带保压单向阀,可以自锁。高压泵需外加保压阀才能实现压力自锁;

6、自带液压锁,P&T油压换向就能轻松实现负载卸荷及油缸回程;

7、与柱塞泵相比,在某些有低压油源时候,加装一个增压器就能实现超高压输出,无需单独配置电机等设备,节省空间,节省成本。

8、增压器的高压输出参数完全由低压输入端决定,可轻松实现低压变量调节向高压变量调节的转换;超高压泵属于定量泵,无法调节输出流量的大小。

9、柱塞泵在长时间保压系统寿命短。由于柱塞泵保压需要连续工作,柱塞泵连续磨损,而增压器保压时候,增压器活塞基本不动作,只是缓慢运动补偿泄漏,原理上,寿命长很多。

10、增压器活塞动作无偏心力,使用寿命长。超高压泵属于偏心轴带柱塞工作,高压活塞及活塞孔寿命短(累计1000小时以内);


总结:

增压器体积最小,寿命最长。以下工况使用增压器最理想方案:

1、有低压油源需要超高压小流量输出的液压工具。

2、长时间保压系统。

3、寿命测试,疲劳测试,高频测试。


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增压器在煤矿设备中的应用

煤矿井下支护使用的锚杆和锚索,锚索的安装需要用到锚索张拉机具,如果使用掘进机或者锚杆钻车,凿岩台车等的液压油源,可解决其供油问题,但其压力无法满足张拉机床的要求。而解决上述问题的方法是增加一个德思宏液压增压器。采用德思宏液压增压器可减少高压元件的使用,提高系统的可靠性和安全性,还可以高效率地将液体压力调整为所需压力,并能比传统的做法——— 增加一个高压液压站节省数倍的资金。




煤矿井下液压泵站的供液压力一般为315bar ,经过管路损失,很多场合压力已不能满足要求,例如随着采煤速度的提高,难控的顶板不断出现,致使采煤工作面液压支架存在着初撑力不足的问题;因此,在液压支架处,加装一个液压增压器可以完美的解决该问题。