专利名称：远程供水车水泵的动力系统及装有该系统的远程供水车的制作方法
技术领域：
本发明涉及远程供水车领域，尤其涉及用于远程供水车水泵的动力系统。
背景技术：
在人类抗击各种重大灾难如进行消防灭火、应急供水及城市排涝时，远程供水车 会起到重要作用。因此，远程供水车受到各个国家和各级政府的高度重视，具有广阔的市场。在远程供水车中，水泵的动力系统是关键部件之一。现有的远程供水车的水泵的动力系统主要有两种，一种是柴油机-发电机-电动机构成的电动动力系统，即柴油机带动发电机发电，然后供给电动机带动水泵吸水，这种动力系统的主要缺陷是结构复杂、体积庞大、布置欠灵活、受现场环境因素制约大；另一种是柴油机-定量液压泵-液压马达构成的液压动力系统，即柴油机带动定量液压泵，然后通过液体介质流动将能量输送给液压马达，带动水泵吸水，这种动力系统的主要缺陷是系统能量损失大，主要表现为溢流损失，而且水泵工况调节通过柴油机变速来实现，这种方式易造成液压泵损坏。
发明内容
为解决现有技术中水泵动力系统造成的问题，即要么结构复杂、体积庞大、布置欠灵活，要么能量损失大、液压泵易损坏，本发明提出一种动力系统，该动力系统包括发动机、由该发动机驱动的比例排量变量泵、与该比例排量变量泵的出油口连接并且相互并联的安全卸荷阀和开关阀、与所述开关阀的出口连接并且驱动水泵的液压马达、过滤器、油箱及液压油管路；当所述开关阀关闭并且安全卸荷阀起卸荷阀作用时，液压马达的进油管路封闭；当所述开关阀开启并且所述安全卸荷阀起安全阀作用时，所述液压马达的转速通过调节比例排量变量泵的排量而最终控制水泵转速，进而调节水泵工况。由于液压传动的高功率密度特征、软管柔性连接特征及电液比例变量泵容积调速的无级平滑过渡特征，使得系统结构紧凑、布置灵活、调节方便且节能，可以克服柴油机-发电机-电动机的电动驱动系统的结构复杂、体积庞大、布置欠灵活受现场环境因素制约大和柴油机-定量液压泵-液压马达的液压驱动系统的能量损失大、水泵工况调节通过柴油机变速实现易造成液压泵损坏等缺陷。优选地，所述比例排量变量泵包括基泵、位置传感器、变量缸和比例阀。优选地，所述安全卸荷阀为由第一先导阀、调压盖板和压力插件构成的二通插装型安全卸荷阀。优选地，所述开关阀为由第二先导阀、梭阀盖板及方向插件构成的二通插装型液控开关阀。本发明还提供一种远程供水车，该远程供水车中装有上述任意一种动力系统。优选地，该远程供水车还包括将动力系统中的液压马达的高压油管路和低压油管路卷绕起来或放开的油管卷管系统；该油管卷管系统包括第一电磁换向阀、高压油管卷管马达、高压油管卷筒、高压回转接头以及低压油管卷管马达、低压油管卷筒和低压回转接头；所述高压油管卷筒设置在所述液压马达的进油管路上并且与所述高压回转接头配合而卷绕或放开所述高压油管路；所述低压油管卷筒设置在所述液压马达的排油管路上并且与所述低压回转接头配合而卷绕或放开所述低压油管路；所述第一电磁换向阀为中位机能为“Y”型的电磁换向阀并且该第一电磁换向阀的进油口和回油ロ分别与比例排量变量泵的出油口和过滤器的进油ロ相连；所述第一电磁换向阀的工作油ロ与所述高压油管卷管马达和所述低压油管卷管马达的进油口和出油ロ连接；经过所述第一电磁换向阀的液压油并联通向所述高压油卷管马达和低压油卷管马达，并且从所述高压油卷管马达和所述低压油卷管马达排出的液压油并联经过所述第一电磁换向阀返回所述油箱；所述油管卷管系统收放油管的速度通过调节所述比例排量变量泵的排量进行。优选地，所述远程供水车还包括用于放下或提起液压马达和水泵的钢丝绳绞车系统，该钢丝绳绞车系统包括具有中位机能为“Y”型的第二电磁换向阀、绞车马达、梭阀、平衡阀和制动器；所述第二电磁换向阀的进油口和回油ロ分别与比例排量变量泵的出油口和过滤器的进油ロ相连，第二电磁换向阀的第一工作油ロ与绞车马达的正向进油ロ相连，绞车 马达的正向出油ロ经平衡阀与第二电磁换向阀的第二工作油ロ相连，梭阀跨接第二电磁换向阀的第一工作油口和第二工作油ロ，取压油ロ接制动器；当所述第二电磁换向阀为中位吋，绞车进出油ロ与回油通，油压为零，绞车在制动器的作用下制动，锁定外负荷；当所述第ニ电磁换向阀处于工作位并且所述安全卸荷阀起安全阀作用时，可进行外负荷收放所述液压马达和水泵；绞车的转速通过调控所述比例排量变量泵进行。 优选地，所述远程供水车还包括散热系统，所述散热系统包括风冷却器，该风冷却器的进油ロ与所述比例排量变量泵的泄漏油ロ相连，所述风冷却器的出油ロ与所述油箱相连。本发明构思了一种全液压驱动的远程供水车，它的液压系统具有高功率密度、安装布置灵活、调节方便及受现场环境因素制约少等优点，可广泛应用于消防、城市应急供水、快速排涝等领域。。本发明与背景技术相比，具有的有益效果是I、结构紧凑、布置灵活，可远距离吸水。本发明系统驱动水泵的液压马达可与离心水泵集成安装，发挥液压系统的高功率密度优势，体积小重量轻，采用高压软管通油，软管长度根据水源远近可收放，实现远距离吸水且管路可任意布置，受环境空间约束小；2、系统节能、操作调节自动化程度高。本发明系统变量泵调节采用电液比例控制技术，水泵エ况采用液压容积调速方案通过变转速调节，无节流和溢流损失，系统效率高，自动化程度及可靠性高；3、本发明系统可广泛应用于消防、城市应急供水、快速排涝等多个领域。
图I是本发明的远程供水车水泵的动カ系统回路及其他辅助功能回路的原理图。
具体实施例方式如图I所示，本发明的远程供水车水泵的动カ系统包括发动机13 (在这里，通常指柴油发动机)、由发动机13驱动的比例排量变量泵I、起调定压力作用的安全卸荷阀4、起开关作用的开关阀5、驱动水泵的液压马达9、油箱14、液压管路及回油管路上的过滤器3。在这里，比例排量变 量泵I包括基泵I. I、位置传感器I. 2、变量缸I. 3和比例阀I. 4。优选地，安全卸荷阀4包括第一先导阀4. I、调压盖板4. 2和压力插件4. 3，它们构成二通插装型安全卸荷阀4，其可以调定两个高压；开关阀5包括第二先导阀5. I、梭阀盖板5. 2和方向插件5. 3，它们构成二通插装型液控开关阀阀5，其用来开关通向液压马达9的油路。安全卸荷阀4和开关阀5并联，它们的进油口与比例排量变量泵I的出油口 P相连，安全卸荷阀4的出油口与过滤器3的进油口 Tl相连，开关阀5的出油口 A经过管路与液压马达9的进油口 Al相连，液压马达9的出油口 BI经过管路与过滤器3的进油口 Tl相连，过滤器3出油口 T通过回油管路通向油箱14。该动力系统采用比例排量变量泵，其排量可根据工况变化按预先设定的程序由比例阀I. 4自动调节，当系统需要流量大时，比例阀I. 4给定的控制电流大，反之则给定电流小。针对上述动力系统，为优化功能，本发明还提供了油管卷管系统、钢丝绳绞车系统和散热系统。油管卷管系统主要用来卷绕或放开高压油管路和低压油管路，如图I所示，其包括第一电磁换向阀U、高压油管卷管马达6. I、高压油管卷筒8. I和高压回转接头7. I以及低压油管卷管马达6. 2、低压油管卷筒8. 2及低压回转接头7. 2。第一电磁换向阀11为中位机能为“ Y”型的电磁换向阀。第一电磁换向阀11的进油口和回油口分别与比例排量变量泵I的出油口 P和过滤器3的进油口 Tl相连；第一电磁换向阀11的油口 a2和b2分别与高低压油管卷管马达6. 1,6. 2的油口 A2、A3和B2、B3相连。钢丝绳绞车系统包括具有中位机能为“Y”型的第二电磁换向阀10、绞车马达12. I、梭阀12. 2、平衡阀12. 3和制动器12.4。第二电磁换向阀10的进油口和回油口分别与比例排量变量泵I的出油口 P和过滤器3的进油口 Tl相连，第二电磁换向阀10的油口a4与绞车马达油口 A4相连，绞车马达油口 B4经平衡阀12. 3与第二电磁换向阀10的油口b4相连，梭阀12. 2跨接油口 a4、b4，取压油口接制动器12. 4。钢丝绳绞车系统主要用来放下或提起液压马达9和水泵构成的集成块。散热系统包括风冷却器2，其进油口与比例排量变量泵I的泄漏油口相连，出油口与油箱14相连。上述动力系统及三个辅助系统工作过程如下动力系统回路控制元件采用二通插装阀结构，具有通流能力强、密封性能好，结构紧凑等优点，回路包括二通插装型安全卸荷阀4和二通插装型开关阀5两部分，两阀均由主阀插件、盖板、先导阀三部分组成。二通插装型安全卸荷阀4与二通插装型开关阀5并联，其进油口与比例排量变量泵的出油口相通，二通插装型安全卸荷阀4的出油口通过滤器3，二通插装型液控开关阀5的出油口经高压回转接头7. I通向液压马达Al 口，液压马达B I口经低压回转接头7. 2通过滤器3。当1DT、2DT及3DT均断电时，二通插装型安全卸荷阀4起卸荷阀作用，动力源来油直接回油箱，泵卸荷，二通插装型液控开关阀5关闭，正反向均不通油，此时液压马达9的进油管路封闭，可防止水泵回水引起马达反转；当1DT、3DT断电、2DT通电时，二通插装型安全卸荷阀4的调压盖板4. 2中第二调压阀4. 2. 2起作用，可设定主回路安全压力；当IDT、2DT断电、3DT通电时，二通插装型安全卸荷阀4的调压盖板4. 2中第一调压阀4. 2. I起作用，可设定油管卷管系统回路及钢丝绳绞车系统回路的安全压カ；当1DT、2DT通电、3DT断电时，二通插装型液控开关阀5开启，二通插装型安全卸荷阀4做安全阀用，动カ源来油通液压马达9的进油ロ Al，液压马达9的回油ロ BI通油箱14，液压马达9的转速通过比例阀I. 4控制变量缸I. 3调节变量泵I. I排量，从而控制水泵转速，调节
水泵エ况。油管卷管系统该系统包括高压油管卷管和低压油管卷管两个支路，这两个支路成并联关系，均由第一电磁换向阀11控制，第一电磁换向阀11的进回油ロ分别与动力源Pロ、T ロ相通，第一电磁换向阀11的工作油ロ a2、b2分别与高低压油管卷管马达6. 1,6.2的进出油ロ A2、A3与B2、B3相通。当6DT、7DT断电时，第一电磁换向阀11的中位“Y”型机能，可实现高低压油管卷管马达和高低压油管卷筒浮动，在外力作用下可收放高低压油管；当6DT、7DT分别通电、3DT通电时，油管卷管系统收放油管速度由比例阀I. 4控制变量缸I. 3通过调节变量泵I. I排量来实现控制。钢丝绳绞车系统，该系统主要包括第二电磁换向阀10和绞车12组成。当4DT、5DT均断电时，因第二电磁换向阀10中位为“Y”型机能，绞车进出油ロ与回油通，油压为零，绞车在制动器12.4的作用下制动，锁定外负荷；当4DT、5DT分别通电、3DT通电时，因梭阀12. 2跨接绞车马达12. I油ロ A4、B4, 故可选择高压油通往制动器12. 4，松开制动，实现外负荷收放，绞车12的转速由比例阀I. 4控制变量缸I. 3通过调节变量泵I. I排量来实现控制。散热系统，该系统回路主要元件为风冷却器2，其进油ロ与液压泵泄漏油ロ相通，出油ロ与油箱相通，依靠比例排量变量泵I内泄漏油液的流动，将泵中因各种损失而产生的热量带走通过散热器散发掉，維持液压系统的热平衡。同时由于散热器的主动散热，还可减小油箱自身的体积，使整个液压系统更紧凑。
权利要求
1.一种远程供水车水泵的动力系统,其特征在于,该动力系统包括发动机、由该发动机驱动的比例排量变量泵、与该比例排量变量泵的出油口连接并且相互并联的安全卸荷阀和开关阀、与所述开关阀的出口连接并且驱动水泵的液压马达、过滤器、油箱及液压油管路；当所述开关阀关闭并且安全卸荷阀起卸荷阀作用时，液压马达的进油管路封闭；当所述开关阀开启并且所述安全卸荷阀起安全阀作用时，所述液压马达的转速通过调节比例排量变量泵的排量而最终控制水泵转速，进而调节水泵工况。
2.根据权利要求I所述的动力系统，其特征在于，所述比例排量变量泵包括基泵、位置传感器、变量缸和比例阀。
3.根据权利要求I所述的动力系统，其特征在于，所述安全卸荷阀为由第一先导阀、调压盖板和压力插件构成的二通插装型安全卸荷阀。
4.根据权利要求I所述的动力系统，其特征在于，所述开关阀为由第二先导阀、梭阀盖板及方向插件构成的二通插装型液控开关阀。
5.一种远程供水车，其特征在于，该远程供水车中装有权利要求I至4中任意一项所述的动力系统。
6.根据权利要求5所述的远程供水车，其特征在于，该远程供水车还包括将动力系统中的液压马达的高压油管路和低压油管路卷绕起来或放开的油管卷管系统；该油管卷管系统包括第一电磁换向阀、高压油管卷管马达、高压油管卷筒、高压回转接头以及低压油管卷管马达、低压油管卷筒和低压回转接头；所述高压油管卷筒设置在所述液压马达的进油管路上并且与所述高压回转接头配合而卷绕或放开所述高压油管路；所述低压油管卷筒设置在所述液压马达的排油管路上并且与所述低压回转接头配合而卷绕或放开所述低压油管路；所述第一电磁换向阀为中位机能为“Y”型的电磁换向阀并且该第一电磁换向阀的进油口和回油口分别与比例排量变量泵的出油口和过滤器的进油口相连；所述第一电磁换向阀的工作油口与所述高压油管卷管马达和所述低压油管卷管马达的进油口和出油口连接；经过所述第一电磁换向阀的液压油并联通向所述高压油卷管马达和低压油卷管马达，并且从所述高压油卷管马达和所述低压油卷管马达排出的液压油并联经过所述第一电磁换向阀返回所述油箱;所述油管卷管系统收放油管的速度通过调节所述比例排量变量泵的排量进行。
7.根据权利要求5所述的远程供水车，其特征在于，所述远程供水车还包括用于放下或提起液压马达和水泵的钢丝绳绞车系统，该钢丝绳绞车系统包括具有中位机能为“Y”型的第二电磁换向阀、绞车马达、梭阀、平衡阀和制动器；所述第二电磁换向阀的进油口和回油口分别与比例排量变量泵的出油口和过滤器的进油口相连，第二电磁换向阀的第一工作油口与绞车马达的正向进油口相连，绞车马达的正向出油口经平衡阀与第二电磁换向阀的第二工作油口相连，梭阀跨接第二电磁换向阀的第一工作油口和第二工作油口，取压油口接制动器；当所述第二电磁换向阀为中位时，绞车进出油口与回油通，油压为零，绞车在制动器的作用下制动，锁定外负荷；当所述第二电磁换向阀处于工作位并且所述安全卸荷阀起安全阀作用时，可进行外负荷收放所述液压马达和水泵；绞车的转速通过调控所述比例排量变量泵进行。
8.根据权利要求5所述的远程供水车，其特征在于，所述远程供水车还包括散热系统，所述散热系统包括风冷却器，该风冷却器的进油口与所述比例排量变量泵的泄漏油口相连，所述风冷却器的出油口与所述油箱相连。
全文摘要
本发明涉及远程供水车领域，针对现有技术中水泵动力系统结构复杂、体积庞大或者能量损失大、泵易损坏的问题，本发明提出一种动力系统，其包括发动机、由发动机驱动的比例排量变量泵、与比例排量变量泵的出油口连接并且相互并联的安全卸荷阀和开关阀、与开关阀的出口连接并且驱动水泵的液压马达、过滤器、油箱及液压油管路；当开关阀关闭并且安全卸荷阀起卸荷阀作用时，液压马达的进油管路封闭；当开关阀开启并且安全卸荷阀起安全阀作用时，液压马达的转速通过调节比例排量变量泵的排量而最终控制水泵转速，进而调节水泵工况。采用比例排量变量泵，其排量可根据工况变化按预先设定的程序自动调节。这样就克服了现有技术中的技术问题。
文档编号F04B49/00GK102635539SQ201210096490
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者张人会, 王峥嵘, 王建森, 王志文 申请人:兰州理工大学