РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F15B13/02 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к гидросистемам машин, в которых необходимо автоматически поддерживать заданный редуцированный уровень давления и практически постоянным во всем диапазоне изменения проходящего по гидросистеме расхода.

Известны регуляторы давления, предназначенные для поддержания его в заданных пределах, состоящие из корпуса, в центральной расточке которого размещены золотник основного клапана и вспомогательный шариковый клапан. Усилие пружины последнего регулируется винтом. Полость управления золотника, сообщенная с выходом регулятора, соединена с пружинной полостью золотника каналом, выполненным внутри него. На входе этого канала установлен демпфер. Полости управления золотника соединены с выходной полостью регулятора соответствующими каналами. Пружинная полость шарикового клапана имеет канал для слива жидкости в бак. Рабочее проходное сечение в основном клапане образуется кромками цилиндрической расточки корпуса и конического пояска золотника [1, с. 119]
Недостатком этого решения является то, что для гидросистем мобильных машин, рассчитанных на значительные величины расходов, требуются регуляторы давления, имеющие большие габаритные размеры, которые обусловлены конструктивной особенностью проходного сечения золотника.

Другим недостатком этого регулятора является то, что он поддерживает постоянным перепад давления в зависимости только от изменения давления на его выходе, т.е. отводимом потоке рабочей жидкости, и не может поддерживать постоянным перепад давления при его изменении в подводимом потоке жидкости.

Известны регуляторы давления, предназначенные для поддержания заданной разности давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости, содержащие корпус с седлом, установленный в нем запорно-регулирующий элемент, образующий с ним три полости управления подклапанную, сообщенную с входом регулятора, промежуточную и заклапанную, соединенную с выходом регулятора, с размещенной в ней пружиной, регулируемой изменением толщины промежуточной шайбы и поджимающей к седлу запорно-регулирующий элемент, в котором выполнен канал, сообщающий промежуточную и заклапанную полости между собой [1, c. 120]
Однако при всей простоте данной конструкции такие устройства, во-первых, не обеспечивают стабильного редуцированного давления в отводимом потоке рабочей жидкости из-за большой жесткости пружины, во-вторых, имеют узкий диапазон регулирования редуцируемого давления, а в-третьих, отсутствует возможность регулирования изменения давления без переборки устройства.

Наиболее близким по своей технической сущности к описываемому устройству является регулятор давления, содержащий редукционный и предохранительный клапаны, каждый из которых имеет подпружиненный золотник, установленный в корпусе с образованием входной полости и двух полостей управления, в одной из которых размещена регулируемая пружина, при этом пружинные полости управления клапанов соединены через регулирующие элементы с нагрузкой, входная полость редукционного клапана соединена с источником давления и беспружинной полостью управления, а выходная с нагрузкой, при этом входная полость предохранительного клапана соединена с нагрузкой, а выходная со сливом, при этом редукционный и предохранительный клапаны установлены в едином корпусе, причем регулирующие элементы выполнены в виде последовательно установленных сервоклапана и дросселя, последний подсоединен к пружинным полостям управления клапанов и к полостям, соединенным с нагрузкой [2]
Недостатком данного устройства являются большие габариты и сложность конструкции из-за размещения запорно-регулирующих золотников редукционного и предохранительного клапана в едином корпусе, а также вследствие этого невозможности их использования в отдельности как предохранительного, так и редукционного клапанов, что сужает их область применения и функциональные возможности.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является устранение перечисленных недостатков, а именно упрощение конструкции, уменьшение габаритов, расширение функциональных возможностей и области применения.

Указанная техническая задача достигается тем, что в регуляторе давления, содержащем редукционный и предохранительный клапаны с запорно-регулирующими золотниками, установленными в расточках корпуса с образованием входной и выходной полостей и двух полостей управления, в одной из которых установлена пружина, и дроссель, при этом корпуса клапанов выполнены в виде цилиндрических резьбовых втулок, установленных соосно одна в другой, входная и выходная полости предохранительного клапана подключены соответственно к источнику питания и потребителю, а его пружинная полость управления сообщена через дроссель с входной полостью, входная и выходная полости редукционного клапана подключены соответственно к пружинной полости предохранительного клапана и к сливу, пружина в полости управления редукционного клапана установлена с возможностью регулирования, а его другая полость управления сообщена каналом с выходной полостью предохранительного клапана.

При этом отличительными признаками предлагаемого устройства от прототипа являются:
1. Выполнение раздельных корпусов предохранительного и редукционного клапанов в виде цилиндрических резьбовых втулок, устанавливаемых соосно одна в другой.

Такое выполнение корпусов позволяет сократить габариты и упростить конструкцию регулятора, а также появляется возможность раздельного использования предохранительного и редукционного клапана как самостоятельной единицы при незначительной переделке.

2. Подключение входной и выходной полостей предохранительного клапана соответственно к источнику питания и потребителю.

Это позволяет использовать предохранительный клапан в качестве редукционного для редуцирования основного потока жидкости гидросистемы и использования ее в качестве потока управления.

3. Сообщение через дроссель пружинной полости управления предохранительного клапана и соответственно входной полости редукционного клапана, управляющего работой предохранительного клапана, позволяет получить на входе в управляющий редукционный клапан стабильный независящий от изменения на входе в регулятор давления поток жидкости.

4. Выполнение пружины в полости управления редукционного клапана с возможностью регулирования позволяет получить широкий диапазон регулирования редуцируемого давления на выходе регулятора.

5. Сообщение беспружинной полости управления редукционного клапана с выходной полостью предохранительного клапана позволяет регулировать давление в зависимости от его изменения на выходе регулятора давления, т.е. в зависимости от нагрузки в гидросистеме.

На фиг.1 показан продольный разрез регулятора давления; на фиг.2 условное графическое изображение регулятора давления.

Регулятор давления содержит редукционный и предохранительный клапаны 1 и 2 с запорно-регулирующими золотниками 3 и 4, установленными в расточках 5 и 6 корпуса с образованием входной и выходной полостей 7, 8 и 9, 10 и двух полостей 11,12 и 13,14 управления, в одной из которых 11 и 13 установлена пружина 15 и 16, и дроссель 17, при этом корпуса клапанов 1 и 2 выполнены в виде цилиндрических резьбовых втулок 18, 19, установленных соосно одна в другой, входная и выходная полости 8 и 10 предохранительного клапана 2 подключены соответственно к источнику питания 20 и потребителю 21, а его пружинная полость 13 управления сообщена через дроссель 17 с входной полостью 8, входная и выходная полости 7 и 9 редукционного клапана 1 подключены соответственно к пружинной полости 13 предохранительного клапана 2 и сливу 22. Пружина 15 в полости 11 управления редукционного клапана 1 установлена с возможностью регулирования винтом 23, а его другая полость 12 управления сообщена каналом 24 с выходной полостью 10 предохранительного клапана 2, втулка 19 которого имеет седло 25. Кроме того, регулятор давления имеет контргайку 26 винта 23 и уплотнения 27.

Работает регулятор давления следующим образом.

В исходном положении золотник 4 предохранительного клапана 2 поджат к седлу 25 втулки 19 пружиной 16, а золотник 3 редукционного клапана 1 пружиной 15 поджат в крайнее положение, обеспечивая нормально открытое состояние клапана 1. При этом полость 13 управления предохранительного клапана 2 сообщена со сливом 22 через открытый редукционный клапан 1.

При подаче жидкости от источника питания 20 во входную полость 8 предохранительного клапана 2 его золотник 4 перемещается, открывая проход потоку жидкости через зазор между кромкой золотника 4 и седлом 25 втулки 19 в выходную полость 10 клапана 2 и далее к потребителю 21 редуцированного давления.

При возрастании нагрузки и следовательно давления в выходной полости 10 предохранительного клапана 2 до уровня, определяемого настройкой пружины 15, золотник 3 смещается, прикрывая входную полость 7. Давление в выходной полости 10 предохранительного клапана 2 стабилизируется и золотники 3 и 4 находятся в уравновешенном состоянии.

При значительном повышении давления в выходной полости 10 оно передается по каналу 24 в полость 12 управления редукционного клапана 1 и действует на торец золотника 3 еще больше перекрывая входную полость 7, уменьшая расход жидкости, идущей на слив 22. В результате еще повышается давление в пружинной полости 13 управления клапана 2, который еще смещается к седлу 25, уменьшая зазор между золотником 4 и седлом 25. Это приводит к увеличению перепада давлений на золотнике 4 и, следовательно, снижению давления в выходной полости 10 до установленного настройкой пружины 15 уровня давления.

При понижении давления в выходной полости 10 золотник 3 под действием пружины 15 смещается, приоткрывая входную полость 7, увеличивая расход жидкости, проходящей на слив 22, в результате давление в полости 13 управления клапана 2 снижается, благодаря наличию дросселя 17 золотник 4 отходит от седла 25, увеличивая зазор. В результате перепад давлений уменьшается и давление в выходной полости 10 восстанавливается.

Таким образом, регулятор давлений автоматически поддерживает давление в выходной полости 10 практически постоянным во всем диапазоне изменения расхода, проходящего через клапан 2. Подобные процессы происходят и при изменении давления во входной полости 8 клапана 2.

Использование: гидросистемы машин, станков и других устройств. Сущность изобретения: регулятор давления содержит редукционный и предохранительный клапаны, золотники которых образуют с расточками корпуса входную и выходную полости и две полости управления, в одной из которых установлена пружина, при этом пружина редукционного клапана имеет возможность регулирования, и дроссель. Корпуса клапанов выполнены в виде цилиндрических резьбовых втулок, установленных соосно одна в другой. Входная и выходная полости предохранительного клапана подключены соответственно к источнику питания и потребителю, а его пружинная полость управления сообщена через дроссель с входной полостью. Входная и выходная полости редукционного клапана подключены соответственно к пружинной полости предохранительного клапана и сливу. Беспружинная полость управления редукционного клапана сообщена с выходной полостью предохранительного клапана. 2 ил.

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ, содержащий редукционный и предохранительный клапаны с запорно-регулирующими золотниками, установленными в расточках корпуса с образованием входной и выходной полостей и двух полостей управления, в одной из которых установлена пружина, и дроссель, отличающийся тем, что корпуса клапанов выполнены в виде цилиндрических резьбовых втулок, установленных соосно одна в другой, входная и выходная полости предохранительного клапана подключены соответственно к источнику питания и потребителю, а его пружинная полость управления сообщена через дроссель с входной полостью, входная и выходная полости редукционного клапана подключены соответственно к пружинной полости предохранительного клапана и сливу, пружина в полости управления редукционного клапана установлена с возможностью регулирования, а его другая полость управления сообщена каналом с выходной полостью предохранительного клапана.