ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАПАН Российский патент 1995 года по МПК F16K17/10 

Изобретение относится к аппаpатуростроению и может быть использовано в гидравлических системах машин и агрегатов.

Известны гидравлические клапаны, содержащие корпус и установленный в нем поршень, запирающий в закрытом положении в седле проход от элемента подключения насоса к элементу подключения потребителя и открывающий его в открытом положении посредством распределительного клапана, при этом поверхность поршня на торце перед седлом направлена противоположно поверхности поршня, расположенной в полости цилиндра за дросселем, сообщающимся полость цилиндра с полостью перед поршнем [1]
Наиболее близким из известных по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический клапан, содержащий корпус с двумя высверленными или выфрезерованными камерами, в которых установлены запорный орган в виде поршня с дросселем, соединяющим полость за поршнем с элементом подключения насоса, и распределительный клапан, снабженный механизмом управления и расположенный в первом участке трубопровода, соединенном с элементом подключения обратного потока, при этом в камере запорного органа выполнены первые седло и кольцевая расточка, соединенная с элементом подключения потребителя [2]
Указанные гидравлические клапаны сложены конструктивно и не предотвращают утечек.

Задача изобретения состоит в том, чтобы простыми конструктивными средствами предотвратить утечки.

Этот технический результат достигается тем, что в известном гидравлическом клапане, в камере запорного органа выполнена вторая кольцевая расточка, соединенная с элементом подключения обратного потока, и второе седло с цилиндрическим участком, расположенное между указанными расточками, а первое седло снабжено уплотнительным кольцом, причем в поршне со стороны подключения насоса выполнены продольные отверстия, а на его наружной поверхности кольцевой паз с размещенным в нем уплотнительным элементом и кольцевая канавка, полость которой сообщена с указанными продольными отверстиями, при этом в закрытом положении клапана кольцевая канавка поршня расположена перед уплотнительным кольцом первого седла, а уплотнительный элемент поршня расположен перед вторым седлом с возможностью соединения элемента подключения потребителя с элементом подключения обратного потока посредством выполненной в поршне кольцевой расточки, в открытом положении клапана кольцевая канавка поршня расположена за уплотнительным кольцом первого седла, уплотнительный элемент поршня расположен за первой расточкой камеры, перекрывая проход от элемента подключения потребителя к элементу подключения обратного потока за счет герметичного прилегания к цилиндрическому участку второго седла.

Кроме того, в камере запорного органа коаксиально поршню установлены взаимодействующие друг с другом торцами три втулки, при этом в первой расположено уплотнительное кольцо первого седла, во второй выполнен цилиндрический участок второго седла, а в третьей образована цилиндрическая полость, в которой герметично установлен верхний конец поршня, при этом первая и вторая кольцевые расточки выполнены на внутренней поверхности соответственно первой и второй втулок с возможностью соединения полостей расточек с элементами подключения потребителя и обратного потока посредством радиальных отверстий в первой втулке и проходов во второй, а выпускное отверстие распределительного клапана сообщено со второй кольцевой расточкой посредством второго участка трубопровода, соединенного с элементом подключения обратного потока при помощи третьего участка трубопровода.

На фиг.1 показано осевое сечение гидравлического клапана; на фиг.2 разрез П-П на фиг.1; на фиг.3 схема включения клапана по фиг.1 и 2; на фиг.4 замена ручного управления на управление; на фиг.5 схема управления с помощью гидравлического контрольного устройства; на фиг.6-8 соответствуют фиг.4-5 с той разницей, что принцип обратного клапана с дросселем заменяется на переключающий клапан (преимущество переключающего клапана заключается в том, что предотвращаются потери рабочей среды в открытом положении); на фиг.9 и 10 вместо обратного клапана и переключающего показан двухпутевой клапан переключения.

В корпусе 1 гидравлического клапана высверлены или отфрезерованы камеры 2 и 3, в которых установлены запорный орган 4 и распределительный клапан 5. Корпус 1 предназначен для соединения с помощью пластинчатого элемента подключения 6 с подводящим и отводящим каналами, высверленными в пластине, к которым примыкает и крепится корпус 1. При этом в пластинчатом элементе 6 подключения уплотнение между обеими прилегающими друг к другу деталями осуществляется с помощью О-образного кольца 7.

Пластинчатый элемент 6 подключения является элементом подключения Р насоса. Элемент подключения А потребителя и элемент подключения Р обратного потока показаны лишь схематично и обозначены стрелками.

В камере 2 расположены, упираясь одна в другую, три втулки 8,9 и 10, которые вместе с корпусом 1 образуют корпус запорного органа 4. Они удерживаются выступом 11 корпуса 1 на одном конце и выемками замыкающей пластины 12 на другом.

Втулки 8 и 9 образуют цилиндрическую полость 13 для поршня 14 запорного органа 4. На среднем участке цилиндрической полости 13 по внутреннему периметру взятых вместе втулок 8 и 9 образуется плоская кольцевая расточка 15. Она сообщается посредством радиальных отверстий 16 во втулке 8 ли полостей между перемычками 17 во втулке 9 с кольцевой камерой 18, отфрезерованной в корпусе 1, от которой к элементу подключения А потребителя ведут высверленные в корпусе 1 каналы 19.

Аналогичным образом на другом конце втулки 9 образуется еще одна кольцевая расточка 20, сообщающаяся через промежутки между перемычками 21 втулки 9 с кольцевой полостью 22 в корпусе 1. По обе стороны от кольцевой расточки 18 между втулками 8 и 9 и корпусом 1 осуществляется герметизация посредством уплотнительных колец 23 и 24. Кольцевая полость 22 герметизирована уплотнительными кольцами 24 и 25 на втулке 10, которая вместе с уплотнительным кольцом 26 образует паз 27, выполненный на наружной стенке втулки 10, с которым сообщаются радиальные отверстия 28, выполненные во втулке 10.

В поршне 14 выполнены отверстия 29, расположенные параллельно его продольной оси и начинающиеся от торцов, обращенного к элементу подключения Р насоса. Они продолжаются радиально наружу узким зазором 30, проточенным по периметру поршня.

В представленном закрытом положении клапана зазор 30 находится перед уплотнительным кольцом 31, расположенным во втулке 8, которое перекрывает кольцевую расточку 15, образующуюся между элементом подключения Р насоса и элементом подключения А потребителя в открытом положении клапана поршень 14 перемещается настолько, чтобы зазор 30 сообщался с кольцевой расточкой 15, благодаря чему освобождается проход от элемента подключения Р насоса через отверстие 29, зазор 30, кольцевую расточку 15, отверстия 16, кольцевую расточку 18 и каналы 19 с элементом подключения А потребителя.

В этом открытом положении клапана уплотнительное кольцо 32, установленное на поршне 14, прилегает к цилиндрической втулке 9, благодаря чему оно запирает проход между кольцевыми расточками 15 и 20, т.е. отделяет элемент подключения А потребителя от элемента подключения Р обратного потока.

В показанном на чертеже открытом положении кольцевые расточки 15 и 20 сообщаются с проточкой 33 на поршне 14. Таким образом, имеется проход от элемента подключения А потребителя через канал 19, ведущий к потребителю, кольцевую расточку 18, отверстия 16, кольцевую расточку 15, проточку 33, кольцевую расточку 20, промежутки между перемычками 21, кольцевую полость 22, одностороннее расширение 34 кольцевой полости 22 и отверстия 35 и 36 в корпусе к элементу подключения Р обратного потока. За проточкой 33 поршень 14 переходит в цилиндрический участок 37 немного большего диаметра, расположенный в цилиндрической полости втулки 10, закрытой на конце торцевой стенкой 38. Цилиндрический участок 37 поршня 14 снабжен уплотнительным кольцом 39.

Напорная полость 40, образованная втулкой 10, торцевой стенкой 38 и верхней частью поршня 14, нагружается от элемента подключения Р насоса через осевое отверстие 41 поршня 14 и ввинченного в него дросселя 42. Выход из напорной полости 40 осуществляется через отверстия 28 и паз 27 и далее через канал 43, выполненный в корпусе 1 к распределительному клапану 5. Распределительный клапан 5 соединяет канал 43 и отверстие 35 в открытом положении и разделяет их в противном случае.

В закрытом положении клапана давление насоса через отверстие 41 и дроссель 42 подводится к напорной полости 40. При этом усилие закрывания, создаваемое цилиндрическим участком 37, поршня 14, дополняется пружиной сжатия (не показаны), опирающейся на торцевую стенку 38. Вследствие того, что диаметр участка 37 поршня 14 больше диаметра поршня 14 в его нижней части, как и диаметр упомянутой пружины, то усилие, оказываемое спереди на торец поршня 14, передается на полость 44, расположенную перед пластинчатым элементом 6 подключения насоса. Давление в полости 44 увеличивается и преодолевает силу упомянутой пружины и остаточное гидравлическое давление в полости 40, и когда последняя открывается под действием распределительного клапана 5 в направлении элемента подключения Р обратного потока, свободное поперечное сечение дросселя 42 соответственно имеет меньшие размеры по сравнению с остальными сечениями, пропускающими поток.

Если распределительный клапан 5 закрыт и из полости 40 более не вытекает поток, с помощью дросселя 42 вновь создается давление, прикладываемое к участку 37 поршня 14, благодаря чему поршень 14 возвращается в закрытое положение.

Распределительный клапан 5 установлен в камере 3 корпуса 1 и состоит из втулки 45, крышки 46, седла 47. Полость 48 клапана 5 нагружается давлением жидкости от канала 43 через кольцевую полость 49 и отверстия 50. За счет выбора соотношения выбора между диаметром седла штока 51 клапана и его хвостовиком 52 гидравлически создается желаемое усилие закрывания клапана 5 дополнительно к усилию пружины 53 сжатия.

В открытом положении, в котором шток 51 клапана приподнимается с седла, поток жидкости через проходы 54, находящиеся на поверхности штока 51 клапана 4, и осевое отверстие 55, ведущее к концу хвостовика 52 и наконец через центральное отверстие 56 и между основанием 57 втулки 45 поступает в отверстие 35 корпуса 1.

Распределительный клапан 5 работает от кнопки 58 через нажимной шток 59, рычаг 61, расположенный на валу 60, и толкатель 62, воздействующий от него на поверхность штока 51 клапана, как вариант исполнения кнопку 58 с нажимным штоком 59 можно заменить магнитным устройством. В случае применения магнитного устройства возможно управление распределительным клапаном поворотом выступающего конца вала 60.

Использование: в гидравлических системах машин и агрегатов. Сущность изобретения: в камере запорного органа выполнена вторая кольцевая расточка, соединенная с элементом подключения обратного потока, и второе седло с цилиндрическим участком, расположенное между расточками. Первое седло снабжено уплотнительным кольцом. В поршне со стороны подключения насоса выполнены подобные отверстия, на наружной поверхности кольцевой паз, в котором размещен уплотнительный элемент, и кольцевая канавка, полость которой сообщена с продольными отверстиями. В закрытом положении клапана кольцевая канавка поршня расположена перед уплотнительным кольцом первого седла с возможностью соединения элемента подключения потребителя с элементом подключения обратного потока посредством выполненной в поршне кольцевой расточки. В открытом положении клапана кольцевая канавка поршня расположена за уплотнительным кольцом первого седла. Уплотнительный элемент поршня расположен за первой расточкой камеры, перекрывая проход от элемента подключения потребителя к элементу подключения обратного потока за счет герметичного прилегания к цилиндрическому участку второго седла. 3 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАПАН, содержащий корпус с двумя высверленными или отфрезерованными камерами, в которых установлены запорный орган в виде поршня с дросселем, соединяющим полость за поршнем с элементом подключения насоса, и распределительный клапан, снабженный механизмом управления, и расположенный в первом участке трубопровода, соединенном с элементом подключения обратного потока, при этом в камере запорного органа выполнены первые седло и кольцевая расточка, соединенная с элементом подключения потребителя, отличающийся тем, что в камере запорного органа выполнены вторая кольцевая расточка, соединенная с элементом подключения обратного потока, и второе седло с цилиндрическим участком, расположенное между указанными расточками, а первое седло снабжено уплотнительным кольцом, причем в поршне со стороны подключения насоса выполнены продольные отверстия, а на его наружной поверхности кольцевой паз с размещенным в нем уплотнительным элементом, и кольцевая канавка, полость которой сообщена с указанными продольными отверстиями, при этом в закрытом положении клапана кольцевая канавка поршня расположена перед уплотнительным кольцом первого седла, а уплотнительный элемент поршня перед вторым седлом с возможностью соединения элемента подключения потребителя с элементом подключения обратного потока посредством выполненной в поршне кольцевой расточки, в открытом положении клапана кольцевая канавка поршня расположена за уплотнительным кольцом первого седла, уплотнительный элемент поршня за первой расточкой камеры, перекрывая проход от элемента подключения потребителя к элементу подключения обратного потока за счет герметичного прилегания к цилиндрическому участку второго седла. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в камере запорного органа коаксиально поршню установлены взаимодействующие одна с другой торцами три втулки, при этом в первой расположено уплотнительное кольцо первого седла, во второй выполнен цилиндрический участок второго седла, а в третьей образована цилиндрическая полость, в которой герметично установлен верхний конец поршня. 3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что первая и вторая кольцевые расточки выполнены на внутренней поверхности соответственно первой и второй втулок с возможностью соединения полостей расточек с элементами подключения потребителя и обратного потока посредством радиальных отверстий в первой втулке и проходов во второй. 4. Клапан по пп.2 и 3, отличающийся тем, что выпускное отверстие распределительного клапана сообщено с второй кольцевой расточкой посредством второго участка трубопровода, соединенного с элементом подключения обратного потока при помощи третьего участка трубопровода.