ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОМ Российский патент 1996 года по МПК F15B13/04 

Изобретение относится к гидравлическим распределителям для управления гидравлическим цилиндром, а точнее к распределителям со сливным и напорным гидрозатворами, и может быть использовано, например, в системе управления гидравлическими цилиндрами механизированных шахтных крепей.

Гидрораспределители, управляющие работой гидроцилиндра, имеют разнообразную конструкцию и достаточно широко известны в механизированных шахтных крепях.

Известен гидрораспределитель, в корпусе которого выполнены напорный, сливной и рабочие каналы, входящие в общую расточку, где на заданном расстоянии одна от другой установлены соосно несколько уплотненных по наружному диаметру втулок с радиальными отверстиями, периодически открываемыми и закрываемыми движущимися внутри них подпружиненным с одной стороны и уплотненным золотником, благодаря чему достигается периодическое управляемое соединение и разъединение рабочего канала, сообщенного с цилиндром, с напорным и сливным каналами в корпусе, при этом с другой стороны золотника соосно ему размещен толкатель, связанный с приводом (рукояткой) управления.

Сливной и напорный гидрозатворы в этом распределителе образованы собственно частями золотника и соответствующими уплотненными втулками.

Преимущество известного гидрораспределителя заключается в сравнительно низкой чувствительности к загрязнениям рабочей жидкости твердыми абразивными частицами и в высоком ресурсе работы.

Однако указанный гидрораспределитель имеет значительные габариты вследствие увеличенного рабочего хода золотника. И поэтому область его применения ограничена гидравлическими крепями для отработки мощных пластов ископаемого.

Более близким техническим решением к изобретению является распределитель для управления гидроцилиндром, содержащий корпус с напорным, сливным и рабочими каналами и размещенные в корпусе сливной и напорный гидрозатворы для поочередного подключения полостей гидроцилиндра к сливному и напорному каналам, где сливной гидрозатвор имеет связанный с приводом толкатель и взаимодействующую с ним подвижную в осевом направлении и служащую для попеременного открывания и закрывания напорного и сливного каналов в корпусе, напорный гидрозатвор включает в себя направляющую для втулки в виде неподвижной обоймы с седлом, подпружиненный запорный орган с уплотненным по наружному диаметру хвостовиком и сквозным каналом для сообщения рабочего клапана с напорным и сливным каналами через отверстия втулки.

Положительными сторонами этого клапанного распределителя являются его конструктивная простота, малые рабочие ходы и габариты.

Но клапанного типа распределители неудовлетворительно работают на загрязненных механическими включениями рабочих жидкостях и по этой причине имеют относительно невысокий ресурс работы.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать конструкцию гидрораспределителя с таким выполнением гидрозатвора, который имел бы малые рабочие ходы и они были бы в меньшей степени чувствительны к загрязнению рабочей жидкости твердыми частицами.

Эта задача решается за счет создания улучшенной конструкции гидрораспределителя для управления гидроцилиндром, содержащего корпус с запорным, сливным и рабочими каналами и размещенные в корпусе сливной и напорный гидрозатворы для поочередного подключения полостей гидроцилиндра к сливному и напорному каналам, где сливной затвор имеет связанный с приводом толкатель и взаимодействующую с ним подвижную в осевом направлении и уплотненную по наружному диаметру втулку с радиальными отверстиями, служащую для попеременного открывания и закрывания напорного и сливного каналов в корпусе, а напорный гидрозатвор включает в себя направляющую для втулки в виде неподвижной обоймы с седлом и взаимодействующий с седлом подпружиненный запорный орган с уплотненным по наружному диаметру хвостовиком и сквозным каналом для сообщения рабочего канала с напорным и сливным каналами через отверстие втулки, в котором толкатель сливного гидрозатвора имеет на обращенном к втулке конце чашеобразную головку со сквозным каналом для подвода жидкости к ее тыльной стороне и установленный внутри нее уплотнительный элемент, взаимодействующий со втулкой, а запорный орган напорного гидрозатвора также выполнен с чашеобразной головкой, взаимодействующей с уплотнением на наружной стороне седла обоймы.

В предпочтительной форме реализации изобретения на обращенном к чашеобразной головке толкателя торце втулки выполнены кромки, взаимодействующие с уплотнительным элементом внутри этой головки.

При этом на части втулки, выступающей из обоймы, выполнены упоры, ограничивающие ее осевое перемещение внутри головки толкателя.

Предпочтительной формой реализации изобретения является такое выполнение, когда чашеобразная головка запорного органа снабжена торцовыми кромками, а на наружной стороне седла обоймы предусмотрена кольцевая проточка, где размещено уплотнение, удерживаемое в ней с помощью фиксирующего уступа расточки.

В свою очередь чашеобразная головка запорного органа также несет упоры, ограничивающие ее осевое перемещение относительно седла обоймы.

Благодаря вышеописанному техническому решению гидрозатворов удается получить более надежно работающий в условиях загрязненной рабочей жидкости гидрораспределитель при малых величинах хода и габаритах.

На фиг.1 дана схема подключения гидрораспределителя к гидроцилиндру; на фиг.2 гидрораспределитель, продольный разрез.

Для управления работой гидроцилиндра 1 известной конструкции, имеющего поршень 2 со штоком 3, поршневую 4 и штоковую 5 полости, служит гидрораспределитель 6 с двумя блоками 7 и 8 управления, где блок 7 магистралью 9 соединен с поршневой полостью 4, а блок 8 магистралью 10 -со штоковой полостью 5 гидроцилиндра 1.

В свою очередь гидрораспределитель 6 напорным 11 и сливным 12 каналами в своем корпусе 13 сообщен соответственно с подводящей напорной 14 и отводящей сливной 15 магистралями.

Более подробно конструкция предложенного гидрораспределителя 6 представлена на фиг.2.

В его корпусе образованы две расточки 16 многоступенчатой цилиндрической формы для размещения блоков 7 и 8 управления, каждая из которых содержит сливной 17 и напорный 18 гидрозатворы для поочередного подключения полостей 4 и 5 гидроцилиндра 1 к напорному 11 и сливному 12 каналам, сообщенным с напорной 14 и сливной 15 магистралями.

Сливной гидрозатвор 17 имеет установленный в уплотнительной цилиндрической гильзе 19 толкатель 20, взаимодействующий одним концом с приводом 21 и несущий на другом конце чашеобразную головку 22 со сквозным каналом 23 для подвода рабочей жидкости к ее тыльной стороне в зазор 24.

Толкатель 20 и чашеобразная головка 22 оснащены наружными уплотнительными элементами 25 и 26. Внутри чашеобразной головки 22 размещен торцовый уплотнительный элемент 27, удерживаемый в ней фиксирующим приспособлением 28.

Составной частью сливного гидрозатвора 17 является подвижная в осевом направлении втулка 29, частично выходящая внутрь чашеобразной головки 22 и взаимодействующая своими торцовыми кромками 30 с уплотнительным элементом 27 внутри нее и имеющая радиальные отверстия 31.

Осевое перемещение внутри головки 22 втулки 29 ограничено упорами 32 на ее торцовой части. Втулка 29 предназначена для попеременного открывания и закрывания напорного 11 и сливного 12 каналов, в корпусе 13 гидрораспределителя 6 и установлена в направляющей неподвижно закрепленной обойме 33, которая имеет наружный 34 и внутренний 35 уплотнительные элементы.

Неподвижная обойма 33 служит также составной частью напорного гидрозатвора 18 и с этой целью снабжена с одного торца седлом 36 с уплотнением 37, которое удерживается в его наружной кольцевой проточке 38 с помощью фиксирующего уступа 39 расточки 16.

Элементом напорного гидрозатвора 18 являются также взаимодействующий с седлом 36 обоймы 33 подпружиненный запорный орган 40, имеющий охватывающую седло 36 чашеобразную головку 41 и хвостовик 42 с наружным уплотнением 43 по поверхности расточки 16, причем пружина 44 расположена внутри хвостовика 42.

В запорном органе 40 выполнен сквозной канал 45, который сообщает рабочий канал 46 гидрораспределителя 6 с его напорным 11 и сливным 12 каналами через радиальные отверстия 31 втулки 29.

Чашеобразная головка 41 также имеет торцовые кромки 47, контактирующие с уплотнением 37 седла 30, при этом головка 41 несет упоры 48, ограничивающие осевое перемещение запорного органа 40 и его головки 41 относительно седла 36.

Гидрораспределитель работает следующим образом.

В первоначальном исходном положении гидроцилиндр 1 находится в сложенном состоянии, когда его поршень 2 со штоком 3 вдвинут в цилиндр. При этом привод 21 (рукоятка) поставлен в нейтральное положение, сливной гидрозатвор 17 блока 7 управления открыт и его рабочий канал 46 через осевой канал втулки 29 сообщается со сливным каналом 12 вы корпусе 13 гидрораспределителя 6.

Напорный гидрозатвор 18 блока 7 управления в это время закрыт, т.е. пружина 44 поджимает чашеобразную головку 41 запорного органа 40 к седлу 30 обоймы 33, в результате чего торцовые кромки 47 головки 41 упираются в уплотнение 37 седла 36 и обеспечивают герметичность гидрозатвора 18.

Глубина внедрения кромок 47 в уплотнение 37 подобрана таким образом, что при малом давлении жидкости в напорном канале 11 гидрораспределителя 6 головка 41 седло 36 работает как торцовое уплотнение.

При большем давлении жидкости в напорном канале 11 герметичность гидрозатвора 18 достигается затягиванием уплотнения 37 в зазор между внутренней поверхностью головки 41 и наружной поверхностью седла 36, т.е. уплотнение 37 в этом случае работает как уплотнение радиального типа. Радиальные уплотнения, как известно, менее чувствительны к механическим загрязнениям рабочей жидкости.

В конечном итоге удается обеспечить небольшую величину хода запорного органа 40 и исключить вредное влияние присутствующих в рабочей жидкости абразивных частиц на уплотнительную пару 36, 41 из-за их внедрения (вдавливания) в тело уплотнения 37.

Выключением привода 31 (приводом рукоятки) толкатель 20 блока 7 управления поступательно перемещается относительно гильзы 19 в расточке 16 и своим уплотнительным элементом 27 внутри чашеобразной головки 22 садится на торцовые кромки 30 втулки 29, закрывая сливной гидрозатвор 17. Далее поступательное движение головки 22 толкателя 20 и втулки 29 продолжается совместно.

Втулка 29 при своем перемещении другим торцом действует на запорный орган 40 напорного гидрозатвора 18. Пружина 44 отжимается, торцовые кромки 47 головки отходят от уплотнения 37 и герметизация гидрозатвора 18 нарушается, но давление жидкости в рабочем канале 46 повышается медленно за счет дросселирования жидкости в зазоре между внутренней и наружной поверхностями седла 36 и головки 41.

При последующем движении толкателя 20 головка 41 размыкается с седлом 36 и открывает свободный проход жидкости из напорного канала 11 через радиальные отверстия 31 втулки 29 в рабочий канал 46 и далее в поршневую полость 4 гидроцилиндра 1, выдвигая его поршень 2 со штоком 3.

Жидкость из штоковой полости 5 гидроцилиндра вытесняется через магистрали 10 в блок управления гидрораспределителей, далее в его сливной канал 12 и через него в сливную магистраль 15.

После завершения операции привод 21 отключается (рукоятка отпускается), оба гидрозатвора 17 и 18 блока 7 управления под действием пружины 44 и давления жидкости в рабочем канале 46 возвращаются в первоначальное исходное положение.

При складывании гидроцилиндра 1 привод 21 переключается в противоположном направлении и начинает действовать блок 8 управления, работа которого протекает аналогично работе блока 7 управления.

Благодаря вышеописанному техническому решению гидрозатворов удалось получить более надежно работающий в условиях загрязненной рабочей жидкости гидрораспределитель при малых значениях хода и габаритах.

Использование: в механизированных шахтных крепях. Сущность изобретения: в расточках корпуса с напорным, сливным и рабочим каналами сливной и напорный гидрозаторы поочередно подключают полости гидроцилиндра к сливному и напорному каналам. Сливной гидрозатор имеет связанный с приводом толкатель и взаимодействующую с ним подвижную в осевом направлении и уплотненную по наружному диаметру втулку с радиальными отверстиями. Втулка предназначена для попеременного открывания и закрывания напорного и сливного каналов. Напорный гидрозатвор содержит направляющую для втулки в виде неподвижной обоймы с седлом и взаимодействующий с седлом подпружиненный запорный орган с уплотненным по наружному диаметру хвостовиком и сквозным каналом для сообщения рабочего канала с напорным и сливным каналами рабочего канала через отверстие втулки. Толкатель сливного гидрозатвора имеет на обращенном к втулке конце чашеобразную головку с сквозным каналом для прохода жидкости к ее тыльной стороне и установленный внутри нее уполотнительный элемент, взаимодействующий с втулкой. Запорный орган напорного гидрозатвора выполнен с чашеобразной головкой, взаимодействующей с уплотнением по наружной стороне седла обоймы. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОМ, содержащий корпус с напорным, сливным и рабочим каналами и размещенные в расточках корпуса сливной и напорный гидрозатворы для поочередного подключения полостей гидроцилиндра к сливному и напорному каналам, где сливной гидрозатвор имеет связанный с приводом толкатель и взаимодействующую с ним подвижную в осевом направлении и уплотненную по наружному диаметру втулку с радиальными отверстиями, служащую для попеременного открывания и закрывания напорного и сливного каналов в корпусе, а напорный гидрозатвор включает в себя направляющую для втулки в виде неподвижной обоймы с седлом и взаимодействующий с седлом подпружиненный запорный орган с уплотненным по наружному диаметру хвостовиком и сквозным каналом для сообщения рабочего канала с напорным и сливным каналами через отверстия втулки, отличающийся тем, что толкатель сливного гидрозатвора имеет на обращенном к втулке конце чашеобразную головку со сквозным каналом для прохода жидкости к ее тыльной стороне и установленный внутри нее уплотнительный элемент, вазаимодействующий с втулкой, а запорный орган напорного гидрозатвора также выполнен с чешеобразной головкой, взаимодействующей с уплотнением по наружной стороне седла обоймы. 2. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что на обращенном к чашеобразной головке толкателя торце втулки выполнены кромки, взаимодействующие с уплотнительным элементом внутри чашеобразной головки толкателя. 3. Гидрораспределитель по п.2, отличающийся тем, что на части втулки, выступающей из обоймы, выполнены упоры, ограничивающие ее осевое перемещение внутри головки толкателя. 4. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что чашеобразная головка запорного органа снабжена торцевыми кромками, а на наружной стороне седла обоймы выполнена кольцевая проточка, где размещено уплотнение, удерживаемое в ней с помощью фиксирующего уступа расточки. 5. Гидрораспределитель по п.4, отличающийся тем, что чашеобразная головка запорного органа имеет упоры, ограничивающие ее осевое перемещение относительно седла обоймы.