УПРАВЛЯЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 1997 года по МПК F16K31/12 

Изобретение относится к устройствам гидравлических систем и может быть использовано в системах автоматического регулирования управляемых ракет, конкретно в системах управления рулевыми приводами.

Известен клапан с расположенным в корпусе запорным органом, который выполнен в виде поршня, связан с приводом и снабжен уплотняющим элементом [1]
Однако при хранении этого клапана в течение 10-15 лет и выполнении уплотнительного элемента из пластмассы, например фторопласта, на уплотнительном элементе будет образован кольцеобразный отпечаток (эффект хладотекучести), в результате чего не исключена возможность появления негерметичности.

Наиболее близким к предлагаемому является управляющий клапан, содержащий управляющий элемент и исполнительный орган, выполненный в виде корпуса с каналами подвода и вывода рабочей жидкости, в котором размещены тарельчатый затвор с уплотнительной шайбой и подпружиненный поршень с уплотнительным кольцом, жестко связанный с тарельчатым затвором, образующий с ним и корпусом полость высокого давления [2]
Однако при перемещении затвора на подпружиненный поршень оказывают влияние силы трения со стороны уплотнительного кольца, что приводит к необходимости увеличения жесткости пружины и снижает быстродействие клапана. Увеличение жесткости пружины повышает усилие воздействия со стороны седла на уплотнитель, что при длительном хранении клапана может привести к появлению негерметичности.

Целью изобретения является повышение надежности работы управляющего клапана.

Цель достигается тем, что управляющий клапан снабжен гидролинией, соединяющей полость высокого давления с каналом подвода рабочей жидкости, а в тарельчатом затворе выполнены дроссельные отверстия, соединяющие полость высокого давления с каналом вывода рабочей жидкости.

На фиг. 1 представлена схема управляющего клапана при закрытом затворе; на фиг. 2 схема распределения давлений по полостям в момент перемещения затвора на открытие; на фиг. 3 то же, что на фиг. 2 в момент перемещения затвора на закрытие; на фиг. 4 -схема клапана при открытом затворе.

Управляющий клапан содержит управляющий элемент 1, включающий корпус 2 с седлом 3 и выходным каналом 4. В полости 5 корпуса 2 размещен подпружиненный затвор 6 с подвижным сердечником 7 и неподвижный сердечник 8. На корпусе 2 намотана катушка 9.

Элемент 1 установлен на корпусе 10 исполнительного органа 11. Корпус 10 содержит канал 12 подвода рабочей жидкости, канал 13 вывода и соединительные каналы 4, 15 и 16. В полости 17 размещен тарельчатый затвор 18 с уплотнительной шайбой 19. С тарельчатым затвором 18 жестко связан подпружиненный поршень 20 с уплотнительной шайбой 21. Тарельчатый затвор 18 и поршень 20 образуют полость 22 высокого давления, при этом затвор 18 снабжен дроссельными отверстиями 23. В полости 17 корпуса 10 размещено седло 24, а в полости 25 дроссель 26. В канале 12 расположен фильтр 27, а в канале 14 - фильтр 28. Затвор 18 поджат к седлу 4 пружиной 29.

Клапан работает следующим образом.

В закрытом положении тарельчатого затвора 18 сигнал на катушке 9 отсутствует, подпружиненный затвор 6 прижат к седлу 3, давление в полостях 5, 17, 22 и 25 равно P₁=P₂=P₃. Для открытия тарельчатого затвора 18 на выводы катушки 9 подается управляющий сигнал, в результате которого возникший в сердечниках 7 и 8 магнитный поток перемещает подвижный затвор 7 доя упора в сердечниках 8 и затвор 6 отжимается от седла 3.

Из-за малого расхода через дроссель 26 давление P₃ в полостях 5 и 25 становится равно сливному P_сл, при этом давление в полостях 17 и 22 равно давлению входа (P₁=P₂=P_вх).

В результате затвор 18 начинает перемещаться на открытие, и в этом момент из-за дроссельного эффекта отверстий 23 происходит перераспределение давлений в полостях 17, 22 и 25 следующим образом: P₂>P₁>P₃, которое сохраняется и после упора торца поршня 20 в торец полости корпуса 10.

Для закрытия тарельчатого затвора 18 подачу на выводы катушки 9 электрического сигнала прекращают, подпружиненный затвор 6 прижимается к седлу 3 и давление в полостях 5, 25 и 22 выравнивается P₃=P₂=P_вх. Однако из-за дроссельного эффекта отверстий 23 сохраняется перепад давлений между полостями 25, 22 и 17 (P₃=P₂>P), под действием которого тарельчатый затвор 18 перемещается на закрытие до его поджатия к седлу 24. В момент поджатия тарельчатого затвора 18 к седлу 24 давление во всех полостях 5, 17, 22 и 25 выравнивается P₁= P₂= P₃= P_вх. При этом фиксация тарельчатого затвора 18 осуществляется пружиной 29,3 имеющей малую жесткость, поэтому удельное давление со стороны седла 24 на уплотнитель 19 незначительно.

Следует отметить, что из-за малых перемещений затвора 18 и его незначительных размеров (наружный диаметр поpядка 20 мм) давление в полости 25 при перемещении затвора 18 на закрытие практически не меняется P₃=Const). В случае же изменения скорости перемещения затвора 18 на закрытие, например, из-за разных по ходу сил трения, действующих на шайбу 21, меняются гидравлические силы потока жидкости (P₂), проходящего через отверстия 23, выравнивая скорость перемещения затвора 18.

Использование: в системах автоматического регулирования управляемых ракет, а именно в системах управления рулевыми приводами. Сущность изобретения: управляющий клапан содержит корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, в котором размещены тарельчатый затвор с уплотнительной шайбой и подпружиненный поршень с уплотнительным кольцом, жестко связанный с тарельчатым затвором, образующий с ним и корпусом полость высокого давления, которая соединена с каналом подвода рабочей жидкости гидролинией, а с каналом вывода рабочей жидкости дроссельными отверстиями, выполненными в тарельчатом затворе. 4 ил.

Управляющий клапан, содержащий управляющий элемент и исполнительный орган, выполненный в виде корпуса с каналами подвода и вывода рабочей жидкости, в котором размещены тарельчатый затвор с уплотнительной шайбой и подпружиненный поршень с уплотнительным кольцом, жестко связанный с тарельчатым затвором, образующий с ним и корпусом полость высокого давления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен гидролинией, соединяющей полость высокого давления с каналом подвода рабочей жидкости, а в тарельчатом затворе выполнены дроссельные отверстия, соединяющие полость высокого давления с каналом вывода рабочей жидкости.