ПЕРЕПУСКНОЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК F16K17/04 

Изобретение относится к гидравлическим устройствам для управления расходом и давлением рабочей жидкости и может найти применение в гидросистемах тракторов и других мобильных машин.

Известны перепускные клапаны, в которых с целью снижения потерь давления при холостом перепуске рабочей жидкости в нейтральной позиции распределителя и увеличения диапазона регулирования расхода при рабочей позиции, содержится нагруженный усилием пружины внешний золотник, разделяющий напорную и сливную гидролинии и имеющий радиальные отверстия для прохода рабочей жидкости через его осевое отверстие, в котором расположен внутренний золотник, опирающийся под действием усилия пружины на внешний золотник. В одном из таких клапанов [1] соединение рабочей жидкости с баком при нейтральной позиции распределителя при помощи внутреннего золотника содержится открытым, а при рабочей позиции перекрывается, обеспечивая регулирование расхода через внешний золотник.

В известной конструкции перекрытие сливных отверстий внутренним золотником возможно только при таком давлении насоса, которое может преодолеть усилие пружины внутреннего золотника. Величина давления насоса при заданном размере сливных отверстий зависит от подачи насоса. Поэтому при уменьшении подачи насоса по сравнению с номинальной будет уменьшаться и величина давления, воздействующего на внутренний золотник. В этом случае величина давления насоса может оказаться недостаточной для преодоления усилия пружины и перепускной клапан не закроется. Увеличение давления холостого перепуска для обеспечения надежного срабатывания перепускного клапана при малой подаче насоса приведет к увеличению потерь давления при его номинальной подаче.

Известен перепускной клапан гидрораспределителя [2], содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло между этими отверстиями и цилиндрическую полость с противоположной от седла стороны, с диаметром этой плоскости, превышающим диаметр седла, скользящий в цилиндрической полости наружный конический запорный элемент, прижимаемый к седлу пружиной, расположенной в цилиндрической полости, и внутренний запорный элемент, расположенный в сквозной расточке наружного запорного элемента, имеющей радиальные отверстия, соединенные с выходным отверстием.

В рабочей позиции гидрораспределителя в пружинные полости наружного и внутреннего запорных элементов поступает давление потребителя и независимо от его величины наружный запорный элемент закрывается, а внутренний занимает равновесное положение, поддерживая необходимый для регулирования расхода перепад давления на гидрораспределителе.

Недостаток этой конструкции состоит в сложности его изготовления, так как внутренний запорный элемент должен центрироваться по двум концентрическим поверхностям и обеспечить при этом геометричное прилегание конической части к седлу, расположенному внутри наружного запорного элемента.

Задача изобретения состоит в упрощении конструкции и улучшении технологичности перепускного клапана.

Технический результат достигается тем, что в перепускном клапане, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, седло между этими отверстиями и цилиндрическую полость с установленным в ней наружным коническим запорным элементом, выполненным с радиальными отверстиями, связанными с отверстиями корпуса, и имеющим внутреннюю камеру, в которой установлена пружина, прижимающая его к седлу, и подпружиненный внутренний запорный элемент, камера наружного конического элемента выполнена в виде ступенчатой цилиндрической расточки, а внутренний запорный элемент - в виде золотника, установленного в расточке меньшего диаметра, перекрывающего отверстия конического запорного элемента и снабженного на торце буртиком, опирающимся с одной стороны на внутреннюю опорную поверхность наружного конического запорного элемента, а с другой - служащим опорой пружины золотника.

Кроме того, на внутренней поверхности наружного запорного элемента установлена опора для пружин, на опору для пружин, установленную внутри наружного запорного элемента с одной стороны опирается пружина золотника, с другой - пружина наружного запорного элемента, пружина наружного запорного элемента расположена концентрично пружине золотника и опирается на его торец, пружины наружного запорного элемента и золотника выполнены в виде единого упругого элемента с опорой на торец золотника.

На фиг. 1 изображен продольный разрез перепускного клапана и его включение в схему гидросистемы; на фиг. 2 - разрез перепускного клапана с концентричным расположением пружин; на фиг. 3 - разрез перепускного клапана с единой пружиной наружного запорного элемента и золотника.

На фиг. 1 перепускной клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, седло 4 между этими отверстиями, цилиндрическую полость 5 с расположенным в ней наружным коническим запорным элементом 6, прижимаемым к седлу 4 пружиной 7, опирающейся на установленную внутри наружного запорного элемента 6 опору 8. В сквозной расточке 9 наружного запорного элемента 6 установлен золотник 10, который имеет со стороны, противоположной входному отверстию 2, буртик 11. Расточка 9 соединена радиальными отверстиями 12 с выходным отверстием 3. На торец золотника 10, расположенный со стороны буртика 11, действует пружина 13, опирающаяся другим концом на опору 8. Цилиндрическая полость 5 на стороне расположения пружины 7 имеет канал 14 для подсоединения гидролинии управляющего давления 15 гидрораспределителя 16.

Входное отверстие 2 перепускного клапана присоединено к напорной гидролинии 17 насоса 18, а выходное отверстие 3 соединено с баком 19. Гидрораспределитель 16 имеет входную гидролинию 20, сливную гидролинию 21 и две рабочие гидролинии 22 и 23, соединенные с потребителем 24. Для передачи сигнала давления потребителя 24 в гидролинию управляющего давления 15 гидрораспределитель содержит клапан ИЛИ 25, к входам которого подсоединены каналы управления 26, 27, соединенные в нейтральной позиции гидрораспределителя 16 со сливной гидролинией 21, а в рабочих позициях соединяемые с рабочими гидролиниями 22, 23. Выход клапана ИЛИ 25 соединен с гидролинией управляющего давления 15, в которой установлен дроссель 28. После дросселя 28 гидролиния управляющего давления 15 имеет линии связи с каналом 14 перепускного клапана и с предохранительным клапаном 29.

Другой пример исполнения перепускного клапана представлен на фиг. 2. В этой конструкции пружина 13 золотника 10 расположена концентрично пружине 7 конического запорного элемента 6. Обе пружины опираются на торец золотника 10 и их усилия воздействия на золотник суммируются. Еще один пример исполнения перепускного клапана представлен на фиг. 3. Эта конструкция имеет единую пружину 30 для конического запорного элемента 6 и золотника 10, что упрощает технологичность конструкции.

Перепускной клапан работает следующим образом.

При нейтральной позиции гидрораспределителя 16 пружинная полость перепускного клапана 5 соединена через канал 14, гидролинию управляющего давления 15, клапан ИЛИ 25, каналы управления 26, 27 и сливную гидролинию 21 с баком 19. Под действием давления в напорной гидролинии 17 наружный конический запорный элемент 6, вместе с золотником 10 преодолевает силу пружины 7 и открывает соединение напорной гидролинии 17 и входного отверстия 2 с выходным отверстием 3 и баком 20, обеспечивая режим разгрузки насоса 18. При этом давление в напорной гидролинии 17 определяется только величиной усилия пружины 7 и находится на низком уровне. При установке в одну из рабочих позиций гидрораспределителя 16, например при перемещении золотника вправо, рабочая гидролиния 15 соединяется через клапан ИЛИ 25 с пружинной полостью 5 перепускного клапана, входной гидролинией 20 и с рабочей гидролинией 22.

До начала движения потребителя с обеих сторон наружного запорного элемента 6 и золотника 10 устанавливается одинаковое давление. Пружина 3, воздействуя на наружный запорный элемент 6, перемещает его на седло 4, тем самым закрывается соединение входного отверстия 2 с баком 19, что вызывает повышение давления в напорной 17 и в рабочей гидролиниях 22. С началом движения потребителя 24 на гидрораспределителе 16 возникает перепад давления. Пониженное давление передается через гидролинию управляющего давления 15 и канал 14 в пружинную полость 5. Под действием повышенного давления во входном отверстии 2 золотник 10, сжимая пружину 13, перемещается, открывая радиальные отверстия 12. Золотник 10 занимает равновесное положение, открывая слив излишней рабочей жидкости из напорной гидролинии 17 в бак 19. Поскольку площадь наружного запорного элемента 6 со стороны пружинной полости 5 больше, чем площадь седла 4 клапана, то этот запорный элемент остается прижатым к седлу 4. Если перепад давления на гидрораспределителе станет меньше давления, соответствующего усилию пружины 13, то золотник 10 перекроет слив рабочей жидкости в бак 19, увеличивая подачу рабочей жидкости к потребителю.

Если давление в гидросистеме достигнет величины настройки предохранительного клапана 29, то он открывается, а рабочая жидкость через гидролинию управляющего давления 15 и предохранительный клапан 29 перетекает в бак 19. На дросселе 28 образуется перепад давления. Пониженное давление через канал 22 передается в пружинную полость 5 клапана. Под действием перепада давления происходит сжатие пружины 13, перемещение золотника 10 и сброс рабочей жидкости в бак 19 через радиальные отверстия 12 в наружном запорном элементе 6. При этом из-за разности площадей, на которые действует высокое давление, наружный конический запорный элемент 6 остается прижатым к своему седлу.

Аналогично работают в гидросистеме варианты конструкции перепускного клапана гидрораспределителя по фиг. 2 и 3.

Перепускной клапан относится к гидравлическим устройствам для управления расходом и давлением рабочей жидкости и может найти применение в гидросистемах тракторов и других мобильных машин для обеспечения режима разгрузки гидросистемы, ее предохранения от повышения давления до предельных значений, регулирования расхода на заданном уровне путем обеспечения постоянного перепада давления на дросселе управления. Перепускной клапан имеет два запорных элемента. Наружный выполнен в виде дифференциального подпружиненного конического клапана со ступенчатой цилиндрической расточкой, обеспечивающего низкие потери давления при холостом перепуске рабочей жидкости. Внутренний запорный элемент выполнен в виде золотника, расположенного в расточке наружного конического запорного элемента, перекрывает его радиальные отверстия и снабжен на торце буртиком, опирающимся на внутреннюю опорную поверхность наружного элемента и служащим опорой пружины золотника. Этот золотник предназначен для перепуска излишков рабочей жидкости при режиме регулирования расхода и обеспечивает более высокий перепад давления на дросселе управления по сравнению с наружным запорным элементом. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Перепускной клапан, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло между этими отверстиями и цилиндрическую полость с установленным в ней наружным коническим запорным элементом, выполненным с радиальными отверстиями, связанными с отверстиями корпуса, и имеющим внутреннюю камеру, в которой установлена пружина, прижимающая его к седлу, и подпружиненный внутренний запорный элемент, отличающийся тем, что камера наружного конического элемента выполнена в виде ступенчатой цилиндрической расточки, а внутренний запорный элемент - в виде золотника, установленного в расточке меньшего диаметра, перекрывающего отверстия конического запорного элемента и снабженного на торце буртиком, опирающимся с одной стороны на внутреннюю опорную поверхность наружного конического запорного элемента, а с другой - служащим опорой пружины золотника. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности наружного запорного элемента установлена опора для пружин. 3. Клапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на опору для пружин, установленную внутри наружного запорного элемента, с одной стороны опирается пружина золотника, а с другой - пружина наружного запорного элемента. 4. Клапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что пружина наружного запорного элемента расположена концентрично пружине золотника и опирается на его торец. 5. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что пружины наружного запорного элемента и золотника выполнены в виде единого упругого элемента с опорой на торец золотника.