ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F15B13/06 

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

Известные гидрораспределители, например, по DE 3546336 A1 F 15 B 11/16 от 2.07.1987 г. , предназначенные для независимого от нагрузки управления несколькими одновременно работающими потребителями, имеют для поддержания постоянного перепада давления на управляющих кромках золотника двухходовый дросселирующий клапан, расположенный в гидролинии, подающей рабочую жидкость к золотнику от источника питания. Поршень клапана нагружен в направлении закрытия давлением, поступающим к золотнику, а в направлении открытия - давлением выходящего после золотника потока и давлением пружины. Благодаря этому клапану на золотнике создается постоянный перепад давления при различных давлениях нагрузки потребителей. В таких гидрораспределителях источник питания, например, регулируемый насос развивает давление наиболее нагруженного потребителя, которое при помощи избирательной системы клапанов ИЛИ подводится к регулятору подачи насоса. Однако заданные скорости одновременно работающих потребителей сохраняются только в случае, если максимальная подача насоса превышает их суммарную потребность в расходе. Когда максимальная подача насоса становится меньше суммарной потребности в расходе одновременно работающих потребителей, дросселирующий клапан менее нагруженного потребителя поддерживает постоянный перепад давления на золотнике за счет сокращения расхода, поступающего к более нагруженному потребителю. Поэтому заданное соотношение скоростей одновременно работающих потребителей нарушится.

Этот недостаток устранен в известном по DE 3634728 A1, кл. F 15 B 11/16 от 21.04.1988 г. гидрораспределителе для независимого от нагрузки управления несколькими одновременно работающими гидравлическими потребителями, имеющем для управления количеством рабочей жидкости между потребителем и источником питания золотник и расположенный на пути рабочей жидкости к потребителю двухходовый дросселирующий клапан, нагруженный в направлении открытия давлением, действующим в гидролинии на выходе дросселирующих кромок золотника, а в направлении закрытия давлением нагрузки наиболее нагруженного потребителя, которое через систему клапанов ИЛИ подведено в гидролинию управляющего давления. В такой конструкции за счет постоянного перепада давления на золотниках одновременно работающих потребителей независимо от величины подачи насоса обеспечивается заданное установкой золотников соотношение скоростей потребителей, т. е. синхронность их работы. Основной золотник в этом гидрораспределителе имеет два последовательно соединенных контура: для регулирования расхода и изменения направления подачи рабочей жидкости. Поэтому золотник содержит большое количество рабочих поясков, а гидрораспределитель имеет увеличенный габаритный размер по длине.

От указанного недостатка свободен гидрораспределитель, выполненный по Европейскому патенту 0053323, кл. B1 F 15 B 11/16 от 1986 г. В этой конструкции гидрораспределителя в каждой рабочей гидролинии, ведущей к потребителю, расположен двухходовый дросселирующий клапан. Поршень двухходового дросселирующего клапана нагружен в направлении открытия давления, действующим со стороны золотника, а в противоположном направлении - пружиной и давлением наиболее нагруженного потребителя. Известный гидрораспределитель обеспечивает синхронность работы одновременно работающих потребителей в случае, если максимальная подача насоса окажется меньше их суммарной потребности. Рабочие кромки этого гидрораспределителя выполняют обе функции управления потребителем: регулирование расхода и изменение направления подачи рабочей жидкости. Поэтому золотник имеет более простую укороченную конструкцию, а габарит гидрораспределителя по длине сокращен. Но недостатки этой конструкции состоят в том, что слив рабочей жидкости из потребителя осуществляется через управляемый обратный клапан, минуя основной золотник, двухходовый дросселирующий клапан снабжен пружиной и обратным клапаном для разгрузки рабочей гидролинии, а расположение двухходовых дросселирующих клапанов в рабочих гидролиниях за пределами основного золотника требует увеличения размеров конструкции. Применение пружины в дросселирующем клапане, создавая дополнительное переменное от расхода сопротивление, вносит погрешность в величину перепада давления и соответственно снижает точность и стабильность регулирования скорости потребителя.

Цель изобретения состоит в снижении габаритов конструкции, повышении точности и стабильности регулирования расхода.

Для достижения указанной цели в гидрораспределителе для независимого от нагрузки управления несколькими одновременно работающими гидравлическими потребителями, имеющем для управления количеством рабочей жидкости между потребителем и источником питания дросселирующий золотник, вход напорной гидролинии, сливные каналы и расположенный в каждой рабочей гидролинии двухходовый дросселирующий клапан, нагруженный в направлении открытия давлением, действующим на выходе дросселирующих кромок золотника, а в направлении закрытия давлением нагрузки наиболее нагруженного потребителя, которое через систему клапанов ИЛИ подведено в гидролинию управляющего давления, золотник имеет с каждой стороны от входа напорной гидролинии разделенные между собой полости, в каждой из которых расположен поршень двухходового дросселирующего клапана, образующий в этой полости внутреннюю камеру, соединенную отверстиями в золотнике с рабочей гидролинией и имеющую дополнительные отверстия на участке золотника, отделяющем вход напорной гидролинии от рабочей гидролинии, и внешнюю камеру с отверстиями, имеющими возможность соединения с гидролинией управляющего давления.

Благодаря такому исполнению гидрораспределителя дополнительные отверстия в золотнике, перекрытые в нейтральной позиции, имеют возможность при перемещении золотника в рабочую позицию одновременно выполнять функции регулирования расхода и изменения направления подачи рабочей жидкости к потребителю. Камера внутренней полости золотника, соединенная с этими отверстиями и отверстиями, выходящими к рабочим гидролиниям, по существу является участком рабочей гидролинии, в котором располагается поршень двухходового клапана, который имеет возможность под действием давления наиболее нагруженного потребителя перекрывать выходные отверстия внутренней полости золотника и тем самым увеличивать давление в потоке рабочей жидкости, поступающей из напорной гидролинии для питания менее нагруженного потребителя.

Обе внутренние камеры полости золотника, соединенные с рабочими гидролиниями, разделены проставкой, свободно перемещаемой под действием давления в одной из камер в сторону рабочей гидролинии с низким давлением, а внешние камеры имеют возможность соединения отверстиями в золотнике с гидролинией управляющего давления. В другом исполнении гидрораспределителя внутренние камеры разделены между собой неподвижной стенкой внутри полости золотника, а внешние камеры постоянно соединены отверстиями в золотнике с гидролинией управляющего давления. В обоих исполнениях каналы гидрораспределителя, предназначенные для соединения рабочих гидролиний с напорной или сливной гидролиниями, занимают минимальное пространство в корпусе, несмотря на расположение в каждой из рабочих гидролиний двухходового дросселирующего клапана, помещенного во внутреннюю полость золотника.

Устройство гидрораспределителя в соответствии с изобретением более подробно поясняется на приведенных чертежах, где на фиг. 1 - продольный разрез одной секции гидрораспределителя в первом исполнении; на фиг. 2 - продольный разрез одной секции гидрораспределителя во втором исполнении; на фиг. 3 - принципиальная гидравлическая схема гидрораспределителя по фиг. 1 в двухсекционном варианте с питанием от регулируемого насоса; на фиг. 4 - принципиальная гидравлическая схема гидрораспределителя по фиг. 2 (в двухсекционном варианте с питанием от регулируемого насоса).

На фиг. 1 в сквозном продольном отверстии корпуса 1 гидрораспределителя расположен золотник 2, во внутренней полости которого находятся поршни двухходовых дросселирующих клапанов 3, 4 и проставка 5. Отверстие, в котором расположен золотник, имеет центральную расточку 6, соединенную с напорной гидролинией 7, две расточки 8 и 9, соединенные соответственно с рабочими гидролиниями 10, и две расточки 12 и 13, соединенные со сливными каналами 14 и 15, и две крайние расточки 16 и 17, соединенные каналами 18, 19 с гидролинией управляющего давления 20, исходящей из выхода клапана ИЛИ 21.

Внутренняя полость золотника 2 разделена проставкой 5 на два цилиндрических участка, в каждом из которых поршни двухходовых дросселирующих клапанов 3, 4 образуют внутренние 23, 24 и внешние 24, 25 камеры. Внутренние камеры 22, 23 имеют входные 26, 27 и выходные 28, 29 радиальные отверстия, а внешние камеры 24, 25 имеют радиальные отверстия 30, 31. В нейтральной позиции золотника входные отверстия 26, 27 отделены от центральной расточки 6, соединенной с напорной гидролинией 7. Выходные отверстия 28, 29 посредством кольцевых выточек 32 и 33 в золотнике соединены с расточками 8 и 9 с соответствующими рабочими гидролиниями 10 и 11, а расточками 12 и 13 соединены со сливными каналами 14 и 15. В кольцевые полости, образованные отверстием корпуса 1 и выточками 32 и 33 золотника 2, выходят каналы 34 и 35, соединенные с выходом клапана ИЛИ 21.

В каждую из рабочих гидролиний 10 и 11 установлены обратные клапаны 36, 37, управляемые плунжером 38. Со стороны торцев золотника 2 расположены выходы каналов 39, 40, соединенных со сливными каналами 14, 15.

На фиг. 1 проставка 5 во внутренней полости золотника 2 выполнена в виде поршня, радиальные отверстия 30, 31 внешних камер 24, 25 имеют возможность соединения при перемещении золотника с крайними расточками 16, 17 и далее через каналы 18, 19 с гидролинией управляющего давления 20.

На фиг. 2 изображен второй вариант исполнения гидрораспределителя, золотник которого имеет неподвижную перегородку 41. Кроме того, в отличие от гидрораспределителя на фиг. 1, внешние камеры 24, 25 посредством отверстий 30, 31, крайних расточек 16, 17 постоянно соединены каналами 18, 19 с гидролинией управляющего давления 20. Возможно также соединение крайних расточек 16, 17 с гидролинией управляющего давления 20 по фиг. 1.

На фиг. 3 изображена принципиальная схема гидрораспределителя первого исполнения, который состоит из двух золотниковых секций 42 и 43, имеющих присоединения A₁, B₁ и A₂, B₂ для потребителей. Питание гидрораспределителя осуществляется от регулируемого насоса 44, оснащенного регулятором расхода 45 с пружиной 46. Пружинная полость регулятора расхода 45 соединена гидролинией 47 с управляющей гидролинией 20, а противоположная полость - с напорной гидролинией 7. Слив рабочей жидкости происходит в бак 48.

Изображенная на фиг. 4 принципиальная схема гидрораспределителя второго исполнения имеет общую линию связи 49, постоянно соединяющую внешние камеры 24, 25 с гидролинией управляющего давления 20. В связи с этим на схеме не показаны каналы 18, 19 и позиции их соединения посредством радиальных отверстий 30, 31 с внешними камерами 24, 25. В остальном обозначения элементов схемы на фиг. 4 аналогичны обозначениям на фиг. 3.

Гидрораспределитель в первом исполнении работает следующим образом (фиг. 1, 2, 3).

В нейтральной позиции золотников обеих секций входы клапанов ИЛИ 21 соединены каналами 34, 35 через выточки 32, 33 золотника, расточки 12, 13 корпуса со сливными каналами 14, 15 и баком 48. В управляющей гидролинии 20 создается давление слива. Под действием давления в напорной гидролинии 7 регулятор расхода 45, преодолевая усилие пружины 46, выводит насос 44 на минимальную подачу и давление, соответствующее усилию пружины 46. Гидролинии потребителей заперты обратными клапанами 36, 37.

При перемещении золотника 2 одной из секций, например 42, в рабочую позицию, например влево, золотник 2 займет в корпусе 1 положение, при котором будет отсоединена от рабочей гидролинии 11 расточка 13, сообщенная со сливным каналом 15, канал 34 перекрыт, а центральная расточка 6 соединится с входными отверстиями 27 золотника 2. Таким образом, напорная гидролиния 7 будет соединена через входные отверстия 27, внутреннюю камеру 23, выходные отверстия 29 с рабочей гидролинией 11, которая через канал 35 и клапан ИЛИ 21 соединится с управляющей гидролинией 20 и далее через гидролинию 47 с пружинной полостью регулятора расхода 45. Давление в полостях регулятора 45 станет одинаковым, что вызовет смещение регулирующего органа регулятора расхода 45 под действием усилия пружины 46 в сторону увеличения подачи регулируемого насоса 44. Соответственно будет увеличиваться давление в напорной 7 и рабочей 11 гидролиниях гидрораспределителя до тех пор, пока не начнется движение потребителя, а на входных отверстиях 27 золотника 2 не образуется перепад давления, соответствующий усилию пружины 46 регулятора расхода 45. Насос 44 будет подавать в рабочую гидролинию 11 такое количество рабочей жидкости, которое соответствует степени открытия отверстий 27 золотника 2. Изменяя степень открытия входных отверстий 27 золотника 2 можно изменять производительность насоса и расход поступающей к потребителю рабочей жидкости пропорционально перемещению золотника 2. Слив рабочей жидкости из противоположной полости потребителя осуществляется через обратный клапан 36, открываемый плунжером 38, который под действием давления жидкости в рабочей гидролинии 11 перемещается влево, и соединенные между собой расточки 8 и 12, проходное сечение между которыми при перемещении золотника 2 влево увеличивается, обеспечивая проход сливаемой рабочей жидкости через канал 14 в бак 48.

При перемещении золотника, управляющего вторым потребителем, ко второму входу клапана ИЛИ будет подведено давление нагрузки этого потребителя. В гидролинию управляющего давления 20 поступит давление наиболее нагруженного потребителя. Это давление через расточку 17 и отверстия 31 поступит во внутреннюю камеру двухходового дросселирующего клапана 4, который в золотнике менее нагруженного потребителя перекроет выходные отверстия 29, создавая тот же перепад на входных отверстиях 27 золотника, какой возникает на золотнике более нагруженного потребителя. Внешняя камера 24 посредством отверстий 30, каналов 39 и 14 соединится с баком 48. Под давлением, действующим в камере 23, проставка 5 вместе с поршнем двухходового дросселирующего клапана 3 переместится в крайнее левое положение, не препятствуя проходу рабочей жидкости через внутреннюю камеру 23 и обеспечивая ее герметичную изоляцию от внутренней камеры 22.

Гидрораспределитель работает аналогично при движении золотника вправо от нейтрального положения.

Гидрораспределитель во втором исполнении (фиг. 2, 4) работает так же, как и гидрораспределитель в первом исполнении, но в связи с наличием неподвижной стенки 41 положение поршней двухходовых дросселирующих клапанов 3, 4 зависит только от перепада давления, действующего на торцы этих поршней. Постоянное соединение внешних камер 24, 25 с гидролинией управляющего давления 20 обеспечивает более быструю реакцию секций гидрораспределителя на изменение давления нагрузки.

Таким образом, независимо от разности в нагрузках обоих потребителей величина поступающего к ним расхода будет определяться величиной перемещения золотника. В случае, если максимально возможная подача насоса окажется меньше, чем суммарный расход действующих потребителей, соотношение расходов, поступающих к потребителям, сохранится пропорциональным открытию проходных сечений их золотников в связи с равенством перепада давления.

Поскольку в рабочих гидролиниях 10, 11 гидрораспределителя применены управляемые обратные клапаны 36, 37, то нет необходимости использовать в двухходовом дросселирующем клапане пружину, которая при установке в контур регулирования перепада давления создает погрешность и нестабильность в регулировании расхода и обеспечении синхронности работы потребителей.

Изобретение предназначено для управления расходом рабочей жидкости в гидросистемах и обеспечивает независимое от нагрузки регулирование расхода, поступающего к нескольким одновременно работающим потребителям. В каждой рабочей гидролинии, проходящей через внутреннюю полость золотника, гидрораспределитель содержит двухходовый дросселирующий клапан, который компенсирует разницу в давлениях нагрузки потребителей, поддерживая одинаковый перепад давления на дросселирующих кромках золотников потребителей с различной нагрузкой. Гидрораспределитель обеспечивает синхронизацию скорости одновременно работающих потребителей в случае, если общая потребность потребителей в расходе превышает максимальную подачу насоса. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидрораспределитель, преимущественно для независимого от нагрузки управления несколькими одновременно работающими гидравлическими потребителями, имеющий для управления количеством рабочей жидкости между потребителем и источником питания дросселирующий золотник, вход напорной линии, сливные каналы и расположенный в каждой рабочей гидролинии двухходовой дросселирующий клапан, нагруженный в направлении открытия давлением, действующим на выходе дросселирующих кромок золотника, а в направлении закрытия - давлением нагрузки наиболее нагруженного потребителя, которое через систему клапанов ИЛИ подведено в гидролинию управляющего давления, отличающийся тем, что золотник имеет с каждой стороны от входа напорной гидролинии разделенные между собой полости, в каждой из которых расположен поршень двухходового дросселирующего клапана, образующий в этой полости внутреннюю камеру, соединенную отверстиями в золотнике с рабочей гидролинией и имеющую дополнительные отверстия на участке золотника, отделяющем вход напорной гидролинии от рабочей гидролинии, и внешнюю камеру с отверстиями, имеющими возможность соединения с гидролинией управляющего давления. 2. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что внешняя камера постоянно соединена отверстиями в золотнике с гидролинией управляющего давления. 3. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что внутренние камеры обоих двухходовых дросселирующих клапанов разделены между собой проставкой. 4. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что внутренние камеры обоих двухходовых дросселирующих клапанов разделены между собой неподвижной стенкой внутри полости золотника.