ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УПРАВЛЯЕМЫМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2007 года по МПК F15B11/42 F15B13/42 

Изобретение относится к гидравлическому блоку управления с питающим соединительным устройством, имеющим соединение высокого давления и соединение низкого давления, рабочее соединительное устройство с двумя рабочими соединениями для присоединения к управляемому устройству, гидрораспределитель с запорным элементом между питающим соединительным устройством и рабочим соединительным устройством, а также компенсационный клапан, расположенный между соединением высокого давления и гидрораспределителем и находящийся под действием давления между компенсационным клапаном и гидрораспределителем в направлении закрытия. Кроме того, изобретение относится к способу управления гидравлическим управляемым устройством, осуществляемым с помощью гидрораспределителя в режиме регулирования давления.

Такой гидравлический блок управления и такой способ известны из DE 19800721 А1. В направлении открытия компенсационный клапан находится под воздействием пружины и давления, которое подается с помощью закрепленного дросселя. Закрепленный дроссель является составной частью делителя давления. Делитель давления расположен между выходом компенсационного клапана и соединением низкого давления, которое в данном случае выполнено в виде соединения с резервуаром. Таким образом, компенсационный клапан обеспечивает регулирование давления, при котором величина давления подачи в двигатель определяется главным образом положением гидрораспределителя.

В обратном трубопроводе, который идет от двигателя к соединению низкого давления, компенсационный клапан и клапан поддержания нагрузки установлены последовательно. К клапану поддержания нагрузки через один управляющий трубопровод в направлении открытия подается давление подачи в двигатель, а через другой управляющий трубопровод - давление на выходе этого клапана. Таким образом клапан поддержания нагрузки под действием пружины устанавливают в такое положение, что он открывается только тогда, когда разность давлений превышает силу действия пружины.

Если этот двигатель замедляется под действием нагрузки, то тогда необходимо относительно высокое давление подачи. К примеру, при этом нужно сравнительно широко открыть золотник гидрораспределителя, причем величина, на которую должен перемещаться золотник при регулировании высокого давления, зависит от его конструкции. С точки зрения расхода энергии это невыгодно, так как высокое давление, по существу, необходимо только для открытия клапана поддержания нагрузки.

В DE 10216958 В3 была показана еще одна возможность применения компенсационного клапана. Здесь компенсационным клапаном управляют посредством разности давлений в гидрораспределителе и компенсационный клапан поддерживает ее постоянной. Этот способ позволяет осуществить такое регулирование расхода жидкости, при котором подводимое к управляемому блоку количество жидкости зависит от положения запорного элемента. Чем больше сдвигается запорный элемент, тем больше подача и отвод.

В US 4981159 показан гидравлический блок управления, который может быть использован с различными запорными элементами, с одной стороны, для регулирования давления, с другой стороны - для регулирования расхода. Для этого необходимо лишь поменять запорный элемент, который может быть выполнен, в том числе, в виде золотника. В принципе, такую замену осуществить несложно. Тем не менее, эта замена возможна только в том случае, если установка находится не под давлением, еще лучше, если она будет опорожнена. Таким образом, изменение режимов все же требует определенных усилий.

В основе изобретения лежит задача оптимизировать потребление энергии.

В случае гидравлического блока управления, как упомянуто в вводной части, эта задача решается благодаря тому, что в направлении открытия компенсационный клапан находится под действием давления из устройства коммутации, которое по выбору подает к компенсационному клапану либо давление для регулирования давления, либо давление для регулирования расхода.

Такой вариант выполнения позволяет использовать гидравлический блок управления либо в режиме регулирования давления, либо в режиме регулирования расхода жидкости. Для этого не требуется никаких изменений. Достаточно использовать различные давления, которые выбирают с помощью устройства коммутации, а затем целенаправленно подают к компенсационному клапану. Таким образом, в этом случае из двух давлений (давление для регулирования давления и давление для регулирования расхода) можно выбрать такое давление, которое обеспечит режим оптимального потребления энергии. Можно предусмотреть коммутационное устройство для обоих направлений движения управляемого устройства. Однако во многих случаях достаточно предусмотреть коммутационное устройство только для того направления движения, при котором могут возникнуть отрицательные нагрузки. Кроме того, с помощью такого варианта выполнения можно достичь гораздо более удобного обслуживания системы. Раньше при необходимости снизить отрицательную нагрузку, например, с целью сдвинуть стрелу крана, для полного сдвига стрелы крана сначала приходилось создавать отрицательную, а затем положительную нагрузку. Чтобы перейти от отрицательной нагрузки к положительной, необходимо было перемещать приводящий систему в действие элемент. При новом варианте выполнения элемент управления, например рукоятку, можно оставить в установленном положении и при положительном давлении система автоматически переключится на управление расходом.

Предпочтительно, чтобы устройство коммутации подавало на компенсационный клапан более высокое давление из давлений для регулирования давления и потока. Это дает два преимущества. Во-первых, облегчается принятие решения, какое из обоих давлений следует выбрать. Во-вторых, это позволяет автоматизировать работу устройства коммутации. Предпочтительно при приведении в действие гидрораспределителя из определенного положения устройство коммутации будет передавать к компенсационному клапану сначала давление для регулирования давления, а затем - давление для регулирования расхода. Указанное определенное положение может быть нулевым или нейтральным положением, которое для примера будет использовано в нижеследующем разъяснении. В зависимости от конструкции гидрораспределителя это определенное положение может быть и иным. Когда гидрораспределитель выводят из нулевого положения, то он постепенно открывается и таким образом передает рабочую жидкость от соединения высокого давления, которое, как правило, выполнено в виде соединения с насосом, к рабочему соединению. В начальной фазе этого открытия управление осуществляется в режиме регулирования давления, при котором давление на выходе гидрораспределителя существенно зависит от положения запорного элемента гидрораспределителя. Естественно, отдельные давления зависят от конкретной конструкции запорного элемента, например золотника. Таким образом, данное разъяснение дается в качестве примера. Оно предназначено лишь для облегчения понимания сути изобретения. Затем это давление может быть использовано, например, для открытия прочих клапанов системы, например клапана поддержания нагрузки. В этом случае клапан поддержания нагрузки должен быть рассчитан на это относительно низкое давление, которое достигается благодаря регулированию давления. Можно поступить наоборот: сначала выбрать клапан поддержания нагрузки, а затем определить параметры остальных компонентов системы. При превышении этого минимального давления устройство коммутации автоматически переключается в режим регулирования расхода. При таком режиме давление практически определяется только управляемым устройством, то есть подается только необходимое давление. Тогда гидрораспределитель, который предпочтительно должен быть выполнен в виде клапана пропорционального регулирования, подает соответствующее количество рабочей жидкости. Таким образом, если говорить упрощенно, он регулирует скорость, с которой приводится в движение управляемое устройство. Итак, при данном варианте выполнения в диапазоне давлений, который снизу ограничен минимальным давлением, заданным регулированием давления, а сверху при необходимости - предохранительным клапаном, автоматически устанавливается наиболее благоприятное с точки зрения расхода энергии давление, то есть давление, которое необходимо управляемому устройству. Таким образом, в конечном итоге то, какой вид регулирования активизирован, определяют внешние условия. Конечно, это относится и к начальному этапу.

Предпочтительно устройство коммутации с одной стороны соединено с рабочим трубопроводом, расположенным между гидрораспределителем и рабочим соединением, а с другой стороны - с управляющим трубопроводом, который связан с трубопроводом, чувствительным к нагрузке. Естественно, это касается того случая, когда гидрораспределитель находится в рабочем состоянии, то есть запорный элемент выведен из положения покоя, и создано соединение между компенсационным клапаном и одним из рабочих соединений. При приведении в действие запорного элемента давление в рабочем трубопроводе повышается. Пока это давление остается меньше, чем давление в трубопроводе управления, осуществляется регулирование давления. При регулировании давления давление у рабочего соединения, по существу, зависит от положения запорного элемента. При дальнейшем приведении в действие запорного элемента давление у рабочего соединения, например, в зависимости от внешних условий в определенный момент превысит давление в трубопроводе управления. В этом случае осуществляется регулирование давления, при котором давление у рабочего соединения определяется давлением управляемого устройства. Это позволяет реализовать чрезвычайно выгодный с точки зрения потребления энергии режим, так как в данном случае подают давление, необходимое для работы управляемого устройства. В трубопроводе управления имеется так называемый "искусственный" сигнал, зависящий от нагрузки.

Предпочтительно управляющий трубопровод соединяют с выходом делителя давления, помещенным между компенсационным клапаном и соединением низкого давления. Подобный делитель давления может использоваться также для выработки сигнала, зависящего от нагрузки. Однако обычно между делителем давления и чувствительным к нагрузке соединением (LS-соединение) для определенной развязки помещают еще один дроссель. С выхода делителя давления подают давление, под действием которого по направлению открытия находится компенсационный клапан. Это относительно простая конструкция позволяет осуществить регулирование давления.

Предпочтительно делитель давления должен иметь, по меньшей мере, два дросселя, один из которых можно регулировать посредством запорного элемента гидрораспределителя. Этим дросселем, как правило, является дроссель, который расположен между выходом и соединением низкого давления.

В предпочтительном варианте выполнения в делителе давления имеется два дросселя, которые регулируют с помощью запорного элемента гидрораспределителя. Если сопротивление дросселей делителя давления имеет постоянную величину, то давление на выходе гидрораспределителя в диапазоне регулирования давления, по существу, остается неизменным. Если сопротивление дросселей меняется, то давление можно увеличивать или снижать.

В предпочтительном варианте выполнения в устройстве коммутации имеется обратный клапан, который открывается в направлении компенсационного клапана. Это относительно простая конструкция, но она достаточна в том случае, если необходимо лишь передать на компенсационный клапан более высокое из двух давлений.

При этом обратный клапан предпочтительно поместить в запорный элемент гидрораспределителя. В этом случае следует лишь немного изменить блок управления. Нужно лишь незначительно изменить запорный элемент гидрораспределителя.

Устройство коммутации может также иметь переключающий клапан. Переключающий клапан - это, так сказать, обратный клапан с двумя функциями обратного клапана. Такой переключающий клапан также можно поместить в запорный элемент гидрораспределителя.

Предпочтительно поместить клапан поддержания нагрузки, по крайней мере, у одного из рабочих соединений, что позволит посредством давления у другого рабочего соединения его регулировать. Такой клапан называют также управляемым разгруженным клапаном. Для открытия такого клапана поддержания нагрузки необходимо определенное давление. Это давление не должно быть слишком маленьким, чтобы клапан поддержания нагрузки не открылся по ошибке, если утечки или другие неблагоприятные условия приведут к скачку давления, что может вызвать открытие клапана. С помощью управляющего устройства можно поддерживать относительно высокое давление открытия клапана поддержания нагрузки, обеспечивая таким образом необходимый предел безопасности при возрастании давления без излишнего увеличения энергетических затрат на открытие клапана. Для открытия клапана поддержания нагрузки необходимо лишь создать давление у другого рабочего соединения, достаточное для приведения в действие управляющего устройства. Это давление может соответствовать, например, минимальному давлению, которое задается регулированием давления. Таким образом, для снижения нагрузки нужно только создать необходимое давление. Это давление может, например, соответствовать величине давления пружины у компенсационного клапана плюс давление на выходе делителя давления перед гидрораспределителем. Разумеется, в другом подобном варианте выполнения можно использовать обратный компенсационный клапан между управляемым устройством или рабочим соединением и гидрораспределителем.

При этом является предпочтительным, чтобы управляющее устройство имело запорный элемент, который управляется от давления у другого рабочего соединения. Этот элемент при его регулировании создает соединение между одним рабочим соединением и управляющим входом клапана поддержания нагрузки и разрывает его при прекращении регулирования запорного элемента. Это относительно простая конструкция управляющего устройства.

Предпочтительно рабочее соединительное устройство должно соединяться с антикавитационным устройством, которое имеет антикавитационный клапан с золотником антикавитационного клапана. Золотник антикавитационного клапана можно перемещать под действием давления у рабочего соединения и таким образом соединять соединение управляемого устройства и второе рабочее соединение. Это соединение можно осуществить таким образом, что в сторону управляемого устройства практически уже не будет никаких препятствий со стороны дросселей, сужений в блоке клапанов и т.п. Соответственно подпитка может осуществляться с более низким давлением, чем прежде, так что при режиме запуска, то есть в режиме с отрицательными нагрузками, можно обойтись относительно небольшим количеством дополнительной энергии.

Предпочтительно выход устройства коммутации должен соединяться с клапаном ограничения давления. В этом случае с помощью клапана ограничения давления, который устанавливается в зависимости от конкретного применения, можно, например, увеличивать или уменьшать давление для регулирования давления при изменении положения запорного элемента гидрораспределителя.

Эта задача решается способом, упомянутым в вводной части, то есть управление управляемым устройством с помощью гидрораспределителя альтернативно осуществляется в режиме регулирования расхода, а переключение между режимом регулирования давления и режимом регулирования расхода происходит автоматически в зависимости от текущих давлений.

Таким образом, управление управляемым устройством можно осуществлять в благоприятном с точки зрения расхода энергии диапазоне. В режиме регулирования расхода определяющим фактором является давление управляемого устройства. В режиме регулирования давления давление гидрораспределителя является определяющим. В таком случае переход от одного режима к другому зависит от давлений на соединении для управляемого устройства. Для этого можно использовать, например, вышеупомянутое устройство коммутации. Однако этот подход можно реализовать и другим способом, например с использованием компонентов с электрическим управлением.

Далее изобретение описывается с помощью предпочтительных вариантов выполнения, с использованием чертежей. На чертежах показано следующее:

Фиг.1 - первый вариант выполнения гидравлического блока управления;

Фиг.2 - схематичное изображение для пояснения соотношений между давлениями;

Фиг.3 - второй вариант выполнения гидравлического блока управления;

Фиг.4 - упрощенное представление еще одного варианта выполнения гидравлического блока управления;

Фиг.5 - диаграма давлений, соответствующая схеме на фиг.4;

Фиг.6 - немного измененный по сравнению с Фиг.4 вариант выполнения;

Фиг.7 - диаграма давлений, соответствующая схеме на фиг.6;

Фиг.8 - немного измененный по сравнению с Фиг.4 вариант выполнения;

Фиг.9 - диаграма давлений, соответствующая схеме на фиг.8;

Фиг.10 - схематичное представление управляемого устройства с клапаном поддержания нагрузки;

Фиг.11 - схематичное представление подпитывающего устройства.

На Фиг.1 изображен гидравлический блок управления 1, предназначенный для управления управляемым устройством 2. В данном случае управляемое устройство состоит из поршня 3 и цилиндра 4. Поршень 3 делит цилиндр на первую напорную камеру 5 и вторую напорную камеру 6. Обе напорные камеры 5, 6 соединены с рабочими соединениями А, В гидравлического блока управления 1. Вместе рабочие соединения А, В образуют рабочее соединительное устройство.

Блок управления 1 имеет питающее соединительное устройство 7, в котором имеется соединение высокого давления Р, выполненное в виде соединения с насосом, соединение низкого давления Т, выполненное в виде соединения с резервуаром и чувствительное к нагрузке соединение LS.

Между питающим соединительным устройством 7 и рабочим соединительным устройством А, В находится гидрораспределитель 8, в котором в качестве запорного элемента имеется золотник 9. С помощью условно изображенного привода 10, например электромагнитного или управляемого привода, золотник 9 может быть перемещен в пять различных рабочих положений. Эти рабочие положения показаны как пять положений 'а-е'. Однако фактически золотник 9 в гидрораспределителе 8 может перемещаться практически непрерывно, так что он, в сущности, может занять любое промежуточное положение. В данном случае гидрораспределитель 8 выполнен в виде клапана пропорционального управления.

По окружности золотника 9 имеются пазы и прочие выемки, в случае необходимости - отверстия и т.п. По сути это известно и поэтому подробно не описывается. Эти пазы и выемки совмещаются с соответствующими кольцевыми канавками, выемками и отверстиями в корпусе гидрораспределителя 8, при этом в зависимости от положения золотника 9 в большей или меньшей степени открываются или запираются определенные соединения между питающим соединительным устройством 7 и рабочим соединительным устройством А, В. Примеры, в которых показан корпус такого распределителя и соответствующий золотник, известны, например, из упомянутого вначале документа US 4981159. В зависимости от потребностей специалист сможет разработать такой золотник и соответствующий корпус.

Между гидрораспределителем 8 и соединением высокого давления Р находится компенсационный клапан 11. В направлении открытия компенсационный клапан 11 находится под действием силы пружины 12 и давления в управляющем трубопроводе 14. В направлении закрытия компенсационный клапан 11 посредством трубопровода 13 соединяется со своим выходом, то есть точкой между компенсационным клапаном 11 и гидрораспределителем 8. Таким образом, в направлении закрытия компенсационный клапан 11 находится под действием входного давления гидрораспределителя 8.

Для простоты пояснения соединение А будет в дальнейшем называться "подъемное соединение", так как через него рабочая жидкость поступает в большую напорную камеру 5, что приводит к приподниманию или выдвиганию поршня 3. Рабочее соединение В обозначают как "опускное соединение". Сюда поступает нагнетаемая жидкость, чтобы снова опустить или задвинуть поршень 3. К подъемному соединению А присоединен клапан 15 поддержания нагрузки, который можно открыть посредством давления у соединения для опускания В. Клапан 15 шунтируют обратным клапаном 16, который открывается в сторону первой напорной камеры 5.

Подъемное соединение А через обратный компенсационный клапан 17 присоединено к первому рабочему выходу 18 гидрораспределителя 8. Распределитель 8 имеет второй рабочий выход 19, который присоединен к опускному соединению В. Если возникают отрицательные нагрузки, то обратный компенсационный клапан 17 регулирует подъемное соединение А, как это известно, например, из DE 10216958 В3.

Кроме того, гидрораспределитель 8 имеет первый чувствительный к нагрузке выход 20 и второй чувствительный к нагрузке выход 21. В показанном на чертеже нейтральном положении 'с' запорного элемента 9 первый выход 18 и второй выход 19, первый чувствительный к нагрузке выход 20 и второй чувствительный к нагрузке выход 21 присоединены к соединению низкого давления Т. Таким образом, управляющее устройство 2 находится, так сказать, в "плавающем положении".

Рядом с нейтральным положением 'с' расположены блокирующие положения 'b', 'd' запорного элемента 9, при которых к соединению низкого давления Т присоединены только два чувствительных к нагрузке выхода - первый чувствительный к нагрузке выход 20 и второй чувствительный к нагрузке выход 21. При этом оба рабочих выхода - первый выход 18 и второй выход 19 блокированы. При любом из трех рассмотренных положений 'b', 'с', 'd' нагнетательный вход 22 гидрораспределителя 8 блокирован. Нагнетательный вход 22 соединен с выходом компенсационного клапана 11. В положении для подъема 'е' золотник 9 сдвигают таким образом, чтобы первый рабочий выход 18 и первый чувствительный к нагрузке выход 20 были соединены с нагнетательным входом 22. Второй нагнетательный вход 19 и второй чувствительный к нагрузке выход 21 присоединены к соединению низкого давления Т. В этом случае рабочая жидкость под давлением поступает к подъемному соединению А и через обратный клапан 16 попадает в напорную камеру 5. Поршень 3 перемещается вправо. Это обычный рабочий режим.

Напротив, в положении для опускания 'а' второй рабочий выход 19 соединен с нагнетательным входом 22, в то время как первый рабочий выход 18 и первый чувствительный к нагрузке выход 20 присоединены к соединению низкого давления Т.

Второй чувствительный к нагрузке выход 21 соединен с выходом 23 делителя давления, образованным из двух дросселей 24, 25. При этом дроссель 25 помещен между выходом 23 и соединением низкого давления Т. Дроссель 24 помещен между выходом 23 и нагнетальным входом 22. Дроссель 24 может быть выполнен в виде постоянного дросселя, то есть его сопротивление не будет зависеть от положения золотника, в то время как гидравлическое сопротивление дросселя 25 можно менять посредством перемещения золотника 9. Второй чувствительный к нагрузке выход 21 через диафрагму 26 и переключающий клапан 27 соединен с управляющим трубопроводом 14. Далее, второй чувствительный к нагрузке выход 21 посредством второго переключающего клапана 28, расположенного после переключающего клапана 27, присоединен к чувствительному к нагрузке соединению LS питающего соединительного устройства 7.

Первый переключающий клапан 27 посредством диафрагмы 26а соединяют с первым чувствительным к нагрузке выходом 20.

Второй чувствительный к нагрузке выход 21 соединен с входом устройства коммутации 29. С этим устройством коммутации соединен также второй рабочий выход 19. Устройство коммутации 29 в трубопроводе, соединенном со вторым рабочим выходом 19, имеет обратный клапан 30, поэтому у выхода 31 устройства коммутации 29 всегда имеется большее из тех двух давлений, которые действуют у второго рабочего выхода 19 и второго чувствительного к нагрузке выхода 21.

Это приводит к следующему. Если золотник 9 перемещается в положение для опускания 'а', то давление подается к выходу опускного соединения В. Одновременно давление на выходе опускного соединения В открывает клапан поддержания нагрузки 15, поэтому рабочая жидкость может под давлением вытечь из напорной камеры 5. При этом компенсационный клапан 11 регулируют двумя различными способами, которые опять же зависят от внешних условий. Это можно пояснить на следующем примере.

Вначале давление у второго чувствительного к нагрузке выхода 21 превышает давление у второго рабочего выхода 19. Это объясняется тем, что золотник 9 в начале своего движения вместе с распределителем 8 оказывает сравнительно большее дросселирующее действие. В этом случае давление у второго рабочего выхода 19 меняется пропорционально движению золотника 9. На Фиг.2 этому случаю соответствует участок Р1. В этом диапазоне блок управления 1 функционирует как регулятор давления. Но как только вследствие дальнейшего движения запорного элемента 9 дросселирующее действие между элементом 9 и корпусом распределителя 8 уменьшается, а давление у второго рабочего выхода 19 превышает давление у второго чувствительного к нагрузке выхода, то это давление начинает использоваться для управления компенсационным клапаном 11. Гидрораспределитель 8 работает как регулятор расхода, то есть расход регулируется в зависимости от положения золотника 9 в распределителе 8. Напротив, давление определяется управляемым устройством 2. Верхняя граница определяется предохранительным клапаном 32. Соответствующий предохранительный клапан 32' установлен также у второго рабочего соединения А.

Если дроссель 24 между нагнетальным входом 22 и выходом 23 также выполнен в виде регулируемого дросселя, то есть он меняет положение в зависимости от положения золотника 9 в распределителе 8, то в этом случае получается показанная на Фиг.2 нижняя наклонная кривая 33. Эта кривая представляет собой зависимость минимального давления гидрораспределителя от отклонения 'х' золотника. По вертикальной оси на Фиг.2 откладывается комбинированное давление Н, то есть давление, которое частично состоит из давления, регулирующего давление, а частично - из давления, регулирующего расход. Диапазон "Управление расходом" означает, что здесь регулируется только расход. Давление устанавливается автоматически. Изменение внешних условий вызывает ряд последовательных изменений в регулировании давления и расхода.

К опускному соединению В известным образом присоединен управляемый запорный клапан 34.

С помощью Фиг.4 разъясним принцип действия еще раз. Одни и те же детали обозначены здесь теми же номерами ссылок. Дополнительно на данном чертеже представлен насос с регулируемой подачей 35, который регулируют посредством чувствительного к нагрузке соединения LS. Здесь распределитель 8 символически представлен лишь в виде двух "больших" дросселей 36, 37, "малого" дросселя 25 и дросселя 24. Большие дроссели 36, 37 и малый дроссель 25 регулируют в зависимости от положения золотника 9 в распределителе 8.

Если золотник 9 в гидрораспределителе 8 перемещается, то дроссели 36, 37 открываются, а дроссель 25 закрывается. Это вызывает возрастание кривой минимального давления, которая показана на Фиг.2. Если дроссель 25 открывается, то получается падающая кривая. Если дроссель 36 все еще открыт в незначительной степени, то он создает высокое сопротивление, тогда в зависимости от внешних условий, то есть остальных давлений в системе, давление возникающее, например, у второго рабочего выхода 19, меньше, чем у напорного входа 22. Падение давления на неподвижном дросселе 24 небольшое, так как регулируемый дроссель 25 в начале движения золотника 9 открыт незначительно. Соответственно давление у выхода 23 превышает давление у второго рабочего выхода 19, и обратный клапан 30, который, как показано на чертеже, может быть также помещен в золотник 9, остается закрытым. Таким образом, компенсационный клапан 11 регулируют также посредством разности давлений между нагнетательным входом 22 и выходом 23. Тогда давление у второго рабочего выхода 19 пропорционально смещению золотника 9. Давление выбирают таким, чтобы при достижении им максимального значения мог открыться клапан поддержания нагрузки 25. Чтобы открыть клапан 15, большее давление не нужно. В этом диапазоне золотник смещается примерно на 1-2 мм.

Если сопротивление дросселя 36 уменьшается в еще большей степени, то давление у второго рабочего выхода 19 повышается, причем до тех пор, пока оно не превысит давление у выхода 23. В этом случае открывается обратный клапан 30, то есть устройство коммутации 29 переходит от регулирования давления к регулированию расхода. Как только открывается обратный клапан 30, поток к потребителю 2 начинает определяться положением золотника 9. Давление, напротив, определяется управляемым устройством. В этом диапазоне золотник смещается еще на 3-4 мм.

Благодаря этому получается весьма энергосберегающий режим. Соответствующая диаграмма показана на Фиг.5. Минимальное давление Н1 достигается в любом случае. Это минимальное давление задано благодаря делению давления между дросселями 24 и 25. Максимальное давление Н2 ограниченно предохранительным клапаном 32. Между Н1 и Н2 давление определяется потребителем 2.

На Фиг.6 показана немного измененный вариант выполнения. Одни и те же детали обозначены одинаковыми номерами ссылок. Здесь вместо обратного клапана 30 стоит переключающий клапан 38, один вход которого соедининен со вторым рабочим выходом 19, а второй вход - с выходом 23. В данном случае, как видно из Фиг.7, получается практически тот же рабочий режим. Переключающий клапан 38 передает к компенсационному клапану 11 более высокое из двух давлений, которые действуют у второго рабочего выхода 19 и выхода 23.

Если это необходимо, переключающий клапан 38 также может быть интегрирован в золотник 9.

На Фиг.8 схематично представлен вариант выполнения, который, по существу, соответствует тому примеру, который показан на Фиг.4. Здесь трубопровод управления 14 соединен не только с выходом 23, но и с предохранительным клапаном 39, который открывается в сторону резервуара Т. Разгрузка устанавливается в зависимости от управляемого устройства 2. Благодаря этому, как показано на Фиг.9, в диапазоне регулирования расхода получается кривая минимального давления 40, которая может смещаться в пределах двух границ 41, 42.

Во всех трех вариантах давление при регулировании расхода определяется управляемым устройством 2. Если давление, создаваемое регулированием давления, слишком мало для перемещения управляемого устройства, например груза, то режим работы меняется на режим регулирования расхода.

При регулировании давления создается минимальное давление, которое определяется дросселем 24. Это минимальное давление устанавлено таким образом, чтобы его хватало для открытия клапана поддержания нагрузки 15. Каким образом можно уменьшить это давление у опускного соединения В, будет показано далее, при рассмотрении Фиг.10.

На Фиг.1 блок управления устроен таким образом, что он может приводить в действие двигатель для поднятия груза. Соответственно в этом случае достаточно, чтобы устройство коммутации 29 имело обратный клапан 30 только для опускного соединения В.

На Фиг.3 показан блок управления 1, предназначенный для приведения в действие управляемого устройства 2, которое может перемещаться в обоих направлениях и создавать в обоих направлениях отрицательную нагрузку, например, при создании режима давления в случае прямого или обратного хода роторного двигателя, который используется для привода транспортного средства.

Одинаковые детали обозначены теми же номерами, как и на Фиг.1.

Существенное отличие по сравнению с Фиг.1 состоит в том, что в данном случае для каждого из обоих рабочих выходов 18, 19 предусматривается по одному обратному клапану 30, 30', поэтому компенсационный клапан 11 в каждом направлении движения может осуществлять как регулирование давления гидрорегулятора 8, так и регулирование расхода. Соответственно для другого рабочего соединения А также предусмотрен делитель давления с двумя дросселями 24', 25' и выходом 23', причем, если золотник 9 перемещается в положение Е, то выход 23' соединяется с диафрагмой 26а. Два положения блокировки b', 'd' здесь не предусмотрены.

Если золотник 9 находится в положении 'е', то обратный клапан "принимает решение", какое из давлений больше - у первого рабочего выхода 18 или у первого чувствительного к нагрузке выхода 20; это давление используется для регулирования компенсационным клапаном 11 через управляющий трубопровод 14.

Разумеется, если бы на опускное соединение В постоянно действовало самое низкое давление, то клапан поддержания нагрузки 15 открывался бы с трудом. Выход из этого положения показан на Фиг.10.

Клапан поддержания нагрузки 15 имеет управляющий вход 43, соединенный с управляющим устройством 44. В управляющем устройстве имеется золотник 45, который может смещаться под действием давления, которое действует у опускного соединения В. Если, как показано на чертеже, золотник не сдвинут, то управляющий вход 43 клапана 15 практически замыкается накоротко или присоединяется к соединению низкого давления Т.

Если же давление на опускном соединении В повышается до определенного уровня, то золотник 45 сдвигается и через переключающий клапан 46 соединяет напорную камеру 5 с управляющим входом 43. В этом случае клапан 15 открывается. В то же время на опускном соединении В необходимы лишь незначительные давления.

В трансмиссионном приводе 2' при создании режима давления необходимо пополнять рабочую жидкость, чтобы избежать кавитации. Чтобы осуществить это пополнение при низких давлениях, предусмотрено представленное на Фиг.11 антикавитационное устройство 47, которое может соединяться с обоими рабочими соединениями А, В. Разумеется, между антикавитационным устройством 47 и блоком управления 1 могут быть помещены и другие элементы, например показанный на чертеже клапан поддержания нагрузки 15.

Дроссели 48, 49 представляют собой сопротивления, которые получаются из характеристик клапанного блока, к которому присоединен привод 2'. Клапанный блок здесь подробно не показан.

Привод 2' соединен с обоими рабочими соединениями А, В. Кроме того, посредством обратных клапанов 50, 51 он соединен с общей точкой подпитки 52. При этом обратные клапаны 50, 51 открываются в сторону привода 2'.

Точка подпитки 52 соединена с выходом 53 антикавитационного клапана 54. В антикавитационном клапане 54 имеется золотник 55, к этому золотнику подается управляющее давление от обоих рабочих соединений А, В. Если давление на рабочем соединении А превышает давление на рабочем соединении В, то золотник 55 сдвигается таким образом, что рабочее соединение В соединяется с выходом 53. После этого привод 2' может подпитываться из рабочего соединения В с более низким давлением. Это рабочее соединение, как правило, соединяется с резервуаром.

При изменении условий давление на рабочем соединении В перемещает золотник 55 таким образом, что выход 53 соединяется с рабочим соединением А, и привод 2' получает возможность всасывать рабочую жидкость из рабочего соединения А с низким давлением.

Так как подпитка происходит за дросселями 48, 49, то есть при относительно незначительных сопротивлениях для пополнения рабочей жидкости необходимо сравнительно невысокое давление.

Если прежде для того, чтобы учесть потери в дросселях 48, 49 (эти потери являются паразитными), считалось, что для подпитки необходимо давление примерно 50 бар, то теперь можно обойтись, например, давлением 30 бар.

С данным блоком управления можно иметь нагрузку с величиной, меньшей установленного значения, например 30 бар. При превышении этого значения происходит регулирование в соответствии с уровнем нагрузки, который задается управляемым устройством, или, говоря иными словами, регулирование расхода.

Блок управление позволяет работать с функцией "регулирование на входе" или функцией "регулирование на выходе", причем система способна решить самостоятельно, какую из этих возможностей следует использовать.

Чтобы избежать кавитации, в трансмиссионном приводе 2' при отрицательных нагрузках на входе всегда может действовать положительное давление. При использовании цилиндра (Фиг.1) можно позаботиться о том, чтобы с помощью определенного минимального давления вывести клапан поддержания нагрузки 15 из действия, то есть о том, чтобы этот клапан мог открываться при отрицательной нагрузке. И в этом случае кавитации практически не происходит.

Блок и способ предназначены для управления гидравлическим приводом. Блок содержит соединение высокого давления, соединение низкого давления и два рабочих соединения, гидрораспределитель с запорным элементом между питающим соединительным элементом и рабочим соединительным элементом, компенсационный клапан, расположенный между соединением высокого давления и гидрораспределителем, и находится в направлении закрытия под действием давления между компенсационным клапаном и гидрораспределителем. Компенсационный клапан в направлении открытия находится под действием давления из устройства коммутации, которое по выбору подает к компенсационному клапану либо давление для регулирования давления, либо давление для регулирования расхода. Технический результат - оптимизация потребления энергии. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Гидравлический блок управления с питающим соединительным устройством, имеющим соединение высокого давления и соединение низкого давления, рабочее соединительное устройство с двумя рабочими соединениями для присоединения к управляемому устройству, гидрораспределитель с запорным элементом между питающим соединительным устройством и рабочим соединительным устройством, а также компенсационный клапан, который расположен между соединением высокого давления и гидрораспределителем, причем компенсационный клапан находится под действием давления между компенсационным клапаном и гидрораспределителем в сторону закрытия, отличающийся тем, что компенсационный клапан (11) в направлении открытия находится под действием давления из устройства коммутации (29, 30, 30', 38), которое по выбору подводит к клапану либо давление для регулирования давления, либо давление для регулирования расхода.2. Гидравлический блок управления по п.1, отличающийся тем, что устройство коммутации (29, 30, 30', 38) подводит к компенсационному клапану (11) более высокое давление из двух давлений: давления для регулирования давления и давления для регулирования расхода.3. Гидравлический блок управления по п.1, отличающийся тем, что устройство коммутации (29, 30, 30', 38) при приведении в действие находящегося в определенном положении гидрораспределителя сначала подает на компенсационный клапан давление для регулирования давления, а затем - давление для регулирования расхода.4. Гидравлический блок управления по п.1, отличающийся тем, что устройство коммутации (29, 30, 30', 38) с одной стороны соединено с рабочим трубопроводом, расположенным между гидрораспределителем (8) и рабочим соединением (А, В), а с другой стороны - с управляющим трубопроводом (14), соединенным с чувствительным к нагрузке трубопроводом.5. Гидравлический блок управления по п.4, отличающийся тем, что управляющий трубопровод (14) соединен с выходом (23) делителя давления (24, 25), находящимся между компенсационным клапаном (11) и соединением низкого давления (Т).6. Гидравлический блок управления по п.5, отличающийся тем, что делитель давления (24, 25) имеет, по меньшей мере, два дросселя, один из которых выполнен с возможностью регулирования посредством запорного элемента (9) гидрораспределителя (8).7. Гидравлический блок управления по п.5 или 6, отличающийся тем, что делитель давления (24, 25) имеет два дросселя, выполненные с возможностью регулирования посредством запорного элемента (9) гидрораспределителя (8).8. Гидравлический блок управления по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что устройство коммутации (29, 30, 30', 38) имеет обратный клапан (30, 30'), открывающийся в направлении компенсационного клапана (11).9. Гидравлический блок управления по п.8, отличающийся тем, что обратный клапан (30, 30') расположен в запорном элементе (9) гидрораспределителя (8).10. Гидравлический блок управления по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что устройство коммутации (29, 30, 30', 38) имеет переключающий клапан (38).11. Гидравлический блок управления по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что, по меньшей мере, у одного из рабочих соединений (А) находится клапан (15) поддержания нагрузки, который с помощью управляющего устройства (44) может быть открыт давлением, действующим на другом рабочем соединении (В).12. Гидравлический блок управления по п.11, отличающийся тем, что управляющее устройство (44) имеет управляющий запорный элемент (45), управляемый давлением на втором рабочем соединении (В, А), причем при управлении указанное управляющее устройство (44) создает соединение от одного рабочего соединения (А, В) до управляющего входа (43) клапана поддержания нагрузки (15), а при прекращении управления оно прерывает это соединение.13. Гидравлический блок управления по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что рабочее соединительное устройство (А, В) соединено с антикавитационным устройством (47), имеющим антикавитационный клапан (54) с золотником (55) антикавитационного клапана, выполненным с возможностью смещения под воздействием давления на рабочем соединении (А, В) и создающим соединение между соединением управляемого устройства (53) и вторым рабочим соединением (В, А).14. Гидравлический блок управления по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что выход устройства коммутации (29, 30, 30', 38) соединен с клапаном (39) ограничения давления.15. Способ управления гидравлическим управляемым устройством, которым управляют с помощью гидрораспределителя в режиме регулирования давления, отличающийся тем, что управление управляемым устройством от гидрораспределителя попеременно осуществляют в режиме регулирования расхода, а переключение между режимом регулирования давления и режимом регулирования расхода происходит автоматически в зависимости от текущих давлений.