ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КЛАПАННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F15B13/43 

Изобретение относится к гидроприводу карьерного бурового станка, осуществляющего управление подачей бурового става в процессе бурения взрывных скважин, а также управление вспомогательными гидравлическими механизмами станка, с расходом жидкости Q=400 л/мин.

Другие области применения изобретения: гидроприводы станков, прессов, листогибов, мобильной техники и другого гидрофицированного оборудования.

Аналогом изобретения является "Способ распределения жидкости для гидравлического управления механизмами карьерного бурового станка с помощью трехлинейного блочного клапанного распределения с защитой гидролинии от перегрузок и гидроударов", описанный в заявке на изобретение №2006128942/20(031450), поданной ОАО "Лебединский ГОК" г.Губкин, Белгородской обл., 09.08.2006 года.

Способ основан на использовании в гидроприводе клапанного распределения рабочей жидкости. Совпадение существенных признаков с заявленным на изобретение устройством заключается в применении в распределении рабочей жидкости управляемых клапанов.

Аналогом (прототипом) изобретения является цифровой клапанный гидропривод ГЭК-250, KP822X025-01/03.98, производства ГСКТБ ГА, г.Гомель, Республика Беларусь, который представляет собой набор клапанных гидрораспределителей, смонтированных на функциональном гидроблоке управления и, в частности, с секцией, обеспечивающей функции дискретного управления пуском, остановом и направлением движения исполнительных органов. Совпадение существенных признаков с заявленным на изобретение устройством заключается в использовании в распределении рабочей жидкости управляемого клапана.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения заключается в получении технического решения на четырехлинейное, многопозиционное гидравлическое устройство клапанного распределения, обеспечивающее управление потоком рабочей жидкости и создающее заданное направление течения посредствам электрического и гидравлического (от собственного потока) управления, рассчитанное на расход жидкости Q=160-600 л/мин и рабочее давление р=20-25 МПа.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик гидравлического привода бурового станка.

Поставленная цель достигается с помощью заявленного на изобретение гидравлического устройства клапанного распределения, содержащего металлический корпус прямоугольной формы (1), имеющий внутренние каналы, четыре внешние отводные линии и независимые сливные каналы, управляемые клапаны (2), состоящие из затвора (3), пилота (4), фланца (5) с подводными, отводными и сливным каналами и встроенной заглушкой (6) в одном из двух каналов a, b подвода (отвода) давления управления к затвору, обратные клапаны (7), встроенные в корпус в отводных каналах внешних линий подвода и отвода рабочей жидкости, отличающегося от известных тем, что исходное состояние (позиция) устройства выполнено комбинацией количества и местом установки заглушки во фланцах, обратными клапанами, подводящими давление управления от внешних (подводящей и отводящей) линий к затворам управляемых клапанов, посредством которых изменяется их положение с нормально открытых на нормально закрытые и наоборот, причем таких позиций двенадцать, а последующие изменения исходного состояния (позиций) устройства осуществляются комбинацией и количеством пилотов, включаемых электрическими средствами, при этом обратные клапаны позволяют осуществлять подвод (отвод) рабочей жидкости к любой из четырех внешних линий.

Устройство разработано как альтернатива золотниковым электрогидрораспределителям типа Р203, Р323, РПГ20, РПГ32 (В.К.Свешников, Гидрооборудование: Международный справочник. Книга 2. Гидроаппаратура. ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ-2002 г.).

Расходные характеристики устройства составляют Q=380-500 л/мин при условных проходах рабочих каналов D_y 30 и управляемых клапанов D_y25.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР

Фиг.1, 2, 3 - гидравлическое устройство клапанного распределения трубного монтажа, виды, разрезы;

Фиг.4 - гидравлическое устройство клапанного распределения стыкового монтажа;

Фиг.5 - гидравлическая схема устройства:

1 - корпус устройства;

2 - управляемый клапан-аналог управляемого клапана МКГВ/ЗФ2Э, производства РУП "Гомельский завод "Гидропривод", Республика Беларусь, г.Гомель;

3 - затвор;

4 - фланец;

5 - пилот-электрогидрораспределитель ВЕ6.574А, производства ОАО "Гидроаппарат", г.Ульяновск;

6 - заглушка;

7 - обратный клапан;

8 - корпус-гнездо с уплотнением;

9 - шарик;

10 - пружина;

Фиг.6 - схема позиций, получаемых установкой заглушек в каналах фланцев 6 и включением пилотов 5 управляемых клапанов 2;

Фиг.7 - гидравлическая схема управления механизмами карьерного бурового станка СБШ-250 МНА-32,091.02.72.0000 производства ОАО «Рудгормаш», г.Воронеж;

Фиг.8 - гидравлическая схема карьерного бурового станка с использованием в ней заявленного на изобретение гидравлического устройства клапанного распределения:

11 - электрогидрораспределитель Р203 АЛ1-14, производства ОАО «Гидроаппарат», г.Ульяновск;

12 - электрогидрораспределитель Р203 АЛ2-24, производства ОАО «Гидроаппарат», г.Ульяновск;

13 - гидроцилиндры механизма подачи бурового станка;

14 - гидроблок управления механизмами сборки разборки бурового става станка, 091-59.53.0000;

15 - гидроблок управления вспомогательными механизмами (домкраты, мачта и др.), 091-02.78.0103, станка;

16 - управляемый гидрозамок;

17 - гидронасос подачи рабочей жидкости;

18 - предохранительный клапан;

19 - гидронасос подвода давления управления;

20 - клапан давления;

Фиг.8 - гидравлическая схема карьерного бурового станка СБШ-250 МНА-32 с использованием в ней заявленного на изобретение гидравлического устройства клапанного распределения (вариант);

Фиг.9 (Схемы 7, 6, 5) - варианты исполнения гидравлического устройства клапанного распределения.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Устройство, Фиг.1, 2, 3, 4, состоит из металлического корпуса 1 прямоугольной формы с внутренними и внешними отводными каналами, четырех однотипных управляемых клапанов 2, в состав которых входят затвор 3, фланец 4 и пилот 5. Затвор включает в себя дифференциальный клапан, взаимодействующий с гильзой, и пружину, причем разгрузка надклапанной полости затвора осуществляется по независимым каналам. Фланец имеет внутренние подводные и сливной каналы, выведенные на стыковую плоскость (в устройстве стыкового монтажа), и внешний сливной канал (в устройстве трубного монтажа), при этом для подвода давления управления в надклапанную полость затвора от пилота выполнены два отверстия а, b с резьбой, в одном из которых встроена заглушка 6, которая совместно с гидравлической схемой пилота устанавливает исходное исполнение управляемого клапана (нормально закрытое или нормально открытое), а в комбинации с остальными - исходную гидравлическую схему устройства, причем при одном типе пилота таких комбинаций двенадцать, Фиг.6. Дифференциальный затвор позволяет осуществлять подвод рабочей жидкости как с торца, так и сбоку клапана, а соответственно и отвод ее во внешнюю линию. В частности, при разгрузке надклапанной полости затвор открывается при подаче рабочей жидкости в любом направлении. В связи с чем давление управления на закрытие клапана поступает в надклапанную полость затвора как с торца, так и сбоку клапана, а это, в свою очередь, позволяет подводить рабочую жидкость к любой из четырех внешних линий. Для подвода давления управления в надклапанную полость затвора в корпусе выполнены каналы, в которые встроены обратные клапаны 7, содержащие корпус-гнездо 8 с уплотнением, шарик 9 и пружину 10, и по сути, выполняют логическую функцию "ИЛИ", но при этом обеспечивают более надежную герметизацию каналов от перетечек жидкости из одного в другой, а также простоту и технологичность выполнения и установки клапана.

Наличие абсолютно одинаковых элементов устройства и их взаимозаменяемость определяет его унифицированность, а применение дифференциальных обратных клапанов и заглушек, обеспечивающих многопозиционность с подводом рабочей жидкости к любому из внешних выводов - универсальность.

Все элементы устройства изготовлены из сталей соответствующих марок.

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

Распределение потока рабочей жидкости устройством, Фиг.1, 2, основано на электрогидравлическом управлении клапанами 2 переводом их с нормально открытого состояния в нормально закрытое и наоборот.

Исходное состояние устройства выбирается исходя из технического задания, проекта, гидравлической схемы или иных технических условий посредством установок заглушек 6 в резьбовые каналы а или b фланцев 4.

На Фиг.5, Схема 1, приведена гидравлическая схема устройства клапанного распределения, в котором заглушки установлены в резьбовых каналах a, при этом надклапанная полость затвора 3 разгружена через канал b и пилот 5. Рабочая жидкость по каналу Р подводится к внешним каналам А, В, Т через нормально открытые управляемые клапаны. Согласно ГОСТ 2.781-68 приведенное исходное состояние устройства соответствует четырнадцатой (14) схеме распределения.

На Фиг.5, Схема 2, приведена гидравлическая схема устройства клапанного распределения, в котором заглушки установлены в резьбовых каналах b фланцев, при этом надклапанная полость затворов нагружается давлением, подводимым из внешних линий Р, А, В через обратные клапаны 7, пилоты и каналы а - все управляемые клапаны нормально закрыты, что соответствует сорок четвертой (44) схеме распределения. Комбинируя количеством и местом установок заглушек а или b, возможно выполнить двенадцать схем распределения, а имея исходную (любую) схему распределения, остальные одиннадцать (Фиг.6) выполняются посредством электрических средств включения пилотов устройства, при этом подвод рабочей жидкости может осуществляться к любой из четырех внешних линий.

На Фиг.7 (Схема 3) приведена существующая гидравлическая схема управления механизмами карьерного бурового станка СБШ-250 МНА-32, в которой применены электрогидравлические распределители (далее гидрораспределители) 1P203M2-14 (11) и 1Р203АЛ2-24 (12) с дистанционным подводом давления управления от насоса (19) и сливом с пилота, соединенным с общим сливом. Гидрораспределитель (11) обеспечивает подвод рабочей жидкости от насоса (17) либо к гидрораспределителю (12), либо к гидроблокам (14, 15). В исходном состоянии все линии соединены со сливом. Гидрораспределитель (12) обеспечивает управление гидроцилиндрами (13) механизма подачи бурового става, осуществляющего создание осевого усилия на забой скважины, а также его маневровые перемещения, в том числе и по дифференциальной схеме. Во избежание падения бурового става при остановах в магистраль штоковых полостей устанавливается управляемый гидрозамок (16). Одним из недостатков данных гидрораспределителей является их малая пропускная способность (Q_ном=200 л/мин при требуемых Q_ном=400 л/мин).

На Фиг.8 (Схема 4) приведена гидравлическая схема того же станка с применением в ней двух гидравлических устройств клапанного распределения, причем устройства независимы друг от друга и в исходном состоянии посредством установок заглушек 6 в каналах а или b фланцев 4, имеют: в системе управления гидроцилиндрами пятьдесят четвертую (54) схему распределения, в системе управления гидроблоками вспомогательными механизмами - тридцать четвертую (34), с запиранием потока рабочей жидкости на последнем и свободным ее отводом на слив через первое, при этом магистрали гидроблоков (14, 15) разгружены, а штоковые полости гидроцилиндров заперты. Дальнейшее распределение потока и управление механизмами осуществляется комбинацией и количеством включаемых электрическими средствами пилотов и давления собственного потока, переводящих управляемые клапаны устройств с нормально закрытых на нормально открытые и наоборот. В частности, приведенная гидравлическая схема исключает применение насоса подвода давления управления (19) и управляемого гидрозамка (16).

На Фиг.9 приведены варианты конструктивного исполнения гидравлического устройства клапанного распределения в виде гидравлических схем, в которых наличие или отсутствие каналов между двумя параллельными управляемыми клапанами 2, соединяющими боковые поверхности затворов 3, образуит:

Схема 5 - пятилинейное гидравлическое устройство клапанного распределения с подводом двух независимых потоков рабочей жидкости P₁, Р и отводом их в независимые каналы А и В либо подвод обоих потоков как в линию А, так и в линию В, а также в обе линии;

Схема 6 - четырехлинейное гидравлическое устройство клапанного распределения с подводом двух независимых потоков рабочей жидкости P₁, Р и отводом их в независимые каналы А и В либо подвод обоих потоков как в линию А, так и в линию В, а также в обе линии;

Схема 7 - шестилинейное гидравлическое устройство клапанного распределения с подводом двух независимых потоков рабочей жидкости P₁, Р и отводом их в линии А, В и С, D.

ПОЛУЧАЕМЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

- Высокая герметичность.

- Легкость в управлении, простота изготовления.

- Высокая надежность и ремонтопригодность.

- Возможность получения одним устройством любой из двенадцати фиксированных позиций с полной взаимозаменяемостью составных элементов.

Устройство предназначено для клапанного распределения рабочей жидкости различным гидравлическим потребителям. Устройство содержит металлический корпус прямоугольной формы, имеющий внутренние каналы, четыре внешние отводные линии и независимые сливные каналы, управляемые клапаны, состоящие из затвора, пилота, фланца с подводными, отводными и сливным каналами со встроенной заглушкой в одном из двух каналов подвода (отвода) давления управления к затвору, обратные клапаны, встроенные в корпус в отводных каналах внешних линий подвода и отвода рабочей жидкости. Исходная позиция устройства выполнена комбинацией количества и местом установок заглушек во фланцах, обратными клапанами, подводящими давление управления от внешних подводящей и отводящей линий к затворам управляемых клапанов, посредством которых изменяется их положение с нормально открытых на нормально закрытые и наоборот, причем таких позиций двенадцать, а дальнейшее изменение позиций устройства осуществляется комбинацией и количеством пилотов, включаемых электрическими средствами, при этом обратные клапаны позволяют осуществлять подвод (отвод) рабочей жидкости к любой из четырех внешних линий. Технический результат - высокая герметичность, легкость в управлении и простота изготовления, высокая надежность и ремонтопригодность. 9 ил.

Гидравлическое устройство клапанного распределения, содержащее металлический корпус прямоугольной формы, имеющий внутренние каналы, четыре внешние отводные линии и независимые сливные каналы, управляемые клапаны, состоящие из затвора, пилота, фланца с подводными, отводными и сливным каналами со встроенной заглушкой в одном из двух каналов подвода (отвода) давления управления к затвору, обратные клапаны, встроенные в корпус в отводных каналах внешних линий подвода и отвода рабочей жидкости, отличающееся тем, что исходное состояние (позиция) устройства выполнено комбинацией количества и мест установок заглушек во фланцах, обратными клапанами, подводящими давление управления от внешних подводящей и отводящей линий к затворам управляемых клапанов, посредством которых изменяется их положение с нормально открытых на нормально закрытые и наоборот, причем таких позиций двенадцать, а дальнейшее изменение исходного состояния устройства осуществляется комбинацией и количеством пилотов, включаемых электрическими средствами, при этом обратные клапаны позволяют осуществлять подвод (отвод) рабочей жидкости к любой из четырех внешних линий.