КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЗКИ И ЗАЩИТЫ ОТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА ДЛЯ НАГРУЖАЕМЫХ ДАВЛЕНИЕМ РЕЗЕРВУАРОВ С РАБОЧЕЙ СРЕДОЙ В СИСТЕМАХ ПИТАНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ МАШИН Российский патент 2009 года по МПК F16K31/122 F16K47/10 F16D33/16 

Изобретение относится к комбинированному устройству для разгрузки и защиты от гидравлического удара для нагружаемых давлением резервуаров с рабочей средой в системах питания рабочей средой гидродинамических машин и к системе питания рабочей средой гидродинамических машин.

Гидродинамические машины в виде гидродинамических муфт, гидродинамических ретардеров или гидродинамических преобразователей частоты вращения/крутящего момента известны из уровня техники в многочисленных выполнениях. Всем им присуще то, что для реализации определенной функции используются силы течения. Гидродинамические компоненты при использовании в транспортных средствах или установках с резко изменяющимися режимами включаются и выключаются посредством заполнения рабочей жидкостью облопаченного рабочего контура и его опорожнения. В частности, гидродинамические ретардеры, включающие в себя действующее в качестве роторного лопаточного колеса первичное колесо и действующее в качестве статорного лопаточного колеса, преимущественно неподвижное вторичное колесо, заполняются и опорожняются за счет оказания статического давления на уровень рабочей среды. Для этого система питания рабочей средой содержит резервуар, в котором находится рабочая среда, причем резервуар с рабочей средой, по меньшей мере, косвенно соединен, по меньшей мере, с одним впускным отверстием в рабочую полость гидродинамического ретардера и выпускным отверстием из рабочей полости. При нагружении давлением резервуара с рабочей средой последняя как бы вдавливается в рабочую полость. В то же время при работе гидродинамического ретардера в соответствии с условиями, в частности частотой вращения роторного лопаточного колеса или имеющимися выпускными отверстиями из рабочей полости и направлением канала, возникает определенная циркуляция рабочей среды, причем она происходит преимущественно с вовлечением в этот процесс резервуара с рабочей средой. Для опорожнения гидродинамического ретардера резервуар с рабочей средой разгружают, т.е. удаление рабочей среды из рабочей полости гидродинамического ретардера происходит при этом, по существу, за счет вращения роторного лопаточного колеса через соединение между выпускным отверстием и резервуаром с рабочей средой. Разгрузка резервуара с рабочей средой происходит, как правило, посредством разгрузочного устройства, преимущественно в виде клапана, который расположен между разгрузочным пространством и внутренним пространством резервуара с рабочей средой и, при необходимости, либо прерывает, либо, по меньшей мере, частично освобождает соединение между разгрузочным пространством и внутренним пространством резервуара с рабочей средой. Для приложения накладывающегося давления к уровню рабочей среды с резервуаром с рабочей средой, как правило, согласовывают систему подачи напорной среды, которая включает в себя, по меньшей мере, один источник напорной среды, соединенный с внутренним пространством резервуара с рабочей средой, причем соединение происходит преимущественно в свободной от рабочей среды зоне, т.е. выше уровня рабочей среды. Процесс опорожнения осуществляют, в частности, посредством расширения в резервуаре с рабочей средой и с использованием вращения роторного лопаточного колеса. При этом, однако, из-за повышения температуры в резервуар с рабочей средой возвращается больше масла, чем предварительно подавалось, а, кроме того, за счет непосредственного контакта рабочей среды с воздухом он растворяется, и происходит нежелательное вспенивание, в частности образование пузырьков. Это приводит к тому, что в резервуаре с рабочей средой при нескольких последовательных процессах торможения возникла бы так называемая (область повышенного давления) воздушная подушка, а это, в свою очередь, привело бы к тому, что при неизменном нагружении уровня рабочей среды тормозное действие уменьшилось бы. Далее именно при нескольких последовательных процессах торможения, характеризующихся необходимым чередованием опорожнения и заполнения рабочей полости, образование пузырьков очень нежелательно, поскольку из-за попадания воздуха оно усиливается и смесь рабочей среды и воздуха может попасть в разгрузочную систему, что при определенных условиях может привести к полному прекращению функционирования, в частности, когда для разгрузки используются те же трубопроводные соединения, что и для нагружения давлением.

В основе изобретения лежит задача создания как можно более стабильных условий в резервуаре с рабочей средой при опорожнении гидродинамической машины и после него, причем речь идет о как можно более быстрой установке зеркала рабочей среды. Далее в самой значительной степени должно быть предотвращено образование пузырьков, и должна происходить как можно более быстрая разгрузка внутреннего пространства резервуара с рабочей средой при желаемом опорожнении гидродинамической машины, причем присоединенные к ней системы должны быть защищены от ненужного ввода рабочей среды. Решение согласно изобретению должно отличаться при этом как можно более простой и недорогой конструкцией.

Решение согласно изобретению охарактеризовано признаками п.1 формулы. Предпочтительные варианты описаны в зависимых пунктах. Система питания рабочей средой описана в п. 11.

Согласно изобретению резервуару с рабочей средой, нагружаемому давлением, придают комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара. Далее предусмотрены, по меньшей мере, одна сообщаемая с внутренним пространством резервуара с рабочей средой впускная камера и сообщаемая с разгрузочным пространством выпускная камера. Впускной и выпускной камерам придан разгрузочный клапан, включающий в себя перемещаемое в корпусе тело и неподвижное седло, причем седло расположено в корпусе с возможностью запирания впускной камеры от выпускной камеры при взаимодействии с телом. Далее комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара включает в себя устройство для защиты от гидравлического удара. Оно содержит пластину для защиты от гидравлического удара (далее - противоударная пластина), установленную с возможностью перемещения вне корпуса на направляющем элементе, причем направляющий элемент соединен с телом разгрузочного клапана, проходит через впускную камеру и на своей обращенной от тела концевой области имеет упор для движения противоударной пластины. Противоударной пластине придано далее седло на корпусе для запирания впускной камеры. Между противоударной пластиной и направляющим элементом предусмотрено, по меньшей мере, одно место дросселирования. С телом клапана связано исполнительное устройство.

Решение согласно изобретению обеспечивает объединение функции разгрузочного клапана и защиты от гидравлического удара в одном конструктивном блоке, причем оно происходит с минимальными затратами при использовании одних и тех же элементов. При этом обе функции согласованы, однако, между собой в отношении их активирования, что происходит, в частности, за счет связи направляющего элемента для противоударной пластины с движением тела клапана. За счет непосредственного взаимодействия тела клапана и противоударной пластины с впускной камерой обеспечивается также интеграция обеих функций в минимальном конструктивном пространстве, причем, однако, гарантировано, что функция противоударной пластины может быть реализована, тем не менее, свободно в соответствии с устанавливающимися условиями давления.

Преимущественно корпус выполнен цилиндрическим, так что тело клапана выполнено также цилиндрическим. Благодаря этому выполнению возможно, в частности, легкое уплотнение за счет использования стандартных уплотнительных элементов, например, в виде уплотнительных колец на седле клапана. Направляющий элемент выполнен также цилиндрическим, так что и при воздействии усилия всегда обеспечивается оптимальное перемещение противоударной пластины без перекоса. Возможны также другие профили. Однако, в частности, в отношении силовых условий, не всегда равномерно устанавливающихся на обращенной от корпуса торцевой стороне противоударной пластины, эти профили могут привести к ее перекосу.

Исполнительное устройство для тела клапана может быть выполнено по-разному. В простейшем случае тело выполнено в виде поршня. Он выполнен с возможностью нагружения напорной средой на обращенной от седла клапана торцевой стороне. Для этого в корпусе предусмотрена управляющая напорная камера, в которую через соответствующее присоединение может подаваться требуемое управляющее давление. Это может происходить гидравлически или пневматически. Чтобы не мешать протеканию через клапан и обеспечить самопроизвольный возврат поршня, на обращенной от седла клапана стороне тела клапана, т.е. поршня, предусмотрен выступ, который проходит через соответствующее сквозное отверстие в перегородке корпуса и на обращенной от тела концевой области несет образующий упорную поверхность выступ, причем эта упорная поверхность через пружину опирается на корпус, в частности перегородку. Это обеспечивает самопроизвольный возврат при уменьшении давления в напорной камере. Отдельные длины выступа тела клапана, в частности поршня, рассчитаны таким образом, что в разгруженном состоянии разгрузочный клапан этого комбинированного устройства открыт и тем самым, по меньшей мере, частично освобождает соединение между впускной и выпускной камерами. Тем самым, именно при использовании в транспортных средствах можно для приведения в действие комбинированного устройства для разгрузки и защиты от гидравлического удара прибегнуть к имеющимся так и так системам, здесь, в частности, напорным системам. Использование других исполнительных устройств также возможно, однако, предполагает соответствующие затраты на управление.

Как уже сказано, направляющий элемент и противоударная пластина выполнены цилиндрическими. Место дросселирования между направляющим элементом и противоударной пластиной реализуют при этом преимущественно за счет посадки между внешней периферией направляющего элемента и внутренней периферией сквозного отверстия в противоударной пластине. В результате возникает кольцеобразный дросселирующий зазор, обеспечивающий равномерный переход смеси рабочей среды и воздуха.

Направляющий элемент выполнен согласно одному предпочтительному варианту в виде просечного штифта, т.е. уже за счет своего выполнения имеет упорную поверхность. Этот просечной штифт разъемно соединен с телом клапана. Если тело образовано поршнем, выполненным преимущественно цилиндрическим, то просечной штифт в зоне, направленной к впускной камере торцевой стороны поршня, соединяется с ним. Преимущественным, однако, является расположение при выполнении в виде цилиндрических элементов всегда на одной общей оси, т.е. поршень, просечной штифт и противоударная пластина характеризуются общей осью симметрии.

Корпус комбинированного устройства для разгрузки и защиты от гидравлического удара может быть выполнен цельным. Преимущественно он состоит, однако, по меньшей мере, из двух герметично соединенных между собой частей. При этом впускная камера образована преимущественно концевым элементом, который соединен с главной частью корпуса, несущей присоединения для выпускной камеры, причем преимущественно в зоне соединения расположено седло клапана.

Комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара выполнено в простейшем случае в виде 2-ходового 2-позиционного клапана с дополнительной функцией защиты от гидравлического удара, причем противоударная пластина согласована со входной камерой. Возможны также другие модификации клапанного устройства, которые, однако, усложнили бы его в отношении конструктивного воплощения.

Комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара располагают в системах питания рабочей средой гидродинамических машин. При этом комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара располагают в соединении между нагружаемым давлением резервуаром с рабочей средой и разгрузочным пространством. Разгрузочное пространство может представлять собой при этом окружающее пространство или другое предусмотренное в установке или транспортном средстве функциональное пространство, которое может быть нагружено давлением. Клапанное устройство расположено при этом таким образом, что оно предусмотрено либо в соединительной линии или соединительном канале, причем тогда следует обратить внимание на то, чтобы противоударная пластина также находилась в нем или могла быть частично направлена в резервуар с рабочей средой, например, если предусмотрена возможность ввинчивания подобного клапана в стенку корпуса резервуара с рабочей средой.

Система питания рабочей средой гидродинамической машины, содержащей, по меньшей мере, одно первичное и одно вторичное колеса, охватывающие заполняемую рабочей средой рабочую полость, содержит далее соединительные линии между резервуаром с рабочей средой и, по меньшей мере, одним впуском в рабочую полость и, по меньшей мере, одним выпуском из рабочей полости. Для создания требуемого давления рабочей среды для заполнения гидродинамического компонента, в частности рабочей полости гидродинамического компонента, в резервуар с рабочей средой подают давление. Для этого ему придана система подачи напорной среды, включающая в себя, по меньшей мере, один источник напорной среды, связанный с внутренним пространством резервуара с рабочей средой. Сам резервуар с рабочей средой выполнен с возможностью приведения в герметичное состояние с целью заполнения. Для разгрузки резервуар с рабочей средой связан с разгрузочным пространством, которое может быть составной частью системы подачи напорной среды или же образовано отдельным разгрузочным пространством, также имеющимся в распоряжении в машине. В зависимости от функциональной системы для первичного и вторичного колес гидродинамическая машина может быть выполнена в виде гидродинамического ретардера, гидродинамической муфты или гидродинамического преобразователя частоты вращения/крутящего момента. В частности, для гидродинамических ретардеров подобная система находит применение в целях быстрого заполнения и опорожнения. Возможно также применение в гидродинамических муфтах, в частности управляемых и регулируемых гидродинамических муфтах. Ниже принцип действия поясняется также с помощью особенно предпочтительного применения при использовании в системе питания рабочей средой гидродинамических ретардеров. Для заполнения комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара находится в закрытом состоянии, т.е. впускной канал, связанный с внутренним пространством резервуара с рабочей средой, герметично закрыт от выпускной камеры, т.е. соединение блокировано. В соответствии с этим через систему подачи напорной среды, в частности источник напорной среды, во внутреннее пространство резервуара с рабочей средой может подаваться требуемое давление, которое за счет своего действия на уровень рабочей среды вдавливает последнюю в рабочую полость ретардера. При этом возникает рабочий контур, причем во время работы дополнительно к рабочему контуру в рабочей полости происходит циркуляция рабочей среды, характеризующаяся перемещением рабочей среды от рабочей полости снова к рабочей полости за пределами рабочей полости. Это происходит прежде всего в целях охлаждения. Если ретардер должен быть выключен, то требуется подать рабочую среду снова в резервуар. Для этого его разгружают. Срабатывает комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара, в частности открывается разгрузочный клапан. Этот процесс протекает в простейшем случае за счет понижения давления в напорной камере комбинированного устройства для разгрузки и защиты от гидравлического удара, в результате чего тело клапана приподнимается от седла, создавая, таким образом, связь между впускной и выпускной камерами. При этом одновременно за счет импульса и соответственно имеющихся условий во внутреннем пространстве резервуара с рабочей средой противоударная пластина своей обращенной к корпусу торцевой стороной движется в направлении корпуса и прилегает к предусмотренному для этого седлу в корпусе. Это означает, что противоударная пластина в этом состоянии перекрывает доступ к впускной камере. В частности, при вводе смеси рабочей среды и воздуха в резервуар с рабочей средой часть через дросселирующий зазор попадает во впускную камеру и на обращенной к корпусу поверхности противоударной пластины создает противодавление. Если давление при вертикальном монтаже, возникающее за счет действия веса, больше, чем на обращенной от корпуса торцевой стороне противоударной пластины, то она падает вниз и освобождает соединение между внутренним пространством резервуара с рабочей средой и впускной камерой. Комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара препятствует при этом быстрому переходу смеси рабочей среды и воздуха в разгрузочное пространство и служит для успокоения уровня масла, а также для стекания проникающей через дросселирующий зазор части рабочей среды в резервуар. Таким образом, рабочая среда снова отделяется от воздуха, и даже при быстром чередовании процессов опорожнения и заполнения больше не возникает опасности образования области избыточного давления в резервуаре с рабочей средой.

Величина дросселирующего зазора выбрана так, что соотношение площадей поперечных сечений клапана и зазора составляет более 10, особенно предпочтительно 40-65.

Решение согласно изобретению поясняется ниже с помощью чертежей, на которых изображают:

- фиг.1: в схематично упрощенном виде интеграцию комбинированного устройства для разгрузки и защиты от гидравлического удара в системе питания рабочей средой гидродинамической машины, в частности, в виде гидродинамического ретардера;

- фиг.2: в схематично упрощенном виде конструкцию особенно предпочтительного комбинированного устройства для разгрузки и защиты от гидравлического удара.

На фиг.1 в схематично упрощенном виде с помощью согласованной с гидродинамической машиной 1 системы 2 питания рабочей средой, включающей в себя резервуар 3 с рабочей средой, изображены расположение и выполнение соответствующего изобретению комбинированного устройства 4 для разгрузки и защиты от гидравлического удара. Гидродинамическая машина 1 содержит, по меньшей мере, одно первичное колесо 5 и одно вторичное колесо 6, образующие заполняемую рабочей средой рабочую полость 7. В зависимости от установки, связи и выполнения первичного 5 и вторичного 6 колес гидродинамическая машина 1 может быть выполнена в виде гидродинамического ретардера. В этом случае первичное колесо 5 действует в качестве ротора, а вторичное колесо 6 - в качестве статора, причем вторичное колесо 6 в этом случае установлено неподвижно. При выполнении в виде гидродинамической муфты первичное колесо 5 действует в качестве насосного колеса, а вторичное колесо 6 - в качестве турбинного колеса, причем первичное колесо 5 жестко связано с приводной частью, а вторичное колесо 6 - с ведомой частью. Далее возможно также выполнение гидродинамической машины 1 в виде гидродинамического преобразователя частоты вращения/крутящего момента, причем в этом случае дополнительно предусмотрено, по меньшей мере, одно направляющее колесо.

Система 2 питания рабочей средой содержит закрытый, нагружаемый давлением резервуар 3 с рабочей средой, причем он выполнен с возможностью соединения с выпуском 8 из рабочей полости 7 гидродинамической машины 1 с возможностью связи, по меньшей мере, с одним впуском 9 в рабочую полость 7 с образованием контура 51. Заполнение и опорожнение гидродинамической машины 1, а также желаемое управление степенью заполнения происходит за счет приложения статического давления p_statisch к уровню 10 рабочей среды в резервуаре 3. Для этого система 2 питания рабочей средой содержит систему 11 подачи напорной среды, которая придана резервуару 3 и связана, по меньшей мере, с внутренним пространством 12 резервуара 3. Связь с внутренним пространством 12 происходит при этом в свободной от рабочей среды в состоянии покоя зоне, т.е. выше максимально устанавливающегося уровня 10 рабочей среды. Далее резервуар 3, в частности его внутреннее пространство 12, по меньшей мере, косвенно связан с разгрузочным пространством 13. В качестве разгрузочного пространства 13 можно рассматривать при этом любое пространство с меньшим уровнем давления, чем в резервуаре 3. Разгрузка может происходить при этом в простейшем случае в окружающее пространство или для ускорения удаления рабочей среды из рабочей полости 7 гидродинамической машины 1 в эту полость. В соединение между внутренним пространством 12 и разгрузочным пространством 13 интегрировано комбинированное устройство 4 для разгрузки и защиты от гидравлического удара. Его конструкция согласно особенно предпочтительному варианту в виде клапанного устройства 14, содержащего, по меньшей мере, два присоединения - первое 15 и второе 16, преимущественно в виде 2-ходового 2-позиционного клапанного устройства 17 с интегрированной функцией защиты от гидравлического удара, изображена на фиг. 2. Термин «присоединение» следует при этом понимать не как конструктивный элемент, а функционально. Под этим подразумеваются, следовательно, любые возможности соединения. Это означает, что речь может идти об отверстиях, выступах или других отдельных элементах, имеющих связь с помощью соединительных элементов с соответствующими устройствами - резервуаром 3 и разгрузочным пространством 13. Второе присоединение 16 связано при этом, по меньшей мере, косвенно с разгрузочным пространством 13, тогда как первое присоединение 15 связано с резервуаром 3, в частности с его внутренним пространством 12. Комбинированное устройство 4 для разгрузки и защиты от гидравлического удара объединяет в себе конструктивно разгрузочный клапан 52 и устройство 53 защиты от гидравлического удара. Обе системы благодаря конструктивной связи также функционально связаны между собой. Устройство 4 содержит корпус 18, в котором расположены впускная камера 54, сообщаемая через присоединение 15 с резервуаром 3, в частности его внутренним пространством 12, и выпускная камера 55, сообщаемая через второе присоединение 16 с разгрузочным пространством 13. Впускная 54 и выпускная 55 камеры являются составной частью разгрузочного клапана 52. Разгрузочный клапан 52 содержит установленное с возможностью перемещения в корпусе 18 тело 56 клапана и неподвижное седло 57, которое расположено так, что при взаимодействии с телом 56 полностью запирает соединение между впускной 54 и выпускной 55 камерами. С телом 56 связано исполнительное устройство 58. При выполнении устройства 4 в виде 2-ходового 2-позиционного клапанного устройства 17 с защитой от гидравлического удара оно имеет, по существу, цилиндрическую конструкцию. Корпус 18 выполнен преимущественно цилиндрическим. Корпус 18 имеет в положении монтажа на фиг. 1 ориентированные в вертикальном направлении, т.е. перпендикулярно, стенки 19, а при выполнении в цилиндрической форме они образованы цилиндрическим корпусом, причем на нем параллельно или вдоль оси симметрии перемещается тело 56 клапана в виде поршня 20. С его помощью возможны, по меньшей мере, два пути для протекающей через клапанное устройство 52 среды. В первом функциональном положении соединение между впускной и выпускной камерами блокировано, тогда как во втором функциональном положении это соединение, по меньшей мере, частично освобождается. В первом функциональном положении поршень 20 прилегает к седлу 57. Последнее в простейшем случае образовано корпусом 18, преимущественно, однако, как здесь показано, предусмотрен уплотнительный элемент 22, который герметизирует седло 57 относительно поршня 20. По монтажным причинам для этого в простейшем случае корпус 18 выполнен составным. Впускную камеру 54 располагают в цилиндрическом концевом элементе 23, соединенном с основной частью 21 корпуса 18 без возможности проворота. Возможно также его выполнение непосредственно на корпусе 18. В изображенном случае обе камеры 54, 55 и присоединения 15, 16 ориентированы перпендикулярно друг другу. Однако возможен также угол >0 и <180° или >180° и <360°. Преимущественно первое присоединение 15 и тем самым также впускная камера 54 ориентированы в направлении силы тяжести, т.е. в вертикальном направлении. Это означает, что описывающая их ось при цилиндрическом выполнении преимущественно совпадает с осью симметрии корпуса 18. С телом 56 связано исполнительное устройство 58. Оно включает в себя нагружаемую напорной средой полость 60 в корпусе 18, причем давление действует на обращенную от седла торцевую поверхность поршня 20. Для этого при нагружении давлением поршня 20 он должен герметично перемещаться в корпусе 18, по меньшей мере, в зоне воздействия давления. В изображенном случае это реализовано за счет выполнения поршня 20 в виде многосекционного поршня, причем образующая активную поверхность 24 для управляющего давления в напорной полости 60 область поршня 20 посредством уплотнительного устройства 61 герметизирована относительно внутренней стенки 19 корпуса 18. Поршень 20 выполнен с возможностью нагружения управляющим давлением p_steuer на своей обращенной от присоединения 15 и тем самым от впускной камеры 54 поверхности 59, которая образует также активную поверхность 24 для управляющего давления. Для этого корпус 18 клапанного устройства 14 имеет присоединение 25, которое в изображенном случае выполнено в виде сквозного отверстия в стенке корпуса и через которое управляющее давление p_steuer может подаваться во внутреннее пространство 26 корпуса 18 в напорную камеру 60 и действовать на обращенную от присоединения 15 поверхность 59 поршня. Далее предусмотрены средства 27 для возврата поршня 20 при разгрузке напорной камеры 60. Они включают в себя в простейшем случае пружину 28, посредством которой поршень 20 опирается на корпус 18, в частности его стенку 19. Для этого поршень 20 разъемно соединен с несущим упор 29 элементом 30, причем упор 29 образован концевым элементом 31 несущего упор элемента 30 и обращен в направлении поршня 20. На этом упоре 29 пружина 28 квази опирается на поршень 20. Опора на корпус 18 происходит через выступ 32 на стенке 19 корпуса, причем он выполнен огибающим в окружном направлении и образует упорную поверхность 43 для пружины 28 для обращенной от упора 29 концевой области. В простейшем случае при цилиндрическом выполнении корпуса 18 выступ 32 образован дисковым элементом 34, имеющим сквозное отверстие 35, через которое проходит несущий упор элемент 30, причем между сквозным отверстием 35 и внешней периферией 36 несущего упор элемента 30 предусмотрена, по меньшей мере, одна подвижная посадка для обеспечения перемещения без трения. С другой стороны, сквозное отверстие 35 рассчитано с возможностью надежной опоры пружины 28.

Чтобы именно в гидродинамических машинах 1 при чередующихся опорожнении и повторном заполнении рабочей полости 7 обеспечить оптимальное функционирование всей системы, предусмотрено так называемое устройство 53 защиты от гидравлического удара. Оно содержит приданную впускной камере 54 противоударную пластину 37 (пластину для защиты от гидравлического удара), которая после открывания разгрузочного клапана 52, по меньшей мере, в течение времени t, по меньшей мере, частично запирает ее от внутреннего пространства 12 резервуара 3. Противоударная пластина 37 имеет при этом преимущественно форму диска 38. Он установлен на теле 56 клапана, в частности поршне 20, причем установка происходит посредством проходящего в вертикальном направлении от поршня 20 направляющего элемента в виде просечного штифта 39. Просечной штифт 39 выполнен при этом с возможностью разъемного соединения или соединен с поршнем 20 и имеет на своей обращенной от поршня 20 концевой области 40 упор 41. Упор 41 служит при этом для ограничения перемещения противоударной пластины 37 относительно просечного штифта 39. При этом в соответствии с положением монтажа при вертикальной ориентации противоударная пластина 37 перемещается в вертикальном направлении. Перемещение противоударной пластины 37 происходит при этом перпендикулярно седлу 57 клапана. С противоударной пластиной 37 согласовано седло 42 на корпусе 18, которое во взаимодействии с противоударной пластиной 37 запирает впускную камеру 54. Между противоударной пластиной 37 и направляющим элементом предусмотрено, по меньшей мере, одно место 62 дросселирования, которое преимущественно образовано за счет выбора посадки между внешней периферией направляющего элемента и внутренней периферией сквозного отверстия 63 кольцеобразным зазором 48. Преимущественно все элементы выполнены цилиндрическими, так что тело 56 клапана, направляющий элемент и противоударная пластина 37, а также корпус 18 имеют общую ось симметрии.

Принцип действия клапанного устройства при выполнении по фиг. 1 следующий. Если гидродинамическая машина 1 должна быть включена, т.е. пущена в эксплуатацию, резервуар 3 с рабочей средой, в частности объем 44, образованный между уровнем 10 рабочей среды и внутренней стенкой 43, нагружают давлением. Для этого с помощью системы 11 подачи напорной среды, содержащей источник 45 напорной среды, эту напорную среду, например газообразную среду, подают в объем 44, и напорная среда воздействует на уровень рабочей среды, в результате чего через соединение между резервуаром 3 и впуском 9 в рабочую полость 7 подается рабочая среда. При нормальной работе имеется контур, который, например, в виде замкнутого контура 51, как на фиг. 1, обеспечивает направление рабочей среды из рабочей полости 7 через, например, охлаждающее устройство, здесь в виде теплообменника 47, в рабочую полость. Таким образом, помимо рабочего контура 46 в рабочей полости 7 происходит дополнительная замкнутая циркуляция рабочей среды. Если гидродинамическая машина 1 должна быть опорожнена, то объем 44 разгружают. Разгрузка происходит при этом в разгрузочное пространство 13. Поскольку, однако, обратно в резервуар возвращается больше масла, чем поступает в него, что связано с нагревом и с тем, что в результате контакта с воздухом в резервуар возвращается масляно-воздушная смесь, может произойти образование пузырьков. Поскольку в этом состоянии устройство 4 также активируется за счет срабатывания, т.е. открывания, клапанного устройства в виде разгрузочного клапана 52, за счет созданного в процессе открывания импульса устанавливающееся в объеме 44 избыточное давление перемещает противоударную пластину 37 в осевом направлении вдоль просечного штифта 39 к седлу 42, в результате чего она запирает впускную камеру 54. Поскольку, однако, между противоударной пластиной 37 и просечным штифтом 39 из-за люфта или выбранных размеров имеется кольцеобразный зазор 48, действующий в качестве дросселя, давление в объеме 44, несмотря на открытый разгрузочный клапан 52, медленно понижается через дроссель за счет кольцеобразного зазора 48 к разгрузочному пространству 13. При этом через этот зазор проходит не только газообразная среда в виде воздуха, но и масляно-воздушная смесь. Противоударная пластина 37 остается в по существу закрывающем присоединение 15 положении до тех пор, пока сумма из давления на обращенной от объема 44 торцевой стороне 49 противоударной пластины 37 и веса последней не превысит давление в объеме 44 на обращенную к нему торцевую сторону 50 противоударной пластины 37. Противоударная пластина 37 тогда перемещается обратно, и тем самым проникающее через зазор 48 масло снова поступает обратно в объем 44 или внутреннее пространство резервуара 3. За счет этого гарантируется, что всегда происходит почти полная разгрузка в резервуаре с рабочей средой, и предотвращается вспенивание рабочей среды, подаваемой с большой скоростью в резервуар. Область повышенного давления, которая может оказать негативное влияние на последующие процессы управления, тем самым, не возникает.

Группа изобретений относится к комбинированным устройствам для разгрузки и защиты от гидравлического удара и предназначена для нагружаемых давлением резервуаров с рабочей средой в системах питания рабочей средой гидродинамических машин. Комбинированное устройство (4) для разгрузки и защиты от гидравлического удара содержит корпус (18), разгрузочный клапан (52), включающий в себя сообщаемую с внутренним пространством (12) резервуара (3) с рабочей средой впускную камеру (54), сообщаемую с разгрузочным пространством (13) выпускную камеру (55), установленное с возможностью перемещения в корпусе (18) тело (56) клапана, неподвижно расположенное в корпусе (18) седло (57) клапана, связанное с телом (56) клапана исполнительное устройство (58). Седло (57) расположено так, что оно во взаимодействии с телом (56) перекрывает соединение между впускной (54) и выпускной (55) камерами. Устройство (53) защиты от гидравлического удара включает в себя противоударную пластину (37). Пластина (37) установлена с возможностью перемещения вне корпуса (18) на соединенном с телом (56) разгрузочного клапана (52) направляющем элементе. Направляющий элемент имеет на своей обращенной от тела (56) концевой области упор (41) для перемещения пластины (37). На корпусе (18) расположено седло (42). Седло (42) во взаимодействии с пластиной (37) запирает впускную камеру (54). Между пластиной (37) и направляющим элементом предусмотрено, по меньшей мере, одно место (62) дросселирования. Имеется система (2) питания рабочей средой для гидродинамических машин (1), включающая упомянутое выше комбинированное устройство (4). Группа изобретений направлена на создание более стабильных условий в резервуаре с рабочей средой при опорожнении гидродинамической машины. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Комбинированное устройство (4) для разгрузки и защиты от гидравлического удара для нагружаемых давлением резервуаров (3) с рабочей средой в системах (2) питания рабочей средой гидродинамических машин (1), содержащее корпус (18); разгрузочный клапан (52), включающий в себя сообщаемую с внутренним пространством (12) резервуара (3) с рабочей средой впускную камеру (54), сообщаемую с разгрузочным пространством (13) выпускную камеру (55), установленное с возможностью перемещения в корпусе (18) тело (56) клапана и неподвижно расположенное в корпусе (18) седло (57) клапана, причем седло (57) расположено так, что оно во взаимодействии с телом (56) перекрывает соединение между впускной (54) и выпускной (55) камерами; связанное с телом (56) клапана исполнительное устройство (58); устройство (53) защиты от гидравлического удара, включающее в себя противоударную пластину (37), установленную с возможностью перемещения вне корпуса (18) на соединенном с телом (56) разгрузочного клапана (52) направляющем элементе, причем направляющий элемент имеет на своей обращенной от тела (56) концевой области упор (41) для перемещения противоударной пластины (37), и седло (42) на корпусе (18), которое во взаимодействии с противоударной пластиной (37) запирает впускную камеру (54), причем между противоударной пластиной (37) и направляющим элементом предусмотрено, по меньшей мере, одно место (62) дросселирования.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что противоударная пластина (37) выполнена дискообразной; направляющий элемент имеет цилиндрическое поперечное сечение; посадка между внешней периферией направляющего элемента и внутренней периферией сквозного отверстия (63) в противоударной пластине (37) рассчитана так, что имеется кольцеобразный дросселирующий зазор (48).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что соотношение площадей поперечных сечений клапана и зазора составляет более 10, предпочтительно 40-65.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тело (56) клапана образовано поршнем (20).

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что тело (56) клапана, корпус (18), противоударная пластина (37) и направляющий элемент имеют общую ось симметрии.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тело (56) клапана опирается на корпус (18); исполнительное устройство имеет нагружаемую напорной средой напорную камеру (60) в корпусе (18), на который опирается тело (56) клапана; напорная камера (60) имеет присоединение (25) для подачи управляющего давления; телу (56) клапана приданы средства (27) для возврата при разгрузке напорной камеры (60); средства (27) включают в себя продолжение, которое имеет упор (29) на теле (56) клапана на его обращенной от седла (57) клапана торцевой стороне и которое выполнено с возможностью перемещения через сквозное отверстие (35) перегородки в корпусе (18) и опирается на обращенной от седла (57) клапана торцевой стороне перегородки через пружину (28) на нее.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что продолжение образовано разъемно соединенным с телом (56) клапана цилиндрическим элементом.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что продолжение образовано винтом с цилиндрической головкой.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (18) имеет основную часть (21), в которой с возможностью перемещения установлено тело (56) и которая соединена с образующей впускную камеру (54) отдельной частью (23) корпуса.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина направляющего элемента для противоударной пластины (37) выбрана как функция длины впускной камеры (54), размеров и параметра противоударной пластины (37), массы и теоретически устанавливающихся условий давления в резервуаре с рабочей средой.

11. Система (2) питания рабочей средой для гидродинамических машин (1), в частности гидродинамических ретардеров или гидродинамических муфт, включающая в себя, по меньшей мере, одно первичное колесо (5) и одно вторичное колесо (6), образующие наполняемую рабочей средой рабочую полость (7), содержащая нагружаемый давлением, герметично закрываемый резервуар (6) с рабочей средой; по меньшей мере, одну соединительную линию между, по меньшей мере, одним впуском (8) рабочей полости (7) и резервуаром (6) с рабочей средой и соединительную линию между, по меньшей мере, одним выпуском (9) из рабочей полости (7) и резервуаром (6) с рабочей средой; систему (11) подачи напорной среды, связанную с внутренним пространством (12) резервуара (6) с рабочей средой в свободном от рабочей среды объеме, причем система (11) подачи напорной среды включает в себя, по меньшей мере, один источник напорной среды; по меньшей мере, одно соединение между внутренним пространством (12) резервуара (6) с рабочей средой и разгрузочным пространством (13), причем в соединении расположено комбинированное устройство (4) для разгрузки и защиты от гидравлического удара по п.1.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что комбинированное устройство для разгрузки и защиты от гидравлического удара установлено в вертикальном положении, так что тело клапана установлено с возможностью перемещения в вертикальном направлении, а противоударная пластина ориентирована в горизонтальном положении.