АППАРАТ РЕГУЛИРУЮЩИЙ Российский патент 2013 года по МПК F16K17/18 F16K31/143 F16K31/16 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к аппаратам, регулирующим поток и давление в гидрообъемных приводах.

Из патента США 6581639, F15B 13/04 от 17.10.2001 г., известен установленный в полости корпуса, управляемый распределителем обратный клапан стрелы подъемного крана. Внутри управляемого обратного клапана, имеющего каналы, вставлен картридж, выполняющий в одном направлении функцию антикавитационного клапана, а в другом направлении функцию предохранительного клапана давления.

Недостатками такого решения являются сложность конструкции, обусловленная наличием двух клапанов, расположенных внутри управляемого обратного клапана. Кроме этого проблематичным является обеспечение абсолютной герметичности при управлении обратного клапана золотниковым распределителем.

Известен также управляемый клапан, выполняющий в одну сторону функцию обратного клапана, запирающий герметично поток в обратном направлении при отсутствии давления в линии управления и регулирующий поток в обратном направлении при подаче давления в линию управления. Сайт WWW.Argo-Hytos.com.Overcentre Valve SOBD5A-S4/1.

Клапан по данному решению выполнен в картриджном исполнении, содержит стакан с центральным многоступенчатым отверстием, в котором со стороны канала выхода установлен подпружиненный обратный клапан. Обратный клапан, подвижно установленный в стакане, имеет упор и уплотнение по наружной поверхности. Конус центрального отверстия обратного клапана опирается на регулирующий клапан, расположенный с противоположной стороны от обратного клапана. Регулирующий клапан поджимается к конусу обратного клапана двумя пружинами. Регулирующий клапан сбалансирован от давления уплотнением направляющего диаметра и соединением внутренней полости с каналом выхода. Внутренняя полость регулирующего клапана изолирована от сливной полости поршнем, упирающимся в стакан. Регулирующий клапан выполнен ступенчатым, и управляющее давление подводится в полость между ступенями. Камера за торцом большого диаметра регулирующего клапана соединяется со сливом в бак. Определенным соотношением диаметров регулирующего клапана достигается и функция предохранения от давления на выходе.

Недостатком данного решения является сложность конструкции.

Особую трудность для изготовления представляют множество соосных уплотняемых диаметров регулирующего и обратного клапанов.

Следующим недостатком такого решения является значительное сопротивление обратного клапана, имеющего одно сечение с регулирующим клапаном, что ограничивает выполнение этим клапаном антикавитационных функций.

Наличие дренажной линии также усложняет его применение.

Кроме этого такой клапан может иметь взаимные утечки между линиями управления и входа клапана.

И еще недостатком является наличие множества подвижных уплотнений.

Наиболее близким по признакам к предлагаемому решению является обратно-предохранительный клапан по патенту RU 2028531, F16K 17/18 от 12.11.91.

Обратно-предохранительный клапан по патенту №2028531 содержит шток, пропущенный через седло с центральным отверстием. Запорный орган штока опирается на кромку центрального отверстия седла. Центральное отверстие седла соединяется радиальными пазами с внешней поверхностью седла. На седло установлена шайба, центрирующая шток и пружину по отношению к центральному отверстию седла. На шайбу опирается пружина, сжатая между шайбой седла и навернутым на конец штока подпружиненным поршнем. Шток с установленными на нем деталями монтируется в полости между каналом входа и каналом выхода корпуса. Седло, опирающееся внешней, полусферической поверхностью на корпус или на отдельную деталь, герметично и неподвижно устанавливаемую в корпус, выполняет функцию обратного клапана. При монтаже обратно-предохранительного клапана со стороны канала выхода корпуса, шток с установленными на нем деталями помещается в стакан, монтируемый неподвижно и герметично в корпус.

Недостатком клапана - прототипа, выполненного по патенту №2028531, является ограниченная функция по регулированию обратного потока, заключающаяся единственно в предохранении от давления на выходе.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является расширение функциональных возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что аппарат регулирующий, состоящий из штока с установленными на нем клапаном с поперечными сквозными отверстиями, опирающимся кромкой осевого отверстия на запорный элемент штока, сжатой пружиной и поршнем, фиксируемым на штоке, монтируется в корпусе, между каналом входа и каналом выхода, с обеспечением герметизации клапаном каналов входа и выхода между собой. Шток вводится подвижно в отверстие с образованием камеры, изолированной от канала выхода.

В камере за штоком может быть установлена пружина сжатия, опирающаяся на шток.

Аппарат регулирующий может содержать пружину, опирающуюся непосредственно на клапан, и пружина, прижимающая запорную часть штока к кромке центрального отверстия обратного клапана, расположена внутри пружины, опирающейся на обратный клапан.

Аппарат регулирующий может иметь устройство внешнего механического воздействия на шток со стороны камеры штока, состоящее из винта и поршня.

Пружина, установленная в камере управления, расположена между поршнем с винтом и штоком.

Между пружиной, установленной за уплотняемым диаметром штока, и винтом внешнего механического регулирования установлен поршень и между винтом и поршнем имеется камера для управления.

Шток имеет сквозное осевое отверстие, при этом шток управляется поршнем через камеру за поршнем и поршень может иметь площадь больше уплотняемой площади штока.

Корпус аппарата регулирующего имеет проходные каналы, и отверстие штока выходит в проходной канал корпуса аппарата, за которым имеется поршень с винтом, между которыми расположена вторая камера управления.

Такое выполнение аппарата регулирующего позволяет расширить функциональные возможности, так как он становится управляемым, внешне регулируемым и может выполнять функции обратного клапана, тормозного клапана и предохранительного клапана. При этом в предлагаемом аппарате можно регулировать начало открытия внешне и открывать его механически.

Заявленное решение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен аппарат регулирующий в разрезе, при монтировании штока с клапаном, пружинами и поршнем в корпус со стороны канала выхода корпуса.

На фиг.2 изображен аппарат, регулирующий в разрезе при монтировании собранного штока с клапаном, пружинами и поршнем со стороны канала входа корпуса.

На фиг.3 изображен аппарат регулирующий в разрезе с винтом механического открывания, с двумя канала управления.

На фиг.4 изображен аппарат регулирующий в разрезе, со сквозным отверстием в штоке, с поршнем управления, имеющем площадь больше площади штока.

На фиг.5 изображен аппарат регулирующий в разрезе с проходным каналом в корпусе, винтом для механического открывания и с камерой параллельного управления.

Аппарат регулирующий состоит из штока 1 с последовательно установленными на шток 1 клапаном 2 с поперечными отверстиями 3, опирающимся кромкой 4 осевого отверстия 5 на запорную часть 6 штока 1, сжатой пружиной 7 и поршнем 8. Поршень 8 фиксируется на штоке 1 стопорным кольцом 9. Поперечные отверстия 3 соединяются с осевым отверстием 5 клапана 2. Шток 1 вместе клапаном 2, пружиной 7 и поршнем 8 монтируется в корпус 10, между каналом входа 11 и каналом выхода 12, с обеспечением герметизации каналов 11 и 12 между собой. Шток 1 входит подвижно в отверстие 13 с образованием камеры 14, изолированной уплотнением 15 от канала выхода 12. Камера 14 имеет отверстие 16, для соединения внешнего источника давления (внешний источник давления не показан).

При монтаже собранного штока 1 в корпус 10, со стороны канала выхода 12, отверстие 13 и камера 14 располагаются в стакане 17, монтируемом неподвижно и герметично в корпус 10. При этом клапан 2 может опираться непосредственно в корпус 10 на кромку входного канала 11. В случае если материал корпуса 10 не может обеспечить допускаемое удельное давление клапана 2 на кромку входного канала 11, в корпус устанавливается втулка 18, неподвижно и герметично монтируемая в корпус 10.

Для предварительного поджатия и возврата в исходное положение клапана 2, может устанавливаться пружина 19. Пружина 19 устанавливается для режима соединения канала входа 11 со сливом, при условии отсутствия давления в камере 14, и если обратный поток из канала выхода 12 в канал входа 11 не обеспечивает возвращение клапана 2 в исходное положение.

При монтаже собранного штока 1 с клапаном 2, пружиной 7 и поршня 8 со стопорным кольцом 9 в корпус, со стороны канала входа 11, отверстие 13 для штока 1 предпочтительнее выполнять в корпусе 10. Для обеспечения собираемости аппарата, канал входа 11 выполняется во втулке 20, неподвижно и герметично устанавливаемой в корпус 10. Клапан 2 опирается на кромку входного канала 11, выполненного во втулке 20. С целью упрощения изготовления и ориентации отверстия 16, для подсоединения камеры 14 к внешнему источнику давления управления, камера 14 располагается в крышке 21, закрывающей отверстие 13 штока 1.

В соответствии с предлагаемым изобретением в камере 14 может устанавливаться пружина 22, воздействующая на шток 1. Усилие пружины 22 может регулироваться прокладками 23. Регулированием усилия пружины 22 устанавливается требуемая точностью величина давления на уплотняемую площадь штока 1 в камере 14, для начала открытия запорного элемента 6 штока 1. Кроме регулировки давления начала открытия, пружина 22 может осуществлять возврат клапана 2 в исходное положение через шток 1, поршень 8 со стопорным кольцом 9 и пружину 7. При расположении пружины 22 в камере 14, уменьшается длина штока 1 и габаритные размеры аппарата.

По предлагаемому изобретению аппарат регулирующий может оснащаться возвратной пружиной 24, непосредственно опирающейся на клапан 2. При этом пружина 7, прижимающая запорную часть 6 штока 1 к кромке центрального отверстия 5 клапана 2, располагается внутри возвратной пружины 24. Такое расположение возвратной пружины 24 позволяет исключить влияние возвратной пружины 24 на характеристику давления управления, открытия запорного элемента 6 штока 1.

Однако предпочтительнее для минимизации размеров и функционирования аппарата регулирующего наличие пружин 22 и 24. Если усилие, необходимое для возврата клапана 2 в исходное положение, распределить между пружинами 22 и 24, то уменьшается внешний диаметр и диаметр применяемой проволоки пружин 22 и 24. Соответственно жесткость пружины 22, служащей для установки давления начала открытия запорного элемента 6 штока 1, будет меньше влиять на диапазон полного открытия запорного элемента 6 и характеристику обратного клапана 2.

По предлагаемому изобретению аппарат регулирующий может иметь внешнюю механическую регулировку пружины 22, для этого в камере 14 установлен управляющий поршень 25, на который может воздействовать винт 26. Винт 26 с управляющим поршнем 25 позволяют кроме регулировки усилия пружины 22 открывать механически запорный элемент 6 винтом 26. Между управляющим поршнем 25 винтом имеется камера управления 27. При этом управляющий поршень 25 лучше выполнять по площади больше площади штока 1, соответственно отверстия 13. Это позволяет уменьшить величину управляющего давления при подаче управляющего давления на управляющий поршень 25 в камеру 27. При управлении аппаратом, подачей давления в камеру 27, камера 14 может соединяться с атмосферой в условиях нахождении аппарата регулирующего в атмосфере. В случае невозможности соединения отверстия 16 с атмосферой (например, в условиях влажного климата), камера 14 соединяется сквозным отверстием 28 в штоке с каналом входа 11, соединяющимся во время работы аппарата в тормозном режиме со сливом в бак. В случае соединения отверстия 16 с атмосферой, в отверстие 16 устанавливается стандартный сапун с воздушным фильтром (сапун не показан). При наличии сквозного отверстия в штоке в отверстие 16 устанавливается герметичная пробка и для управления используется камера 27.

При установке аппарата регулирующего на гидромотор, корпус 10 может иметь проходной канал 29, при этом отверстие 13 штока 1 выходит в проходной канал 29. За проходным каналом 29 устанавливается управляющий поршень 25 с камерой управления 27. Камера управления 27 и винт 26 располагаются в крышке 30, закрывающей отверстие управляющего поршня 25.

Для устойчивой работы аппарата регулирующего имеется амортизирующая камера 31, образованная поршнем 8, установленным с зазором 32 в отверстие 33.

Для выполнения аппаратом функции предохранения от давления в выходном канале 12, отверстие 5 выполняется больше отверстия 13.

Аппарат регулирующий работает следующим образом.

При подаче потока рабочей среды под давлением в канал входа 11, клапан 2 вместе со штоком 1 сжимает возвратные пружины 19, 22, 24, открывается и пропускает жидкость из входного канала 11 в выходной канал 12 корпуса 1. При этом рабочая среда из амортизирующей камеры 31 вытекает через зазор 32 между поршнем 8 и отверстием 33. При отсутствии подачи и соответственно снижении давления рабочей среды в канале входа 11, клапан 2 со штоком 1 под действием пружин 19, 22, 24 и обратного потока и давления возвращается в исходное положение, запирая канал выхода 12 от канала входа 11.

Для обеспечения режима торможения, регулированием потока из канала выхода 12 в канал входа 11, соединенный в это время со сливом в бак (не показано), в управляющую камеру 14, через отверстие 16, подается регулируемое по величине давление управления. Шток 1, посредством поршня 8 со стопорным кольцом 9, сжимает пружину 7. Шток 1 выдвигается из отверстия 13 и запорный элемент 6 штока 1 открывает центральное отверстие 5 клапана 2. Центральное отверстие 5 через поперечные отверстия 3 соединяет канал выхода 12 с каналом входа 11. Запорный элемент 6 открывается пропорционально величине давления, воздействующего на уплотненную площадь отверстия 13 штока и жесткости пружины 7, при давлениях в соответствии с соотношением площадей запираемой поверхности центрального отверстия 5 клапана 2 и отверстия 13 штока 1.

При управлении аппаратом, управляющим поршнем 25, подачей давления управления в камеру 27, запорный элемент 6 открывается пропорционально давлению воздействующего на площадь управляющего поршня 25 и жесткости пружины 7.

При отсутствии воздействия усилия на торец штока 1, запорный элемент 6 штока 1, пружина 7 прижимает запорный элемент 6 к кромке 4 клапана 2, запирая центральное отверстие 5.

При механическом открывании аппарата, закручивается винт 27, который через управляющий поршень 25 воздействует на шток 1. При выдвижении штока 1 винтом 27 открывается центральное отверстие 5. Впоследствии винт 27 выворачивается в исходное положение.

При наличии в корпусе 10 проходных каналов 29, давлением управления для штока 1 является давление в проходном канале 29.

При использовании для открытия запорного элемента 6 штока 1 давления в выходном канале 12, давление управления подается через регулирующий аппарат (не показан) в камеру 27 между управляющим поршнем 25 и винтом 26.

При обеспечении разницы площадей отверстия 5 и отверстия 13, аппарат предохраняет от давления элементы гидросистемы, подсоединенные к выходному каналу 12. Давление в выходном канале 12, воздействующее на кольцо разницы площадей отверстия 5 и отверстия 13, сжимает пружину 7, запорный элемент 6 открывается, ограничивая давление в канале 12.

Аппарат регулирующий, при отсутствии сквозного осевого отверстия 28, может управляться давлением, воздействующим на уплотненный торец штока 1, а также давлением управления, подводимым на торец поршня 26, последовательно воздействующим на торец штока 1.

Аппарат регулирующий состоит из штока, одетого на него клапана с поперечными и осевыми отверстиями, сжатой пружины и поршня, зафиксированного на штоке. Собранный шток, вместе с клапаном, пружиной и поршнем монтируется в корпус, между каналом входа и каналом выхода, с обеспечением герметизации каналов и между собой. Шток после поршня входит подвижно в отверстие с образованием камеры, изолированной уплотнением от канала выхода. Этим достигается балансировка штока от давления на выходе аппарата и соединением выхода с входом аппарата можно управлять. Аппарат при подаче потока под давлением на вход пропускает поток как обратный клапан на выход аппарата. При отсутствии подачи потока на вход аппарата клапан запирается. При подаче давления управления на торец штока, аппарат регулирует поток с выхода на вход пропорционально давлению управления, выполняя функцию тормозного клапана. Определенным соотношением площади осевого отверстия и уплотненного отверстия штока достигается функция предохранения от давления на выходе аппарата. Аппарат имеет винт для механического открытия тормозного клапана и поршень для дополнительного управления. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Аппарат регулирующий состоит из штока и установленных на штоке последовательно клапана с поперечными отверстиями, соединяющимися с осевым отверстием, и опирающегося кромкой осевого отверстия на запорную часть штока, пружины и поршня, фиксируемого на штоке, при этом шток вместе с клапаном, пружиной и поршнем монтируется в корпусе между каналом входа и каналом выхода с обеспечением герметизации клапаном каналов между собой, отличающийся тем, что шток устанавливается подвижно в отверстие с образованием камеры управления, герметизированной уплотнением от канала выхода.

2. Аппарат регулирующий по п.1, отличающийся тем, что за штоком в камере управления установлена пружина сжатия, опирающаяся на шток.

3. Аппарат регулирующий по п.1, отличающийся тем, что содержит пружину, опирающуюся непосредственно на клапан, и пружина, прижимающая запорную часть штока к кромке центрального отверстия клапана, расположена внутри пружины, опирающейся на клапан.

4. Аппарат регулирующий по п.1, отличающийся тем, что за уплотненным диаметром штока установлены последовательно управляющий поршень и винт с образованием камер управления между штоком и управляющим поршнем и между управляющим поршнем и винтом.

5. Аппарат регулирующий по п.4, отличающийся тем, что между штоком и управляющим поршнем с винтом установлена пружина сжатия, и винт с управляющим поршнем могут последовательно воздействовать на пружину и шток, а камеры управления образованы между штоком и управляющим поршнем и между управляющим поршнем и винтом.

6. Аппарат регулирующий по п.5, отличающийся тем, что шток имеет осевое сквозное отверстие, при этом камера между штоком и управляющим поршнем герметизируется от внешней среды, а камера управления находится между управляющим поршнем и винтом.

7. Аппарат регулирующий по п.1, отличающийся тем, что корпус клапана регулирующего имеет проходной канал, и отверстие штока выходит в проходной канал корпуса, при этом проходной канал является камерой управления для штока.

8. Аппарат регулирующий по п.7, отличающийся тем, что за проходным каналом установлены управляющий поршень и винт, между которыми расположена вторая камера управления.