Изобретение относится к клапану для обеспечения выравнивания давления между секциями гидравлического амортизатора согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение относится к гидравлическому амортизатору.
Обычные гидравлические амортизаторы применяются для демпфирования силовых воздействий, например, сильных толчков, на конструктивные элементы сооружений. Например, обычные гидравлические амортизаторы применяются в таких сооружениях, как мосты или высотные дома, для гашения колебаний, которые могут появляться при землетрясениях. Для этого гидравлические амортизаторы применяются, например, в тросовых виброизоляторах. Обычные гидравлические амортизаторы предназначены для того, чтобы снизить риск отделения несущих элементов сооружений друг от друга из-за внезапных воздействий сильных толчков. Соответственно, обычные гидравлические амортизаторы выполнены для демпфирования таких сильных толчков. Из-за весьма значительных сил, которые имеют место в области применения таких гидравлических амортизаторов, указанные гидравлические амортизаторы должны быть выполнены особенно прочными и иметь возможность демпфирования чрезвычайно высоких усилий. Кроме того, к таким гидравлическим амортизаторам предъявляются особенно высокие требования относительно их долговечности и надежности, что нужно учитывать при конструировании соответствующих гидравлических амортизаторов.
Как правило, обычные гидравлические амортизаторы имеют рабочую камеру, в которой расположен с возможностью перемещения поршень, разделяющий рабочую камеру на две секции, а именно на первую и вторую секции. При этом в поршне предусмотрен проход для текучей среды, который имеет незначительное поперечное сечение и соединяет друг с другом обе секции с возможностью прохождения текучей среды. Гидравлический амортизатор монтируют между двумя конструктивными элементами, демпфируемыми относительно друг друга, таким образом, что поршень соединяется с первым из конструктивных элементов, а корпус, в котором расположена рабочая камера, соединяется со вторым конструктивным элементом. В рабочей камере предусмотрено наличие гидравлической жидкости. При взаимодействии обоих конструктивных элементов с силовой нагрузкой по отношению друг к другу поршень перемещается в рабочей камере, причем соотношение объемов обеих секций изменяется. Благодаря малому поперечному сечению прохода для текучей среды в поршне перемещение конструктивных элементов может происходить только с демпфированием.
Выяснилось, что особенно предпочтительно наличие в проходе для текучей среды клапана, который позволяет потоку текучей среды проходить между секциями только в том случае, если сила, действующая между конструктивными элементами, или относительная скорость перемещения конструктивных элементов превышает определенное минимальное значение. Благодаря этому перемещение конструктивных элементов происходит только тогда, когда имеет место соответствующее значительное усилие, так что гидравлический амортизатор допускает демпфируемое перемещение конструктивных элементов по отношению друг к другу при воздействии особенно высоких усилий. Обычно для этого предусмотрены клапаны, имеющие два элемента клапана, из которых один выполнен в виде принимающего элемента, и один - в виде подвижного элемента. Принимающий элемент жестко закреплен на поршне и имеет по меньшей мере один участок прохода для текучей среды. Подвижный элемент расположен на конце принимающего элемента таким образом, что в положении покоя он запирает проход для текучей среды. Как правило, подвижный элемент посредством пружинного устройства подвергается воздействию силы упругости, которая в положении покоя прижимает подвижный элемент к принимающему элементу, или к проходу для текучей среды. Как только разность давлений между секциями превысит минимальное значение давления, т.е. как только на гидравлический амортизатор воздействует определенная минимальная сила, подвижный элемент отклоняется от положения покоя. При этом за счет разности давлений на подвижный элемент воздействует такое перемещающее усилие, что он отжимается от принимающего элемента, преодолевая силу упругости, создаваемую пружинным устройством, так что поток текучей среды имеет возможность протекать через проход для текучей среды между обеими секциями, а именно из первой секции, в которой имеет место высокое давление, во вторую секцию, в которой давление более низкое.
Однако недостаток обычных гидравлических амортизаторов состоит в том, что после достижения указанного минимального значения усилия клапаны между конструктивными элементами открываются внезапно, что может приводить к резкому перемещению конструктивных элементов. Кроме того, обычные гидравлические амортизаторы подходят только для демпфирования усилий в ограниченном диапазоне значений сил, действующих между теми конструктивными элементами, между которыми монтируется гидравлический амортизатор. Поскольку при приложении к гидравлическому амортизатору слишком малого усилия клапаны в поршне не открываются, поршень не может или почти не может перемещаться в рабочей камере, так что демпфирование не происходит. Если же к гидравлическому амортизатору прилагают очень большое усилие, то обычные гидравлические амортизаторы не могут обеспечить достаточного перемещения конструктивных элементов по отношению друг к другу, так как они не могут достаточно быстро сдвигаться под действием больших сил, что может приводить к повреждениям сооружений. В основе этих проблем, свойственных обычным гидравлическим амортизаторам, лежит тот факт, что в конструкции гидравлических амортизаторов всегда приходится идти на компромисс между тем минимальным значением силы, начиная с которого гидравлический амортизатор обеспечивает демпфирование, и быстродействием гидравлического амортизатора при приложении очень большого усилия.
В основе изобретения лежит задача создать такой клапан для обеспечения выравнивания давления между секциями гидравлического амортизатора, который, по меньшей мере частично, устраняет вышеупомянутые проблемы и недостатки обычных клапанов. Кроме того, в основе изобретения лежит задача создать такой гидравлический амортизатор, который, по меньшей мере частично, устраняет недостатки обычных гидравлических амортизаторов.
В качестве решения указанной задачи настоящим изобретением предложен клапан с признаками согласно пункту 1 формулы изобретения. Клапан предназначен для обеспечения выравнивания давления между секциями гидравлического амортизатора. Таким образом, клапан предназначен для попеременного пропускания и перекрывания потока текучей среды между секциями камеры гидравлического амортизатора. Клапан имеет первую сторону для соединения с первой секцией и вторую сторону для соединения со второй секцией гидравлического амортизатора. При этом клапан выполнен с возможностью запирания в положении покоя потока текучей среды между обеими сторонами, причем клапан имеет пропускной канал с определенным пропускным сечением для пропускания потока текучей среды при его отклонении от положения покоя. Таким образом, текучая среда имеет возможность протекать по пропускному каналу через пропускное сечение, если клапан отклонен от его положения покоя. Клапан согласно изобретению имеет два элемента клапана, которые подведены друг к другу и выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль направления перемещения. В частности, возможно выполнение обоих элементов клапана с возможностью их прямолинейного перемещения относительно друг друга, что особенно просто реализовать конструктивно. Однако возможны также, например, непрямые траектории перемещения. Элементы клапана могут быть выполнены с возможностью относительного перемещения вдоль направления перемещения вдоль определенного пути перемещения. Один из обоих элементов клапана выполнен как подвижный элемент, а другой - как принимающий элемент. Подвижный элемент может быть выполнен с возможностью перемещения относительно принимающего элемента вдоль пути перемещения. Возможно выполнение подвижного элемента и/или принимающего элемента в виде цельного элемента.
Подвижный элемент на его нагружаемой стороне может подвергаться воздействию давления текучей среды с первой стороны с созданием эффективного перемещающего усилия, воздействующего на подвижный элемент в направлении перемещения, причем подвижный элемент соединен с пружинным устройством, которое воздействует на подвижный элемент силой упругости с созданием восстанавливающего (противодействующего) усилия, противоположного эффективному перемещающему усилию. То есть клапан выполнен таким образом, что со своей первой стороны он подвергается воздействию давления текучей среды, так что текучая среда попадает на нагружаемую сторону подвижного элемента и может создавать эффективное перемещающее усилие, воздействующее на подвижный элемент. Кроме того, возможно такое расположение подвижного элемента в клапане, что на его противоположной стороне, лежащей напротив нагружаемой стороны, он может подвергаться воздействию давления текучей среды со второй стороны. Например, нагружаемая сторона может быть обращена к первой стороне клапана, а противоположная сторона - ко второй стороне клапана.
Эффективное перемещающее усилие, разумеется, зависит от площади, на которой текучая среда с первой стороны может подвергать подвижный элемент воздействию давления в направлении перемещения. При этом направление перемещения проходит, в частности, одной своей составляющей, в том направлении, которое соединяет первую сторону со второй стороной. Таким образом, перепад давления, существующий между давлением в первой секции на первой стороне клапана и давлением во второй секции на второй стороне клапана, может вызывать перемещение подвижного элемента, по меньшей мере, одной составляющей этого перемещения, от первой секции ко второй секции и тем самым от первой стороны клапана ко второй его стороне. Эффективное перемещающее усилие может определяться, например, давлением, которое приложено на первой стороне клапана, и площадью на нагружаемой стороне, которая обращена к первой стороне. Например, элемент клапана может подвергаться воздействию давления текучей среды на его нагружаемой стороне с первой стороны, а на его противоположной стороне - давления текучей среды со второй стороны, причем эффективное перемещающее усилие определяется площадями на противоположной стороне и на нагружаемой стороне и разностью давлений, приложенных на обеих сторонах клапана. Например, в случае, если подвижный элемент подвергается воздействию давления и на его нагружаемой стороне, и на его противоположной стороне посредством трубопровода текучей среды с первой стороны, перемещающее усилие может определяться давлением текучей среды на первой стороне и разницей между площадью на нагружаемой стороне и площадью на противоположной стороне.
Пружинное устройство может быть расположено, например, на противоположной стороне подвижного элемента. В любом случае, клапан выполнен таким образом, что посредством относительного расположения элементов клапана и пружинного устройства постоянно обеспечено, что пружинное устройство воздействует на подвижный элемент с таким восстанавливающим усилием, в частности в положении покоя клапана, что восстанавливающее усилие противоположно эффективному перемещающему усилию, с которым текучая среда может воздействовать через нагружаемую сторону на подвижный элемент посредством воздействия давления текучей среды на вентиль с его первой стороны. В частности, приемный элемент может иметь упор, к которому пружинное устройство прижимает подвижный элемент в состоянии покоя.
По меньшей мере один из элементов клапана согласно изобретению имеет цилиндрический участок, который содержит несколько проходов. Например, этот элемент клапана может быть выполнен как полый цилиндр, причем проходы расположены в оболочке полого цилиндра. Возможно также выполнение указанного элемента клапана, например, в виде сплошного цилиндра, причем проходы могут быть реализованы в виде вырезов (канавок) вдоль оси цилиндра, которые могут проходить, например, на протяжении определенной длины цилиндрического участка. В клапане согласно изобретению пропускной канал проходит всегда по меньшей мере через некоторые из проходов, а пропускное сечение пропускного канала ограничено поперечным сечением проходов, через которые проходит пропускной канал. При этом нужно учитывать, что в положении покоя клапана пропускное сечение пропускного канала пренебрежимо мало, так что поток текучей среды между обеими сторонами клапана невозможен или возможен только в очень незначительной степени. При отклонении клапана от его положения покоя клапан имеет пропускной канал с определенным пропускным сечением, причем пропускное сечение определяется поперечным сечением тех проходов, через которые проходит пропускной канал. При этом форма поперечного сечения этих проходов, через которые проходит пропускной канал, задает ограничение пропускного сечения. Однако пропускной канал далеко не всегда должен проходить по всему поперечному сечению прохода, через который идет пропускной канал. Чаще всего поперечное сечение прохода по меньшей мере частично перегораживается, так что пропускной канал проходит не через все поперечное сечение этого прохода, а только по части площади его поперечного сечения. И в этом случае поперечное сечение прохода также ограничивает пропускное сечение, так как форма поперечного сечения прохода ограничивает пропускное сечение. Разумеется, пропускной канал может проходить также по проходу, по всему его поперечному сечению, причем в этом случае площадь поперечного сечения прохода ограничивает пропускное сечение. В частности, пропускное сечение может соответствовать сумме тех долей площадей поперечного сечения проходов, через которые проходит пропускной канал.
Другой элемент клапана согласно изобретению имеет закрытый участок оболочки цилиндра, который в положении покоя прилегает к указанному одному (первому) элементу клапана, имеющему проходы, и блокирует поток текучей среды. Например, напротив по меньшей мере некоторых из проходов элемента клапана может лежать закрытый участок оболочки цилиндра, так что он может препятствовать потоку текучей среды через проходы. При этом закрытый участок оболочки цилиндра не обязательно должен прилегать непосредственно к проходам и тем самым препятствовать любому прохождению текучей среды через проходы. Закрытый цилиндрический участок другого элемента клапана может также, например, находиться напротив проходов на расстоянии от проходов, так что между проходами одного элемента клапана и закрытым цилиндрическим участком другого элемента клапана расположено промежуточное пространство. Тем не менее прохождение текучей среды между обеими сторонами клапана предотвращается закрытым участком оболочки цилиндра, если в положении покоя клапана этот промежуток имеет замкнутые стенки, которые препятствуют потоку текучей среды между обеими сторонами. Это может обеспечиваться прилеганием закрытого участка оболочки цилиндра к одному (первому) элементу клапана.
Закрытый участок оболочки цилиндра имеет такой участок оболочки цилиндра, что он в положении покоя прилегает к первому элементу клапана, блокируя поток текучей среды. Закрытый участок оболочки цилиндра может быть, например, очень коротким в аксиальном направлении и/или иметь в поперечном сечении только участок площади основания цилиндра. Закрытый участок оболочки цилиндра может представлять собой такой участок оболочки цилиндра, у которого ось цилиндра проходит в направлении перемещения. Например, другой (второй) элемент клапана может иметь цилиндрический проход, внутри которого расположен, по меньшей мере, на участках цилиндрический участок с проходами первого элемента клапана в положении покоя. Например, цилиндрический участок одного элемента клапана может быть выполнен как полый цилиндр, внутри которого расположен, по меньшей мере, в положении покоя, цилиндрический участок другого элемента клапана, имеющий закрытый участок оболочки цилиндра. Возможно, например, такое расположение в положении покоя проходов на цилиндрическом участке одного элемента клапана напротив закрытого цилиндрического участка, что он их запирает. Возможно, например, расположение проходов на цилиндрическом участке одного элемента клапана в положении покоя рядом с первой стороной и рядом с закрытым участком оболочки цилиндра другого элемента клапана. В любом случае, закрытый участок оболочки цилиндра второго элемента клапана в положении покоя прилегает к первому элементу клапана, в частности, к цилиндрическому участку первого элемента клапана с проходами. При отклонении клапана из его положения покоя поперечное сечение по меньшей мере некоторых из проходов по меньшей мере частично освобождается. Это происходит вследствие того, что изменяется относительное положение закрытого участка оболочки цилиндра по отношению к проходам при отклонении клапана из его положения покоя в направлении перемещения. Таким образом, в положении покоя поток текучей среды между обеими сторонами клапана заблокирован, поскольку текучей среде, пропускаемой через проходы, препятствуют в ее дальнейшем течении ко второй стороне закрытые участки оболочки цилиндра. При отклонении клапана поток текучей среды, напротив, имеет возможность проходить через пропускной канал между обеими сторонами клапана, причем пропускной канал проходит через проходы, которые не перекрываются закрытым участком оболочки цилиндра.
В любом случае, в клапане согласно изобретению при определенном отклонении клапана от его положения покоя имеется определенный пропускной канал с определенным пропускным сечением. При этом в клапане согласно изобретению имеется возможность регулирования пропускного сечения посредством отклонения клапана, которое происходит при перемещении подвижного элемента относительно принимающего элемента в направлении перемещения, причем пропускное сечение возрастает по мере отклонения. Для специалиста очевидны различные возможности выполнения клапана согласно изобретению. Возможно, например, выполнение подвижного элемента как первого элемента клапана, который имеет проходы, при этом принимающий элемент выполнен как второй (другой) элемент клапана. Например, возможно выполнение принимающего элемента как первого элемента клапана, который имеет проходы, при этом подвижный элемент выполнен как второй элемент клапана.
Для специалиста очевидно, что клапан согласно изобретению предоставляет преимущество, состоящее в том, что благодаря предусмотренному пропускному каналу, который проходит через проходы, и благодаря возможности регулирования пропускного сечения посредством отклонения клапана от его положения покоя предложенный клапан имеет решающие преимущества по сравнению с обычными клапанами, что означает наличие соответствующих преимуществ и для гидравлического амортизатора с таким клапаном. Вследствие того, что пропускное сечение возрастает по мере отклонения клапана, имеется возможность предусмотреть, например, пропускной канал с очень незначительным поперечным сечением при незначительном отклонении клапана от его положения покоя, таким образом при наличии малой разности давлений между значениями давления, приложенного на первой и на второй стороне клапана, возможен соответствующий незначительный поток текучей среды между обеими сторонами, что позволяет создать демпфирование, соответствующее малой разности давлений. Это соответствует случаю, когда между двумя конструктивными элементами, между которыми монтируется гидравлический амортизатор с соответствующим клапаном согласно изобретению, действует незначительная сила. Если прилагается соответствующим образом большее усилие, т.е. имеет место большая разность давлений на обеих сторонах клапана, то возможно сильное отклонение клапана, так что пропускное сечение клапана увеличивается, вследствие чего клапан делает возможным демпфирование, подходящее для большого усилия. Таким образом, клапан согласно изобретению позволяет преодолеть недостаток обычных клапанов, состоящий в том, что возможно только резкое обеспечение демпфирования, начиная с момента превышения минимального значения усилия, т.е. с момента превышения минимального значения разности между давлениями, приложенными к первой и ко второй сторонам клапана, и в том, что клапан позволяет осуществлять демпфирование только в узкой функциональной области, в узком диапазоне значений силы, действующей между двумя конструктивными элементами, между которыми применяется обычный гидравлический амортизатор. Кроме того, клапан согласно изобретению предполагает то преимущество, что пропускное сечение регулируется независимо от выполнения нагружаемой стороны подвижного элемента. Таким образом, в клапане согласно изобретению конструктивно легко регулируется зависимость между давлением, приложенным на первой стороне, и пропускным сечением, поскольку восстанавливающее усилие пружинного устройства, площадь нагружаемой стороны подвижного элемента и поперечное сечение проходов регулируются конструктивно независимо друг от друга.
Для клапана согласно изобретению существенной является возможность регулирования пропускного сечения посредством отклонения клапана. В обычных клапанах это невозможно. Согласно изобретению возможность регулирования может быть реализована различными путями. Например, возможно расположение нескольких проходов по длине пути перемещения со смещением по отношению друг к другу, так что при отклонении подвижного элемента вдоль пути перемещения пропускное сечение возрастает в соответствии с возрастающим количеством проходов, через которые проходит пропускной канал. Возможно также выполнение проходов, например, таким образом, что они проходят вдоль пути перемещения на протяжении значительной длины. В этом случае при перемещении подвижного элемента, например, возрастающее отклонение клапана может вызывать увеличение доли площади поперечного сечения прохода, через которую проходит пропускной канал. Также возможно, например, расположение проходов с разным поперечным сечением по длине пути перемещения, причем при возрастающем значении отклонения клапана пропускной канал проходит через проходы с большим поперечным сечением. В любом случае клапан согласно изобретению выполнен таким образом, что посредством значительного пути перемещения пропускное сечение пропускного канала регулируется и увеличивается с удалением от положения покоя, так что в гидравлическом амортизаторе клапан согласно изобретению позволяет обеспечивать возможность приспосабливания гидравлического амортизатора для демпфирования в широких пределах области применения. Возможно выполнение составных частей клапана согласно изобретению, например, таким образом, что при возрастающем значении отклонения пропускное сечение увеличивается на протяжении пути перемещения от более 0,2 мм, в частности, от более 0,2 мм до 2 мм, в частности, от более 0,2 мм до 10 мм и далее. В частности, возможно выполнение клапана таким образом, что пропускное сечение возрастает при возрастающем значении отклонения только в определенной области отклонения, причем область отклонения соответствует определенному участку пути перемещения отклонения подвижного элемента. В частности, при положении отклонения, находящемся в середине области отклонения, возможно значение пропускного сечения, которое составляет менее половины, в частности, менее одной трети от максимального пропускного сечения, достигаемого при отклонении на верхней границе области отклонения.
Цилиндрический участок того элемента клапана, в котором имеются проходы, выполнен в виде цилиндра. Проходы могут проходить сквозь оболочку цилиндра цилиндрического участка. Цилиндрический участок может быть выполнен, например, в виде цилиндра с многоугольным поперечным сечением. Выполнение цилиндрического участка в форме цилиндра с круглым поперечным сечением может оказаться особенно предпочтительным для обеспечения возможности относительного перемещения обоих элементов клапана и их направленного проведения относительно друг друга. Вследствие того, что проходы проходят сквозь оболочку цилиндра цилиндрического участка, создается возможность регулирования пропускного сечения вдоль пути перемещения, причем путь перемещения может проходить, в частности, параллельно оси цилиндра цилиндрического участка. В варианте исполнения цилиндрический участок может быть выполнен таким образом, что он отклоняется от идеальной цилиндрической формы и выполнен подобно усеченному конусу, вследствие чего возможность регулирования пропускного сечения посредством отклонения клапана дополнительно улучшается. Для реализации особенно благоприятного направленного взаимного перемещения обоих элементов клапана особенно предпочтителен вариант осуществления цилиндрического участка в виде прямого цилиндра. В частности, может оказаться предпочтительным выполнение цилиндрического участка того элемента клапана, в котором имеются проходы, в форме полого цилиндра. При этом возможно прохождение пропускного канала через внутреннюю часть полого цилиндра, через проходы, расположенные в оболочке цилиндра, и через участок канала, примыкающий к наружной поверхности полого цилиндра.
Возможно выполнение цилиндрического участка одного элемента клапана и закрытого участка оболочки цилиндра другого элемента клапана соответствующим друг другу образом так, что один из участков выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого другой участок расположен по меньшей мере на участках с посадкой, так что обеспечивается направление обоих элементов клапана относительно друг друга вдоль пути перемещения, который проходит параллельно осям цилиндров обоих участков, расположенным также параллельно друг другу. Возможно, например, выполнение одного из участков как полого цилиндра, а другого - как сплошного цилиндра, причем на одном из участков расположены проходы. Возможно, например, выполнение обоих участков в виде полого цилиндра. Участки могут быть расположены по отношению друг другу, например, с такой посадкой с зазором, что возможно попадание гидравлической жидкости между участками для уменьшения сцепления обоих участков друг с другом. Посадка с зазором может быть выполнена таким образом, что незначительные количества гидравлической жидкости смогут перетекать между участками от первой стороны ко второй стороне клапана, если клапан будет подвергаться воздействию давления гидравлической жидкости с его первой стороны. В частности, возможно взаимное расположение обоих элементов клапана с посадкой таким образом, что они направляются без уплотнения по отношению друг к другу. Это означает, что ни в каких относительных положениях обоих элементов клапана не обеспечивается полная уплотняющая изоляция обеих сторон клапана друг относительно друга, так что всегда возможно перетекание гидравлической жидкости через клапан от одной из сторон к другой стороне. Посадка без уплотнения позволяет обеспечивать динамичное восприятие гидравлическим амортизатором, в котором расположен клапан, как описано выше, воздействия незначительных усилий, что дает возможность предотвращать возможное напряжение, появляющееся между конструктивными элементами, между которыми зажат гидравлический амортизатор, например, вследствие неодинакового теплового расширения.
Такой поток гидравлической жидкости, который возможен в результате посадки с зазором обоих элементов клапана, может проходить, например, также и в положении покоя. В любом случае поперечное сечение потока, через которое гидравлическая жидкость может перетекать между элементами клапана от одной стороны к другой стороне клапана в положении покоя клапана, составляет только малую часть от максимально возможного пропускного сечения при соответствующем отклонении клапана. В частности, такое поперечное сечение потока составляет менее 1% максимально возможного пропускного сечения.
Например, возможно выполнение участка второго элемента клапана как полого цилиндра, имеющего закрытый участок оболочки цилиндра, причем, в частности, в аксиальном направлении следующим за закрытым участком оболочки цилиндра расположен участок оболочки цилиндра с пропускными отверстиями. При этом следует обратить внимание на ось цилиндра, который на участках окружен закрытым участком оболочки цилиндра. Закрытый участок оболочки цилиндра может в положении покоя прилегать к первому элементу клапана, в частности, он может прилегать к первому элементу клапана при любом отклонении клапана. Выполнение участка оболочки цилиндра в виде полого цилиндра означает выполнение закрытого участка оболочки цилиндра таким образом, что возможно проведение внутри него цилиндра, подвижного в аксиальном направлении. В положении покоя проходы могут располагаться на закрытом участке оболочки цилиндра или рядом с закрытым участком оболочки цилиндра со смещением в аксиальном направлении к одной из обеих сторон клапана. При определенном значении отклонения клапана от его положения покоя в процессе перемещения элементов клапана относительно друг друга вдоль пути перемещения, проходящего в аксиальном направлении по отношению к оси закрытого участка оболочки цилиндра, цилиндрический участок первого элемента клапана, имеющий проходы, расположен с возможностью перемещения по отношению к закрытому участку оболочки цилиндра другого клапана таким образом, что определенное количество проходов, по меньшей мере, частично расположено в аксиальном направлении рядом с закрытым цилиндрическим участком. Возможность регулирования пропускного сечения дополнительно улучшается за счет пропускных отверстий, предусматриваемых на том участке оболочки цилиндра, который следует в аксиальном направлении за закрытым участком оболочки цилиндра. Благодаря этому пропускное сечение ограничивается не только поперечным сечением проходов, но и поперечным сечением пропускных отверстий. В частности, в этом случае, по меньшей мере при определенных значениях отклонения клапана, пропускной канал проходит как через пропускные отверстия, так и через проходы. Тогда, исходя из положения покоя, при котором поток текучей среды между сторонами заблокирован, посредством отклонения клапана возможно осуществление такого перемещения элементов клапана относительно друг друга вдоль пути перемещения, что по меньшей мере некоторые из проходов расположены, по меньшей мере частично, напротив по меньшей мере некоторых из пропускных отверстий.
Количество проходов и пропускных отверстий, находящихся напротив друг друга, и площадь поперечного сечения пересекающихся частей пропускных отверстий и проходов зависит от величины отклонения. Имеется возможность поставить в соответствие определенному значению отклонения определенное значение площади поперечного сечения, на которой пересекаются пропускные отверстия и проходы. Возможность регулирования пропускного сечения может быть дополнительно улучшена посредством того, что второй элемент клапана имеет два закрытых участка оболочки цилиндра, отделенные друг от друга в направлении перемещения, причем, в частности, первый элемент клапана имеет две области, отделенных друг от друга в направлении перемещения, в каждой из которых расположены проходы.
Общая площадь поперечного сечения проходов, через которую проходит пропускной канал, предпочтительно возрастает при отклонении клапана от его положения покоя по мере перемещения подвижного элемента вдоль пути перемещения. То же относится к пропускным отверстиям. Общая площадь поперечного сечения проходов, через которую проходит пропускной канал, определяется суммой площадей поперечного сечения проходов как таковых. При этом пропускное сечение не должно совпадать с общей площадью поперечного сечения, так как по меньшей мере некоторые из проходов, через которые проходит пропускной канал, могут быть по меньшей мере частично перекрыты, например, закрытым участком оболочки цилиндра другого элемента клапана. В частности, доля площади поперечного сечения прохода, через которую проходит пропускной канал, может увеличиваться при возрастающей величине отклонения клапана за счет того, что при возрастающей величине отклонения перекрыта все менее значительная доля площади поперечного сечения этого прохода. Вследствие того, что общая площадь поперечного сечения проходов, через которую проходит пропускной канал, увеличивается при возрастающей величине отклонения клапана, пропускное сечение при возрастающем значении отклонения клапана также может возрастать. Соответственно, клапан в случае его использования в гидравлическом амортизаторе при приложении большого усилия на обеих сторонах гидравлического амортизатора и при создаваемой вместе с этим большой разности давлений между обеими сторонами клапана может обеспечивать гарантированно высокий расход гидравлической жидкости через клапан, в частности, через большее пропускное сечение, чем при приложении меньшего усилия. Вследствие этого возможно применение клапана самым различным образом для обширного диапазона функциональных областей.
Предпочтительно по меньшей мере некоторые из проходов расположены со смещением их центров относительно друг друга в направлении перемещения, причем, в частности, по меньшей мере некоторые из проходов выполнены в форме эллиптических отверстий. Эллиптические отверстия могут быть реализованы, например, посредством круглых или овальных отверстий. Вследствие этого при отклонении клапана от его положения покоя возможно увеличение количества проходов, через которые проходит пропускной канал, например, за счет того, что при возрастающем значении отклонения большее количество проходов указанного одного элемента клапана расположены вдоль направления перемещения рядом с закрытым цилиндрическим участком другого элемента клапана. Возможны, например, также разные диаметры проходов, расположенных со смещением их центров относительно друг друга. Например, средний диаметр проходов, через которые проходит пропускной канал при малом отклонении, может быть меньше, чем средний диаметр пропускных отверстий, через которые пропускной канал проходит при большом отклонении. По мере увеличивающегося отклонения от положения покоя пропускной канал может проходить, например, сначала через проходы диаметром примерно 2 мм, при дальнейшем отклонении дополнительно через проходы диаметром примерно 5 мм. В частности, возможно варьируемое в направлении перемещения количество проходов, причем, в частности, количество проходов может возрастать в направлении перемещения таким образом, что количество проходов, через которые проходит пропускной канал, возрастает по мере отклонения клапана от его положения покоя при перемещении подвижного элемента вдоль пути перемещения. Благодаря этому возможно дополнительное улучшение возможности регулирования пропускного сечения в зависимости от отклонения.
В частности, проходы, которые смещены по отношению друг к другу в направлении перемещения, могут по меньшей мере частично отличаться друг от друга по площади их поперечного сечения, в частности, по их диаметру, причем, в частности, площадь поперечного сечения проходов может возрастать в направлении перемещения таким образом, что проходы, через которые проходит пропускной канал, имеют тем большую площадь поперечного сечения, чем дальше клапан отклонен от его положения покоя. Вследствие того, что проходы, смещенные по отношению друг к другу, по меньшей мере частично отличаются друг от друга по площади их поперечного сечения, обеспечивается прохождение пропускного канала через проходы с разной площадью поперечного сечения в зависимости от отклонения клапана, вследствие чего в зависимости от отклонения клапана имеет место различное проходное сечение пропускного канала. Благодаря этому возможно дальнейшее улучшение регулируемости пропускного сечения в зависимости от отклонения клапана. По мере увеличения, при возрастающем отклонении, площади поперечного сечения проходов, через которую проходит пропускной канал, при большом отклонении и, таким образом, при наличии большой разности давлений между обеими сторонами клапана, становится возможным большой расход гидравлической жидкости, проходящей через клапан. При этом с возрастающим значением отклонения площадь поперечного сечения проходов, через которую проходит пропускной канал, может изменяться таким образом, что увеличивается усредненная площадь поперечного сечения прохода, т.е. общая площадь поперечного сечения всех проходов, через которую проходит пропускной канал, разделенная на количество проходов, через которые проходит пропускной канал.
В варианте исполнения согласно изобретению клапан имеет перепуск для непрерывного соединения обеих сторон клапана. Перепуск может быть реализован, например, в виде отверстия. Например, возможен перепуск, проходящий сквозь подвижный элемент и идущий в направлении от нагружаемой стороны подвижного элемента к той стороне подвижного элемента, которая противоположна нагружаемой стороне. Перепуск позволяет обеспечивать выравнивание давления между давлениями, приложенными на обеих сторонах клапана, даже если разность давлений очень невелика. При этом перепуск допускает прохождение потока текучей среды только с очень малым поперечным сечением потока. Например, возможное поперечное сечение потока перепуска составляет менее 10%, в частности, менее 5%, в частности, менее 1% от максимального пропускного сечения клапана.
Эффективная площадь подвижного элемента, через которую на подвижный элемент оказывается воздействие эффективного перемещающего усилия при воздействии на подвижный элемент давления текучей среды с первой стороны, предпочтительно меньше, чем поперечное сечение цилиндрического участка, на котором расположены проходы. В случае, когда один из элементов клапана имеет проходы, а другой элемент клапана - пропускные отверстия, эффективная площадь может быть меньше, чем поперечное сечение соответствующих участков, на которых расположены проходы или пропускные отверстия. При этом понятием "эффективная площадь" обозначается та площадь, через которую действительно возможно приложение эффективного перемещающего усилия при воздействии на клапан давлением с первой стороны. В варианте осуществления подвижного элемента в виде сплошного цилиндра, при котором нагружаемая сторона подвижного элемента представляет собой плоскую круглую площадку и проходит перпендикулярно пути перемещения подвижного элемента, параллельному оси цилиндра подвижного элемента, эффективную площадь нужно приравнять, например, к площади круга нагружаемой стороны подвижного элемента.
В любом случае эффективную площадь определяют на основании поперечного сечения подвижного элемента на его нагружаемой стороне, которое проходит перпендикулярно пути перемещения, поскольку эффективное перемещающее усилие, действующее на подвижный элемент, создается только нагрузкой от давления в направлении пути перемещения. В варианте осуществления подвижного элемента в виде сплошного цилиндра, который, однако, вдоль оси цилиндра имеет отверстие, проходящее сквозь весь цилиндр, причем на противоположной стороне подвижного элемента, лежащей напротив нагружаемой стороны, предусмотрена камера противодавления, в которую может попадать гидравлическая жидкость при воздействии на подвижный элемент посредством давления с первой стороны, эффективную площадь определяют таким образом, что она соответствует разности между площадью поперечного сечения подвижного элемента на его нагружаемой стороне и площадью поперечного сечения подвижного элемента на его стороне противодавления, поскольку на стороне противодавления подвижный элемент испытывает силовую нагрузку, которая уменьшает эффективное перемещающее усилие. В варианте осуществления подвижного элемента со ступенчатым сечением, выполненным таким образом, что площадь поперечного сечения подвижного элемента на нагружаемой стороне больше, чем площадь его поперечного сечения на противоположной стороне, эффективную площадь рассчитывают исходя из разности поперечных сечений на обеих сторонах.
Вследствие того, что эффективная площадь меньше, чем поперечное сечение цилиндрического участка, на котором расположены проходы, возможно, с одной стороны, обеспечение большого проходного сечения через проходы вследствие большого поперечного сечения цилиндрического участка, в то время как, с другой стороны, возможно поддержание невысокого значения эффективного перемещающего усилия. В результате этого можно, например, предусмотреть пружинное устройство, которое воздействует на подвижный элемент относительно небольшим восстанавливающим усилием, так что возможно использование недорогих пружинных устройств, с которыми возможно изготовление клапана согласно изобретению с его полной функциональностью.
Диаметр подвижного элемента предпочтительно изменяется, по меньшей мере, на некоторых участках, в частности, ступенчато. В частности, возможно уменьшение диаметра подвижного элемента вдоль направления перемещения по мере приближения к нагружаемой стороне. Вследствие этого, например, задание эффективной площади на нагружаемой стороне подвижного элемента, посредством которой подвижный элемент подвергается воздействию давления с первой стороны, возможно независимо от диаметра подвижного элемента в других местах вдоль направления перемещения. В частности, нужно учитывать, что направление перемещения задано конструкцией клапана, включая оба элемента клапана, и, в частности, оно может совпадать с осью цилиндра подвижного элемента или может быть параллельно оси цилиндра, которую имеет подвижный элемент на участке, на котором он выполнен в форме цилиндра.
В варианте исполнения подвижный элемент имеет канал для прохождения рабочей среды, который по меньшей мере одной своей составляющей проходит параллельно направлению перемещения и обеспечивает соединение с возможностью пропускания текучей среды между нагружаемой стороной и противоположной стороной подвижного элемента, находящейся напротив нагружаемой стороны, причем на противоположной стороне предусмотрена камера противодавления, предназначенная для приема и накопления текучей среды, попадающей через пропускающее текучую среду соединение на противоположную сторону для создания на подвижный элемент на его противоположной стороне противодавления, которое обеспечивает воздействие на подвижный элемент усилия, противоположного перемещающему усилию. Канал для прохождения рабочей среды может быть выполнен таким образом, что его поперечное сечение составляет, например, по меньшей мере 10%, в частности, по меньшей мере 30%, в частности, по меньшей мере 50% от максимального пропускного сечения. Большое поперечное сечение канала для прохождения рабочей среды позволяет обеспечить особенно хорошую функциональность камеры противодавления. Камера противодавления может быть расположена, например, в принимающем элементе. Камера противодавления может быть, например, отделена от второй стороны таким образом, что поток текучей среды из камеры противодавления может приходить ко второй стороне только через пропускной канал, чтобы давление, которое устанавливается в камере противодавления при воздействии с первой стороны, не снижалось непосредственно ко второй стороне.
Посредством соответствующего выполнения имеется возможность, как разъяснено выше, даже при высоком давлении обеспечивать относительно небольшое значение эффективного перемещающего усилия, которое может оказывать текучая среда в клапане на подвижный элемент с первой стороны, так что, например, возможно предусмотреть пружинное устройство с невысокой упругостью, которое тем не менее оказывает на подвижный элемент восстанавливающее усилие, достаточное для удержания подвижного элемента в положении покоя при небольшой величине воздействия давлением с первой стороны, и при этом обеспечивает достаточно медленное его перемещение вдоль пути перемещения при более высокой нагрузке с первой стороны. В общем случае при этом нужно учитывать, что клапан согласно изобретению выполнен таким образом, что обеспечивается блокирование потока текучей среды до тех пор, пока восстанавливающее усилие превышает перемещающее усилие, в то время как в случае, если перемещающее усилие, напротив, превышает восстанавливающее усилие на достаточно большую величину, клапан имеет пропускной канал, причем отклонение клапана, и вместе с тем перемещение подвижного элемента вдоль пути перемещения с удалением от положения покоя, возрастает с увеличением перемещающего усилия.
В одном из вариантов исполнения пружинное устройство имеет пружинный элемент и опорный элемент, причем опорный элемент соединен с принимающим элементом. Опорный элемент может быть выполнен, например, как единое целое с принимающим элементом или представлять собой отдельную деталь, которая в готовом к применению клапане соединена с принимающим элементом. В опорном элементе возможно наличие прохода для обеспечения потока текучей среды через опорный элемент. Соединение возможно, например, посредством завинчивания или посадки с натягом. Посредством опорного элемента обеспечивается воздействие силы упругости между принимающим элементом и подвижным элементом. Это позволяет особенно эффективно противодействовать относительному перемещению между подвижным элементом и принимающим элементом при воздействии давления на подвижный элемент на его нагружаемой стороне. Кроме того, пружинное устройство предпочтительно имеет регулировочное приспособление, позволяющее с его помощью обеспечить предварительное напряжение пружинного элемента между опорным элементом и подвижным элементом для регулирования восстанавливающего усилия, с которым пружинное устройство в положении покоя воздействует на подвижный элемент. Соответствующим образом имеется возможность устанавливать посредством регулировочного приспособления минимальное значение перемещающего усилия, которое требуется для отклонения клапана от его положения покоя.
Соответственно, посредством регулировочного приспособления возможно регулирование перемещающего усилия, которое требуется для образования в клапане пропускного канала. Соответственно, возможно регулирование определенного перемещающего усилия, которое требуется для реализации пропускного канала в клапане с определенным пропускным сечением. Соответственно, при использовании клапана согласно изобретению в указанном варианте исполнения возможно регулирование разности давлений, которая должна иметь место между секциями гидравлического амортизатора для создания в клапане пропускного канала с определенным пропускным сечением.
В клапане согласно изобретению предпочтительно имеется демпфирующее устройство, причем демпфирующее устройство содержит по меньшей мере одну демпфирующую камеру, которая расположена между принимающим элементом и подвижным элементом и объем которой зависит от положения подвижного элемента вдоль пути перемещения, причем демпфирующее устройство имеет демпфирующий перепуск, посредством которого демпфирующая камера соединена с первой и/или второй секцией. Объем демпфирующей камеры, например, в положении покоя клапана, и тем самым также в положении покоя подвижного элемента, может быть пренебрежимо малым. Соответственно, тогда невозможно также никакое соединение демпфирующей камеры - в положении покоя отсутствующей - с секцией посредством демпфирующего перепуска. Демпфирующий перепуск может быть расположен в принимающем элементе или в подвижном элементе таким образом, что он всегда обеспечивает соединение между демпфирующей камерой и по меньшей мере одной из секций, если подвижный элемент отклонен от его положения покоя, и демпфирующая камера существует. Например, возможно расположение перепуска в принимающем элементе или, например, в подвижном элементе. Возможно выполнение демпфирующего перепуска, например, в форме перепускного канала, такого, как например, отверстие, например в виде перепускного канала в подвижном элементе и/или в принимающем элементе. Возможно выполнение демпфирующего перепуска, например, в виде зазора между обоими элементами клапана, в частности, в виде посадки с зазором между элементами клапана. Для этого, например, цилиндрический участок одного элемента клапана может быть расположен с посадкой с зазором по отношению к закрытому участку оболочки цилиндра другого элемента клапана.
Возможность соединения демпфирующей камеры с по меньшей мере одной из секций посредством перепуска обеспечивается вследствие того, что перепуск сообщается с по меньшей мере одной стороной клапана, так что при соединении клапана с первой секцией на его первой стороне и со второй секцией на его второй стороне, например, при использовании клапана согласно изобретению в таком гидравлическом амортизаторе, как описанный выше, осуществляется соединение между соответствующей секцией и демпфирующей камерой. Демпфирующий перепуск может проходить, например, через принимающий элемент и сообщаться с одной из обеих сторон клапана, а демпфирующий канал может быть расположен, например, в подвижном элементе и сообщаться с другой из сторон клапана. Возможно, например, наличие двух предусмотренных демпфирующих перепусков, которые могут сообщаться, например, оба с одной и той же стороной или соответственно с различными сторонами клапана.
Благодаря размещению демпфирующей камеры и демпфирующего перепуска обеспечиваются улучшенные демпфирующие свойства гидравлического амортизатора с клапаном согласно изобретению. Демпфирующая камера и демпфирующий перепуск позволяют замедлить отклонение подвижного элемента от его положения покоя при воздействии давления на клапан с его первой стороны, поскольку демпфирующий перепуск допускает только незначительный поток текучей среды в демпфирующую камеру, при этом, во-первых, для отклонения требуется изменение объема демпфирующей камеры и, во-вторых, для изменения объема требуется поток текучей среды через демпфирующий перепуск. Благодаря этому возможно, например, при использовании соответствующего клапана согласно изобретению в гидравлическом амортизаторе, противодействие резкому перемещению конструктивных элементов, между которыми установлен гидравлический амортизатор. Кроме того, соответствующий гидравлический амортизатор особенно хорошо подходит для гашения колебаний между конструктивными элементами.
Подвижный элемент и принимающий элемент предпочтительно имеют соответственно ступенчатую в направлении перемещения форму, причем демпфирующая камера выполнена между ступенями обоих элементов клапана, образующими ступенчатую форму. Вследствие этого возможно особенно простое и эффективное осуществление демпфирующей камеры в клапане согласно изобретению, объем которой зависит от отклонения подвижного элемента из его положения покоя вдоль пути перемещения.
Изобретение относится, кроме того, к гидравлическому амортизатору для демпфирования колебаний в сооружениях. Как уже разъяснялось в отношении обычных гидравлических амортизаторов, гидравлический амортизатор, к которому относится изобретение, предназначен для демпфирования силовых воздействий между двумя конструктивными элементами, между которыми смонтирован гидравлический амортизатор. Гидравлический амортизатор согласно изобретению содержит в себя наполненную гидравлической жидкостью рабочую камеру, в которой расположен с возможностью перемещения поршень, разделяющий рабочую камеру на две секции, а именно на первую и вторую секции камеры. Гидравлический амортизатор включает в себя по меньшей мере один клапан для попеременного пропускания и перекрывания потока текучей среды между секциями с целью обеспечения выравнивания давления между секциями. Гидравлический амортизатор предпочтительно содержит по меньшей мере два клапана, причем первый клапан выполнен для пропускания и перекрывания потока текучей среды от первой секции ко второй секции, а второй клапан предназначен для пропускания и перекрывания потока текучей среды от второй секции к первой секции, причем каждый из двух клапанов пропускает поток текучей среды между секциями только в одном направлении и всегда перекрывает его в противоположном направлении. Клапан может быть расположен, например, в поршне. Однако возможно также расположение клапана, например, в боковой стенке рабочей камеры или в поршневом штоке. Например, клапан может быть расположен во внешнем, расположенном вне рабочей камеры, корпусе клапана, соединяющем обе секции. Гидравлический амортизатор может быть выполнен, например, таким образом, что для демпфирования силовых воздействий, которые проявляются между обоими конструктивными элементами, рабочая камера соединяется с первым конструктивным элементом, а поршень -со вторым конструктивным элементом. Тогда при соответствующем силовом взаимодействии между конструктивными элементами гидравлический амортизатор позволяет ослаблять силу за счет перемещения поршня в рабочей камере вдоль хода поршня, вследствие чего изменяется соотношение между объемами обеих секций. Например, в поршне может быть предусмотрен перепуск, посредством которого секции соединяются друг с другом, так что в любое время возможно прохождение между обеими секциями потока текучей среды с незначительным поперечным сечением потока. Клапан может быть выполнен, например, таким образом, что он пропускает поток текучей среды только в том случае, если перепад давлений между давлениями в обеих секциях превышает определенное минимальное значение. Возможно наличие в гидравлическом амортизаторе, например, клапана согласно изобретению.
В варианте исполнения гидравлический амортизатор согласно изобретению имеет поршневой шток, на котором расположен поршень, причем поршневой шток на своей протяженности в аксиальном направлении проходит через рабочую камеру и в любом положении проходит за пределы рабочей камеры в камеру выравнивания, расположенную в аксиальном направлении последовательно за рабочей камерой и соединенную с рабочей камерой посредством канала. По меньшей мере одна стенка, ограничивающая камеру выравнивания, выполнена в виде разделительного элемента, которым камера выравнивания отделена от газонапорной камеры, расположенной около камеры выравнивания, причем разделительный элемент предназначен для обеспечения изменения объемного соотношения между объемом камеры выравнивания и объемом газонапорной камеры. При этом аксиальная протяженность поршневого штока одновременно задает направление, в котором рядом с рабочей камерой расположена камера выравнивания. Канал между камерой выравнивания и рабочей камерой может быть предусмотрен, например, в виде перепуска с малым поперечным сечением потока; возможно также, например, наличие клапана, предусмотренного в канале. Вследствие того, что газонапорная камера расположена рядом с камерой выравнивания посредством разделительного элемента, предназначенного для изменения соотношения между объемами камеры выравнивания и газонапорной камеры, объем газонапорной камеры может уменьшаться, если увеличивается объем гидравлической жидкости или объем поршневого штока, находящийся в камере выравнивания. Для этого разделительный элемент может быть выполнен, например, с возможностью перемещения. Например, возможно выполнение камеры выравнивания в виде полого цилиндра или полого цилиндрического выступа, направленного к газонапорной камере, причем разделительный элемент может быть расположен в соответствующем полом цилиндре и выполнен с возможностью перемещения внутри полого цилиндра для обеспечения возможности соответствующего изменения объемного соотношения. Возможно выполнение упругого разделительного элемента, например, в виде упругой мембраны, предусмотренной между камерой выравнивания и газонапорной камерой, что в результате обеспечивает изменение объемного соотношения или способствует такому изменению.
Последовательное расположение камеры выравнивания и рабочей камеры друг за другом в аксиальном направлении позволяет обеспечивать непосредственное воздействие любого перемещения поршневого штока, и вместе с тем любого перемещения поршня, который жестко соединен с поршневым штоком, на изменение того объема поршневого штока, который расположен в камере выравнивания. При этом возможно такое расположение поршневого штока в камере выравнивания, что он непосредственно окружен гидравлической жидкостью. Во всяком случае, возможно такое расположение поршневого штока в камере выравнивания, при котором изменение того объема поршневого штока, который расположен в камере выравнивания, при - теоретически предполагаемом - неизменном объеме гидравлической жидкости, находящейся в камере выравнивания, непосредственно влечет за собой повышение давления в камере выравнивания. Вследствие этого перемещение поршневого штока само по себе может вызывать перемещение разделительного элемента, независимо от того, вызывает ли перемещение поршневого штока в то же время изменение объема жидкости, находящейся в камере выравнивания, в результате одновременного перемещения поршня.
Описанный вариант исполнения гидравлического амортизатора согласно изобретению предоставляет значительные преимущества. Предусмотренная камера выравнивания позволяет эффективно препятствовать изменению давления в рабочей камере из-за расширения гидравлической жидкости в рабочей камере при изменении температуры. Предусмотренная газонапорная камера, отделенная от камеры выравнивания разделительным элементом, позволяет сглаживать повышение давления в рабочей камере при повышении температуры за счет сжимаемого газа в газонапорной камере. Кроме того, расположение газонапорной камеры рядом с камерой выравнивания и вне рабочей камеры позволяет обеспечивать легкий доступ к газонапорной камере снаружи, так что возможен контроль давления в газонапорной камере и его корректировка при необходимости или же замена газа, либо введение нового газа при необходимости. Кроме того, выполнение согласно варианту осуществления по изобретению позволяет обеспечивать при отклонении гидравлического амортизатора от его стационарного положения воздействие на гидравлический амортизатор такого восстанавливающего усилия, которое направлено на возврат гидравлического амортизатора в его стационарное положение. Этому способствует, в частности, тот факт, что перемещение поршневого штока непосредственно влечет за собой изменение того объема поршневого штока, который расположен в камере выравнивания, и тем самым непосредственно вызывает изменение давления в газонапорной камере. Вследствие этого газ в газонапорной камере оказывает соответствующее восстанавливающее усилие на гидравлический амортизатор. Таким образом, на восстанавливающее усилие влияет не только изменение объема гидравлической жидкости в камере выравнивания, но и изменение того объема поршневого штока, который находится в камере выравнивания.
Газонапорная камера предпочтительно расположена последовательно в аксиальном направлении за камерой выравнивания, причем поршневой шток проходит в газонапорную камеру, в частности, по меньшей мере в одну область расположения. Поршневой шток может проходить в газонапорную камеру, например, при любом возможном положении поршня вдоль хода поршня в пределах рабочей камеры. Однако возможно также и выполнение гидравлического амортизатора таким образом, что при некоторых положениях поршня вдоль хода поршня поршневой шток проходит только в рабочую камеру и в камеру выравнивания, а при других положениях поршня - дополнительно и в газонапорную камеру. Вариант исполнения согласно изобретению позволяет обеспечить, по меньшей мере для одной области расположения поршневого штока или, соответственно, поршня, возможность такого изменения положения поршневого штока, которое непосредственно вызывает изменение находящегося в газонапорной камере объема поршневого штока, так что само перемещение поршневого штока может оказывать влияние на восстанавливающее усилие, которое воздействует на гидравлический амортизатор.
В варианте исполнения поршневой шток расположен в гидравлическом амортизаторе таким образом, что любое изменение положения поршневого штока вызывает изменение того объема поршневого штока, который расположен в газонапорной камере или в камере выравнивания, причем любое изменение этого объема поршневого штока непосредственно способствует изменению соотношения между давлением в камере выравнивания и давлением в газонапорной камере. Например, возможно такое расположение поршневого штока в гидравлическом амортизаторе, что в определенной области положений поршня, вдоль хода поршня, он всегда проходит в газонапорную камеру, сквозь всю камеру выравнивания целиком, так что в этой области положений изменение положения поршневого штока не вызывает непосредственного изменения объема поршневого штока, расположенного в камере выравнивания, а вызывает только изменение того объема поршневого штока, который расположен в газонапорной камере. Возможно, например, расположение поршневого штока в гидравлическом амортизаторе таким образом, что в определенной области его положений поршневой шток проходит в рабочую камеру таким образом, что любое изменение положения поршневого штока в пределах этой области вызывает непосредственное изменение того объема поршневого штока, который расположен в рабочей камере, тогда как объем поршневого штока, расположенный в газонапорной камере, напротив, не изменяется при изменении положения поршневого штока в этой области положений. Вариант исполнения согласно изобретению позволяет особенно надежно обеспечить то, что изменение положения поршневого штока способствует созданию восстанавливающего усилия, воздействующего на гидравлический амортизатор.
Ниже изобретение более подробно разъясняется на основе вариантов осуществления со ссылками на шесть фигур, на которых показаны:
фигура 1а: схематичное изображение в разрезе первого варианта исполнения клапана согласно изобретению;
фигура 1b: схематичное изображение видоизмененного первого варианта исполнения клапана согласно изобретению;
фигура 2: схематичное изображение в разрезе второго варианта исполнения клапана согласно изобретению;
фигура 3а: схематичное изображение в разрезе третьего варианта исполнения клапана согласно изобретению;
фигура 3d: схематичное изображение в разрезе фрагмента видоизмененного третьего варианта исполнения клапана согласно изобретению;
фигура 4: схематичное изображение в разрезе четвертого варианта исполнения клапана согласно изобретению;
фигура 5: схематичное изображение в разрезе пятого варианта исполнения клапана согласно изобретению;
фигура 6: схематичное изображение в разрезе варианта исполнения гидравлического амортизатора согласно изобретению;
На фигуре 1а представлен в разрезе вариант исполнения клапана 1 согласно изобретению в схематичном изображении. На фигуре 1а клапан 1 показан в его положении покоя. Клапан 1 содержит принимающий элемент 3, а также подвижный элемент 4. Принимающий элемент 3 имеет цилиндрический участок, который выполнен в виде полого цилиндра, имеющего закрытый участок 7 оболочки цилиндра. Внутри этого цилиндрического участка принимающего элемента 3 расположен участок подвижного элемента 4, который в свою очередь, выполнен в виде полого цилиндра и имеет в оболочке цилиндра проходы 6. Участок подвижного элемента 4, выполненный как полый цилиндр, расположен внутри упомянутого участка полого цилиндра принимающего элемента 3 с посадкой с зазором. Посредством обоих участков подвижный элемент 4 и принимающий элемент 3 направляются относительно друг друга, причем между подвижным элементом 4 и принимающим элементом 3 предусмотрен такой зазор, что гидравлическая жидкость имеет возможность попадать в незначительном количестве между подвижным элементом 4 и принимающим элементом 3, так что возможно смазывание обоими элементами друг друга.
Из фигуры 1а видно, что диаметр подвижного элемента 4, который в некоторых вариантах исполнения, так же, как и в варианте исполнения согласно фигуре 1а, может приравниваться к сечению подвижного элемента 4, перпендикулярному направлению перемещения, изменяется ступенчато. При этом поперечное сечение подвижного элемента 4 резко возрастает на ступени в направлении от его нагружаемой стороны к противоположной стороне. Принимающий элемент 3 имеет соответствующую ступенчатую форму исполнения, так что принимающий элемент 2 образует упор 31 для подвижного элемента 4, к которому подвижный элемент 4 прилегает в положении покоя. Исполнение принимающего элемента 3 и подвижного элемента 4 в виде взаимно соответствующих ступенчатых форм с образованием упора 31 для подвижного элемента 4 принимающим элементом 3 в общем случае предпочтительно для клапана согласно изобретению.
В положении покоя подвижный элемент 4 прижимается к упору принимающего элемента 3 посредством пружинного устройства 5. Пружинное устройство 5 включает в себя пружинный элемент 51, а также опорный элемент 52 и регулировочное приспособление 53. Регулировочное приспособление 53 выполнено в виде резьбы между опорным элементом 52 и принимающим элементом 3. Поэтому регулировочное приспособление 53 позволяет регулировать силу упругости, с которой пружинное устройство 5 воздействует на подвижный элемент 4. При этом пружинный элемент 51 всегда соединен с принимающим элементом 3 посредством опорного элемента 52. Посредством силы упругости регулируется восстанавливающее усилие, с которым пружинное устройство 5 воздействует на подвижный элемент 4 в положении покоя и при его отклонении от положения покоя.
В показанном положении покоя проходы 6 подвижного элемента 4 находятся напротив закрытого участка 7 оболочки цилиндра принимающего элемента 3, так что в положении покоя клапан 1 не имеет пропускного канала, поскольку прохождение от первой стороны 100 ко второй стороне 200 через проходы 6 эффективно предотвращается закрытым участком 7 оболочки цилиндра. В клапане 1, напротив, имеет перепуск 8, посредством которого обе стороны 100, 200 клапана 1 непрерывно соединены друг с другом, так что незначительная разность давлений, которая может образовываться между обеими сторонами 100, 200, может компенсироваться через перепуск 8.
При воздействии на клапан 1 давлением с его первой стороны 100, которое больше, чем воздействие давлением в положении покоя, подвижный элемент 4 на его нагружаемой стороне, обращенной к первой стороне 100, испытывает воздействие перемещающего усилия в направлении второй стороны 200. Как только перемещающее усилие превысит восстанавливающее усилие, клапан 1 и вместе с ним подвижный элемент 4 отклоняются от положения покоя, причем подвижный элемент 4 перемещается в направлении х перемещения, которое в представленном варианте осуществления совпадает с осью цилиндрического участка подвижного элемента 4, выполненного как полый цилиндр с проходами 6, и с осью цилиндрического участка принимающего элемента 3, выполненного как полый цилиндр с закрытым участком 7 оболочки цилиндра. Как только подвижный элемент 4 отклонен от его положения покоя настолько, что по меньшей мере один из проходов 6 расположен в направлении х перемещения рядом с закрытым участком 7 оболочки цилиндра, в клапане 1 возникает пропускной канал, который проходит через соответствующий проход 6 или соответствующие проходы 6 и пропускное сечение которого ограничено поперечным сечением соответствующих проходов 6 и (в зависимости от отклонения подвижного элемента 4), возможно, также закрытым участком 7 оболочки цилиндра, который может закрывать - в зависимости от отклонения клапана 1 от его положения покоя - часть поперечного сечения по меньшей мере одного из проходов 6.
Из фигуры 1 видно, что в клапане 1 согласно изобретению имеются несколько проходов 6, центры которых смещены по отношению друг к другу в направлении х перемещения и поперечные сечения которых различны. Таким образом, пропускное сечение пропускного канала изменяется в зависимости от того, как далеко клапан 1 и вместе с ним подвижный элемент 4 отклонен от положения покоя. Тем самым пропускное сечение пропускного канала выполнено с возможностью регулирования посредством отклонения клапана 1 от его положения покоя.
На фигуре 1b схематично представлено, аналогично фигуре 1а, поперечное сечение варианта исполнения клапана 1 согласно изобретению. Вариант исполнения согласно фигуре 1b по существу соответствует варианту исполнения согласно фигуре 1а, при этом, однако, вариант исполнения согласно фигуре 1b изменен таким образом, что в нем имеется закрывающий элемент 14, а также демпфирующая камера 12 и демпфирующий перепуск 13. Кроме того, эффективная площадь, через которую подвижный элемент 4 с первой стороны 100 подвергается воздействию давления текучей среды на его нагружаемой стороне, определена иначе, чем при варианте осуществления согласно фигуре 1а.
Закрывающий элемент 14 охвачен принимающим элементом 3, причем принимающий элемент 3, охватывающий закрывающий элемент 14, образует внутренне стабильный узел. При этом принимающий элемент 3 имеет ступень, образующую ступенчатую форму, которая сочетается с соответствующей ступенчатой формой, образуемой ступенями в подвижном элементе 4. Между ступенями подвижного элемента 4 и принимающим элементом 3 выполнена демпфирующая камера 12. Демпфирующая камера 12 посредством демпфирующего перепуска 13 постоянно соединена с первой стороной 100 с возможностью прохождения (пропускания) текучей среды, так что при соединении клапана 1 на его первой стороне 100 с первой секцией демпфирующая камера 12 постоянно находится в соединении с первой секцией. Таким образом, при отклонении подвижного элемента 4 от его положения покоя, представленного на фигуре 1b, текучая среда имеет возможность через демпфирующий перепуск 13 попадать с первой стороны 100 в демпфирующую камеру 12. Если текучая среда не попадает в демпфирующую камеру 12, то отклонение подвижного элемента 4 от его положения покоя в значительной степени предотвращается. Через маленький демпфирующий перепуск 13, посредством которого демпфирующая камера 12 связана с первой стороной 100, обеспечивается дополнительное демпфирование клапана 1, которое может оказаться предпочтительным, в частности, при использовании клапана 1 в гидравлическом амортизаторе согласно изобретению. Из фигуры 1b видно, что объем демпфирующей камеры 12 зависит от положения подвижного элемента 4 вдоль его пути перемещения в направлении х перемещения.
Кроме того, из фигуры 1b понятно, что диаметр d2 цилиндрического участка подвижного элемента 4, в котором расположены проходы 6, значительно больше, чем диаметр d1, определяющий эффективную площадь, посредством которой подвижный элемент 4 на его нагружаемой стороне подвергается воздействию давления текучей среды с первой стороны 100 для создания перемещающего усилия на подвижный элемент 4. Соответственно, клапан 1 согласно варианту исполнения, представленному на фигуре 1b, выполнен таким образом, что эффективное перемещающее усилие, которое воздействует при создаваемой давлением нагрузке с первой стороны 100 на подвижный элемент 4, при определенном значении давления, воздействующего на первой стороне 100 клапана 1, может оставаться относительно небольшим, в то время как пропускное сечение при соответствующем отклонении клапана 1 от его положения покоя может быть велико вследствие расположения проходов 6 на цилиндрическом участке с большим диаметром d2.
На фигуре 2 схематично представлен следующий вариант исполнения клапана 1 согласно изобретению. Клапан 1 включает в себя принимающий элемент 3, в котором имеется участок в форме полого цилиндра, имеющий проходы 6 в оболочке цилиндра. В положении покоя клапана 1, которое представлено на фигуре 2, клапан 1 не имеет пропускного канала, а предназначен для перекрывания потока текучей среды между обеими его сторонами 100, 200. Для этого в положении покоя напротив проходов 6 находится закрытый участок 7 оболочки цилиндра, имеющийся в подвижном элементе 4. Однако закрытый участок 7 оболочки цилиндра в положении покоя не прилегает полностью к краям проходов 6, поскольку и принимающий элемент 3, и подвижный элемент 4 имеют ступени, посредством которых диаметр подвижного элемента 4 уменьшается вдоль направления х перемещения с диаметра d2 до диаметра d3, и соответственно внутренний диаметр принимающего элемента 3, выполненного в форме полого цилиндра, уменьшается с d2 до d3.
Пружинное устройство 5 выполнено аналогично пружинным устройствам 5, представленным в вариантах осуществления с фигур 1а и 1b, и имеет соответственно пружинный элемент 51, а также опорный элемент 52 и регулировочное приспособление 53. В положении покоя подвижный элемент 4 прижат пружинным устройством 5 к упору 31, входящему в состав принимающего элемента 3 и выполненному в кольцеобразной форме. При воздействии на подвижный элемент 4, создаваемом давлением с первой стороны 100 таким образом, что на подвижный элемент 4 действует эффективное перемещающее усилие, которое превышает восстанавливающее усилие на подвижный элемент 4 со стороны пружинного устройства 5, клапан 1 и вместе с ним подвижный элемент 4 отклоняется от положения покоя, вследствие чего подвижный элемент 4 перемещается из его положения покоя в направлении х перемещения. Как только при перемещении подвижного элемента 4 в направлении х перемещения проходы 6 оказываются расположенными, по меньшей мере частично, рядом с закрытым участком 7 оболочки цилиндра подвижного элемента 4, клапан 1 имеет пропускной канал, пропускное сечение которого при возрастающем значении отклонения в направлении х перемещения возрастает до тех пор, пока закрытый участок 7 оболочки цилиндра не разблокирует полностью все проходы 6. В варианте осуществления, представленном на фигуре 2, в опорном элементе 52 имеется перепуск 8, посредством которого стороны 100, 200 клапана 1 постоянно соединены друг с другом с возможностью прохождения текучей среды.
Кроме того, подвижный элемент 4 имеет канал 10 для прохождения рабочей среды, который соединяет нагружаемую сторону подвижного элемента 4 с противоположной стороной подвижного элемента 4. На противоположной стороне подвижного элемента 4 в принимающем элементе 3 расположена камера 11 противодавления. При создаваемой давлением нагрузке на клапан 1 с его первой стороны 100 текучая среда имеет возможность через канал 10 для прохождения рабочей среды попадать в камеру 11 противодавления и оттуда оказывать на подвижный элемент 4 давление, направленное противоположно направлению х перемещения. Таким образом, эффективная площадь, посредством которой подвижный элемент 4 подвергается воздействию давления текучей среды с первой стороны 100 для создания перемещающего усилия на подвижный элемент 4 в направлении х перемещения, находится как разность поперечных сечений, которые определены диаметрами d2 и d3. Вследствие этого перемещающее усилие, даже при приложении очень высокого давления к клапану 1 с первой стороны 100, может оставаться незначительным, так что для клапана 1 согласно изобретению в представленном варианте исполнения возможно использование простых и экономичных пружинных устройств 5.
На фигуре 3а схематично показан измененный вариант исполнения, представленного на фигуре 2. Вариант исполнения согласно фигуре 3а отличается от варианта исполнения согласно фигуре 2 по существу тем, что подвижный элемент 4 имеет цилиндрический участок, в котором расположены проходы 6, причем в принимающем элементе 3 имеются пропускные отверстия 9. В представленном на фигуре 3а положении покоя поток текучей среды между обеими сторонами 100, 200 клапана 1 перекрыт клапаном 1. Только через перепуск 8 между обеими сторонами 100, 200 может проходить незначительная доля текучей среды. При отклонении клапана 1 от его положения покоя, и вместе с тем при отклонении подвижного элемента 4 из его положения покоя с удалением от упора 31, в клапане 1 создается пропускной канал, как только поперечные сечения по меньшей мере некоторых из проходов 6 накладываются на поперечные сечения по меньшей мере некоторых из пропускных отверстий 9. Как уже разъяснялось, благодаря предусмотренным пропускным отверстиям 9 и проходам 6 создается особенно благоприятная возможность регулирования пропускного сечения в зависимости от отклонения клапана 1. Хорошей регулируемости пропускного сечения в варианте осуществления согласно фигуре 3а также способствует то, что проходы 6 расположены по меньшей мере частично со смещением их центров по отношению друг к другу в направлении х перемещения. Таким образом, при отклонении подвижного элемента 4 возможно изменение количества проходов 6, поперечное сечение которых будет приведено в расположение напротив поперечного сечения пропускных отверстий 9. Вследствие этого общая площадь поперечного сечения проходов 6, через которые проходит пропускной канал, при возрастающем значении отклонения от положения покоя также увеличивается.
На фигуре 3b представлен фрагмент варианта осуществления клапана 1 согласно изобретению, соответствующего вариации представленного на фигуре 3а клапана 1. В противоположность клапану 1, представленному на фигуре 3а, представленный на фигуре 3b клапан 1 имеет демпфирующую камеру 12, а также еще одну демпфирующую камеру 121, каждая из которых соединена соответственно демпфирующим перепуском 13, 131 с первой стороной 100 клапана 1 с возможностью прохождения текучей среды. Демпфирующие камеры 12, 121 выполнены в виде ступеней, расположенных в принимающем элементе 3 и в подвижном элементе 4 и соответствующих друг другу. Из фигуры 3b видно, что объем демпфирующих камер 12, 121 изменяется при перемещении подвижного элемента 4 вдоль направления х перемещения. При этом начиная от положения покоя, которое представлено на фигуре 3b, объем демпфирующей камеры 12 увеличивается при возрастающем значении отклонения, в то время как объем демпфирующей камеры 121 при возрастающем значении отклонения уменьшается. Тем не менее, в любом случае, обе демпфирующих камеры 12, 121 в сочетании с поставленными им в соответствие перепусками демпфирования 13, 131 вызывают дополнительное демпфирование для представленного на фигуре 3b клапана 1, так как перепуски 13, 131 ограничивают поток текучей среды в демпфирующие камеры 12, 121 и из демпфирующих камер 12, 121, так что перемещение подвижного элемента 4 относительно принимающего элемента 3, для которого требуется изменение объема демпфирующих камер 12, 121, и соответствующий поток текучей среды демпфируется через демпфирующие перепуски 13, 131.
На фигуре 4 представлен еще один вариант осуществления клапана 1 согласно изобретению. В варианте осуществления согласно фигуре 4 тоже имеются подвижный элемент 4 и принимающий элемент 3, а также пружинное устройство 5, которое включает в себя пружинный элемент 51, опорный элемент 52 и регулировочное приспособление 53. Принимающий элемент 4 имеет перепуск 8, который соединяет нагружаемую сторону подвижного элемента 4 с противоположной стороной, так что даже при очень небольшой разности давлений на сторонах 100, 200 возможен незначительный поток текучей среды между обеими сторонами 100, 200 клапана 1. Подвижный элемент 4 имеет на нагружаемой стороне диаметр d1, определяющий эффективную площадь, с которой подвижный элемент 4 подвергается воздействию давления текучей среды с его нагружаемой стороны, то есть с первой стороны 100. Кроме того, подвижный элемент 4 имеет цилиндрический участок, который выполнен в виде полого цилиндра. В этом цилиндрическом участке предусмотрены проходы 6 в оболочке цилиндра. Этот цилиндрический участок имеет диаметр d2, который значительно больше, чем диаметр d1 подвижного элемента 4 на его нагружаемой стороне. Разница между диаметрами d1 и d2 подвижного элемента 4 реализована путем выполнения подвижного элемента 4 в ступенчатой форме. Таким образом, благодаря выполнению в ступенчатой форме даже при приложении на первой стороне 100 большого давления, которое действует на подвижный элемент 4, достигается воздействие на подвижный элемент 4 только относительно незначительного усилия вследствие его незначительной эффективной площади на нагружаемой стороне, тогда как при определенном отклонении клапана 1, напротив, обеспечивается большое пропускное сечение за счет проходов 6, поскольку проходы 6 находятся в том цилиндрическом участке, который имеет большой диаметр d2.
В представленном на фигуре 4 положении покоя подвижный элемент 4 прижат пружинным устройством 5 к упору 31 принимающего элемента 3. Как только на нагружаемой стороне на подвижный элемент 4 будет действовать перемещающее усилие, которое превышает восстанавливающее усилие, создаваемое пружинным устройством 5 и воздействующее на подвижный элемент 4 против направления х перемещения, подвижный элемент 4 отклоняется от положения покоя. Когда подвижный элемент 4 отклонен от положения покоя настолько, что закрытый участок 7 оболочки цилиндра находится в направлении х перемещения рядом с проходами 6, так что по меньшей мере некоторые из проходов 6 своим поперечным сечением пересекаются с поперечным сечением пропускных отверстий 9, которые расположены на участке оболочки цилиндра принимающего элемента 3, в клапане 1 будет создан пропускной канал, через который текучая среда имеет возможность течь от первой стороны 100 ко второй стороне 200.
Из фигуры 4, кроме того, видно, что подвижный элемент 4 имеет еще один цилиндрический участок с дополнительными проходами 6. Посредством отклонения подвижного элемента 4 от его положения покоя в направлении пути перемещения при возрастающем значении отклонения возможно дальнейшее увеличение потока текучей среды через пропускной канал за счет того, что дополнительные проходы 6 подводятся ближе ко второй стороне 200, так что гидравлическое сопротивление в пропускном канале уменьшается. Это обусловлено тем, что напротив дополнительных проходов 6 находится следующий закрытый цилиндрический участок принимающего элемента 3, причем при отклонении подвижного элемента 4 от его положения покоя укорачивается путь, который должна проходить текучая среда вдоль следующего закрытого цилиндрического участка, чтобы попадать от первой стороны 100 ко второй стороне 200. Кроме того, дополнительные проходы 6 обеспечивают возможность для текучей среды, вошедшей через проходы 6 из первой секции 100 внутрь участка полого цилиндра подвижного элемента 4, выходить из этого участка подвижного элемента 4 в направлении второй секции 200 через большое проточное поперечное сечение, так что дросселирование потока текучей среды от первой секции 100 ко второй секции 200 обеспечивается исключительно соотношением между пропускными отверстиями 9 и проходами 6, которым регулируется прохождение текучей среды из первой секции 100 в подвижный элемент 4.
В клапане 1 согласно изобретению, представленном на фигуре 4, имеются, кроме того, демпфирующая камера 12, а также демпфирующий перепуск 13. В элементах 3 и 4 клапана соответственно имеются ступени, то есть каждый из них имеет ступенчатую, в направлении перемещения, форму. Ступени в сочетании друг с другом образуют демпфирующую камеру 12. Таким образом, объем демпфирующей камеры 12 изменяется при изменении положения подвижного элемента 4 вдоль пути перемещения. Демпфирующий перепуск 13 выполнен в виде отверстия в подвижном элементе 4, которое соединяет вторую секцию 200 с демпфирующей камерой 12. Поскольку демпфирующая камера 12 сообщается с окружающим пространством с возможностью прохождения текучей среды исключительно через демпфирующий перепуск 13, для изменения объема демпфирующей камеры 12 необходим поток текучей среды через демпфирующий перепуск 13. Таким образом, вследствие малого поперечного сечения демпфирующего перепуска 13 достигается дальнейшее улучшение характеристики демпфирования клапана 1.
На фигуре 5 схематично представлен следующий вариант исполнения клапана согласно изобретению 1. Клапан 1 включает в себя принимающий элемент 3, а также подвижный элемент 4, каждый из которых выполнен ступенчатым в направлении х перемещения. Выполнение в ступенчатой форме в направлении х перемещения относится в общем случае к тому, что один из элементов 3, 4 клапана в первой области имеет первое поперечное сечение, которое после этого резко изменяется, так что во второй области вдоль направления х перемещения элемент клапана имеет второе поперечное сечение. Тогда другой элемент клапана, если он имеет форму, соответствующую ступенчатой форме первого элемента клапана, содержит выемку с поперечным сечением, которая соответствует первому поперечному сечению первого элемента клапана, причем в следующей области, находящейся на удалении от первой области в направлении х перемещения, второй элемент клапана имеет выемку со вторым поперечным сечением, которое соответствует второму поперечному сечению первого элемента клапана. В данном случае принимающий элемент 3 имеет первый цилиндрический участок, поперечное сечение которого определено диаметром d1, а также смещенный относительно него в направлении х перемещения второй цилиндрический участок, поперечное сечение которого определено диаметром d2, причем диаметр d2 значительно больше, чем диаметр d1. Подвижный элемент 4 имеет соответствующие первый и второй участки, выполненные в форме полых цилиндров, которые имеют внутренний диаметр, по существу соответствующий диаметрам d1 и d2, так что подвижный элемент 4 проводится по принимающему элементу 3.
Во втором цилиндрическом участке принимающего элемента имеются три прохода 6. В положении покоя проходы 6 находятся напротив закрытого участка 7 оболочки цилиндра, который имеется во втором цилиндрическом участке подвижного элемента 4. В положении покоя, которое представлено на фигуре 5, подвижный элемент 4 прижат пружинным устройством 5 к упору 31 принимающего элемента 3. При отклонении клапана 1 от его положения покоя подвижный элемент 4 отклоняется от своего положения покоя в направлении х перемещения вдоль пути перемещения, вследствие чего возможно по меньшей мере частичное расположение проходов 6 рядом, в направлении х перемещения, с закрытым участком 7 оболочки цилиндра. Соответственно, при определенном отклонении клапана 1 от его положения покоя в клапане 1 образован пропускной канал, проходящий по меньшей мере через некоторые из проходов 6.
Благодаря выполнению принимающего элемента 3, а также подвижного элемента 4 в ступенчатой форме обеспечивается, кроме того, нахождение проходов 6 на том участке 7 оболочки цилиндра, который имеет большой диаметр, тогда как в то же время эффективная площадь, на которой подвижный элемент 4 на его нагружаемой стороне 100 подвергается воздействию давления текучей среды, напротив, остается небольшой, так что требования, предъявляемые к пружинному устройству 5 относительно величины восстанавливающего усилия, с которым пружинное устройство 5 должно воздействовать на подвижный элемент 4 для достаточного демпфирования клапана 1, могут быть относительно невысокими. Кроме того, в представленном на фигуре 5 варианте осуществления клапан 1 согласно изобретению имеет демпфирующую камеру 12, посредством демпфирующего канала 13 постоянно соединенную со второй стороной 200 с возможностью прохождения текучей среды. Демпфирующая камера 12 выполнена между ступенями принимающего элемента 3 и подвижного элемента 4, образующими ступенчатую форму. В соответствии с этим объем демпфирующей камеры 12 по мере отклонения клапана 1 от его положения покоя изменяется.
На фигуре 6 схематично представлено поперечное сечение варианта осуществления гидравлического амортизатора 2 согласно изобретению. Гидравлический амортизатор 2 имеет рабочую камеру, которая разделена поршнем 23 на первую секцию 21 и вторую секцию 22. Поршень 23 жестко смонтирован на поршневом штоке 24. Это означает, что любое перемещение поршневого штока 24 влечет за собой соответствующее перемещение поршня 23 в рабочей камере.
Объемное соотношение обеих секций 21, 22 изменяется при каждом перемещении поршня 23 вдоль хода поршня в рабочей камере. Ход поршня - это тот путь в направлении оси поршневого штока 24, в пределах которого возможно перемещение поршня 23 в рабочей камере. В поршне 23 расположены два клапана 1, которые пропускают поток текучей среды между обеими секциями 21, 22 только в том случае, если разность давлений между секциями 21, 22 превышает определенное минимальное значение. Первый клапан 1 предназначен для пропускания потока текучей среды из первой секции 21 ко второй секции 22 и перекрывает любой поток текучей среды в противоположном направлении, второй клапан 1 предназначен для пропускания потока текучей среды из второй секции 22 к первой секции 21 и перекрывает любой поток текучей среды в противоположном направлении.
С корпусом рабочей камеры соединен первый монтажный элемент А, в то время как второй монтажный элемент В соединен с поршневым штоком 24. Возможна фиксация гидравлического амортизатора 2 посредством первого монтажного элемента А на первом конструктивном элементе и посредством второго монтажного элемента В на втором конструктивном элементе для демпфирования силовых воздействий между обоими конструктивными элементами. При силовой нагрузке на оба монтажных элемента А, В, под действием которой гидравлический амортизатор 2 сжимается или расширяется, происходит перемещение поршня 23 в пределах рабочей камеры. Вследствие этого текучая среда в одной из обеих секций 21, 22 сжимается, так что создается разность давлений между давлениями, имеющимися в секциях 21, 22, вследствие чего по меньшей мере один из клапанов 1 открывается и пропускает поток текучей среды между секциями 21, 22. Вследствие этого возможно эффективное перемещение поршня 23 в рабочей камере при изменении соотношения объемов обеих секций 21, 22. В результате перемещения поршня 23 в рабочей камере происходит демпфирование силового воздействия на оба монтажных элемента А, В.
За рабочей камерой, последовательно в аксиальном направлении, расположена камера 25 выравнивания. Аксиальное направление задано направлением поршневого штока 24. Камера 25 выравнивания соединена с рабочей камерой каналом 26. Канал 26 имеет небольшое поперечное сечение, так что возможен только незначительный поток текучей среды через канал 26 между камерой 25 выравнивания и рабочей камерой. При этом канал 26 соединяет камеру 25 выравнивания с первой секцией 21 рабочей камеры. В аксиальном направлении последовательно за камерой 25 выравнивания расположена газонапорная камера 28, которая отделена от камеры 25 выравнивания посредством разделительного элемента 27. Разделительный элемент 27 размещен подвижно в аксиальном направлении, причем перемещение разделительного элемента 27 позволяет изменять объемное соотношение между газонапорной камерой 28 и камерой 25 выравнивания.
В представленном на фигуре 6 варианте осуществления поршневой шток 24 при любом положении поршня 23 вдоль хода поршня проходит внутрь камеры 25 выравнивания. При этом любое перемещение поршня 23 вдоль хода поршня вызывает изменение того объема поршневого штока 24, который расположен в камере 25 выравнивания. При этом изменение объема поршневого штока 24, расположенного в камере 25 выравнивания, обязательно вызывает изменение объемного соотношения между газонапорной камерой 28 и камерой 25 выравнивания (при условии, что гидравлический амортизатор 2 представляет собой закрытую систему без влияния внешних воздействий, например, на газонапорную камера 28, что в данном случае соответствует действительности). Например, при перемещении поршня 23 в рабочей камере таким образом, что объем первой секции 21 уменьшается, а объем второй секции 22 соответствующим образом увеличивается, объем поршневого штока 24, находящийся в камере 25 выравнивания, непосредственно увеличивается, так что разделительный элемент 27 сдвигается, сокращая объем газонапорной камеры 28 и увеличивая объем камеры 25 выравнивания. При этом давление в газонапорной камере 28 увеличивается, вследствие чего создается восстанавливающее усилие на поршневой шток 24. Соответственно, гидравлический амортизатор 2 согласно изобретению благодаря последовательному расположению рабочей камеры 24, камеры 25 выравнивания и газонапорной камеры 28 очень просто устроен и одновременно дает возможность реализации восстанавливающего усилия на поршневой шток 24 и тем самым на поршень 23 при отклонении гидравлического амортизатора 2 от его стационарного положения, в которое он был приведен монтажными элементами А, В.
В гидравлическом амортизаторе 2 согласно изобретению предусмотрен, кроме того, подвод 29, через который возможно наполнение газонапорной камеры 28 газом и при помощи которого возможен контроль давления газа в газонапорной камере 28. Например, благодаря этому возможно также эффективное предотвращение создание слишком высокого избыточного давления в газонапорной камере 28. При описанном варианте осуществления простое снабжение газонапорной камеры 28 посредством подвода 29 возможно как раз благодаря тому, что газонапорная камера 28 расположена в аксиальном направлении последовательно за камерой 25 выравнивания, которая, в свою очередь, расположена в аксиальном направлении последовательно за рабочей камерой.
Из описанных вариантов исполнения клапана согласно изобретению, а также гидравлического амортизатора согласно изобретению, без сомнения, очевидно, что клапан согласно изобретению и гидравлический амортизатор согласно изобретению просто устроены и имеют значительные преимущества по сравнению с обычными клапанами или, соответственно, гидравлическими амортизаторами. Клапаны согласно изобретению просты по конструкции и экономичны в изготовлении и при этом делают возможной реализацию такого гидравлического амортизатора, который применяется для демпфирования силовых воздействий между двумя конструктивными элементами в широком диапазоне функциональных областей применения, поскольку клапаны позволяют обеспечить пропускной канал с различным пропускным сечением в зависимости от силы, приложенной к гидравлическому амортизатору, причем, например, с возрастанием усилия пропускное сечение увеличивается. Соответственно, гидравлический амортизатор согласно изобретению особенно хорошо подходит для демпфирования колебаний в обширной области функционирования. К тому же гидравлический амортизатор согласно изобретению благодаря его последовательному устройству делает возможным его простое техническое обслуживание. Кроме того, гидравлический амортизатор согласно изобретению обеспечивает надежное восстанавливающее усилие, позволяющее ограничивать в небольших пределах отклонения конструктивных элементов, между которыми зажат гидравлический амортизатор, и, в частности, сглаживать колебания.
Список обозначений
1 клапан
2 гидравлический амортизатор
3 принимающий элемент
4 подвижный элемент
5 пружинное устройство
6 проход
7 закрытый участок оболочки цилиндра
8 перепуск
9 пропускное отверстие
10 канал для прохождения рабочей среды
12, 121 демпфирующая камера
13, 131 демпфирующий перепуск
14 закрывающий элемент
16 камера противодавления
21 первая секция
22 вторая секция
23 поршень
24 поршневой шток
25 камера выравнивания
26 канал
27 разделительный элемент
28 газонапорная камера
29 подвод
31 упор
51 пружинный элемент
52 опорный элемент
53 регулировочное приспособление
100 первая сторона
200 вторая сторона
А первый монтажный элемент
В второй монтажный элемент
d1, d2, d3 диаметр
х направление перемещения
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СИСТЕМА ПОДВЕСКИ, РАСПОЛОЖЕННАЯ ВНУТРИ КОЛЕСА | 2008 |
|
RU2482976C2 |
| АМОРТИЗАТОР | 2012 |
|
RU2570243C1 |
| УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 1995 |
|
RU2145284C1 |
| СПОСОБ ПОДВЕСКИ И ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2012 |
|
RU2639469C2 |
| АМОРТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2012 |
|
RU2568533C2 |
| ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДЕМПФЕР ШИММИ ДЛЯ ШАССИ ВОЗДУШНОГО СУДНА | 2011 |
|
RU2527612C1 |
| ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР | 2013 |
|
RU2597048C2 |
| ЗОЛОТНИКОВЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ДЕМПФЕРА | 2010 |
|
RU2567685C2 |
| ОРТОПЕДИЧЕСКИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР | 2008 |
|
RU2480182C2 |
| ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ ВЫТЯЖЕНИЯ | 2004 |
|
RU2354319C2 |
Группа изобретений относится к области машиностроения. Клапан (1) содержит два элемента (3, 4) клапана. Один из элементов клапана содержит цилиндрический участок, который содержит несколько проходов (6). Пропускное сечение ограничено поперечным сечением проходов. Другой элемент клапана содержит закрытый участок (7) оболочки цилиндра. Посредством отклонения клапана обеспечивается возможность регулирования пропускного сечения. Некоторые из проходов своими центрами смещены по отношению друг к другу в направлении перемещения. Гидравлический амортизатор (2) содержит поршневой шток (24), на котором расположен поршень (23). Поршневой шток (24) на своей протяженности в аксиальном направлении проходит через рабочую камеру и в любом своем положении проходит за пределы рабочей камеры в камеру (25) выравнивания. Одна стенка, ограничивающая камеру (25) выравнивания, выполнена в виде разделительного элемента (27). Разделительный элемент выполнен с возможностью изменения объемного соотношения между объемом камеры выравнивания и объемом газонапорной камеры (28). Достигается расширение арсенала технических средств. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Клапан (1) для обеспечения выравнивания давления между секциями (21, 22) гидравлического амортизатора (2), причем клапан (1) имеет первую сторону (100) для соединения с первой секцией (21) и вторую сторону (200) для соединения со второй секцией (22), причем клапан (1) выполнен с возможностью запирания потока текучей среды между обеими сторонами (100, 200) в его положении покоя, а при отклонении от его положения покоя имеет пропускной канал с пропускным сечением для пропускания потока текучей среды, причем клапан (1) имеет два элемента (3, 4) клапана, которые подведены друг к другу и выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль направления (х) перемещения, причем один из обоих элементов (3, 4) клапана выполнен в виде подвижного элемента (4), а другой элемент клапана выполнен в виде принимающего элемента (3), причем обеспечена возможность воздействия давления текучей среды на подвижный элемент (4) на его нагружаемой стороне с первой стороны (100) с созданием эффективного перемещающего усилия, воздействующего на подвижный элемент (4) в направлении (х) перемещения, причем подвижный элемент (4) соединен с пружинным устройством (5), которое воздействует на подвижный элемент (4) силой упругости с созданием восстанавливающего усилия, направленного противоположно эффективному перемещающему усилию,
отличающийся тем, что
один из элементов (3, 4) клапана имеет цилиндрический участок, который содержит несколько проходов (6), причем пропускной канал проходит по меньшей мере через некоторые из проходов (6), а пропускное сечение ограничено поперечным сечением указанных проходов (6), причем другой элемент (3, 4) клапана имеет закрытый участок (7) оболочки цилиндра, который по меньшей мере в положении покоя прилегает к указанному одному элементу (3, 4) клапана и перекрывает поток текучей среды, причем посредством отклонения клапана (1), которое происходит при перемещении подвижного элемента (4) относительно принимающего элемента (3) в направлении (х) перемещения, обеспечена возможность регулирования пропускного сечения, причем по мере отклонения пропускное сечение возрастает, при этом по меньшей мере некоторые из проходов (6) своими центрами смещены по отношению друг к другу в направлении (х) перемещения.
2. Клапан (1) по п. 1, отличающийся тем, что
клапан (1) имеет перепуск (8) для непрерывного соединения обеих сторон (100, 200).
3. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
цилиндрический участок указанного одного элемента (3, 4) клапана, имеющий проходы (6), выполнен в виде полого цилиндра.
4. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
по меньшей мере один участок указанного другого элемента (3, 4) клапана выполнен в виде полого цилиндра, который имеет закрытый участок (7) оболочки цилиндра, причем, в частности, в аксиальном направлении следующим за закрытым участком (7) оболочки цилиндра расположен участок оболочки цилиндра с пропускными отверстиями (9).
5. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
указанный другой элемент (3, 4) клапана имеет два закрытых участка (7) оболочки цилиндра, отделенных друг от друга в направлении (х) перемещения пропускными отверстиями (9), причем, в частности, указанный один элемент (3, 4) клапана имеет две области, отделенные друг от друга в направлении (х) перемещения, в каждой из которых расположены проходы (6).
6. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
общая площадь поперечного сечения проходов (6), через которые проходит пропускной канал, возрастает по мере отклонения клапана (1) от его положения покоя при перемещении подвижного элемента (4) вдоль пути перемещения.
7. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
количество проходов (6) варьируется в направлении (х) перемещения, причем, в частности, количество проходов (6) возрастает в направлении (х) перемещения таким образом, что количество проходов (6), через которые проходит пропускной канал, возрастает по мере увеличения отклонения клапана (1) от его положения покоя при перемещении подвижного элемента (4) вдоль пути перемещения.
8. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
проходы (6), которые смещены по отношению друг к другу в направлении (х) перемещения, по меньшей мере частично отличаются друг от друга по площади их поперечного сечения, причем, в частности, площадь поперечного сечения проходов (6) возрастает в направлении (х) перемещения таким образом, что проходы (6), через которые проходит пропускной канал, имеют тем большую площадь поперечного сечения, чем дальше клапан (1) отклонен от своего положения покоя.
9. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
эффективная площадь подвижного элемента (4), через которую на подвижный элемент (4) обеспечено воздействие эффективного перемещающего усилия при воздействии на подвижный элемент (4) давления текучей среды с первой стороны (100), меньше, чем поперечное сечение цилиндрического участка, в котором расположены проходы (6).
10. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
диаметр подвижного элемента (4) по меньшей мере на участках изменяется, в частности, ступенчато, в частности, уменьшается к нагружаемой стороне вдоль направления (х) перемещения.
11. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
подвижный элемент (4) имеет канал (10) для текучей среды, который по меньшей мере одной своей составляющей проходит параллельно направлению (х) перемещения и обеспечивает соединение с возможностью пропускания текучей среды между нагружаемой стороной подвижного элемента (4) и его противоположной стороной, лежащей напротив нагружаемой стороны, причем на противоположной стороне предусмотрена камера (11) противодавления, предназначенная для приема и накопления текучей среды, попадающей через указанное пропускающее текучую среду соединение на противоположную сторону для создания противодавления на подвижный элемент (4) на его противоположной стороне, которое обеспечивает воздействие на подвижный элемент (4) усилия, противоположного перемещающему усилию.
12. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
пружинное устройство (5) имеет пружинный элемент (51) и опорный элемент (52), соединенный с принимающим элементом (3), причем, в частности, предусмотрено регулировочное приспособление (53), с помощью которого обеспечена возможность предварительного напряжения пружинного элемента (51) между опорным элементом (52) и подвижным элементом (4) для регулирования восстанавливающего усилия, воздействующего в положении покоя на подвижный элемент (4) со стороны пружинного устройства (5).
13. Клапан (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
клапан (1) имеет демпфирующее устройство, причем демпфирующее устройство содержит по меньшей мере одну демпфирующую камеру (12, 121), которая расположена между принимающим элементом (3) и подвижным элементом (4) и объем которой зависит от положения подвижного элемента (4) вдоль пути перемещения, причем демпфирующее устройство имеет демпфирующий перепуск (13, 131), посредством которого обеспечена возможность соединения демпфирующей камеры (12, 121) с первой и/или второй секцией (21, 22), причем демпфирующая камера (12, 121) сообщается с окружающим ее пространством, в частности, исключительно через демпфирующий перепуск (13, 131).
14. Клапан (1) по п. 13, отличающийся тем, что
и подвижный элемент (4), и принимающий элемент (3) имеют в направлении (х) перемещения ступенчатую форму, причем демпфирующая камера (12, 121) выполнена между ступенями обоих элементов (3, 4) клапана, образующими ступенчатую форму.
15. Гидравлический амортизатор (2) для демпфирования колебаний в сооружениях, содержащий наполненную гидравлической жидкостью рабочую камеру, в которой расположен с возможностью перемещения поршень (23), разделяющий рабочую камеру на две секции (21, 22), а именно на первую и вторую секции (21, 22), причем гидравлический амортизатор (2) имеет, в частности в поршне (23), по меньшей мере один клапан (1) для попеременного пропускания и перекрывания потока текучей среды между указанными двумя секциями (21, 22) для обеспечения выравнивания давления между секциями (21, 22), причем клапан (1) выполнен по одному из пп. 1-14.
16. Гидравлический амортизатор (2) по п. 15, отличающийся тем, что
гидравлический амортизатор (2) имеет поршневой шток (24), на котором расположен поршень (23), причем поршневой шток (24) на своей протяженности в аксиальном направлении проходит через рабочую камеру и в любом своем положении проходит за пределы рабочей камеры в камеру (25) выравнивания, которая расположена в аксиальном направлении последовательно за рабочей камерой и соединена с рабочей камерой посредством канала (26), причем по меньшей мере одна стенка, ограничивающая камеру (25) выравнивания, выполнена в виде разделительного элемента (27), посредством которого камера (25) выравнивания отделена от газонапорной камеры (28), расположенной около камеры (25) выравнивания, причем разделительный элемент (27) выполнен с возможностью изменения объемного соотношения между объемом камеры (25) выравнивания и объемом газонапорной камеры (28).
17. Гидравлический амортизатор по п. 16, отличающийся тем, что
газонапорная камера (28) расположена в аксиальном направлении последовательно за камерой (25) выравнивания, причем поршневой шток (24) проходит, в частности, по меньшей мере в определенной области его положений, в газонапорную камеру (28).
18. Гидравлический амортизатор по одному из пп. 15-17, отличающийся тем, что
поршневой шток (24) расположен в гидравлическом амортизаторе (2) таким образом, что любое изменение положения поршневого штока (24) вызывает изменение того объема поршневого штока (24), который находится в газонапорной камере (28) или камере (25) выравнивания, причем любое изменение указанного объема поршневого штока (24) непосредственно влияет на изменение соотношения между давлением в камере (25) выравнивания и давлением в газонапорной камере (28).
| JP 2010209959 A, 24.09.2010 | |||
| Анализатор многопараметрических скалярных полей | 1959 |
|
SU131106A1 |
| ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР | 2011 |
|
RU2481507C1 |
| WO 9902888 A1, 21.01.1999. | |||
