Устройство для управления потоком жидкости Советский патент 1985 года по МПК F15B11/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению сервомеханизмами

Известно устройство для управлеНИЛ потоком жидкости,Содержащее управлякщие клапанные элементы и ге нератор сигнала давления П .

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является гидравлическая управляющая система, содержащая чувствительный к нагрузке управляющий клапан основного потЬка, управляющий потоком от насоса к регулирующему блоку управления и к вспомогательному устройству 2 .

Недостатком известных устройств является то, что их нельзя ийпользовать в автоматических регуляторах например в регулирующих блоках управления автомобильной регулирующей системы управления с гидравлическими связями.

Цель изобретения - расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления потоком жидкости, имеющее корпус с входным каналом, соединенным с выходом источника жидкости через средство для переключения потока жидкости, сливной канал, соединенный с резервуаром, первый и второй выходные каналы, соединенные соответственно .с первой и второй камерами сервопривода, нагрузочный канал и канал давления, соединенные соответственно с первой и второй управлянщими полостями средства для переключения потЪка жидкости, при этом корпус вьшолнен с первым и вторым регулирукицими клапанами, с образованной первым регулирующим клапаном и корпусом нагрузочной камерой, постоянно сообщающейся с нагрузочным каналом, с расходомером в первом выходном канале, соединенным с первым регулирующим клапаном, причем корпус с регулирующими клапанами имеет первое и второе переменные сопротивления, расположенные в канале, соединяющем входной канал с первым каналом расходомера, третье и четвертое перемен, ныё сопротивления, последовательно расположенные в канале, соединяющем второй канал расходомера с первым выходным каналом, пятое переменное сопротивление, расположенное в канале, соединяющем второй выходной

канал со сливным каналом, содержит канал, соединяющий входной канал с нагрузочным каналом,- шестое и седьмое переменные-сопротивления, расположенные параллельно в каналах, соединяющих нагрузочный канал с каналом между входным каналом и первьм каналом расходомера в точке, лежащей ниже первого переменного сопротивления по потоку, а переменные сопротивления образованы профилированными эле- ментами корпуса и регулирующих кла-. панов,

Кроме того устройство имеет восьмое переменное сопротивление, образованное профилированными элементами корпуса и регулирующих клапанов и установленное в канале, соединяющем нагрузочньй канал со сливным каналом.

При этом устройство имеет постоянное сопротивление, установленное в канале, соединяющем входной и нагрузочный каналы.

Причём каналы, включающие шестое и седьмое переменные сопротивления, соединяют нагрузочный канал с каналом между первым и вторым переменными сопротивлениями.

На фиг. 1 представлена схема устройства для управления потоком жидкости,-на фиг. 2 - предлагаемое устройство,разрезана фиг. 3 - сечение А-Ана фиг. 2; на фиг. 4 - второй регулирующий клапан, вид сверху, на фиг. 5 первьй регулирующий клапан, вид сверху} на фиг. 6 - схема клапанной системы на фиг. 7 - клапанная система, поперечное сечение , на фиг.8 то же в нейтральном положении}, на фиг. 9 - то же, в нормальном положении} на фиг. 10 - то же, при максимальном отклонении} на фиг. 11 часть клапанной системы, соответствующая положению максимального отклонения, поперечное сечение , на фиг. 12 - график площади отверстия в зависимости от отклонения клапана ля переменных отверстий.

Устройство для управления потоком идкости содержит корпус 1 с входным каналом 2, соединенным с выходом источника 3 жидкости через средство 4 для переключения потока жидкости, сливной канал 5, соединенньй резервуаром 6, первый 7 и второй 8 ыходные каналы, соединенные соответтвенно с первой 9 и второй 10 каме3

рами сервопривода 11, нагрузочный канал 12 и канал 13 давления, соединенHbie соответственно с первой 14 и второй-. 15 управляющими полостями средства 4 для переключения потока жидкости, при этом корпус 1 имеет первый 16 и второй 17 регулирующие клапаны, нагрузочную камеру 18, образованную первым регулирующим клапаном 16 и корпусом 1, расходомер 19, установленный в первом выходном канале 7 и соединенньй с пер|вым регулирующим клапаном 16.

Корпус 1 с регулирующими клапанами 16 и 17 включает первое 20 и второе 21 переменные сопротивления, расположенные в канале 22, соединяющем входной канал 2 с первым каналом 23 расходомера 19, третье 24 и четвертое 25 переменные сопротивления, последовательно расположенные в канале 26, соединяющем второй канал 27 расходомера 19 с первым выходным каналом 7, пятое переменное сопротивление 28, расположенное ,в канале 29, соединяющем второй выходной канал 8 со сливным каналом 5, канал 30, соединяющий входной канал 2 с нагрузочным каналом 12, шестое 31 и седьмое 32 переменные сопротивления, расположенные па раллельно в каналах 33 и 34, соединяющих нагрузочный канал 12 с кана лом между входным каналом 2 и первым каналом 23 расходомера 19.

Кроме того, устройство содержит .восьмое переменное сопротивление 35, установленное в канале 36, соединяющем нагрузочный канал 12 со сливным каналом 5, постоянное сопротивление 37, установленное в канале 38, соединяющем входной канал 2 и нагрузочный канал 12.

К корпусу 1 (фиг, 2) присоединен расходомер 19 с наконечником 39. Расходомер 19 включает роторную приводную установку, содержащую снабженнзто изнутри зубцами деталь 40, фиксируемую к.корпусу 1 и наконечнику 39 болтами 41, и деталь 42, снабженную снаружи зубцами и эксцентрично расположеннзто внутри детали 40 с обеспечением орбитального и вращательного относительного движения. Зубчатое зацепление деталей 40 и 42 образует множество увеличивающихся и уменьшающихся в обьеме камер (не показаны).

66669.4

В отверстии 43 корпуса 1 установлены первьй -16 и второй 17 регулирующие клапаны, установленные с возможностью относительного вращения. 5 Второй .регулирующий клапан 17 имеет щЛицевую часть 44 для связи с валом (не показан). Первый регулирующий клапан 16 подсоединен к второму регулирующему клапану 17 при помощи

10 приводного вала 45, снабженного на первом конце набором шлицев 46, находящихся в зацеплении с набором прямых внутренних шлицев 47, образованных внутри детали 42. На втором

15 конце приводного вала 45 расположена раздваивающаяся часть 48, через которую проходит поперечная приводная шпилька 49, проходящая через отверстия во втором регулирующем клапане 17 и связанная с первьм регулирующим клапаном 16. Под прямым углом к приводной шпильке 49 расположены листовые пружины 50, приводящие первый и второй регулирующие клапаны

5 к нейтральному положению один относительно другого.

В корпусе 1 выполнена кольцевая канавка 51, связанная -с множеством отверстий 52 первого регулирующего

JJ клапана 16. Второй регулирующий кла-. пан 17 ограничивает кольцевую канавку 53, справа от которой находится множество отверстий 54, между каждой соседней парой отверстий 54 находится осевая канавка 55, связанная с канавкой 56., а слева - отверстия 57 и 58. На первом регулирующем клапане 16 выполнены измерительные отверстия 59, а в корпусе - каналы 60 и измерительные отверстия 61. На вто-. ром регулирующем клапане 17 выполнены кольцевые канавки 62 и отверстия 63, |ja первом - отверстия 64-66, а в корпусе - кольцевые канавки 67-69. На

, втором регулирующем клапане 17 выполJ

нены отверстия 70 и 71, четыре радиальных отверстия 72, зенковки 73 и 74 разных размеров, а на первом регулирующем клапане 16 выполнены g отверстия 75. Первый регулирующий клапан 16 с корпусом образует канавку 76, соединенную через отверстие 77 с входным каналом 2.

Устройство для управления потоком 5 жидкости работает следующим образом. Жидкость от источника 3 жидкости через средство 4 для переключения ;потока жидкости поступает во входной 5 . . канал 2 корпуса 1 и далее через канал 22 с первым 20 и вторым 21 пере менными сопротивлениями и первый канал 23 в расходомер 19, из которого жидкость выходит через второй канал 27 с третьим 24 и четвертым 25 переменными сопротивлениями, установленными в канале 26, и поступает через первый выходной канал 7 к первой камере 9 сервопривода 11, От второй камеры 10 сервопривода 11 жид кость через второй выходной канал 8 проходит через пятое переменное сопротивление 28, расположенное в канале 29, и через сливной канал 5 пос тупает к резервуару 6. При вращении второго регулирующего органа 17 (по часовой стрелке) каждое из осевых отверстий 54 соедуняется с однимИЗ отверстий 52 перво 1ГО регулирующего органа 16, образуя ,, первое переменное сопротивление 20. Далее жидкость проходит через кольцевую канавку 53 и отверстия 57, каждое.из которых соединено с парой измерительных отверстий 58, что образует второе переменное сопротивление 21. Из измерительных отверстий 59 жидкость поступает в увеличивающиеся в объеме камеры расходомера 19 через каналы 60. Жидкость возвращается из уменьшающихся в объеме камер расходомера 19 и течет через чередующиеся каналы 60 к изме рительным отверстием ,61, каждая пара которых соединена с отверстием 58 с образованием третьего переменного сопротивления 24. Далее жидкость по тупает в кольцевую канавку 62 и отверстия 63, которые с отверстиями .64 образуют четвертое переменное .сопротивление 25. Из отверстий 64 жидкость поступает в кольцевую канавку 67, соединенную с первым выход ным каналом 7. Жидкость из второго вькодНого канала 8 поступает в кольцевую канавку 68 и далее через отверстия 65 и 70, образующие пятое переменное сопротивление 28, поступает во внутреннюю полость второго регулирующего клапана 17, а затем через отверстия 71 и 66 и кольцевую канавку 69 в сливной канал 5.. Небольшой объем жидкости поступает через входное отверстие 2 корпуса 1 и отверстие 77 в канавку 76 и далее к нагрузочному каналу 12 и к средству 4 для переключения по9ток.а жидкости-4. Из канавки 76 через, отверстия 75 и 72, образующие восьмое переменное сопротивление, жид- кость поступает во внутреннюю полость второго регулирующего клапана 1 7 и затем к сливному каналу 5, Максимальная площадь открытия восьмого пер.еменного сопротивления обеспечивается при нейтральном положеНИИ первого и второго регулирующих клапанов, а при смещении их уменьшается (фиг, 12), При смещении одни отверстия 75 совмещаются с зенковками 74 меньшего размера, образуя шестое переменное сопротивление, а другие отверстия 75 совмещаются с зенковками 73 большего размера, образуя седьмое переменное сопротивление. При отклонении клапанной системы от нейтрального положения до угла 4 вся жидкость, проходящая через отверстия 77, течет через восьмое переменное сопротивление, при отклонении от 4 до 5 часть жидкости приходит через восьмое переменное сопротивление, а остальная через, шестое и седьмое переменные сопротивления, соединяясь с основным потоком жидкости, ГРри отклонении . свьше 5 практически вся жидкость течет через шестое и седьмое переменные сопротивления. Площадь потока через восьмое переменное сопротивление составляет четыре площади отверстия 75, в то время как каждое из отверстий шестого и седьмого переменных сопротивлений равно одному из отверстия 75, что приводит к отношению площадей noTOKai (нейтральное: рабочее) 2:1. Площадь потока шестого и седьмого переменных сопротивлений продолжает увеличиваться от точки, в которой они начали открываться (около . с , n 4 отклонения клапана) до 7° , где площадь потока отверстий достигает максимума (фиг. 12). На фиг. 9 показано положение, при котором отверстие 75 полностью совмещено с зенковкой 74, а диаметрально противоположное отверстие 75 совмещено при этом с зенковкой 73. Когда отклонение регулирующего лапана нарастает далее, площадь отока шестого и седьмого переменых сопротивлений сохраняется на воем максимуме до тех пор, пока 7, отклонение клапана не достигнет 12 В данной точке, если второй регулирующий клапан 17 перемещается несколько по часовой стрелке от положения, изображенного на фиг. 9, связь между отверстием 75 и зенковкой 74 перестает быть полной и площадь потока отверстия 33 начинает, уменьшаться. Однако (в то же самое время) связь между диаметрально противоположным радиальным отверстием 75 и большей зенковкой 73 все еще остается полной, и площадь потока отверстия 34 сохраняется на максимуме. Если отклонение клапана увеличивается далее, регулирующие клапаны 16 и 17 достигают относительного положения (фиг. 10), когда отклонение достигает 15. В данной точке -отверстие 75 и зенковка 74 полностью выведены из связи и площадь отверстия 33 становится равной нулю. Однако противоположное отверс тие 75 находится еще в полнойсвязи с зенковкой 73, и площадь отверс тия 34 сохраняется на своем максимуме. Вследствие того, что жидкость высокого давления постоянно стравливается через канавку 76 и отверстие 77, давление жидкости в н.агру,зочном канале 12 непосредственно св зано с площадью отверстий, позволяющих жидкости проходить либо к резервуару, либо к основному пути -1 потока. Для отклонения клапана в 0° опор ное давление должно быть равно мини муму. Когда отклонение клапана-увеличивается, разностное-рабочее давление быстро растет до тех пор, по98ка при отклонении клапана около 3-4 разностное давление находится на обычном рабочем уровне. В зависимости от относительной синхронизации (уменьшение переменного отверс- тин 35 и увеличение переменных отверстий 33 и 34) разностное давле- ние может вьфавниваться на рабочем уровне для отклонений от 3 до 4 . Когда отклонение клапана увеличивается с 12 до 15°, совокупная площадь отверстия уменьшается до тех пор, пока не достигает минимума, и после этого, если отклонение кла- панэ продолжает увеличиваться к максимуму, площадь отверстия остается практически постоянной. В результате для отклонения клапана свьш1е 12 разностное давление начинает расти до тех пор, пока не достигает максимального уровня при отклонениях клапана в 15° и более. Таким образом, в изобретении отношение медаду разностным рабочим давлением и отклонением клапана обеспечивается .посредством модификации размеров и скоростей изменения раз-. меров различных переменных отверстий, связьгоающих нагрузочную камеру и возвратное отверстие или основной путь потока. Изобретение позволяет существенно увеличить максимальную скорость потока без увеличения размеров отверстий, составляющих основной путь потока, и без создания большого разностного д.авления при небольших отклонениях клапана, которое приводит к большим потерям энергии в нейтральном положении.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ, имеющее корпус с входным каналом, соединенным с выходом источника жидкости через средство для переключения потока жидкости, сливной канал, соединенный с резер- , вуаром, первый :и второй выходш 1е каналы, соединенные соответственно , с первой и второй камерами сервопри- вода, нагрузочный канал и канал давления, соединенные соответственно с первой и второй управляющими полостями средства для переключения потока жидкости, при этом корпус выпол- . нен с первым .и вторым регулирующими клапанами, с образованной первым регулирующим клапаном и корпусом нагрузочной камерой, постоянно сообщающейся с нагрузочным каналом, с расходомером в первом выходном канале, соединенным с первь регулирующим клапаном, причем корпус с регулирующими клапанами имеет первое и второе переменные сопротивления, расположенные в канале, соединякяцем входной канал с первым каналом рас- . ходомера, третье и четвертое переменные сопротивления, последовательно , расположенные в канале, соединяющем второй канал расходомера с первым выходным каналом, пятое переменное сопротивление, расположенное в канале, соединяющем второй выходной канал со сливным каналом, о т л и ч а ющ в е с я тем, что, с целью распгирения области применения устройства, оно содержит канал, соединяющий входной канал с нагрузочным каналом, шестое и седьмое переменные сопротивления, расположенные параллельно в каналах, соединяющих на/рузочный канал с -каналом между .входньм каналом и первым каналом расходомера в точ- ке, лежащей ниже первого переменного СО сопротивления по потоку, а переменные сопротивления образованы профилированными элементами корпуса и регулирующих клапанов, S /f , 2. Устройство по п. 1, о т л и:Ч а ю щ е е С я тем, что имеет восьмое переменное сопротивление, обраО) зованное профилированными элементами корпуса и регулирующих клапанов и Од . установленное в канале, соединяющем О) нагрузочный канал со сливным каналом. сь со 3.Устройство по п. 1, о т л ичаю щ е е с я тем, что оно имеет постоянное сопротивление, установленное в канале, соединяющем входной и нагрузочный каналы. 4.Устройство по п. 1 , о т л и- чающееся тем, что каналы, включающие шестое и седьмое переменные сопротивления, соединяют нагрузочный канал с каналом между первым и вторым переменными сопротивлениями. ..

4S

сриг.г %л.Ч .gs 66--®

Фиг.ё

75 58 57 JJ 5S бг S8 676/ 7S I /

75

74

15

75

Фut.Ю

75