Регулятор расхода рабочей жидкости Советский патент 1991 года по МПК G05D7/06 

Изобретение относится к объемному гидроприводу, а именно к устройствам управления и регулирования расхода в потоке текучей среды, и может быть использовано в гидравлических приводах, к которым предъявляется требование обеспечения высокой точности поддержания расхода рабочей жидкости, подводимой или отводимой от гидродвигателя, вне зависимости от величины нагрузки на его выходном звене, например, в приводах станков всевозможного назначения, грузоподъемных, мобильных и других машин, промышленных роботов и манипуляторов.

Цель изобретения - повышение точности регулятора за счет исключения из его конструкции пружины золотника и сравнения перепада давления на регулируемом дросселе со стабилизированным перепадом давления.

На чертеже изображена принципиальная схема регулятора расхода рабочей жидкости.

Регулятор состоит из корпуса 1, в котором установлены золотник 2, образующий с корпусом 1 дросселирующую (рабочую) щель 3, и подпружиненный относительно корпуса 1 со стороны одного из

о о

-ч

о

ND О

своих торцов посредством предварительно поджатой пружины 4 золотник 5 дросселя, образующий в совокупности с корпусом 1 регулируемый дроссель с нормально закрытым проходным сечением.

Пружинная полость 6 золотника 5 дросселя соединена с линией дренажа (дренажем) 7, а расположенная со стороны противоположного торца золотника 5 дросселя полость управления 8 - с заключенной между последовательно включенными постоянным дросселем 9 и соплом 10 междроссельной камерой 11 гидроусилителя типа сопло-заслонка. Против выходного отверстия сопла 10 в полости слива 12 установлена заслонка 13, жестко соединенная с подвижным элементом (на чертеже не показан) электромеханического преобразователя 14 (например, линейного пропорционального электромагнита).

Вход постоянного дросселя 9 и тем самым гидроусилителя типа сопло-заслонка соединен с выходом редукционного клапана 15, вход которого, в свою очередь, соединен с входным каналом (входом) 16 регулятора расхода, а пружинная полость - с линией дренажа 7.

При давлении на выходе редукционного клапана 15, определяемом его регулировкой, и максимальном для данной конструкции расстоянии между заслонкой 13 и торцом сопла 10 давление рабочей жидкости в междроссельной камере 11 таково, что произведение его за вычетом давления в линии дренажа 7 на площадь торца золотника 5 дросселя равно усилию поджатия пружины 4, соответствующему положению золотника 5 относительно корпуса 1, при котором перекрытие проходного сечения регулируемого дросселя является нулевым.

Рабочая щель 3 между золотником 2 и корпусом 1 с одной стороны соединена с входом 16 регулятора расхода, а с другой - с полостью 17 корпуса 1, которая является входной по отношению к регулируемому дросселю. Выходная полость 18 регулируемого дросселя соединена с выходным каналом (выходом) 19 регулятора расхода.

Золотник 2 выполнен с двумя симметрично расположенными цилиндрическими хвостовиками и установлен в корпусе 1 с образованием несообщающихся друг с другом двух полостей управления 20 и дополнительной 21 со стороны одного его торца и двух полостей управления 22 и дополнительной 23 со стороны другого его торца. При этом полость управления 20 соединена с полостью 17 на входе регулируемого дросселя, полость управления 22 - с полостью 18 на выходе регулируемого дросселя, дополнительная полость управления 21 - с линией дренажа 7, дополнительная полость упраи- ления 23 - с выходом редукционного клапана 15. Причем эффективные площади

торцов золотника 2 со стороны полостей управления 20 и 22 равны между собой, я эффективные площади торцов золотника 2 со стороны дополнительных полостей управления 21 и 23 также равны глежду собой

0Максимальное открытие рабочего окна

(щели) 3 соответствует смещению золотника 2 в направлении полостей управления 20 и 21 до упора золотника в корпус 1.

Регулятор расхода рабочей жидкости

5 работает следующим образом.

При подаче рабочей жидкости на вход 16 регулятора на выходе его редукционного клапана 15 поддерживается постоянное (относительно давления в линии дренажа 7)

0 давление. Здесь и далее предполагается, что давление на входе 16 регулятора превышает давление, на которое отрегутлооваг редукционный клапан 15.

С выхода редукционного клапана 15 рл

5 бочая жидкость через постоянный дроссель 9, междроссельную камеру 11, отверстие сопла 10 и щель между торцом сопла 10 и заслонкой 13 поступает в сливную полость 12 регулятора.

0Если электрический сигнал на обмотке

электромеханического преобразователя 14 отсутствует, то под действием жидкости, вы текающей из сопла 10. заслонка 13 занимает относительно сопла положение, при

5 котором расстояние между торцом сопла 10 и заслонкой 13 для данной конструкции является максимальным. При этом в междрос сельной камере 11 гидроусилителя тип г. сопло-заслонка, а соответственно и в соеди0 ненной с ней полости управления 8 золотни ка 5 дросселя устанавливается давление, при котором золотник 5 дросселя под действием пружины 4 и жидкости, находящейся в пружинной полости бив полости управле5 ния 8, занимает относительно корпуса 1 положение, соответствующее нулевому перекрытию проходного сечения регулируемого дросселя. В данном случае расход рабочей жидкости на выходе 19 регулятора

0 (при пренебрежении перетечками жидкости) равен нулю.

При подаче на обмотку электромехани ческого преобразователя 14 управляющего электрического сигнала на подвижном эле

5 менте (на чертеже не показан) преобразова теля и жестко связанной с ним заслонке 13 появляется пропорциональная этому сигналу сила, действующая на заслонку 13 в направлении сопла 10. Под действием указанной силы и силы со стороны вытекающей

из сопла 10 жидкости заслонка 13 смещается относительно сопла в новое положение равновесия, соответствующее равенству нулю алгебраической суммы этих сил. При этом расстояние между торцом сопла 10 и заслонкой 13 принимает тем меньшее значение, а давление в междроссельной камере 11 гидроусилителя типа сопло-заслонка и в соединенной с ней полости управления 8 золотника 5 дросселя - соответственно тем большее значение, чем больше величина управляющего электрического сигнала, поданного на обмотку электромеханического преобразователя 14.

При изменении давления рабочей жид- кости в полости управления 8 по сравнению с его значением, соответствующим нулевой величине управляющего электрического сигнала на обмотке электромеханического преобразователя 14. золотник 5 дросселя, сжимая пружину 4, смещается относительно корпуса 1 и открывает проходное сечение регулируемого дросселя между полостями 17 и 18 на величину, пропорциональную упомянутому изменению давления в полости управления 8. Таким образом, каждому значению управляющего электрического сигнала, подаваемого на обмотку электромеханического преобразователя 14, соответствует вполне определенная вели- чина площади проходного сечения регулируемого дросселя, образованного золотником 5 дросселя и корпусом 1

При движении рабочей жидкости с входа 16 к выходу 19 регулятора через рабочую щель 3, образованную золотником 2 и корпусом 1, и проходное сечение регулируемого дросселя между полостями 17 и 18, открытое золотником 5 дросселя, на указанном проходном сечении (на регулируемом дросселе) создается перепад давления, обусловленный потерями энергии и определяемый площадью проходного сечения регулируемого дросселя и расходом рабочей жидкости через него.

Поскольку полости 17 и 18 входа и выхода регулируемого дросселя соединены соответственно с полостями управления 20 и 22 золотника 2, то со стороны жидкости, находящейся в полостях управления 20 и 22. на золотник 2 действует сила, равная по величине произведению перепада давления на регулируемом дросселе на эффективную площадь торца золотника 2 со стороны полости 20 или 22 и направленная вдоль оси золотника в сторону закрытия им рабочего окна 3 (в сторону полости управления 22).

Со стороны жидкости, находящейся в дополнительных полостях управления 21 и 23 золотника 2, соединенных соответственно с линией дренажа 7 и выходом редукционного клапана 15, на золотник 2 действует сила, равная по величине произведению постоянной (вне зависимости от положения, занимаемого золотником 2) разности давлений на выходе редукционного клапана 15 и в линии дренажа 7 на эффективную площадь торца золотника 2 со стороны полости 21 или 23 и направленная вдоль оси золотника в сторону открытия им рабочего окна 3 (в сторону дополнительной полости управления 21).

При отсутствии силового контакта золотника 2 в осевом направлении с корпусными деталями регулятора, ограничивающими перемещения золотника, и при пренебрежении осевой гидродинамической силой, действующей на золотник 2 со стороны жидкости, протекающей через рабочее окно 3, золотник 2 находится в равновесии (неподвижен относительно корпуса 1). когда две вышеупомянутые силы равны между собой по величине. В соответствии с этим, при работе рассматриваемого регулятора расхода рабочей жидкости золотник 2 по окончании переходных процессов, связанных с изменением величины управляющего электрического сигнала или возмущающего воздействия (перепада давления на регуляторе), занимает такое положение равновесия, при котором перепад давления на регулируемом дросселе составляет неизменную величину, равную произведению постоянной разности давлений на выходе редукционного клапана 15 и в линии дренажа 7 на отношение эффективных площадей торцов золотника со стороны полостей 21 (23) и 20 (22). Поскольку перепад давления на регулируемом дросселе путем сравнения его посредством золотника 2 с имеющей постоянное (стабилизированное)значение разностью давлений на выходе редукционного клапана 15 и в линии дренажа 7 поддерживается постоянным, то при фиксированном значении площади проходного сечения регулируемого дросселя расход рабочей жидкости через него, а следовательно, и на выходе 19 регулятора является постоянным.

При изменении перепада давления на регуляторе (разности давлений на его входе 16 и выходе 19) расход рабочей жидкости через регулируемый дроссель (и, тем самым, на выходе 19 регулятора) в первый момент времени изменяется. Это влечет за собой изменение перепада давления на регулируемом дросселе, а соответственно, и нарушение баланса сил, действующих со стороны жидкости на золотник 2. В результате этого золотник 2 перемещается в новое положение равновесия, прикрывая (при увеличении перепада давления на регуляторе) или приоткрывая (при уменьшении перепада давления на регуляторе) рабочую щель 3 и восстанавливая таким образом исходный перепад давления на регулируемом дросселе, а в итоге и потребный расход жидкости на выходе 19 ре1улятора, заданный управля ющим электрическим сигналом

Таким образом предлагаемый регуля- тор обеспечивав инвариантность расхода рабочей жидкости по отношению к такому возмущающему воздействию, как перепад давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости

В результате попытается точность поддержания задаваемою управляющим электрическим сигналом расхода робочей жидкости чере регулятор В конструкции регулятора расхода отсутствует пружина у золотника 2. Известно что пружины являются одним из наименее долговечных элементов механических конструкций В этого предлагаемый регулятор по ера ,ie- нию с известным обладает более вько ими долговечностью и надежностью

На приведенной на чертеже принципиальной схеме регулпгора расхода рабочей жидкости дополнительные полости упрне ления 21 и 23 образованы хвостовик,и то

лотника 2 и соответствующими расточками корпуса 1 Возможны и другие конструктивные варианты выполнения этих полостей. В частности, дополнительные полости управления могут быть образованы осевыми расточками в торцах золотника 2 и установ ленными в них плунжерами, контактирующими с одной стороны с корпусом 1, а с другой - со стержнем, установленным между ними в осевом отверстии золотника 2, Формула изобретения Регулятор расхода рабочей жидкости, содержащий корпус с установленным в нем золотником, образующим с входным каналом дросселирующую щель, и регулируемым дросселем, выход которого соединен с выходным каналом, а полость управления - с междроссельной камерой связанного с электромеханическим преобразователем гидроусилителя типа соплг-заслонка, вход которого соединен с выходом редукционного клапана, причем полости управления под противоположными торцами зело соединены с полостями до и после регулируе мого дросселя, отличающийся тем что, с целью повышения точности регулятора, он выполнен с двумя дополнительными полостями управления под противополож ными торцами золотника, одна из которых соединена с выходом редукционного клапана, а другая - с дренажом

Изобретение относится к устройствам управления и регулирования расхода в потоке текучей среды и может быть применено в гидравлических приводах станков всевозможного назначения, грузоподъемных, мобильных и других машин, промышленных роботов и манипуляторов. Целью изобретения является повышение точности поддержания задаваемого управляющим сигналом расхода рабочей жидкости через регулятор путем сравнения перепада давления на регулируемом дросселе со стабилизированным перепадом давления. Регулятор расхода рабочей жидкости содержит золотник 2, образующий с корпусом 1 регулятора рабочую щель 3, соединенную с входом 16 регулятора, и образованный золотником 5 дросселя в совокупности с корпусом 1 регулируемый дроссель, выход которого соединен с выходом 19 регулятора, а полость управления 8 - с междроссельной камерой 11 управляемого от электромеханического преобразователя 14 гидроусилителя сопло-заслонка, вход которого соединен с выходом редукционного клапана 15. Полости управления 20 и 22 под противоположными торцами золотника 2 соединены с полостями 17 и 18 до и после регулируемого дросселя. Регулятор выполнен с двумя дополнительными полостями управления 21 и 23 под противоположными торцами золотника 2, первая из которых соединена с линией дренажа 7, а вторая - с выходом редукционного клапана 15. 1 ил.

5 8 11 W 12 /3

LI

///

15

22. 23