Регулятор расхода Советский патент 1981 года по МПК G05D7/01 

1

Изобретение относится к гидроавтоматике и предназначено для регулирования величины расхода потока в гидросистемах машин с объемным гидроприводом.

Известен регулятор потока типа ПГ 55-2, содержащий корпус с по.постями подвода и отвода, первый дроссель, выполненный в виде втулки, торцовая кромка которой в сопряжении с кромками каплеобразного окна во втулке образует дроссельную щель, второй дроссель, образованный кромкой подпружиненного клапана и кромкой канавки корпуса и поддерживающий постоянный перепад давлений на дроссельной щели, а также механизм регулирования величины дроссельной щели, включакпдий валик, лимб и контргайку 11,

Известный регулятор обладает следующими недостатками.

Кромки каплеобразного окна во втулке и торец втулки-дросселя, образующие дросселирующую щель, при определенной настройке регулятора в процессе работы остаются неподвижными, не имеют относительных смещений. Поэтому, в особенности при уастройке регулятора на малые потоки (например 30-50 см /мин), когда

дроссельная щель очень мала, она частично зарастает (проявляется свойство облитерации малых неподвижньах щелей при прохождении через них потока минераоьного масла) и засоряется. Причем, в определенные моменты поток вымывает частички, перекрывавшие часть дроссельной щели, открывая полное проходное сечение. Таким

to образом, в процессе работы изменяется проходное сечение дроссельной щели, что приводит к нестабильности настроенного потока рабочей жидкости. Понятно, что когда предъявляют15ся повышенные требования к точности работы регулятора, такое положение неприемлемо.

Кроме того, поток рабочей жидкости, проходящий Через дрюссельную

20 щель, предварительно дросселируется на переменном дросселе клапана.Степень дросселирования, и следовательно, нагрева масла, зависит от разницы давлений до и после регулятора.

25 Эта разница в процессе работы иожет изменяться, а значит будет изменяться и температура масла, проходящего через дроссельную щель. Величина же потока через регулятор зависит

30 от вязкости масла, которая, в свою

очередь, зависит от его температуры. Это обстоятельство также является одной из причин нестабильности настроенного потока через известный регулятор.

Известный регулятор потока состоит из двух основных частей: дросселя образующего дроссельную щель и подпружиненного клапана, поддерживающего постоянный перепад давлений на этой щели. Наличие двух составных частей (собственно двух отдельных узлов) усложняет конструкцию и компоновку регуляторов потока, увеличивает их габариты и вес.

Известен также регулятор потока, содержащий корпус с полостями подвода и отвода. В одной расточке корпуса с возможностью кругового перемещения установлен первый дроссель, выполненный в виде глухой втулки и имеющий окно (паз) .

Кромки окна в сопряжении с кромками окна в корпусе образуют дроссельную щель. Хвостовик дросселя выведен наружу и скреплен с лимбом, имеющим рукоятку. На резьбовом конце хвостовика установлена контргайка.

Поворотом рукоятки с лимбом, а следовательно, и дросселя, изменяют взаимное расположение окна и отверстия в корпусе и тем самьм регулируют проходное сечение дроссельной щели. Во второй расточке корпуса установлен подпружиненный клапан. Внутренни торец крайней шейки этого клапана образует с расточкой корпуса второй дроссель, проходное сечение которого .автоматически изменяется в процессе работы регулятора. Полость перед дроссельной щелью соединена с наружным торцом крайней шейки и с внутренним торцом грибка клапана, Полость за дроссельной щелью соед: йена с пружинной полостью клапана. Благодаря автоматически действующему переменному дросселю (второму дросселю) на дроссельной щели (на первом дрос- селе) поддерживается постоянный перепад давлений, равный отношению усилия пружины к наибольшей площади поперечногосечения клапана (в данном случае поперечного сечения грибка). Обычно величина поддерживаемого перепада давлений равна 1,5-2,5 кгс/см . Если, например,давление перед регулятором по какойто причине повышается, то переменный дроссель (второй дроссель) перекрывается больше, не давая подняться давлению перед дроссельной -целью (перед первым дросселем) и наоборот, если давление перед регулятором понижается, переменный дроссель открывается, не давая понизиться давлению перед дроссельной щелью. Если же давление за регулятором (т.е. дроссельной щелью) повышается, то переменный дроссель открывается, соответственно повышая и давление перед дроссельной щелью и, наоборот, если давление за регулятором понижается, то переменный дроссель больше перекрывается, уменьшая и давление перед f дроссельной щелью.

Таким образом, благодаря автоматически действующему переменному дросселю, перепад давлений на дроссельной щели всегда остается постоянным неQ зависимо от соотношения давлений до и после регулятора и, следовательно, величина потока через регулятор зависит только от величины проходного сечения дроссельной щели и от вязкости жидкости (21.

Этот регулятор потока имеет такие недостатки, как нестабильность настроенного потока, вызываемая заращиванием дроссельной щели, обусловленным неподвижностью кромок, образующих дроссельную щель, нестабильность потока, вызываемая колебаниями величины вязкости жидкости из-за того, что поток проходит сначала через переменный дроссель (где происходит

5 переменный нагрев в зависимости от колебаний давления до и после регулятора) , а потом через дроссельную щель, сложность конструкции из-за наличия двух отдельных узлов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является регулятор расхода, содержащий корпус с входной и выходной полостями, в котором установлен шток, связанный с подпружиненной втулкой, переменный дроссель, образованный кромками втулки и корпуса, и дросселирующая щель, образованная иглой и диафрагмой, установленной во втулке 3).

0 Недостатками этого регулятора являются нестабильность потока изза неподвижности деталей, образуквдих дроссельную щель, а также сложность конструкции из-за налич.ия двух отj дельных узлов.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение регулятора.

Указанная цель достигается тем,

0 что в регуляторе расхода, содержащем корпус с входной и выходной полостями, в котором установлен с возможностью вращения относительно корпуса шток, связанный с подпружиненной втулкой, переменный дроссель, образованный кромками втулки и корпуса, и дросселирующую щель, последняя образована двумя окнами, выполненными во втулке и корпусе соответственно, одно из которых - по

0 перечное, другое - продольное с кромкой, параллельной оси втулки и длиной, превышающей максимальную ширину поперечного окна, по крайней мере, на величину максимального осе-.

5 вого перемещения втулки.

На фиг. 1 схематически показан регулятор расхода; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг.З разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 вариант конструктивного исполнения регулятора расхода; йа фкг. 6 - то же, продольный разрез; на фиг. 7 разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 8 разрез Г-Г на фиг. 6.

Регулятор расхода (фиг, 1-4) содержит корпус 1 с входной полостью 2 и выходной полостью 3. На цилиндрической поверхности корпуса, сообщенной с входной полостью выполнены продольные (радиальные) окна 4, а на цилиндрической поверхности корпуса, сообщенной с выходной полостью - радиальные отверстия 5. Во внутренней расточке корпуса установлена подпружиненная втулка б, являющаяся первым переменным дросселем.

Расточка корпуса закрыта пробкой 7, удерживаемой стопорным кольцом 8. На цилиндрической поверхности клапана, контактирующей с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса в зоне окон 4, выполнены поперечные окна 9. Сопряжением кромок окон 4 и 9 образована дросселирующая щель 1

На наружной поверхности втулки 6 выполнена канавка 11, сообщенная радиальными отверстиями 12 с внутренней полостью 13 втулки 6. Кромка канавки 11 в сопряжении с кромками отверстий 5 образует переменный дроссель 14. Таким образом, втулка 6 участвует в образовании и второго (переменного) дросселя.

Во внутренней полости 13 втулки б установлена пружина 15, упирающаяся одним концом в дно этой полости, а вторым - в упор 16, опирающийся на пробку 7. На противоположно конце втулки б выполнен призматический хвостовик 17. Кроме того, на наружной поверхности втулки б выполнена канавка 18, сообщенная радиальным отверстием 19 с внутренней полостью 13 втулки 6. Механизм регулирования величины дроссельной щели включает в себя шток 20, в пазу которого с возможностью осевого перемещения установлен призматический хвостовик 17 втулки б. На выходящей наружу шейке штока 20 на шпонке установлена рукоятка 21, а на резьбовом конце штока установлена контргайка 22. При отпущенной контргайке поворотом рукоятки 21 и штока 20 осуществляется поворот втулки б относительно корпуса 1, чем изменяется взаимное расположение окон 4 н 9 и регулируется величина щ осселирующей щели 10, После установки необходимой величины дроссельной щели контргайка 22 затяг .вается- Теперь рукоятка 21, шток 20 и втулка 6 не имеют ьозможности поворачиваться отйооАельно корпуса 1.

Втулка б имеет возможность лишь продольно перемещаться в корпусе, но при этом величина настроенной дроссельной щели не изменяется, так как окна 4 в корпусе выполнены продольно, а окна 9 во Ьтулке б - поперечно относительно втулки. При этом длина Н той чести продольной кромки, которая параллельна оси втулки б, превышает максимальную ширину Ь поперечного паза, по крайней мере,

0 на величину максимального осевого хода h втулки 6

Н b + h

Поперечные окна 9 могут быть вьиюлнены в корпусе 1, а продольные

5 окна 4 - во втулке б (фиг. 5-6).

В любом случае регулятор расхода представляет собой комбинацию одного дросселя (дросселирующие щели) и второго дросселя, который поддержива0ет постоянный перепад давления приблизительно 1,5-2,5 кгс/см на дросселирующей щели, благодаря чему расход рабочей жидкости через регулятор не зависит от давления на входе

5 и выходе из него. В предлагаемых конструкциях функции обоих дросселей совмещены в однойдетали - втулке б.

Поток рабочей жидкости поступает к входной полости 2 регулятора расхода и далее через окна 4, дроссели0рующую щель 10, окно 9, внутреннюю полость 13, отверстия 12, канавку 11, переменный дроссель 14 и отверстия 5 поступает к выходной полости 3. Давление рабочей жидкости до дрос5селирующей щели 10 воздействует на один торец втулки б,- а давление рабочей жидкости после дросселирующей щели воздействует на противоположный торец втулки б (со стороны пружи0ны 15) .

Втулка б находится в равновесий под действием усилия пружины 15 и усилий, создаваемых давлениями, воздействующими на торцы втулки.

5

Уравнение равновесия сил на втулке б имеет вид

р F + А(1)

где р - давление перед дросселирующей щелью;

0 .pj, - давление на дросселирующей

щели;

F - площадь поперечного сечения направляющей части клапана 6;

А - усилие пружины 15.

5 Учитывая, что р - p-j р - перепад давлений на дросселирующей щели 10, получаем

аР -|-(2)

0

Поскольку ход втулки б сравнительно мал, изменение усилия А незначительно величина F остается постоянной, величина лр практически постоянна. При изменении одной иэ

S

величин давления (р или р) за счет автоматического изменения степени дросселирования потока на переменном дросселе 14, соответственно изменяется и вторая величина (р или Р2), а величина др всегда остается постоянной. Если, например, давление р увеличивается, переменный дроссель перекрывается больше, увеличи(вая и давление р,- Если же р- уменьшается, переменный дроссель больше открывается, уменьшая давление р„. Когда давление за регулятором увеличивается, переменный россель открьшается больше, на нем уменьшается перепад давления, а р и р остаются постоянными. Если давление за регулятором уменьшается, переменный дроссель .больше перекрывается, перепад давления на нем увеличивается, а р и р остаются постоянными. Таким образом, втулка б, приходя всегда в равновесное положение в соответствии с уравнением (1), поддерживает постоянный перепад давления на дрос сельной щели 10, величина которого определяется отношением усилия пружины 15 к площади поперечного сечения втулки 6. Постоянство же перепада давления на дросселирующей щели (при определенной ее настройке) обэспечивает постоянство ргюхода через эту щель, а следовательно, и через регулятор расхода,

На внутренней полости 13 давление через канавку 18 и отверстие 3 подведено к направляющей части втул ки б на участке между входной гголостью 2 и выходной полостью 3, Поскольку разница давлений между аход ной полостью 2 и полостью 13 мала (1,5-2,5 кгс/см-) , ператвчкя жидкости из входной полости 2 в ка.кэк у 18 практически отсутс чуют., Перетечки же жидкости из канавки 18 в выходную полость 3 не влияют иг точIность работы регулятора, толе как

в полость 13 прступает рабочая жкдкость, уже прошедшая дросселирурэщую шельЮ, т.е. прошегдшая дозирОБку Просто из полости 13 в выходную полость 3 рабочая жидкость поступает двумя путями: в виде основного потока через отверстия 12, канавку 11, переменный дроссель 14 и. отверстия 5 и в виде внутренних перетечек через зазор между втулкой 6 и корпусом 1 на участке между канавками

IIи 18.

Втулка 6 в процессе работы все время либо перемещается в осевом направлении при любых изменениях давления в системе, либо осциллирует около какого-то положения также в осевом направлении при неизменном давлении в системе.

При этом поперечное сечение дрос селирующей щели 10 не изменяется, ПОСКОЛЬКУ напоавление движения втул:а; о ,цает с направлением одной кэ стенок этой щели.

Но зато постоянная подвижность этой стенки препятствует облитерации и засорению дроссельной щели 10. В предлагаемом регуляторе расхода

поток рабочей жидкости сначала проходит через дросселирующую щель 10, а затем через автоматически изменяющееся сечение переменного дросселя

il4. Поэтому изменяющаяся степень

дросселирования потока на переменное дросселе и степень нагрева рабочей жидкости и, следовательно, связанные с этим изменения вязкости рабочей жидкости, не влияют на величину

потока, проходящего через дросселирующую щель 10 и регулятор в целом. При этом утечки рабочей жидкости по зазорам между втулкой 6 и корпусом 1 не влияют на точность работы

регулятора,

В пре,цложенном регуляторе расхода имеется только одна подвижная деталь втулка б, выполняющая одновреMei Ho функцию дросселя и клапана

постоянного перепада давлений, т.е. функции и первого и второго дросселей Благодаря этому конструкция ИТОГО регулятора проста.

Таким образом, в предложенном

регуляторе расхода повышена точность

(стабильность величины пропускаемого потока), упрощена конструкция по сравнению с известными регуляторами.

Формула изобретения

Регулятор расхода, содержащий корv.iyc с входной и выходной полостями, э котором установлен с возможностью вращения относительно корпуса шток,

связанный с подпружиненной втулкой, переменный дроссель, образованный кромками втулки и корпуса, и дросселирующую щель ,отличающий я тем., что, с целью гтовышения точj-iQGTH И упрощения регулятора, в нем дросселирующая щель образована двумя OKHSMiif выполненными во втулке и корпусе соответственно, одно из которых - поперечное, другое - продольыое с кромкой, параллельной оси втулки и длиной, превышающей максимальную ширину поперечного окна, по крайней мере, на величину максимальfsoro осевого перемещения втулки.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1, Распределительная и контрольнорегулирующая аппаратура. Инструкция по монтажу и эксплуатации. ЭНИМС, M.f 1972, Со 126, рис. 74,

2« Богданович Л.Б, Гидравлические приводы в машинах, М,, Машиностроение , 1962, с, 56, фиг. 41.Зе Авторское свидетельство СССР № 161936, кл.. G 0« D 7/01, 1963 (прототип),