Клапан регулятора давления Советский патент 1981 года по МПК F16K17/04 

(54) КЛАПАН РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к регулирующим устройствам пневмогидроавтоматики, которые щироко используются в гидроприводах станков для поддержания настроенного давления.

Известны клапаны, содержащие размещенный в корпусе запорный орган и нажимной колпачок, нагруженный регулировочной пружиной 1.

Недостатком таких клапанов является нестабильность работы, которая проявляется в случайных значительных падениях давления в процессе работы.

Эти падения настроенного давления связаны с тем, что запорный орган в процессе работы может иметь металлический контакт с седлом, в частности вследствие того, что сила пружины, приложенная к поверхности нажимного колпачка, находящейся на уровне после линии уплотнения запорного органа в седле по направлению движения рабочей жидкости в седле, вместе с силой давления рабочей жидкости на запорный орган создает пару сил, отклоняющую запорный орган от его центрального положения до контакта

с поверхностью седла. В этом случае сила пружины уравновешивается не только силой давления масла на запорный орган, но и силой, возникающей в месте контакта запорного органа с поверхностью седла. При . этом, естественно, падает давление настройки регулятора и снижается стабильность его работы.

Известен также клапан, содержащий взаимодействующий с седлом запорный орган, нажимной колпачок и нагруженную его to пружину, взаимодействующую с щайбой, шарнирно связанной с регулировочным винтом, причем на стенке колпачка выполнен торцовой опорный бурт под пружину 2.

Недостатком этого устройства является 5 постоянный местный контакт запорного органа с корпусом, а также то, что плоскость контакта пружины с нажимным колпачком лежит выше седла клапана, что препятствует самоустановке запорного органа и тем самым отрицательно сказывается на рабочих характеристиках.

Целью настоящего изобретения является улучшение рабочих характеристик клапана.

Указанная цель достигается тем, что запорный орган размещен в полости колпачка с возможностью радиального перемещения относительно седла, а колпачок охватывает седло.

На фиг. 1 изображен клапан регулятора давления; на фиг. 2 - схема приложения сил, воздействующих на клапан.

Клапан регулятора давления содержит установленный с возможностью радиального перемещения относительно седла 1 запорный орган 2, .охватывающий седло нажимной колпачок 3 и нагружающую его пружину 4. Пружина 4 взаимодействует с шайбой 5, которая щарнирно связана с регулировочным винтом 6. На стенке колпачка 3 выполнен торцовой опорный бурт 7 под пружину. Запорный орган 2 разобщает управляющую полость 8 основного запорного органа 9 регулятора и сливную магистраль 10. Управляющая полость 8 сообщена дроссельным отверстием 11 с подводом 12, откуда рабочая среда по каналу 13 может поступать в торцовую полость 14.

Устройство работает следующим образом.

Если давление в гидросистеме, и следовательно, в подводе 12 не превыщает настроенного давления, основной запорный орган 9 прижат пружиной к своему конусному седлу, благодаря чему подвод и сливная магистраль гидросистемы разъединены. Как только давление жидкости на запорный орган 2 преодолеет усилие пружины 4, запорный орган отходит от седла, и жидкость из управляющей полости 8 поступает на слив. При этом, за счет потери давления в дроссельном отверстии И, давление в полости 8 уменьщается, и под действием разности давлений запорный орган 9 перемещается вверх, сжимая нагружающую его пружину и соединяя подвод со сливной магистралью. Перемещение запорного органа 9 вверх происходит до тех пор, пока силы от давления подвода 12 и полости 14 не уравновесят усилие от давления в полости 8 и усилие пружины, после чего давление в подводе автоматически поддерживается постоянным. При случайном увеличении этого давления увеличивается расход жидкости через отверстие 11 и потери давления в нем; равновесие сил на запорном органе 9 нарушается, и он поднимается вверх, дополнительно сжимая пружину, что приводит к уменьшению давления в подводе. В случае снижения давления в подводе ниже настройки клапана регулятора давления поток жидкости из полости 8 на слив прекращается, давление в подводе и полостях 14 и 8 выравнивается; пружина прижимает запорный орган 9 к седлу, разъединяя подвод 12 и сливную магистраль 10.

Жидкость, поступающая из полости 8 в клапан регулятора давления через дросселирующую щель, образованную седлом 1 и запорным органом 2, отражается стенками

нажимного колпачка 3 и поступает на слив. Разность давления в полости 8 и сливной магистрали практически определяется усилием пружины 4, напряжение которой регулируется винтом 6 через шайбу 5 и гидродинамической силой, возникающей в связи с изменением в полости нажимного колпачка 3 направления движения жидкости.

Металлический контакт запорного органа 2с седлом 1 и связанное с контактом падение давления устаряются тем, что запорный элемент самоустанавливается в седле 1. При отклонениях запорного органа 2 от центрального положения, например, вправо, как показано на фиг. 2, большая часть жидкости пройдет слева от запорного органа и равнодействующая гидродинамической силы Р сместится также влево. Возникает момент гидродинамической силы, стремящийся повернуть щайбу 5, пружину 4, колпачок 3 и запорный орган 2 по часовой стрелке относительно острия регулировочного винта 6. При этом запорный орган 2 вернется в центральное положение относительно седла 1. Также вернется в центральное положение запорный орган 2 при случайном его отклонении в любую другую сторону от центрального положения.

Благодаря тому, что колпачок охватывает седло, сила давления рабочей среды на запорный орган 2 и сила пружины 4 при случайных отклонениях запорного органа 2 от центрального положения создают пару

сил М -/V, стремящихся также вернуть запорный орган 2 в центральное положение относительно оси седла 1.

Таким образом, изменение (падение) настроенного давления в процессе работы регулятора давления с сервоуправлением практически устраняется, т. е. стабилизируется заданное настройкой давление на подводе регулятора.

Повышение стабильности настроенного давления при работе регулятора обеспечивает высокую эффективность и качество работы гидроприводов, например в случае применения предлагаемого регулятора в качестве вспомогательного клапана в сервоклапанах гидропривода уравновещивания рабочих органов станков с ЧПУ даст повышение точности позиционирования и снижение расхода электроэнергии в электроприводах подачи как следствие снижения нагрузки на рабочих органах, а при использовании этих регуляторов в сервоклапанах

0 давления давление в гидросистемах будет сохраняться постоянным, что дает увеличение производительности гидрофицированных мащин и уменьшение нагрева.

Формула изобретения

5 Клапан регулятора давления, содержаший взаимодействующий с седлом запорный орган, нажимной колпачок и нагружающую его пружину, взаимодействующую с шайбой,

шарнирно связанной с регулировочным винтом, причем на стенке колпачка выполнен торцовой опорный бурт под пружину, отличающийся тем, что, с целью улучшения рабочих характеристик, запорный орган установлен в полости колпачка с возможностью радиального перемещения относительно седла, а колпачок охватывает седло.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент ФРГ № 758839, кл. 47 g 47/02, опублик. 1953 (прототип).