Гидроклапан тормозной повышенной надежности

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГИДРОКЛАПАН ТОРМОЗНОЙ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ(71) Заявитель Закрытое акционерное общество ЭЛГА(72) Авторы Соболевский Александр Иванович Янченко Владимир Иванович Хрульков Владимир Анатольевич(73) Патентообладатель Закрытое акционерное общество ЭЛГА(57) 1. Гидроклапан тормозной, состоящий из корпуса, в котором расположена гильза с выполненными в ней, по меньшей мере, одним радиальным отверстием, связанным с линией подвода рабочей жидкости, и, по меньшей мере, одним радиальным отверстием, связанным с регулируемой линией, установленного в гильзе подпружиненного регулирующего клапана, подпружиненного запорно-переключающего устройства, установленного внутри регулирующего клапана, надклапанной полости, образованной гильзой, регулирующим клапаном и запорно-переключающим устройством, и управляющего поршня, связанного с 15860 1 2012.06.30 линией управления и установленного в гильзе с возможностью последовательного взаимодействия с запорно-переключающим устройством и регулирующим клапаном, при этом торцы регулирующего клапана и запорно-переключающего устройства, расположенные со стороны управляющего поршня, связаны с линией подвода рабочей жидкости, в регулирующем клапане и запорно-переключающем устройстве выполнены радиальные и осевые отверстия и проточки, расположенные с возможностью формирования канала между надклапанной полостью и регулируемой линией в заданном диапазоне давлений в линии управления, отличающийся тем, что запорно-переключающее устройство содержит соосно расположенные переключающий золотник с выполненным в нем сквозным осевым отверстием ступенчатой формы и подпружиненный относительно переключающего золотника и снабженный запорным элементом со стороны регулирующего клапана запорный клапан с выполненными в нем связанными между собой глухим осевым и, по меньшей мере, одним радиальным отверстиями, установленный с радиальным зазором в осевом отверстии переключающего золотника с возможностью запирания осевого отверстия регулирующего клапана со стороны рабочей линии, при этом осевые и радиальные отверстия переключающего золотника и запорного клапана выполнены с возможностью формирования между регулируемой линией и надклапанной полостью в заданном диапазоне давлений в линии управления общего канала, образованного совместно с радиальными каналами и проточками регулирующего клапана и гильзы. 2. Гидроклапан по п. 1, отличающийся тем, что запорный элемент запорного клапана выполнен сферическим. Изобретение относится к машиностроительной гидравлике, в частности к запорнорегулирующей аппаратуре, выполняющей функции запорного элемента (гидрозамок) и регулируемого дросселя, и может быть использовано в гидросистемах для плавного регулирования скорости независимо от нагрузки на гидромотор или на гидроцилиндр. Тормозные клапаны применяют в приводах механизмов опускания груза кранов, пневмоколесного хода экскаваторов, погрузчиков и других самоходных машин для исключения противообгонного скоростного режима при действии нагрузок, направление которых совпадает с направлением вращения двигателя. Тормозной гидроклапан устанавливают на выходе из гидроцилиндра, и управление гидроклапаном осуществляется от подводящей линии гидроцилиндра. Открытие клапана зависит от управляющего давления, обратно пропорционального внешней нагрузке. Вследствие этого скорость опускания груза остается примерно постоянной. В базовой конструкции золотник, установленный в корпусе клапана, удерживается в положении Закрыто пружиной, усилие которой изменяется регулировочным винтом. Известен гидроклапан тормозной, содержащий корпус, в расточке которого установлена гильза со ступенчатой проточкой, отверстиями подвода-отвода рабочей жидкости и седлом, образованным в месте перехода поверхностей проточки, торцевую крышку, установленную в проточке большего диаметра, гидравлически управляемый с одного торца и подпружиненный относительно крышки с другого торца цилиндрический ступенчатый золотник с конической поверхностью, расположенной между ступенями и контактирующей с седлом гильзы, при этом в золотнике выполнены радиальные каналы и ступенчатый осевой канал с уменьшением диаметра его ступеней от торца ступени меньшего диаметра к большему и образованием в месте перехода поверхностей клапанного седла, обратный клапан, поджатый пружиной к клапанному седлу и установленный в осевом канале с образованием надклапанной и подклапанной полостей, сообщенных радиальными каналами с отверстиями подвода-отвода, расположенными в большей и меньшей ступенях гильзы,дроссель, образованный внутренней поверхностью меньшей ступени гильзы между седлом и отверстиями подвода-отвода и наружной поверхностью меньшей ступени золотника 2 15860 1 2012.06.30 при его перемещении, полость управления золотником, образованную расточкой корпуса и заглушенным торцом меньшей ступени золотника и сообщенную с отверстием подвода давления управления, выполненным в корпусе, через дополнительный дроссель, и поршень с дроссельным отверстием 1. Недостатком данного гидроклапана тормозного является недостаточная надежность работы, связанная с невозможностью регулировки величины открытия рабочего окна дросселя для пропускания различных по величине потоков рабочей жидкости, невозможностью обеспечения дросселей постоянного сечения защитой от загрязнения. Известен также гидроклапан тормозной, который, в отличие от описанного выше,снабжен фильтрами, дополнительным обратным клапаном, регулировочным винтом, установленным в торцевой крышке с возможностью взаимодействия с поршнем, и заглушкой, в расточке которой установлен поршень с образованием поршневой полости, при этом в золотнике, в ступени большего диаметра, выполнена глухая расточка и в ней установлена заглушка с образованием камеры, в которой установлен один из фильтров, в золотнике также выполнены осевые периферийные каналы, сообщающие надклапанную полость с камерой, и радиальные дроссельные каналы, сообщающие осевые периферийные каналы с дросселем, причем поршневая полость и камеры соединены между собой дроссельным отверстием, а осевой канал золотника выполнен глухим, причем диаметр поршня выполнен меньше диаметра торца меньшей ступени золотника, другой фильтр установлен на входе в полость управления, а дополнительный обратный клапан поставлен параллельно дросселю полости управления 2. Среди технических результатов, достигаемых тормозным клапаном такой конструкции, указаны повышение надежности работы устройства в целом и повышение надежности управления. Однако описанные выше конструкции тормозных клапанов обладают все же недостаточной надежностью, что усложняет управление ими и может привести к сбоям в работе механизмов. Наиболее близким к заявляемому гидроклапану тормозному по совокупности существенных признаков является гидроклапан тормозной типапроизводства фирмы 3. Тормозной гидроклапан состоит из корпуса, в котором расположена гильза с выполненными в ней, по меньшей мере, одним радиальным отверстием, связанным с линией подвода рабочей жидкости, и, по меньшей мере, одним радиальным отверстием,связанным с регулируемой линией. В гильзе установлен подпружиненный регулирующий клапан. Внутри регулирующего клапана установлено подпружиненное запорнопереключающее устройство. Гильзой, регулирующим клапаном и запорно-переключающим устройством образована надклапанная полость. Управляющий поршень связан с линией управления и установлен в гильзе с возможностью последовательного взаимодействия с запорно-переключающим устройством и регулирующим клапаном. Торцы регулирующего клапана и запорно-переключающего устройства, расположенные со стороны управляющего поршня, связаны с линией подвода рабочей жидкости. В регулирующем клапане и запорно-переключающем устройстве выполнены радиальные и осевые отверстия и проточки, расположенные с возможностью формирования канала между надклапанной полостью и регулируемой линией в заданном диапазоне давлений в линии управления. Гидроклапан такой конструкции в том числе выполняет функцию запирания в качестве меры безопасности при разрыве трубопровода и т.п. аварийных ситуациях. Однако в ряде случае возможно нарушение герметичности конструкции при запирании, в том числе связанное с несоосностью установки (изготовления) запорных элементов. Задачей изобретения является создание гидроклапана тормозного повышенной надежности, в котором в случае остановки потока жидкости от линии подвода к регулируемой линии надежность запирания (герметичность) будет более высокой по сравнению с известными конструкциями и будет обеспечиваться в том числе при несоосности установки и/или изготовления запорных элементов. 3 15860 1 2012.06.30 Поставленная задача решается заявляемым гидроклапаном тормозным, состоящим из корпуса, в котором расположена гильза с выполненными в ней, по меньшей мере, одним радиальным отверстием, связанным с линией подвода рабочей жидкости, и, по меньшей мере, одним радиальным отверстием, связанным с регулируемой линией, установленного в гильзе подпружиненного регулирующего клапана, подпружиненного запорно-переключающего устройства, установленного внутри регулирующего клапана, надклапанной полости, образованной гильзой, регулирующим клапаном и запорно-переключающим устройством, и управляющего поршня, связанного с линией управления и установленного в гильзе с возможностью последовательного взаимодействия с запорно-переключающим устройством и регулирующим клапаном, при этом торцы регулирующего клапана и запорно-переключающего устройства, расположенные со стороны управляющего поршня,связаны с линией подвода рабочей жидкости, в регулирующем клапане и запорнопереключающем устройстве выполнены радиальные и осевые отверстия и проточки, расположенные с возможностью формирования канала между надклапанной полостью и регулируемой линией в заданном диапазоне давлений в линии управления. Поставленная задача решается за счет того, что запорно-переключающее устройство содержит соосно расположенные переключающий золотник с выполненным в нем сквозным осевым отверстием ступенчатой формы и подпружиненный относительно переключающего золотника и снабженный запорным элементом со стороны регулирующего клапана запорный клапан с выполненными в нем связанными между собой глухим осевым и, по меньшей мере, одним радиальным отверстиями, установленный с радиальным зазором в осевом отверстии переключающего золотника с возможностью запирания осевого отверстия регулирующего клапана со стороны рабочей линии, при этом осевые и радиальные отверстия переключающего золотника и запорного клапана выполнены с возможностью формирования между регулируемой линией и надклапанной полостью в заданном диапазоне давлений в линии управления общего канала, образованного совместно с радиальными каналами и проточками регулирующего клапана и гильзы. Запорный элемент запорного клапана может быть выполнен сферическим. Описанные выше особенности конструкции позволяют повысить надежность заявляемого гидроклапана тормозного, в частности за счет того, что боковой зазор между запорным клапаном и переключающим золотником позволяет скомпенсировать суммарную несоосность запорных элементов переключающего золотника и запорного клапана и, кроме того, в случае заклинивания переключающего золотника в регулирующем клапане не только обеспечивает необходимую герметичность при запирании гидроклапана в целом,но и за счет уравновешивания давлений - устранение упомянутого выше заклинивания. Указанные выше и другие достоинства и преимущества заявляемого гидроклапана тормозного будут рассмотрены более подробно ниже на одном из возможных, но не ограничивающих примеров реализации со ссылкой на позиции фигур, на которых представлены фиг. 1 - продольный разрез заявляемого гидроклапана тормозного фиг. 2 - фрагментпо фиг. 1 в увеличенном виде. На фиг. 1 в продольном разрезе, а на фиг. 2 в виде фрагмента в увеличенном виде изображен гидроклапан тормозной, состоящий из корпуса 1, в котором расположена гильза 2 с выполненными в ней радиальными отверстиями 3, связанными с линиейподвода рабочей жидкости, и радиальными отверстиями 4, связанными с регулируемой линией . В полости гильзы 2 установлены регулирующий клапан 5 и переключающий золотник 6. В регулирующем клапане 5 со стороны линииуправления выполнено сквозное осевое отверстие 7. Радиальные отверстия 8 выполнены в регулирующем клапане 5 с возможностью связи через радиальные отверстия 4 в гильзе 2 с регулируемой линией В. В переключающем золотнике 6 выполнено сквозное осевое отверстие 9 ступенчатой формы. Радиальные отверстия 10 в переключающем золотнике выполнены с возможностью связи через радиальные отверстия 8 в регулирующем клапане и через радиальные отверстия 4 в 4 15860 1 2012.06.30 гильзе 2 с регулируемой линией В. Регулирующий клапан 5 подпружинен относительно гильзы 2 со стороны противолежащей линииуправления пружиной 11, а переключающий золотник 6 - пружиной 12. В полости, образованной осевыми отверстиями 7 и 9 соответственно регулирующего клапана 5 и переключающего золотника 6, установлен запорный золотник 13, снабженный глухим осевым отверстием (позицией на фигурах не обозначено) и радиальным отверстием 14 и подпружиненный относительно переключающего золотника 6 пружиной 15. Запорный элемент (на фигурах позицией не обозначен) запорного клапана 13, расположенный со стороны регулирующего клапана 5, выполнен в форме усеченного конуса. В других вариантах реализации запорный элемент может также иметь сферическую форму. Осевое отверстие 9 переключающего золотника, глухое осевое отверстие и радиальное отверстие 14 запирающего клапана 13, радиальное отверстие 10 переключающего золотника, радиальное отверстие 8 регулирующего клапана 5 и радиальные отверстия 4 гильзы 2 образуют канал г. Переключающий золотник 6 и запорный золотник 13 образуют запорно-переключающее устройство, а регулирующий клапан 5,переключающий золотник 6 и запорный золотник 13 образуют запорно-регулирующий клапан. Гильза 2 и запорно-регулирующий клапан образуют надклапанную полость Б. Гидроклапан содержит также управляющий поршень 16, связанный с гидролинией управленияи подпружиненный относительно гильзы 2 силовой пружиной 17. Управляющий поршень 16 установлен в гильзе с возможностью последовательного взаимодействия с запорно-переключающим устройством и регулирующим клапаном 5. Заявляемый гидроклапан тормозной работает следующим образом. В исходном положении надклапанная подпружиненная полость Б через канал г соединена с регулируемой линией , торец регулирующего клапана 5, взаимодействующий с управляющим поршнем 16, - с линиейподвода, а управляющий торец управляющего поршня 16 - с линией управления. При пропускании жидкости от линииподвода к рабочему органу (в регулируемую линию , т.е. при давлении в линииподвода, превосходящем давление в регулируемой линии ) рабочая жидкость воздействует на торец регулирующего клапана 5 и заставляет его вместе с переключающим золотником 6 перемещаться вправо по фигуре, сжимая пружины 11 регулирующего клапана 5 и 12 переключающего золотника 6, при этом жидкость из надклапанной полости Б через канал г, образованный осевым отверстием 9 переключающего золотника, глухим осевым отверстием и радиальным отверстием 14 запирающего клапана 13, радиальным отверстием 10 переключающего золотника, радиальным отверстием 8 и проточкой (позицией на фигурах не обозначена) регулирующего клапана 5 и радиальными отверстиями 4 гильзы 2, вытесняется в регулируемую линию . Происходит перемещение рабочего органа. При работе в обратную сторону (т.е. при давлении в линииподвода меньшем, чем в регулируемой линии ) в линию управленияподается управляющее давление, поршень 16 перемещает переключающий золотник 6 вправо по фигуре, чем обеспечивается отсоединение надклапанной полости Б от регулируемой гидролиниии, одновременно, в результате отпирания запорного элемента, образованного регулирующим клапаном 5 и переключающим золотником 6, соединение ее (надклапанной полости Б) с линией подводарабочей жидкости. Поскольку оба торца регулирующего клапана 5 нагружены равным давлением, он уравновешен и его перемещение осуществляется за счет взаимодействия сил, определяемых величиной давления в линииуправления и противодействующей силы пружин 11, 12, нагружающих регулирующий клапан 5 и переключающий золотник 6, и силовой пружины 17, подпирающей управляющий поршень 16. Изменением величины давления управления обеспечивается изменение положения регулирующего клапана 5 и тем самым регулирование расхода рабочей жидкости из регулируемой линиив линиюподвода. Однако из-за вероятности существования значительной разности давлений в регулируемой линиии линииподвода (до 45 МПа) 5 15860 1 2012.06.30 и малых боковых зазоров между регулирующим клапаном 5 и переключающим золотником 6, необходимых для выполнения переключающим золотником 6 своих функций, возможно защемление переключающего золотника 6 в регулирующем клапане 5 (из-за упругой деформации стенок клапана 5). При этом переключающий золотник 6 остается в открытом положении и не обеспечивает функцию запирания. Для того чтобы исключить возможность защемления переключающего золотника 6 в регулирующем клапане 5, в осевом отверстии 9 переключающего золотника со стороны регулирующего клапана 5 расположен подпружиненный пружиной 15 дополнительный запорный клапан 13, образующий запорный элемент непосредственно регулирующим клапаном 5 и имеющий значительный боковой зазор в сопряжении с переключающим золотником 6. В случае защемления переключающего золотника 6 запорный клапан 13 под воздействием пружины 15 садится на седло регулирующего клапана 5, запирая осевое отверстие 7,что обеспечивает отсоединение от линииподвода рабочей жидкости надклапанной полости Б, ее герметизацию и выравнивание давления в ней с давлением в регулируемой линии . Вследствие выравнивания давлений в регулируемой линии В и в надклапанной полости Б деформация стенок регулирующего клапана 5 и защемление переключающего золотника 6 устраняются и работоспособность гидроклапана возобновляется. Кроме того, увеличенный боковой зазор в соединении переключающий золотник 6 запорный клапан 13 позволяет скомпенсировать несоосности изготовления запорных элементов и тем самым повысить герметичность пары регулирующий клапан 2 - запорный клапан. Источники информации 1. Заявка 3217285, 1983. 2. Патент 2084709 1, 1997. 3. Тормозной клапан, тип . Руководящие указания 27 551/06.03. Сайт фирмынайдено 12.12.2007. Найдено из Интернет// Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6