Клапанный гидрораспределитель

15 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Гомельское головное специальное конструкторско-технологическое бюро гидроаппаратуры с опытно-эспериментальным производством(73) Патентообладатель Гомельское головное специальное конструкторско-технологическое бюро гидроаппаратуры с опытноэкспериментальным производством(57) 1. Клапанный гидрораспределитель, состоящий из четырех основных клапанов, в которых площадь надклапанной полости превышает площадь подклапанной полости, и, по меньшей мере, одного гидропилота управления, причем два основных клапана установлены между гидролинией подвода и цилиндровыми гидролиниями соответственно, а два - между цилиндровыми гидролиниями и сливной гидролинией, отличающийся тем, что надклапанная полость, по меньшей мере, одного из основных клапанов, установленного между гидролинией подвода и одной из цилиндровых гидролиний, соединена с выходом элемента ИЛИ,один из входов которого соединен с этой цилиндровой гидролинией, а второй вход - с выходом гидропилота управления, а надклапанная полость основного клапана, установленного между этой цилиндровой гидролинией и сливной гидролинией, соединена с выходом гидроуправляемого клапана, имеющего два входа и гидролинию управления, соединенную с противоположной цилиндровой гидролинией, причем выход гидроуправляемого клапана соединен с его первым входом при отсутствии давления в гидролинии управления и с его вторым входом при наличии давления в гидролинии управления. Фиг. 1 2. Гидрораспределитель по п. 1, отличающийся тем, что первый вход гидроуправляемого клапана соединен с той цилиндровой гидролинией, на которой установлен основной клапан, надклапанная полость ко 3158 1 торого соединена с выходом упомянутого гидроуправляемого клапана. 3. Гидрораспределитель по п. 1, отличающийся тем, что второй вход гидроуправляемого клапана соединен со сливной гидролинией. 4. Гидрораспределитель по п. 1, отличающийся тем, что надклапанная полость основного клапана, установленного между цилиндровой и сливной гидролиниями, соединенная с выходом гидроуправляемого клапана, дополнительно соединена с выходом двухлинейного регулятора расхода с постоянной настройкой,вход которого соединен с упомянутой цилиндровой гидролинией. 5. Гидрораспределитель по п. 4, отличающийся тем, что первый вход гидроуправляемого клапана соединен с его выходом и с входом нормально закрытого управляющего клапана, открывающегося при достижении в гидролинии управления управляющего клапана давления, превышающего настроенное, причем выход управляющего клапана соединен со сливной гидролинией, а гидролиния управления управляющего клапана - с цилиндровой гидролинией, на которой установлен основной клапан, надклапанная полость которого соединена с выходом упомянутого гидроуправляемого клапана. 6. Гидрораспределитель по п. 4, отличающийся тем, что первый вход гидроуправляемого клапана соединен с его выходом, а второй вход гидроуправляемого клапана - с входом нормально закрытого управляющего клапана, открывающегося при достижении в гидролинии управления управляющего клапана давления, превышающего настроенное, причем выход управляющего клапана соединен со сливной гидролинией. 7. Гидрораспределитель по п. 6, отличающийся тем, что гидролиния управления управляющего клапана соединена с гидролинией управления гидроуправляемого клапана. 8. Гидрораспределитель по п. 6, отличающийся тем, что гидролиния управления управляющего клапана соединена с цилиндровой гидролинией, на которой установлен основной клапан, надклапанная полость которого соединена с выходом гидроуправляемого клапана. 9. Гидрораспределитель по п. 1, отличающийся тем, что надклапанная полость основного клапана, установленного между гидролинией подвода и цилиндровой гидролинией, дополнительно соединена с выходом обратного клапана, вход которого соединен с выходом двухлинейного регулятора расхода с постоянной настройкой, вход которого соединен в свою очередь с гидролинией подвода. 10. Гидрораспределитель по п. 9, отличающийся тем, что один из входов элемента ИЛИ соединен с цилиндровой гидролинией через обратный клапан и нормально открытый управляющий клапан, закрывающийся при достижении в гидролинии управления управляющего клапана давления, превышающего настроенное,причем вход управляющего клапана и выход обратного клапана соединены с входом элемента ИЛИ, а выход управляющего клапана, вход обратного клапана и гидролиния управления управляющего клапана соединены с упомянутой цилиндровой гидролинией. 11. Гидрораспределитель по п. 9, отличающийся тем, что надклапанная полость основного клапана, установленного между гидролинией подвода и цилиндровой гидролинией, соединена с выходом элемента ИЛИ через обратный клапан и нормально открытый управляющий клапан, закрывающийся при достижении в гидролинии управления управляющего давления, превышающего настроенное, причем вход управляющего клапана и выход обратного клапана соединены с надклапанной полостью основного клапана, выход управляющего клапана, и вход обратного клапана соединены с выходом элемента ИЛИ, а гидролиния управления управляющего клапана соединена с упомянутой цилиндровой гидролинией. Изобретение относится к области объемного гидропривода и может быть использовано в гидроприводах мобильных и стационарных машин и другого гидрофицированного оборудования. В современной гидроавтоматике известны и находят все более широкое применение схемы клапанных гидрораспределителей, позволяющие осуществлять пуск, останов и изменение направления движения исполнительного органа. В ряде случаев такие схемы имеют существенные преимущества по сравнению с золотниковыми гидрораспределителями, что объясняется более высокой герметичностью клапанных гидрораспределителей, возможностью реализации дополнительных функций, более высокими техническими характеристиками и в ряде случаев, особенно в гидросистемах с большими расходами рабочей жидкости,заметными компоновочными преимуществами. Особенно часто применяются схемы клапанных гидрораспределителей, в которых коммутация цилиндровых гидролиний с гидролиниями подвода и слива осуществляется за счет дифференциальных клапанов, в которых надклапанная полость превосходит по площади подклапанную, причем управление открытием и закрытием клапанов осуществляется с помощью, по меньшей мере, одного гидропилота управления, соединяющего надклапанные полости основных гидроклапанов с гидролиниями подвода или слива управления. 2 3158 1 Такая схема отличается простотой, но имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что при падении давления в гидролинии подвода управления (например, при отключении насоса) или при существенном повышении давления на исполнительном органе возможно открытие исходно запертого клапана давлением в цилиндровой гидролинии за счет разности площадей, что может привести к потере герметичности и недопустимому изменению положения рабочего органа. Во избежание этого схемы клапанных гидрораспределителей приходится дополнять гидроаппаратами,например гидрозамками, что существенно увеличивает массу, габариты и стоимость гидропривода, особенно при работе на больших расходах рабочей жидкости. В связи с этим предпринимаются попытки устранить этот недостаток совершенствованием системы управления основными клапанами. Так, весьма удачная конструкция клапанного гидрораспределителя фирмы хпредусматривает соединение входа гидропилота управления через обратные клапаны с гидролинией подвода управления и обеими цилиндровыми гидролиниями. В таком случае через систему обратных клапанов осуществляется выбор наибольшего из возможных давления управления, что гарантирует закрытие основного клапана в любых ситуациях. Однако такое решение не свободно от компоновочных недостатков, связанных со следующими обстоятельствами. Исходя из требований удобства компоновки, ремонтопригодности, унификации и минимальной стоимости, массы и габаритов гидрораспределителя традиционно считается оптимальным такое построение гидросистемы, при котором для каждого основного клапана его система управления располагается автономно,например во фланце, закрывающем монтажное гнездо с установленным в нем клапаном. Это не может быть реализовано в рассматриваемой системе, которая требует дополнительно отдельного размещения в гидроприводе трех отдельных обратных клапанов, не связанных с основными клапанами. Другим и весьма существенным недостатком этой и аналогичных схем является ограниченность функциональных возможностей, поскольку она реализует только функции направляющей гидроаппаратуры. Функции управления давлением на рабочих органах в таком случае должны выполнять дополнительные аппараты, что опять же ухудшает компоновку привода, увеличивает габариты, массу и количество соединений и ухудшает технические характеристики за счет дополнительного сопротивления, вносимого этими аппаратами. Техническими результатами изобретения являются упрощение конструкции гидропривода за счет исключения дополнительных аппаратов и расширение функциональных возможностей клапанного гидрораспределителя. Для достижения указанного технического результата в клапанном гидрораспределителе, состоящем из четырех дифференциальных основных клапанов, два из которых установлены между гидролинией подвода и цилиндровыми гидролиниями, а два - между цилиндровыми гидролиниями и сливной гидролинией и, по меньшей мере, одного гидропилота управления, надклапанная полость, по меньшей мере, одного из входных основных клапанов соединяется с выходом элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом гидропилота управления и цилиндровой гидролинией, а надклапанная полость выходного клапана, размещенного между сливной гидролинией и этой же цилиндровой гидролинией соединена с гидроуправляемым клапаном,управляемым давлением противоположной цилиндровой гидролинии и имеющим два входа, первый из которых соединен с выходом при отсутствии управляющего давления, а второй - при его наличии. При этом в соответствии с п. 2 формулы первый вход гидроуправляемого клапана может соединяться с той цилиндровой гидролинией, на которой установлен упомянутый основной клапан, а в соответствии с п. 3 формулы, второй вход гидроуправляемого клапана может быть соединен со сливной гидролинией. На фиг. 1 произведена гидросхема клапанного гидрораспределителя в соответствии с п. 1, 2, 3 формулы изобретения. Гидрораспределитель состоит из основных клапанов 1, 2, 3, 4 и гидропилотов управления 5, 6. Основные клапаны 2 и 3 установлены между гидролинией подвода 7 и цилиндровыми гидролиниями 8 и 9 соответственно, а основные клапаны 1 и 4 - между цилиндровыми гидролиниями 8 и 9 и сливной гидролинией 10. Надклапанная полость основного клапана 2 соединена с выходом элемента ИЛИ 11, вход 12 которого соединен с цилиндровой гидролинией 8, а вход -13 - с выходом гидропилота управления 5. Надклапанная полость основного клапана 1 соединена с выходом гидроуправляемого клапана 14, гидролиния управления которого 15 соединена с цилиндровой гидролинией 9. Гидроуправляемый клапан 14 имеет первый вход 16 и второй вход 17. Первый вход 16 соединен с цилиндровой гидролинией 8, а второй вход 17 - со сливной гидролинией 10. Для расширения функциональных возможностей путем придания клапанному гидрораспределителю возможности регулирования давления в гидросистеме надклапанная полость выходного клапана, связанная с выходом гидроуправляемого клапана, дополнительно соединена с выходом регулятора расхода с постоянной настройкой, вход которого соединен с цилиндровой линией, на которой расположен этот выходной клапан. На фиг. 2 приведена гидросхема клапанного гидрораспределителя по п. 4, 5 формулы изобретения, на фиг. 3 по п. 6, 7 формулы изобретения, на фиг. 4 - по п. 6, 8 формулы изобретения, на фиг. 5 - по п. 9, 10 формулы изобретения и фиг. 6 - по п. 9, 11 формулы изобретения соответственно. 3 3158 1 Гидрораспределитель, приведенный на фиг. 2, дополнительно включает в себя регулятор расхода с постоянной настройкой 18, вход которого соединен с цилиндровой гидролинией 8, а выход с надклапанной полостью клапана 1. Эта же надклапанная полость соединена со входом нормально закрытого управляющего клапана 19, гидролиния управления которого 20 соединена с цилиндровой гидролинией 8, а выход - со сливной гидролинией 10. Управляющий клапан 19 открывается при достижении в гидролинии управления 20 величины давления, превышающей заданную пружиной -клапана 19. Первый вход 16 гидроуправляемого клапана 14 соединен с его выходом 17. Гидрораспределитель, приведенный на фиг. 3, отличается от приведенного на фиг. 2 тем, что вход управляющего клапана 19 соединен со вторым входом 17 гидроуправляемого клапана 14, а гидролиния управления 20 управляющего клапана 19 - с гидролинией управления 15 гидроуправляемого клапана 14. Гидрораспределитель, приведенный на фиг. 4, отличается от приведенного на фиг. 3 тем, что гидролиния управления 20 управляющего клапана 19 соединена с цилиндровой гидролинией 8. Гидрораспределитель, приведенный на фиг. 5, отличается от приведенного на фиг. 1 тем, что надклапанная полость основного клапана 2 дополнительно соединена с выходом обратного клапана 21, вход которого соединен с выходом двухлинейного регулятора расхода 22, а вход последнего в свою очередь соединен с гидролинией подвода 7. Вход 12 элемента ИЛИ 11 связан с цилиндровой гидролинией 8 через обратный клапан 23 и нормально открытый управляющий клапан 24, гидролиния управления которого 25 соединена с цилиндровой гидролинией 8. Выход управляющего клапана 24 и вход обратного клапана 23 соединены с цилиндровой гидролинией 8, а вход управляющего клапана 24 и выход обратного клапана 23 - с входом 12 элемента ИЛИ 11. На фиг. 6 представлена гидросхема клапанного гидрораспределителя, отличающегося от представленного на фиг. 5 тем, что вход 12 элемента ИЛИ 11 соединен с цилиндровой гидролинией 8 непосредственно, а выход элемента ИЛИ 11 связан с надклапанной полостью основного клапана 2 через обратный клапан 23 и нормально открытый управляющий клапан 24, причем вход управляющего клапана 24 и выход обратного клапана 23 соединены с надклапанной полостью основного клапана 2, а выход управляющего клапана 24 и вход обратного клапана 23 соединены с выходом элемента ИЛИ 11. Клапанный гидрораспределитель, представленный на фиг. 1, работает следующим образом. В исходном положении гидропилотов управления 5 и 6 рабочая жидкость из гидролинии подвода подается через гидропилоты управления 5 и 6 в надклапанные полости основных клапанов 2 и 3, запирая основные клапаны. При этом в случае возникновения давления в цилиндровой гидролинии 8, вызванного внешней нагрузкой на рабочем органе, независимо от его величины основной клапан 2 остается закрытым, поскольку при этом его надклапанная полость через элемент ИЛИ 11 соединена с той из гидролиний, в которой давление выше. Одновременно давление из цилиндровой гидролинии 8 через первый вход 16 гидроуправляемого клапана 14 подается в надклапанную полость основного клапана 1, запирая последний. Таким образом, указанный клапанный гидрораспределитель реализует функцию гидрозамка. При включении гидропилота управления 5 один из входов элемента ИЛИ 11 через этот гидропилот соединяется с гидробаком и в случае, если давление в гидролинии подвода 7 превышает давление в цилиндровой гидролинии 8, под действием разности этих давлений основной клапан 2 открывается, пропуская рабочую жидкость из гидролинии подвода 7 в цилиндровую гидролинию 8. При этом поток рабочей жидкости, вытекающий из рабочего органа через цилиндровую гидролинию 9, открывает основной клапан 4 и проходит в сливную гидролинию. При реверсе клапанного гидрораспределителя гидропилот управления 5 переходит в исходное состояние,а гидропилот управления 6 переключается. Надклапанная полость основного клапана 3 соединяется с гидробаком через гидропилот управления 6, и под действием давления напорной гидролинии основной клапан 3 открывается, пропуская рабочую жидкость в цилиндровую гидролинию 9. Под действием давления в гидролинии 9, с которой соединена гидролиния управления 15 гидропилота 14, выход гидропилота 14 соединяется с его вторым выходом 17, тем самым сообщая надклапанную полость основного клапана 1 со сливной гидролинией 10. При этом рабочая жидкость, вытекающая из рабочего органа в цилиндровую гидролинию 8, открывает основной клапан 1 и проходит в сливную гидролинию 10. Таким образом, указанная схема обеспечивает пуск и реверс рабочего органа и его останов с герметичным запиранием полостей рабочего органа независимо от внешней нагрузки. Клапанный гидрораспределитель, представленный на фиг. 2, осуществляет эти функции аналогичным образом до тех пор, пока давление в цилиндровой гидролинии 8 не превышает настроенного пружиной нормально закрытого управляющего клапана 19. Как только давление в гидролинии 8, связанной с гидролинией управления 20, достигает указанной величины, рабочая жидкость, подаваемая в надклапанную полость основного клапана 1 из цилиндровой гидролинии 8 через регулятор расхода 18, поступает через управляющий клапан 19 в сливную гидролинию 10, а так как подача е через регулятор расхода 18 ограничена, давление в надклапанной полости основного клапана 1 падает и основной клапан 1 под действием давления в цилиндровой гидролинии 8 начинает открываться, соединяя цилиндровую гидролинию 8 со сливной гидролинией 10. При этом давление в цилиндровой гидролинии 8 начинает снижаться до тех пор, пока оно не уравновесится усилием пружины управляющего клапана 19. 4 3158 1 Таким образом, основной клапан 1 в этой схеме дополнительно регулирует давление в цилиндровой гидролинии 8, а клапанный распределитель выполняет функцию предохранительного клапана. Клапанный гидрораспределитель на фиг. 3 также осуществляет пуск и останов рабочего органа аналогично представленному на фиг. 1. Однако при подаче рабочей жидкости в цилиндровую гидролинию 9 основной клапан 1 открывается только в случае, если давление в ней превосходит настроенное пружиной управляющего клапана 19. При уменьшении давления в цилиндровой гидролинии 9 до значения ниже указанной величины управляющий клапан 19 начинает закрываться, что приводит к повышению давления в надклапанной полости основного клапана 1. Последний при этом в свою очередь начинает закрываться,дросселируя поток на выходе из рабочего органа и затормаживая его движение до тех пор, пока давление на входе в рабочий орган (в цилиндровой гидролинии 9) не возрастет до величины, настроенной пружиной управляющего клапана 19. Таким образом, данная схема клапанного гидрораспределителя дополнительно реализует функцию тормозного клапана и позволяет исключить противообгонный режим работы рабочего органа. На фиг. 4 представлена схема клапанного гидрораспределителя, выполняющего дополнительную функцию подпорного клапана. Его работа отличается от работы устройства, представленного на фиг. 3, тем, что управляющий клапан 19 и, следовательно, основной клапан 1 начинают закрываться при уменьшении давления в той же цилиндровой гидролинии 8, на которой установлен основной клапан 1 ниже величины настройки пружины управляющего клапана 19. Таким образом, основной клапан 1 при этом поддерживает заданное давление на выходе рабочего органа. На фиг. 5 и 6 представлены варианты реализации дополнительной функции редукционного клапана, поддерживающего в цилиндровой гидролинии 8 при подаче в нее из гидролинии подвода 7 рабочей жидкости давление, более низкое, чем давление в подводимом потоке, и определяемое усилием пружины управляющего клапана 24. Эти варианты различаются только размещением клапанов 23 и 24. Описываемые гидрораспределители работают следующим образом. В исходном положении гидропилотов управления запирание осуществляется аналогично описанному для фиг. 1. При этом в случае превышения давления в цилиндровой гидролинии 8 над давлением в гидролинии подвода 7 рабочая жидкость через обратный клапан 23 запирает обратный клапан 21 и через обратный клапан 23 поступает в надклапанную полость основного клапана 2, запирая его за счет разности площадей надклапанной и подклапанной полостей. При переключении гидропилота управления 5, как указано выше, основной клапан 2 открывается, пропуская рабочую жидкость в цилиндровую линию 8. При этом за счет давления в цилиндровой гидролинии 8 выход элемента ИЛИ 11 соединяется с его входом 12. В случае, если давление в цилиндровой гидролинии 8 превышает величину, определяемую настройкой пружины управляющего клапана 24, последний начинает закрываться, поднимая давление в потоке управления, отбираемом от гидролинии подвода 7 через регулятор расхода 22, и, следовательно, в надклапанной полости основного клапана 2. Последний начинает закрываться, ограничивая давление в цилиндровой гидролинии 8 до тех пор, пока оно не уравновесится усилием пружины управляющего клапана 24. Таким образом, при подаче рабочей жидкости в гидролинию 8 давление в последней поддерживается на уровне, не превышающем заданное. Реверс рабочего органа происходит, как описано ранее для фиг. 1. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.