блок питания объемного гидропривода (варианты)

Формула изобретения

1. Блок питания объемного гидропривода, содержащий гидроаккумулятор, корпус, в котором установлен с образованием напорной, сливной полостей и полости редуцированного давления золотник редукционного клапана, подпружиненный со стороны сливной полости, золотник установлен с возможностью разобщения напорной полости и полости редуцированного давления; гидроаккумулятор подключен к корпусу со стороны полости редуцированного давления; предохранительный клапан, установленный между полостью редуцированного давления и сливной полостью; вдоль оси золотника выполнено сквозное отверстие, сообщающее полость редуцированного давления и полость предохранительного клапана, установленного в сливной полости с поджатием к торцовой поверхности золотника пружиной последнего; между напорной полостью и напорной линией установлен обратный клапан, предотвращающий переток рабочей жидкости в напорную линию, отличающийся тем, что золотник выполнен в виде клапана прямого действия с хвостовиком, выходящим в сливную полость, противоположная хвостовику часть золотника выполнена расширяющейся от тела хвостовика и опирающейся на седло, образованное выступами корпуса; при этом площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта седла и золотника редукционного клапана, больше, чем площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта торцовой части хвостовика золотника и предохранительного клапана.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что противоположная хвостовику часть золотника выполнена подпружиненной, при этом упругий элемент - более слабый по отношению к пружине, поджимающей золотник со стороны сливной полости.

3. Блок по п.1, отличающийся тем, что в теле хвостовика по линии его контакта с корпусом установлено уплотнение.

4. Блок по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен составным.

5. Блок питания объемного гидропривода, содержащий гидроаккумулятор, корпус, в котором установлен с образованием напорной, сливной полостей и полости редуцированного давления золотник редукционного клапана, подпружиненный со стороны сливной полости, золотник установлен с возможностью разобщения напорной полости и полости редуцированного давления; гидроаккумулятор подключен к корпусу со стороны полости редуцированного давления; предохранительный клапан, установленный между полостью редуцированного давления и сливной полостью; вдоль оси золотника выполнено сквозное отверстие, сообщающее полость редуцированного давления и полость предохранительного клапана, установленного в сливной полости с поджатием к торцовой поверхности золотника пружиной последнего; между напорной полостью и напорной линией установлен обратный клапан, предотвращающий переток рабочей жидкости в напорную линию, отличающийся тем, что золотник выполнен в виде клапана прямого действия с хвостовиком, выходящим в сливную полость, противоположная хвостовику часть золотника выполнена расширяющейся от тела хвостовика и опирающейся на седло, образованное выступами втулки, установленной в корпусе вдоль оси золотника; при этом площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта седла и золотника редукционного клапана, больше, чем площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта торцовой части хвостовика золотника и предохранительного клапана.

6. Блок по п.4, отличающийся тем, что противоположная хвостовику часть золотника выполнена подпружиненной, при этом упругий элемент - более слабый по отношению к пружине, поджимающей золотник со стороны сливной полости.

7. Блок по п.4, отличающийся тем, что в теле хвостовика по линии его контакта с втулкой установлено уплотнение.

8. Блок по п.5, отличающийся тем, что корпус выполнен составным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидравлической техники, а именно к устройствам для регулирования объемных гидроприводов.

Известен блок питания (каталог фирмы Mannesmann Rexroth RE 64571/11.94; "Гидравлический привод строительных, дорожных и коммунальных машин". Каталог-справочник, изд. ЗАО "Гидрокомплект", АО "Машмир", Москва, 1997 г., стр.139-141), состоящий из логического гидроклапана типа "ИЛИ", пропускающего поток рабочей жидкости при наличии давления в одной из подводящих гидролиний с одновременным запиранием другой подводящей гидролинии; редукционного, предохранительного, обратного клапанов; пневмогидроаккумулятора, в котором аккумулирование и возврат энергии происходит за счет сжатия и расширения газа.

Применение аккумуляторных блоков питания исключает необходимость установки специального насоса с элементами его привода, предохранительного клапана, всасывающих и напорных трубопроводов, т.к. в этом случае питание системы гидроуправления осуществляется от напорных гидролиний насоса.

В начальный период золотники гидрораспределителей переключаются за счет разрядки пневмогидроаккумулятора, который заряжается через редукционный клапан при возникновении давления в напорной гидролинии одного из насосов.

Редукционный клапан обеспечивает контроль за давлением на своем выходе, вход редукционного клапана подсоединен к рабочему давлению. Для обеспечения подключения редукционного клапана к нескольким линиям он снабжен клапанами "ИЛИ".

Редукционный клапан - клапан золотникового типа, поэтому он имеет утечки в зазорах подвижного элемента, поэтому перед гидроаккумулятором установлен обратный клапан. Наличие обратного клапана в конструкции известного блока питания обусловлено необходимостью предотвращения утечки рабочей жидкости из гидроаккумулятора, когда в рабочих (напорных) линиях давление ниже, чем в гидроаккумуляторе.

Наличие предохранительного клапана предусмотрено на случай выхода из строя редукционного клапана.

В блоке питания образованы полость редуцированного давления и командная полость.

Недостатком известного блока питания является сложность конструкции, что снижает надежность его работы; а также низкий к.п.д. вследствие наличия утечек через золотниковый вентиль (золотник).

Известен блок питания гидропривода (А.С. СССР №1288385; "Гидравлический привод строительных, дорожных и коммунальных машин". Каталог-справочник, изд. ЗАО "Гидрокомплект", АО "Машмир", Москва, 1997 г., стр.141-143), содержащий корпус, в котором установлен с образованием напорной полости, полости редуцированного давления и торцовых командной и сливной полостей, подпружиненный со стороны сливной полости золотник редукционного клапана, в теле которого выполнено демпфирующее отверстие для сообщения командной полости с полостью редуцированного давления, а на поверхности - проточка для сообщения напорной полости и полости редуцированного давления с возможностью разобщения этих полостей отсечной кромкой проточки, предохранительный клапан с запорным органом, установленным между полостью редуцированного давления и сливной полостью, и обратный клапан. При этом в теле золотника выполнено дополнительное отверстие, сообщенное с полостью редуцированного давления, выходящее на торцовую поверхность золотника со стороны сливной полости, а запорный орган предохранительного клапана установлен в сливной полости с поджатием к торцовой поверхности золотника пружиной последнего. Кроме того, на поверхности золотника, разделяющего полость редуцированного давления и сливную полость, выполнено радиальное отверстие, выходящее в дополнительное отверстие, причем расстояние от края радиального отверстия со стороны сливной полости до отсечной кромки проточки золотника менее расстояния от напорной полости до сливной.

Блок по А.С. №1288385 выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного блока является также низкий к.п.д., обусловленный наличием утечек через золотник, а также низкая надежность, обусловленная сложностью конструкции.

Конструкция блока по А.С. №1288385 предполагает наличие обратного клапана между гидроаккумулятором (не введенным в формулу) и полостью редуцированного давления. Наличие обратного клапана обусловлено необходимостью предотвращения утечки рабочей жидкости из гидроаккумулятора через золотник, когда в рабочих (напорных) линиях давление ниже, чем в гидроаккумуляторе.

Задача, решаемая изобретением, - повышение надежности работы блока питания объемного гидропривода за счет упрощения его конструкции, а также повышение к.п.д. за счет исключения утечек через золотник.

Поставленная задача решается тем, что в блоке питания объемного гидропривода, содержащем гидроаккумулятор, корпус, в котором установлен с образованием напорной, сливной полостей и полости редуцированного давления золотник редукционного клапана, подпружиненный со стороны сливной полости, золотник установлен с возможностью разобщения напорной полости и полости редуцированного давления; гидроаккумулятор подключен к корпусу со стороны полости редуцированного давления; предохранительный клапан, установленный между полостью редуцированного давления и сливной полостью; вдоль оси золотника выполнено сквозное отверстие, сообщающее полость редуцированного давления и полость предохранительного клапана, установленного в сливной полости с поджатием к торцовой поверхности золотника пружиной последнего; между напорной полостью и напорной линией установлен обратный клапан, предотвращающий переток рабочей жидкости в напорную линию, согласно изобретению золотник выполнен в виде клапана прямого действия с хвостовиком, выходящим в сливную полость, противоположная хвостовику часть золотника выполнена расширяющейся от тела хвостовика и опирающейся на седло, образованное выступами корпуса; при этом площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта седла и золотника редукционного клапана больше, чем площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта торцовой части хвостовика золотника и предохранительного клапана.

Возможно выполнение противоположной хвостовику части золотника подпружиненной, при этом упругий элемент более слабый по отношению к пружине, поджимающей золотник со стороны сливной полости.

В теле хвостовика по линии его контакта с корпусом возможно установление уплотнения.

Возможно выполнение корпуса составным.

Согласно второму варианту в блоке питания объемного гидропривода, содержащем гидроаккумулятор, корпус, в котором установлен с образованием напорной, сливной полостей и полости редуцированного давления золотник редукционного клапана, подпружиненный со стороны сливной полости, золотник установлен с возможностью разобщения напорной полости и полости редуцированного давления; гидроаккумулятор подключен к корпусу со стороны полости редуцированного давления; предохранительный клапан, установленный между полостью редуцированного давления и сливной полостью; вдоль оси золотника выполнено сквозное отверстие, сообщающее полость редуцированного давления и полость предохранительного клапана, установленного в сливной полости с поджатием к торцовой поверхности золотника пружиной последнего; между напорной полостью и напорной линией установлен обратный клапан, предотвращающий переток рабочей жидкости в напорную линию, согласно изобретению золотник выполнен в виде клапана прямого действия с хвостовиком, выходящим в сливную полость, противоположная хвостовику часть золотника выполнена расширяющейся от тела хвостовика и опирающейся на седло, образованное выступами втулки, установленной в корпусе вдоль оси золотника; при этом площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта седла и золотника редукционного клапана больше, чем площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта торцовой части хвостовика золотника и предохранительного клапана.

Противоположная хвостовику часть золотника может быть выполнена подпружиненной, при этом упругий элемент более слабый по отношению к пружине, поджимающей золотник со стороны сливной полости.

В теле хвостовика по линии его контакта с втулкой возможно установление уплотнения.

Возможно выполнение корпуса составным.

В заявляемом блоке питания объемного гидропривода золотник имеет не две, как в известных устройствах, а одну регулировочную кромку - по линии контакта противоположной от хвостовика части золотника (головки золотника) с седлом, образованным выступами корпуса (или втулки - по второму варианту).

Отсутствие второй регулировочной кромки исключает наличие утечек через золотник, т.к. при соблюдении всех технологических требований к качеству поверхности золотник, опускаясь на седло, герметично перекрывает полость редуцированного давления, надежно разобщая ее от напорной полости.

В исходном состоянии золотник редукционного клапана под действием более сильной пружины, установленной со стороны сливной полости, находится в открытом состоянии (поднят относительно седла).

Рабочая жидкость под давлением подается в блок питания через напорную линию, обратный клапан, размещенный в напорной линии и выточку в теле золотника в полость редуцированного давления. Давление в полости редуцированного давления начинает возрастать. При достижении величины давления в полости редуцированного давления значения, равного давлению закрытия редукционного клапана, золотник последнего опускается на седло и разобщает напорную полость и полость редуцированного давления.

В процессе потребления происходит снижение давления в полости редуцированного давления, при этом редукционный клапан начинает открываться. Рабочая жидкость из напорной полости поступает в полость редуцированного давления - процесс повторяется.

Гидроаккумулятор обеспечивает накопление энергии, характеризуемой величиной потока жидкости и давлением. При отсутствии давления в напорной полости для потребления (питания объемного гидропривода) используется энергия гидроаккумулятора.

В предлагаемой конструкции блока питания объемного гидропривода исключен обратный клапан между гидроаккумулятором и полостью редуцированного давления, который в известных конструкциях предохраняет от утечек из гидроаккумулятора в рабочие (напорные) линии блока, когда давление в них ниже, чем в гидроаккумуляторе. В заявляемой конструкции при давлении в рабочих (напорных) линиях ниже, чем в гидроаккумуляторе, под действием потока жидкости из гидроаккумулятора редукционный клапан опускается на седло, надежно разобщая полость редуцированного давления и напорные линии, исключая, тем самым, переток рабочей жидкости из гидроаккумулятора.

Кроме того, в заявляемой конструкции блока питания объемного гидропривода предотвращена возможность аварийного роста давления в полости редуцированного давления в результате несанкционированного поступления потока жидкости от потребителя в обратном направлении. В результате чего поток жидкости может начать поступать в гидроаккумулятор, что может привести к аварийной ситуации.

При поступлении (в результате нетиповых ситуаций) потока от потребителей в полость редуцированного давления рабочая жидкость через отверстие в золотнике редукционного клапана поступает в полость предохранительного клапана, который при достижении давления уровня открытия отходит от торца хвостовика (открывается) и жидкость поступает в сливную полость.

В известных решениях конструкция блока не защищена от последствий такого процесса.

Для обеспечения работоспособности блока питания в целом площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта седла и головки золотника редукционного клапана выполнена большей, чем площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта торцовой части хвостовика золотника и предохранительного клапана. Такое соотношение вышеуказанных сечений обеспечивает закрытое состояние предохранительного клапана при нормальном режиме работы блока, т.к. сила от давления потока жидкости на часть золотника, противолежащую хвостовику головку золотника, будет превышать силу от давления на предохранительный клапан жидкости, поступающей к предохранительному клапану через отверстие в золотнике. Закрытое положение предохранительного клапан при нормальном режиме работы блока (редукционного клапана) обеспечено также за счет того, что пружина со стороны сливной полости более сильная, чем пружина со стороны полости редуцированного давления.

Для того, чтобы более надежно обеспечить предотвращение утечек в хвостовике по линии его контакта с внутренней поверхностью корпуса (или втулки - по второму варианту) размещено уплотнение.

Упрощение конструкции блока достигнуто за счет того, что редукционный клапан выполнен в виде клапана прямого действия, золотник которого имеет не две, а одну регулировочную кромку. Для этого золотник выполнен в виде клапана прямого действия с хвостовиком, выходящим в сливную полость. Противоположная хвостовику часть золотника выполнена расширяющейся от тела хвостовика, чтобы обеспечить посадку редукционного клапана на седло. Золотник установлен таким образом, что верхняя часть золотника, противоположная хвостовику головка золотника, размещена в полости редуцированного давления, а через выточку, выполненную в хвостовике обеспечивается сообщение напорной полости и полости редуцированного давления при работе блока.

Потребителю поток рабочей жидкости подается из полости редуцированного давления.

Гидроаккумулятор установлен с возможностью подачи потока рабочей жидкости в полость редуцированного давления.

В предлагаемой конструкции блока питания в ситуации, когда давление в напорных линиях будет ниже, чем давление в гидроаккумуляторе, под действием жидкости, поступающей из гидроаккумулятора, золотник редукционного клапана будет опускаться на седло, разобщая полость редуцированного давления и напорные линии, таким образом исключена возможность утечек потока рабочей жидкость из аккумулятора в напорные линии и без обратного клапана перед гидроаккумулятором.

Таким образом, обеспечено повышение надежности блока питания за счет упрощения его конструкции, заключающемся в исключении из конструкции обратного клапана между гидроаккумулятором и полостью редуцированного давления при обеспечении работоспособности блока в целом.

К.п.д. блока питания повышено за счет того, что потери через золотник редукционного клапана практически отсутствуют, т.к. при опускании верхней расширенной части золотника (головки золотника) на седло (при повышении давления в редуцированной полости) клапан практически герметично перекрывает редуцированную и напорную полости.

Пружина, установленная со стороны головки золотника, противоположной хвостовику, улучшает процесс закрытия редукционного клапана в момент, когда давление в полости редуцированного давления достигает величины, равной давлению закрытия редукционного клапана. Данная пружина обеспечивает необходимую скорость редукционного клапана в начальный момент его движения на закрытие.

Пружина со стороны головки золотника выбрана меньшей силы, чем пружина, установленная со стороны сливной полости с тем, чтобы пружина со стороны головки золотника не нарушала работу предохранительного клапана.

Чтобы предотвратить утечки рабочей жидкости из напорной полости в обратном направлении в ней установлен обратный клапан.

По первому варианту изобретения седло образовано выступами корпуса.

По второму варианту седло образовано выступами втулки, установленной в корпусе вдоль оси золотника. Использование втулки обусловлено технологическими потребностями.

Оба варианта объединены в одно изобретение, т.к. позволяют достичь один и тот же технический результат.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения "блок питания объемного гидропривода (варианты)" не известна из уровня техники, следовательно заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Возможность достижения поставленной задачи заявленной совокупностью существенных признаков изобретения позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Возможность изготовления и промышленного использования заявляемого изобретения позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности "промышленная применимость".

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен 1 вариант заявляемого блока питания объемного гидропривода.

На фиг.2 изображен 2 второй вариант заявляемого блока питания объемного гидропривода.

Блок питания по первому варианту (фиг.1) содержит корпус 1, гидроаккумулятор 2, редукционный клапан 3, предохранительный клапан 4, пружины 5 и 6. В блоке питания по 1 варианту образованы: полость редуцированного давления 7 (совмещенная с командной полостью), сливная полость 8, напорная полость 9. Напорная полость 9 образована на выходе напорной (рабочей) линии 10. В напорной линии 10 установлен обратный клапан 11 (если напорных линий несколько - количество обратных клапанов будет соответствующее). Редукционный клапан 3 содержит золотник, состоящий из головки 12 золотника, являющейся частью золотника противолежащей хвостовику, и хвостовика 13, при этом в золотнике выполнено сквозное отверстие 14, сообщающее полость редуцированного давления 7 и сливную полость 8 при открытом предохранительном клапане 4 (когда он отжат от хвостовика 13). В хвостовике 13 со стороны напорной полости 9 выполнена выточка 15. В теле хвостовика 13 по линии его контакта с корпусом 1 установлено уплотнение 16. В корпусе 1 блока питания выполнено отверстие 17, через которое рабочая жидкость подается на потребление к объемному гидроприводу. Головка 12 золотника выполнена расширяющейся по направлению от хвостовика 13. Предохранительный клапан 4 установлен со стороны сливной полости с торца хвостовика 13 и поджат пружиной 5. В корпусе 1 его выступами образовано седло 18. Площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта седла 18 и головкой 12 золотника редукционного клапана, больше, чем площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта торцовой части хвостовика 13 и предохранительного клапана 4.

Блок питания по второму варианту (фиг.2) содержит корпус 1, гидроаккумулятор 2, редукционный клапан 3, предохранительный клапан 4, пружины 5 и 6 редукционного клапана. В блоке питания по 2 варианту образованы: полость редуцированного давления 7 (совпадающая с командной полостью), сливная полость 8, напорная полость 9. Напорная полость 9 образована на выходе напорной (рабочей) линии 10. В напорной линии 10 установлен обратный клапан 11 (если напорных линий несколько, количество обратных клапанов будет соответствующее). Редукционный клапан 3 содержит золотник, состоящий из головки 12 золотника, являющейся частью золотника, противолежащей хвостовику, и хвостовика 13, при этом в золотнике выполнено сквозное отверстие 14, сообщающее полость редуцированного давления 7 и сливную полость 8 при открытом предохранительном клапане (когда он отжат от хвостовика 13). В хвостовике 13 со стороны напорной полости 9 выполнена выточка 15. В теле хвостовика 13 по линии его контакта с корпусом 1 установлено уплотнение 16. В корпусе 1 блока питания выполнено отверстие 17, через которое рабочая жидкость подается на потребление к объемному гидроприводу. Головка 12 золотника выполнена расширяющейся по направлению от хвостовика 13. Предохранительный клапан 4 установлен со стороны сливной полости с торца хвостовика 13 и поджат пружиной 5. В корпусе 1 установлена втулка 19 вдоль оси золотника. Седло 20 образовано выступами втулки 19. Площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта седла 20 и головкой 12 золотника редукционного клапана, больше, чем площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта торцовой части хвостовика 13 и предохранительного клапана 4. Во втулке 19 выполнено отверстие 21, через которое рабочая жидкость из напорной линии 10, обратный клапан 11, напорную полость 9 поступает в выточку 15.

Работа блока питания по первому и второму вариантам осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии редукционный клапан открыт (головка 11 золотника поднята над седлом), т.к. пружина 5 является более сильной по отношению к пружине 6.

В номинальном режиме работы рабочая жидкость под давлением поступает из напорной линии 10, через обратный клапан 11 в напорную полость 9, выточку 15 и через открытый редукционный клапан - в полость редуцированного давления 7.

По второму варианту выполнения блока рабочая жидкость от напорной полости поступает к выточке 15 золотника через отверстие 21, выполненное во втулке. Давление в полости редуцированного давления 7 начинает расти и при достижении его до значений, необходимых для закрытия редукционного клапана 3, последний начинает закрываться, при этом головка 12 золотника опускается на седло(далее седло - это седло 18 по первому варианту выполнения блока или седло 20 по второму варианту выполнения блока). Рабочая жидкость под давлением подается на потребление через отверстие 17. В процессе потребления происходит снижение давления в полости редуцированного давления 7, при этом редукционный клапан начинает открываться (головка золотника 12 поднимается относительно седла).

Т.к. площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта седла и головкой 12 золотника редукционного клапана, больше, чем площадь внутреннего сечения, образованного линией контакта торцовой части хвостовика 13 и предохранительного клапана 4, сила от давления рабочей жидкости на головку 12 золотника превышает силу от давления на предохранительный клапан 4. Кроме того, предохранительный клапан 4 поджат пружиной 5, более сильной, чем пружина 6, к торцовой части хвостовика 13. Все это обусловливает закрытое состояние предохранительного клапана 4 при номинальном режиме работы блока питания, при котором жидкость из полости редуцированного давления 7 не поступает в сливную полость 8. Т.е. в номинальном режиме работы предохранительный клапан 4 не функционирует.

При заклинивании золотника в корпусе 1, например из-за попадания в зазор между ними грязевых частиц, наступает аварийный режим работы блока питания. Рабочая жидкость под давлением подается из напорной полости 9 в полость редуцированного давления 7. Через отверстие 14 жидкость поступает к предохранительному клапану 4. Как только усилие от действия давления на предохранительный клапан 4 превысит силу сжатия пружины 5, предохранительный клапан смещается относительно хвостовика 13 вдоль его оси, и рабочая жидкость через отверстие 14 сливается в полость 8. Таким образом обеспечивается предохранение блока питания от аварийного роста давления внутри него.

В случае несанкционированного поступления потока жидкости от потребителя через отверстие 17 в полость редуцированного давления 7 давление в ней начинает возрастать и редукционный клапан под действием этого давления закрывается. Далее этот поток через отверстие 14 поступает к предохранительному клапану 4. Как только усилие от действия давления на предохранительный клапан 4 превысит силу сжатия пружины 5, предохранительный клапан смещается относительно хвостовика 13, и рабочая жидкость через отверстие 14 сливается в полость 8. Таким образом, обеспечивается предохранение блока питания от роста давления внутри него в результате несанкционированного поступления жидкости от потребителя в обратном направлении - в блок питания.

При отсутствии давления в напорной полости 9 на потребление используется энергия гидроаккумулятора 2, от которого поток жидкости через отверстие 17 подается на потребление.