редукционный клапан

Формула изобретения

1. Редукционный клапан, содержащий корпус с каналами подвода, отвода и слива, цилиндрический золотник, установленный с зазором в расточке последовательно подпружиненному толкателю с образованием со стороны, противоположной толкателю, торцевой камеры управления, связанной продольным каналом, выполненным в золотнике, с каналом отвода, соединенным с рабочей полостью, образованной между двумя поясками золотника, первый из которых отделяет рабочую полость от камеры слива, а второй - от камеры управления и образует дросселирующую щель между каналами подвода и отвода, отличающийся тем, что первый поясок золотника установлен с диаметральным зазором, составляющим 1,3÷1,8 диаметрального зазора второго пояска, и выполнен с кольцевой проточкой, разделяющей его на два цилиндрических участка, один из которых, расположенный со стороны толкателя, выполнен с тремя равномерно расположенными по окружности лысками.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что пружина размещена в камере слива между двумя опорными тарелями, одна из которых оперта на толкатель, выполненный с конической вершиной, опертой на торец золотника, размещенного в дополнительно установленной промежуточной гильзе.

3. Клапан по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что первый поясок золотника выполнен с длиной, меньшей длины второго пояска, и разделен кольцевой проточкой на два цилиндрических участка одинаковой длины, а торец золотника со стороны второго пояска выполнен коническим с поперечным пазом.

4. Клапан по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что каждая лыска первого пояска золотника выполнена с глубиной, составляющей не более 0,1 диаметра пояска, и расположена под углом 60° к соседним.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в гидроприводах различного назначения, преимущественно в герметичных, т.е. характеризующихся малой величиной утечек, снижение которых является в настоящее время необходимым условием повышения быстродействия и точности, требования к которым постоянно возрастают.

Известен редукционный клапан, содержащий корпус с выходным патрубком и входным отверстием, перекрытым отсекателем, расположенным на нагруженном пружиной толкателе, к которому с помощью нажимных дисков присоединены две упругие мембраны, наружные края которых жестко закреплены между корпусом, кольцом и прижимом с образованием трех полостей, причем полость между двумя мембранами герметично изолирована от надмембранной и подмембранной полостей, в котором подмембранная полость совмещена с полостью выходного патрубка, мембраны выполнены с различной эффективной площадью, причем мембрана с меньшей эффективной площадью расположена со стороны совмещенной полости (1).

Недостатками данного клапана являются низкая долговечность и надежность, а также ограниченность диапазона использования, обусловленные наличием упругих мембран.

Известен редукционный клапан, содержащий корпус с каналами подвода, отвода и слива, цилиндрический золотник с двумя поясками, установленными с одинаковым зазором в расточке последовательно подпружиненному толкателю с образованием со стороны, противоположной толкателю, торцевой камеры управления, связанной продольным каналом, выполненным в золотнике, с каналом отвода, соединенным с рабочей полостью, образованной между поясками золотника, первый из которых отделяет рабочую полость от камеры слива, а второй - от камеры управления и образует дросселирующую щель между каналами подвода и отвода (2).

Недостатком данного клапана является ограниченность диапазона применения, обусловленная возможностью повышения давления в канале отвода до значения давления в канале подвода, в случае нахождения исполнительного гидродвигателя в заторможенном состоянии и возникновения неисправности последнего при повышении подводимого к нему давления. Повышение давления неизбежно, если такой потребитель (гидропривод) характеризуется малыми утечками. Поэтому известный клапан может быть применен в гидравлических приводах, характеризующихся малыми утечками и предусматривающих торможение исполнительного гидродвигателя при нахождении редукционного клапана под давлением, только при наличии каких-либо средств защиты гидродвигателя от повышения давления или при условии снятия давления в канале подвода, что, само по себе, неизбежно снижает готовность гидропривода и изделия (например, летательных аппаратов) в целом к выполнению работы.

Технической задачей изобретения является создание эффективного редукционного клапана, а также расширение арсенала редукционных клапанов.

Технический результат, обеспечивающий решение задачи, состоит в расширении диапазона применения для использования в герметичных гидравлических приводах, предусматривающих торможение исполнительного гидродвигателя при нахождении редукционного клапана под давлением.

Сущность изобретения состоит в том, что редукционный клапан содержит корпус с каналами подвода, отвода и слива, цилиндрический золотник, установленный с зазором в расточке последовательно подпружиненному толкателю с образованием со стороны, противоположной толкателю, торцевой камеры управления, связанной продольным каналом, выполненным в золотнике, с каналом отвода, соединенным с рабочей полостью, образованной между двумя поясками золотника, первый из которых отделяет рабочую полость от камеры слива, а второй - от камеры управления и образует дросселирующую щель между каналами подвода и отвода, при этом первый поясок золотника установлен с диаметральным зазором, составляющим 1,3÷1,8 (1,4÷1,75) диаметрального зазора второго пояска, и выполнен с кольцевой проточкой, разделяющей его на два цилиндрических участка, один из которых, расположенный со стороны толкателя, выполнен с тремя равномерно расположенными по окружности лысками.

Предпочтительно пружина размещена в камере слива между двумя опорными тарелями, одна из которых оперта на толкатель, выполненный с конической вершиной, опертой на торец золотника, размещенного в дополнительно установленной промежуточной гильзе, первый поясок золотника выполнен с длиной, меньшей длины второго пояска, и разделен кольцевой проточкой на два цилиндрических участка одинаковой длины, а торец золотника со стороны второго пояска выполнен коническим с поперечным пазом, а каждая лыска первого пояска золотника выполнена с глубиной, составляющей не более 0,1 диаметра пояска, и расположена под углом 60° к соседним.

На фиг.1 изображена конструктивная схема редукционного клапана, на фиг.2 - золотник клапана, на фиг.3 - вид слева по фиг.2, на фиг.4 - вид справа по фиг.2.

Редукционный клапан содержит корпус 1 с каналами 2, 3, 4 подвода, отвода и слива, соответственно, цилиндрический золотник (эквивалентно плунжер, клапан и т.д.) 5 с первым и вторым поясками 6, 7, установленный в расточке промежуточной гильзы 8. Последовательно золотнику 5 расположен подпружиненный толкатель (эквивалентно упор, шток и т.п.) 9.

Со стороны, противоположной толкателю 9, в гильзе 8 образована торцевая камера 10 управления, связанная продольным каналом 11, выполненным в золотнике 5, с каналом 3 отвода, соединенным с рабочей полостью 12, образованной в гильзе 1 между поясками 6, 7 золотника. Поясок 6 отделяет рабочую полость 12 от камеры 13 слива, а поясок 7 - от камеры 10 управления и образует дросселирующую щель между каналами 2,3 подвода и отвода к потребителю (гидросистеме). Первый (со стороны камеры 13) поясок 6 золотника 5 установлен с диаметральным зазором, составляющим 1,3÷1,8 диаметрального зазора второго пояска 7. Значения зазоров для золотников (в зависимости от номинального диаметра) стандартизированы. Например, если диаметральный зазор второго пояска 7 в гильзе 8 выполнен в пределах 0,008...0,013 мм, то диаметральный зазор первого пояска - в пределах 0,013...0,019 мм, т.е. составляет в крайних сочетаниях 1,4÷1,75 зазора второго пояска 7. Поясок 6 выполнен с кольцевой проточкой 14, разделяющей его на два цилиндрических участка 15, 16. Участок 16, расположенный со стороны толкателя 9, выполнен с тремя равномерно расположенными по окружности лысками 17.

Пружина 18 размещена в камере 13 слива между двумя опорными тарелями 19, 20, одна из которых оперта на толкатель 9, выполненный с конической вершиной (не обозначена), опертой на торец золотника 5.

Первый поясок 6 золотника 5 выполнен с длиной 3 мм, меньшей длины 4 мм второго пояска 7, и разделен кольцевой проточкой 13 на два цилиндрических участка 15, 16 одинаковой длины по 1,2 мм.

Каждая лыска 17 первого пояска 6 золотника 5 выполнена с глубиной (например, 0,3 мм), составляющей не более 0,1 номинального диаметра (например, 4 мм) пояска 6, и расположена под углом 60° к соседним лыскам 16. Торец золотника 5 со стороны пояска 7 выполнен коническим с поперечным пазом 21.

Редукционный клапан работает следующим образом.

В исходном положении золотник 5 находится в нижнем (по чертежу) положении под воздействием пружины 18.

При подводе давления по каналу 2 давление возрастает в полости 12 и через канал 11 и паз 21 поступает в камеру 10, а из полости 12 через канал 3 - к гидродвигателю. Усилие со стороны камеры 10 сжимает пружину 18 до достижения равновесия золотника 5. Усилие равновесия задается настройкой пружины 18 и определяет положение кромки пояска 7 относительно каналов корпуса и, следовательно, открытие дросселирующей щели в гидротрассе между каналами 2, 3 подвода и отвода к потребителю. В результате рабочая жидкость поступает в полость 12 и подается в канал 3 к потребителю под давлением, настроенным с помощью пружины 18.

В случае изменения давления в канале 2 происходят соответствующее перемещение золотника 5 и изменение открытия дросселирующей щели между каналами 2, 3 подвода и отвода к потребителю. Таким образом, поддерживается постоянное давление в канале 3, необходимое для работы потребителя.

При заторможенном состоянии гидродвигателя давление в камере 10 возрастает и поясок 7 перекрывает дросселирующую щель между каналами 2, 3 подвода и отвода, расход в канале 3 отсутствует. Однако исключить полностью перетечки по пояску 7 невозможно и, при отсутствии существенных утечек в гидротрассе потребителя, значение давления в канале 3 необходимо ограничить, не допуская его повышения до значения, имеющегося в канале 2. Согласно настоящему техническому решению давление в канале 3 не достигает значения, имеющегося в канале 2, благодаря тому, что через зазор по пояску 6 рабочая среда поступает в камеру 13 и в канал 4 с расходом, определяемым увеличенным зазором и лысками 17 пояска 6, гарантированно обеспечивающим отвод всего возможного расхода перетечек из канала 2 в канал 3 по пояску 7. Расход утечек при указанном соотношении зазоров по пояскам 6, 7 является необходимым и достаточным для гарантированного отвода через зазор пояска 6 перетечек рабочей жидкости, поступающих в полость 12 по пояску 7. Этот расход утечек существенно меньше расхода утечек в большинстве гидроприводов и не влияет на быстродействие и точность функционирования гидропривода (в отличие от утечек в гидродвигателе и в следящих гидроусилителях). Одновременно сохраняется максимально возможная готовность гидропривода и изделия в целом к выполнению работы. Наличие лысок на участке 16 пояска 6 стабилизирует величину утечек по пояску 6 при изменении температуры рабочей жидкости.

Таким образом, создан эффективный редукционный клапан, а также расширен арсенал редукционных клапанов.

При этом расширен диапазон применения редукционного клапана для использования в герметичных гидравлических приводах, предусматривающих торможение исполнительного гидродвигателя при нахождении редукционного клапана под давлением. Тем самым существенно повышены безопасность и вероятность безотказной работы указанных гидравлических приводов.

Источники информации

1. RU №2089773, 1997.

2. SU №1734080, 1992, прототип.