клапан обратный управляемый

Формула изобретения

Клапан обратный управляемый, содержащий корпус, выполненный с подводящим, отводящим каналами и многоступенчатой цилиндрической внутренней расточкой и снабженный упором, золотником со ступенчатой внешней поверхностью и ступенчатой внутренней полостью, внутри которой установлен подпружиненный затвор, отличающийся тем, что подводящий и отводящий каналы расположены со смещением в диаметрально противоположном направлении от оси многоступенчатой цилиндрической расточки, а одна из ступеней многоступенчатой цилиндрической расточки выполнена с коническим седлом, образующим при взаимодействии с золотником дроссельное круговое отверстие переменного сечения, а внутренняя полость золотника выполнена в виде трехступенчатой расточки, в одной из ступеней установлена подпружиненная ступенчатая втулка, снабженная осевым дроссельным отверстием, сообщающимся с полостью управления клапаном, а другая внутренняя ступень золотника образует переменное кольцевое дроссельное отверстие с соосно установленным внутри него подпружиненным относительно втулки коническим затвором, снабженным цилиндрическими хвостовиками, один из которых выступает за торцевую поверхность золотника и взаимодействует с соосно расположенным подпружиненным толкателем поршня, запоршневое пространство которого снабжено регулировочным винтом и связано дросселем с полостью управления клапаном, при этом ступени внешней поверхности золотника плавно соединены вогнутым пояском, а золотник дополнительно снабжен радиальным дроссельным отверстием, расположенным в зоне ступени, образующей кольцевое дроссельное отверстие, и соединяющим отводящий канал с внутренней полостью золотника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидроавтоматики, может быть использовано в станкостроении, арматуростроении и предназначено для защиты систем от превышения в них давления свыше допустимой нормы.

Известен "Запорно-регулирующий элемент тормозного клапана", см. патент на полезную модель №30849, в котором подпружиненный золотник выполнен в виде цилиндрической втулки с открытыми торцами и ступенчатой проточкой на наружной поверхности. Однако данное техническое решение сложно в конструктивном выполнении.

Известен предохранительный клапан классического типа, включающий корпус со сквозной основной рабочей полостью, в которой расположены втулка и плавающее седло, подпружиненный затвор, имеющий уплотнения между его внешней поверхностью и втулкой, и снабженный на входе дросселирующим отверстием, связанным с его внутренней полостью, и управляющий клапан, дросселирующая щель которого связана с основной рабочей полостью сзади по ходу движения среды (см. а.с. СССР №1164488, кл. F16К 17/10, 1983 г.). При прижатом к плавающему седлу затворе в идеале рабочая среда должна протекать только через дроссельное отверстие внутри затвора и его внутреннюю полость, не попадая в область слива. При отжиме затвора от плавающего седла, что происходит при срабатывании управляющего клапана, рабочая жидкость устремляется в область слива, давление в системе сбрасывается. Втулка изолирует область слива от основной полости посредством уплотнения, а при отжиме пружины затвора последний совершает возвратно-поступательное движение вдоль втулки, при этом уплотнение всегда находится под действием сил трения. Такое техническое решение не обеспечивает надежное протекание технологического процесса. Во-первых, дросселирущее отверстие в затворе эффективно работает в небольшом диапазоне давления соизмеримом с жесткостью пружины затвора. При резком перепаде давления, или других параметров рабочей среды затвор "захлебывается" или не срабатывает. Уплотнения при этих условиях начинают подтекать и быстро изнашиваются. Промежуточная втулка, являющаяся дополнительным звеном и установленная на уплотнениях, уменьшает надежность протекания технологического процесса.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является техническое решение, описанное в книге Свешников В.К. "Станочные гидроприводы", справочник, 3-е издание М. Машиностроение, 1995 г, стр.448, где в корпусе выполнены входной и выходной каналы, ступенчатая цилиндрическая расточка, в которой перемещается подпружиненный золотник, взаимодействующий с толкателем поршня, золотник выполнен со ступенчатой внутренней полостью, в которой установлен подпружиненный затвор, а золотник снабжен отверстиями, посредством которых рабочая среда из расточки воздействует на затвор. Однако данное техническое решение не обеспечивает надежное выполнение технологического процесса работы, так как в данной конструкции отсутствует плавное изменение потока рабочей жидкости из входного канала в выходной при попутных нагрузках.

Технической задачей заявленного технического решения является: повышение надежности технологического процесса, упрощение конструкции, обеспечивающей плавность изменения потока при попутных нагрузках в магистралях.

Поставленная задача достигается тем, что в клапане обратном управляемом, содержащем корпус, выполненный с подводящим, отводящим каналами и многоступенчатой цилиндрической внутренней расточкой и снабженный упором, золотником со ступенчатой внешней поверхностью и ступенчатой внутренней полостью, внутри которой установлен подпружиненный затвор, подводящий и отводящий каналы расположены со смещением в диаметрально противоположном направлении от оси многоступенчатой цилиндрической расточки, а одна из ступеней многоступенчатой цилиндрической расточки выполнена с коническим седлом, образующим при взаимодействии с золотником дроссельное круговое отверстие переменного сечения, а внутренняя полость золотника выполнена в виде трехступенчатой расточкой, в одной из ступеней установлена подпружиненная ступенчатая втулка, снабженная осевым дроссельным отверстием, сообщающимся с полостью управления клапаном, а другая внутренняя ступень золотника образует переменное кольцевое дроссельное отверстие с соосно установленным внутри него подпружиненным относительно втулки коническим затвором, снабженным цилиндрическими хвостовиками, один из которых выступает за торцевую поверхность золотника и взаимодействует с соосно расположенным подпружиненным толкателем поршня, запоршневое пространство которого снабжено регулировочным винтом и связано дросселем с полостью управления клапаном, при этом ступени внешней поверхности золотника плавно соединены вогнутым пояском, а золотник дополнительно снабжен радиальным дроссельным отверстием, расположенным в зоне ступени, образующей кольцевое дроссельное отверстие, и соединяющим отводящий канал с внутренней полостью золотника.

На чертеже представлен клапан обратный управляемый.

Клапан обратный управляемый содержит корпус 1, выполненный с подводящим 2 и отводящим 3 каналами, многоступенчатой цилиндрической расточкой 4, одна из ступеней 5 которой выполнена с коническим седлом 6. Отводящий 3 и подводящий 2 каналы расположены в диаметрально противоположном направлении от оси многоступенчатой расточки 4 и со смещением относительно друг друга на расстоянии А. В полости многоступенчатой расточки 4 перемещается золотник 7, внешняя поверхность которого выполнена из двух ступеней 8, 9, которые плавно соединены вогнутым пояском 10. Коническое седло 6 при взаимодействии с золотником 7 образует кольцевое дроссельное отверстие 11 переменного сечения, степень открытия которого зависит от напора давления рабочей среды на торец золотника 7. Полость 12 золотник 7 выполнена в виде трехступенчатой внутренней расточки, в одной из ступеней установлена подпружиненная пружиной 13 ступенчатая втулка 14, снабженная осевым дроссельным отверстием 15, взаимодействующим с полостью 16 управления клапаном. Противоположная внутренняя ступень 17 золотника 7 образует переменное дроссельное отверстие 18, в которое установлен подпружиненный пружиной 19 относительно втулки 14 конический затвор 20, снабженный цилиндрическими хвостовиками 21, 22. Хвостовик 21 выступает за торцевую поверхность 23 золотника 7, а на хвостовик 22 одета пружина 19, другой конец которой одет на одну из ступенек втулки 14. В зоне переменного дроссельного отверстия 18 в золотнике 7 выполнено радиальное дроссельное отверстие 24, соединяющее отводящий 3 канал с внутренней полостью 12 золотника 7. Соосно коническому затвору 20 в многоступенчатой цилиндрической расточке 4 установлен подпружиненный пружиной 25 толкатель 26 поршня 27, запоршневое пространство 28 которого снабжено регулировочным винтом 29 и связано посредством дроссельного отверстия 30 с полостью управления клапаном.

Клапан обратный управляемый работает следующим образом. При подъеме или выдвижении исполнительного механизма рабочая жидкость подается из подводящего 2 канала в отводящий 3 канал, при этом жидкость, воздействуя на торец 23 золотника 7, перемещает его вместе с затвором 20, тем самым открывается дросселирующее отверстие 11, свободно пропускающее рабочую жидкость. После прекращения подачи рабочей жидкости под действием пружины 13 и в результате давления, возникшего в управляющей полости 16 через дроссели 24 и 15, золотник 7 с затвором 20 прижимается к коническому седлу 6, запирая кольцевые дроссельные отверстия 11, а следовательно, запирается давление в отводящем канале 3. Обратный переток жидкости из канала 3 в канал 2 возможен только при воздействии на цилиндрический хвостовик 21 толкателем 26 за счет силы, возникающей в подпоршневой полости 28, или винтом 29. Перемещаясь под действием толкателя 26, открывается кольцевое дроссельное отверстие 18, а золотник 7 еще прижат к коническому седлу 6 силой, создаваемой в управляющей полости 16. Поток жидкости из полости 3 через радиальное дроссельное отверстие 24 и переменное дроссельное отверстие 18 направляется в полость 2 и рабочий механизм опускается. При постепенном перемещении затвора 20 увеличивается поток жидкости через переменное дроссельное отверстие 18 до тех пор, пока не ограничится пропускной способностью дроссельного отверстия 24. При дальнейшем увеличении проходного сечения переменного дроссельного отверстия 18 снижается давление в полости 12 золотника 7, а следовательно, и в управляющей полости 16, тем самым меняется соотношение сил, воздействующих на золотник 7 на его внешнюю поверхность в зоне вогнутого пояска 10 с одной стороны, и сил, воздействующих на золотник со стороны управляющей полости 16 совместно с пружиной 13 до тех пор, пока первая не превзойдет вторую. Золотник 7 под действием разности сил начнет перемещаться вправо, тем самым открывая переменное кольцевое дроссельное отверстие 11, открывая проход основного потока рабочей жидкости из подводящего канала 2 в отводящий 3, в то же время уменьшается поперечное сечение переменного дроссельного отверстия 18.

Таким образом, положение золотника 7, регулирующего основной поток рабочей жидкости, зависит от положения затвора 20, регулирующего параллельный поток рабочей жидкости, управление которым обеспечивается толкателем 26 за счет давления в управляющей полости или винтом 29.

Предложенная конструкция обеспечивает плавное изменение потока рабочей жидкости при попутных нагрузках в подвижном золотнике, т.е. обеспечивается плавное опускание и подъем исполнительного органа при сохранении заданных скоростей перемещения.