Гальмівний клапан

Винахід відноситься до гідроприводу самохідних стрілових кранів з робочим тиском 25МПа і застосовується в лініях живлення механізмів лебідки, підйому і висування стріли, приводи яких вимагають безперешкодного проходу робочої рідини при включенні на підйом - прямому ході - і сповільненого проходу робочої рідини для пониження швидкості навантаженого механізму при опусканні вантажу чи стріли зворотному ході. Відомий, як аналог, гальмівний клапан, що містить дві розташовані в різних осях порожнини корпуса, з’єднані каналами, в одній порожнині встановлений легко підпружинений зворотний клапан, в другій - запірнорегулюючий елемент з золотником і співвісний йому стакан з підпружиненим від золотника поршнем, спряженим з регулювальним гвинтом [див., наприклад, книжку УДК 69.057.7 О.А.Смирнов и др. "Гидравлические стреловые краны на специальном шасси". М. "Высшая школа", 1987р. Рис.46 на стор.62, ксерокопія якої додана в 1-му примірнику]. При прямому ході механізму безперешкодно відкривається тиском робочої рідини легко підпружинений зворотний клапан і робоча рідина вільно проходить із вхідного каналу у ви хідний, а при зворотному ході цей клапан закривається і робоча рідина сповільнено дроселюється через щілини між сідлом корпуса і запірнорегулюючим елементом, забезпечуючи сповільнений плавний зворотний хід механізму. Недоліком аналога є великі габарити, маса і металомісткість корпуса гальмівного клапана, зумовлена наявністю двох, розташованих і різних осях порожнин. Відомий також, вибраний як прототип за більшістю співпадаючих суттєви х ознак, гальмівний клапан, що містить корпус з кришками і з одним багатоступеневим центральним отвором, сполученим з вхідним, вихідним та керуючим каналами, сідло в корпусі, підпружинений в осьовому напрямі до сідла золотник, запірний конус якого має ззовні шліцові щілини, а усередині сідло, підпружинений клапан-пілот, змонтований в осьовому отворі золотника, і підпружинений поршень керування, штокова порожнина якого сполучена отвором із вхідним каналом, при цьому розташований усередині клапан-пілот і охоплюючий його запірний конус золотника складають дві концентричні запірні пари [див. опис винаходу до однойменної заявки на патент України №96073041 з рішенням форми В-9 від 02.11.2001p.]. При прямому ході механізму в прототипі робоча рідина надходить через вхідний канал і під тиском зміщує запірний конус з золотником від сідла корпуса та перетікає попри сідло у вихідний канал, клапан-пілот при цьому залишається закритим, а при зворотному ході робоча рідина під тиском подається в керуючий канал і поршень керування кінцем штока відкриває клапан-пілот, внаслідок чого тиск робочої рідини спереду і ззаду запірного конуса золотника вирівнюється, підпружинений запірний конус повертається на сідло, сповільнено дроселюючи робочу рідину через свої шліцові щілини, що забезпечує плавність зворотного ходу. В порівнянні з першим аналогом, прототип має менші габарити, металомісткість і масу внаслідок вилучення з корпуса окремої порожнини для розташування зворотного клапана. Однак, підчас прямого ходу механізму в прототипі застосування конструктивно жорсткіше підпружиненого запорного конуса золотника, замість легко підпружиненого зворотного клапана аналога, тягне за собою втрату потужності внаслідок більшої протидії пружини і турбулентних зави хрень робочої рідини при недоцільному але вимушеному дроселюванні її скрізь шліцові щілини запорного конуса золотника, що є недоліком прототипа. Задачею винаходу є зниження втрат потужності при роботі гальмівного клапана. Для вирішення поставленої задачі запропонована конструкція гальмівного клапана поряд з суттєвими ознаками, властивими для прототипа, такими як корпус з кришками і з одним багатоступеневим центральним отвором, сполученим з вхідним, вихідним та керуючим каналами, сідло в корпусі, відпружинені в осьовому напрямі дві концентричні запірні пари, в т.ч. клапан-пілот і охоплюючий його запірний конус з шліцьовими щілинами і підпружинений поршень керування, штокова порожнина якого сполучена отвором із вхідним каналом, містить нові, відмінні від прототипа суттєві ознаки, а саме - дві концентричні запірні пари концентрично охоплені третьою запірною парою, яка складається із зворотного клапана, спряженого ззовні з сідлом корпуса і виконаного усередині з власним сідлом, спряженим з запірним конусом з шліцьовими щілинами. При прямому ході механізму в гальмівному клапані запропонованої конструкції тиск робочоїрідини із вхідного каналу діє на торцеві поверхні усіх трьох концентричних запірних пар, а оскільки діаметр введеної в конструкцію третьої запірної пари - зворотного клапана - є найбільшим і суттєво нарощує загальну торцеву поверхню тиску, то необхідне для зміщення усіх трьох концентричних підпружинених запірних пар зусилля досягається при меншому тиску, в порівнянні з прототипом, і на подачу робочої рідини із вхідного канала у вихідний витрачається менша потужність. При зворотному ході, коли необхідне гальмування механізму за рахунок сповільненого проходу робочої рідини, зворотний клапан щільно лягає на своє сідло в корпусі і дві внутрішні концентричні запірні пари спрацьовують аналогічно прототипу, тобто, тиском робочої рідини в керуючий канал штоком поршня керування відкривають клапан-пілот, внаслідок чого тиск рідини спереду і ззаду запірного конуса з шліцьовими щілинами вирівнюється, підпружинений запірний конус лягає на сідло в центральному отворі зворотного клапана і сповільнено дроселює робочу рідину через свої шліцові щілини, забезпечуючи плавність зворотного ходу механізму. Отже, нова сукупність суттєви х ознак, в порівнянні з прототипом, знижує втрати потужності при роботі гальмівного клапана у відповідності до задачі винаходу. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: на Фіг.1 зображений загальний вид гальмівного клапана в осьовому перетині; на Фіг.2 - перетин по стрілці А-А Фіг.1. З корпусі 1 гальмівного клапана (Фіг.1) виконаний наскрізний багатоступеневий центральний отвір, сполучений з вхідним 2 і вихідним 3 каналами і герметично закритий з торців кришками 4 і 5. В порожнині кришки 4 встановлений поршень керування 6 зі штоком 7, підпружинений в напрямі керуючого каналу 8 пружиною 9. Штокова порожнина поршня керування 6 сполучена із вхідним каналом 2 через отвір 10. Напроти, в центральному отворі корпуса 1 і в порожнині кришки 5 встановлені три концентричні запірні пари, підпружинені назустріч штоку 7 пружинами 11, 12 і 13. Першу запірну пару складає зворотний клапан 14, спряжений гладким конусом з сідлом 15, виконаним в центральному отворі корпуса 1 в проміжку між вхідним 2 і вихідним 3 каналами. Другу запірну пару складає запірний конус 16 зі шліцьовими щілинами 17 (Фіг.1 і 2), спряжений з сідлом 18 (Фіг.1), виконаним в наскрізному центральному отворі зворотного клапана 14. Третю запірну пару складає клапан-пілот 19, спряжений з сідлом 20, виконаним в наскрізному центральному отворі запорного конуса 16. Порожнини позицій 5, 14 і 16 сполучені з вихідним каналом 3, відповідно, отворами 21, 22 і 23. Пружини 12 і 13 встановлені з можливістю регулювання їх зусилля при наладці гальмівного клапана на заданий робочий тиск, для чого пружина 12 оперта на тарілку гвинта 24, а пружина 13 - на гайку 25. Зусилля пружини 11 легке, достатнє лише для підведення зворотного клапана 14 до сідла 15. Гальмівний клапан працює наступним чином: При прямому ході механізму тиск робочої рідини із вхідного каналу 2 (Фіг.1) діє на торцеві поверхні усіх трьох концентричних запірних пар - 14, 16 і 19, а оскільки діаметр зворотного клапана 14 є найбільшим і суттєво нарощує торцеву поверхню тиску, то необхідне для зміщення вправо разом позицій 14, 16 і 19 зусилля досягається при меншому тиску робочої рідини, аніж зусилля для зміщення вправо разом лише двох позицій 16 і 19, і на подачу робочої рідини із вхідного 2 у ви хідний 3 канал витрачається, відповідно, менша потужність. При зворотному ході, коли необхідне гальмування навантаженого механізму за рахунок сповільненого проходу робочої рідини з вихідного каналу 3 у вхідний канал 2, притиснутий тиском робочої рідини зворотній клапан 14 щільно лягає на сідло 15. Для сповільненого пропуску робочої рідини між позиціями 16 і 18 подають тиск робочої рідини в керуючий канал 8 і поршень керування 6, долаючи зусилля пружини 9, переміщується вправо, при цьому робоча рідина з його штокової порожнини через отвір 10 виводиться у вхідний канал 2 на злив. Шток 7 натискає на стрижень клапана-пілота 19, долаючи зусилля пружини 13. Робоча рідина з вихідного каналу 3 через отвори 21 і 23 потрапляє у вхідний канал 2 на злив, з чого починається сповільнений зворотний хід механізму і що веде до вирівнювання тисків робочої рідини спереду і ззаду запірного конуса 16. Подальшим переміщенням поршня керування 6 зі штоком 7 вправо долається зусилля пружини 12 і відкривається прохід робочої рідини через отвір 22 між позиціями 16 і 18 з дроселюванням робочої рідини через шліцові щілини 17, від чого нарощується інтенсивність плавного зворотного ходу механізму. Надалі, оперуючи подачею тиску робочої рідини в керуючий канал 8 здійснюють плавний зворотний хід навантаженого механізму з регулюванням потрібної швидкості зворотного ходу. З припиненням тиску робочої рідини в керуючому каналі 8 підчас зворотного ходу позиції 14, 16 і 19 повертаються на свої сідла і гальмівний клапан спрацьовує, як гідро замок, повністю зупиняючи навантажений механізм. Продовжують зворотний хід після зупинки поновленням подачі тиску робочої рідини в керуючий канал 8.