Гідравлічний клапан

1 Гідравлічний клапан, що містить корпус з двоступеневим осьовим отвором, порожнини ступенів якого з'єднані з приєднуючими каналами, золотник з кільцевими виступами, розташований з можливістю осьового переміщення між позиціями з'єднання та роз'єднання приєднуючих каналів, привід переміщення золотника, запірний орган з ущільненням, розташованим з можливістю осьового переміщення у замкненій кільцевій порожнині, утвореній у позиції роз'єднання каналів поверхнями золотника, ступінчастого отвору та розташованої між кільцевими виступами золотника підпружиненої захисної втулки до торцевого стику и з суміжною деталлю, який відрізняється тим, що замкнена кільцева порожнина з'єднана каналом або каналами з порожниною ступеня більшого діаметра, з можливістю переміщення ущільнення під захисну втулку до розкриття стику та розкриття стику після упору ущільнення у захисну втулку при течи рідини з боку ступеня отвору меншого діаметра 2 Гідравлічний клапан за п 1, який відрізняється тим, що внутрішня циліндрична поверхня замкненої кільцевої порожнини утворена поверхнею золотника, а зовнішня циліндрична поверхня - внутрішньою поверхнею захисної втулки до стику її з уступом отвору корпуса і далі поверхнею ступеня меншого діаметра, по торцях кільцева порожнина обмежена з одного боку внутрішнім кільцевим виступом втулки, а з іншого - упорним кільцевим виступом золотника, причому відстані від стику втулки з уступом корпуса до торців замкненої кільцевої порожнини - не менші ширини ущільнення 3 Гідравлічний клапан за п 1, який відрізняється тим, що зовнішня циліндрична поверхня замкненої кільцевої порожнини утворена поверхнею ступеня більшого діаметра, внутрішня циліндрична повер хня - зовнішньою поверхнею захисної втулки до стику и із запірним кільцевим виступом золотника і далі поверхнею цього кільцевого виступу, по торцях кільцева порожнина обмежена з одного боку ЗОВНІШНІМ кільцевим виступом втулки, а з іншого уступом отвору корпуса, причому відстані від стику втулки із запірним кільцевим виступом золотника до торців замкненої кільцевої порожнини - не менше ширини ущільнення 4 Гідравлічний клапан за п 1, який відрізняється тим, що корпус забезпечений розташованим СПІВВІСНО існуючому додатковим двоступеневим отвором, в якому розташований додатковий запірний орган, при цьому порожнина меншого ступеня отвору з нормально закритим запірним органом з'єднана з порожниною більшого ступеня отвору з нормально відкритим запірним органом, причому золотник виконаний із знімними кільцевими виступами з можливістю установки на нього захисних втулок 5 Гідравлічний клапан за п 4, який відрізняється тим, що нормально відкритий запірний орган виконаний з замкненою кільцевою порожниною за п 2, а нормально закритий - за п 3, при цьому порожнина більшого ступеня отвору з нормально відкритим запірним органом розташована поруч з порожниною меншого ступеня отвору з нормально закритим запірним органом 6 Гідравлічний клапан за п 4, який відрізняється тим, що нормально відкритий запірний орган виконаний з замкненою кільцевою порожниною за п З, а нормально закритий - за п 2, при цьому порожнина більшого ступеня отвору з нормально відкритим запірним органом розташована поруч з порожниною меншого ступеня отвору з нормально закритим запірним органом 7 Гідравлічний клапан за п 4, який відрізняється тим, що нормально відкритий та нормально закритий запірні органи виконані із замкненою кільцевою порожниною за п 2, при цьому порожнини більших ступенів розташовані поруч та відокремлені розташованим між ними кільцевим виступом золотника О і о> ю ю 57597 Винахід стосується ємкісного пдроприводу та призначений для використання у гідросистемах з малов'язкими робочими рідинами типу водомастильної емульсії Відомий клапан гідравлічний, вміщуючий корпус з двохступеневим вісьовим отвором, порожнини ступеней якого з'єднані з приєднуючими каналами (приєднуючи канали - канали для приєднання клапана до гідравлічної системи, в якій він використаний), золотник з кільцевими виступами, розташований з можливістю вісьового переміщення між позиціями з'єднання та роз'єднання приєднуючих каналів, привод переміщення золотника, запорний орган з ущільненням (Патент СРСР 1358790, кл E21D23/16, 1987) В цьому клапані не забезпечується захист ущільнення запорного органа при течи рідини з боку ступеню меншого діаметру під тиском, сила від якого перебільшує силу пружини, піджимаючею захисну втулку, тому що при цьому розкривається стик між захисною втулкою та уступом корпуса, в результаті чого утворюється зазор, в який витискується ущільнення Найбільш близьким технічним рішенням є клапан гідравлічний, вміщуючий корпус з двохступеневим отвором, порожнини ступеней якого з'єднані з приєднуючими каналами, золотник з кільцевими виступами, розташований з можливістю вісьового переміщення між позиціями з'єднання та роз'єднання приєднуючих каналів, привод переміщення золотника, запорний орган з ущільненням, розташованим з можливістю вісьового переміщення у замкненій кільцевій порожнині, утвореною у позиції роз'єднання каналів поверхнями золотника, ступеневого отвору та розташованої між кільцевими виступами золотника підпружиненої захисної втулки до торцевого стику и з суміжною деталлю (Патент України 6976, кл F15B13/02, E21D23/16, 1995) В цьому відомому клапані передбачений захист від розкриття стику і витиску ущільнення шляхом забезпечення можливості його переміщення в захисну втулку при появленні перепаду тиску на запорному органі з боку ступені меншого діаметру При цьому рідина із замкненої кільцевої порожнини витискується через зазор між втулкою і суміжною деталлю, величина котрого виходить при виготовлені деталей випадковою Однак при великій ємності замкненої кільцевої порожнини, великій швидкості переміщення ущільнення і високому тиску з боку ступені меншого діаметру сила, діюча на захисну втулку з цього боку, може перевищувати силу піджимної пружини, що призводе до розкриття стику і витискуванню ущільнення в утворений зазор В основу винаходу поставлена задача підвищення надійності гідравлічного клапана шляхом виключення можливості розкриття стику замкненої кільцевої порожнини до переміщення ущільнення в захисну втулку і виключення таким чином витиску ущільнення в утворений зазор та його руйнування Поставлена задача вирішується тим, що в гідравлічному клапані, вміщуючому корпус з двохступеневим отвором, порожнини ступіней якого з'єд нані з приєднуючими каналами, золотник з кільцевими виступами, розташований з можливістю вісьового переміщення між позиціями з'єднання та роз'єднання приєднуючих каналів, привод переміщення золотника, запорний орган з ущільненням, розташованим з можливістю вісьового переміщення у замкненій кільцевій порожнині, утвореною у позиції роз'єднання каналів поверхнями золотника, ступеневого отвору та розташованої між кільцевими виступами золотника підпружиненої захисної втулки до торцевого стику и з суміжною деталлю, згідно винаходу, замкнена кільцева порожнина з'єднана каналом або каналами з порожниною ступені більшого діаметру, забезпечуючими можливість переміщення ущільнення під захисну втулку до розкриття стику та розкриття стику після упору ущільнення у захисну втулку при течи рідини з боку ступені отвору меншого діаметРУ Досягаємии технічний результат заключається у слідуючому З'єднання замкненої кільцевої порожнини каналом або каналами з порожниною ступені більшого діаметру знижує опір перетіканню рідини із кільцевої порожнини у порожнину ступені більшого діаметру при переміщенні ущільнення у захисну втулку та, отже, знижує тиск у кільцевій порожнині та виключає можливість розкриття стику при переміщенні через нього ущільнення, витиску ущільнення в утворений зазор та його руйнування При цьому прохідне січення каналів і зусилля піджимної пружини вибираються із слідуючих умов Сила піджаття захисної втулки до уступу при переході ущільнення у захисну втулку має бути не менше сумарного зусилля, діючого в цей час на втулку з боку ступені меншого діаметру Максимальне прохідне січення каналів обмежується умовою виключення витиску у них ущільнення після переходу його у захисну втулку і упору ущільнення в торець замкненої кільцевої порожнини При цьому прохідне січення каналів залежить від опору дросільного кільцевого зазору між поверхнями золотника та отвору меншого діаметРУ Канал, з'єднуючий замкнену кільцеву порожнину з порожниною ступені більшого діаметру, може бути виконаний у вигляді кільцевого зазору між захисною втулкою та суміжною з нею деталлю Крім того, ця задача вирішується слідуючими шляхами Внутрішня циліндрична поверхня замкненої кільцевої порожнини утворена поверхнею золотника, а зовнішня циліндрична поверхня - внутрішньою поверхнею захисної втулки до стику и з уступом отвору корпуса і далі поверхнею ступені меншого діаметру, по торцям кільцева порожнина обмежена з одного боку внутрішнім кільцевим виступом втулки, а з іншого - упорним кільцевим виступом золотника, причому відстані від стику втулки з уступом корпуса до торців замкненої кільцевої порожнини - не менше ширини ущільнення Зовнішня циліндрична поверхня замкненої кільцевої порожнини утворена поверхнею ступені більшого діаметру, внутрішня циліндрична поверхня - зовнішньою поверхнею захисної втулки до 57597 стику и з запорним кільцевим виступом золотника і далі поверхнею цього кільцевого виступу, по торцям кільцева порожнина обмежена з одного боку ЗОВНІШНІМ кільцевим виступом втулки, а з іншого уступом отвору корпуса, причому відстані від стику втулки із запорним кільцевим виступом золотника до торців замкненої кільцевої порожнини - не менше ширини ущільнення Корпус забезпечений розташованим СПІВВІСНО існуючому додатковим двохступеневим отвором, в якому розташований додатковий запорний орган, при цьому порожнина меншої ступені отвору з нормально закритим запорним органом з'єднана з порожниною більшої ступені отвору з нормально відкритим запорним органом, причому золотник виконаний із з'ємними кільцевими виступами з можливістю установки на нього захисних втулок За допомогою цих ознак досягаються також нові технічні результати Додатковий запорний орган забезпечує виконання функції трьохходового розподільного клапана, тобто розширення функціональних можливостей Виконання з'ємними кільцевих виступів золотника з можливістю установки на нього захисних втулок забезпечує збірку та розбірку клапана без розділу золотника по поперечному січенню і зниження його МІЦНОСТІ З'ємні кільцеві виступи дозволяють забезпечити як повну гідравлічну рівновагу золотника, так і задану нерівновагу з метою забеспечення гідравлічного повернення золотника у початковий стан Розширення функціональних можливостей цього клапана забезпечується також слідуючими варіантами виконання запорних органів клапана Нормально відкритий запорний орган виконаний з замкненою кільцевою порожниною за п 2, а нормально закритий - за п 3 формули винаходу, при цьому порожнина більшої ступені отвору з нормально відкритим запорним органом розташована поруч з порожниною меншої ступені отвору з нормально закритим запорним органом Нормально відкритий запорний орган виконаний з замкненою кільцевою порожниною за п 3, а нормально закритий - за п 2 формули винаходу, при цьому порожнина більшої ступені отвору з нормально відкритим запорним органом розташована поруч з порожниною меншої ступені отвору з нормально закритим запорним органом Нормально відкритий та нормально закритий запорні органи виконані із замкненою кільцевою порожниною за п 2 формули винаходу, при цьому порожнини більших ступіней розташовані поруч та відокремлені розташованим між ними кільцевим виступом золотника Технічна суть винаходу пояснюється кресленнями (фіг 1 11) На фіг 1 ,4 показані 2 варіанти виконання клапана в позиціях роз'єднання і з'єднання приєднуючих каналів На фіг 5 11 показані 4 варіанти трьохходового клапана із додатковим запорним органом та з'ємними кільцевими виступами золотника Клапан на фіг 1 вміщує корпус 1 з приєднуючими каналами 2, 3 і двохступеневим отвором із ступенею 4 більшого діаметру, ступенею 5 меншо го діаметру та уступом 6 між ними В отворі корпуса розташован золотник 7 з кільцевими виступами, розташованими з можливістю вісьового переміщення між позиціями з'єднання та роз'єднання приєднуючих каналів Важіль 8 є приводом переміщення золотника Захисна втулка 9 з кільцевим виступом 10 на торці піджата пружиною 11 і розташована між кільцевими виступами 12,13 золотника Ущільнення 14 розташоване в замкненій кільцевій порожнині 15, котра, згідно винаходу, з'єднана каналом 16 з порожниною ступені 4 більшого діаметру Канал може бути виконаний у вигляді кільцевого зазора 17 (фіг 2) між захисною втулкою та золотником Усі варіанти клапана вміщують елементи, функціонально ВІДПОВІДНІ переліченим елементам В гідравлічному клапані на фіг1, 2 внутрішня циліндрична поверхня 18 замкненої кільцевої порожнини 15 утворена поверхнею золотника, а зовнішня циліндрична поверхня 19 - внутрішню поверхнею захисної втулки до стику и з уступом 6 отвору корпуса і далі поверхнею ступені 5 меншого діаметру, по торцям кільцева порожнина обмежена з одного боку внутрішнім кільцевим виступом 10 втулки, а з іншого - упорним кільцевим виступом 12 золотника, причому відстані 20, 21 від стику втулки з уступом корпуса до торців замкненої кільцевої порожнини - не менше ширини ущільнення 14 В гідравлічному клапані на фіг 3, 4 зовнішня циліндрична поверхня замкненої кільцевої порожнини 23 з ущільненням 24 утворена поверхнею ступені 4 більшого діаметру, внутрішня циліндрична поверхня 25 - зовнішньою поверхнею захисної втулки 26 до стику її з запорним кільцевим виступом 27 і далі поверхнею цього кільцевого виступу, по торцям кільцева порожнина обмежена з одного боку ЗОВНІШНІМ кільцевим виступом 28 захисної втулки 26, а з іншого - уступом 6 отвору корпуса, причому відстані 29, ЗО від стику втулки з запорним кільцевим виступом золотника до торців замкненої кільцевої порожнини - не менше ширини ущільнення 24 Захисна втулка 26 піджата пружиною 31 і розташована між кільцевими виступами 27, 32 золотника Кільцевий зазор 17 може бути як суцільним, так і з розривами (фіг 4) при центровці захисної втулки за допомогою виступів типу ШЛІЦІВ В трьохходовому клапані на фіг 5 11 корпус забезпечений розташованим СПІВВІСНО існуючому додатковим двохступеневим отвором, в якому розташований додатковий запорний орган Кільцеві виступи золотника виконуються з'ємними у різних сукупностях, забеспечуючих можливість установки захисних втулок на золотник При цьому поршневий кільцевий виступ золотника може бути виконаний, наприклад, у вигляді двох з'ємних кільцевих виступів 41, 42, між якими розташоване ущільнення 43 (фіг 5) В початковому стані клапана гідравлічна нерівновага золотника задається умовами забезпечення гідравлічного повернення золотника у початковий стан та прийнятного зусилля переключення клапана Це забезпечується вибором ВІДПОВІДНОГО співвідношення діаметрів кільцевих виступів золотника 57597 В гідравлічному клапані на фіг 5, 6 нормально відкритий запорнии орган виконаний з замкненою кільцевою порожниною за п 2 формули винаходу (див фіг 2), а нормально закритий - за тт 3 (див фігЗ) Упорний кільцевий виступ 44 золотника виконаний з'ємним, що забезпечує установку на золотник підпружиненої захисної втулки 9 З'ємні кільцеві виступи поршня 41, 42 забезпечують установку на золотник підпружиненої захисної втулки 26 Кільцеві виступи 41, 44 на обох кінцях золотника зафіксовані стопорними кільцями 45, 46 Порожнина більшої ступені 4 отвору з нормально відкритим запорним органом розташована поруч з порожниною меншої ступені 5 отвору з нормально закритим запорним органом В гідравлічному клапані на фіг 7 з'ємним виконаний не упорний 12, а запорнии 47 кільцевий виступ золотника з ущільненням 48, що забезпечує установку підпружиненої захисної втулки 9 з лівого кінця золотника Запорнии кільцевий виступ зафіксован стопорним кільцем 49 В отвору корпуса встановлена додаткова зворотна пружина 50 Ущільнення 14, 24 встановлені у манжетах 51, 52 В гідравлічному клапані на фіг 8, 9 нормально відкритий запорнии орган виконаний з замкненою кільцевою порожниною за п 3 формули винаходу {див фіг 4), а нормально закритий - за п 2 (див фіг1) Порожнина меншої ступені 5 отвору з нормально відкритим запорним органом з'єднана з приєднуючим каналом 55 Порожнина більшої ступені 4 отвору з нормально відкритим запорним органом розташована поруч з порожниною меншої ступені 5 отвору з нормально закритим запорним органом Поршневі та упорний кільцеві виступи виконані з'ємними, що забеспечує установку на золотник підпружинених захисних втулок Переміщення з'ємного кільцевого виступу 56 у бік нормально відкритого запорного органа обмежено ободком 57 золотника В гідравлічному клапані на фіг 10, 11 нормально відкритий та нормально закритий запорні органи виконані із замкненою кільцевою порожниною за п 2 формули винаходу (див фіг 1, 2), причому порожнини більших ступіней розташовані поруч та відокремлені розташованим між ними кільцевим виступом 58 золотника та ущільненням 59 Порожнина меншої ступені 5 отвору з нормально закритим запорним органом з'єднана каналами 60,61 з порожниною більшої ступені 4 отвору з нормально відкритим запорним органом Між ущільненями 14 та 43 встановлена втулка 62 При цьому кільцевий виступ, розташований на правому КІНЦІ втулки, виконує функцію упорного кільцевого виступу золотника, а кільцевий виступ, розташований на лівому КІНЦІ втулки, виконує функцію з'ємного кільцевого виступу поршня З'ємні кільцеві виступи зафіксовані стопорними кільцями 45, 46 Гідравлічний клапан діє слідуючим чином В початковому стані клапана (фиг 1) золотник знаходиться в крайньому правому положенні При цьому ущільнення 14 тиском рідини підтискується до правого торцю замкненої кільцевої порожнини, а захисна втулка 9 пружиною 11 та рідиною підтиснута до уступу 6 отвору корпуса Приєднуючи канали 2 і 3 роз'єднані між собою При повороті важеля 8 золотник 7 переміщу 8 ється у ліве положення При цьому спочатку ущільнення 14 разом з золотником переміщується під захисну втулку 9, витискуючи рідину із замкненої кільцевої порожнини через канал 16 Потім ущільнення опирається у кільцевий виступ 10 захисної втулки і далі переміщується у крайнє ліве положення разом зі втулкою (фіг 2) Стик між захисною втулкою та уступом 6 розкривається, приєднуючі канали 2 і 3 з'єднується між собою Повернення золотника у початковий стан може здійснюватися як додатковою пружиною, так і під тиском рідини за рахунок часткової гідравлічної нерівноваги золотника При течи рідини з боку ступені 5 меншого діаметру (фіг 1) рідина поступає у замкнену кільцеву порожнину через дросельний зазор між кільцевим виступом 12 золотника та отвором 5 і переміщує ущільнення 14 у захисну втулку 9 При переключенні клапана на фіг 3 захисна втулка 26 переміщується разом з золотником управо до опору в ущільнення 24 При подальшому переміщенні золотника стик між захисною втулкою 26 та кільцевим виступом 27 розкривається Канал 2 з'єднується з каналом 3 (фіг 4) При течи рідини з боку ступені 5 меншого діаметру (фігЗ) рідина поступає у замкнену кільцеву порожнину через дросельний зазор між кільцевим виступом 27 золотника та отвором 5 і переміщує ущільнення 24 у захисну втулку 26 В початковому стані трьоходового клапана (фіг 5) золотник 7 знаходиться в лівому крайньому положенні При цьому канал 3 роз'єднаний запорним виступом 27 від каналу 2 і з'єднаний з отвором 5 При повороті важеля 8 золотник переміщується в праве положення (фіг 6) При цьому захисна втулка 9 підходе до уступу 6 корпуса і зупиняється Канал 3 роз'єднується від отвору 5 Захисна втулка 26 переміщується услід за запорним виступом 27 до опору виступом 28 в ущільнення 24 При подальшому переміщенні золотника стик між втулкою 26 та виступом 27 розкривається і канал 2 з'єднується з каналом 3 Ущільнення 14 тиском рідини переміщується в отвір 5 При поверненні золотника в початкове положення спочатку запорнии виступ 27 від'єднує канал 3 від каналу 2, а потім розкривається стик між уступом 6 корпуса та втулкою 9 і канал 3 з'єднується з отвором 5 Трьохходові клапани по іншим варіантам діють аналогічним чином В клапані на фіг 7 показаний приклад повернення золотника в початкове положення додатковою пружиною 50 В початковому стані клапана на фіг 8 запорнии орган із захисною втулкою 26 із ЗОВНІШНІМ кільцевим виступом знаходиться в нормально відкритому, а запорнии орган із захисною втулкою 9 із внутрішнім кільцевим виступом - в нормально закритому положенні При переключенні клапана запорнии виступ 27 золотника підходе до торцю захисної втулки 26 (фіг 9) та роз'єднує канали З І 55 При подальшому переміщенні золотника ущільнення 14 опирається у кільцевий виступ захисної втулки 9 та відводе и від уступу корпуса Канал 2 з'єднується з каналом 3 При поверненні золотника у початкове положення канал 3 спочатку від'єднується від каналу 2, а потім з'єднується з ка 57597 10 налом 55 через канали 60, 61 з'єднується з каналом З В гідравлічному клапані на фіг 10, 11 при пеВинахід може бути використаний у вугільній реміщенні золотника управо спочатку канал 3 віпромисловості та інших галузях ДІЯЛЬНОСТІ д'єднується від правого отвору 5, а потім канал 2 Э8 24 £6 9 3 6 5 7/////77/Ж/////// ІЗ 11 16 10 18 £0 £1 12 5 7 Фшг 1 5 2A 9 1 5 2 4 1 17 /////A//Y7::Z7V7/ \ 49 4 4 1 5 8 7 2 0 Фіг 7 4 32 ЗІ 26 29 5 5 30 27 27 26 3 57 £ 9 14 Ф(ІГ 9 11 57597 12 г Комп'ютерна верстка О Воробей А 58 59 Підписано до друку 05 07 2003 А 3 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна 5