Распределительное устройство

 

Использование: в системах управления машин и исполнительных механизмов. Сущность изобретения: в цилиндрической расточке корпуса с нагнетательным и рабочим каналами установлен с образованием сообщенных между собой нагнетательной и рабочей полостей шариковый клапан. Шарик расположен с возможностью взаимодействия с пружиной клапана и с толкателем. В корпусе выполнен сливной канал с образованием в расточке сливной полости, сообщенной с рабочей полостью распределительного устройства. Шариковый клапан расположен в районе с возможностью поочередного запирания сливной и нагнетательной полостей. Клапан снабжен корпусом, установленным в расточке соосно и имеющим глухое осевое и пересекающее его радиальное отверстия, сообщенные с нагнетательной магистралью. В глухом отверстии размещена пружина. Шарик расположен в рабочей полости. Толкатель связан с механизмом управления с возможностью осевого перемещения в сливной и рабочей полостях расточки. 7 ил.

Изобретение относится к общему машиностроению, а именно, к устройствам по распределению рабочей среды, и может быть использовано в системах управления машин и исполнительных механизмов различного назначения.

Известен распределитель управления гидропневмодвигателем, содержащий механизм управления и корпус с напорными и сливными каналами, в цилиндрических расточках которого установлены с образованием напорных и сливных полостей два распределительных устройства, сообщенных коммуникационными каналами и выполненные в виде золотников. Золотник содержит уплотнительную втулку и установленные с возможностью поочередного запирания напорной и сливной полостей два запорных элемента в виде шаров, взаимодействующих друг с другом через толкатель. Напорная полость каждого золотника связана со сливной полостью другого (СССР, N 1198270, 09.12.83, F 15 B 13/02).

Недостатком известного технического решения является то, что распределительные устройства в нем взаимосвязаны, так как для распределения рабочей среды на слив (или нагнетание) используется напорная полость одного и сливная полость другого распределительного устройства, что не позволяет использовать каждый из распределительных устройств в автономном режиме. В результате сужаются функциональные возможности распределительного устройства, так как это не позволяет использовать его для управления исполнительными механизмами с нечетным числом рабочих полостей, требующих периодического слива рабочей жидкости. Кроме того, использование золотников обуславливает возможность перетечки рабочей среды и ухудшает эксплуатационные характеристики известного распределительного устройства.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является распределитель клапанный крепи МТ (В.Н. Хорин "Расчет и конструирование механизированных крепей", М. Наука, 1986 г. с. 115-116, рис. 41). Распределитель состоит из 4-х распределительных устройств, размещенных в цилиндрических расточках корпуса. Каждое распределительное устройство содержит шариковый клапан с пластмассовым седлом и пружиной и размещен в цилиндрической расточке с образованием нагнетательной и рабочей полостей. Шарик, кроме того, механически управляется толкателем и расположен в нагнетательной полости распределительного устройства.

К недостаткам распределительного устройства, используемого в известном распределителе, относится возможность выполнения одним распределительным устройством только одной из функций: открывание или закрывание канала для рабочей среды, что сужает его функциональные возможности. Кроме того, нагнетательный канал в известном распределительном устройстве перекрывается путем поджатия шарика клапана к седлу пружиной и давлением в нагнетательном канале, так как шарик клапана расположен в нагнетательной полости. Поэтому плотность прижима поверхности шарика к седлу в сильной степени зависит от состояния пружины и величины давления в нагнетательном канал. При совокупных отрицательных факторах это увеличивает вероятность возникновения перетечки рабочей среды, что ухудшает эксплуатационные характеристики известного распределительного устройства.

Поставленной задачей является расширение функциональных возможностей и улучшение эксплуатационных характеристик.

Задача решается таким образом, что в распределительном устройстве, содержащем корпус с нагнетательным и рабочим каналами, в цилиндрической расточке которого установлен с образованием сообщенных между собой нагнетательной и рабочей полостей шариковый клапан, шарик которого расположен с возможностью взаимодействия с пружиной клапана и с толкателем, жестко связанным с механизмом управления распределительным устройством, корпус снабжен сливным каналом с образованием в цилиндрической расточке сливной полости, сообщенной с рабочей полостью распределительного устройства, а шариковый клапан расположен в расточке корпуса с возможностью поочередного запирания сливной и нагнетательной полостей, для чего клапан снабжен корпусом, установленным в цилиндрической расточке соосно и имеющим глухое осевое и пересекающее его радиальное отверстия, сообщенные с нагнетательной магистралью, кроме того, в глухом осевом отверстии корпуса клапана размещена пружина, а шарик клапана расположен в рабочей полости распределительного устройства, при этом толкатель связан с механизмом управления с возможностью осевого перемещения в сливной и рабочей полостях цилиндрической расточки корпуса распределительного устройства.

На фиг. 1 изображено распределительное устройство (продольный разрез); на фиг. 2 распределитель из двух распределительных устройств; на фиг. 3, 4, 5 сечения А-А, Б-Б, В-В соответственно; на фиг. 6, 7 схемы, поясняющие работу предлагаемого распределителя с исполнительными механизмами с одной и двумя рабочими полостями.

Распределительное устройство содержит корпус 1 с рабочим 2, сливным 3 и нагнетательным 4 каналами. В цилиндрической расточке 5 корпуса 1 установлен с образованием рабочей 6 и сливной 7 полостей шариковый клапан, который содержит корпус 8 и шарик 9, связанный с толкателем 10. Корпус 8 клапана имеет поперечное отверстие 11 и пересекающую отверстие 11 глухое цилиндрическое отверстие 12, в котором размещена пружина 13. Пружина 13 взаимодействует с шариком 9 с возможностью поочередного запирания нагнетательной 14 и сливной 7 полостей. Корпус 8 клапана выполнен цилиндрическим и установлен в расточке 5 соосно. Нагнетательная полость 14 образована цилиндрическим отверстием 12 в корпусе клапана 8 и сообщена с нагнетательным каналом 4 через отверстие 11 в корпусе клапана. Толкатель 10 жестко соединен с механизмом управления 15 с возможностью осевого перемещения в сообщенных между собой сливной 7 и рабочей 6 полостях распределительного устройства. В примере выполнения распределительного устройства роль механизма управления выполняет винт, с которым жестко связан толкатель 10. Герметичность соединения деталей обеспечивают уплотнители 16, 17, 18.

При использовании распределительного устройства для работы с исполнительными механизмами с одной или несколькими рабочими полостями, для каждой рабочей полости подключают одно распределительное устройство (фиг. 4а, б).

Рассмотрим работу распределительного устройства для двух случаев: 1) управление работой исполнительного механизма с одной рабочей полостью, 2) управление работой исполнительного механизма с двумя рабочими полостями.

В первом случае при подаче рабочей среды под давлением в нагнетательный канал 4 в исходном положении нагнетательная полость перекрыта шариком 9 клапана. При этом винт механизма управления 15 завернут до упора и толкатель 10 плотно прижимает шарик 9 к кромкам глухого отверстия 12. Для подачи рабочей среды в рабочую полость 19 исполнительного механизма (фиг. 4а) винт механизма управления 15 отворачивают. При этом шарик 9 под действием пружины 13 и давления рабочей среды перемещается вслед за толкателем 10 вверх и при его крайнем верхнем положении перекрывает сливную полость 17, одновременно открывая нагнетательную полость 14. Рабочая среда под давлением поступает в рабочую полость 19 исполнительного механизма.

Для слива рабочей жидкости винт механизма 15 заворачивают до упора и через толкатель 10 прижимают шарик 9 к кромкам глухого отверстия 12, тем самым перекрывая нагнетательную полость 14 и открывая сливную полость 7. При этом рабочая среда поступает из pабочей полости 19 исполнительного механизма через рабочую полость 6 и сливную полость 7 распределительного устройства в сливной канал 3 и наоборот.

Во втором случае при подаче рабочей среды под давлением в нагнетательные каналы 4₁, 4₂ распределительных устройств (фиг. 2,4б) в исходном положении нагнетательные полости 14 обоих распределительных устройств так же, как и в первом случае, перекрыты. Для подачи рабочей среды в полость 20 открывают нагнетательную полость 14 правого распределительного устройства. Затем перемещением исполнительного механизма 15 открывают сливную полость 7 правого распределительного устройства и открывают нагнетательную полость 14 левого распределительного устройства. В результате рабочая среда поступает в рабочую полость 21 исполнительного механизма при одновременном сливе рабочей среды из полости 20, что приводит к перемещению рабочего органа исполнительного механизма.

При использовании предлагаемого распределительного устройства для управления работой исполнительного механизма с тремя и более рабочими полостями количество распределительных устройств соответствует числу рабочих полостей исполнительного механизма последовательность нагнетания и слива рабочей среды в полости определяется программной работы исполнительных механизмов.

По сравнению с прототипом предлагаемое распределительное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, так как позволяет совместить в одном распределительном устройстве две функции: закрывание или открывание нагнетательного канала при одновременном открывании или закрывании канала слива, что отсутствует в прототипе. Кроме того, это свойство позволяет использовать его для обслуживания исполнительных механизмов как в совокупности с аналогичными ему распределителям, так и автономно. При этом при работе с многополостными исполнительными механизмами предлагаемых распределительных устройств требуется в два раза меньше, чем распределительных устройств по прототипу. Кроме того, благодаря тому, что распределительное устройство при перекрытом нагнетательном канале соединяет рабочую полость исполнительного механизма со сливным баком, появляется возможность задать рабочему органу исполнительного механизма любое исходное положение либо вручную, либо под воздействием возвратной пружины и т.п. что позволяет при использовании предлагаемого распределителя уменьшить холостой ход рабочего органа исполнительного механизма и также расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства.

Благодаря тому, что шарик клапана в предлагаемом распределительном устройстве расположен в его рабочей полости, сообщенной с нагнетательной и сливной полостями, а толкатель, с которым взаимодействует шарик, жестко связан с механизмом управления с возможностью осевого перемещения в сливной и нагнетательной полостях, нагнетательная полость в предлагаемом устройстве запирается путем поджатия шарика толкателем к кромкам глухого осевого отверстия в корпусе клапана, т.е. путем создания силового замыкания. Это позволяет создать усилие поджатия шарика, исключающее утечку рабочей среды из нагнетательного канала, что улучшает эксплуатационные характеристики устройства, в то время как в прототипе для перекрытия нагнетательного канала используют кинематическое замыкание, которое создается пружиной клапана при ее взаимодействии с шариком, который в данном случае конструктивно расположен в нагнетательной полости. Это создает условия, при стечении отрицательных факторов (слабая пружина, пониженное давление в нагнетательном канале), для перетечки рабочей среды.

Формула изобретения

Распределительное устройство, содержащее корпус с нагнетательным и рабочим каналами, в цилиндрической расточке которого установлен с образованием сообщенных между собой нагнетательной и рабочей полостей шариковый клапан, шарик которого расположен с возможностью взаимодействия с пружиной клапана и с толкателем, отличающееся тем, что в корпусе выполнен сливной канал с образованием в цилиндрической расточке сливной полости, сообщенной с рабочей полостью распределительного устройства, а шариковый клапан расположен в расточке корпуса с возможностью поочередного запирания сливной и нагнетательной полостей, для чего клапан снабжен корпусом, установленным в цилиндрической расточке соосно и имеющим глухое осевое и пересекающее его радиальное отверстия, сообщенные с нагнетательной магистралью, кроме того, в глухом осевом отверстии корпуса клапана размещена пружина, а шарик клапана расположен в рабочей полости распределительного устройства, при этом толкатель связан с механизмом управления с возможностью осевого перемещения в сливной и рабочей полостях цилиндрической расточки корпуса распределительного устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7