Предварительно управляемый сервоклапан

 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для управления положением, скоростью и усилием гидроцилиндров и положением, числом оборотов и вращающим моментом гидромоторов. Сервоклапан выполнен с по меньшей мере тремя подключениями к основному потоку через отверстия в управляющей гильзе, в которой размещен управляющий золотник с двумя концевыми участками. Одно из отверстий в гильзе для подключения к основному потоку расположено напротив торцевой поверхности управляющего золотника на его первом концевом участке, а остальные отверстия - со стороны его боковой поверхности. В разгрузочной полости размещена разгрузочная поверхность управляющего золотника, в котором выполнен разгрузочный канал. Посредством канала разгрузочная полость сообщена с первым подключением основного потока. В устройстве предусмотрена пружина возврата, воздействующая на управляющий золотник в направлении его первого концевого участка. Изобретение обеспечивает возможность включения сервоклапана с предварительным управлением в управляющий блок при уменьшении габаритов, повышение надежности и улучшение динамических свойств. 13 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к сервоклапану с предварительным управлением по меньшей мере с тремя подключениями основного потока.

Электрогидравлические сервоклапаны с предварительным управлением в двух- и многоступенчатом исполнении с более, чем двумя подключениями основного потока, например, такие, как четырехходовые клапаны, используются для управления положением, скоростью и усилием цилиндров для линейного перемещения и соответственно положением, числом оборотов и вращающим моментом гидромоторов для вращательного движения, и в каждом случае имеют две вытеснительные камеры.

Такие четырехходовые сервоклапаны в традиционной форме исполнения выполняются в виде пластинчатых клапанов. При этом главный управляющий золотник основной ступени бывает размещен непосредственно в корпусе клапана или в соединенной с корпусом управляющей гильзе. Отверстия подключения основного потока образованы симметрично по отношению к тоже симметричному управляющему золотнику. При этом гидравлическое перемещение главного управляющего золотника происходит при воздействии давления на обе его торцевые плоскости в управляющих камерах, которые расположены с двух сторон корпуса клапана в присоединенных по фланцам торцевых крышках. Эти управляющие камеры связаны через управляющие каналы с управляющим сервоклапаном. Для установки управляющего золотника в центральное положение предусмотрены возвратные пружины.

Клапаны для встраивания в блоки известны в различном исполнении. Имеются сервоклапаны с большими пропускными способностями для встраивания в блоки, однако они имеют лишь 2 присоединения к основному потоку и выполнены в виде клапанных гидро- или пневмоагрегатов. Из области средств передвижения известны вворачиваемые клапаны, устанавливаемые в блоки с 4 подключениями к основному потоку, однако они выполнены как включающие магистральные клапаны с непосредственным магнитным управлением, (см. Mannesmann Rexroth GmbH, "Proportional-und-Servoventil-Technik", Held GmbH, 1988, т.2, с.141-152).

Особое значение при практическом применении сервоклапанов имеет безопасность при повреждении или отказе в системе электрического управления или в управляющем сервоклапане. Такие повреждения не должны приводить к нештатному положению главного управляющего золотника и к связанным с этим неконтролируемым движениям присоединенных цилиндров, например к заклиниванию при сжатии.

Известные решения для многоступенчатых сервоклапанов в пластинчатом исполнении построены так, что дополнительный, электрически приводимый в движение ходовой клапан располагается между сервоклапаном и гидравлической управляющей камерой главного управляющего золотника. При отказах этот ходовой клапан переключается с помощью возвратной пружины обратно в свое основное положение, прерывает соединение с сервоклапаном и соединяет управляющие камеры главного управляющего золотника так, что последние с помощью двух сжимающих пружин, установленных между двумя тарельчатыми пружинами, центрируются в указанном корпусе посередине. Для однозначно определенного соотношения движений цилиндров при центрировании их посередине главного золотника клапан должен иметь положительное перекрытие управляющих поясков, как минимум до источника давления. Это положительное перекрытие управляющих поясков по отношению к нулевому перекрытию четырех управляющих поясков между источником давления, рабочим включением и обратным ходом создают серьезные недостатки, касающиеся обеспечения точности движения цилиндра в цепи регулирования положения и при включении клапана для регулирования давления.

Настоящее изобретение относится непосредственно к предварительно управляемому сервоклапану, который имеет следующие технические особенности: - главный управляющий золотник с первым концевым участком и вторым концевым участком; - управляющую гильзу, в которой управляющий золотник перемещается аксиально; - в управляющей гильзе выполнены последовательно расположенные в аксиальном направлении отверстия по меньшей мере для трех подключений к основному потоку; - первый аксиальный гидравлический соединительный канал, расположенный внутри управляющей гильзы между отверстием для первого подключения к основному потоку и отверстием для второго подключения к основному потоку; - второй аксиальный гидравлический соединительный канал, расположенный внутри управляющей гильзы между отверстием для второго подключения к основному потоку и отверстием для третьего подключения к основному потоку; - первая управляющая полоска управляющего золотника, подключаемая к первому аксиальному соединительному каналу для регулирования потока; - вторая управляющая полоска управляющего золотника, подключаемая к второму аксиальному соединительному каналу для регулирования потока; - первая полость управления, в которой управляющий золотник образует первую эффективную площадь; - вторая полость управления, в которой управляющий золотник образует аксиально первой эффективной площади вторую противодействующую эффективную площадь;
- предварительно управляемый клапан, гидравлически сообщенный по меньшей мере с одной из полостей управления;
- обратная связь между управляющим золотником и предварительно управляемым клапаном, с которым связан датчик положения главного управляющего золотника.

В основу изобретения положена задача создать сервоклапан с предварительным управлением описанного выше вида, который может быть включен в управляющий блок при уменьшении габаритов и который может надежно устанавливаться в заданное безопасное положение при сохранении хороших динамических свойств сервоклапана.

Данный технический результат достигается тем, что в предварительно управляемом сервоклапане, содержащем управляющий золотник с двумя концевыми участками, размещенными с возможностью аксиального перемещения в управляющей гильзе, в которой выполнены последовательно расположенные в аксиальном направлении отверстия по меньшей мере для трех подключений основного потока, а также аксиальные соединительные каналы, первый из которых расположен между первым и вторым отверстиями, а второй - между вторым и третьим отверстиями, при этом объем потока в первом и втором соединительных каналах дросселируется с помощью первого и соответственно второго управляющего пояска на управляющем золотнике, а в гильзе выполнены первая полость управления, в которой размещены первая эффективная площадь управляющего золотника, и вторая полость управления, в которой размещена вторая эффективная площадь управляющего золотника для создания аксиально противоположного воздействия, при этом сервоклапан снабжен предварительно управляемым клапаном, гидравлически сообщенным по меньшей мере с одной из полостей управления, и датчиком положения, обеспечивающим обратную связь между управляющим золотником и предварительно управляемым клапаном, согласно настоящему изобретению отверстие в управляющей гильзе для первого подключения к основному потоку расположено напротив торцевой поверхности управляющего золотника на первом концевом участке золотника, а отверстия в управляющей гильзе для второго, третьего и каждого последующего подключения основного потока расположены со стороны боковой поверхности управляющего золотника. При этом управляющий золотник выполнен с разгрузочной поверхностью, гидростатически противодействующей торцевой поверхности на первом концевом участке и размещенной в разгрузочной полости, связанной с первым подключением основного потока разгрузочным каналом, выполненным в управляющем золотнике. Согласно настоящему изобретению на золотнике выполнена также упорная поверхность, взаимодействующая с ответной упорной поверхностью на гильзе для определения установки первого концевого участка управляющего золотника, причем пружина возврата таким образом установлена по отношению к управляющему золотнику, что сила пружины воздействует на управляющий золотник в направлении его первого концевого участка.

Предпочтительно, чтобы в управляющей гильзе были выполнены отверстия для четвертого подключения основного потока, вспомогательная полость, сообщенная через радиальное отверстие в управляющем золотнике с разгрузочным каналом в нем, третий аксиальный соединительный канал между отверстиями для третьего и четвертого подключения к основному потоку и четвертый аксиальный соединительный канал между отверстием для четвертого подключения к основному потоку и вспомогательной подсоединительной полостью. В этом случае объем потока в третьем и четвертом соединительных каналах дросселируется с помощью третьего и соответственно четвертого управляющего пояска на управляющем золотнике.

Целесообразно также, чтобы второй концевой участок управляющего золотника был аксиально уплотнен и введен в разгрузочную полость. В этом случае разгрузочная поверхность должна быть образована второй торцевой поверхностью золотника.

Эффективная площадь разгрузочной поверхности может быть больше эффективной площади первой торцевой поверхности золотника, что обеспечивает гидростатическую компенсацию нагрузки.

Отверстие гильзы для первого подключения к основному потоку может быть гидравлически связано с напорной магистралью, отверстие для второго подключения - с первой вытеснительной камерой потребителя с образованием первой рабочей магистрали, а отверстие для третьего подключения - со сливной магистралью.

Отверстие гильзы для четвертого подключения к основному потоку гидравлически связано с второй вытеснительной камерой потребителя с образованием второй рабочей магистрали.

Предпочтительно также выполнение, при котором четыре управляющих пояска управляющего золотника обеспечивают нулевое перекрытие. В этом случае в первом конечном положении управляющего золотника первый аксиальный соединительный канал перекрыт первым или вторым управляющим пояском, второй аксиальный соединительный канал открыт, третий аксиальный соединительный канал перекрыт третьим и четвертым управляющим пояском, а четвертый аксиальный соединительный канал открыт.

Первый и второй управляющие пояски могут быть расположены так, что в первом конечном положении управляющего золотника первый аксиальный соединительный канал перекрыт по меньшей мере одним из них. Третий и четвертый управляющие пояски располагаются в данном случае так, что в первом конечном положении управляющего золотника третий аксиальный соединительный канал перекрыт по меньшей мере одним из них. На управляющем золотнике выполняются первый и второй вспомогательные управляющие пояски, которые в первом конечном положении управляющего золотника перекрывают соответственно четвертый и второй аксиальные соединительные каналы.

В другом варианте выполнения первый и второй управляющие пояски располагаются так, что в первом конечном положении управляющего золотника первый аксиальный соединительный канал перекрыт по меньшей мере одним из них, а третий и четвертый управляющие пояски расположены так, что в первом конечном положении управляющего золотника третий аксиальный соединительный канал открыт. В этом случае на управляющем золотнике выполняется вспомогательный управляющий поясок, который в первом конечном положении управляющего золотника перекрывает четвертый аксиальный соединительный канал.

Целесообразно также, чтобы между первой полостью управления, в которой размещена первая эффективная площадь управляющего золотника, служащая для создания усилия в направлении, противоположном перемещению предварительно управляющего золотника в первое конечное положение, и предварительно управляемым клапаном установлен свободно включаемый клапан, который в своем основном положении гидравлически сообщает первую полость управления со сливной магистралью.

В другом варианте исполнения настоящего изобретения вторая полость управления, в которой размещена вторая эффективная площадь управляющего золотника, служащая для создания усилия в направлении к первому конечному положению управляющего золотника, непосредственно гидравлически сообщена со сливной магистралью, а первая полость управления, в которой размещена первая эффективная площадь управляющего золотника, служащая для создания усилия в направлении от конечного положения управляющего золотника, сообщена с управляющим выходом трехходового предварительно управляемого клапана.

Для образования обратной связи между управляющим золотником и предварительно управляемым клапаном датчик положения управляющего золотника, служащий для измерения его хода, выполнен с электрическим выходом, и соединен с трехходовым предварительно управляемым вентилем в единую замкнутую регулируемую цепь.

Предпочтительно выполнение предварительно управляемого клапана в виде трехходового предварительно управляемого клапана с запорным шибером, установленным в аксиальном удлинении второго концевого участка управляющего золотника с возможностью подключения к линии подвода давления, сливной магистрали и рабочей магистрали. При данном выполнении запорный шибер снабжается механически связанным с ним установочным магнитом, срабатывающим пропорционально электрическому сигналу.

Для указанного варианта выполнения целесообразно также, чтобы линия подвода давления предварительно управляемого шиберного клапана была гидравлически связана через свободно включаемый клапан в его основном положении со сливной магистралью. В данном случае управляемый выход предварительно управляемого шиберного клапана, соответствующий положению запорного шибера, должен быть связан со сливной магистралью или с напорной магистралью.

Сервоклапан в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает более компактную конструкцию управляющего блока по сравнению с сервоклапанами обычной конструкции.

В сложных гидравлических системах управления сервоклапан в соответствии с настоящим изобретением может быть встроен для сокращения габаритов в управляющий блок совместно с различными дополнительными клапанами, например с двухходовым встроенным клапаном. Возможно также и непосредственное встраивание его в крышку больших цилиндров.

Далее изобретение поясняется примерами его осуществления и иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее:
на фиг.1 - продольный разрез сервоклапана в первом варианте выполнения с четырехходовым клапаном предварительного управления;
на фиг. 2 и 3 - продольные разрезы сервоклапана во втором варианте выполнения с четырехходовым клапаном предварительного управления при различных положениях золотника;
на фиг.4 и 5 - продольные разрезы третьего варианта выполнения сервоклапана в третьем варианте выполнения с четырехходовым клапаном предварительного управления при различных положениях золотника;
на фиг. 6 - продольный разрез сервоклапана, показанного на фиг. 1, с четырехходовым клапаном предварительного управления и свободно управляемым клапаном;
на фиг. 7 - продольный разрез сервоклапана, показанного на фиг.1, но с трехходовым клапаном предварительного управления и свободно управляемым клапаном;
на фиг. 8 - продольный разрез сервоклапана аналогичного сервоклапану, изображенному на фиг.1, но с присоединенным трехходовым клапаном предварительного управления, с механической обратной связью и свободно управляемым клапаном.

На фиг. 1 изображен продольный разрез первого варианта сервоклапана 3. Управляющая гильза 5 установлена в ступенчатом канале 2 управляющего блока 1. В этой управляющей гильзе 5 может аксиально перемещаться управляющий золотник 6. Сервоклапан 3, изображенный на фиг.1, представляет собой четырехходовый сервоклапан и имеет подключение к напорной магистрали (P), подключение к сливной магистрали (T), а также первое рабочее подключение (A) и второе рабочее подключение (B).

Подключение к напорной магистрали (P) имеет гидравлическое соединение с линией давления (не показана). Подключение к сливной магистрали (T) имеет гидравлическое соединение с линией, в которой отсутствует избыточное давление (не показана). Рабочие подключения (A) и (B) имеют гидравлическое соединение с первой и соответственно с второй вытеснительными камерами гидравлических линейных или поворотных приводов (не показаны).

Первое отверстие управляющего блока 50 для подключения к напорной магистрали является отверстием коаксиального удлинения ступенчатого канала 2 в управляющей гильзе 5. Три блоковых отверстия 51, 52 и 53 для подключения к сливной магистрали (T) 51, первого рабочего подключения (A) 52 и второго рабочего подключения (B) 53 расположены поперек ступенчатого канала 2 и являются боковыми отверстиями для управляющей гильзы 5. Они соответствуют в аксиальном направлении и разделенным друг от друга кольцеобразным отверстием 51', 52', 53', выполненным в управляющей гильзе 5.

Внутри управляющей гильзы 5 первый аксиальный гидравлический соединительный канал 28 соединяет отверстие 50' для подключения к напорной магистрали (P) с отверстием 52' для рабочего подключения (A); второй аксиальный гидравлический соединительный канал 29 соединяет отверстие 51' для подключения к сливной магистрали (T) с отверстием 52' для рабочего подключения (A); третий аксиальный гидравлический соединительный канал 30 соединяет отверстие 51' для подключения к сливной магистрали (T) с отверстием 53' для рабочего подключения (B); четвертый аксиальный гидравлический соединительный канал 31 соединяет отверстие 53' для рабочего подключения (B) с соосно расположенной вспомогательной подсоединительной камерой 22 внутри управляющей гильзы 5. Через кольцеобразные отверстия 51', 52', 53' аксиальное расстояние между вторым и третьим (29 и 30) аксиальными соединительными каналами заметно больше, чем между первым и вторым (28 и 29) и соответственно между третьим и четвертым (30 и 31) аксиальными гидравлическими соединительными каналами.

Главный управляющий золотник 6 образует первый соосный поршневой блок 8, который управляет рабочим подключением (A) и аксиально установлен в первом и во втором аксиальных гидравлических соединительных каналах 28 и 29 так же, как и второй соосный поршневой блок 9, который управляет рабочим подключением 30 и аксиально установлен в третий и четвертый аксиальные 1 гидравлические соединительные каналы 30 и 31. Первый поршневой блок 8 образует первый управляющий поясок 28', относящийся к первому гидравлическому соединительному каналу 28, второй гидравлический соединительный канал 29 формирует второй управляющий поясок 29'. Оба управляющие каналы 28 'и 29' имеют нулевое перекрытие. Второй поршневой блок 9 образует связанный с третьим гидравлическим соединительным каналом 30 третий управляющий поясок 30' так же, как и связанный с четвертым гидравлическим соединительным каналом 31 четвертый управляющий канал 31'. Оба управляющие каналы 30'и 31' также имеют нулевое перекрытие.

Через аксиальное отверстие 18 в поршне и поперечное отверстие 19 вспомогательная подсоединительная камера 22 через управляющий золотник 6 соединена с подключением к напорной магистрали (P). Управляющий золотник 6 соединяет через соосный поршневой блок 8 первое рабочее подключение (A) и через соосный поршневой блок 9 второе рабочее подключение (B) попеременно с подключением к напорной магистрали (P) или с подключением к сливной магистрали (T), чем обеспечивается регулирование потока рабочей жидкости через четыре управляющих пояска 28', 29', 30', 31'.

Управляющий золотник 6 гидравлически несимметрично нагружается через эффективную площадь поршня 12. Гидростатическое выравнивание давлений на главный управляющий поршень происходит благодаря передаче давления через аксиальное отверстие 18 в поршне к второму концевому участку управляющего золотника 6, где поперечное отверстие 20 в поршне образует канал, выходящий в камеру 25 выравнивания давления, образованную в крышке 40 сервоклапана. Второй концевой участок управляющего золотника уплотнен в осевом направлении уплотняющим элементом 7, введенным в камеру 25 выравнивания давления, образующим устройство 21 выравнивания давления. Это устройство создает в камере выравнивания давления 25 разгрузочную поверхность, гидростатически противодействующую давлению, передаваемому на площадку 12 первого концевого участка золотника. Полное гидростатическое выравнивание давления происходит в случае, если разгрузочная поверхность площадки 13 выбрана одинаковой по площади и нагружена одинаково с площадкой 12. Гидростатическая перекомпенсация возникает в случае, если выравнивающая давление площадка 13 будет выбрана большей по площади, чем площадка 12.

Приведение в действие управляющего золотника 6 происходит через соосный поршневой запускающий поясок 11 подачей соответствующего давления на его приводящие в движение кольцевые площадки 14 и 15. Последние расположены в первой и второй управляющих полостях 26 и 27, образованных в крышке клапана 40, где они через подводы для предварительного управления связаны с рабочими подключениями (A') и (B') подсоединенного через фланцевое соединение четырехходового сервоклапана 60 предварительного управления. С помощью обратной связи, реализуемой с помощью электрического измерителя пути 63, измеряющего положение управляющего золотника 6 и электронного регулирующего усилителя 64, в котором определяется соотношение значений заданного и истинного положений, образуется замкнутая электрогидравлическая цепь регулирования.

Кольцевые приводящие в движение площадки 14 и 15 выбираются настолько большими, чтобы они могли противостоять усилиям, возникающим при избыточных давлениях управляющих поясков 28'и 30' или 29'и 31'. При этом могут возникать лишь весьма короткие приостановки в процессе позиционирования управляющего золотника 6 при воздействии предварительно управляющего сервоклапана 60.

Два аксиально противоположных концевых положения главного управляющего золотника 6 механически устанавливаются с помощью упорной кольцевой плоскости 16 управляющего золотника в управляющей камере 26 и упорной кольцевой плоскости 17 на втором концевом участке управляющего золотника. При отсутствии давления в первой управляющей камере 26 управляющий золотник 6 прижимается с помощью возвратной пружины 24, которая находится в камере выравнивания давления 25, в первое конечное положение. В этом первом конечном положении упорная кольцевая плоскость 16 опирается на соответствующую противоположную плоскость 16' управляющей гильзы 5.

Согласно фиг. 1:
- первый управляющий поясок 28' перекрывает первый гидравлический соединительный канал 28 подключением к напорной магистрали (P) и рабочим подключением (A);
- второй управляющий поясок 29' открывает второй гидравлический соединительный канал 29 между подключением к сливной магистрали (T) и рабочим подключением (A);
- четвертый управляющий поясок 31' открывает четвертый соединительный канал между подключением к напорной магистрали (P) и рабочим подключением (B) и перекрывает третий гидравлический соединительный канал 30 между подключением к сливной магистрали (T) и рабочим подключением (B).

В этом положении рабочее подключение (A) без давления разгружается в сливную магистраль, а рабочее подключение (B) через вспомогательную присоединительную камеру соединено с подключением к напорной магистрали (P).

Во многих технических применениях, например при прессовании и в машинах для литья пластмассы, гидроцилиндр, управляемый сервоклапаном, не должен перемещаться, если происходит выключение по соображениям безопасности или если выключается либо отказывает управляющая электронная схема. Оба рабочие подключения (A) и (B) для этого должны либо разгружаться в сливную магистраль, либо должны быть перекрыты, что до настоящего времени было невозможно при использовании сервоклапанов с нулевым перекрытием.

В выполнении клапана в соответствии с фиг. 2 и 3 дополнительно установленный на управляющем золотнике 6 первый вспомогательный поршневой блок 32 переключает с помощью своего первого вспомогательного управляющего пояска 32' четвертый гидравлический соединительный канал 31 от вспомогательной подсоединительной камеры 22 к второму рабочему подключению (B), в то время как третий и четвертый управляющие пояски 30' и 31' второго соосного поршневого блока 9 одновременно открывают третий гидравлический соединительный канал 30 между подключением к сливной магистрали (T) и рабочим подключением (B). Первое рабочее подключение (A) через второй управляющий поясок 29' первого соосного поршневого блока 8 также разгружается в сливную магистраль так, что подключенный гидроцилиндр с обоих подключений оказывается разгруженным по давлению.

Конечная установка в безопасном положении с перекрытыми рабочими подключениями (A) и (B) для запирания гидроцилиндра, в том числе и при имеющихся внешних нагрузках, достигается при выполнении конструкции сервоклапана, изображенной на фиг. 4 и 5. Управляющие пояски расположены относительно вспомогательных управляющих поясков 32'и 33' так, что они в первом аксиальном конечном положении управляющего золотника занимают следующее положение:
- первый вспомогательный управляющий поясок 32' перекрывает так же, как и на фиг.2 и 3, четвертый соединительный канал 31 между вспомогательной подсоединительной камерой 22 и рабочим подключением (B);
- четвертый управляющий поясок 31' перекрывает третий гидравлический соединительный канал 30 между подключением к напорной магистрали (T) и рабочим подключением (B);
- первый управляющий поясок 28' перекрывает первый гидравлический соединительный канал 28 между подключением к напорной магистрали (P) и рабочим подключением (A);
- второй вспомогательный управляющий поясок 33' на втором, расположенном на управляющем золотнике 6, вспомогательном поршневом блоке 33 перекрывает второй гидравлический соединительный канал 29 между подключением к напорной магистрали (T) и рабочим подключением (A).

При этом оба рабочих подключения (A) и (B) перекрыты как по отношению к сливной магистрали, так и по отношению к напорной магистрали.

Если, как изображено на фиг.6, устройство 21 выравнивания давления так увеличено в сечении, что разгрузочная поверхность площадки 13 оказывается большей, чем площадь площадки 12, произойдет перекомпенсация с дополнительным гидростатическим усилием в направлении обратной установки управляющего золотника 6 в первое конечное положение.

С помощью свободно выключаемого клапана 62, установленного дополнительно между управляющим подключением (A') 56 четырехходового предварительно управляемого сервоклапана 60 и управляющей полостью (A') 26 и находящегося в основном, центрированном пружиной положении (то есть, при неработающем магните), управляющая полость (A') 26 с площадкой (A') 14 сообщается со сливной магистралью. Независимо от положения четырехходового предварительно управляемого сервоклапана управляющий золотник 6 переходит в первое конечное положение. Только после управляющего воздействия на свободно выключаемый клапан 60 четырехходовый предварительно управляемый сервоклапан может воздействовать на положение управляющего золотника 6.

Для уменьшения стоимости путем изменения системы предварительного управления можно осуществлять позиционирование управляющего золотника 6 также с помощью упрощенного трехходового, предварительно управляемого клапана 61 (см. фиг.7). На фиг.7 показаны предварительно управляемое подключение к напорной магистрали (P'), предварительно управляемое подключение к сливной магистрали (T') и управляющее подключение (A'). Предварительно управляемое подключение к напорной магистрали (P') через управляющую линию (X), находящуюся под давлением, нагружено давлением. Предварительно управляемое подключение к сливной магистрали (T') связано с управляющей линией (Y), в которой отсутствует избыточное давление. Управляющее подключение (A') соединено через свободно выключаемый клапан 62 с первой управляющей полостью 26. Управляющая полость 27 с помощью эффективной площади площадки 15, которая в связи с описанным выше увеличением эффективной площади площадки 13 выравнивания давления меньше, чем эффективная площадь площадки 14 управляющей полости 26, через управляющую линию (Y) 54, в которой отсутствует избыточное давление, связана с подключением к сливной магистрали. При использовании трехходового предварительно управляемого клапана 61 управляющий золотник 6 находится в нормальном рабочем положении, в то время как при электрическом управляющем воздействии, вследствие нагрузки давлением большей эффективной площади площадки 14 по сравнению с соединенной со сливной магистралью эффективной площадью площадки 15, возникает управляющая сила, которая управляет положением управляющего золотника 6 в соответствии с описанной выше последовательностью в электрогидравлической цепи позиционирования. Для этого необходимо задействовать свободно выключаемый клапан 62. При установке свободно выключаемого клапана 62 в его основное положение, например, вследствие произошедшей ошибки, управляющая полость 26 снова будет соединена со сливной магистралью так, что независимо от трехходового клапана 61 путем гидростатической перекомпенсации и благодаря возвратной пружине 24 управляющий золотник 6 перейдет в первое конечное положение.

Если не требуется повышенная безопасность работы, обеспечиваемая свободно выключаемым клапаном 62, его можно не устанавливать, при этом управляющая полость 26 будет непосредственно связана с управляющим подключением (A') трехходового предварительно управляемого клапана 61.

Вместо показанной на фиг. 1 - 7 электрической системы обратной связи с электрическим измерителем пути 63 при выполнении сервоклапана, изображенного на фиг. 8, устанавливается механическая система обратной связи. Поршневой шиберный клапан 67 в трехходовом выполнении встроен в аксиальное удлинение управляющего золотника 6. Он содержит предварительно управляемое подключение к напорной магистрали (P') 58, предварительно управляемое подключение к сливной магистрали (T') 59, управляющее подключение (A') 56 и поршневой шибер 68. Последний поддерживает одним концом подпружиненную тарель 69 в камере выравнивания давления 25, другим концом он связан с магнитом 66. Измерительная пружина 65 расположена в камере выравнивания давления 25 между пружинной тарелью 69 и управляющим золотником 6. Поршневой шибер 68 для выравнивания гидростатического давления имеет аксиальное отверстие. Независимо от положения поршневого шибера 68 управляющее подключение постоянно связано с предварительно управляемым подключением к напорной магистрали (P') или с предварительно управляемым подключением к сливной магистрали (T'). Управляющий золотник 6 выполнен так же, как это показано на фиг. 6 и 7, и имеет идентичные параметры.

Путем сопоставления между силой тяги магнита 66, пропорциональной электрическому управляющему току и принимаемой за заданное значение, и пропорциональной положению управляющего золотника 6 силой воздействия измерительной пружины 65, принимаемой за фактическое значение, определяется отклонение между заданным и фактическим значением, которое регулируется предварительно управляемым шиберным клапаном 67 с действующим на площадку (A') 14 выходным управляющим давлением до тех пор, пока электрически заданное положение не будет соответствовать фактическому в цепи регулирования положения.

В предварительно управляемом подключении к напорной магистрали (P') 58' дополнительно установлен свободно выключаемый клапан 62. При электрической разгрузке и установке его в основное положение предварительно управляемое подключение к напорной магистрали (P') 58 соединяется с подключением к сливной магистрали. Независимо от положения предварительно управляемого шиберного клапана 67 площадка (A') 14 за счет этого постоянно разгружается от давления в сливную магистраль, вследствие чего управляющий золотник 6 с помощью гидростатической перекомпенсации и воздействием возвратной пружины 24 снова возвращается в первое конечное положение.

Кроме того, при этом выполнении в случае сниженных требований к безопасности может быть исключен свободно выключаемый клапан 62 без нанесения ущерба надежности выполнения основных функций сервоклапана.

Приведенные сведения о примерах выполнения предварительно управляемого сервоклапана согласно патентуемому изобретению подтверждают возможность достижения вышеуказанного технического результата.


Формула изобретения

1. Предварительно управляемый сервоклапан, содержащий управляющий золотник с двумя концевыми участками, размещенный с возможностью аксиального перемещения в управляющей гильзе, в которой выполнены последовательно расположенные в аксиальном направлении отверстия по меньшей мере для трех подключений основного потока, а также аксиальные соединительные каналы, первый из которых расположен между первым и вторым отверстиями, а второй - между вторым и третьим отверстиями, при этом объем потока в первом и втором соединительном каналах дросселируется с помощью соответственно первого и второго управляющих поясков на управляющем золотнике, а в гильзе выполнены первая полость управления, в которой размещена первая эффективная площадь управляющего золотника, и вторая полость управления, в которой размещена вторая эффективная площадь управляющего золотника для создания аксиально противоположного воздействия, при этом сервоклапан снабжен предварительно управляемым клапаном, гидравлически сообщенным по меньшей мере с одной из полостей управления, и датчиком положения, обеспечивающим обратную связь между управляющим золотником и предварительно управляемым клапаном, отличающийся тем, что отверстие в управляющей гильзе для первого подключения к основному потоку расположено напротив торцевой поверхности управляющего золотника на первом концевом участке золотника, а отверстия в управляющей гильзе для второго, третьего и каждого последующего подключений основного потока расположены со стороны боковой поверхности управляющего золотника, при этом управляющий золотник выполнен с разгрузочной поверхностью, гидростатически противодействующей торцевой поверхности на первом концевом участке и размещенной в разгрузочной полости, связанной с первым подключением основного потока разгрузочным каналом, выполненным в управляющем золотнике, а на золотнике выполнена упорная поверхность, взаимодействующая с ответной упорной поверхностью на гильзе для определения первого концевого участка управляющего золотника, причем сервоклапан снабжен пружиной возврата, так установленной по отношению к управляющему золотнику, что сила пружины воздействует на управляющий золотник в направлении его первого концевого участка.

2. Сервоклапан по п.1, отличающийся тем, что в управляющей гильзе выполнены отверстия для четвертого подключения основного потока, вспомогательная полость, сообщенная через радиальное отверстие в управляющем золотнике с разгрузочным каналом в нем, третий аксиальный соединительный канал между отверстиями для третьего и четвертого подключений к основному потоку и четвертый аксиальный соединительный канал между отверстием для четвертого подключения к основному потоку и вспомогательной присоединительной полостью, при этом объем потока в третьем и четвертом соединительных каналах дросселируется с помощью соответственно третьего и четвертого управляющих поясков на управляющем золотнике.

3. Сервоклапан по п. 1 или 2, отличающийся тем, что второй концевой участок управляющего золотника аксиально уплотнен и введен в разгрузочную полость, причем разгрузочная поверхность образована второй торцевой поверхностью золотника.

4. Сервоклапан по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что эффективная площадь разгрузочной поверхности больше эффективной площади первой торцевой поверхности золотника.

5. Сервоклапан по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что отверстие гильзы для первого подключения к основному потоку гидравлически связано с напорной магистралью, отверстие для второго подключения - с первой вытеснительной камерой потребителя с образованием первой рабочей магистрали, а отверстие для третьего подключения - со сливной магистралью.

6. Сервоклапан по пп.2 и 5, отличающийся тем, что отверстие гильзы для четвертого подключения к основному потоку гидравлически связано со второй вытеснительной камерой потребителя с образованием второй рабочей магистрали.

7. Сервоклапан по одному из пп.2, 3, 4 или 6, отличающийся тем, что четыре управляющих пояска управляющего золотника выполнены с образованием нулевого перекрытия, при этом в первом конечном положении управляющего золотника первый аксиальный соединительный канал перекрыт первым или вторым управляющим пояском, второй аксиальный соединительный канал открыт, третий аксиальный соединительный канал перекрыт третьим или четвертым управляющим пояском, а четвертый аксиальный соединительный канал открыт.

8. Сервоклапан по одному из пп.2 - 7, отличающийся тем, что первый и второй управляющие пояски расположены так, что в первом конечном положении управляющего золотника первый аксиальный соединительный канал перекрыт по меньшей мере одним из них, а третий и четвертый управляющие пояски расположены так, что в первом конечном положении управляющего золотника третий аксиальный соединительный канал перекрыт по меньшей мере одним из них, при этом на управляющем золотнике выполнены первый и второй вспомогательные управляющие пояски, которые в первом конечном положении управляющего золотника перекрывают соответственно четвертый и второй аксиальный соединительный канал.

9. Сервоклапан по одному из пп.2 - 7, отличающийся тем, что первый и второй управляющие пояски расположены так, что в первом конечном положении управляющего золотника первый аксиальный соединительный канал перекрыт по меньшей мере одним из них, а третий и четвертый управляющие пояски расположены так, что в первом конечном положении управляющего золотника третий аксиальный соединительный канал открыт, при этом на управляющем золотнике выполнен вспомогательный управляющий поясок, который в первом конечном положении управляющего золотника перекрывает четвертый аксиальный соединительный канал.

10. Сервоклапан по одному из пп.6 - 9, отличающийся тем, что между первой полостью управления, в которой размещена первая эффективная площадь управляющего золотника, служащая для создания усилия в направлении, противоположном перемещению управляющего золотника в первое конечное положение, и предварительно управляемым клапаном установлен свободно включаемый клапан, который в своем основном положении гидравлически сообщает первую полость управления со сливной магистралью.

11. Сервоклапан по одному из пп.6 - 9, отличающийся тем, что вторая полость управления, в которой размещена вторая эффективная площадь управляющего золотника, служащая для создания усилия в направлении к первому конечному положению управляющего золотника, непосредственно гидравлически сообщена со сливной магистралью, а первая полость управления, в которой размещена первая эффективная площадь управляющего золотника, служащая для создания усилия в направлении от конечного положения управляющего золотника, сообщена с управляющим выходом трехходового предварительного управляемого клапана.

12. Сервоклапан по п.11, отличающийся тем, что датчик положения управляющего золотника, служащий для измерения его хода, выполнен с электрическим выходом и соединен с трехходовым предварительно управляемым вентилем в единую замкнутую регулируемую цепь.

13. Сервоклапан по п.11, отличающийся тем, что предварительно управляемый клапан выполнен в виде трехходового предварительно управляемого клапана с запорным шибером, установленным в аксиальном удлинении второго концевого участка управляющего золотника с возможностью подключения к линии подвода давления, сливной магистрали и рабочей магистрали, при этом пружина запорного шибера аксиально связяна с управляющим золотником, а сам запорный шибер снабжен механически связанным с ним установочным магнитом, срабатывающим пропорционально электрическому сигналу.

14. Сервоклапан по п.13, отличающийся тем, что линия подвода давления предварительно управляемого шиберного клапана через свободно включаемый клапан в его основном положении гидравлически связана со сливной магистралью, причем в предварительно управляемом шиберном клапане управляемый выход, соответствующий положению запорного шибера, связан со сливной магистралью или с напорной магистралью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.05.2009

Извещение опубликовано: 20.09.2010        БИ: 26/2010




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к санитарно-технической арматуре, в частности к наполнительным клапанам для емкостей смывных бачков

Изобретение относится к арматуростроению, в особенности к терморегулирующему расширительному вентилю

Клапан // 2112903
Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для перекрытия потока рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в машиностроении

Изобретение относится к устройствам гидравлических систем и может быть использовано в системах автоматического регулирования управляемых ракет, конкретно в системах управления рулевыми приводами

Изобретение относится к бытовой водозапорной и смесительной санитарно-технической арматуре и предназначено для смешения холодной и горячей воды и регулирования ее расхода

Смеситель // 2067241
Изобретение относится к бытовой водозапорной санитарно-технической арматуре и предназначено для смещения и омагничивания воды

Изобретение относится к санитарно-технической водоразборной арматуре и может быть использовано для смешения горячей и холодной воды и подачи ее потребителю с заданной температурой и расходом

Смеситель // 2001341

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в системах водоснабжения

Дроссель // 1721356

Изобретение относится к химической обработке воды методами непрерывной ионообменной очистки

Изобретение относится к арматуре строению, в частности к запорно-регулирующим устройствам, применяемым для распределения потоков рабочей среды в различных отраслях промышленности

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для управления положением, скоростью и усилием гидроцилиндров и положением, числом оборотов и вращающим моментом гидромоторов

Наверх