Результат интеллектуальной деятельности: Распределитель гидравлического ударного устройства

Техническое решение относится к средствам автоматизации производственных процессов в различных отраслях промышленности, а именно к распределительным элементам гидравлических ударных устройств (ГУУ), служащим для управления потоком рабочей жидкости между участками и агрегатами гидравлической системы.

Известен распределитель ГУУ по патенту РФ №2571985, кл. B25D 9/18, опубл. в БИ №36, 2015 г., содержащий корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, камеру управления со стороны канала управления, запорно-регулирующий элемент, имеющий хвостовик со стороны канала управления и установленный в корпусе с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости. В корпусе и хвостовике запорно-регулирующего элемента выполнены калиброванные дроссели, причем через калиброванный дроссель в корпусе ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала управления в камеру управления. В исходном положении запорно-регулирующего элемента канал управления перекрыт запорно-регулирующим элементом и до его открытия через калиброванный дроссель в хвостовике открыт доступ ограниченного количества рабочей жидкости из камеры управления к каналу в корпусе для отвода рабочей жидкости. В корпусе выполнен дополнительный канал, которым через обратный клапан камера управления соединена с каналом управления при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение во время перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом и после перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом до момента выравнивания давлений рабочей жидкости в камере управления и канале управления.

Общими признаками аналога с предлагаемым техническим решением являются следующие: корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, камера управления, запорно-регулирующий элемент, установленный в корпусе с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения, дополнительный канал с обратным клапаном в корпусе, дроссели, соединяющие камеру управления с каналом управления и со сливом.

Недостатком этого распределителя является то, что выполненные в его корпусе калиброванные дроссели имеют постоянные гидравлические сопротивления, что ограничивает величину давления рабочей жидкости довольно узким диапазоном, что практически исключает возможность регулировки энергии удара, снижая эффективность работы данного распределителя.

Наиболее близким решением по технической сущности и совокупности существенных признаков является распределитель ГУУ по патенту на полезную модель РФ №165144, кл. F15B 21/12, B25D 9/18, Е21В 4/14, опубл. в БИ №28, 2016 г., содержащий корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, камеру управления со стороны канала управления, запорно-регулирующий элемент, установленный в корпусе с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости, причем в исходном положении запорно-регулирующего элемента доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому через канал управления в камеру управления, перекрыт запорно-регулирующим элементом, а также дополнительный канал, посредством которого через обратный клапан камера управления соединена с каналом управления при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение после перекрывания канала управления запорно-регулирующим элементом до момента выравнивания давлений рабочей жидкости в камере управления и канале управления. Корпус распределителя снабжен регулируемыми дросселями, через один из которых ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала управления в камеру управления, а через другой - из камеры управления к сливу, причем количество рабочей жидкости через каждый регулируемый дроссель зависит от величины его сопротивления и величины силы поджатая запорно-регулирующего элемента.

Общими признаками прототипа с предлагаемым техническим решением являются следующие: корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, камера управления со стороны канала управления, запорно-регулирующий элемент, установленный в корпусе с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости, причем в исходном положении запорно-регулирующего элемента доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому через канал управления в камеру управления, перекрыт запорно-регулирующим элементом, а также дополнительный канал, посредством которого через обратный клапан камера управления соединена с каналом управления при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение после перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом до момента выравнивания давлений рабочей жидкости в камере управления и канале управления. Корпус распределителя снабжен регулируемыми дросселями, через один из которых ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала управления в камеру управления, а через другой - из камеры управления к сливу, причем количество рабочей жидкости через каждый из указанных регулируемых дросселей зависит от величины его сопротивления и величины силы поджатия запорно-регулирующего элемента.

Недостатком этого распределителя является то, что при изменении внешних условий (коэффициента восстановления скорости бойка ГУУ) или изменении расхода насоса, питающего ГУУ, происходит изменение среднего давления Р_ср в ГУУ за цикл и, соответственно, основной характеристики ГУУ - энергии удара, что снижает эффективность действия ГУУ на обрабатываемую среду.

Проблемой является создание распределителя ГУУ, обеспечивающего возможность получения заданного стабильного значения энергии удара ГУУ за счет автоматического регулирования количества рабочей жидкости, которая через регулируемый дроссель имеет доступ из канала управления в камеру управления, в зависимости от отклонения значения среднего давления Р_ср рабочей жидкости в ГУУ от заранее установленной величины Р_ср-уст давления.

Проблема решается тем, что в распределителе ГУУ, содержащем корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, камеру управления со стороны канала управления, запорно-регулирующий элемент, установленный в корпусе с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости, причем в исходном положении запорно-регулирующего элемента доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому через канал управления в камеру управления, перекрыт запорно-регулирующим элементом, а также дополнительный канал, посредством которого через обратный клапан камера управления соединена с каналом управления при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение после перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом до момента выравнивания давлений рабочей жидкости в камере управления и канале управления. Корпус снабжен регулируемыми дросселями, через один из которых ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала управления в камеру управления, а через другой - из камеры управления к сливу, причем количество рабочей жидкости через каждый из указанных дросселей зависит от величины его сопротивления и величины силы поджатия запорно-регулирующего элемента, согласно техническому решению канал управления имеет обратную связь с каналом подвода рабочей жидкости, выполненную в виде последовательно соединенных регулируемого дросселя, электронного устройства с электромеханическим приводом, датчика давления и демпфирующего устройства с возможностью увеличивать количество проходящей через канал управления жидкости при повышении значения среднего давления Р_ср рабочей жидкости в канале подвода рабочей жидкости и уменьшать - при его понижении.

Указанная совокупность признаков позволяет путем автоматического регулирования площади проходного сечения регулируемого дросселя, через который ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала управления в камеру управления, в зависимости от отклонения значения среднего давления Р_ср рабочей жидкости в канале подвода рабочей жидкости от заранее установленной величины Р_ср-уст давления регулировать количество рабочей жидкости, поступающей из канала управления в камеру управления, и таким образом, поддерживать на постоянном уровне значение среднего давления Р_ср в канале подвода рабочей жидкости, а значит, обеспечивает стабильное значение энергии удара ГУУ.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения распределителя ГУУ и чертежом, где изображен продольный разрез распределителя ГУУ в исходном положении. Стрелками от канала управления до канала подвода рабочей жидкости показано направление обратной связи, стрелками у каналов подвода и отвода рабочей жидкости, подвода и отвода ее к ГУУ - направление движения этой жидкости, стрелкой слева от запорно-регулирующего элемента - направление силы его поджатия.

Распределитель ГУУ (далее - распределитель) содержит корпус 1 (см. чертеж) с каналом 2 управления, каналом 3 подвода рабочей жидкости, каналом 4 подвода и отвода рабочей жидкости к ГУУ и каналом 5 отвода рабочей жидкости (далее - каналы 3-5), камеру 6 управления со стороны канала 2 управления, запорно-регулирующий элемент 7, выполненный в виде цилиндрического плунжера с хвостовиками 8, 9 и установленный в корпусе 1 с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости, причем в исходном положении запорно-регулирующего элемента 7 доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому через канал 2 управления в камеру 6 управления, перекрыт запорно-регулирующим элементом 7, а также дополнительный канал 10, посредством которого через обратный клапан 11 камера 6 управления соединена с каналом 2 управления при возврате запорно-регулирующего элемента 7 в исходное положение после перекрытия канала 2 управления запорно-регулирующим элементом 7 до момента выравнивания давления рабочей жидкости в камере 6 управления и канале 2 управления. Хвостовик 8 со стороны камеры 6 управления имеет проточку 12. Сила F поджатия через хвостовик 9 действует на запорно-регулирующий элемент 7 и удерживает его в исходном положении - крайнем правом по чертежу, при котором через выполненную на запорно-регулирующем элементе 7 проточку 13 открыт доступ рабочей жидкости из канала 3 в канал 4, а канал 5, отводящий рабочую жидкость к сливу, перекрыт хвостовиком 9. Корпус 1 (см. чертеж) снабжен регулируемым дросселем 14 (далее - дроссель 14), через который ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала 2 управления в камеру 6 управления, и регулируемым дросселем 15 (далее - дроссель 15), через который ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из камеры 6 управления к сливу. Канал 2 управления имеет обратную связь с каналом 3, выполненную в виде последовательно соединенных дросселя 14, электронного устройства 16 с электромеханическим приводом, датчика 17 давления и демпфирующего устройства 18. Давление Р_ку в камере 6 управления определяется количеством рабочей жидкости, поступающей через дроссель 14 и отводимой через дроссель 15. Количество рабочей жидкости через каждый из дросселей 14 и 15 в исходном состоянии зависит от величин их сопротивлений, определяемых площадями проходных сечений, и от величины силы F поджатия запорно-регулирующего элемента 7. Величина сопротивления дросселя 14 увеличивается при повышении значения среднего давления Р_ср рабочей жидкости в канале 3 и уменьшается - при его понижении.

Распределитель работает следующим образом. В канал 2 управления подается рабочая жидкость с давлением Р, откуда ее ограниченное количество через дроссель 14 поступает в камеру 6 управления, а из камеры 6 управления ограниченное количество рабочей жидкости через дроссель 15 отводится на слив. Также рабочая жидкость подается в канал 3, откуда через проточку 13 имеет доступ в канал 4, ведущий в ГУУ. При превышении давлением Р_ку рабочей жидкости в камере 6 управления заданной величины Р_З запорно-регулирующий элемент 7 сместится влево по чертежу и откроет прямой доступ рабочей жидкости из канала 2 управления в камеру 6 управления. При этом хвостовиком 8 будет перекрыт доступ рабочей жидкости из камеры 6 управления через дроссель 15 к сливу. Вместе с этим будет перекрыт доступ рабочей жидкости из канала 3 в канал 4, который через проточку 13 соединится с каналом 5 и откроет тем самым доступ рабочей жидкости от ГУУ к сливу. После снятия воздействия давления рабочей жидкости, подаваемой через канал 2 управления, под действием силы F поджатия запорно-регулирующий элемент 7 начнет возвращаться в исходное положение. При возврате запорно-регулирующего элемента 7 в исходное положение после перекрытия им канала 2 управления и достижения давлением Р_ку величины большей, чем давление Р рабочей жидкости в канале 2 управления, камера 6 управления соединяется дополнительным каналом 10 через обратный клапан 11 с каналом 2 управления, что значительно уменьшает силу, противодействующую возврату запорно-регулирующего элемента 7 в исходное положение, а также предотвращает колебания запорно-регулирующего элемента 7 при низких значениях величины Р_З.

Рабочая жидкость из канала 3 через демпфирующее устройство 18, усредняющее давление этой жидкости, подается к датчику 17 давления, который регистрирует среднее давление Р_ср в канале 3. В случае, если давление Р_ср в канале 3 по какой-либо причине отклоняется от установленной величины Р_ср-уст, измененное управляющее воздействия от датчика 17 давления подается на электронное устройство 16 с электромеханическим приводом, которое производит регулировку площади проходного сечения дросселя 14, вследствие чего изменяется сопротивления дросселя 14 и, соответственно, начало движения запорно-регулирующего элемента 7 и начало рабочего цикла ГУУ. Это приводит к корректировке среднего давления Р_ср и возвращению его на установленный уровень Р_ср-уст.