Результат интеллектуальной деятельности: РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УДАРНЫХ УСТРОЙСТВ

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 первому варианту по патенту РФ №2258161, кл. F15B 21/12, E21B 4/14, 1/28, B25D 9/18, опубл. в БИ №22, 2005, который содержит корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, 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. Внутренняя полость корпуса разделена перемычкой с отверстием на камеры - гидравлическую и пневматическую, заполненную сжатым газом под давлением Р_г. Запорно-регулирующий элемент дополнительно снабжен хвостовиком, расположенным со стороны пневматической камеры, проходящим в нее через отверстие в указанной перемычке и имеющим на торце шляпку. В исходном положении запорно-регулирующего элемента шляпка поджата к поверхности перемычки давлением Р_г сжатого газа.

Недостатком этого распределителя является то, что при работе ГУУ в момент удара генерируется гидроударная волна и при поступлении в распределитель через канал управления рабочей жидкости из напорной магистрали ГУУ импульс давления этой волны может привести к преждевременному перемещению запорно-регулирующего элемента в положение, меняющее направление потока рабочей жидкости. Это приводит к потере устойчивости работы распределителя, сбоям в его работе, что говорит о его низкой надежности.

Наиболее близким решением по технической сущности и совокупности существенных признаков является распределитель ГУУ по третьему варианту по патенту РФ №2321777, кл. F15B 21/12, B25D 9/18, E21B 4/14, опубл. в БИ №10, 2008 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. 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.

Недостатком этого распределителя является то, что при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение при перекрытии канала управления запорно-регулирующим элементом рабочая жидкость в камере управления будет оказывать сопротивление его продольному перемещению и замедлять его скорость, увеличивая тем самым время срабатывания распределителя. При соединении канала управления с напорной магистралью ГУУ до момента остановки запорно-регулирующего элемента в исходном положении импульс давления гидроударной волны, возникшей в момент удара при работе ГУУ, может привести к смещению запорно-регулирующего элемента, соединению камеры управления с каналом управления и преждевременному перемещению запорно-регулирующего элемента в положение, меняющее направление потока рабочей жидкости. Это приводит к потере устойчивости работы распределителя, сбоям в его работе, что говорит о его низкой надежности. Кроме того, в случае, когда заданная величина давления рабочей жидкости в камере управления, требуемая для преодоления силы поджатия запорно-регулирующего элемента в исходном положении (далее - величина давления задержки), имеет низкие значения, при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение после перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом рабочая жидкость в камере управления, с одной стороны, и сила поджатия запорно-регулирующего элемента, с другой стороны, могут создать колебания запорно-регулирующего элемента до момента его остановки в исходном положении, так как калиброванные дроссели не смогут обеспечить быстрый отвод жидкости из камеры управления. Вследствие этого запорно-регулирующий элемент возвращается в исходное положение нечетко, увеличивая время срабатывания распределителя, что говорит о низкой надежности распределителя.

Технической задачей предлагаемого распределителя ГУУ является повышение надежности его работы и быстродействия, во-первых, за счет уменьшения силы противодействия продольному перемещению запорно-регулирующего элемента, создаваемой рабочей жидкостью в камере управления при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение во время перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом, во-вторых, за счет исключения колебаний запорно-регулирующего элемента, создаваемых рабочей жидкостью в камере управления, с одной стороны, и силой поджатия запорно-регулирующего элемента, с другой стороны, при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение после перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом в случае, когда величина давления задержки имеет низкие значения.

Указанная задача 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, 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, при этом 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, при этом 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, согласно техническому решению в корпусе выполнен дополнительный канал. Камера управления соединена с каналом управления с помощью этого канала через обратный клапан 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.

Указанная совокупность признаков позволяет подбором параметров канала управления, дополнительного канала и обратного клапана значительно уменьшить противодействующую продольному перемещению запорно-регулирующего элемента силу, создаваемую рабочей жидкостью в камере управления при его возврате в исходное положение во время перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом, в результате быстрого отвода рабочей жидкости из камеры управления, а также исключить колебания запорно-регулирующего элемента, созданные рабочей жидкостью в камере управления, с одной стороны, и силой поджатия запорно-регулирующего элемента, с другой стороны, при возврате запорно-регулирующего элемента в исходное положение после перекрытия канала управления запорно-регулирующим элементом в случае, когда величина давления задержки имеет низкие значения, тем самым повысить надежность работы распределителя и его быстродействие.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения распределителя ГУУ и чертежом, где изображен продольный разрез распределителя ГУУ в исходном положении.

Распределитель ГУУ (далее - распределитель) содержит корпус 1 с каналом 2 управления и каналами 3, 4, 5, 6 для подвода и отвода рабочей жидкости, дополнительный канал 7, камеру 8 управления со стороны канала 2 управления, запорно-регулирующий элемент 9, выполненный в виде цилиндрического плунжера с проточкой 10 и хвостовиками 11, 12 и установленный с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости. Канал 2 управления перекрыт кромкой 13 запорно-регулирующего элемента 9, но ограниченное количество рабочей жидкости из канала 2 управления имеет доступ в камеру 8 управления через калиброванный дроссель 14 (далее - дроссель 14) в корпусе 1, а из камеры 8 управления в канал 6 - через калиброванный дроссель 15 (далее - дроссель 15) в хвостовике 11. Сила F через хвостовик 12 воздействует на запорно-регулирующий элемент 9 и удерживает его в крайнем левом по чертежу положении, при котором открыт проход рабочей жидкости из канала 3 в канал 5 через проточку 10, а канал 4 перекрыт. Для преодоления силы F давление р_ку рабочей жидкости в камере 8 управления должно превысить заданную величину р₃. Дополнительным каналом 7 камера 8 управления соединена с каналом 2 управления через обратный клапан 16 при возврате запорно-регулирующего элемента 9 в исходное положение во время перекрытия канала 2 управления запорно-регулирующим элементом 9 и после перекрытия канала 2 управления запорно-регулирующим элементом 9 до момента выравнивания давлений рабочей жидкости в камере 8 управления и канале 2 управления.

Распределитель работает следующим образом. В канал 2 управления подается поток рабочей жидкости с давлением р, откуда ограниченное количество рабочей жидкости через дроссель 14 поступает в камеру 8 управления. Давление р_ку в камере 7 управления плавно повышается. При превышении давлением р_ку величины р₃ запорно-регулирующий элемент 9 сместится вправо по чертежу и при достижении кромкой 13 канала 2 управления откроет прямой доступ потоку рабочей жидкости из этого канала 2 в камеру 8 управления, одновременно будет перекрыт дроссель 15. Запорно-регулирующий элемент 9 займет крайнее правое по чертежу положение, закроет канал 3 и откроет проход потоку рабочей жидкости из канала 5 в канал 4 через проточку 10. После снятия воздействия потока рабочей жидкости, подаваемого через канал 2 управления, под действием силы F запорно-регулирующий элемент 9 начнет совершать возврат в исходное положение, в конце которого при перекрытии канала 2 управления и достижении давлением р величины, большей, чем давление рабочей жидкости в канале 2 управления, камера 2 управления соединяется дополнительным каналом 7 через обратный клапан 16 с каналом 2 управления. Канал 2 управления, дополнительный канал 7 и обратный клапан 16 должны иметь достаточную площадь сечения для быстрого отвода рабочей жидкости из камеры 2 управления. Давление жидкости в камере 2 управления падает, в результате чего значительно уменьшается сила, противодействующая продольному перемещению запорно-регулирующего элемента 9, а также не возникают колебания запорно-регулирующего элемента 9 в случае, когда величина р₃ давления задержки имеет низкие значения.