EA013486B1 - Гидравлическая машина, в частности гидравлический двигатель, и дозатор, содержащий такой двигатель - Google Patents

Abstract

Гидравлическая машина, в частности гидравлический двигатель, которая имеет в своем составе оболочку (2), содержащую корпус (3) и крышку (4); соедство разделения (М), имеющее возможность осуществлять чередующееся движение и определяющее две камеры (5, 6); средства (С) гидравлической коммутации, содержащие распределительный орган (D); отсек (13) в корпусе оболочки, связанный с каналом (14) подвода жидкости под давлением, и средства (15) переключения, содержащие толкатель (А), связанный с упомянутым средством разделения и способный вызывать в конце своего рабочего хода резкое изменение положения средств коммутации под действием упругого средства (Е), предназначенного для изменения направления рабочего хода. Орган (D) распределения содержит распределительный золотник (16), прижатый к плоской пластине (17), фиксированной относительно корпуса оболочки, причем этот распределительный золотник имеет возможность скользить герметичным образом без уплотнительной прокладки по этой пластине (17), которая содержит отверстия, связанные соответственно с камерами (5, 6) упомянутой оболочки и с выходным отверстием (18) для жидкости, и этот золотник (16) предусмотрен для того, чтобы в зависимости от своего положения обеспечивать перекрытие некоторых из упомянутых отверстий или обеспечивать их сообщение с каналом подачи жидкости или с каналом ее отведения.

Description

Предлагаемое изобретение относится к гидравлической машине, в частности к гидравлическому двигателю, который обычно содержит оболочку, содержащую корпус и крышку;

средство разделения, обеспечивающее чередующееся движение в упомянутой оболочке между корпусом и крышкой, причем это средство разделения имеет две камеры;

средства гидравлической коммутации, предназначенные для питания жидкостью и удаления ее из упомянутых камер, причем указанные средства гидравлической коммутации содержат распределительный орган, который имеет возможность занимать два устойчивых положения и управляется при помощи перемещений упомянутого средства разделения;

отсек в корпусе оболочки, связанный с каналом подвода жидкости под давлением, в котором размещены упомянутые средства коммутации; и средства переключения, содержащие толкатель, связанный с упомянутым средством разделения и способный вызывать в конце своего рабочего хода резкое изменение положения средств коммутации под действием упругого средства для изменения направления рабочего хода.

Гидравлические машины этого типа, в частности гидравлические двигатели, предназначенные для использования в пропорциональных дозаторах, в большинстве своем функционируют с системой распределения типа блок с клапанами. При этом упомянутый блок с клапанами представляет собой систему распределения текучей среды, образованную клапаном впуска и клапаном выпуска этой текучей среды через рабочую камеру, причем клапаны снабжены уплотнительными прокладками.

Распределение такого типа задает определенную структуру и геометрию построения гидравлической машины, а также пропорционального дозатора, имеющего в своем составе такую гидравлическую машину, что создает проблемы при осуществлении технического обслуживания. Действительно, как монтаж, так и демонтаж такого блока с клапанами в ряде случаев оказывается затруднительным вследствие затрудненного доступа к нему и часто требует демонтажа других элементов дозатора. Кроме того, практически в обязательном порядке приходится заменять уплотнительные прокладки клапанов в течение срока службы дозатора.

Техническая задача данного изобретения главным образом состоит в разработке гидравлической машины, в частности гидравлического двигателя, в котором средства коммутации позволяют удовлетворительным образом отделить механизм распределения от движущей части для того, чтобы демонтаж этих элементов можно было осуществлять независимо друг от друга.

Техническая задача данного изобретения также состоит в том, чтобы уменьшить количество деталей данной гидравлической машины, в частности средств коммутации, и сократить количество необходимых операций технического обслуживания машины.

В соответствии с предлагаемым изобретением гидравлическая машина, в частности гидравлический двигатель описанного выше типа, отличается тем, что орган распределения содержит распределительный золотник, прижатый к плоской пластине, фиксированной относительно корпуса оболочки, причем этот распределительный золотник имеет возможность скользить с обеспечением герметичности, без уплотнительной прокладки, по упомянутой пластине, которая содержит отверстия, связанные соответственно с камерами упомянутой оболочки и с отверстием выхода для жидкости, и этот распределительный золотник предназначен для того, чтобы в зависимости от своего положения перекрывать некоторые из упомянутых отверстий или обеспечивать их сообщение с каналом подвода жидкости или с каналом ее отведения.

Упругое средство предпочтительно представляет собой пружину, выполненную в форме криволинейной дуги, один конец которой связан с серьгой, шарнирно закрепленной на оси, жестко связанной с корпусом оболочки, причем один конец этой серьги связан с толкателем, тогда как другой конец этой пружины связан по поступательному перемещению с упомянутым золотником и этот другой конец переходит из одного устойчивого положения в другое устойчивое положение в результате деформации упомянутой пружины.

Предпочтительно, чтобы упомянутая серьга была жестко связана по меньшей мере с одним рычагом, имеющим возможность опираться на упор распределительного золотника в момент изменения направления перемещения на противоположное для того, чтобы содействовать усилию, создаваемому упомянутой пружиной, в начальный момент перемещения распределительного золотника.

Конец пружины, выполненной в форме криволинейной дуги, связанный с толкателем, переходит, в процессе перемещения толкателя, с одной стороны оси шарнирного соединения серьги на другую ее сторону. Конец пружины, выполненной в форме криволинейной дуги, связанный с золотником, имеет возможность входить в ложемент, удлиненный вдоль направления перемещения этого золотника.

Упомянутая пружина предпочтительно изготовлена из пластического материала и штыри шарнирного соединения, предусмотренные на каждом ее конце, формуются в виде единой детали с этой пружиной.

Упомянутая плоская пластина предпочтительно содержит пять отверстий, отстоящих друг от друга вдоль направления скольжения золотника, а именно, центральное отверстие, связанное с выходным отверстием данной гидравлической машины, и располагающиеся по одну и по другую стороны от этого

- 1 013486 центрального отверстия два отстоящих друг от друга отверстия, связанные с одной из камер данной гидравлической машины, причем золотник содержит на своих продольных концах средство перекрытия одного отверстия пластины и содержит между своими концами пространство, обеспечивающее сообщение по меньшей мере между двумя отверстиями пластины. Предпочтительно, чтобы расстояние между упомянутым центральным отверстием и соседним с ним отверстием пластины имело величину, меньшую, чем величина расстояния между этим соседним отверстием и крайним отверстием, располагающимся с той же стороны, причем указанное пространство золотника, предназначенное для реализации сообщения, обеспечивает в процессе изменения направления перемещения средства разделения на противоположное сообщение двух камер с выходным отверстием и, следовательно, сообщение входного отверстия машины с ее выходным отверстием.

Каждое средство перекрытия распределительного золотника содержит некоторую зону перекрытия, ограниченную двумя стенками, располагающимися поперечно по отношению к направлению перемещения этого золотника и имеющими возможность перекрывать отверстие в пластине в том случае, когда эта зона располагается против соответствующего отверстия, и пространство сообщения распределительного золотника, заключенное между зонами перекрытия, ограничивается при помощи стенки, отстоящей от упомянутой пластины.

Распределительный золотник и плоская пластина могут быть расположены параллельно по отношению к направлению перемещения толкателя. Предпочтительно, чтобы поверхность упомянутой плоской пластины, находящаяся в механическом контакте с золотником, представляла собой зеркало золотника. Эта плоская пластина может быть изготовлена из керамического материала. При этом золотник может быть изготовлен из пластического материала.

Упомянутое средство разделения предпочтительно представляет собой мембрану.

Предлагаемое изобретение относится также к пропорциональному дозатору, предназначенному для введения дополнительного вещества в основную жидкость, отличающемуся тем, что дозатор содержит гидравлический двигатель, описанный выше, и подсистему дозирования этого дополнительного вещества при помощи упомянутого двигателя.

Упомянутый дозатор может содержать заглушку разделения, предусмотренную в донной части отсека, содержащего средства коммутации, причем сквозь заглушку проходит поршень подсистемы дозирования, связанный с толкателем, и трубопровод, открывающийся под этой заглушкой и связанный с выходным отверстием машины.

Предлагаемое изобретение, помимо технических решений, изложенных выше, включает в себя ряд других технических решений, которые более подробно будут описаны ниже в качестве неограничительных примеров осуществления изобретения со ссылками на приведенные в приложении фигуры, в числе которых фиг. 1 представляет собой схематический вид в вертикальном разрезе пропорционального дозатора с гидравлическим двигателем в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг. 2 - схематический вид в изометрии в разборе основных деталей дозатора и гидравлического двигателя;

фиг. 3 - схематический вид, иллюстрирующий первое предельное положение зеркала золотника и собственно золотника, повернутого набок для облегчения понимания приведенных в описании пояснений;

фиг. 4 по аналогии с фиг. 3 демонстрирует схематический вид зеркала золотника и сам золотник в некотором промежуточном положении;

фиг. 5 по аналогии с фиг. 3 демонстрирует схематический вид зеркала золотника и сам золотник в другом предельном положении, противоположном тому предельному положению, которое проиллюстрировано на фиг. 3;

фиг. 6 представляет собой схематический вид в вертикальном разрезе зеркала золотника и самого золотника, представленных в горизонтальной ориентации и в предельном положении;

фиг. 7 - схематический вид спереди золотника и серьги, показанных на фиг. 6;

фиг. 8 по аналогии с фиг. 6 демонстрирует серьгу в повернутом положении;

фиг. 9 представляет собой схематический вид спереди золотника и серьги, показанных на фиг. 8;

фиг. 10 - схематический вид в разрезе, подобный виду, показанному на фиг. 8, серьги и золотника в процессе скольжения;

фиг. 11 - схематический вид спереди золотника и серьги в положении, показанном на фиг. 10;

фиг. 12 - схематический вид в разрезе, подобный виду, показанному на фиг. 10, серьги и золотника в другом предельном положении, предназначенном для управления изменением направления движения поршня и изменением направления движения потоков жидкости;

фиг. 13 - схематический вид спереди золотника и серьги в положении, показанном на фиг. 12.

Со ссылками на приведенные в приложении фигуры, в частности на фиг. 1 и 2, можно видеть пропорциональный дозатор, имеющий в своем составе гидравлический двигатель 1 и предназначенный для дозированного впрыскивания дополнительного вещества в основную жидкость, которая приводит в действие упомянутый двигатель. Этот двигатель 1 содержит оболочку 2, образованную корпусом 3 и крыш

- 2 013486 кой 4. Эти корпус и крышка соединены между собой разъемным образом при помощи болтов с гайками, не показанных на приведенных в приложении фигурах и проходящих сквозь отверстия, предусмотренные в сопряженных ободках. Крышка 4 оборудована выпускным клапаном Ат, предназначенным для удаления воздуха из этого дозатора.

Средство разделения М имеет возможность совершать чередующиеся движения в объеме, заключенном между корпусом 3 и крышкой 4 и формирующим две камеры 5 и 6. Средство разделения М предпочтительно представляет собой поддающуюся деформированию мембрану 7, периферийная часть которой содержит валик, зажатый герметичным образом между крышкой 4 и корпусом 3. Однако такой пример реализации средства разделения М не является ограничительным и предлагаемое изобретение может применяться к гидравлической машине, в которой средство разделения образовано поршнем.

Камера 5, располагающаяся над мембраной 7 в том случае, когда вертикальная ось гидравлического двигателя ориентирована так, как это показано на фиг. 1, ограничена внутренней вогнутой поверхностью 8 крышки 4. Центральная часть мембраны 7 содержит круглое отверстие, кромка которого зажата герметичным образом между диском 9, размещенным главным образом в камере 6, и ободом 10, размещенным в камере 5. Обод 10 имеет возможность входить в упор, в конце верхнего рабочего хода мембраны 7, в ребро жесткости 11 внутренней поверхности 8.

Камера 6 ограничена со стороны, противоположной мембране 7, цилиндрической полостью, донная часть 12 которой содержит проход для толкателя А.

Средства С гидравлической коммутации предусмотрены для питания жидкостью и ее удаления из камер 5 и 6. Эти средства С гидравлической коммутации содержат орган Ό распределения, который имеет возможность занимать два устойчивых положения и управляется при помощи соответствующих перемещений мембраны 7.

Средства С гидравлической коммутации размещаются в отсеке 13 корпуса 3 оболочки, связанном с отверстием 14 подачи жидкости под давлением.

Средства 15 переключения, содержащие толкатель А, связанный с мембраной 7, имеют возможность вызывать, в конце своего верхнего рабочего хода и в конце своего нижнего рабочего хода, резкое изменение положения средств С коммутации под действием упругого средства В для изменения на противоположное направления рабочего хода мембраны 7.

Орган Ό распределения содержит золотник 16 распределения, прижатый к плоской пластине 17, зафиксированной по отношению к корпусу 3 оболочки.

Пластина 17 представляет собой зеркало золотника, то есть это означает, что поверхность пластины 17, находящаяся в механическом контакте с золотником 16 распределения, является идеально плоской, подвергнутой зеркальной полировке. При этом сопряженная поверхность золотника 16 также имеет высокую степень плоскостности для обеспечения устойчивой герметичности механического контакта, без использования уплотнительной прокладки, между зеркалом 17 золотника и собственно золотником 16. Пластина 17 предпочтительно изготавливается из керамического материала, тогда как сам золотник 16 изготовлен из пластического материала.

Для обеспечения прохождения жидкости упомянутая пластина 17 содержит пять отверстий, отстоящих друг от друга вдоль направления скольжения золотника 16, то есть вдоль вертикального направления в примере реализации, представленном на фиг. 1.

Пластина 17 и золотник 16 располагаются параллельно друг другу в направлении перемещения толкателя А и перпендикулярно по отношению к геометрической оси входного канала 14. Золотник 16 имеет возможность скользить в контакте с пластиной 17 параллельно направлению перемещения толкателя А.

Пластина 17 содержит центральное отверстие 8, связанное с выходным отверстием 18 гидравлической машины, и содержит по одну и по другую стороны от этого центрального отверстия вдоль направления перемещения золотника два отстоящих друг от друга отверстия Е5, Р5 и Е6, Р6, связанные между собой при помощи каналов, предусмотренных в детали 19, закрепленной на корпусе 3 данной машины. Деталь 19 сама в свою очередь связана при помощи двух коленчатых каналов 20 (см. фиг. 2) с верхней камерой 5. При этом связи этой детали с нижней камерой 6 представлены лишь частично.

Нижняя часть отсека 13 является открытой и в ней располагается подсистема 21 дозирования с клапаном всасывания, снабженным наконечником 23, к которому может быть присоединен трубопровод, погруженный в некоторую емкость (на приведенных в приложении фигурах не показана), содержащую дополнительную присадочную жидкость, всасываемую в дозируемом количестве. Подсистема 21 дозирования имеет в своем составе поршень 24 всасывания, соединенный с толкателем А.

В соответствии с примером реализации, схематически представленным на фиг. 1, поршень 24 проходит сквозь заглушку 25 разделения, предусмотренную в донной части отсека 13. Дополнительная присадочная жидкость, подаваемая под давлением при помощи поршня 24, вытесняется в направлении выходного канала 18 через канал 26, который открывается ниже заглушки 25. Смешивание присадочного вещества, подаваемого под давлением при помощи подсистемы 21, с основной жидкостью, поступающей через входной канал 14, осуществляется на уровне выходного канала 18.

В качестве варианта реализации смешивание присадочного вещества с основной жидкостью может

- 3 013486 иметь место в отсеке 13 путем устранения заглушки 25 и закрытия канала 26.

Как это можно видеть на фиг. 6, пластина 17 располагается в вырезе 27, предусмотренном в блоке 28, изготовленном из пластического материала и содержащем отверстия 29, предназначенные для фиксации этой пластины на детали 19, и упоры 30, 31, определяющие конец рабочего хода золотника 16.

Расстояние между центральным отверстием Б пластины 17 и соседним с ним отверстием Е5 или Е6 имеет величину, меньшую, чем величина расстояния между этим отверстием Е5 или Е6 и соответствующим крайним отверстием Р5 или Р6, располагающимся с той же стороны. Таким образом, шаг между отверстиями оказывается смещенным, что представляет определенное преимущество, о котором более подробно будет сказано в последующем изложении.

Золотник 16 содержит на каждом из своих продольных концов средство перекрытия, содержащее зону 32, 33 перекрытия отверстия пластины 17, и располагающееся между этими зонами перекрытия пространство 34, предназначенное для сообщения по меньшей мере между двумя отверстиями этой пластины 17.

Каждая зона 32, 33 перекрытия золотника 16 определяется двумя стенками, поперечными по отношению к направлению перемещения и обеспечивающими практически линейный механический контакт с упомянутой пластиной 17, способствующий установлению удовлетворительной герметичности. Между этими поперечными стенками, располагающимися против пластины 17, стенка зон 32, 33 перекрытия является параллельной этой пластине 17 и отстоит на некоторое расстояние от поверхности этой пластины. Пространство 34 сообщения, располагающееся между зонами 32, 33 перекрытия, ограничено стенкой 35, выполненной в форме купола.

Упругое средство В образовано пластинчатой пружиной 36, выполненной в форме криволинейной дуги, выпуклость которой обращена в направлении верхней части корпуса 3. Конец 36а этой пружины связан с толкателем А, тогда как другой ее конец 36Ь связан по поступательному движению с золотником 16. Каждый конец 36а, 36Ь этой пружины сформирован при помощи цилиндрического штыря, образующая которого является перпендикулярной по отношению к средней плоскости пластинчатой пружины 36 и к направлению перемещения толкателя А, причем эти цилиндрические штыри образуют ось шарнирного соединения. Пружина 36 изготовлена из пластического материала в виде единой детали с упомянутыми штырями 36а, 36Ь. Эти концевые штыри 36а, 36Ь выступают в поперечном направлении по одну и по другую стороны от упомянутой пластинчатой пружины 36 вдоль ее ширины.

Боковые выступы 36а, 36Ь, как это можно видеть на фиг. 2, входят в соответствующие ложементы, предусмотренные на конце двух параллельных ветвей серьги 37, причем эти ветви обрамляют пружину 36. Каждый ложемент, в который входит конец 36а, является открытым таким образом, чтобы этот конец 36а мог быть легко вставлен и выведен из ложементов серьги 37 путем простой деформации пружины 36.

Серьга 37 присоединена шарнирным образом на своем конце, удаленном от конца 36а, к оси 38, удерживаемой на каждом из своих концов при помощи элемента 39 (см. фиг. 2), выполненного, по существу, в форме равнобедренного треугольника с внутренним раскрытием, основание которого жестко связано с деталью 19 корпуса 3, и зона вершины которого содержит подшипник, предназначенный для конца оси 38. Два опорных элемента 39 обрамляют золотник 16 и серьгу 37.

Конец каждой ветви серьги 37, противоположный оси 38, с которым связан конец 36а пружины 36, содержит боковую сторону 40, в которой предусмотрен ложемент, предназначенный для размещения в нем конца 36а пружины. Каждая боковая сторона 40 имеет, по существу, круглую форму и размещена с возможностью вращения в горизонтальной канавке 41. Каждая канавка 41 предусмотрена во внутренней вертикальной стенке прямоугольного отверстия 42, выполненного в части толкателя А, располагающейся в отсеке 13. При этом каждая канавка 41 открывается со стороны пластины 17 при помощи расширяющейся части, обеспечивающей возможность некоторого наклона упомянутой серьги, как это схематически проиллюстрировано на фиг. 1.

Такое конструктивное решение позволяет в процессе приведения в поступательное движение при помощи толкателя А боковых сторон 40 обеспечить поворотное движение серьги 37 относительно оси 38.

Другой конец 36Ь пружины 36 вставляется в прямоугольный ложемент 43, удлиненный в направлении перемещения золотника 16. Такой ложемент 43 предусмотрен в каждой из двух боковых стенок 44 золотника 16, которые обрамляют пружину 36. Ложемент 43 является открытым в направлении, противоположном пластине 17, и усилие пружины 36 обеспечивает прижатие конца 36Ь пружины к донной части ложемента 43. Размещение штыря, образующего конец 36Ь, в ложементе 43 осуществляется достаточно просто и быстро, так же как и его демонтаж.

Конец 36Ь может занимать устойчивое положение, проиллюстрированное на фиг. 1 и 12, в котором этот конец упирается в поперечную стенку ложемента 43, наиболее удаленную от камеры 6. Золотник 16 при этом занимает свое нижнее положение, проиллюстрированное на фиг. 1. В другом своем устойчивом положении, представленном на фиг. 6, конец 36Ь пружины упирается в поперечную стенку ложемента 43, ближайшую к камере 6, и золотник 16 занимает свое верхнее положение, противоположное положению, показанному на фиг. 1.

Конец 36а пружины, связанный с толкателем А при помощи серьги 37, в процессе вертикального перемещения этого толкателя переходит с одной стороны на другую сторону по отношению к оси 38

- 4 013486 шарнирного соединения серьги 37. Этот переход вызывает включение коммутации и изменение положения золотника.

Серьга 37 закреплена по меньшей мере на одном рычаге 45, располагающемся, по существу, перпендикулярно к этой серьге и проходящем по одну и по другую стороны от этой серьги, как это можно видеть на фиг. с 6 по 13. Рычаг 45 имеет форму балансира, концы 45а, 45Ь которого изогнуты и закруглены таким образом, чтобы входить в механический контакт в момент изменения направления движения мембраны с упором 46, который имеет, например, форму призмы и предусмотрен выступающим образом на середине длины наружной поверхности боковой стенки 44 золотника под прямоугольным ложементом 43.

Предпочтительно предусмотреть два параллельных рычага 45, охватывающих золотник 16, для того, чтобы одновременно входить в механический контакт с упорами 46.

Фазы коммутации, формируемые при помощи золотника 16 и пластины 17, схематически проиллюстрированы на фиг. 3, 4 и 5. Для облегчения понимания приведенных в приложении чертежей золотник 16 представлен отклоненным от своего естественного положения, тогда как в действительности он перемещается со скольжением, будучи прижатым к пластине 17, и располагается в положении, перпендикулярном по отношению к положению, представленному на упомянутых фигурах. При этом ширина золотника 16 превышает ширину отверстий пластины 17 таким образом, чтобы в том случае, когда одно отверстие оказывается перекрытым при помощи одной из концевых зон 32 или 33 перекрытия этого золотника, это отверстие оказалось полностью закрытым.

На фиг. 3 схематически представлено первое предельное устойчивое положение золотника 16, в котором зона 32 перекрытия перекрывает отверстие Е5, связанное с камерой 5, тогда как зона 33 перекрытия перекрывает отверстие Р6, связанное с камерой 6. При этом промежуточное пространство 34 обеспечивает сообщение отверстия Е6 и, следовательно, камеры 6 с выходным отверстием 8 для текучей среды. Отверстие Р5 в пластине 17 при этом оказывается открытым и принимает жидкость под давлением, которая поступает в отсек 13 и направляется в камеру 5.

На фиг. 4 схематически представлено некоторое промежуточное положение золотника 16, в котором зоны 32, 33 перекрытия размещаются против зон разделения между двумя отверстиями, располагающимися по одну и по другую стороны от центрального отверстия 8 пластины 17. Отверстия Р5 и Р6 сообщаются с отсеком 13 таким образом, чтобы давление жидкости воспринималось одновременно в камере 5 и в камере 6. Пространство 34 обеспечивает возможность сообщения двух отверстий Е5 и Е6 с выходным отверстием 8. В этом промежуточном положении все пять отверстий пластины сообщаются друг с другом и все они открыты на полное свое сечение. При этом расход жидкости проходит через камеры 5 и 6 и давления жидкости уравновешиваются по одну и по другую стороны от мембраны 7.

На фиг. 5 схематически представлено другое предельное устойчивое положение золотника 16, в котором отверстие Р6 оказывается открытым и принимает текучую среду под давлением, которая направляется в камеру 6. При этом отверстия Е6 и Р5 оказываются перекрытыми золотником 16, тогда как отверстие Е5 сообщается с выходным отверстием 8.

Смещенный шаг, с одной стороны, между выходным отверстием 8 и отверстиями Е5 и Е6, а с другой стороны, между этими отверстиями Е5 и Е6 и отверстиями Р5 и Р6, позволяет исключить сообщение в предельном устойчивом положении золотника 16, входного давления жидкости с выходной камерой, тогда как в промежуточном положении, представленном на фиг. 4, все отверстия сообщаются между собой без ограничения их поперечного сечения для того, чтобы понизить давление жидкости по одну и по другую стороны от мембраны 7.

Далее со ссылками на фиг. 1 и 6-13 будет описано функционирование гидравлического двигателя и дозатора в соответствии с предлагаемым изобретением.

В положении, показанном на фиг. 6, мембрана 7 приходит в конец своего нижнего рабочего хода и серьга 37 опрокидывается под действием пружины 36, которая обеспечивает перемещение распределительного золотника 16 в верхнее устойчивое положение, где золотник 4 входит в механический контакт с упором 30. В этом положении золотника 16 вода под давлением, поступающая через входное отверстие 14, доходит через открытое отверстие Р6 до нижней камеры 6. Другое отверстие Е6, сообщающееся с камерой 6, является закрытым, тогда как отверстие Е5 связано с выходным отверстием 18. Давление, которое воздействует в камере 6 на мембрану 7, вызывает деформацию этой мембраны в направлении камеры 5 и перемещение толкателя А в направлении вверх, как это можно видеть на фиг. 1. Жидкость из камеры 5 удаляется через отверстие Е5.

Конец 36Ь пружины 36 при этом остается опирающимся на верхнюю поперечную стенку ложемента 43 и удерживает золотник 16 в этом положении.

Подъем толкателя А вызывает подъем конца 36а пружины 36. В том случае, когда конец 36а пружины в процессе его поднятия, как это можно видеть на фиг. 1, преодолевает горизонтальную плоскость, проходящую через ось 38 шарнирного соединения серьги 37, эта серьга поворачивается относительно толкателя А таким образом, чтобы упомянутый конец 36а проходил над осью 38, как это можно видеть на фиг. 1.

Этот этап схематически представлен на фиг. 8, переведенной в горизонтальную плоскость. При

- 5 013486 этом конец 36Ь пружины перемещается в ложементе 43 таким образом, чтобы войти в упорный контакт с другой поперечной стенкой ложемента 43 и создавать толкающее усилие, воздействующее на золотник 16 для его перемещения в направлении другого его устойчивого положения. Благодаря геометрическим характеристикам, которыми обладают серьга 37 и рычаги 45, конец 45Ь этих рычагов одновременно входит в механический контакт с упором 46 (см. фиг. 9). Такое синхронное воздействие на золотник 16 сопровождается воздействием усилия пружины 38 для того, чтобы преодолеть сопротивление скольжению золотника 16.

На фиг. 10 и 11 представлено относительное положение серьги 37 и золотника 16 в конце процесса содействия, обеспечиваемого рычагами 45. Поскольку при этом золотник 16 начинает свой рабочий ход, усилия, которые необходимо создать для того, чтобы он продолжал свое движение, оказываются незначительными. Таким образом, пружина 36 имеет возможность завершить перемещение золотника 16 в направлении другого его устойчивого положения и упор 46 отдаляется от конца 45Ь, как это проиллюстрировано на фиг. 12 и 13, который соответствует концу верхнего рабочего хода толкателя А, представленного на фиг. 1.

При расположении золотника в этом другом своем устойчивом положении давление жидкости поступает в камеру 5, тогда как камера 6 остается связанной с выходным отверстием. При этом мембрана 7 имеет возможность деформироваться в направлении вниз и толкатель А имеет возможность опускаться, после чего начинается новый цикл функционирования.

Чередующееся вертикальное движение мембраны 7 и толкателя А позволяет обеспечить накачивание и дозирование дополнительного вещества, благодаря использованию подсистемы 21 дозирования, поршень 24 накачивания которой приводится в движение в результате перемещения мембраны 7.

Золотник 16 удерживается прижатым к зеркалу 17 золотника при помощи пружины 36. Кроме того, этот золотник оказывается прижатым к зеркалу 17 золотника в результате разности давлений жидкости и входного расхода жидкости в том случае, когда имеет место протекание этой жидкости. При этом плоскостность и тщательная механическая обработка поверхности золотника 16 и зеркала 17 золотника обеспечивают удовлетворительную герметизацию между двумя этими элементами.

Золотник 16 подвергается воздействию усилия, перпендикулярного по отношению к зеркалу 17 золотника и равного усилию, воздействующему на опорную поверхность, умноженному на разность давлений. При этом усилие, необходимое для перемещения золотника 16, представляет собой поперечное усилие, которое равно усилию, перпендикулярному к золотнику 16 и умноженному на коэффициент трения между золотником 16 и зеркалом 17 этого золотника.

Движение мембраны 7 оказывается механически связанным и синхронизированным с переключением упомянутой системы коммутации. Движение распределительного золотника 16 по зеркалу 17 золотника осуществляется в результате вращательного движения пружины 36 сжатия, которая уравновешивает усилия то в направлении первого устойчивого положения, то в направлении второго устойчивого положения, порождая, таким образом, перемещение золотника 16 путем его скольжения.

Подсистема 21 дозирования, связанная с мембраной 7 через толкатель А, обеспечивает всасывание и последующее непосредственное впрыскивание дополнительного вещества в выходной части дозатора.

Серьга 37, приводимая в движение при помощи толкателя А, обеспечивает сжатие пружины 36 и синхронизацию перемещения золотника 16. Действительно, в некоторых предельных условиях (относящихся к давлению, расходу жидкости и т.п.) усилие, развиваемое этой пружиной 36, может оказаться недостаточным для того, чтобы заставить перемещаться со скольжением золотник 16, на который воздействует разность давлений (а именно, в случае, когда давление на входе 14 дозатора оказывается меньшим, чем давление на его выходе 18). Содействие, которое обеспечивается при помощи упомянутой серьги и рычагов 45, создает синхронизацию, которая позволяет обеспечить коммутацию в этих условиях: золотник 16 в достаточной степени проталкивается при помощи рычагов 45 в направлении некоторого своего промежуточного положения, проиллюстрированного на фиг. 10, 11 и 4, обеспечивая сообщение всех камер упомянутой мембраны с выходной частью машины и понижая разность давлений. Усилия, воздействующие на золотник 16 и на пружину 36, позволяют продолжить рабочий ход золотника 16 в направлении другого его устойчивого положения, обеспечивающего коммутацию.

В случае разности давлений, и/или слишком высокого расхода жидкости между входом и выходом дозатора, или в случае разрушения пружины 36, золотник 16 устанавливается при помощи рычагов 45 в некоторое промежуточное положение, проиллюстрированное на фиг. 4, причем в этом положении обеспечивается сообщение двух камер 5 и 6 с выходным отверстием и, соответственно, сообщение входного отверстия 14 с выходным отверстием 18. При этом расход основной жидкости не нарушается.

Дозатор с мембраной в соответствии с предлагаемым изобретением может иметь существенно уменьшенный расход, составляющий, например, от 2 до 3 л/ч. При этом имеется возможность функционирования под относительно небольшим давлением воды, составляющим, например, от 1 до 2 м перепада давления между источником воды и дозатором, или перепадом давления, имеющим величину в диапазоне от 0,1 до 0,2 бар.

Такой дозатор позволяет пропустить воду, насыщенную твердыми частицами, в частности, благодаря функционированию с использованием мембраны.

- 6 013486

Диапазон возможных в данном случае расходов является достаточно широким и может иметь величину, например, от 2 или 3 до 2000 л/ч. При этом диапазон возможных давлений функционирования также оказывается достаточно широким и может иметь величину, например, в диапазоне от 0,1 до 4 или 5 бар.

Дозирование вспомогательного вещества в основную жидкость может иметь величину порядка 2 и даже 5%.

В качестве иллюстративного примера рабочий объем двигателя (то есть уровень расхода на каждый цикл поднятия или опускания) может иметь величину порядка 0,4 л. Диаметр упомянутой мембраны может иметь величину порядка 110 мм и ее рабочий ход может иметь величину в диапазоне от 25 до 30 мм. Отверстия в пластине 17 могут иметь поперечные сечения, площадь которых составляет примерно 1,3 см².

Дозатор с мембраной вместе с коммутацией при помощи золотника распределения позволяет обеспечить отделение механизма распределения от приводной части поршня или мембраны. Вследствие этого демонтаж этих элементов можно осуществлять независимо друг от друга.

Claims (16)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Гидравлическая машина, в частности гидравлический двигатель, содержащая оболочку (2), содержащую корпус (3) и крышку (4);

   средство разделения (М), обеспечивающее чередующееся движение в упомянутой оболочке между корпусом и крышкой, причем это средство разделения формирует две камеры (5, 6);

   средства (С) гидравлической коммутации, предназначенные для питания жидкостью и удаления ее из упомянутых камер, причем указанные средства гидравлической коммутации содержат распределительный орган (Ό), который имеет возможность занимать два устойчивых положения и управляется при помощи перемещений упомянутого средства разделения;

   отсек (13) в корпусе оболочки, связанный с каналом подвода жидкости под давлением, в котором размещены упомянутые средства (С) коммутации; и средства (15) переключения, содержащие толкатель (А), связанный с упомянутым средством разделения и выполненный с возможностью вызывать в конце своего рабочего хода резкое изменение положения средств коммутации под действием упругого средства (Е), предназначенного для изменения направления рабочего хода, отличающаяся тем, что орган (Ό) распределения содержит распределительный золотник (16), прижатый к плоской пластине (17), фиксированной относительно корпуса оболочки, причем распределительный золотник (16) выполнен с возможностью перемещения со скольжением герметичным образом без уплотнительной прокладки по упомянутой пластине (17), которая содержит отверстия, связанные соответственно с камерами (5, 6), выполненными в упомянутой оболочке, и с выходным отверстием (18) для жидкости, причем распределительный золотник (16) выполнен также с возможностью перекрывать некоторые из упомянутых отверстий или обеспечивать их сообщение с каналом подачи жидкости или с каналом ее отведения в зависимости от своего положения.
2. 2. Гидравлическая машина по п. 1, отличающаяся тем, что упругое средство (Е) представляет собой пружину (36), выполненную в форме криволинейной дуги, один конец (36а) которой связан с серьгой (37), шарнирно закрепленной на оси (38), жестко связанной с корпусом (3) оболочки, причем один конец (40) указанной серьги связан с толкателем (А), тогда как другой конец (36Ь) указанной пружины связан по поступательному перемещению с золотником (36) и этот другой конец (36Ь) пружины переходит из одного своего устойчивого положения в другое свое устойчивое положение в результате деформации упомянутой пружины (36).
3. 3. Гидравлическая машина по п.2, отличающаяся тем, что серьга (37) жестко связана по меньшей мере с одним рычагом (45), способным входить в механический контакт с упором (46) золотника (16) в момент изменения на противоположное направление его перемещения для содействия усилию, создаваемому упомянутой пружиной, в начальный момент перемещения этого золотника.
4. 4. Гидравлическая машина по п.2 или 3, отличающаяся тем, что конец (36а) пружины, выполненной в форме криволинейной дуги, связанный с толкателем (А), переходит в процессе перемещения этого толкателя (А) с одной стороны оси (38) шарнирного соединения серьги на другую ее сторону.
5. 5. Гидравлическая машина по одному из пп.2-4, отличающаяся тем, что конец (36Ь) пружины, выполненной в форме криволинейной дуги, связанный с золотником (16), выполнен с возможностью входить в ложемент (43), удлиненный вдоль направления перемещения этого золотника.
6. 6. Гидравлическая машина по одному из пп.2-5, отличающаяся тем, что пружина (36) изготовлена из пластического материала и штыри шарнирного соединения, предусмотренные на каждом ее конце (36а, 36Ь), формуются в виде единой детали с этой пружиной.
7. 7. Гидравлическая машина по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что плоская пластина (17) содержит пять отверстий, отстоящих друг от друга вдоль направления скольжения золотника (17), а именно центральное отверстие (8), связанное с выходным отверстием (18) данной гидравлической машины, и располагающиеся по одну и по другую стороны от этого центрального отверстия по два отстоящих друг

   - 7 013486 от друга отверстия (Е5, Р5; Е6, Р6), связанные с одной из камер (5, 6) данной машины, причем золотник (16) содержит на своих продольных концах средство перекрытия (32, 33) одного отверстия пластины и содержит между своими концами некоторое пространство (34), предназначенное для обеспечения сообщения между по меньшей мере двумя отверстиями этой пластины.
8. 8. Гидравлическая машина по п.7, отличающаяся тем, что расстояние между упомянутым центральным отверстием (8) и соседним с ним отверстием (Е5, Е6) пластины имеет величину, меньшую, чем величина расстояния между этим соседним отверстием (Е5, Е6) и крайним отверстием (Р5, Р6), располагающимся с той же стороны, причем указанное пространство (34) сообщения золотника обеспечивает в процессе изменения на противоположное направление перемещения средства разделения (М) сообщение двух камер (5, 6) с выходным отверстием (18) и, следовательно, сообщение входного отверстия (14) машины с ее выходным отверстием (18).
9. 9. Гидравлическая машина по п.7 или 8, отличающаяся тем, что каждое средство перекрытия золотника (16) образовано зоной (32, 33) перекрытия, ограниченной двумя стенками, располагающимися поперечно по отношению к направлению перемещения этого золотника и имеющими возможность перекрывать одно отверстие в пластине в том случае, когда эта зона располагается против этого отверстия, и пространство (34), обеспечивающее сообщение, заключенное между упомянутыми зонами перекрытия, ограничено при помощи стенки (35), отстоящей от упомянутой пластины.
10. 10. Гидравлическая машина по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что золотник (16) и плоская пластина (17) располагаются параллельно по отношению к направлению перемещения толкателя (А).
11. 11. Гидравлическая машина по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что поверхность плоской пластины (17), находящаяся в механическом контакте с золотником (16), представляет собой зеркало золотника.
12. 12. Гидравлическая машина по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что плоская пластина (17) изготовлена из керамического материала.
13. 13. Гидравлическая машина по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что золотник (16) распределения изготовлен из пластического материала.
14. 14. Гидравлическая машина по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что упомянутое средство разделения представляет собой мембрану (7).
15. 15. Пропорциональный дозатор жидкости, отличающийся тем, что он содержит гидравлический двигатель в соответствии с любым из пп.1-14 и подсистему (21) дозирования дополнительного вещества при помощи упомянутого двигателя.
16. 16. Дозатор по п.15, отличающийся тем, что он содержит заглушку (25) разделения, предусмотренную в донной части отсека (13), содержащего средства (С) коммутации, причем сквозь эту заглушку (25) проходит поршень (24) подсистемы (21) дозирования, связанный с толкателем (А), и трубопровод (26), открывающийся под этой заглушкой (25) и связанный с выходным отверстием (18).