PL246698B1 - Rozdzielacz hydrauliczny - Google Patents

Abstract

Rozdzielacz hydrauliczny znajdujący zastosowanie do sterowania kierunkiem przepływu cieczy roboczej w układach hydraulicznych, w szczególności układach narażonych na drgania zewnętrzne jakie występują w maszynach roboczych, urządzeniach mobilnych i pojazdach specjalnych i utworzony z korpusu (1), w którym utworzona jest komora rozdzielcza (2), w której umiejscowiony jest suwak (3) w skrajnych pozycjach położenia przepływowo zestawiający ze sobą odchodzące od komory rozdzielczej (2) kanały przepływowe (P, A, B, T, T), których drugie końce wyprowadzone są na zewnętrzną powierzchnię korpusu (1), przy czym korpus (1) co najmniej z jednej bocznej strony zestawiony jest z elektromagnesem (4) sterującym położeniem suwaka (3) poprzez wychodzący z niego rdzeń (5), który z suwakiem (3) zestawiony jest osiowo, a poza tym w komorze rozdzielczej (2) po obu stronach suwaka (3) umiejscowione są sprężyny (6), które przy braku zasilania elektromagnesu (4) pozycjonują suwak (3) pośrodku komory rozdzielczej (2), charakteryzuje się tym, że na obu czopowatych końcach suwaka (3) zamocowana jest trwale tarcza dławiąca (7), z których każda obwodowo spasowana jest z pobocznicą komory rozdzielczej (2) i w której każdej utworzone są stożkowe otwory przelewowe (8) z naprzemiennie w przeciwnych kierunkach nachylonymi pobocznicami, a w korpusie (1) utworzone są dwa kanały przepływowe (9, 10), z których pierwszy (9) z komorą rozdzielczą (2), przy każdym jej końcu, połączony jest na jej odcinku przed tarczą dławiącą (7), a drugi (10) na jej odcinku za tarczą dławiącą (7), a poza tym komora rozdzielcza (2) wyposażona jest w zawór ciśnieniowy (11).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest rozdzielacz hydrauliczny znajdujący zastosowanie do sterowania kierunkiem przepływu cieczy roboczej w układach hydraulicznych, w szczególności układach narażonych na drgania zewnętrzne, jakie występują w maszynach roboczych, urządzeniach mobilnych i pojazdach specjalnych.

W obecnie używanych rozdzielaczach hydraulicznych znane są skutki działania zewnętrzn ych drgań mechanicznych na obudowę rozdzielacza. Gdy kierunek ich działania pokrywa się z osią suwaka rozdzielacza, to suwak również zostaje wzbudzony w drgania. Wynika to z zastosowanych sprężyn powrotnych oraz typowego napędu elektromagnetycznego suwaka. Drgania zewnętrzne prowadzą do niestabilnych położeń suwaka oraz pulsacji wydajności i ciśnienia, na skutek okresowo zmieniającej się szczeliny przepływowej w rozdzielaczu. W poniższych opisach ujawniono konstrukcje, których celem jest wyeliminowanie powyżej opisanych niekorzystnych zjawisk w pracy rozdzielacza.

I tak, z polskiego opisu patentowego PL 235454 znany jest rozdzielacz hydrauliczny, który składa się z korpusu, wewnątrz którego znajduje się element sterujący/suwak, który centrowany jest z obu stron sprężyną i który zestawiony jest z elektromagnesami. Pomiędzy elektromagnesami a sprężynami znajdują się podkładki elastyczne, które stykają się wyłącznie ze sprężynami i elektromagnesami wyposażonymi w zwory elektromagnesu, na które nasadzone są zakończone kuliście nasadki. Zastosowanie podparcia sprężyn oraz nasadek na zworze elektromagnesu powoduje redukcje drgań przekazywanych od drgającego korpusu na element sterujący rozdzielacza hydraulicznego. Powyższe w pewnym stopniu doprowadza do poprawy stabilności pracy zaworu oraz zmniejszenia drgań elementu sterującego i redukcji pulsacji ciśnienia w układzie hydraulicznym.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P.422548 znany jest rozdzielacz hydrauliczny zbudowany z korpusu, w którym umieszczony jest suwak poruszany zespołem napędowym w postaci silnika elektrycznego z napędem śrubowym. Suwak jest wydrążony w środku oraz posiada nacięty gwint wewnętrzny. W osi suwaka umieszczona jest śruba napędowa trwale połączoną z wałem silnika. Poza tym, w suwaku umieszczona jest dodatkowo, kasująca luz na gwincie głównym, nakrętka, która blokowana jest klejem lub dodatkowym kołkiem na zewnętrznej części gwintu. Ujawnione rozwiązanie zapobiega przemieszczaniu się suwaka pod wpływem działania zewnętrznych drgań na korpus rozdzielacza, w szczególności w osi suwaka rozdzielacza. Ujawnione rozwiązanie w pewnym zakresie poprawia stabilność pracy rozdzielacza, eliminuje drgania suwaka oraz prowadzi do redukcji pulsacji wydajności i ciśnienia w układzie hydraulicznym.

Z rosyjskiego zgłoszenia patentowego SU1006822 znany jest układ hydrauliczny przeznaczony do redukcji drgań znacznej masy uzyskanej ze zwiększonej objętości tłoka w siłowniku. Główny tłok podparty jest z obu stron popychaczami zakończonymi mniejszymi tłokami znajdującymi się w komorach cylindra. Niewielkie wychylenie głównego tłoka powoduje przesterowanie rozdzielacza hydraulicznego, powodując wyrównanie sił działających na główny tłok w wyniku pracy układu hydraulicznego. Dzięki takiemu układowi uzyskuje się tłumienie masy głównego tłoka.

W rozwiązaniu znanym z polskiego zgłoszenia wynalazku P.290296 odnoszącego się do hydraulicznego tłumika drgań powstających przy zmianie kierunku ruchu cieczy zastosowano tłumienie przepływu między komorami siłownika poprzez wprowadzenie nastawnych zaworów dławiących. Ruch cieczy przez zawory wynika z ruchu tłoka wewnątrz siłownika.

Znane jest także z polskiego zgłoszenia wynalazku P.401969 zastosowanie tarczy tłumiącej do redukcji drgań elementu zamykającego w mikrozaworze maksymalnym. W przedstawionym rozwiązaniu tarcza zamontowana jest w sposób stały na elemencie sterującym pracą suwaka.

Problemem, jaki stoi do rozwiązania przed przedmiotowym wynalazkiem, jest konstrukcja, która skutecznie zapewni niwelowanie skutków oddziaływania zewnętrznych drgań mechanicznych na obudowę rozdzielacza.

Rozdzielacz hydrauliczny utworzony z korpusu, w którym utworzona jest komora rozdzielcza, w której umiejscowiony jest suwak w skrajnych pozycjach położenia przepływowo zestawiający ze sobą odchodzące od komory rozdzielczej kanały przepływowe, których drugie końce wyprowadzone są na zewnętrzną powierzchnię korpusu, przy czym korpus co najmniej z jednej bocznej strony zestawiony jest z elektromagnesem sterującym położeniem suwaka poprzez wychodzący z niego rdzeń, który z suwakiem zestawiony jest osiowo, a poza tym w komorze rozdzielczej po obu stronach suwaka umiejscowione są sprężyny, które przy braku zasilania elektromagnesu pozycjonują suwak pośrodku komory rozdzielczej, według wynalazku charakteryzuje się tym, iż na obu czopowatych końcach suwaka zamocowana jest trwale tarcza dławiąca, z których każda obwodowo spasowana jest z pobocznicą komory rozdzielczej i w której każdej utworzone są stożkowe otwory przelewowe z naprzemiennie w przeciwnych kierunkach nachylonymi pobocznicami, a w korpusie utworzone są dwa kanały przepływowe, z których pierwszy z komorą rozdzielczą, przy każdym jej końcu, połączony jest na jej odcinku przed tarczą dławiącą a drugi na jej odcinku za tarczą dławiącą, a poza tym komora rozdzielcza wyposażona jest w zawór ciśnieniowy - maksymalny.

Utworzenie w korpusie dwóch kanałów przepływowych jak w rozwiązaniu według wynalazku pozwala na przemieszczanie się cieczy w komorze rozdzielczej z jej jednego końca na drugi koniec - na zewnętrzne strony suwaka. Podparcie hydrauliczne suwaka oraz tłumienie przepływu cieczy uzyskuje się poprzez zainstalowanie na końcach suwaka tarcz dławiących. Rozwiązanie według wynalazku pozwala na redukcję drgań podczas pracy rozdzielacza hydraulicznego.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony został na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój osiowy rozdzielacza hydraulicznego, fig. 2 - tarczę dławiącą z sześcioma stożkowymi otworami rozmieszczonymi symetrycznie wokół pionowej osi tarczy co kąt 60°, a fig. 3 - przekrój osiowy tarczy dławiącej ze stożkowymi otworami.

Rozdzielacz hydrauliczny w przykładzie wykonania według wynalazku utworzony jest z korpusu 1, w którym utworzona jest komora rozdzielcza 2, w której umiejscowiony jest suwak 3 w skrajnych pozycjach położenia przepływowo zestawiający ze sobą parami odchodzące od komory rozdzielczej 2 kanały przepływowe P, A, B, T, T, których drugie końce wyprowadzone są na zewnętrzną powierzchnię korpusu 1. Od obu naprzeciwległych boków, korpus 1 zestawiony jest z elektromagnesami 4 sterującymi położeniem suwaka 3 poprzez wysuwne z nich rdzenie 5, z który jeden osiowo zestawiony jest z jednym a drugi z drugim końcem suwaka 3. W komorze rozdzielczej 2 po obu stronach suwaka 3 umiejscowione są sprężyny 6, które przy braku zasilania elektromagnesów 4 pozycjonują suwak 3 pośrodku komory rozdzielczej 2. Na obu czopowatych końcach suwaka 3 zamocowana jest trwale (przesuwnie wraz z nim) tarcza dławiąca 7, w której utworzone są stożkowe otwory przelewowe 8 z naprzemiennie w przeciwnych kierunkach nachylonymi pobocznicami. W korpusie 1 natomiast utworzone są dwa kanały przepływowe 9, 10, z których pierwszy 9 z komorą rozdzielczą 2, przy każdym jej końcu, połączony jest na jej odcinku przed tarczą dławiącą 7 a drugi 10, przy każdym jej końcu, połączony jest na jej odcinku za tarczą dławiącą 7. Poza tym, w komorę rozdzielczą 2 przy jednym jej końcu wbudowany jest zawór ciśnieniowy (maksymalny) 11. Średnica tarcz dławiących 7 jest zbieżna ze średnicą komory rozdzielczej 2 w obszarze przesuwu tarcz dławiących 7. W tarczy dławiącej 7 utworzonych jest sześć, rozmieszczonych symetrycznie wokół pionowej osi tarczy co kąt 60° stożkowych otworów przelewowych 8 (o kształcie ściętego stożka). Kolejno, naprzemienne nachylenie powierzchni stożkowej co drugiego otworu przelewowego 8 zwrócone jest w przeciwnym kierunku. Czyli co 120° otwory przelewowe 8 zwężają się w tym samym kierunku. Podczas przepływu cieczy stożkowe otwory przelewowe 8 działają jako dyfuzor lub konfuzor. Sprężyny 6 pozycjonujące suwak 3 w pozycji wypośrodkowanej, po każdej ze stron suwaka 3 zaparte są pomiędzy ścinką zamykającą od boku komorę rozdzielczą 2 i tarczą dławiącą 7. Każda z tarcz dławiących 7 zamontowana jest na stałe z suwakiem 3. Taka konstrukcja powoduje ruch cieczy przez otwory przelewowe 8 w tarczach dławiących 7 podczas zmiany pozycji suwaka 3. Przykładowo, tarcze dławiące 7 mogą mieć wymiary: średnicę zewnętrzną 24 mm, średnicę wewnętrzną 10 mm, grubość 3 mm, a utworzone w nich otwory przelewowe 8 mogą mieć nachylenie tworzącej otworu stożkowego 5°, średnicę mniejszego otworu stożkowego 2,5 mm, a większego 3 mm. Przedstawione rozwiązanie może być stosowane dla rozdzielcza sterowanego za pomocą dwóch cewek elektromagnetycznych - elektromagnesów 4, jak w niniejszym przykładzie wykonania, jak również w przypadku sterowania go za pomocą jednej cewki elektromagnetycznej (elektromagnesu). Zasadniczą korzyścią wynikająca z wprowadzonego układu tłumienia oddziaływania zewnętrznych drgań mechanicznych jest redukcja przemieszczania się suwaka 3. W konstrukcji uzyskuje się poprawę stabilności położenia suwaka 3, wyeliminowanie jego drgań oraz redukcję pulsacji wydajności i ciśnienia w układzie hydraulicznym, powodowaną ruchem drgającym suwaka 3. Zasada działania rozdzielacza według wynalazku jest identyczna jak rozdzielaczy znanych ze stanu techniki. I tak, przesuw suwaka 3 w jednym kierunku przepływowo zestawia ze sobą kanały przepływowe P i B oraz jeden T i A, a w kierunku przeciwnym kanały przepływowe P i A oraz B i drugi T. W rozwiązaniu według wynalazku sprężyny 6 dodatkowo podtrzymują tarcze dławiące 7 podczas zmiany pozycji suwaka 3. Tarcza dławiąca 7 powoduje opory przepływu cieczy podczas zmiany pozycji suwaka 3. Ruch cieczy przez tarcze dła wiące 7 możliwy jest dzięki kanałom przepływowym 9, 10. W wyniku pracy suwaka 3, ciecz przemieszcza się z jego jednego końca na drugi koniec, między przestrzeniami bocznymi 12 suwaka 3. W wyniku podparcia hydraulicznego suwaka 3 oraz dławieniu przepływu cieczy przez tarcze dławiące 7 otrzymuje się redukcję drgań podczas pracy rozdzielacza hydraulicznego. Rozwiązanie może być stosowane w jedno lub dwustopniowych rozdzielaczach hydraulicznych.

Claims (1)

1. Rozdzielacz hydrauliczny utworzony z korpusu, w którym utworzona jest komora rozdzielcza, w której umiejscowiony jest suwak w skrajnych pozycjach położenia przepływowo zestawiający ze sobą odchodzące od komory rozdzielczej kanały przepływowe, których drugie końce wyprowadzone są na zewnętrzną powierzchnię korpusu, przy czym korpus co najmniej z jednej bocznej strony zestawiony jest z elektromagnesem sterującym położeniem suwaka poprzez wychodzący z niego rdzeń, który z suwakiem zestawiony jest osiowo, a poza tym w komorze rozdzielczej po obu stronach suwaka umiejscowione są sprężyny, które przy braku zasilania elektromagnesu pozycjonują suwak pośrodku komory rozdzielczej, znamienny tym, że na obu czopowatych końcach suwaka (3) zamocowana jest trwale tarcza dławiąca (7), z których każda obwodowo wpasowana jest z pobocznicą komory rozdzielczej (2) i w której każdej utworzone są stożkowe otwory przelewowe (8) z naprzemiennie w przeciwnych kierunkach nachylonymi pobocznicami, a w korpusie (1) utworzone są dwa kanały przepływowe (9, 10), z których pierwszy (9) z komorą rozdzielczą (2), przy każdym jej końcu, połączony jest na jej odcinku przed tarczą dławiącą (7) a drugi (10) na jej odcinku za tarczą dławiącą (7), a poza tym komora rozdzielcza (2) wyposażona jest w zawór ciśnieniowy (11).