RU2116542C1

RU2116542C1 - Bypass valve

Info

Publication number: RU2116542C1
Application number: RU96124415A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Васильев; А.Я. Файнштейн; Е.Н. Червяков
Original assignee: Государственный научно-исследовательский тракторный институт "НАТИ"
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: hydraulic devices for control of flow rate and pressure of working fluid; hydraulic systems of tractors and other machines for relief mode of hydraulic system. SUBSTANCE: bypass valve has two shut-off members. Outer member is made in form of differential spring-loaded taper valve with stepped cylindrical bore for reduction of pressure losses at idle bypass of working fluid. Inner shut-off member is made in form of spool valve received by bore of outer taper shut-off member; it closes its radial holes and has bead at the end supported by inner bearing surface of outer member and used as support for spring of spool valve. Spool valve is used for bypass of excessive working fluid in control of flow rate, thus ensuring higher pressure differential on throttle valve as compared with outer shut-off member. EFFECT: reliable protection against abnormal rise of pressure; proper control of flow rate through maintenance of constant pressure differential on control throttle valve. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим устройствам для управления расходом и давлением рабочей жидкости и может найти применение в гидросистемах тракторов и других мобильных машин. The invention relates to hydraulic devices for controlling the flow and pressure of the working fluid and can find application in the hydraulic systems of tractors and other mobile machines.

Известны перепускные клапаны, в которых с целью снижения потерь давления при холостом перепуске рабочей жидкости в нейтральной позиции распределителя и увеличения диапазона регулирования расхода при рабочей позиции, содержится нагруженный усилием пружины внешний золотник, разделяющий напорную и сливную гидролинии и имеющий радиальные отверстия для прохода рабочей жидкости через его осевое отверстие, в котором расположен внутренний золотник, опирающийся под действием усилия пружины на внешний золотник. В одном из таких клапанов [1] соединение рабочей жидкости с баком при нейтральной позиции распределителя при помощи внутреннего золотника содержится открытым, а при рабочей позиции перекрывается, обеспечивая регулирование расхода через внешний золотник. Bypass valves are known in which, in order to reduce pressure losses during idle bypass of the working fluid in the neutral position of the distributor and to increase the flow control range at the working position, an external spool loaded with spring force is separated, separating the pressure and drain hydraulic lines and having radial openings for the working fluid to pass through its axial hole in which the internal spool is located, resting under the action of the spring force on the external spool. In one of these valves [1], the connection of the working fluid with the tank at the neutral position of the distributor with the help of the internal spool is kept open, and at the working position it is closed, providing flow control through the external spool.

В известной конструкции перекрытие сливных отверстий внутренним золотником возможно только при таком давлении насоса, которое может преодолеть усилие пружины внутреннего золотника. Величина давления насоса при заданном размере сливных отверстий зависит от подачи насоса. Поэтому при уменьшении подачи насоса по сравнению с номинальной будет уменьшаться и величина давления, воздействующего на внутренний золотник. В этом случае величина давления насоса может оказаться недостаточной для преодоления усилия пружины и перепускной клапан не закроется. Увеличение давления холостого перепуска для обеспечения надежного срабатывания перепускного клапана при малой подаче насоса приведет к увеличению потерь давления при его номинальной подаче. In a known design, the overlapping of the drain holes with an internal spool is possible only at a pump pressure that can overcome the spring force of the internal spool. The pressure of the pump at a given size of the drain holes depends on the pump flow. Therefore, when the pump flow is reduced compared to the nominal, the pressure acting on the internal spool will also decrease. In this case, the pump pressure may not be sufficient to overcome the force of the spring and the bypass valve will not close. An increase in idle pressure to ensure reliable operation of the bypass valve with a low pump flow will lead to an increase in pressure loss at its nominal flow.

Известен перепускной клапан гидрораспределителя [2], содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, седло между этими отверстиями и цилиндрическую полость с противоположной от седла стороны, с диаметром этой плоскости, превышающим диаметр седла, скользящий в цилиндрической полости наружный конический запорный элемент, прижимаемый к седлу пружиной, расположенной в цилиндрической полости, и внутренний запорный элемент, расположенный в сквозной расточке наружного запорного элемента, имеющей радиальные отверстия, соединенные с выходным отверстием. Known valve bypass valve [2], comprising a housing with inlet and outlet openings, a saddle between these openings and a cylindrical cavity on the opposite side of the saddle, with a diameter of this plane greater than the diameter of the seat, an outer conical locking element pressed against the seat a spring located in the cylindrical cavity, and an internal locking element located in the through bore of the external locking element having radial openings connected to the outlet nym hole.

В рабочей позиции гидрораспределителя в пружинные полости наружного и внутреннего запорных элементов поступает давление потребителя и независимо от его величины наружный запорный элемент закрывается, а внутренний занимает равновесное положение, поддерживая необходимый для регулирования расхода перепад давления на гидрораспределителе. In the operating position of the control valve, the consumer pressure enters the spring cavities of the external and internal locking elements and, regardless of its size, the external locking element closes, and the internal one is in an equilibrium position, maintaining the differential pressure necessary for regulating the flow.

Недостаток этой конструкции состоит в сложности его изготовления, так как внутренний запорный элемент должен центрироваться по двум концентрическим поверхностям и обеспечить при этом геометричное прилегание конической части к седлу, расположенному внутри наружного запорного элемента. The disadvantage of this design is the complexity of its manufacture, since the inner locking element must be centered on two concentric surfaces and at the same time provide a geometric fit of the conical part to the saddle located inside the external locking element.

Задача изобретения состоит в упрощении конструкции и улучшении технологичности перепускного клапана. The objective of the invention is to simplify the design and improve the manufacturability of the bypass valve.

Технический результат достигается тем, что в перепускном клапане, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, седло между этими отверстиями и цилиндрическую полость с установленным в ней наружным коническим запорным элементом, выполненным с радиальными отверстиями, связанными с отверстиями корпуса, и имеющим внутреннюю камеру, в которой установлена пружина, прижимающая его к седлу, и подпружиненный внутренний запорный элемент, камера наружного конического элемента выполнена в виде ступенчатой цилиндрической расточки, а внутренний запорный элемент - в виде золотника, установленного в расточке меньшего диаметра, перекрывающего отверстия конического запорного элемента и снабженного на торце буртиком, опирающимся с одной стороны на внутреннюю опорную поверхность наружного конического запорного элемента, а с другой - служащим опорой пружины золотника. The technical result is achieved by the fact that in the bypass valve comprising a housing with inlet and outlet openings, a seat between these openings and a cylindrical cavity with an external conical locking element installed therein, made with radial openings associated with the openings of the housing and having an inner chamber, which has a spring attached to the saddle and a spring-loaded internal locking element, the chamber of the outer conical element is made in the form of a stepped cylindrical bore, and the inner nny locking element - a spool mounted in the smaller diameter bore overlapping the tapered hole of the locking member and provided on the end flange resting on one side on the internal bearing surface of the outer conical closure member, and on the other - for supporting the spool spring.

Кроме того, на внутренней поверхности наружного запорного элемента установлена опора для пружин, на опору для пружин, установленную внутри наружного запорного элемента с одной стороны опирается пружина золотника, с другой - пружина наружного запорного элемента, пружина наружного запорного элемента расположена концентрично пружине золотника и опирается на его торец, пружины наружного запорного элемента и золотника выполнены в виде единого упругого элемента с опорой на торец золотника. In addition, a support for the springs is installed on the inner surface of the external locking element, a spring for the springs installed inside the external locking element is supported by a spool spring, on the other hand, an external locking element spring, and an external locking spring is concentric with the spool spring and rests on its end, the springs of the external locking element and the spool are made in the form of a single elastic element based on the end of the spool.

На фиг. 1 изображен продольный разрез перепускного клапана и его включение в схему гидросистемы; на фиг. 2 - разрез перепускного клапана с концентричным расположением пружин; на фиг. 3 - разрез перепускного клапана с единой пружиной наружного запорного элемента и золотника. In FIG. 1 shows a longitudinal section through the bypass valve and its inclusion in the hydraulic circuit; in FIG. 2 is a sectional view of a bypass valve with a concentric arrangement of springs; in FIG. 3 is a cross-sectional view of a bypass valve with a single spring of an external locking element and a spool.

На фиг. 1 перепускной клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, седло 4 между этими отверстиями, цилиндрическую полость 5 с расположенным в ней наружным коническим запорным элементом 6, прижимаемым к седлу 4 пружиной 7, опирающейся на установленную внутри наружного запорного элемента 6 опору 8. В сквозной расточке 9 наружного запорного элемента 6 установлен золотник 10, который имеет со стороны, противоположной входному отверстию 2, буртик 11. Расточка 9 соединена радиальными отверстиями 12 с выходным отверстием 3. На торец золотника 10, расположенный со стороны буртика 11, действует пружина 13, опирающаяся другим концом на опору 8. Цилиндрическая полость 5 на стороне расположения пружины 7 имеет канал 14 для подсоединения гидролинии управляющего давления 15 гидрораспределителя 16. In FIG. 1, the bypass valve comprises a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 openings, a saddle 4 between these openings, a cylindrical cavity 5 with an external conical locking element 6 located therein, pressed against the saddle 4 by a spring 7, resting on a support 8 mounted inside the external locking element 6 A spool 10 is installed in the through bore 9 of the outer locking element 6, which has a shoulder 11 on the side opposite to the inlet 2. The bore 9 is connected by radial holes 12 to the outlet 3. At the end of the spool 10, p located on the flange side 11, a spring 13 acts, resting at the other end on a support 8. The cylindrical cavity 5 on the location side of the spring 7 has a channel 14 for connecting the control line 15 of the control valve 16.

Входное отверстие 2 перепускного клапана присоединено к напорной гидролинии 17 насоса 18, а выходное отверстие 3 соединено с баком 19. Гидрораспределитель 16 имеет входную гидролинию 20, сливную гидролинию 21 и две рабочие гидролинии 22 и 23, соединенные с потребителем 24. Для передачи сигнала давления потребителя 24 в гидролинию управляющего давления 15 гидрораспределитель содержит клапан ИЛИ 25, к входам которого подсоединены каналы управления 26, 27, соединенные в нейтральной позиции гидрораспределителя 16 со сливной гидролинией 21, а в рабочих позициях соединяемые с рабочими гидролиниями 22, 23. Выход клапана ИЛИ 25 соединен с гидролинией управляющего давления 15, в которой установлен дроссель 28. После дросселя 28 гидролиния управляющего давления 15 имеет линии связи с каналом 14 перепускного клапана и с предохранительным клапаном 29. The inlet 2 of the bypass valve is connected to the pressure line 17 of the pump 18, and the outlet 3 is connected to the tank 19. The control valve 16 has an inlet line 20, a drain line 21 and two working lines 22 and 23 connected to the consumer 24. To transmit a pressure signal to the consumer 24, the control valve 15 contains a valve OR 25 to the control pressure hydraulic line 15, the control channels 26, 27 are connected to its inlets, connected in the neutral position of the control valve 16 to the drain hydraulic line 21, and in operating positions connected to the working hydraulic lines 22, 23. The output of the OR valve 25 is connected to the control pressure line 15, in which the throttle 28 is installed. After the throttle 28, the control pressure line 15 has communication lines with the bypass valve channel 14 and with the safety valve 29.

Другой пример исполнения перепускного клапана представлен на фиг. 2. В этой конструкции пружина 13 золотника 10 расположена концентрично пружине 7 конического запорного элемента 6. Обе пружины опираются на торец золотника 10 и их усилия воздействия на золотник суммируются. Еще один пример исполнения перепускного клапана представлен на фиг. 3. Эта конструкция имеет единую пружину 30 для конического запорного элемента 6 и золотника 10, что упрощает технологичность конструкции. Another embodiment of the bypass valve is shown in FIG. 2. In this design, the spring 13 of the spool 10 is concentric with the spring 7 of the conical locking element 6. Both springs are based on the end face of the spool 10 and their forces acting on the spool are summed. Another embodiment of the bypass valve is shown in FIG. 3. This design has a single spring 30 for the conical locking element 6 and the spool 10, which simplifies the manufacturability of the design.

Перепускной клапан работает следующим образом. The bypass valve operates as follows.

При нейтральной позиции гидрораспределителя 16 пружинная полость перепускного клапана 5 соединена через канал 14, гидролинию управляющего давления 15, клапан ИЛИ 25, каналы управления 26, 27 и сливную гидролинию 21 с баком 19. Под действием давления в напорной гидролинии 17 наружный конический запорный элемент 6, вместе с золотником 10 преодолевает силу пружины 7 и открывает соединение напорной гидролинии 17 и входного отверстия 2 с выходным отверстием 3 и баком 20, обеспечивая режим разгрузки насоса 18. При этом давление в напорной гидролинии 17 определяется только величиной усилия пружины 7 и находится на низком уровне. При установке в одну из рабочих позиций гидрораспределителя 16, например при перемещении золотника вправо, рабочая гидролиния 15 соединяется через клапан ИЛИ 25 с пружинной полостью 5 перепускного клапана, входной гидролинией 20 и с рабочей гидролинией 22. At the neutral position of the control valve 16, the spring cavity of the bypass valve 5 is connected through the channel 14, the control pressure hydraulic line 15, the OR valve 25, the control channels 26, 27 and the drain hydraulic line 21 with the tank 19. Under the pressure in the pressure hydraulic line 17, the outer conical locking element 6, together with the spool 10 overcomes the force of the spring 7 and opens the connection of the pressure hydraulic line 17 and the inlet 2 with the outlet 3 and the tank 20, providing a discharge mode of the pump 18. The pressure in the pressure hydraulic line 17 determines It is only the magnitude of the force of the spring 7 and is at a low level. When installed in one of the operating positions of the control valve 16, for example, when the spool is moved to the right, the working hydraulic line 15 is connected via the OR 25 valve to the spring cavity 5 of the bypass valve, the input hydraulic line 20, and the working hydraulic line 22.

До начала движения потребителя с обеих сторон наружного запорного элемента 6 и золотника 10 устанавливается одинаковое давление. Пружина 3, воздействуя на наружный запорный элемент 6, перемещает его на седло 4, тем самым закрывается соединение входного отверстия 2 с баком 19, что вызывает повышение давления в напорной 17 и в рабочей гидролиниях 22. С началом движения потребителя 24 на гидрораспределителе 16 возникает перепад давления. Пониженное давление передается через гидролинию управляющего давления 15 и канал 14 в пружинную полость 5. Под действием повышенного давления во входном отверстии 2 золотник 10, сжимая пружину 13, перемещается, открывая радиальные отверстия 12. Золотник 10 занимает равновесное положение, открывая слив излишней рабочей жидкости из напорной гидролинии 17 в бак 19. Поскольку площадь наружного запорного элемента 6 со стороны пружинной полости 5 больше, чем площадь седла 4 клапана, то этот запорный элемент остается прижатым к седлу 4. Если перепад давления на гидрораспределителе станет меньше давления, соответствующего усилию пружины 13, то золотник 10 перекроет слив рабочей жидкости в бак 19, увеличивая подачу рабочей жидкости к потребителю. Before the consumer begins to move, the same pressure is set on both sides of the outer locking element 6 and the spool 10. The spring 3, acting on the external locking element 6, moves it to the seat 4, thereby closing the connection of the inlet 2 with the tank 19, which causes an increase in pressure in the pressure 17 and in the working hydraulic lines 22. With the beginning of the movement of the consumer 24 on the valve 16 there is a difference pressure. The reduced pressure is transmitted through the control pressure hydraulic line 15 and the channel 14 to the spring cavity 5. Under the action of the increased pressure in the inlet 2, the spool 10, compressing the spring 13, moves, opening the radial holes 12. The spool 10 occupies an equilibrium position, opening the drain of excess working fluid from pressure line 17 to the tank 19. Since the area of the external locking element 6 from the side of the spring cavity 5 is larger than the area of the valve seat 4, this locking element remains pressed against the seat 4. If the differential pressure If the control valve becomes less than the pressure corresponding to the force of the spring 13, then the spool 10 will block the discharge of the working fluid into the tank 19, increasing the flow of the working fluid to the consumer.

Если давление в гидросистеме достигнет величины настройки предохранительного клапана 29, то он открывается, а рабочая жидкость через гидролинию управляющего давления 15 и предохранительный клапан 29 перетекает в бак 19. На дросселе 28 образуется перепад давления. Пониженное давление через канал 22 передается в пружинную полость 5 клапана. Под действием перепада давления происходит сжатие пружины 13, перемещение золотника 10 и сброс рабочей жидкости в бак 19 через радиальные отверстия 12 в наружном запорном элементе 6. При этом из-за разности площадей, на которые действует высокое давление, наружный конический запорный элемент 6 остается прижатым к своему седлу. If the pressure in the hydraulic system reaches the setting of the safety valve 29, it opens, and the working fluid flows through the control pressure line 15 and the safety valve 29 into the tank 19. A pressure differential is formed on the throttle 28. The reduced pressure through the channel 22 is transmitted to the spring cavity 5 of the valve. Under the action of the pressure drop, the spring 13 is compressed, the spool 10 is moved and the working fluid is discharged into the tank 19 through the radial holes 12 in the external shut-off element 6. In this case, due to the difference in the areas exposed to high pressure, the outer conical shut-off element 6 remains pressed to his saddle.

Аналогично работают в гидросистеме варианты конструкции перепускного клапана гидрораспределителя по фиг. 2 и 3. Similarly, the hydraulic design of the bypass valve of the control valve of FIG. 2 and 3.

Claims

1. A bypass valve comprising a housing with inlet and outlet openings, a saddle between these openings and a cylindrical cavity with an external conical locking element installed therein, made with radial openings associated with the openings of the housing, and having an inner chamber in which a spring is pressed it to the saddle, and a spring-loaded inner locking element, characterized in that the chamber of the outer conical element is made in the form of a stepped cylindrical bore, and the inner locking element - in the form of a spool installed in a bore of a smaller diameter, overlapping the holes of the conical locking element and provided with a shoulder at the end, resting on one side on the inner abutment surface of the outer conical locking element, and on the other serving as a spring support for the spool.

2. The valve according to claim 1, characterized in that a support for the springs is installed on the inner surface of the outer locking element.

3. The valve according to claims 1 and 2, characterized in that on the spring support installed inside the external locking element, on one side, the spring of the spool is supported, and on the other, the spring of the external locking element.

4. The valve according to claims 1 and 2, characterized in that the spring of the external locking element is concentric with the spool spring and rests on its end face.

5. The valve according to claim 1, characterized in that the springs of the external locking element and the spool are made in the form of a single elastic element based on the end face of the spool.