RU2280207C1

RU2280207C1 - Safety make-up sectional high-pressure hydraulic valve

Info

Publication number: RU2280207C1
Application number: RU2004136081/06A
Authority: RU
Inventors: Павел Григорьевич Редько (RU); Павел Григорьевич Редько; Анатолий Васильевич Амбарников (RU); Анатолий Васильевич Амбарников; Адольф Сергеевич Чугунов (RU); Адольф Сергеевич Чугунов; Константин Викторович Нахамкес (RU); Константин Викторович Нахамкес; Александр Борисович Тихонов (RU); Александр Борисович Тихонов; чков Юрий Васильевич Кр (RU); Юрий Васильевич Крячков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД" - ОАО "ПМЗ ВОСХОД"
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-07-20
Also published as: RU2004136081A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: valve comprises housing made of step hollow bushing with the threaded section and seals on the outer mounting surfaces with radial discharging passage and central supplying passage, main, make-up, and auxiliary valving members, internal chamber, and radial openings for connection with the drain space. The main valving member is provided with the cylindrical and conical sections and axial throttle port. The auxiliary valving member is provided with conical sealing surface and outer ring double-sided step. The step undergoes the load induced by the cylindrical compression spring. The opposite end of the spring abuts against the bearing face of the control member of the valve. The valve is made of a block-module that can be directly built in the housing of the hydraulic drive and two automatic devices for control of the main, make-up, and auxiliary valving members, which are axially aligned in the central passage and kinematically interconnected. The device for control of the main and make-up valving members has housing with the main seat and inlet and drain spaces. The main and make-up valving members are spring-loaded with respect to the control device and are made in block to define a plunger. The plunger is mounted for permitting reciprocation in the guiding bore in the housing. The device for control of auxiliary valving member is made of a separate block-module and can be built in the threaded bore of the housing to define a ring space for drain. The device has housing made of a threaded bushing that is sealed over the mounting surfaces and provided with the guiding piston cylindrical section and separating outer ring groove having radial through passages. The peripheral surfaces of the ring step are provided with longitudinal through semi-cylindrical bores uniformly arranged over periphery. The bore of the smaller step of the bushing receives the shank of the auxiliary valving member mounted with a guaranteed spaced relation for flowing fluid. The pusher is mounted for permitting axial movement and cooperation of the face bore-seat with the spherical surface of the shank of the auxiliary valving member.

EFFECT: enhanced reliability.

1 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и промышленного арматуростроения, в частности к объемным гидроприводам гидравлических систем строительных и дорожных машин, и предназначено для предохранения этих систем от перегрузок высоким (избыточным) давлением.The present invention relates to the field of mechanical engineering and industrial valve engineering, in particular to volumetric hydraulic drives of hydraulic systems of building and road machines, and is intended to protect these systems from overloads with high (excess) pressure.

Известен предохранительный клапан со встроенным подпиточным клапаном, содержащий корпус с полостями подвода и слива, втулку, закрепленную на ней посредством стопорного кольца крестообразную пластину, основной и вспомогательный запорный органы и подпружиненный относительно указанной пластины подпиточный запорный орган с осевым центральным дроссельным отверстием, снабженный цилиндрической и конической частями (см. патент RU 2011915 С1 5, F 16 K 17/10, опубликованный 30.04.1994 г., бюл. №8). Этот клапан отличается конструктивной сложностью и нетехнологичностью из-за необходимости обеспечения не только точности изготовления, а и строгой соосности взаимодействующих между собой деталей, установленных в многоступенчатой расточке корпуса с резьбовым участком. Сложность конструкции в значительной степени обусловлена встройкой в проточную часть втулки узла подпиточного клапана со своими элементами крепления и установочной пружиной сжатия, а также несовершенной системой проводки каналов, сообщающих внутреннюю камеру вспомогательного запорного органа с полостью слива корпуса клапана.Known safety valve with integrated make-up valve, comprising a housing with inlet and outlet cavities, a sleeve fixed to it by means of a retaining ring a cross-shaped plate, the main and auxiliary locking bodies and a make-up locking element spring-loaded relative to the specified plate with an axial central throttle opening, equipped with a cylindrical and conical parts (see patent RU 2011915 C1 5, F 16 K 17/10, published April 30, 1994, bull. No. 8). This valve is notable for its structural complexity and low technological effectiveness due to the need to ensure not only precision manufacturing, but also strict alignment of interacting parts installed in a multi-stage bore of the body with a threaded section. The complexity of the design is largely due to the insertion into the flowing part of the sleeve of the make-up valve assembly with its own fastening elements and an installation compression spring, as well as an imperfect channel wiring system that communicates the inner chamber of the auxiliary shut-off element with the valve body drain cavity.

К недостатку указанного клапана следует отнести еще и то, что его корпус снабжен привалочной (установочной) плоскостью. Для использования таких клапанов в гидроприводах требуется соблюдение высокой точности изготовления установочной поверхности и выполнения жестких требований к ее шероховатости. Монтаж известных клапанов в гидропривод существенно увеличивает массу и габариты последнего. В совокупности указанные недостатки клапана ограничивают его применение в гидроприводах строительно-дорожной техники.The disadvantage of this valve should also include the fact that its body is equipped with a mating (installation) plane. The use of such valves in hydraulic drives requires compliance with high precision manufacturing of the installation surface and the implementation of strict requirements for its roughness. Installation of known valves in a hydraulic actuator significantly increases the mass and dimensions of the latter. Together, these valve flaws limit its use in hydraulic drives of road construction equipment.

Из числа известных аналогов заявляемого технического решения ближайшим аналогом (прототипом) является предохранительный клапан со встроенным подпиточным клапаном (клапан) (см. свидетельство на полезную модель RU 37173 U1, F 16 K 17/10, опубликованное 10.04.2004 г.).Of the known analogues of the claimed technical solution, the closest analogue (prototype) is a safety valve with a built-in make-up valve (valve) (see certificate for utility model RU 37173 U1, F 16 K 17/10, published April 10, 2004).

Известный клапан содержит максимальное количество сходных с заявляемым клапаном конструктивных признаков, а именно: оба клапана содержат корпус, выполненный в виде ступенчатой полой втулки с резьбовым участком и уплотнениями на внешних установочных поверхностях, радиально отводящими и центральным подводящим каналами, основной, вспомогательный и подпиточный запорные органы, внутреннюю камеру и радиальные отверстия для соединения с полостью слива, при этом основной запорный орган снабжен цилиндрическими и конической частями и осевым дроссельным отверстием, а вспомогательный запорный орган - конусообразной уплотняющей поверхностью и наружным кольцевым двухсторонним уступом (буртом), воспринимающим силовую нагрузку цилиндрической пружины сжатия, упертой противоположным концом в опорный торец регулирующего элемента клапана.The known valve contains the maximum number of structural features similar to the claimed valve, namely: both valves contain a housing made in the form of a stepped hollow sleeve with a threaded section and seals on the external mounting surfaces, radially diverging and central supply channels, the main, auxiliary and makeup shut-off bodies , the inner chamber and radial holes for connection with the drain cavity, while the main locking body is equipped with cylindrical and conical parts and axial throttle aperture, and an auxiliary locking body - a cone-shaped sealing surface and an outer annular double-sided ledge (shoulder), perceiving the power load of a cylindrical compression spring, abutted by the opposite end into the supporting end face of the valve control element.

Достоинством известного клапана является то, что он выполнен в едином блоке с возможностью встраивания непосредственно в резьбовую расточку корпуса гидропривода, чем значительно уменьшаются его габариты и масса, обеспечивается высокая герметичность по отношению к внешней среде и возможность удобной регулировки выходных параметров клапана.The advantage of the known valve is that it is made in a single unit with the possibility of embedding directly into the threaded bore of the hydraulic actuator body, which significantly reduces its size and weight, provides high tightness with respect to the external environment and the ability to conveniently adjust the valve output parameters.

Однако известный клапан отличается также конструктивной сложностью и, вследствие этого, избыточной трудоемкостью. Для поддержания работоспособности указанного клапана сопрягаемые между собой поверхности корпуса, подпиточного и основного запорных органов, встроенных друг в друга, должны быть уплотнены из-за необходимости обеспечения герметичности управляющей камеры высокого давления, размещенной внутри основного запорного органа. Отсутствие уплотнительных элементов по сопрягаемым поверхностям в известном клапане предполагает, например, комплектование запорных элементов с очень малыми зазорами. Учитывая, что при этом должно быть достигнуто плотное прилегание запорных органов к своим седлам, выполнение упомянутых требований связано с необходимостью изготовления этих запорных органов с высокой точностью.However, the known valve is also characterized by structural complexity and, consequently, excessive complexity. To maintain the operability of the specified valve, the mating surfaces of the housing, make-up and main shut-off bodies integrated into each other must be sealed due to the need to ensure the tightness of the high-pressure control chamber located inside the main shut-off body. The absence of sealing elements on the mating surfaces in the known valve involves, for example, the acquisition of locking elements with very small gaps. Considering that in this case, a tight fit of the locking elements to their seats must be achieved, the fulfillment of the above requirements is associated with the need to manufacture these locking elements with high accuracy.

С другой стороны, высокая точность изготовления сопрягаемых пар во многом обуславливает и большую вероятность «заклинивания» или «затяжеления» перемещений запорных органов относительно друг друга в процессе работы, например, в случае возможного загрязнения рабочей жидкости, что может привести к отказу клапана, чем существенно снижается его надежность.On the other hand, the high precision of manufacturing of mating pairs also largely determines the likelihood of “jamming” or “aggravating” the movements of the locking elements relative to each other during operation, for example, in the event of possible contamination of the working fluid, which can lead to valve failure, which significantly its reliability is reduced.

Кроме этого, конструкцией клапана не предусмотрена возможность автономной отработки характеристик вспомогательного (управляющего) клапана, а отсутствие во вспомогательном запорном органе направляющей части, как показывает практика, вызывает широкий разброс характеристик по герметичности и недопустимый неравномерный износ уплотняющей кромки в направляющей втулке.In addition, the valve design does not provide for the possibility of autonomously testing the characteristics of the auxiliary (control) valve, and the absence of a guide part in the auxiliary shut-off element, as practice shows, causes a wide range of characteristics in terms of tightness and unacceptable uneven wear of the sealing edge in the guide sleeve.

Недостатком известного клапана является также низкая чувствительность и недостаточное быстродействие, вызванные значительной разницей площадей проходных сечений седел по основному и подпиточному запорным органам (неуравновешенной площадью), приводящей к большому перепаду давлений открытия и закрытия клапана, значительной величине гистерезиса и, соответственно, к перегрузкам систем гидропитания и непроизводительным перетокам рабочей среды.A disadvantage of the known valve is also low sensitivity and insufficient speed, caused by a significant difference in the areas of the passage sections of the seats along the main and feed shut-off bodies (unbalanced area), which leads to a large differential pressure of opening and closing of the valve, a significant amount of hysteresis and, consequently, overloads of hydropower systems and unproductive flows of the working environment.

При этом следует отметить, что параметры по чувствительности и быстродействию клапана во многом определяются правильным выбором диаметра дросселирующего отверстия, выполняемого в основном запорном органе. Этот выбор производится с учетом того, что при уменьшении его ускоряется открытие основного запорного органа (отрыв его от седла). Но в интересах повышения интенсивности (быстродействия закрытия) основного запорного органа диаметр дроссельного отверстия желательно увеличивать.It should be noted that the parameters for the sensitivity and speed of the valve are largely determined by the correct choice of the diameter of the throttling hole, performed mainly by the locking body. This choice is made taking into account the fact that when it is reduced, the opening of the main locking organ is accelerated (its separation from the saddle). But in the interests of increasing the intensity (speed of closing) of the main locking element, it is desirable to increase the diameter of the throttle hole.

В связи с особенностями работы клапана к его конструкции наряду с традиционными предъявляются ряд дополнительных специальных требований, например, по компактности исполнения, габаритно-массовому совершенству, удобству монтажа и демонтажа, технического обслуживания и безопасности.In connection with the peculiarities of the valve operation, along with the traditional ones, a number of additional special requirements are presented, for example, in terms of compactness of execution, overall mass perfection, ease of installation and dismantling, maintenance and safety.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание такой конструкции предохранительно-подпиточного гидравлического клапана (клапана), которая сочетает возможности и достоинства известных клапанов, но имеет при этом более простую, надежную и технологичную конструкцию клапана с одновременным достижением других технико-экономических показателей:The technical task of the invention is the creation of such a design of a safety-make-up hydraulic valve (valve), which combines the capabilities and advantages of known valves, but has a simpler, more reliable and technologically advanced valve design while achieving other technical and economic indicators:

- легкое встраивание клапана в корпус гидропривода,- easy integration of the valve into the housing of the hydraulic actuator,

- обеспечение автономной отработки параметров вспомогательного (управляющего) запорного органа,- providing autonomous testing of the parameters of the auxiliary (control) locking element,

- конструктивное упрощение системы отвода рабочей среды из камеры вспомогательного запорного органа,- constructive simplification of the system for removing the working medium from the chamber of the auxiliary locking element,

- обеспечение более жесткой ориентации вспомогательного запорного органа (в размещенной камере) с целью улучшения и стабилизации параметров по герметичности,- providing a more rigid orientation of the auxiliary locking element (in the placed chamber) in order to improve and stabilize the parameters for tightness,

- повышение чувствительности клапана и быстродействия предохранительного клапана, снижение гистерезисных явлений, исключение автоколебаний и вибрации основного запорного органа на переходных режимах и исключение нежелательной зависимости указанных параметров от выбранного значения дроссельного отверстия в основном запорном органе.- increasing the sensitivity of the valve and the speed of the safety valve, reducing hysteresis phenomena, eliminating self-oscillations and vibration of the main shut-off element in transition modes and eliminating the undesirable dependence of these parameters on the selected value of the throttle hole in the main shut-off element.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом предохранительно-подпиточном гидравлическом клапане модульного исполнения для встроенного монтажа и высоких давлений, содержащем корпус, выполненный в виде ступенчатой полой втулки с резьбовым участком и уплотнениями на внешних установочных поверхностях, радиальными отводящими и центральным подводящим каналами, основной, подпиточный и вспомогательный запорные органы, внутреннюю камеру и радиальные отверстия для соединения с полостью слива, при этом основной запорный орган снабжен цилиндрическими и конической частями и осевым дроссельным отверстием, а вспомогательный запорный орган - конусообразной уплотняющей поверхностью и наружным кольцевым двухсторонним уступом (буртом), воспринимающим силовую нагрузку цилиндрической пружины сжатия, упертой противоположным концом в опорный торец регулирующего элемента клапана, согласно изобретению предохранительно-подпиточный гидравлический клапан, включающий в себя основной, подпиточный и вспомогательный запорные органы, образован в виде блока-модуля с возможностью встраивания его непосредственно в корпус гидропривода и автономной отработки всех параметров клапана и сформирован в виде соосно размещенных в центральном канале корпуса двух кинематически связанных и последовательно взаимодействующих между собой автоматических устройств управления основным, подпиточным и вспомогательным запорными органами с запирающими элементами типа «клапан-седло», с общей камерой командного давления, герметично размещенной между указанными устройствами, с возможностью сообщения ее через дроссель с источником управляющего давления, устройство управления основным и подпиточным запорными органами состоит из корпуса с основным седлом, с входной и сливной полостями и разделяющих эти полости основного и подпиточного запорных органов, подпружиненных относительно устройства управления вспомогательным запорным органом и конструктивно и функционально объединенных и выполненных за одно целое в виде плунжера с внутренней сквозной многоступенчатой расточкой, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющей расточке корпуса и одновременного контакта и взаимодействия конической уплотняющей части с седлом входного канала корпуса, а внутренней расточки большей ступени - с уплотненной поршневой частью корпуса вспомогательного запорного органа, неподвижно закрепленного в резьбовой расточке корпуса, устройство управления вспомогательным запорным органом конструктивно и функционально образовано в виде отдельного блока-модуля с возможностью встраивания в резьбовую расточку корпуса с образованием кольцевой полости слива и траектории прохождения проводимой среды в одном направлении, устройство содержит корпус, выполненный в виде уплотненной по установочным поверхностям резьбовой втулки с направляющей поршневой цилиндрической частью и разделяющей наружной кольцевой проточкой с радиальными сквозными каналами, внутри втулки выполнена ступенчатая цилиндрическая расточка с участком резьбовой поверхности и седлом в расточке меньшей ступени, в расточках размещен вспомогательный запорный орган с конусной уплотняющей поверхностью и осевым наружным хвостовиком цилиндрической формы со сферическим опорно-установочным торцом, соосно выведенным в зону общей камеры командного давления, причем запорный орган установлен с возможностью одновременного контакта конической части с седлом втулки, а периферийной поверхности кольцевого двухстороннего уступа - с поверхностью расточки большей ступени, при этом на периферийной поверхности кольцевого уступа выполнены продольные сквозные, равномерно расположенные в окружном направлении, полуцилиндрические расточки, глубина которых расположена вне зоны контакта конусной поверхности запорного органа с седлом резьбовой втулки, причем в расточке меньшей ступени втулки хвостовик вспомогательного запорного органа установлен с гарантированным кольцевым зазором для прохождения рабочей среды, а указанная кинематическая связь выполнена в виде размещенного во внутренней расточке меньшей ступени основного запорного органа, подпружиненного относительно устройства управления вспомогательным запорным органом, ступенчатого цилиндрического индикаторного стержня (толкателя) с направляющей наружной частью с двухсторонним уступом и соосной торцовой расточкой-седлом с центральным сквозным дроссельным отверстием, при этом толкатель установлен с возможностью на такте управления осевого перемещения и взаимодействия торцовой расточки-седла со сферической поверхностью хвостовика вспомогательного запорного органа, согласно изобретению между периферийной поверхностью основного запорного органа и соответствующей поверхностью расточки корпуса клапана образован гарантированный кольцевой зазор для сообщения кольцевой наружной полости втулки вспомогательного запорного органа с радиальными отводящими каналами слива в корпусе предохранительно-подпиточного клапана, а площади поперечного сечения толкателя по направляющей части и проходного сечения седла вспомогательного запорного органа выполнены равными.The problem is solved in that in the proposed safety-make-up hydraulic valve of modular design for integrated mounting and high pressures, comprising a housing made in the form of a stepped hollow sleeve with a threaded section and seals on the external mounting surfaces, the radial outlet and central supply channels, the main make-up and auxiliary locking elements, the inner chamber and radial holes for connection with the drain cavity, while the main locking element is provided with n with cylindrical and conical parts and an axial throttle bore, and an auxiliary locking element with a cone-shaped sealing surface and an outer annular double-sided ledge (shoulder), which receives the load of the cylindrical compression spring, abutted by the opposite end into the supporting end face of the valve control element, according to the invention, a safety-feed hydraulic the valve, which includes the main, make-up and auxiliary locking elements, is formed in the form of a block module with the possibility integrating it directly into the hydraulic actuator housing and autonomously working out all valve parameters and is formed in the form of two kinematically connected and sequentially interacting automatic control devices of the main, make-up and auxiliary locking elements with locking elements of the valve-seat type, coaxially placed in the central channel of the housing, with a common command pressure chamber, hermetically placed between these devices, with the possibility of communication through a throttle to the source m of control pressure, the control device for the main and make-up locking elements consists of a body with a main saddle, with inlet and drain cavities and separating these cavities of the main and make-up locking bodies, spring-loaded relative to the control device for the auxiliary locking body and structurally and functionally combined and made in one piece in the form of a plunger with an internal through multistage bore, mounted with the possibility of reciprocating movement in the guide ra the case of the housing and the simultaneous contact and interaction of the conical sealing part with the seat of the input channel of the housing, and the inner bore of the larger stage - with the sealed piston part of the housing of the auxiliary locking member, fixedly mounted in the threaded bore of the housing, the control device of the auxiliary locking member is structurally and functionally formed as a separate block module with the ability to be embedded in the threaded bore of the housing with the formation of an annular drain cavity and the path of passage In order to conduct the medium in one direction, the device comprises a housing made in the form of a threaded sleeve sealed along the mounting surfaces with a piston cylindrical part and a separating outer annular groove with radial through channels, a stepped cylindrical bore with a threaded surface portion and a saddle in the bore is made smaller steps, in the bores there is an auxiliary locking element with a conical sealing surface and an axial outer shank of a cylindrical forms with a spherical support and installation end, coaxially brought out into the zone of the common command pressure chamber, and the locking body is installed with the possibility of simultaneous contact of the conical part with the saddle of the sleeve, and the peripheral surface of the annular bilateral ledge - with the surface of the bore of a larger step, while on the peripheral surface of the annular ledges made longitudinal through, uniformly located in the circumferential direction, semi-cylindrical bores, the depth of which is located outside the conical contact zone the surface of the locking member with the seat of the threaded sleeve, and in the bore of the lower step of the sleeve, the shank of the auxiliary locking member is installed with a guaranteed annular gap for the passage of the working medium, and the specified kinematic connection is made in the form of a smaller stage of the main locking member located in the inner bore, spring-loaded relative to the auxiliary control device locking body, stepped cylindrical indicator rod (pusher) with a guide outer part with two with a lateral step and a coaxial end-boring-saddle with a central through throttle hole, the pusher is mounted with the possibility of controlling the axial movement and interaction of the end-boring-saddle with the spherical surface of the shank of the auxiliary locking member according to the invention between the peripheral surface of the main locking member and the corresponding surface bores of the valve body a guaranteed annular gap is formed for communicating the annular external cavity of the sleeve in pomogatelnogo closure member with radial discharge channels in the housing drain-safety valve make-up and cross sectional area of the pusher on the guide portion and the auxiliary passage section of the saddle of the valve plug are made equal.

В соответствии с предлагаемым изобретением отличительной особенностью предохранительно-подпиточного клапана со встроенным в основной запорный орган толкателем является то, что на вспомогательный запорный орган, кроме рабочего давления, постоянно функционирующего в общей камере управления, напрямую действует давление напорной магистрали, передаваемое через толкатель, размещенный в расточке основного запорного органа с радиальным кольцевым зазором. Последний, с одной стороны, гарантирует протечку рабочей среды в противоположных направлениях, а с другой - работу толкателя в режиме «поршня».In accordance with the invention, a distinctive feature of the safety-make-up valve with a pusher integrated in the main shut-off element is that, in addition to the working pressure constantly operating in the common control chamber, the auxiliary shut-off element directly affects the pressure of the pressure line transmitted through the pusher located in boring of the main locking organ with a radial annular gap. The latter, on the one hand, guarantees the leakage of the working medium in opposite directions, and on the other hand, the operation of the pusher in the “piston” mode.

Благодаря указанной особенности время полного открытия вспомогательного запорного органа не будет зависеть от величины сопротивления сквозного дроссельного отверстия, проходное сечение которого может быть выбрано достаточно малым, а, следовательно, перепад на дросселе может быть повышен. Исходя из этого вспомогательный запорный орган отрывается от своего седла как от воздействия рабочего давления, поступившего через дроссельное отверстие в общую камеру управления, так и от силы давления напорной магистрали, действующей на полезную площадь толкателя.Due to this feature, the time of complete opening of the auxiliary locking element will not depend on the resistance value of the through throttle hole, the passage section of which can be chosen sufficiently small, and, therefore, the differential on the throttle can be increased. Proceeding from this, the auxiliary locking member is detached from its seat both from the action of the working pressure supplied through the throttle aperture to the common control chamber, and from the pressure force of the pressure line acting on the useful area of the pusher.

Так как применение толкателя позволяет значительно увеличить перепад на дросселе, то ускоряется открытие основного запорного органа и повышается его чувствительность.Since the use of the pusher can significantly increase the differential on the throttle, the opening of the main locking element is accelerated and its sensitivity increases.

При забросах давления в подающей магистрали толкатель под действием этого избыточного давления, преодолевая сопротивление пружины, аксиально перемещается в сторону расположения вспомогательного запорного органа до упора в его сферическую часть, чем полностью перекрывается его центральное дроссельное отверстие. Благодаря демпфирующему действию капиллярного кольцевого зазора по направляющей цилиндрической части толкателя повышается устойчивость основного запорного органа против колебаний и стабильность расхода.When pressure drops in the supply line, the pusher under the action of this overpressure, overcoming the resistance of the spring, axially moves towards the location of the auxiliary locking element until it stops in its spherical part, which completely blocks its central throttle hole. Due to the damping effect of the capillary annular gap along the guide of the cylindrical part of the pusher, the stability of the main locking element against oscillations and the flow rate are increased.

При понижении давления в камере управления до рабочего значения толкатель под действием пружины перемещается в исходное положение, открывая свое дроссельное отверстие, через которое рабочая среда из напорной магистрали поступает в камеру управления, чем обеспечивается ускоренный возврат основного запорного органа под действием рабочего давления в исходное закрытое положение.When the pressure in the control chamber decreases to the operating value, the pusher moves to its original position under the action of the spring, opening its throttle hole, through which the working medium from the pressure line enters the control chamber, which ensures an accelerated return of the main locking element under the action of the working pressure to the initial closed position .

Таким образом, предложенное техническое решение обладает преимуществом по сравнению с аналогом-прототипом и другими известными решениями, обеспечивающим достижение поставленной цели - повышение надежности, технико-экономических и эксплуатационных качеств предохранительно-подпиточного клапана за счет:Thus, the proposed technical solution has the advantage compared to the analogue of the prototype and other known solutions that ensure the achievement of the goal - improving the reliability, technical, economic and operational qualities of the safety-make-up valve due to:

- выполнения клапана в виде блока-модуля, отличающегося более высокой технологичностью и возможностью легкой встройки непосредственно в расточки корпуса гидропривода и демонтажа из него, что позволяет решить задачу минимизации габаритов и массы гидропривода и обеспечивает возможность проведения автономной отработки параметров клапана,- execution of the valve in the form of a block module, characterized by higher manufacturability and the ability to easily fit directly into the bores of the hydraulic actuator housing and dismantle from it, which allows us to solve the problem of minimizing the dimensions and mass of the hydraulic actuator and provides the possibility of autonomous testing of valve parameters,

- реализации возможности выполнения основным запорным органом помимо основной функции предохранительного клапана функции подпиточного клапана,- the implementation of the possibility of the main locking element in addition to the main function of the safety valve of the function of the make-up valve,

- встройки в основной запорный орган индикаторного стержня (толкателя) с центральным сквозным дроссельным отверстием с возможностью на такте управления осевого перемещения и взаимодействия со сферической частью хвостовика вспомогательного запорного органа,- insertion into the main locking element of the indicator rod (pusher) with a central through throttle hole with the possibility of axial movement and interaction with the spherical part of the shank of the auxiliary locking element on the control stroke,

- выполнения автоматического устройства управления вспомогательным запорным органом в виде отдельного блока-модуля с возможностью его легкой встройки в основной корпус клапана и автономной отработки характеристик,- execution of an automatic control device by an auxiliary locking element in the form of a separate block module with the possibility of its easy integration into the main valve body and autonomous testing of characteristics,

- улучшения работы вспомогательного запорного органа путем образования в нем направляющей части.- improving the operation of the auxiliary locking body by forming a guide part in it.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 показан общий вид, разрез предохранительно-подпиточного гидравлического клапана модульного исполнения для встроенного монтажа и высоких давлений с двумя кинематически связанными и последовательно взаимодействующими между собой автоматическими устройствами 18 и 19 для управления основным, подпиточным и вспомогательным запорными органами.- figure 1 shows a General view, section of a safety-make-up hydraulic valve of modular design for integrated mounting and high pressures with two kinematically connected and sequentially interacting with each other automatic devices 18 and 19 for controlling the main, make-up and auxiliary shut-off bodies.

- на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1 - конструктивное исполнение двухстороннего кольцевого уступа 13 вспомогательного запорного органа 8 с продольными сквозными, равномерно расположенными в окружном направлении, полуцилиндрическими расточками 40 для прохождения рабочей жидкости в направлении кольцевой полости слива 29.- figure 2 shows a section aa in figure 1 - structural design of a double-sided annular ledge 13 of the auxiliary locking member 8 with longitudinal through, uniformly located in the circumferential direction, half-cylindrical bores 40 for the passage of the working fluid in the direction of the annular discharge cavity 29.

- на фиг.3 показан общий вид, разрез клапана при работе в режиме предохранительного устройства в момент возникновения в гидросистеме питания сверхдопустимых забросов давления.- figure 3 shows a General view, a section of the valve when operating in a safety device at the time of occurrence in the hydraulic power supply system of super-permissible pressure overshoots.

Предохранительно-подпиточный гидравлический клапан модульного исполнения для встроенного монтажа и высоких давлений (фиг.1) содержит корпус 1, выполненный в виде ступенчатой полой втулки с резьбовым участком 2 и уплотнениями 3 и 4 на внешних установочных поверхностях, радиально отводящими каналами 5 и центральным подводящим каналом 6, основной и подпиточный запорный орган 7, вспомогательный запорный орган 8, внутреннюю камеру 9. Основной запорный орган 7 снабжен цилиндрической частью 10 и конической частью 11, а вспомогательный запорный орган 8 - конусообразной уплотняющей поверхностью 12 и наружным двухсторонним кольцевым уступом 13, воспринимающим силовую нагрузку цилиндрической пружины сжатия 14, упертой противоположным концом в опорный торец регулирующего элемента 15.Safety-make-up hydraulic valve of modular design for integrated mounting and high pressures (Fig. 1) contains a housing 1 made in the form of a stepped hollow sleeve with a threaded section 2 and seals 3 and 4 on external mounting surfaces, radially diverting channels 5 and a central supply channel 6, the main and make-up shut-off element 7, the auxiliary shut-off element 8, the inner chamber 9. The main shut-off element 7 is provided with a cylindrical part 10 and a conical part 11, and the auxiliary shut-off element 8 - conical sealing surface 12 and the outer double-sided annular ledge 13, perceiving the power load of the cylindrical compression spring 14, abutted by the opposite end in the supporting end face of the regulatory element 15.

Предохранительно-подпиточный клапан образован в виде блока-модуля с возможностью встраивания его в резьбовую расточку 16 корпуса гидропривода и сформирован в виде соосно размещенных в центральном канале-расточке 17 корпуса 1 двух кинематически связанных и последовательно взаимодействующих между собой автоматических устройств управления: 18 - основным и подпиточным запорным органом 7 и 19 - вспомогательным запорным органом 8.The safety-make-up valve is formed in the form of a block module with the possibility of embedding it in the threaded bore 16 of the hydraulic actuator housing and is formed in the form of two automatic control devices kinematically connected and sequentially interacting with each other in the central channel-boring 17 of the housing 1: 18 - the main and make-up locking body 7 and 19 - auxiliary locking body 8.

Между устройствами управления 18 и 19 герметично размещена общая камера командного давления 20, сообщенная через дроссельное отверстие 21 с источником управляющего давления через центральный подводящий канал 6. Устройство управления 18 состоит из корпуса 1 с основным седлом 22, с входной полостью 6 и сливной надклапанной полостью 23 и основного и подпиточного запорных органов 7.Between control devices 18 and 19 a common command pressure chamber 20 is sealed, communicated through a throttle hole 21 with a control pressure source through a central supply channel 6. The control device 18 consists of a housing 1 with a main seat 22, with an inlet cavity 6 and a drain valve above the valve 23 and the main and feeding locking organs 7.

Основной и подпиточный запорный орган 7 подпружинен цилиндрической пружиной сжатия 24 относительно устройства управления 19 вспомогательным запорным органом 8 и выполнены за одно целое в виде плунжера 7 с внутренней сквозной многоступенчатой расточкой 25. Плунжер 7 подвижно установлен во внутренней направляющей расточке 17 корпуса 1 с одновременным контактом и взаимодействием конической уплотняющей части 11 с седлом 22 входного канала 6 корпуса 1, а внутренней расточки большей ступени 25 - с уплотненной поршневой частью 26 корпуса 27 автоматического устройства управления 19 вспомогательным запорным органом 8.The main and make-up shut-off element 7 is spring-loaded with a cylindrical compression spring 24 relative to the control device 19 of the auxiliary shut-off element 8 and made integrally in the form of a plunger 7 with an internal through multi-stage bore 25. The plunger 7 is movably mounted in the inner guide bore 17 of the housing 1 with simultaneous contact and the interaction of the conical sealing part 11 with the seat 22 of the inlet channel 6 of the housing 1, and the inner bore of a larger stage 25 - with the sealed piston part 26 of the housing 27 automatically th control device 19 auxiliary locking body 8.

Корпус 27 неподвижно закреплен в резьбовой расточке 28 корпуса 1.The housing 27 is fixedly mounted in the threaded bore 28 of the housing 1.

Автоматическое устройство управления вспомогательным запорным органом 19 образовано в виде блока-модуля с возможностью встраивания в резьбовую расточку 28 корпуса 1 с образованием кольцевой полости слива 29. Устройство 19 содержит корпус, выполненный в виде уплотненной по установочным поверхностям 30 и 31 резьбовой втулки 27 с направляющей поршневой цилиндрической частью 26 и разделяющей наружной кольцевой проточкой 32 с радиальными сквозными каналами 33.The automatic control device for the auxiliary locking member 19 is formed as a block module with the possibility of embedding into the threaded bore 28 of the housing 1 with the formation of an annular drain cavity 29. The device 19 comprises a housing made in the form of a threaded sleeve 27 sealed along the mounting surfaces 30 and 31 with a piston guide a cylindrical part 26 and a separating outer annular groove 32 with radial through channels 33.

Внутри втулки 27 выполнена ступенчатая цилиндрическая расточка 34 с участком резьбовой поверхности 35, в расточке меньшей ступени образовано седло 36, в расточках 34 размещен вспомогательный (управляющий) запорный орган 8 с конусной уплотняющей поверхностью 12 и осевым наружным хвостовиком 37 цилиндрической формы со сферическим опорно-установочным торцом 38, соосно выведенным в зону общей камеры командного давления 20. Вспомогательный запорный орган 8 установлен с возможностью одновременного контакта конической части 12 с седлом 36 втулки 27, а периферийной поверхности 39 кольцевого уступа 13 - с поверхностью расточки 34, при этом на периферийной поверхности 39 уступа 13 выполнены продольные сквозные, равномерно расположенные в окружном направлении, полуцилиндрические расточки 40 (см. фиг.2) для обеспечения прохождения рабочей жидкости. В расточке меньшей ступени 34 втулки 27 хвостовик 37 вспомогательного запорного органа 8 установлен с гарантированным кольцевым зазором 41 для прохождения рабочей среды из камеры 20. Во внутренней расточке меньшей ступени 25а основного запорного органа 7 размещен подпружиненный пружиной 42 относительно устройства управлениям 19 индикаторный стержень-толкатель 43 с направляющей частью 44, с двухсторонним уступом 45, с соосной торцовой расточкой-седлом 46 и центральным сквозным дроссельным отверстием 21.Inside the sleeve 27, a stepped cylindrical bore 34 is made with a portion of the threaded surface 35, a seat 36 is formed in the bore of the lower stage, an auxiliary (control) locking member 8 with a conical sealing surface 12 and an axial outer shank 37 of a cylindrical shape with a spherical supporting installation an end 38 coaxially brought into the zone of the common chamber of the command pressure 20. The auxiliary locking member 8 is mounted with the possibility of simultaneous contact of the conical part 12 with the seat 36 of the sleeve 27, and iferiynoy surface 39 of annular shoulder 13 - with the surface of bore 34, while on the peripheral surface 39 of the ledge 13 are longitudinal through-uniformly arranged in the circumferential direction, semi-cylindrical bore 40 (see Figure 2.) to allow the passage of working fluid. In the bore of the lower stage 34 of the sleeve 27, the shank 37 of the auxiliary locking element 8 is installed with a guaranteed annular gap 41 for the passage of the working medium from the chamber 20. In the inner bore of the lower stage 25a of the main locking element 7 there is a spring-loaded push rod 43 spring-loaded relative to the control device 19 with a guide part 44, with a two-sided ledge 45, with a coaxial end-boring-saddle 46 and a central through throttle hole 21.

Между периферийной поверхностью 10 основного запорного органа 7 и соответствующей поверхностью расточки 47 корпуса 1 образован гарантированный кольцевой зазор 48 для сообщения кольцевой наружной полости 29 втулки 27 с радиальными каналами слива 5 корпуса 1.Between the peripheral surface 10 of the main locking member 7 and the corresponding surface of the bore 47 of the housing 1, a guaranteed annular gap 48 is formed for communicating the annular outer cavity 29 of the sleeve 27 with the radial drain channels 5 of the housing 1.

Предохранительно-подпиточный клапан работает следующим образом:Safety-make-up valve operates as follows:

В режиме номинального рабочего давления, установленного для гидросистемы гидропривода (см. фиг.1).In the nominal operating pressure mode set for the hydraulic system of the hydraulic actuator (see figure 1).

Номинальное рабочее давление через центральный входной канал 6 клапана и через дроссельное отверстие 21 толкателя 43 основного запорного органа 7 поступает в общую камеру командного давления 20. В связи с тем, что площадь поршневой части 26 неподвижно установленной резьбовой втулки 27 вспомогательного запорного органа, выполнена больше площади седла 22, закрываемой основным запорным органом 7, последний перемещается в сторону расположения входного канала 6 и закрывает его с силой, пропорциональной разности вышеуказанных площадей, исключая переток рабочей жидкости под давлением в сливную полость 23 гидропривода.The nominal working pressure through the central inlet channel 6 of the valve and through the throttle opening 21 of the pusher 43 of the main locking member 7 enters the common chamber of the command pressure 20. Due to the fact that the area of the piston portion 26 of the fixed threaded sleeve 27 of the auxiliary locking member is larger than the area saddles 22, closed by the main locking element 7, the latter moves towards the location of the input channel 6 and closes it with a force proportional to the difference of the above areas, excluding etok pressurized hydraulic fluid in the drain chamber 23 of hydraulic drive.

В подводящем канале 6 и в общей камере командного давления 20 устанавливается одинаковое номинальное рабочее давление, поступающее от гидросистемы питания, при этом толкатель 43 гидравлически разгружен и под действием пружины сжатия 42 занимает исходное левое крайнее по фиг. положение, упираясь торцом своего уступа в опорный торец промежуточной ступени основного запорного органа 7.In the inlet channel 6 and in the common chamber of the command pressure 20, the same nominal working pressure is set from the hydraulic supply system, while the plunger 43 is hydraulically unloaded and, under the action of the compression spring 42, occupies the original leftmost position in FIG. position, abutting the end face of its ledge in the supporting end face of the intermediate stage of the main locking body 7.

В режиме работы предохранительного устройства (см. фиг.3).In the operating mode of the safety device (see figure 3).

При превышении давления рабочей жидкости в гидросистеме питания сверх номинального (например, при забросах давления или гидравлических ударах) толкатель 43 под действием избыточного давления мгновенно преодолевает усилие пружины и, выполняя функцию поршня, аксиально перемещается в сторону расположения вспомогательного запорного органа 8 до упора в его сферическую часть 38 хвостовика 37 и расточкой-седлом 46 перекрывает центральное дроссельное отверстие 21. Избыточное давление, действуя на полную площадь направляющей части 44 толкателя 43, отжимает вспомогательный запорный орган 8 от седла 36, пересиливая установленное с помощью регулирующего элемента 15, усилие сжатия силовой пружины 14. Рабочая жидкость с номинальным давлением из камеры 20 проходит по кольцевому зазору 41 во внутреннюю пружинную полость резьбовой втулки 27 через сквозные полуцилиндрические расточки 40 (см. фиг.2), образованные на периферийной поверхности двухстороннего уступа 13 запорного органа 8. Далее жидкость через радиальные каналы 33, полость 29, кольцевой зазор 48 и радиально направленные каналы 5 поступает в сливную надклапанную полость 23 гидропривода, при этом давление рабочей жидкости в общей камере командного давления 20 резко падает, в результате чего сила, действующая на основной запорный орган со стороны входного канала 6, становится больше силы, действующей со стороны поршневой части 26 резьбовой втулки 27.When the working fluid pressure in the hydraulic supply system is exceeded than the nominal (for example, when pressure is overshot or water hammer), the pusher 43 under the action of overpressure instantly overcomes the spring force and, acting as a piston, axially moves to the side of the auxiliary locking element 8 until it stops in its spherical part 38 of the shank 37 and the bore-seat 46 overlaps the Central throttle hole 21. Excessive pressure, acting on the full area of the guide part 44 of the pusher 43, about compresses the auxiliary locking element 8 from the seat 36, overpowering the force of compression of the power spring 14. The working fluid with the nominal pressure from the chamber 20 passes through the annular gap 41 into the internal spring cavity of the threaded sleeve 27 through the through semi-cylindrical bores 40 (see Fig. 2) formed on the peripheral surface of the two-sided ledge 13 of the locking member 8. Next, the liquid through the radial channels 33, the cavity 29, the annular gap 48 and the radially directed channels 5 enters a hydraulic over-valve drain cavity 23, while the pressure of the working fluid in the common chamber of the command pressure 20 drops sharply, as a result of which the force acting on the main locking element from the inlet channel 6 becomes greater than the force acting from the piston part 26 of the threaded sleeve 27.

Основной запорный орган 7 в этом случае отходит от своего седла 22, открывая проход рабочей жидкости избыточного давления в сливную полость 23 гидропривода до момента уравновешивания указанных выше сил, при котором повторяется процесс закрытия основного запорного органа.The main locking body 7 in this case departs from its seat 22, opening the passage of the working fluid of excess pressure into the drain cavity 23 of the hydraulic actuator until the balancing of the above forces, at which the closing process of the main locking body is repeated.

При понижении давления в гидросистеме и, соответственно, в камере 20 до рабочего значения толкатель 43 под действием пружины 42 перемещается в исходное положение, открывая свое дроссельное отверстие 21, через которое рабочая среда из напорной магистрали из входного канала 6 беспрепятственно поступает в камеру 20, чем обеспечивается ускоренный возврат основного запорного органа 7 в начальное закрытое положение.When the pressure in the hydraulic system and, accordingly, in the chamber 20 is reduced to the operating value, the pusher 43 moves to its initial position by the action of the spring 42, opening its throttle hole 21, through which the working medium from the pressure line from the inlet channel 6 freely enters the chamber 20, than provides an accelerated return of the main locking body 7 to the initial closed position.

В целом при этом режиме благодаря демпфирующему действию капиллярного кольцевого зазора по направляющей цилиндрической части 44 толкателя 43, а также благодаря постоянному контакту в процессе работы основного запорного органа 7 с направляющей расточкой 17 корпуса 1 значительно повышается устойчивость клапана против колебаний и вибраций, улучшается стабильность расхода и давления в системе питания гидропривода. Таким образом происходит предохранение гидросистемы питания и исполнительных элементов от разрушения.In general, in this mode, due to the damping effect of the capillary annular gap along the guide of the cylindrical part 44 of the pusher 43, and also due to the constant contact during operation of the main locking element 7 with the guide bore 17 of the housing 1, the valve resistance to vibrations and vibrations is significantly increased, flow rate stability is improved, and pressure in the hydraulic drive power system. Thus, the hydraulic power system and actuators are protected from destruction.

В режиме подпитки (см. фиг.1).In recharge mode (see figure 1).

При превышении давления жидкости в сливной полости (камере) 23 гидропривода над давлением в камере командного давления 20 и, соответственно, в центральном входном канале 6, рабочая жидкость через радиальные отверстия 5 корпуса клапана 1 проходит во внутреннюю камеру 9 и перемещает основной запорный орган 7 на открытие, обеспечивая при этом прохождение рабочей жидкости во входной напорный канал 6. Таким образом осуществляется режим подпитки напорной магистрали.If the fluid pressure in the drain cavity (chamber) 23 of the hydraulic actuator exceeds the pressure in the command pressure chamber 20 and, accordingly, in the central inlet channel 6, the working fluid passes through the radial openings 5 of the valve body 1 into the inner chamber 9 and moves the main locking element 7 by opening, while ensuring the passage of the working fluid in the inlet pressure channel 6. Thus, the feed line pressure line.

Заявленная совокупность существенных конструктивных признаков предполагаемого изобретения обуславливает получение технического результата - создание перспективного ряда предохранительно-подпиточных гидравлических клапанов модульного исполнения для встроенного монтажа, отличающихся эксплуатационной надежностью, стабильностью давления, отсутствием вибраций и компактностью конструкции - все элементы устройства просты и технологичны в исполнении и при необходимости могут быть легко и быстро заменены. Кроме этого, клапаны имеют уменьшенные габариты и массу, обеспечивают возможность легкой встройки непосредственно в корпус гидропривода и проведения автономной отработки технических характеристик.The claimed combination of essential structural features of the alleged invention leads to a technical result - the creation of a promising series of safety-make-up hydraulic valves of modular design for built-in installation, characterized by operational reliability, pressure stability, lack of vibration and compact design - all elements of the device are simple and technological in execution and, if necessary can be easily and quickly replaced. In addition, the valves have reduced dimensions and weight, provide the ability to easily integrate directly into the hydraulic actuator housing and conduct autonomous testing of technical specifications.

Claims

1. Safety and make-up hydraulic valve of modular design for built-in mounting and high pressures, comprising a housing made in the form of a stepped hollow sleeve with a threaded section and seals on the external mounting surfaces, radial outlet and central supply channels, main, make-up and auxiliary shut-off bodies, the inner chamber and radial holes for connection with the drain cavity, while the main locking body is equipped with cylindrical and conical parts and an axial core a bore hole, and the auxiliary locking element - a cone-shaped sealing surface and an outer annular double-sided ledge (shoulder), which receives the load of the cylindrical compression spring, abutted by the opposite end into the supporting end face of the valve control element, characterized in that the safety-make-up hydraulic valve, which includes the main, make-up and auxiliary locking bodies, formed in the form of a block module with the possibility of embedding it directly into the hydraulic actuator housing and autonomous testing of all valve parameters and is formed in the form of two kinematically coupled and sequentially interacting automatic control devices of the main, make-up and auxiliary locking elements with locking elements of the valve-seat type, with a common command pressure chamber, coaxially placed in the central channel of the housing hermetically placed between these devices, with the possibility of communication through a throttle with a source of control pressure, the control device consists of a body with a main seat, with an inlet and a drain cavity and separating these cavities of the main and make-up locking bodies, spring-loaded relative to the control device of the auxiliary locking body and structurally and functionally combined and made in one piece in the form of a plunger with an internal through multistage bore mounted with the possibility of reciprocating movement in the guide bore of the housing and simultaneous contact and interactions If there is a conical sealing part with a seat on the input channel of the housing, and the inner bore of a larger stage - with a sealed piston part of the housing of the auxiliary locking member, fixedly mounted in the threaded bore of the housing, the control device for the auxiliary locking member is structurally and functionally formed as a separate block module with the possibility of integration into the threaded bore of the housing with the formation of an annular drain cavity and the path of the conducted medium in one direction, a device with it contains a housing made in the form of a threaded sleeve sealed along the mounting surfaces with a guiding piston cylindrical part and a separating outer annular groove with radial through channels, a stepped cylindrical bore with a threaded surface portion and a saddle in the bore of a lower stage is made inside the bore, an auxiliary locking element is placed in the bores with a tapered sealing surface and an axial outer shank of a cylindrical shape with a spherical supporting installation end face, coax but brought into the zone of the common chamber of the command pressure, and the locking element is installed with the possibility of simultaneous contact of the conical part with the saddle of the sleeve, and the peripheral surface of the annular double-sided ledge - with the surface of the bore of the larger step, while on the peripheral surface of the annular ledge there are longitudinal through, evenly spaced circumferential direction, semi-cylindrical bores, the depth of which is located outside the contact area of the conical surface of the locking element with the seat of the threaded sleeve ki, and in the bore of the lower step of the sleeve, the shank of the auxiliary locking member is installed with a guaranteed annular gap for the passage of the working medium, and the specified kinematic connection is made in the form of a stepped cylindrical indicator mounted in the inner bore of a smaller stage of the main locking member, spring-loaded relative to the control device of the auxiliary locking member rod (pusher) with a guide outer part with a two-sided ledge and a coaxial end-boring-gray ohm with a central through orifice, wherein the pusher is arranged to measure on control axial movement and interaction of the end-bore with a spherical seat surface of the shank of the auxiliary shut-off organ.

2. The safety-make-up hydraulic valve according to claim 1, characterized in that between the peripheral surface of the main locking element and the corresponding surface of the bore of the valve body, a guaranteed annular gap is formed for communicating the annular external cavity of the sleeve of the auxiliary locking element with radial discharge channels in the housing make-up valve, and the cross-sectional area of the pusher along the guide part and the bore of the seat of the auxiliary locking body and are made equal.