RU2420683C2 - Device for actuation of fluid medium and valve unit - Google Patents
Device for actuation of fluid medium and valve unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2420683C2 RU2420683C2 RU2009113032/06A RU2009113032A RU2420683C2 RU 2420683 C2 RU2420683 C2 RU 2420683C2 RU 2009113032/06 A RU2009113032/06 A RU 2009113032/06A RU 2009113032 A RU2009113032 A RU 2009113032A RU 2420683 C2 RU2420683 C2 RU 2420683C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- main
- auxiliary
- bias
- working chamber
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Данное изобретение относится к гидравлическому или пневматическому двигателю или насосу (устройству для работы с текучей средой).This invention relates to a hydraulic or pneumatic motor or pump (device for working with a fluid medium).
ЕР-В-0494236 представляет механизм приведения в действие электромагнитных тарельчатых клапанов в устройстве для приведения в движение текучей среды, использующем предварительное сжатие и предварительное растяжение объема рабочей камеры для создания рабочего цикла двигателя устройства. Рабочие камеры устройства подбираются в реальном времени так, что энергия текучей среды с возможностью контроля преобразуется в энергию на валу и обратно, таким образом, обеспечивая регулируемый двунаправленный поток энергии. Свойством тарельчатых клапанов является то, что давление текучей среды действует на опорную поверхность, создающую большую закрывающую силу. Рабочий цикл двигателя ЕР-В-0494236 обуславливается энергией от уже вращающегося вала для обеспечения открывания электромагнитного тарельчатого клапана в зависимости от давления в трубопроводе высокого давления. Данное требование ограничивает использование данной технологии в условиях, где устройство уже действует при вращении вала со скоростью выше предельного значения. Для применений с требованием приведения в действие с нулевой скорости рабочий цикл двигателя должен начинаться другим средством.EP-B-0494236 represents a mechanism for actuating electromagnetic poppet valves in a device for driving a fluid using pre-compression and pre-tensioning the volume of the working chamber to create a duty cycle of the device’s engine. The working chambers of the device are selected in real time so that the energy of the fluid with the ability to control is converted into energy on the shaft and vice versa, thus providing an adjustable bi-directional energy flow. The property of poppet valves is that fluid pressure acts on the abutment surface, which creates a large closing force. The duty cycle of the engine EP-B-0494236 is determined by the energy from the already rotating shaft to ensure the opening of the electromagnetic poppet valve depending on the pressure in the high pressure pipe. This requirement limits the use of this technology in conditions where the device already operates when the shaft rotates at a speed above the limit value. For applications requiring zero-speed driving, the duty cycle of the engine must begin by another means.
US-A-5735582 описывает электромагнитный клапан в сборе, содержащий главный клапан и вспомогательный клапан, причем вспомогательный клапан служит для открывания главного клапана, противодействуя высокому давлению. Для того чтобы открыть главный клапан, текучая среда должна перетекать по капилляру между корпусом главного клапана и проходным отверстием до того, как давление выравнивается. Это означает, что для приведения в действие клапана в сборе потребуется 200-300 миллисекунд, что является слишком затяжным для использования устройства для приведения в движение текучей среды.US-A-5735582 describes a solenoid valve assembly comprising a main valve and an auxiliary valve, wherein the auxiliary valve serves to open the main valve, counteracting high pressure. In order to open the main valve, fluid must flow through the capillary between the main valve body and the bore before the pressure is equalized. This means that it takes 200-300 milliseconds to actuate the valve assembly, which is too lengthy to use the fluid propulsion device.
Целью изобретения является создание поверхностно устанавливаемого клапана, помещенного между рабочей камерой и трубопроводом высокого давления устройства для работы с текучей средой, который может открываться в то время, как последняя сжимается и выходной вал устройства неподвижен.The aim of the invention is the creation of a surface-mounted valve, placed between the working chamber and the high pressure pipe of the device for working with a fluid that can open while the latter is compressed and the output shaft of the device is stationary.
Соответственно, согласно настоящему изобретению создано устройство для работы с текучей средой, имеющее трубопровод высокого давления и рабочую камеру, и клапанный механизм, расположенный между трубопроводом высокого давления и рабочей камерой для регулирования потока текучей среды от трубопровода высокого давления к рабочей камере, причем клапанный механизм содержит главный клапан, имеющий элемент клапана, выполненный с возможностью обеспечения плотного контакта с клапанным седлом, и вспомогательный клапан, содержащий перемещаемый электромагнитом элемент клапана для выравнивания давления на любой стороне главного клапана посредством приведения рабочей камеры в прямое сообщение по текучей среде с трубопроводом высокого давления.Accordingly, according to the present invention, there is provided a device for working with a fluid having a high pressure pipe and a working chamber, and a valve mechanism located between the high pressure pipe and a working chamber for controlling the flow of fluid from the high pressure pipe to the working chamber, the valve mechanism comprising a main valve having a valve member configured to provide tight contact with the valve seat, and an auxiliary valve comprising movable An electromagnetized valve element for equalizing the pressure on either side of the main valve by bringing the working chamber into direct fluid communication with the high pressure pipe.
Предпочтительно главные и вспомогательные клапаны составляют одно целое, причем элемент клапана имеет внутренний канал, сообщающийся с отверстием, образованным клапанным седлом, и перемещаемый электромагнитом элемент клапана выполняется с возможностью приведения внутреннего канала в прямое сообщение по текучей среде с указанной полостью, окружающей указанный элемент клапана.Preferably, the main and auxiliary valves are integral, the valve element having an internal channel in communication with the hole formed by the valve seat, and the valve element moved by the electromagnet is configured to bring the internal channel into direct communication with the fluid with the specified cavity surrounding the valve element.
Предпочтительно перемещаемый электромагнитом элемент содержит элемент золотникового клапана.Preferably, the electromagnetically moving element comprises a spool valve element.
Предпочтительно перемещаемый электромагнитом элемент содержит элемент тарельчатого клапана, расположенный, по меньшей мере, частично во внутреннем канале.Preferably, the electromagnetically movable element comprises a poppet valve element located at least partially in the inner channel.
Предпочтительно имеются главные средства смещения для смещения элемента клапана к клапанному седлу и вспомогательные средства смещения для смещения вспомогательного элемента в положение, в котором внутренний канал изолирован от окружающей полости.Preferably, there are primary biasing means for biasing the valve member toward the valve seat and auxiliary biasing means for biasing the secondary element to a position in which the inner channel is isolated from the surrounding cavity.
Предпочтительно главные и/или вспомогательные средства смещения содержат винтовые пружины.Preferably, the main and / or auxiliary biasing means comprise coil springs.
Предпочтительно вспомогательное средство смещения создает большее усилие, чем главное средство смещения.Preferably, the bias aid generates more force than the main bias.
Предпочтительно вспомогательное средство смещения создает большее усилие, чем главное средство смещения.Preferably, the bias aid generates more force than the main bias.
Кроме того, согласно настоящему изобретению создан клапанный механизм для регулирования потока текучей среды от трубопровода высокого давления к рабочей камере, причем клапанный механизм содержит главный клапан, имеющий элемент клапана, выполненный с возможностью обеспечения плотного контакта с клапанным седлом, и вспомогательный клапан, содержащий перемещаемый электромагнитом элемент клапана для выравнивания давления на любой стороне главного клапана посредством приведения рабочей камеры в прямое сообщение по текучей среде с трубопроводом высокого давления.In addition, according to the present invention, there is provided a valve mechanism for controlling fluid flow from a high pressure pipe to a working chamber, the valve mechanism comprising a main valve having a valve member configured to provide tight contact with the valve seat and an auxiliary valve comprising a movable solenoid valve element for equalizing the pressure on either side of the main valve by bringing the working chamber into direct fluid communication with High pressure oprovodom.
Предпочтительно главные и вспомогательные клапаны составляют одно целое, причем элемент клапана имеет внутренний канал, сообщающийся с отверстием, образованным клапанным седлом, и перемещаемый электромагнитом элемент клапана выполняется с возможностью приведения внутреннего канала в прямое сообщение по текучей среде с указанной полостью, окружающей указанный элемент клапана.Preferably, the main and auxiliary valves are integral, the valve element having an internal channel in communication with the hole formed by the valve seat, and the valve element moved by the electromagnet is configured to bring the internal channel into direct communication with the fluid with the specified cavity surrounding the valve element.
Предпочтительно перемещаемый электромагнитом элемент содержит элемент золотникового клапана.Preferably, the electromagnetically moving element comprises a spool valve element.
Предпочтительно перемещаемый электромагнитом элемент содержит элемент тарельчатого клапана, расположенный, по меньшей мере, частично во внутреннем канале.Preferably, the electromagnetically movable element comprises a poppet valve element located at least partially in the inner channel.
Предпочтительно имеются главные средства смещения для смещения элемента клапана к клапанному седлу и вспомогательные средства смещения для смещения вспомогательного элемента в положение, в котором внутренний канал изолирован от окружающей полости.Preferably, there are primary biasing means for biasing the valve member toward the valve seat and auxiliary biasing means for biasing the secondary element to a position in which the inner channel is isolated from the surrounding cavity.
Предпочтительно главные и/или вспомогательные средства смещения содержат винтовые пружины.Preferably, the main and / or auxiliary biasing means comprise coil springs.
Предпочтительно вспомогательное средство смещения создает большее усилие, чем главное средство смещения.Preferably, the bias aid generates more force than the main bias.
Предпочтительно вспомогательное средство смещения создает большее усилие, чем главное средство смещения.Preferably, the bias aid generates more force than the main bias.
Клапанный механизм согласно изобретению выполнен с возможностью функционирования, поскольку рабочая камера является по существу ограниченной емкостью и расход утечки ограничивается количеством изменения объема при сжатии и утечкой текучей среды из рабочей камеры.The valve mechanism according to the invention is operable since the working chamber is essentially limited in capacity and the leakage rate is limited by the amount of volume change during compression and leakage of fluid from the working chamber.
При работе устройства согласно изобретению, как только давление между трубопроводом высокого давления и рабочей камерой выравнивается, возможно силой незначительной величины переместить элемент главного клапана в открытое положение, чтобы выполнить второй этап работы.During operation of the device according to the invention, as soon as the pressure between the high-pressure pipe and the working chamber is equalized, it is possible to move the main valve element to the open position by force of small magnitude in order to perform the second stage of operation.
Также возможно и преимущественно для устройства такого вида с главными и дополнительными клапанами, составляющими одно целое, функционирование как в ЕР-В-0494236. Клапан начинает работу с двухступенчатого режима работы при запуске, продолжает ее во время низкоскоростного режима работы и автоматически меняется к одноступенчатому режиму работы с циклом предварительного сжатия, так как скорость увеличивается.It is also possible and predominantly for a device of this kind with main and additional valves constituting a single unit, functioning as in EP-B-0494236. The valve starts with a two-stage operation mode at startup, continues during the low-speed operation mode and automatically changes to a single-stage operation mode with a pre-compression cycle, as the speed increases.
Изобретение будет здесь описано более подробно только в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:The invention will be described here in more detail only by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг.1 - схематичный чертеж, иллюстрирующий общий принцип изобретения;Figure 1 is a schematic drawing illustrating the general principle of the invention;
Фиг.2 - схематичный вид сечения клапанного механизма согласно варианту осуществления изобретения в закрытом положении;Figure 2 is a schematic sectional view of a valve mechanism according to an embodiment of the invention in the closed position;
Фиг.3 - вид клапанного механизма с фиг.2 на первом этапе действия;Figure 3 is a view of the valve mechanism of figure 2 in the first stage of action;
Фиг.4 - вид клапанного механизма с фиг.2 на втором этапе действия; иFigure 4 is a view of the valve mechanism of figure 2 in the second stage of action; and
Фиг.5 - схематичный вид сечения клапанного механизма согласно альтернативному варианту осуществления изобретения.5 is a schematic cross-sectional view of a valve mechanism according to an alternative embodiment of the invention.
На фиг.1 показано, как устройство для работы с текучей средой согласно изобретению действует в рабочем цикле двигателя. Электромагнитный, нормально-открытый, поверхностно устанавливаемый клапан 1 трубопровода низкого давления, помещается между трубопроводом 7 и рабочей камерой 2 циклически меняющегося объема. Электромагнитный, нормально-закрытый, поверхностно устанавливаемый клапан 4 трубопровода высокого давления, помещенный между рабочей камерой и трубопроводом 6 высокого давления, соединяется параллельно со значительно меньшим клапаном 5 выравнивания давления. Клапан 1 трубопровода низкого давления имеет свой тарельчатый клапан, обращенный к рабочей камере 2, в то время как клапан 4 трубопровода высокого давления имеет свой тарельчатый клапан, обращенный к трубопроводу высокого давления.Figure 1 shows how the device for working with the fluid according to the invention operates in the duty cycle of the engine. An electromagnetic, normally-open, surface-mounted valve 1 of the low-pressure pipeline, is placed between the pipeline 7 and the working chamber 2 of a cyclically varying volume. An electromagnetic, normally-closed, surface-mounted valve 4 of the high pressure pipe, placed between the working chamber and the high pressure pipe 6, is connected in parallel with a significantly smaller pressure equalization valve 5. The valve 1 of the low pressure pipe has its own poppet valve facing the working chamber 2, while the valve 4 of the high pressure pipe has its own poppet valve facing the high pressure pipe.
Нижеследующее является описанием полного рабочего цикла двигателя, использующего двухступенчатый режим работы клапана высокого давления.The following is a description of the full engine duty cycle using a two-stage high pressure valve.
В начале рабочего цикла двигателя клапан 1 трубопровода низкого давления находится в открытом положении, и клапан 4 трубопровода высокого давления и клапан 5 выравнивания давления находятся в закрытом положении. Давление в трубопроводе 6 высокого давления выше давления в трубопроводе 7 низкого давления. Давление в рабочей камере 2 равняется давлению в трубопроводе 7 низкого давления.At the beginning of the engine's operating cycle, the low pressure pipe valve 1 is in the open position, and the high pressure pipe valve 4 and the pressure equalization valve 5 are in the closed position. The pressure in the high pressure pipe 6 is higher than the pressure in the low pressure pipe 7. The pressure in the working chamber 2 is equal to the pressure in the low pressure pipe 7.
Рабочий цикл двигателя начинается с закрытия клапана 1 трубопровода низкого давления и поршня, перемещающегося, как только возможно, от неподвижного состояния до нижней мертвой точки. После этого клапан 5 выравнивания давления управляется для открывания. Клапанами 1, 5 в данных положениях давление в трубопроводе 6 высокого давления и рабочей камере 2 будет выравниваться. Как только давление выравнивается, клапан 4 трубопровода высокого давления может управляться для открывания. Рабочая камера 2 тотчас присоединяется к трубопроводу 6 высокого давления и отсоединяется от трубопровода 7 низкого давления, чтобы текучая среда высокого давления могла действовать на поршень 3 и создавать крутящий момент на коленчатом валу устройства вследствие движения вниз. Клапан 5 выравнивания давления может закрыться, как только клапан 4 трубопровода высокого давления откроется или может остаться открытым на время рабочего хода двигателя. И клапан 4, и клапан 5 должны быть закрыты до того, как поршень 3 достигнет нижней мертвой точки. Остающееся объемное расширение рабочего пространства, в то время как поршень достигнет своего предельного положения, сбросит давление и позволит клапану 1 трубопровода низкого давления открыться. Данным клапаном в открытом положении и клапанами 4 и 5 в закрытом положении в данный момент возможно вытеснить текучую среду в трубопровод 7 низкого давления, в то время как поршень 3 перемещается в положение верхней мертвой точки.The engine duty cycle begins with the closing of valve 1 of the low pressure pipeline and a piston moving as soon as possible from a stationary state to bottom dead center. After that, the pressure equalization valve 5 is controlled to open. Valves 1, 5 in these positions, the pressure in the high-pressure pipe 6 and the working chamber 2 will be equalized. Once the pressure is equalized, the high pressure pipe valve 4 can be controlled to open. The working chamber 2 immediately connects to the high pressure pipe 6 and disconnects from the low pressure pipe 7 so that the high pressure fluid can act on the piston 3 and create torque on the crankshaft of the device due to downward movement. The pressure balancing valve 5 may close as soon as the high pressure pipe valve 4 opens or may remain open while the engine is running. Both valve 4 and valve 5 must be closed before piston 3 reaches bottom dead center. The remaining volume expansion of the working space, while the piston reaches its limit position, relieves pressure and allows valve 1 of the low pressure pipe to open. With this valve in the open position and the valves 4 and 5 in the closed position, it is currently possible to displace the fluid into the low pressure pipe 7, while the piston 3 moves to the top dead center position.
На фиг.2 представлен клапан выравнивания давления в форме золотникового клапана, включенного в состав главного электромагнитного тарельчатого клапана. Камера 8 для текучей среды присоединяется к трубопроводу высокого давления. Канал 9 соединяется с рабочей камерой. Ферромагнитное перемещающееся полюсное кольцо 10 может скользить вдоль основания тарельчатого клапана 11. Полюсная пружина 12 сжатия заставляет двигаться перемещающееся полюсное кольцо к передней части тарельчатого клапана 11. Тарельчатый клапан 11 имеет канал 13 потока, соединяющий камеру 8 для текучей среды и канал 9 рабочей камеры. Перемещающееся полюсное кольцо 10 закрывает вход в канал потока, когда перемещающееся полюсное кольцо 10 находится близко к передней части тарельчатого клапана 11 и открывает канал 13 потока, когда оно удаляется от передней части тарельчатого клапана, как изображено на фиг.3. Тарельчатый клапан 11 может скользить вдоль направляющей 14. Пружина 15 сжатия тарельчатого клапана служит для движения с усилием тарельчатого клапана к своему седлу 16. Предварительная нагрузка на пружину 15 меньше предварительной нагрузки на полюсную пружину 12 сжатия. Соленоидная катушка 17 выполнена с возможностью создания магнитного потока для воздействия на перемещающееся полюсное кольцо 10 к статическому полюсу 18.Figure 2 presents the pressure equalization valve in the form of a spool valve included in the main electromagnetic poppet valve. The fluid chamber 8 is connected to a high pressure pipe. Channel 9 is connected to the working chamber. A ferromagnetic moving
Полюсное кольцо 10 перемещается в осевом направлении, когда катушка 17 под напряжением. Данное полюсное кольцо действует непосредственно на полюсную пружину 12, и, если есть значительный градиент давления между камерой 8 высокого давления и каналом 9 так, что тарельчатый клапан 11 удерживается вплотную к седлу 16, тогда полюсное кольцо будет скользить по корпусу тарельчатого клапана и раскрывать отверстие 13, как показано на фиг.З. Это соединяет две полости и выравнивает давление в клапанном механизме. Как только давление выравнивается, до тех пор пока сила пружины 15 тарельчатого клапана меньше силы полюсной пружины 12 в пределах нормы перемещения, осевая сила полюсной пружины 12 на корпусе тарельчатого клапана будет выдергивать тарельчатый клапан 11 из седла 16 и открывать главный перепускной канал для текучей среды, как изображено на фиг.4.The
При показателях большой продолжительности рабочего цикла рабочей камеры не будет достаточно времени для возникновения данного двухступенчатого режима работы. В этом случае соленоидная катушка нормально-открытого клапана 1 низкого давления будет под напряжением до того, как рабочая камера достигнет положения своего минимального объема, так что давление в рабочей камере увеличивается в ограниченном объеме и равняется давлению трубопровода высокого давления и так, что, когда катушка нормально-закрытого клапана находится под напряжением, перемещающееся полюсное кольцо 10 перемещается совместно с тарельчатым клапаном 11 и открывает клапан в один этап.With indicators of a long duration of the working cycle of the working chamber, there will not be enough time for this two-stage mode of operation to occur. In this case, the solenoid coil of the normally-open low-pressure valve 1 will be energized before the working chamber reaches its minimum volume, so that the pressure in the working chamber increases in a limited volume and is equal to the pressure of the high-pressure pipe and so that when the coil normally closed valve is energized, the moving
На фиг.5 представлен альтернативный клапан 5 выравнивания давления в форме вспомогательного клапана 19 тарельчатого вида, включенного в состав главного электромагнитного тарельчатого клапана 11'.Figure 5 presents an alternative valve 5 pressure equalization in the form of an
Основное действие такое же, как описано выше. Основным отличием является использование вспомогательного тарельчатого клапана 19 выравнивания давления, а не скольжение перемещающегося полюсного кольца 10 для открывания канала 13' потока.The main action is the same as described above. The main difference is the use of an
Кроме того, давление более высокое в камере 8 для текучей среды, чем давление в канале 9 в начале рабочего цикла двигателя, предотвращает тарельчатый клапан 11' от перемещения к статическому полюсу 18. Перемещающийся полюс 10' начинает сжимать полюсную пружину 12' и пружину 15 тарельчатого клапана, так что она ускользает от передней части тарельчатого клапана 11', перемещая вспомогательный тарельчатый клапан 19 от своего седла 20 и открывая канал 13' потока. Когда давление выравнивается, главный тарельчатый клапан 11' может открыться под действием полюсной пружины 12', которая больше пружины 15 тарельчатого клапана. Как и раньше, главные и вспомогательные клапаны перемещаются вместе "автоматически", когда двигатель имеет достаточную движущую силу.In addition, the pressure is higher in the fluid chamber 8 than the pressure in the
Все формы глагола "содержать", используемые в данном описании изобретения, следует понимать как формы глаголов "состоять из" и/или "включать в себя".All forms of the verb "comprise" used in this description of the invention should be understood as forms of the verbs "consist of" and / or "include".
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009113032/06A RU2420683C2 (en) | 2006-09-08 | 2006-09-08 | Device for actuation of fluid medium and valve unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009113032/06A RU2420683C2 (en) | 2006-09-08 | 2006-09-08 | Device for actuation of fluid medium and valve unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009113032A RU2009113032A (en) | 2010-10-20 |
RU2420683C2 true RU2420683C2 (en) | 2011-06-10 |
Family
ID=44023533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009113032/06A RU2420683C2 (en) | 2006-09-08 | 2006-09-08 | Device for actuation of fluid medium and valve unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2420683C2 (en) |
-
2006
- 2006-09-08 RU RU2009113032/06A patent/RU2420683C2/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009113032A (en) | 2010-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4994455B2 (en) | Fluid working machine and valve configuration | |
US5248123A (en) | Pilot operated hydraulic valve actuator | |
RU2439339C2 (en) | Controlled valve actuator with pneumatic booster | |
EP2350509B1 (en) | Valve assemblies | |
JP6573833B2 (en) | Valve unit and fluid working machine including the valve unit | |
US7717128B2 (en) | Pressure balanced three-way valve for motion control | |
GB2430246A (en) | Valve | |
US9885261B2 (en) | Actuator for axial displacement of an object | |
CN107567535B (en) | Actuator for axial movement of an object | |
US20030160197A1 (en) | Solenoid-operated valve | |
JP4797969B2 (en) | solenoid valve | |
JPWO2018180367A1 (en) | Solenoid proportional valve | |
US10690022B2 (en) | Pneumatic actuator for an engine valve | |
RU2420683C2 (en) | Device for actuation of fluid medium and valve unit | |
JP2021535984A (en) | valve | |
JP2004270687A (en) | Hydraulic actuator for operating an engine cylinder valve | |
US6928966B1 (en) | Self-regulating electrohydraulic valve actuator assembly | |
US6997433B2 (en) | Electronic valve actuator having vibration cancellation | |
JP4898096B2 (en) | Pressure adjustment unit | |
CN108980128B (en) | Solenoid valve, shift fork control system and car | |
JPH09226567A (en) | Flow control valve | |
JPH08312819A (en) | Relief valve | |
JPH08184387A (en) | Solenoid controlled valve | |
JP2008159405A (en) | Fluid pressure driving device for circuit breaker | |
JPH06173975A (en) | Hydraulic power transmission coupling |