RU2479757C1

RU2479757C1 - Distributor of hydraulic impact devices

Info

Publication number: RU2479757C1
Application number: RU2011144945/06A
Authority: RU
Inventors: Леонид Владимирович Городилов; Ольга Александровна Пашина; Виталий Геннадьевич Кудрявцев
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-04-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to automation devices of production process in various industries, and namely to distributing elements of hydraulic impact devices (HID) for control of working fluid flow between sections and units of the hydraulic system. HID distributor includes a housing with a control channel and channels for supply and discharge of working fluid, a control chamber and a shutoff control member. In the housing there is a calibrated throttle, through which restricted amount of working fluid has access from the control channel to the control chamber. HID distributor is equipped with a stepped valve for control of supply of working fluid to the control chamber, which is spring-loaded and interconnected through a throttle via a step of smaller diameter to the working fluid supply channel. In its initial position, the larger step of that valve closes the access of the working fluid to the control chamber.

EFFECT: improving operating reliability owing to damping the action on the shutoff control member in initial position of pressure pulse of hydraulic impact wave generated at supply to the distributor through the control channel of working fluid flow from a discharge line of HID at impact.

1 dwg

Description

Техническое решение относится к средствам автоматизации производственных процессов в различных отраслях промышленности, а именно к распределительным элементам гидравлических ударных устройств (ГУУ), служащим для управления потоком рабочей жидкости между участками и агрегатами гидравлической системы.The technical solution relates to automation of production processes in various industries, namely to the distribution elements of hydraulic shock devices (GUU), which serves to control the flow of working fluid between sections and units of the hydraulic system.

Известен распределитель ГУУ по второму варианту (патент РФ №2258161, кл. F15B 21/12, Е21В 4/14, 1/28, B25D 9/18, опубл. в БИ №22, 2005), который содержит корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, запорно-регулирующий элемент, имеющий хвостовик со стороны канала управления и установленный в корпусе с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости. Внутренняя полость корпуса разделена перемычкой с отверстием на камеры - гидравлическую и пневматическую, заполненную сжатым газом под давлением Р_г. Запорно-регулирующий элемент дополнительно снабжен хвостовиком, расположенным со стороны пневматической камеры, проходящим в нее через отверстие в указанной перемычке и имеющим на торце шляпку. В исходном положении запорно-регулирующего элемента шляпка поджата к поверхности перемычки давлением P_г сжатого газа, а хвостовик, расположенный со стороны канала управления, имеет ступенчатую форму. В исходном положении запорно-регулирующего элемента ступенью большего диаметра этого хвостовика перекрыт доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому в гидравлическую камеру через канал управления, к ступени меньшего диаметра.A known GUU dispenser according to the second embodiment (RF patent No. 2258161, class F15B 21/12, EV 4/14, 1/28, B25D 9/18, published in BI No. 22, 2005), which contains a housing with a control channel and channels for supplying and discharging the working fluid, a locking and regulating element having a shank on the side of the control channel and installed in the housing with the possibility of preloading in the initial position and longitudinal movement to change the direction of flow of the working fluid. The internal cavity of the housing is divided by a jumper with an opening into chambers - hydraulic and pneumatic, filled with compressed gas under pressure P _g . The locking and regulating element is additionally equipped with a shank located on the side of the pneumatic chamber, passing through the hole in the specified jumper and having a cap on the end. In the initial position of the locking-regulating element, the cap is pressed against the surface of the bulkhead by the pressure P _{g of} compressed gas, and the shank located on the side of the control channel has a stepped shape. In the initial position of the locking and regulating element, a step of a larger diameter of this shank blocks access to the flow of working fluid supplied to the hydraulic chamber through the control channel to the step of smaller diameter.

Недостатком этого распределителя является то, что при поступлении в него через канал управления рабочей жидкости из напорной линии ГУУ и при ударе в распределителе генерируется гидроударная волна, импульс давления которой может привести к смещению запорно-регулирующего элемента вправо по чертежу и поступлению рабочей жидкости из канала управления к ступени меньшего диаметра хвостовика и, вследствие этого, к преждевременному перемещению запорно-регулирующего элемента из исходного положения в крайнее правое по чертежу положение и изменению направления потока жидкости. Это приводит к потере устойчивости работы распределителя, сбоям в его работе, что говорит о его низкой надежности.The disadvantage of this distributor is that when it enters through the control channel of the working fluid from the pressure line of the GUU and when hit in the distributor, a shock wave is generated, the pressure pulse of which can lead to the displacement of the shut-off and control element to the right according to the drawing and the flow of working fluid from the control channel to the step of a smaller diameter of the shank and, as a result, to premature displacement of the locking-regulating element from the initial position to the extreme right position according to the drawing and neniyu fluid flow direction. This leads to a loss of stability of the distributor, failures in its operation, which indicates its low reliability.

Наиболее близким решением по технической сущности и совокупности существенных признаков является распределитель ГУУ по второму варианту по патенту РФ №2321777, кл. F15B 21/12, B25D 9/18, Е21В 4/14, опубл. в БИ №10, 2008 г., содержащий корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, камеру управления со стороны канала управления, запорно-регулирующий элемент, имеющий хвостовик ступенчатой формы со стороны канала управления и установленный в корпусе с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости. В исходном положении запорно-регулирующего элемента ступенью большего диаметра этого хвостовика перекрыт доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому через канал управления, к ступени меньшего диаметра. В корпусе выполнен калиброванный дроссель, через который ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала управления в камеру управления. В исходном положении запорно-регулирующего элемента канал управления перекрыт запорно-регулирующим элементом и до его открытия открыт доступ рабочей жидкости от ступени меньшего диаметра хвостовика через канал в хвостовике к каналу в корпусе для отвода рабочей жидкости.The closest solution to the technical nature and the totality of the essential features is the distributor GUU according to the second option according to the patent of the Russian Federation No. 221777, class. F15B 21/12, B25D 9/18, ЕВВ 4/14, publ. in BI No. 10, 2008, comprising a housing with a control channel and channels for supplying and discharging the working fluid, a control chamber on the side of the control channel, a locking and regulating element having a stepwise shank on the side of the control channel and installed in the housing with the possibility of preload in the initial position and longitudinal movement to change the direction of flow of the working fluid. In the initial position of the locking-regulating element, the step of a larger diameter of this shank blocks access to the flow of the working fluid supplied through the control channel to the step of a smaller diameter. A calibrated throttle is made in the housing, through which a limited amount of working fluid has access from the control channel to the control chamber. In the initial position of the shut-off-regulating element, the control channel is blocked by the shut-off-regulating element and before its opening, the working fluid is open from the stage of a smaller diameter of the liner through the channel in the liner to the channel in the housing for draining the working fluid.

Недостатком этого распределителя является то, что при работе ГУУ в момент удара генерируется гидроударная волна, импульс давления которой многократно превышает величину среднего рабочего давления и может привести к преждевременному перемещению запорно-регулирующего элемента из исходного положения в крайнее правое по чертежу положение и изменению направления потока рабочей жидкости. Это приводит к потере устойчивости работы распределителя, сбоям в его работе, что говорит о его низкой надежности.The disadvantage of this distributor is that during the operation of the GUU, a shock wave is generated at the moment of impact, the pressure pulse of which is many times higher than the average working pressure and can lead to premature displacement of the locking and regulating element from its original position to the rightmost position in the drawing and changing the working flow direction liquids. This leads to a loss of stability of the distributor, failures in its operation, which indicates its low reliability.

Технической задачей предлагаемого распределителя ГУУ является повышение надежности его работы за счет гашения воздействия на запорно-регулирующий элемент в исходном положении импульса давления гидроударной волны, генерируемой при поступлении в распределитель через канал управления потока рабочей жидкости из напорной линии ГУУ при ударе.The technical task of the proposed GUU distributor is to increase the reliability of its operation by suppressing the effect on the shut-off and control element in the initial position of the pressure shock of the shock wave generated when the fluid flows from the pressure line of the GUU upon impact to the distributor through the control channel.

Указанная задача решается тем, что распределитель ГУУ, содержащий корпус с каналом управления и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, камеру управления со стороны канала управления, запорно-регулирующий элемент, имеющий хвостовик ступенчатой формы со стороны канала управления и установленный в корпусе с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости, при этом в исходном положении запорно-регулирующего элемента ступенью большего диаметра этого хвостовика перекрыт доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому через канал управления, к его ступени меньшего диаметра, а канал управления перекрыт запорно-регулирующим элементом и до его открытия рабочая жидкость имеет доступ от ступени меньшего диаметра хвостовика через канал в ней к каналу в корпусе для отвода рабочей жидкости, причем в корпусе выполнен калиброванный дроссель, через который ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала управления в камеру управления, согласно техническому решению распределитель снабжен ступенчатым клапаном для управления подачей рабочей жидкости в камеру управления. Указанный клапан подпружинен и ступенью меньшего диаметра сообщен через дроссель с каналом подвода рабочей жидкости. В его исходном положении большей ступенью этого клапана перекрыт доступ рабочей жидкости в камеру управления.This problem is solved in that the GUU distributor, comprising a housing with a control channel and channels for supplying and discharging the working fluid, a control chamber on the side of the control channel, a locking and regulating element having a step-shaped shank on the side of the control channel and installed in the housing with the possibility of preload in the initial position and longitudinal movement to change the direction of flow of the working fluid, while in the initial position of the locking-regulating element with a step of a larger diameter of this tail the flow of the working fluid supplied through the control channel to its stage of smaller diameter is blocked, and the control channel is blocked by a shut-off and control element and until it opens, the working fluid has access from the stage of a smaller diameter of the liner through the channel in it to the channel in the housing for diverting the working fluid, and a calibrated throttle is made in the housing, through which a limited amount of working fluid has access from the control channel to the control chamber, according to the technical solution, the distributor is equipped with step valve to control the flow of working fluid into the control chamber. The specified valve is spring-loaded and a stage of a smaller diameter is communicated through a throttle with a channel for supplying a working fluid. In its initial position, the greater stage of this valve blocks the access of the working fluid to the control chamber.

Указанная совокупность признаков позволяет подбором параметров клапана и дросселя гасить воздействие на запорно-регулирующий элемент в исходном положении импульса давления гидроударной волны, генерируемой при поступлении в распределитель через канал управления потока рабочей жидкости из напорной линии ГУУ при ударе, тем самым повысить надежность работы распределителя.The specified set of features allows the selection of valve and throttle parameters to extinguish the effect on the shut-off and control element in the initial position of the shock wave pressure pulse generated when the fluid flows from the GUU pressure line through the control channel during impact, thereby improving the reliability of the distributor.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежом, где изображен продольный разрез распределителя ГУУ в исходном положении.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific design and a drawing, which shows a longitudinal section of the GUU distributor in the initial position.

Распределитель ГУУ (далее - распределитель) содержит корпус 1 с каналом 2 управления и каналами 3-6 для подвода и отвода рабочей жидкости, камеру 7 управления со стороны канала 2 управления, запорно-регулирующий элемент 8, выполненный в виде цилиндрического плунжера с проточкой 9 и хвостовиками 10, 11 и установленный с возможностью поджатия в исходном положении и продольного перемещения для изменения направления потока рабочей жидкости. Хвостовик 10 со стороны канала 2 управления имеет ступенчатую форму и в исходном положении ступенью 12 большего диаметра хвостовика 10 перекрыт доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому через канал 2 управления, к ступени 13 меньшего диаметра, при этом открыт проход рабочей жидкости от ступени 13 по каналу 14 в ней в канал 6 для отвода рабочей жидкости. Сила F через хвостовик 11 воздействует на запорно-регулирующий элемент 8 и удерживает его в крайнем левом по чертежу положении, при котором открыт проход рабочей жидкости из канала 3 в канал 5 через проточку 9, а канал 4 перекрыт. В корпусе 1 выполнен калиброванный дроссель 15, через который ограниченное количество рабочей жидкости имеет доступ из канала 2 управления в камеру 7 управления. Распределитель снабжен ступенчатым клапаном 16 (далее - клапан 16) для управления подачей рабочей жидкости в камеру управления, в исходном положении которого его ступенью большего диаметра перекрыт канал 2 управления, а площадкой 17 ступени меньшего диаметра через дроссель 18 сообщен с каналом 3 подвода рабочей жидкости. В исходном положении указанный клапан удерживается пружиной 19. Для преодоления силы F давление Р_ку рабочей жидкости в камере 7 управления должно превысить заданную величину P₃.The GUU distributor (hereinafter referred to as the distributor) comprises a housing 1 with a control channel 2 and channels 3-6 for supplying and discharging a working fluid, a control chamber 7 from the side of the control channel 2, a locking and regulating element 8 made in the form of a cylindrical plunger with a groove 9 and shanks 10, 11 and installed with the possibility of preloading in the initial position and longitudinal movement to change the direction of flow of the working fluid. The shank 10 from the side of the control channel 2 has a stepped shape and in the initial position by the step 12 of a larger diameter of the shank 10, the flow of the working fluid supplied through the control channel 2 to the step 13 of a smaller diameter is blocked, while the passage of the working fluid from the step 13 through the channel 14 is open in it into the channel 6 for draining the working fluid. The force F through the shank 11 acts on the locking and regulating element 8 and holds it in the leftmost position according to the drawing, in which the passage of the working fluid from channel 3 to channel 5 through the groove 9 is open, and channel 4 is closed. A calibrated throttle 15 is made in the housing 1, through which a limited amount of working fluid has access from the control channel 2 to the control chamber 7. The distributor is equipped with a stepped valve 16 (hereinafter referred to as the valve 16) for controlling the supply of the working fluid to the control chamber, in the initial position of which the control channel 2 is blocked by its stage of larger diameter and the stage 17 of the smaller diameter through the throttle 18 communicates with the working fluid supply channel 3. In the initial position, the specified valve is held by the spring 19. To overcome the force F, the pressure P _{k of the} working fluid in the control chamber 7 must exceed a predetermined value P ₃ .

Распределитель работает следующим образом. В канал 3 подается рабочая жидкость с давлением Р, откуда ее ограниченное количество через дроссель 18 воздействует на площадку 17 клапана 16. Дроссель 18 служит для возможности установления такой частоты собственных колебаний системы «пружина - клапан», чтобы он не открывался под воздействием гидроударной волны. Под действием давления Р рабочей жидкости на площадку 17 клапан 16 начнет смещаться влево по чертежу и откроет доступ рабочей жидкости в канал 2 управления и далее через калиброванный дроссель 15 в камеру 7 управления. При этом давление срабатывания клапана 16 должно быть немногим ниже, чем давление, необходимое для переключения запорно-регулирующего элемента 8. При превышении давлением Р_ку рабочей жидкости в камере 7 управления заданной величины Р₃ запорно-регулирующий элемент 8 сместится вправо по чертежу и откроет прямой доступ потоку рабочей жидкости из канала 2 управления в камеру 7 управления к обеим ступеням 12, 13 хвостовика 10 одновременно будет перекрыт канал 14. Запорно-регулирующий элемент 8 займет крайнее правое по чертежу положение, закроет канал 3 и откроет проход потоку рабочей жидкости из канала 5 в канал 4 через проточку 9. Возврат запорно-регулирующего элемента 8 в исходное положение произойдет после снятия воздействия потока рабочей жидкости, подаваемого через канал 2 управления, под действием силы F. После того как будет перекрыт доступ потоку рабочей жидкости, подаваемому через канал 2 управления к ступени 13 меньшего диаметра хвостовика 10, будет открыт доступ рабочей жидкости от этой ступени 13 через канал 14 в ней к каналу 6 для отвода рабочей жидкости. Клапан 16 под действием пружины 19 вернется в исходное положение.The distributor operates as follows. A working fluid with a pressure P is supplied to channel 3, from where a limited amount of it acts through the throttle 18 on the platform 17 of the valve 16. The throttle 18 serves to establish such a frequency of natural vibrations of the spring-valve system so that it does not open when exposed to a shock wave. Under the action of pressure P of the working fluid to the platform 17, the valve 16 will begin to shift to the left according to the drawing and will open the access of the working fluid to the control channel 2 and then through the calibrated throttle 15 to the control chamber 7. In this case, the operating pressure of the valve 16 should be slightly lower than the pressure required to switch the locking and regulating element 8. When the pressure P _k exceeds the working fluid in the control chamber 7 of the set value P _{3, the} locking and regulating element 8 will shift to the right according to the drawing and open a straight line the flow of the working fluid from the control channel 2 to the control chamber 7 to both stages 12, 13 of the shank 10 will simultaneously block the channel 14. The locking and regulating element 8 will occupy the rightmost position in the drawing, close the channel l 3 and will open the passage to the flow of the working fluid from channel 5 to channel 4 through the groove 9. The locking-regulating element 8 will return to its original position after the influence of the flow of working fluid supplied through the control channel 2 is removed under the action of force F. After blocked the flow of the working fluid supplied through the control channel 2 to the stage 13 of the smaller diameter of the shank 10, will open the working fluid from this stage 13 through the channel 14 in it to the channel 6 to drain the working fluid. The valve 16 under the action of the spring 19 will return to its original position.

Claims

A distributor of hydraulic percussion devices, comprising a housing with a control channel and channels for supplying and discharging the working fluid, a control chamber on the side of the control channel, a locking and regulating element having a step-shaped shank on the side of the control channel and installed in the housing with the possibility of preloading in the initial position and longitudinal movement to change the direction of flow of the working fluid, while in the initial position of the locking-regulating element with a step of a larger diameter of this shank the flow of the working fluid supplied through the control channel to its stage of smaller diameter is blocked, and the control channel is blocked by a shut-off and control element and until it opens, the working fluid has access from the stage of a smaller diameter of the liner through the channel in it to the channel in the housing for draining the working fluid moreover, a calibrated throttle is made in the housing, through which a limited amount of working fluid has access from the control channel to the control chamber, characterized in that the distributor is equipped with a stepwise a valve for controlling the supply of working fluid to the control chamber, said valve being spring-loaded and connected with a smaller diameter step through the throttle to the working fluid supply channel, while in its initial position, the greater degree of this valve blocks the access of the working fluid to the control chamber.