RU2576828C1

RU2576828C1 - High-pressure valve

Info

Publication number: RU2576828C1
Application number: RU2014153455/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Аронович Жодзишский; Игорь Анатольевич Мельников; Андрей Владимирович Новгородцев; Олег Борисович Слотин; Алексей Николаевич Фокин; Владимир Андреевич Киян
Original assignee: Открытое акционерное общество "Омское машиностроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-03-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: high pressure valve is used for hydraulic drives of high pressure pumps. Differential pilot-operated pair has fluid feed channels of high pressure and fluid discharge in low pressure zone. Spring is installed in the zone of low pressure. Third belt is made before spring. Cavity between the second and third belts is connected with zones of high and low pressure through hydraulic resistance.

EFFECT: this allows to reduce static error upon request in case of fluid carryover with the help of quite simple device and increase accuracy of valve control.

2 cl, 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к клапанам, используемым в объемных насосах высокого давления, применяемых, например, для гидроприводов, в которых перепуск жидкости изменяется от минимального до полного перепуска всей производительности насоса.The present invention relates to valves used in high-pressure displacement pumps, used, for example, for hydraulic actuators, in which the liquid bypass varies from minimum to complete bypass of the entire pump capacity.

Известны дифференциальные (сбалансированные) клапаны с гидравлическим уравновешиванием части усилия, развиваемого давлением жидкости. В большинстве конструкций на золотнике выполняется дополнительный поясок, связанный с основным пояском. Пружина в этом случае уравновешивает лишь давление жидкости, действующее на площадь, равную разности площадей поясков (См. Т.М. Башта. ′′Гидравлические приводы летательных аппаратов′′. М., Машиностроение, 1967, стр. 255).Differential (balanced) valves are known with hydraulic balancing of a part of the force developed by fluid pressure. In most designs, an additional belt is connected to the spool associated with the main belt. The spring in this case balances only the fluid pressure acting on an area equal to the difference in the area of the girdles (See T.M. Bashta. ′ ′ Hydraulic Drives of Aircraft ”. M., Mechanical Engineering, 1967, p. 255).

Недостатком этой конструкции является большое изменение давления в зависимости от величины перепускаемого в «слив» расхода. Это происходит из-за низкого давления в зоне отсечной кромки золотника и роста реакции струи, вектор которого направлен в ту же сторону, что и усилие пружины.The disadvantage of this design is a large change in pressure, depending on the amount of flow bypassed into the "drain". This is due to the low pressure in the area of the cut-off edge of the spool and the growth of the jet reaction, the vector of which is directed in the same direction as the spring force.

Наиболее близким техническим решением является дифференциальный клапан высокого давления с устройством для уменьшения статической ошибки по давлению при перепуске жидкости в зону низкого давления. Клапан выполнен в виде дифференциальной золотниковой пары, состоящей из многоступенчатой втулки, двухпояскового золотника и устройства уменьшения статической ошибки, выполненного в виде проточной части, образованной конусообразной поверхностью втулки, конической поверхностью золотникового пояска с малым углом конусности и отражательным диском. На золотник через отражательный диск большого диаметра воздействует пружина, расположенная в зоне низкого давления. Геометрия диска выполнена таким образом, чтобы переливаемая жидкость на диске отклонялась к периферии и давление на нижней стенке диска повышалось с ростом перепускаемого расхода. Вектор силы на нижнюю сторону диска действует против усилия пружины, и, таким образом, статическая ошибка при увеличении перепуска может быть снижена или исключена. (См. Ю.А. Данилов, Ю.Л. Кирилловский, Ю.Г. Колпаков ′′Аппаратура объемных гидроприводов: Рабочие процессы и характеристики′′. М., Машиностроение, 1990, рис. 1.11, стр. 22-24.)The closest technical solution is a high pressure differential valve with a device to reduce the static error in pressure when the liquid is bypassed into the low pressure zone. The valve is made in the form of a differential spool pair consisting of a multi-stage sleeve, a double-spool valve and a static error reduction device made in the form of a flow part formed by a conical surface of the sleeve, a conical surface of the spool belt with a small taper angle and a reflective disk. A spring located in the low-pressure zone acts on the spool through a large-diameter reflective disk. The geometry of the disk is made in such a way that the overflow fluid on the disk deviates to the periphery and the pressure on the lower wall of the disk increases with increasing bypass flow. The force vector on the lower side of the disk acts against the force of the spring, and thus, the static error when increasing the bypass can be reduced or eliminated. (See Yu.A. Danilov, Yu.L. Kirillovsky, Yu.G. Kolpakov ′ ′ Volumetric hydraulic drive equipment: Work processes and characteristics ”. M., Mechanical Engineering, 1990, Fig. 1.11, pp. 22-24. )

Недостатком данной конструкции является сложность выбора геометрии конусной части золотникового пояска и нижней части отражательного диска, что усложняет конструкцию и снижает точность регулирования.The disadvantage of this design is the difficulty in choosing the geometry of the conical part of the slide valve and the lower part of the reflective disk, which complicates the design and reduces the accuracy of regulation.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является упрощение конструкции клапана и повышение точности регулирования.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to simplify the design of the valve and increase the accuracy of regulation.

Указанный технический результат достигается тем, что в клапане высокого давления, содержащем двухпоясковую дифференциальную золотниковую пару, с каналом подвода жидкости из зоны высокого давления и с каналом отвода в зону низкого давления, пружину, расположенную в зоне низкого давления, устройство уменьшения статической ошибки по давлению при перепуске жидкости выполнено в виде третьего пояска, введенного перед пружиной, и полости, образованной вторым и третьим поясками, соединенной с зонами высокого и низкого давлений через гидравлические сопротивления.The specified technical result is achieved by the fact that in the high-pressure valve containing a two-pin differential spool pair, with a channel for supplying liquid from the high-pressure zone and with a channel for diverting to the low-pressure zone, a spring located in the low-pressure zone, a device for reducing the static error in pressure at the liquid bypass is made in the form of a third belt introduced in front of the spring, and a cavity formed by the second and third zones connected to the high and low pressure zones through hydraulic RP G resistance.

Кроме того, гидравлическое сопротивление, соединяющее полость между вторым и третьим поясками с зоной низкого давления, может быть выполнено с переменной площадью по ходу золотника.In addition, the hydraulic resistance connecting the cavity between the second and third zones with the low pressure zone can be performed with a variable area along the spool.

Отличительные признаки, а именно выполнение устройства уменьшения статической ошибки по давлению при перепуске жидкости в виде третьего пояска, введенного перед пружиной, и полости, образованной вторым и третьим поясками, соединенной с зонами высокого и низкого давлений через гидравлические сопротивления, позволяют упростить конструкцию клапана и повысить точность регулирования.Distinctive features, namely, the implementation of the device for reducing the static error in pressure during fluid bypass in the form of a third belt introduced in front of the spring, and the cavity formed by the second and third zones connected to the high and low pressure zones through hydraulic resistances, simplify the valve design and increase precision regulation.

Выполнение гидравлического сопротивления, соединяющего полость между вторым и третьим поясками с зоной низкого давления, с переменной площадью позволяет регулировать создаваемое усилие по ходу золотника.The implementation of hydraulic resistance connecting the cavity between the second and third zones with a low pressure zone with a variable area allows you to adjust the generated force along the spool.

Предложенный клапан представлен на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 показан клапан с постоянным гидравлическим сопротивлением, а на фиг. 2 - вариант клапана с переменным гидравлическим сопротивлением, и описан ниже.The proposed valve is shown in FIG. 1 and 2, where in FIG. 1 shows a valve with constant hydraulic resistance, and FIG. 2 is a variant of a valve with variable hydraulic resistance, and is described below.

Клапан высокого давления содержит корпус 1, в котором установлена дифференциальная золотниковая пара в виде втулки 2 и золотника 3. В крышке 4 корпуса 1, в зоне низкого давления, установлена пружина 5, стремящаяся поджать золотник 3 к упору 6. В корпусе 1 выполнены канал 7 подвода из зоны высокого давления (Р_В), канал 8 отвода в зону низкого давления (Р_Н) рабочей жидкости и полости 9, 10 низкого давления.The high pressure valve comprises a housing 1, in which a differential spool pair is installed in the form of a sleeve 2 and a spool 3. In the cover 4 of the housing 1, in the low pressure zone, a spring 5 is installed, tending to press the spool 3 against the stop 6. Channel 7 is made in the housing 1 inlet from the high pressure zone (P _B ), channel 8 of the outlet to the low pressure zone (P _N ) of the working fluid and the low pressure cavity 9, 10.

Золотник выполнен трехпоясковым: I поясок - наименьший, II - средний, III - наибольший.The spool is made in three parts: I belt - the smallest, II - medium, III - the largest.

Пояски I и II образуют полость 11, соединенную с зоной высокого давления каналом 7. На II-м пояске золотника выполнен отсечной торец 12, а на втулке 2 - пазы 13 для изменения расхода перепускаемой жидкости.Belts I and II form a cavity 11 connected to the high-pressure zone by channel 7. A cut-off end 12 is made on the second spool zone, and grooves 13 on the sleeve 2 for changing the flow rate of the bypassed liquid.

Пояски II и III образуют полость 14, которая вместе с пояском III и за счет соединения с зоной высокого давления через входные окна 15 и с зоной низкого давления через выходные окна 16 выполняет функцию устройства уменьшения статической ошибки по давлению при перепуске жидкости. Окна 15 и 16 представляют собой расчетные гидравлические сопротивления, создающие определенные, необходимые давления в полости 14, на различных режимах работы клапана.Belts II and III form a cavity 14, which, together with the belt III and due to the connection with the high pressure zone through the inlet windows 15 and with the low pressure zone through the outlet windows 16, performs the function of a device for reducing the static error in pressure during liquid bypass. Windows 15 and 16 are the calculated hydraulic resistance, creating certain, necessary pressure in the cavity 14, at various valve operating modes.

Полости высокого и низкого давлений разделены манжетными уплотнениями 17, установленными на I-м и III-м поясках золотника.The high and low pressure cavities are separated by lip seals 17 mounted on the I and III spool belts.

На фиг. 2 полость 14 соединена с полостью 11 через окно 18, а через пазы 19 и окно 21 с зоной низкого давления. Пазы 19 представляют собой переменное гидравлическое сопротивление за счет изменения проходного сечения отсечной кромкой 20 по ходу золотника.In FIG. 2, the cavity 14 is connected to the cavity 11 through the window 18, and through the grooves 19 and the window 21 with the low pressure zone. The grooves 19 represent a variable hydraulic resistance due to changes in the flow area through the cut-off edge 20 along the spool.

На фиг. 1 из полости 10 осуществляется выход полного расхода через клапан по каналу 8, на фиг. 2 полость 10 соединена с зоной низкого давления каналом 22.In FIG. 1, a full flow rate is exited from the cavity 10 through the valve along the channel 8, in FIG. 2, the cavity 10 is connected to the low-pressure zone by a channel 22.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

Жидкость высокого давления через канал 7 подводится внутрь втулки 2. Высокое давление жидкости воздействует на разность площадей между II-м и I-м поясками золотника и создает усилие, действующее на пружину 5. Когда усилие от давления жидкости превышает усилие затяжки пружины, отсечной торец 12 золотника 3 открывает перепуск жидкости через пазы 13. Жидкость через окна 15 проходит внутрь золотника и через окна 16 выходит в полость низкого давления.The high pressure liquid through the channel 7 is introduced into the sleeve 2. The high pressure of the liquid acts on the difference in area between the second and first belts of the spool and creates a force acting on the spring 5. When the force from the liquid pressure exceeds the tightening force of the spring, the cutoff end 12 the spool 3 opens the fluid bypass through the grooves 13. The fluid through the window 15 passes into the spool and through the window 16 goes into the low pressure cavity.

При перепуске жидкости высокого давления отсечным торцом 12 золотника через окна 13 устанавливается большая скорость истечения, которая нарастает с увеличением расхода перепуска. При этом перед торцом 12 золотника падает давление, и золотник 3 под действием пружины стремится уменьшить открытую площадь окон 13, и тогда давление жидкости на входе стремится нарастать. Для того чтобы уменьшить или исключить статическую ошибку при перепуске жидкости площади окон 15 и 16 задаются таким образом, чтобы между ними образовалась в полости 14 делительная камера, в которой давление увеличивается с ростом перепускаемой рабочей жидкости. Давление в делительной камере воздействует на разность площадей III-го и II-го поясков золотника и создается усилие, действующее против усилия от пружины 5, и таким образом уменьшается статическая ошибка по давлению.When the high pressure fluid is bypassed by the shut-off end 12 of the spool through the windows 13, a large flow rate is established, which increases with an increase in the bypass flow rate. In this case, the pressure drops in front of the end face 12 of the spool, and the spool 3, under the action of the spring, tends to reduce the open area of the windows 13, and then the liquid pressure at the inlet tends to increase. In order to reduce or eliminate the static error during fluid bypass, the areas of the windows 15 and 16 are set so that a dividing chamber is formed between them in the cavity 14, in which the pressure increases with increasing bypassed working fluid. The pressure in the dividing chamber affects the difference between the areas of the III and II spool zones and a force is created that acts against the force from the spring 5, and thus the static pressure error is reduced.

В полость 14 на фиг. 2, образованную окнами 18 и пазами 19, подводится только часть перепускаемого расхода. С ростом перепускаемого расхода давление в камере 14 увеличивается за счет дросселирования пазов 19 отсечной кромкой 20 золотника 3.In the cavity 14 in FIG. 2, formed by the windows 18 and the grooves 19, only a part of the bypassed flow is supplied. With the increase in by-pass flow, the pressure in the chamber 14 increases due to the throttling of the grooves 19 by the cutoff edge 20 of the spool 3.

Полный расход через клапан осуществляется через канал 8, минуя полость 10, которая запитана отдельно через канал 22. Для исключения заброса давления в делительной камере, при полностью закрытых пазах 19, предусмотрено окно 21.Full flow through the valve is through channel 8, bypassing the cavity 10, which is separately fed through channel 22. To prevent pressure build-up in the dividing chamber, with completely closed grooves 19, a window 21 is provided.

Claims

1. A high pressure valve comprising a two-gang differential spool pair, a channel for supplying liquid from the high pressure zone and a channel for diverting to the low pressure zone, a spring located in the low pressure zone, and a device for reducing the static error in pressure during fluid bypass,
characterized in that the device for reducing the static error in pressure during fluid bypass is made in the form of a third belt introduced in front of the spring, and a cavity formed by the second and third zones connected to the high and low pressure zones through hydraulic resistances.

2. The high pressure valve according to claim 1, characterized in that the hydraulic resistance connecting the cavity between the second and third zones with the low pressure zone has a variable area along the direction of the spool.