RU2579531C1

RU2579531C1 - Hydraulic drive protection system

Info

Publication number: RU2579531C1
Application number: RU2014152753/06A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Богданов; Николай Александрович Фоменко; Олег Васильевич Бурлаченко; Сергей Васильевич Алексиков; Сергей Александрович Богданов; Владислав Николаевич Фоменко
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: system is intended for protecting hydraulic drives of machines from unauthorised discharge of working fluid from hydraulic system. System includes hydraulic tank, pump connected by pressure hydraulic line with hydraulic drive through distributor, and locking device including housing with inlet and outlet cavities, inlet, outlet and drain unions with channels and stop. Locking device is equipped with a rod with axial through channel, one end rigidly fixed in the stop. In the axial through channel of the rod there are radial holes, thread and adjustment screw for adjusting actuation threshold of the locking device. Other end of rod is located in the axial channel of plunger with possibility of piston displacement along the rod. System is equipped with check valve installed on the pressure hydraulic line between the pump and a locking device, two shutoff valves and hydraulic lock, the control cavity of which is connected with drain union with the housing channel and through one shut-off valve is connected to the drain hydraulic line, input cavity of hydraulic lock is connected to pressure hydraulic line between the pump and check valve and an outlet cavity of hydraulic lock is connected to drain hydraulic line. Input cavity of the locking device housing is connected to drain hydraulic line through the inlet connection pipe with channel and other shut-off valve.

EFFECT: higher operational efficiency, response time and universality of the locking device.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты от несанкционированного выброса рабочей жидкости из гидросистем строительно-дорожных, сельскохозяйственных, мелиоративных и других промышленных машин и оборудования с гидроприводом рабочих органов.The invention relates to mechanical engineering and can be used to protect against unauthorized discharge of the working fluid from the hydraulic systems of road-building, agricultural, reclamation and other industrial machines and equipment with hydraulic drive of the working bodies.

Известна система защиты гидропривода, включающая гидробак, насос, соединенный напорной линией с гидродвигателем через распределитель и запорное устройство, установленное в напорной линии и подключенное своей входной полостью к выходу насоса. Запорное устройство включает корпус с размещенным в нем подпружиненным плунжером, с выполненным со стороны входной полости осевым каналом, сообщенным отверстием через пружинную полость с установленным в ней упором с упорным стержнем, с выходной полостью, подключенной к входу распределителя, а в плунжере выполнены радиальные отверстия, сообщающие осевой канал с линией слива [Патент №1813937, F15В 20/00 - аналог].A known protection system for a hydraulic actuator, including a hydraulic tank, a pump connected by a pressure line to a hydraulic motor through a distributor and a shut-off device installed in the pressure line and connected with its inlet cavity to the pump outlet. The locking device includes a housing with a spring-loaded plunger located in it, with an axial channel made from the input cavity side, an opening through a spring cavity with a stop with a stop rod installed in it, with an output cavity connected to the distributor inlet, and radial holes are made in the plunger, communicating an axial channel with a drain line [Patent No. 1813937, F15В 20/00 - analogue].

Недостатком системы защиты гидропривода является низкая эффективность работы его запорного устройства. Это обусловлено тем, что в момент сообщения радиальных отверстий плунжера с линией слива давление во впускной полости существенно падает и оно не поддерживается, что вызывает колебательный процесс плунжера из-за возврата его в данный момент пружинами. Это снижает эффективность перекрытия осевого канала упорным стержнем и увеличивает время срабатывания устройства.The disadvantage of the hydraulic drive protection system is the low efficiency of its shut-off device. This is because at the moment the radial holes of the plunger communicate with the drain line, the pressure in the inlet cavity drops significantly and is not supported, which causes the oscillatory process of the plunger due to the spring returning it. This reduces the efficiency of the overlapping of the axial channel by the thrust rod and increases the response time of the device.

Кроме этого, недостатком данной системы защиты гидропривода является то, что не регулируется порог срабатывания запорного устройства, определяемый перепадом давления между входной и выходной полостями. Это обуславливает низкую универсальность запорного устройства для установки его в системах защиты гидропривода различных машин.In addition, the disadvantage of this hydraulic drive protection system is that the response threshold of the locking device, which is determined by the pressure difference between the inlet and outlet cavities, is not regulated. This leads to low universality of the locking device for installing it in the hydraulic protection systems of various machines.

Наиболее близким по технической сущности и досягаемому техническому результату является система защиты гидропривода, включающая гидробак, насос, соединенный напорной гидролинией с гидроприводом через распределитель, линию слива в гидробак и запорное устройство, включающее корпус с входной, выходной и глухой полостями, входным, выходным и сливным штуцерами с каналами, установленное в напорной линии и подключенное своей входной полостью к выходу насоса, а выходной - к распределителю, с размещенным во входной полости подпружиненным плунжером с кольцевой проточкой и радиальными отверстиями, с выполненным со стороны входной полости осевым каналом, сообщенным с выходной полостью, в которой установлен подпружиненный подвижный клапан со штоком, при этом шток клапана, гидравлически сообщенный через цилиндрическую глухую полость с напорной линией, свободно перемещается в упоре [ПМ №15763 Российской Федерации. Система защиты гидропривода - прототип].The closest in technical essence and achievable technical result is a hydraulic drive protection system, including a hydraulic tank, a pump connected by a pressure hydraulic line with a hydraulic drive through a distributor, a drain line to the hydraulic tank and a shut-off device, including a housing with inlet, outlet and blind cavities, inlet, outlet and drain fittings with channels, installed in the pressure line and connected with its inlet cavity to the pump outlet, and the outlet to the distributor, with a spring-loaded plunger located in the inlet cavity with an annular groove and radial openings, with an axial channel made from the inlet cavity, in communication with the outlet cavity, in which a spring-loaded movable valve with a stem is installed, while the valve stem hydraulically communicated through a cylindrical blind cavity with a pressure line freely moves in the stop [PM No. 15763 of the Russian Federation. Hydraulic Drive Protection System - Prototype].

Недостатком данной системы защиты гидропривода является низкая эффективность работы его запорного устройства. Это обусловлено тем, что в момент сообщения входной полости через радиальные отверстия плунжера и канал сливного штуцера с линией слива, давление во входной полости существенно падает, оно не поддерживается, плунжер пружинами возвращается в исходное положение и перекрывает канал сливного штуцера. Возникшим из-за перекрытия канала сливного штуцера давлением во входной полости плунжер, сжимая пружины, опять перемещается для перекрытия канала выходного штуцера, после чего опять входная полость сообщается с каналом сливного штуцера, что вызывает колебательный процесс плунжера. Возникающие колебания запорно-регулирующего элемента - плунжера сопровождаются интенсивными ударами клапана о седло и колебаниями давления в системе, что является причиной износа и потери герметичности клапана. При этом увеличивается время перекрытия канала выходного штуцера, что снижает быстродействие запорного устройства.The disadvantage of this hydraulic drive protection system is the low efficiency of its shut-off device. This is due to the fact that at the moment the inlet cavity communicates through the radial holes of the plunger and the channel of the drain fitting with the drain line, the pressure in the inlet cavity drops significantly, it is not supported, the plunger returns to its original position with springs and closes the channel of the drain fitting. The plunger, due to the pressure in the inlet cavity blocking the channel of the drain fitting, compresses the springs and again moves to block the channel of the outlet nozzle, after which again the inlet cavity communicates with the channel of the drain fitting, which causes the oscillator to oscillate. The arising oscillations of the locking-regulating element - the plunger are accompanied by intense blows of the valve against the seat and pressure fluctuations in the system, which is the cause of wear and loss of valve tightness. This increases the overlap time of the channel of the output fitting, which reduces the speed of the locking device.

Кроме этого недостатком данной системы защиты гидропривода является то, что для надежного перекрытия потока рабочей жидкости конусным клапаном, контактирующим с седлом по линии окружности, требуется значительное усилие пружины, что способствует жесткой работе клапана запорного устройства и из-за износа его рабочей поверхности по окружности контакта снижается эксплуатационная надежность устройства и, как следствие, снижается экологическая безопасность использования гидропривода машин и в целом эффективность системы защиты гидропривода.In addition, the disadvantage of this hydraulic drive protection system is that to reliably shut off the flow of the working fluid by the cone valve in contact with the seat along the circumferential line, significant spring force is required, which contributes to the tough operation of the valve of the locking device and due to wear of its working surface around the contact circumference the operational reliability of the device is reduced and, as a result, the environmental safety of using the hydraulic drive of machines is reduced and, in general, the effectiveness of the hydraulic protection system water.

Кроме этого недостатком данной системы защиты гидропривода является то, что после перекрытия плунжером канала выходного штуцера и при перекрытом посредством клапана осевом канале рабочая жидкость в этом положении плунжера оказывается замкнутой в объеме выходной полости между плунжером и упором. Так как жидкость не сжимаема, то плунжер своим правым торцом достигает всего лишь кромки канала выходного штуцера, обращенной к упору, а поэтому не имеет возможности достичь торца упора и выполнить перекрытие своей наружной поверхностью канал выходного штуцера, равное длине поверхности от кромки канала выходного штуцера до упора.In addition, the disadvantage of this hydraulic drive protection system is that after the plunger closes the outlet fitting channel and when the axial channel is blocked by the valve, the working fluid in this position of the plunger is closed in the volume of the outlet cavity between the plunger and the stop. Since the fluid is not compressible, the plunger with its right end only reaches the edge of the channel of the outlet fitting facing the stop, and therefore cannot reach the end of the stop and overlap the channel of the outlet fitting with its outer surface, equal to the length of the surface from the edge of the channel of the outlet fitting to emphasis.

Недостаточная эффективность работы запорного устройства обусловлена тем, что закрытие плунжером канала выходного штуцера без достаточного перекрытия не обеспечивает абсолютно полного прекращения поступления рабочей жидкости из выходной полости в канал выходного штуцера, так как при большом давлении в гидросистеме будет происходить просачивание рабочей жидкости в канал выходного штуцера корпуса запорного устройства через зазор между цилиндрической поверхностью выходной полости корпуса и плунжером с обильным пенообразованием рабочей жидкости, заполнением пеной нагнетательной гидролинии до разрушенного рукава и выбросом пены в окружающую среду.The insufficient efficiency of the shut-off device is due to the fact that the plunger closing the outlet nozzle channel without sufficient overlap does not completely stop the flow of working fluid from the outlet cavity into the outlet nozzle channel, since at high pressure in the hydraulic system, the working fluid will leak into the outlet nozzle channel of the housing locking device through the gap between the cylindrical surface of the outlet cavity of the housing and the plunger with copious foaming slave whose liquid filling foam discharge hydraulic line to the destroyed foam sleeves and release into the environment.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение эффективности системы защиты гидропривода от несанкционированного выброса рабочей жидкости из гидросистемы.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the hydraulic drive protection system from unauthorized discharge of the working fluid from the hydraulic system.

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи - повышение эффективности работы системы защиты гидропривода путем регулирования порога срабатывания запорного устройства, то есть его чувствительности, при одновременном повышении быстродействия и универсальности запорного устройства, эксплуатационной надежности и экологической безопасности использования гидропривода машин.The claimed invention is aimed at solving a technical problem - increasing the efficiency of the hydraulic drive protection system by adjusting the response threshold of the locking device, that is, its sensitivity, while improving the speed and versatility of the locking device, the operational reliability and environmental safety of using the hydraulic drive of the machines.

Техническая задача решается тем, что в системе защиты гидропривода, включающей гидробак, насос, гидропривод, связанный напорной гидролинией с насосом через распределитель, подключенный к сливной гидролинии в гидробак, и запорное устройство, содержащее корпус с входной и выходной полостями, входным, выходным и сливным штуцерами с каналами и упором, с размещенным во входной полости подпружиненным плунжером с выполненным со стороны входной полости осевым каналом, сообщенным с выходной полостью; в которой запорное устройство дополнительно снабжено штоком с осевым сквозным каналом и выполненными на одном конце штока упорным буртом и наружной резьбой, которыми шток одним концом жестко закреплен в упоре посредством гайки, кроме этого в осевом сквозном канале штока выполнены радиальные отверстия, кромки которых, обращенные к торцу бурта, отстоят от него на расстоянии s, при котором радиальные отверстия штока перекрываются поверхностью осевого канала плунжера, кроме этого в осевом сквозном канале штока выполнена резьба и установлен регулировочный винт с контргайкой, предназначенный для регулирования порога срабатывания запорного устройства, при этом другим концом шток размещен в осевом канале плунжера с возможностью перемещения плунжера по штоку, кроме этого система защиты гидропривода дополнительно снабжена обратным клапаном, установленным на напорной гидролинии между насосом и запорным устройством, двумя запорными вентилями и гидрозамком, управляющая полость которого соединена с сливным каналом корпуса запорного устройства и через один запорный вентиль подключена к сливной гидролинии, входная полость гидрозамка подсоединена к напорной гидролинии между насосом и обратным клапаном, а выходная полость гидрозамка подключена к сливной гидролинии, кроме этого входная полость корпуса запорного устройства через входной штуцер с каналом и другой запорный вентиль подключена к сливной гидролинии.The technical problem is solved in that in the protection system of the hydraulic actuator, including a hydraulic tank, a pump, a hydraulic actuator connected by a pressure hydraulic line to a pump through a distributor connected to a drain hydraulic line into a hydraulic tank, and a locking device containing a housing with inlet and outlet cavities, inlet, outlet and drain fittings with channels and an emphasis, with a spring-loaded plunger located in the inlet cavity with an axial channel made from the inlet cavity side in communication with the outlet cavity; in which the locking device is additionally equipped with a rod with an axial through channel and a stop collar and an external thread made on one end of the rod, with which the rod at one end is rigidly fixed in the abutment by means of a nut, in addition, radial holes are made in the axial through channel of the rod, the edges of which are turned to the end of the shoulder, separated from it at a distance s, at which the radial holes of the rod overlap the surface of the axial channel of the plunger, in addition, a thread is made in the axial through channel of the rod and installed an adjusting screw with a lock nut designed to regulate the response threshold of the locking device, with the other end of the rod placed in the axial channel of the plunger with the possibility of moving the plunger along the rod, in addition, the hydraulic actuator protection system is additionally equipped with a check valve installed on the pressure hydraulic line between the pump and the locking device, two shut-off valves and a hydraulic lock, the control cavity of which is connected to the drain channel of the shut-off device body and through one shut-off valve through It is connected to the drain hydraulic line, the inlet cavity of the hydraulic lock is connected to the pressure hydraulic line between the pump and the non-return valve, and the output cavity of the hydraulic lock is connected to the drain hydraulic line, in addition, the inlet cavity of the housing of the shut-off device through the inlet with a channel and another shut-off valve is connected to the drain hydraulic line.

Сущность изобретения заключается в том, что запорное устройство дополнительно снабжено штоком с осевым сквозным каналом и на одном конце штока выполнены упорный бурт и наружная резьба, которыми шток одним концом жестко закреплен в упоре посредством гайки, а другим концом шток размещен в осевом канале плунжера с возможностью перемещения плунжера по штоку, кроме этого в осевом сквозном канале штока выполнены радиальные отверстия, кромки которых, обращенные к торцу бурта, отстоят от него на расстоянии s, на которое поверхностью осевого канала плунжера перекрываются радиальные отверстия штока, позволит плунжеру при разрыве напорных рукавов, при котором из-за возросшего потока рабочей жидкости создается значительный перепад давления между выходной и входной полостями, в своем движении по штоку к упору усилием от перепада давления перекрыть поверхностью осевого канала радиальные отверстия в штоке. Значительное перекрытие радиальных отверстий штока поверхностью осевого канала плунжера, равное длине осевого канала от кромок радиальных отверстий до торца бурта штока, при котором исключается просачивание рабочей жидкости в выходную полость В корпуса запорного устройства через зазор между штоком и осевым каналом ввиду большого гидравлического сопротивления в зазоре и тем самым позволяет обеспечить высокую надежность перекрытия подачи рабочей жидкости в напорные рукава при их разрушении и эффективную защиту гидропривода от несанкционированного выброса рабочей жидкости.The essence of the invention lies in the fact that the locking device is additionally equipped with a rod with an axial through channel and at one end of the rod there is a stop collar and an external thread, with which the rod is rigidly fixed at one end by a nut and the other end of the rod is placed in the axial channel of the plunger displacement of the plunger along the rod, in addition, radial holes are made in the axial through channel of the rod, the edges of which are facing the end of the shoulder are spaced from it at a distance s, by which the surface of the axial channel the piston rod’s overlapping rod’s radial openings will allow the plunger to break when pressure hoses rupture, due to which an increased flow of working fluid creates a significant pressure drop between the outlet and inlet cavities, in its movement along the rod to the stop by force from the pressure drop, block the radial holes with the surface of the axial channel in stock. Significant overlap of the stem radial holes by the surface of the axial channel of the plunger, equal to the length of the axial channel from the edges of the radial holes to the end of the stem collar, which prevents leakage of the working fluid into the outlet cavity B of the shut-off device through the gap between the rod and the axial channel due to the large hydraulic resistance in the gap and thereby, it allows to ensure high reliability of shutting off the supply of working fluid to the pressure hoses during their destruction and effective protection of the hydraulic drive from unsan tsionirovannogo release of the working fluid.

Регулировочный винт, установленный в осевом канале штока со стороны упора, позволяет изменять проходное сечение радиальных отверстий, сообщающих через осевой канал штока входную и выходную полости и, как следствие, дросселированием потока рабочей жидкости регулировать перепад давления, между выходной и входной полостями, определяющий порог срабатывания запорного устройства. Это позволяет осуществлять точную настройку порога срабатывания запорного устройства на состояние гидросистемы, соответствующее несанкционированному выбросу рабочей жидкости из гидросистемы при разрушении напорных рукавов, а не на ложное состояние, связанное также с понижением давления в выходной полости запорного устройства, однако несколько меньшего значения, например, при сливе рабочей жидкости в нейтральном положении золотника распределителя через его переливной клапан в сливную гидролинию или холостом режиме работы гидропривода. Возможность настройки порога срабатывания запорного устройства обеспечивает высокую его универсальность при установке в системах защиты гидропривода различных машин, кроме этого позволит исключить ложные срабатывания устройства, а также повысить быстродействие запорного устройства, эксплуатационную надежность и в целом эффективность системы защиты гидропривода при разрушении напорных рукавов.The adjusting screw installed in the axial channel of the rod from the stop side allows you to change the bore of the radial holes communicating the input and output cavities through the axial channel of the rod and, as a result, regulate the pressure difference between the output and input cavities by throttling the flow of the working fluid, which determines the response threshold locking device. This allows you to fine-tune the threshold of the shut-off device to the state of the hydraulic system, corresponding to unauthorized discharge of the working fluid from the hydraulic system when the pressure hoses are destroyed, and not to the false state, also associated with a decrease in pressure in the outlet cavity of the shut-off device, however, a slightly lower value, for example, when draining the working fluid in the neutral position of the spool valve through its overflow valve into the drain line or idle hydraulic ode. The ability to adjust the response threshold of the shut-off device ensures its high versatility when installed in the hydraulic protection systems of various machines, in addition, it eliminates false alarms of the device, as well as improves the speed of the shut-off device, the operational reliability and overall efficiency of the hydraulic drive protection system when the pressure hoses are destroyed.

Использование в системе защиты гидропривода гидрозамка и двух запорных вентилей, один из которых установлен на сливной гидролинии из сливного штуцера, а второй установлен на сливной гидролинии из входного штуцера запорного устройства, а также подсоединение управляющей полости гидрозамка к каналу сливного штуцера корпуса запорного устройства, подсоединение входной полости гидрозамка к нагнетательной гидролинии между насосом и обратным клапаном, подключение выходной полости гидрозамка к сливной гидролинии и кроме этого сообщение канала входного штуцера запорного устройства с выходом насоса через обратный клапан позволяет обеспечить постоянство давления во входной полости при разрушении напорных рукавов питания гидропривода. Это обусловливается тем, что в предложенной системе защиты гидропривода, слива рабочей жидкости из входной полости запорного устройства не происходит, так как канал сливного штуцера запорного устройства соединен с глухой управляющей полостью гидрозамка и на сливной гидролинии перекрыт запорным вентилем. Слив в гидробак рабочей жидкости, подаваемой насосом, выполнен через открывающийся гидрозамок управляющим сигналом в виде давления жидкости во входной полости запорного устройства, появляющийся при перемещении плунжера в крайнее правое положение при разрушении напорных рукавов, когда плунжер левым торцом открывает канал сливного штуцера корпуса запорного устройства. При этом обратный клапан и запорный вентиль запирают рабочую жидкость на входе запорного устройства и исключают перетекание ее из входной полости в напорную и сливную гидролинии при начавшемся сливе рабочей жидкости, подаваемой насосом, из напорной гидролинии через входную и выходную полости гидрозамка в гидробак.Using a hydraulic lock and two shut-off valves in the protection system of the hydraulic actuator, one of which is installed on the drain hydraulic line from the drain nipple, and the second is installed on the drain hydraulic line from the inlet nipple of the locking device, as well as connecting the control cavity of the hydraulic lock to the channel of the drain fitting of the housing of the locking device, connecting the input the cavity of the hydraulic lock to the discharge hydraulic line between the pump and the check valve, the connection of the output cavity of the hydraulic lock to the drain hydraulic line and, in addition, the message can Ala of the inlet fitting of the locking device with the outlet of the pump through the check valve allows for a constant pressure in the inlet cavity when the pressure head hoses of the hydraulic drive are destroyed. This is due to the fact that in the proposed hydraulic drive protection system, the working fluid does not drain from the inlet cavity of the locking device, since the channel of the drain fitting of the locking device is connected to the blind control cavity of the hydraulic lock and is blocked by a shut-off valve on the drain hydraulic line. Drainage into the hydraulic tank of the working fluid supplied by the pump is made through the opening hydraulic lock with a control signal in the form of a fluid pressure in the input cavity of the locking device, which appears when the plunger is moved to the extreme right position when the pressure hoses are destroyed, when the plunger opens the channel of the drain fitting of the shut-off device body with the left end. In this case, the non-return valve and the shut-off valve lock the working fluid at the inlet of the shut-off device and prevent it from flowing from the inlet cavity to the pressure and drain hydraulic lines when the discharge of the working fluid supplied by the pump begins from the pressure hydraulic line through the inlet and outlet cavities of the hydraulic lock to the hydraulic tank.

Таким образом, входная полость будет перекрыта на входе обратным клапаном, на выходе плунжером, перекрывающим радиальные отверстия на штоке, а канал сливного штуцера сообщен с глухой управляющей полостью. Поэтому во входной полости запорного устройства будет поддерживаться плунжером с пружиной постоянное давление жидкости, оказавшейся в замкнутом объеме входной полости. Постоянное давление во входной замкнутой полости корпуса исключает колебания плунжера, позволяет держать постоянно перекрытыми радиальные отверстия штока и открытым гидрозамок, который обеспечивает слив жидкости в гидробак при разрыве напорных рукавов. Это существенно повышает быстродействие запорного устройства и эффективность системы защиты гидропривода.Thus, the inlet cavity will be blocked at the inlet by a check valve, at the outlet, a plunger overlapping the radial openings on the rod, and the drain fitting channel is in communication with the blind control cavity. Therefore, in the input cavity of the locking device will be supported by a plunger with a spring constant pressure of the liquid, which is in a closed volume of the input cavity. Constant pressure in the inlet closed cavity of the housing eliminates plunger vibrations, allows you to keep radial rod openings and an open hydraulic lock, which drains the liquid into the hydraulic tank when the pressure hoses break. This significantly increases the speed of the locking device and the effectiveness of the hydraulic drive protection system.

В новой совокупности признаков возникает новое техническое свойство запорного устройства системы защиты гидропривода - возможность настройки порога срабатывания, то есть его чувствительности, и постоянство давления жидкости во входной полости при разрушении напорных рукавов питания гидропривода, а рассмотренные признаки являются достаточными для достижения заявляемого технического результата.In the new set of features, a new technical property of the locking device of the hydraulic drive protection system arises - the ability to adjust the response threshold, that is, its sensitivity, and the constancy of the fluid pressure in the input cavity when the pressure head hoses of the hydraulic drive are destroyed, and the considered features are sufficient to achieve the claimed technical result.

Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом: на фиг. представлена схема системы защиты гидропривода.The invention is illustrated by graphic material: in FIG. The scheme of the hydraulic drive protection system is presented.

Система защиты гидропривода включает в себя гидробак 1, насос 2, гидропривод 3, связанный напорной гидролинией 4 с насосом 2 через обратный клапан 5, запорное устройство 6 и распределитель 7, подключенный к сливной гидролинии 8.The hydraulic actuator protection system includes a hydraulic tank 1, a pump 2, a hydraulic actuator 3 connected by a pressure hydraulic line 4 to a pump 2 through a check valve 5, a shut-off device 6, and a distributor 7 connected to a drain hydraulic line 8.

Запорное устройство 6 включает в себя корпус 9, снабженный входным 10, выходным 11 и сливным 12 штуцерами с каналами и упором 13. Внутри корпуса 9 запорного устройства 6 размещен подпружиненный пружиной 14 плунжер 15 с выполненным в нем осевым каналом 16 и размещенным на расстоянии его полного хода t от упора 13. Плунжер 15 разделяет внутренний объем корпуса 9 на входную А и выходную В полости, сообщающиеся между собой осевым каналом 16 плунжера. Входная полость А корпуса 9 сообщается с каналом входного штуцера 10 и подключена через запорный вентиль 17 к сливной гидролинии 8, а выходная полость В сообщается с каналом выходного штуцера 11. В торце упора 13 выполнено торцевое углубление 18 с размещенной в ней пружиной 14.The locking device 6 includes a housing 9, equipped with an input 10, output 11 and drain 12 fittings with channels and a stop 13. Inside the housing 9 of the locking device 6 there is a spring loaded plunger 15 with an axial channel 16 made therein and placed at a distance of its full the stroke t from the stop 13. The plunger 15 divides the internal volume of the housing 9 into the input A and output B cavities communicating with each other by the axial channel 16 of the plunger. The input cavity A of the housing 9 communicates with the channel of the inlet fitting 10 and is connected through a shutoff valve 17 to the drain line 8, and the output cavity B communicates with the channel of the outlet fitting 11. At the end of the stop 13, an end recess 18 is made with a spring 14 placed therein.

Запорное устройство 6 снабжено штоком 19 с осевым сквозным каналом С. На одном конце штока выполнены упорный бурт 20 и наружная резьба, посредством которых шток одним концом гайкой 21 жестко закреплен в упоре 13. Кроме этого в осевом сквозном канале С штока выполнены радиальные отверстия 22, кромки которых, обращенные к торцу бурта 20, отстоят от него на расстояние S, при котором радиальные отверстия штока 19 перекрываются поверхностью осевого канала 16 плунжера 15, а также в осевом канале С выполнена резьба и установлен регулировочный винт 23 с контргайкой 24, предназначенный для регулирования порога срабатывания запорного устройства 6. Другим концом шток размещен в осевом канале 16 плунжера 15 с возможностью перемещения плунжера по штоку 19.The locking device 6 is equipped with a rod 19 with an axial through channel C. At one end of the rod there is a stop collar 20 and an external thread, by means of which the rod at one end with a nut 21 is rigidly fixed in the stop 13. In addition, radial holes 22 are made in the axial through channel C of the rod the edges of which, facing the end of the shoulder 20, are separated from it by a distance S, at which the radial holes of the rod 19 overlap the surface of the axial channel 16 of the plunger 15, and also a thread is made in the axial channel C and an adjusting screw 23 is installed with a counter a nut 24, designed to control the threshold of the locking device 6. The other end of the rod is placed in the axial channel 16 of the plunger 15 with the possibility of moving the plunger along the rod 19.

Система защиты гидропривода снабжена гидрозамком 25, управляющая полость U которого сообщается с каналом сливного штуцера 12 корпуса 9 и через запорный вентиль 26 подключена к сливной гидролинии 8. Входная полость D гидрозамка 25 посоединена к напорной гидролинии 4 между обратным клапаном 5 и насосом 2, а выходная полость F гидрозамка подключена к сливной гидролинии 8.The hydraulic actuator protection system is equipped with a hydraulic lock 25, the control cavity U of which is in communication with the channel of the drain fitting 12 of the housing 9 and is connected to the drain hydraulic line 8 through the shut-off valve 26. The inlet cavity D of the hydraulic lock 25 is connected to the pressure hydraulic line 4 between the non-return valve 5 and pump 2, and the output cavity F the hydraulic lock is connected to the drain hydraulic line 8.

Система защиты гидропривода работает следующим образом.The protection system of the hydraulic actuator operates as follows.

В рабочем состоянии системы защиты запорные вентили 17 и 26 закрыты.In the operating state of the protection system, the shutoff valves 17 and 26 are closed.

В статическом состоянии системы защиты гидропривода, то есть в нейтральном положении золотников распределителя 7, рабочая жидкость подается насосом 2 через обратный клапан 5, канал входного штуцера 10 во входную полость А корпуса 9 и далее поступает по каналу С внутри штока 19 и его радиальные отверстия 22 в выходную полость В, а через канал выходного штуцера 11 на вход распределителя 7. В этом положении золотников распределителя 7 происходит слив рабочей жидкости в сливную гидролинию 8 через его переливные клапаны. Давление рабочей жидкости в полостях А и В при этом практически одинаковое. Плунжер 15 подпирается пружиной 14 и находится в крайнем левом положении, при этом радиальные отверстия 22 штока 19 открыты и сообщают между собой через канал С штока 19 полости А и В запорного устройства 6.In the static state of the hydraulic drive protection system, that is, in the neutral position of the spools of the distributor 7, the working fluid is pumped through the check valve 5, the channel of the inlet fitting 10 into the input cavity A of the housing 9 and then passes through the channel C inside the rod 19 and its radial holes 22 into the outlet cavity B, and through the channel of the outlet fitting 11 to the inlet of the distributor 7. In this position, the spools of the distributor 7 discharge the working fluid into the drain hydraulic line 8 through its overflow valves. The pressure of the working fluid in the cavities A and B is almost the same. The plunger 15 is supported by a spring 14 and is in the extreme left position, while the radial holes 22 of the rod 19 are open and communicate with each other through the channel C of the rod 19 of the cavity A and B of the locking device 6.

При перемещении золотников распределителя 7 в позицию «подъем», рабочая жидкость подается насосом 2 через обратный клапан 5, канал входного штуцера 10 во входную полость А корпуса 9 и далее поступает по каналу С штока 19 и его радиальные отверстия 22 в выходную полость В, а через канал выходного штуцера 11 поступает на вход распределителя 7, который питает под рабочим давлением гидропривод 3. Поток жидкости при этом создает перепад давления между полостями А и В запорного устройства, подпор от которого на плунжер 15 компенсируется пружиной 14. Кромки радиальных отверстий 22, обращенные к торцу бурта 20, отстоят от правого торца плунжера 15 на достаточном расстоянии е, при котором в штатном рабочем состоянии гидросистемы не происходит их закрытия цилиндрической поверхностью осевого канала 16 плунжера, а также не происходит открытия канала сливного штуцера 12 левым торцом плунжера, так как кромка канала сливного штуцера находится на таком же расстоянии е от торца входного штуцера 10.When moving the spools of the distributor 7 to the “up” position, the working fluid is pumped 2 through the check valve 5, the channel of the inlet fitting 10 into the inlet cavity A of the housing 9 and then passes through the channel C of the rod 19 and its radial holes 22 to the outlet cavity B, and through the channel of the outlet fitting 11 it enters the inlet of the distributor 7, which feeds the hydraulic actuator 3 under the working pressure. The fluid flow creates a pressure differential between the cavities A and B of the shut-off device, the back pressure from which to the plunger 15 is compensated by the spring 14. Edge and radial holes 22, facing the end of the collar 20, are separated from the right end of the plunger 15 by a sufficient distance e, at which in the normal working condition of the hydraulic system they are not closed by the cylindrical surface of the axial channel 16 of the plunger, and also the channel of the drain fitting 12 does not open with the left the end face of the plunger, since the edge of the channel of the drain fitting is at the same distance e from the end of the inlet fitting 10.

При разрыве напорных рукавов питания гидропривода давление в выходной полости В существенно падает и из-за возросшего потока рабочей жидкости из выходной полости В возникает значительный перепад давления в полостях А и В. Усилием от перепада давления в полостях А и В корпуса 9 плунжер 15, преодолевая сопротивление пружины 14, движется вправо до упора 13, закрывая цилиндрической поверхностью осевого канала 16 радиальные отверстия 22 с перекрытием, равным расстоянию S от кромок радиальных отверстий до торца бурта 20 штока 19. При этом подача рабочей жидкости из входной полости А в выходную полость В прекращается. Значительное перекрытие радиальных отверстий 22 поверхностью осевого канала 16 плунжера 15 исключает просачивание рабочей жидкости из входной полости А в выходную полость В корпуса 9 через зазор между штоком 19 и осевым каналом 16 плунжера из за большого гидравлического сопротивления в зазоре.When the pressure head hoses of the hydraulic drive rupture, the pressure in the output cavity B drops significantly and due to the increased flow of the working fluid from the output cavity B, a significant pressure drop occurs in the cavities A and B. The plunger 15, overcoming the pressure drop in the cavities A and B of the housing 9, overcomes the resistance of the spring 14, moves to the right until it stops 13, closing the cylindrical surface of the axial channel 16 of the radial holes 22 with an overlap equal to the distance S from the edges of the radial holes to the end face of the shoulder 20 of the rod 19. In this case, the feed th fluid from the inlet cavity A to the outlet cavity B is terminated. Significant overlap of the radial holes 22 by the surface of the axial channel 16 of the plunger 15 eliminates the leakage of the working fluid from the inlet cavity A into the outlet cavity B of the housing 9 through the gap between the rod 19 and the axial channel 16 of the plunger due to the large hydraulic resistance in the gap.

В аварийном состоянии гидросистемы при разрыве рукавов питания гидропривода плунжер 15 под действием перепада давления перемещается в крайнее правое положении на расстояние его полного хода t и его левый торец открывает канал сливного штуцера 12, по которому при закрытом вентиле 26 давление рабочей жидкости, как гидравлический управляющий сигнал, передается в глухую управляющую полость U гидрозамка 25. При этом гидрозамок открывается и через его входную Р и выходную F полости пропускается рабочая жидкость из нагнетательной гидролинии 4 насоса 2 на слив в сливную гидролинию 8 и давление в напорной гидролинии от насоса до обратного клапана 6 значительно падает. Падение давления в напорной гидролинии может вызвать обратный отток рабочей жидкости из полости А к насосу 2 под действием на плунжер 15 сжатой пружины 14, когда плунжер при разрушении напорных рукавов располагается в крайнем правом положении и упирается в упор 13. Однако обратный клапан 5 исключает обратный отток жидкости к насосу из полости А корпуса 9 запорного устройства 6.In the emergency state of the hydraulic system, when the power supply hoses of the hydraulic actuator break, the plunger 15 moves under extreme pressure to the distance to its full stroke t and its left end opens the channel of the drain nipple 12, through which when the valve 26 is closed, the working fluid pressure is used as a hydraulic control signal , is transmitted to the blind control cavity U of the hydraulic lock 25. In this case, the hydraulic lock opens and a working fluid is passed through its inlet P and output F of the cavity from the discharge hydraulic line 4 of the pump CA 2 to drain into the drain line 8 and the pressure in the pressure line from the pump to the check valve 6 drops significantly. The pressure drop in the pressure hydraulic line can cause a reverse outflow of the working fluid from cavity A to the pump 2 under the action of the compressed spring 14 on the plunger 15, when the plunger is in the extreme right position and abuts against the stop 13. When the pressure hoses are destroyed, the check valve 5 eliminates the reverse outflow fluid to the pump from the cavity A of the housing 9 of the locking device 6.

В аварийном состоянии гидросистемы при разрыве рукавов питания полость А запорного устройства оказывается замкнутой, так как вентиль 17 связи ее со сливной гидролинией 8 закрыт, отверстия 22, сообщающие полость А с выходной полостью В, перекрыты поверхностью осевого канала 16 плунжера 15, обратный клапан 5 не пропускает рабочую жидкость из полости А к насосу 2, а сливной штуцер 12 с каналом сообщается с глухой управляющей полостью U гидрозамка 25. В таком состоянии запорного устройства 6 давление в полости А будет постоянным и плунжер 15 при аварийном разрыве напорных рукавов будет оставаться неподвижно в положении полного перекрытия радиальных отверстий 22 поверхностью осевого канала 16 плунжера.In the emergency state of the hydraulic system when the supply hoses break, the cavity A of the locking device turns out to be closed, since the valve 17 connecting it to the drain hydraulic line 8 is closed, the holes 22 communicating the cavity A with the output cavity B are blocked by the surface of the axial channel 16 of the plunger 15, the check valve 5 is not passes the working fluid from the cavity A to the pump 2, and the drain fitting 12 with the channel communicates with the deaf control cavity U of the hydraulic lock 25. In this state of the locking device 6, the pressure in the cavity A will be constant and the plunger 15 in case of emergency Ohm rupture of pressure hoses will remain motionless in the position of complete overlap of the radial holes 22 by the surface of the axial channel 16 of the plunger.

Постоянное давление во входной замкнутой полости А корпуса 10 запорного устройства 6 исключает колебания плунжера 15, позволяет держать постоянно перекрытыми радиальные отверстия 22 и открытым гидрозамок 25, который обеспечивает слив жидкости в гидробак 1 при разрыве напорных рукавов.Constant pressure in the input closed cavity A of the housing 10 of the locking device 6 eliminates the oscillations of the plunger 15, allows you to keep the radial holes 22 and the hydraulic lock 25 open, which drains the liquid into the hydraulic tank 1 when the pressure hoses break.

Для восстановления исходного состояния системы защиты после устранения аварийного состояния системы защиты гидропривода, при выключенном насосе 2 открываются запорные вентили 17 и 26. При этом давление во входной полости А корпуса 9 запорного устройства 6 и управляющей полости U гидрозамка 25 падает, под действием пружины 14 плунжер 15 перемещается влево в исходное состояние. Рабочая жидкость из полости А вытесняется плунжером 15 через вентиль 17, а из управляющей полости U гидрозамка 25 через вентиль 26 в сливную гидролинию 8 и далее в гидробак 1.To restore the initial state of the protection system after eliminating the emergency state of the hydraulic drive protection system, when the pump 2 is turned off, shut-off valves 17 and 26 are opened. The pressure in the inlet cavity A of the housing 9 of the shut-off device 6 and the control cavity U of the hydraulic lock 25 drops, under the action of the spring 14, the plunger 15 moves left to the initial state. The working fluid from the cavity A is displaced by the plunger 15 through the valve 17, and from the control cavity U the hydraulic lock 25 through the valve 26 to the drain hydraulic line 8 and then to the hydraulic tank 1.

Порог срабатывания запорного устройства, определяемый перепадом давления между его выходной В и входной А полостями, регулируется дросселированием потока рабочей жидкости посредством регулировочного винта 23, изменяющего проходное сечение отверстий 22. Винтом 23 выполняется точная настройка порога срабатывания запорного устройства 6, то есть его чувствительность на перепад давления между выходной А и входной В полостями, что позволяет добиться максимального его быстродействия, исключить его ложные срабатывания и обеспечить высокую универсальность применения его в системах защиты гидропривода различных машин.The response threshold of the locking device, determined by the pressure difference between its output B and input A cavities, is regulated by throttling the flow of the working fluid by means of an adjusting screw 23, which changes the bore of the openings 22. Screw 23 fine-tunes the response threshold of the locking device 6, i.e., its sensitivity to the differential pressure between the output A and input B cavities, which allows to achieve its maximum speed, eliminate its false positives and provide high uni versality of its use in hydraulic protection systems of various machines.

Таким образом, предлагаемое изобретение, в сравнении с прототипом, повышает эффективность системы защиты гидропривода от несанкционированного выброса рабочей жидкости из гидросистемы, существенно повышает быстродействие его запорного устройства, эксплуатационную надежность и экологическую безопасность использования гидропривода рабочих органов машин.Thus, the present invention, in comparison with the prototype, increases the efficiency of the protection system of the hydraulic drive from unauthorized discharge of the working fluid from the hydraulic system, significantly increases the speed of its locking device, operational reliability and environmental safety of the hydraulic drive of the working bodies of machines.

Claims

A hydraulic drive protection system, including a hydraulic tank, a pump, a hydraulic drive connected by a pressure hydraulic line to a pump through a distributor connected to a drain hydraulic line into a hydraulic tank, and a locking device containing a housing with inlet and outlet cavities, inlet, outlet, and discharge fittings with channels and an emphasis, with placed in the input cavity by a spring-loaded plunger with an axial channel made from the input cavity side, in communication with the output cavity, characterized in that the locking device is additionally provided with a rod with an axial a delivery channel and a stop collar and an external thread made on one end of the rod, with which the rod is rigidly fixed at one end by a nut with a nut; in addition, radial holes are made in the axial through channel of the rod, the edges of which are facing the end of the shoulder at a distance s in which the radial holes of the rod overlap the surface of the axial channel of the plunger, in addition, a thread is made in the axial through channel of the rod and an adjusting screw with a lock nut is installed to regulate The operating mechanism of the shut-off device, with the other end of the rod located in the axial channel of the plunger with the possibility of moving the plunger along the rod, in addition, the hydraulic actuator protection system is additionally equipped with a check valve installed on the pressure hydraulic line between the pump and the shut-off device, two shut-off valves and a hydraulic lock, a control cavity which is connected to the drain channel of the housing of the locking device and through one locking valve is connected to the drain hydraulic line, the inlet cavity of the hydraulic lock is connected to the pressure line between the pump and the non-return valve, and the outlet cavity of the hydraulic lock is connected to the drain line, in addition, the inlet cavity of the housing of the locking device through the inlet fitting with a channel and another shut-off valve is connected to the drain line.