ДОЗИРУЮЩИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

Предлагаемый дозирующий распределитель относится к компонентам смазочных систем и может быть использован для распределения и дозирования смазки при подаче к парам трения. Предлагаемый дозирующий распределитель обеспечивает подачу смазки в несколько точек равными объемами в течение заданного интервала времени, независимо от давления подачи и консистенции смазки, в том числе при колебаниях температуры окружающей среды.
Известен прогрессивный распределитель типа SSV (SSV-M) для смазочных систем Quicklub компании LincolnGmbH, Германия (DE, патент 102011086179А1, F16N 25/00, 2011 г.; техническое описание 2.2R-10001-G06).
Известный распределитель содержит корпус с одним входным и несколькими выходными каналами. Внутри корпуса смонтированы от двух до шести поршней, связанных гидравлически друг с другом, а также с входным и выходными каналами. Каждый поршень соединен с входным каналом и с двумя выходными. При создании давления смазки на входе распределителя поршни последовательно, один за другим, приходят в движение, выталкивая торцевыми поверхностями дозированный объем смазки через выходные каналы. Объем выталкиваемой смазки определяется диаметром и ходом поршня. Процесс происходит циклически - после срабатывания последнего поршня начинает работать первый и т.д. При снятии давления работа распределителя прекращается.
Основное достоинство известного распределителя состоит в том, что смазка постоянной консистенции при постоянном давлении распределяется по выходным каналам равными объемами.
Недостатком известного распределителя является то, что при колебаниях давления и изменении консистенции смазочного материала, зависящей, в свою очередь, от температуры окружающей среды, он не обеспечивает распределение и дозирование смазки в течение заданного интервала времени и, по существу, является равнообъемным делителем потока, да и то лишь при условии обеспечения равномерного потока смазочного материала на входе. Это обстоятельство предопределяет непостоянство времени цикла распределения. При этом дозирование поступающего на вход распределителя объема смазки осуществляется до его входа, при помощи специального устройства, например, дозирующего насоса, а время распределения смазки по точкам смазывания непредсказуемо.
Другим недостатком известного распределителя является наличие длинных, с поворотами, тонких каналов движения смазки внутри корпуса, подверженных засорению.
К недостаткам можно отнести и относительно высокое давление смазки на входе распределителя (не менее 2,0 МПа), необходимое для его работы.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким к предложенному техническому решению является известный питательный клапан для густой смазки, содержащий в себе распределительный золотник и нагнетательный поршень двухстороннего действия для подачи дозированного объема смазки в две точки при прямом и обратном ходе поршня (СССР, авт. св. 86728, 1948 г.).
Однако известный питательный клапан имеет всего два выхода дозированной подачи смазки. Для увеличения количества выходов питатели собираются из нескольких секций, каждая из которых содержит свой золотник и поршень. Это приводит к увеличению размеров и удорожанию устройства.
Перед заявленным устройством была поставлена задача выполнить многоканальный распределитель в одном корпусе с единственным распределительным золотником и, при этом, обеспечить точное дозирование и распределение смазки при заданной длительности цикла, не зависящее от давления, консистенции и температуры смазки.
Другая задача - снизить давление, необходимое для работы распределителя.
Еще одна задача заключается в сокращении количества деталей устройства, в уменьшении его габаритных размеров и снижении стоимости.
Поставленная задача решается тем, что предложен дозирующий распределитель, содержащий корпус с одним входным отверстием и несколькими выходными и установленные в продольных цилиндрических расточках корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения в крайние положения распределительный золотник и дозирующий поршень двухстороннего действия, образующий вместе с ограничивающими его ход заглушками торцевые дозирующие полости, которые посредством каналообразующих отверстий в корпусе и кольцевых проточек золотника, попеременно соединены с входным или выходным отверстием корпуса.
Новым в предложенном техническом решении является то, что в корпусе распределителя выполнены две расточки для размещения поршней и торцевых заглушек, в каждой из которых неподвижно установлены по две торцевые заглушки с каналообразующими кольцевыми проточками на обращенном внутрь корпуса конце, и подвижно установлен, по меньшей мере, один поршень, а каналообразующие кольцевые проточки золотника выполнены шириной не менее диаметра каналообразующих отверстий корпуса и их количество в два раза больше количества поршней.
Новым является и то, что все каналообразующие отверстия, содержащиеся в корпусе, расположены радиально золотнику в двух продольных взаимно перпендикулярных плоскостях, первая из которых пересекает ось входного отверстия и ось расточки для золотника, вторая - оси расточек для золотника и поршней.
Характерным для предложенного технического решения является то, что для увеличения количества выходов в каждой расточке корпуса для размещения поршней неподвижно установлена, по меньшей мере, одна герметичная пробка с двумя каналообразующими кольцевыми проточками на противоположных концах, разделяющая расточку на, по меньше мере, две полости, в каждой из которых установлен поршень, и длина которых от торцевой заглушки до пробки и от пробки до пробки равна сумме длин поршня и его хода.
Предложенное техническое решение характеризуется также тем, что для исключения бокового давления на золотник каналообразующие кольцевые проточки золотника выполнены шириной не менее суммы длины хода золотника и диаметра каналообразующих отверстий в корпусе.
Для предложенного устройства характерно и то, что для обеспечения его разборки, поршни и торцевые заглушки расточек для размещения поршней снабжены глухими резьбовыми отверстиями.
Особенностью предложенного распределителя является то, что для регулирования длины хода поршней и, соответственно, объема дозирования поступающей на выходы распределителя смазки, торцевые заглушки расточек для размещения поршней выполнены со сквозными резьбовыми отверстиями, в которые ввернуты регулировочные резьбовые винты с контргайками.
Другой особенностью предложенного распределителя является и то, что для контроля положения поршней в корпусе, поршни дополнительно снабжены штоками, а торцевые заглушки - сквозными гладкими отверстиями для вывода штоков за пределы корпуса и заглушек.
Технический результат заявленного дозирующего распределителя заключается в обеспечении многоканальной равнообъемной дозированной подачи смазки к парам трения в течение заданного интервала времени независимо от давления подачи и консистенции смазки (вязкости, пенетрации), в том числе при колебаниях температуры окружающей среды.
К положительному техническому результату можно отнести и отсутствие длинных, с поворотами, тонких каналов движения смазки, подверженных засорению.
Использование заявленного дозирующего распределителя позволяет снизить давление в системах подачи смазки к парам трения до уровня 0,2 МПа, против минимальных 2,0 МПа у распределителей серии SSV компании "LINCOLN GmbH", тем самым значительно снизить затраты энергии на создание рабочего давления в системах смазки и повысить безопасность эксплуатации.
Так, например, в железнодорожной технике, при использовании в путевых рельсосмазывателях с датчиком прохода колес (распределители типа SSV используются в путевых рельсосмазывателях компании "LINCOLN GmbH" - патенты US 6719095 B2 и US 6742624 B2, B61K 3/00, 2004 г.), обеспечивается подача заданного объема смазки на заданное количество проходящих осей подвижного состава независимо от скорости его движения и сезонных колебаний температуры, а равнообъемное распределение смазки вдоль рельса способствует ее эффективному захвату гребнями колес и увеличению зоны действия рельсо-смазывателей. Кроме того, при использовании для перемещения золотника микроэлектропривода с низким энергопотреблением (3-5 Вт), например, реверсивного мотор-редуктора с кулачковым механизмом, заявленный дозирующий распределитель позволяет создавать путевые рельсосмазыватели с автономным электропитанием.
Во многих случаях, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить дозированную подачу смазки с учетом колебаний скорости работы машин и механизмов, то есть с учетом колебаний скорости протекания техпроцесса.
На фиг. 1 показан вариант устройства восьмиканального дозирующего распределителя, на фиг. 2 - условный разрез восьмиканального распределителя в диаметральной плоскости, на фиг. 3 - восьмиканальный распределитель с продольными разрезами корпуса в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, на фиг. 4 и фиг. 5 - разрез и фазы работы восьмиканального дозирующего распределителя, на фиг. 6 - вариант исполнения распределителя с регулированием дозированного объема подачи смазки, на фиг. 7 - вариант исполнения распределителя с контролем положения поршней, на фиг. 8 и 9 - устройство и фазы работы распределителя с геометрической формой золотника, исключающей воздействие на него бокового давления смазки; на фиг. 10 и 11 - вариант устройства (фрагмент разреза) и фазы работы двенадцатиканального дозирующего распределителя.
Заявленный дозирующий распределитель содержит следующие основные части: корпус 1, золотник 2, четыре поршня 3-6, четыре торцевые заглушки 7-10, две пробки 11 и 12, две крышки 13 и 14 (фиг. 1).
В продольной плоскости корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2) содержит три сквозных цилиндрических расточки и одно сквозное отверстие: расточка 15 для размещения золотника 2, расточки 16 и 17 для размещения поршней 3-6 и пробок 11 и 12, входное отверстие 18 с резьбой на концах для вкручивания, с одной стороны - заглушки 19, с другой - фитинга 20 (фиг. 3) трубопровода подвода смазки из напорной магистрали. Расточка 15 с обеих сторон закрыта крышками 13 и 14, расточка 16 - торцевыми заглушками 7 и 8, а расточка 17 - торцевыми заглушками 9 и 10.
В диаметральных плоскостях корпус 1 содержит четыре каналообразующих вертикальных отверстия 21-24 (фиг. 1-5), начинающихся от верхней плоскости корпуса 1 и соединяющих отверстие 18 и расточку 15, а также восемь каналообразующих горизонтальных отверстий 25-32 от правой боковой поверхности корпуса до расточки 15 (фиг. 1, фиг. 2) и восемь каналообразующих горизонтальных отверстий 33-40 от левой противоположной стороны корпуса 1 до расточки 15 (фиг. 1, фиг. 5). Также, в диаметральных плоскостях корпус 1 содержит восемь каналообразующих выходных отверстий 41-48 (фиг. 1, фиг. 2), соединяющих нижнюю плоскость корпуса 1 с расточкой 15. На фиг. 2 показаны плоскости всех каналообразующих отверстий 21-48 в диаметральном сечении корпуса 1. Все отверстия 21-48 выполнены радиально золотнику 2 и имеют одинаковый диаметр. В каналообразующие отверстия 21-40 с верхней и боковых сторон корпуса 1 герметично запрессованы шарики 49 (фиг. 3) - четыре сверху и по восемь с каждой из боковых сторон корпуса 1.
Золотник 2 смонтирован в расточке 15 корпуса 1 с возможностью продольного перемещения, ограниченного крышками 13 и 14. Золотник 2 содержит восемь каналообразующих кольцевых проточек 50-57 (фиг. 4) шириной, равной преимущественно диаметру каналообразующих отверстий 21-48 (на фиг. 4 и 5 проточки 54 и 55 имеют двойную ширину из конструктивных соображений). На концах золотника 2 в кольцевых проточках установлены кольцевые уплотнения 58 и 59 (фиг.4). Для перемещения золотника 2 может использоваться гидравлический, пневматический или электрический привод.
Поршни 3-6 смонтированы в расточках 16 и 17 корпуса 1 с возможностью продольного перемещения, ограниченного, с одной стороны, заглушками 7-10, с другой - пробками 11 и 12. При положении поршней в крайнем левом положении (фиг. 4) между поршнями 3, 5 и пробками 11, 12, соответственно, образуются дозирующие полости 60 и 61, а между поршнями 4, 6 и заглушками 8, 10 - дозирующие полости 62 и 63. При положении поршней в крайнем правом положении (фиг. 5) образуются дозирующие полости 64-67 с противоположной стороны от поршней (на фиг. 5 - слева). Длина дозирующей полости равна длине хода поршня, а объем дозирующей полости равен произведению площади поперечного сечения поршня и длины его хода. Поршни снабжены глухими резьбовыми технологическими отверстиями для удобного извлечения их из корпуса при разборке распределителя.
Заглушки 7-10 расточек 16 и 17 корпуса 1 содержат по три кольцевых проточки: одну для установки кольцевых уплотнений 68-71 (фиг. 4), вторую - для крепления в корпусе 1 штифтами 72-75 через отверстия 76-79 корпуса 1 (фиг. 1), третью - каналообразующую. Заглушки также снабжены глухими резьбовыми технологическими отверстиями для извлечения их из корпуса при разборке распределителя.
Пробки 11 и 12 содержат по три кольцевые проточки в центральной части: две крайних - для установки кольцевых уплотнений 80-83 (фиг. 4) и одну в центре - для фиксации в корпусе 1 резьбовыми штифтами 84 и 85 через резьбовые отверстия 86 и 87 корпуса 1 (фиг. 1, фиг. 5). По краям пробки имеют каналообразующие кольцевые проточки.
Для фланцевого крепления дозирующего распределителя к распределительному коллектору, распределительной плите или иному устройству, в корпусе 1 предусмотрены четыре отверстия 88-91.
Объем дозирования можно изменить либо уменьшением длины поршней, либо ограничением длины их хода. Например, для регулирования длины хода поршней и, соответственно, объема дозирования, заглушки отверстий 16 и 17 корпуса 1 выполняются резьбовыми или снабжаются сквозными резьбовыми отверстиями и регулировочными винтами 92 с контргайками 93 (фиг. 6).
Для контроля положения поршней внутри корпуса 1 заглушки выполняются со сквозными гладкими отверстиями, а поршни снабжаются штоками 94 (фиг. 7).
Заявленный дозирующий распределитель работает следующим образом.
В исходном состоянии (фиг. 4) золотник 2 находится в крайнем левом положении. Смазка под давлением через фитинг 20 (фиг. 3) подается в герметично закрытое с противоположной стороны заглушкой 19 входное отверстие 18 (фиг. 1) корпуса 1. Далее смазка через отверстие 22, совпадающую с ним кольцевую проточку 52 золотника 2 (фиг. 4, 5) проникает через отверстие 35 в полость расточки 16 корпуса 1, заключенную между поршнем 3 и пробкой 11, а через отверстие 27 - в полость расточки 17 корпуса 1, заключенную между поршнем 4 и пробкой 12. Давлением смазки поршни 3 и 4 прижимаются к крышкам 7 и 8, соответственно. Аналогично, давлением смазки, поступающей через отверстие 24, кольцевую проточку 56 золотника 2, отверстия 39 и 31 корпуса 1, поршни 5 и 6 прижимаются к пробкам 11 и 12. Левые стороны поршней 3-6 соединены с выходными отверстиями распределителя: поршня 3 - с выходным отверстием 41 корпуса 1 через каналообразующую проточку заглушки 7, отверстие 33 и кольцевую проточку 50 золотника 2; поршня 4 - с выходным отверстием 42 через каналообразующую проточку заглушки 8, отверстие 25 и кольцевую проточку 51 золотника 2; поршня 5 - с выходным отверстием 46 через каналообразующую проточку пробки 11, отверстие 37 и кольцевую проточку 55 золотника 2; поршня 6 - с выходным отверстием 45 через каналообразующую проточку пробки 12, отверстие 29 и кольцевую проточку 54 золотника 2. Дозирующие полости 60-63, расположенные справа от поршней 3-6, заполняются смазкой.
При перемещении золотника 2 в крайнее правое положение (фиг. 5) выходные отверстия 41, 42, 45 и 46 корпуса 1 закрываются золотником 2, а выходные отверстия 43, 44, 47, 48 через кольцевые проточки 53, 52, 56, 57 золотника 2, отверстия 36, 28, 40, 32 и каналообразующие проточки пробок 11, 12 и заглушек 9, 10, соединяются с заполненными смазкой полостями 60-63. Закрываются и входные отверстия 22 и 24, прекращая воздействие давления смазки на правые стороны поршней 3-6. При этом с входным отверстием 18 соединяются левые стороны поршней 3-6: поршня 3 - через отверстие 34 корпуса 1, кольцевую проточку 51 золотника 2, отверстие 21 корпуса 1; поршня 4 - через отверстие 26 корпуса 1, кольцевую проточку 51 золотника 2, отверстие 21 корпуса 1; поршня 5 - через отверстие 38 корпуса 1, кольцевую проточку 55 золотника 2, отверстие 23 корпуса 1; поршня 6 - через отверстие 30 корпуса 1, кольцевую проточку 55 золотника 2, отверстие 23 корпуса 1.
Поступающая под давлением смазка перемещает поршни 3-6 в крайнее правое положение (фиг. 5). При этом смазка из заполненных дозирующих полостей 60-63 выдавливается поршнями через выходные отверстия 43, 44, 47, 48 корпуса 1, одновременно заполняя дозирующие полости 64-67.
При перемещении золотника 2 в исходное положение смазка под давлением поступает в полости, расположенные справа от поршней 3-6, а смазка заполнившая полости слева от поршней 3-6 выдавливается поршнями через выходные отверстия 41, 42, 45 и 46 корпуса 1.
При очередном перемещении золотника 2 цикл повторяется.
Для исключения бокового давления смазки на золотник, каналообразующие кольцевые проточки на нем выполняются шириной не менее суммы длины хода золотника и диаметра каналообразующих отверстий в корпусе (фиг. 8, фиг. 9). При необходимости, в корпусе выполняются П-образные дренажные каналы (показаны пунктирной линией), соединяющие полости по краям золотника с крайними отверстиями выходов.
Аналогично восьмиканальному устроен и двенадцатиканальный дозирующий распределитель (вариант устройства и фазы работы иллюстрированы - фиг. 10 и фиг. 11). Поршни внутри корпуса расположены в шахматном порядке. Для выхода смазки через отверстия на боковых поверхностях корпуса поршни снабжены кольцевыми проточками 95, пробки - кольцевыми проточками 96, а крышки - кольцевыми проточками 97.