ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ ОДНОПУТЕВОЙ КЛАПАН
HYDRAULIC SINGLE-TRACK CONTROL VALVE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области клапанной техники и, в частности, к гидравлическому регулирующему однопутевому клапану.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Гидравлический клапан в электрогидравлической системе регулирования является основным элементом электрогидравлической системы регулирования. Последовательные действия цилиндров гидравлических опор могут быть реализованы за счет управления гидравлическим клапаном. Эффективность добычи полезных ископаемых непосредственно зависит от качества изготовления гидравлического клапана.
На предшествующем уровне техники ударная нагрузка при откачивании жидкости представляет собой актуальную проблему, которую можно решить при помощи гидравлического регулирующего однопутевого клапана. Ударная нагрузка при откачивании приводит к тому, что шток клапана и сердечник клапана, а также другие компоненты, находящиеся внутри гидравлического клапана, подвергаются сильному удару, который приводит к серьезному повреждению гидравлического клапана, не только сокращая срок службы гидравлического клапана, но и приводя к несчастным случаем на производстве. В настоящее время для уменьшения ударной нагрузки на гидравлический клапан при откачивании в основном используется двухступенчатое откачивание или балансировка перепада давления. В процессе реализации изобретения изобретатель обнаружил, что двухступенчатое откачивание включает в себя двухступенчатую герметизацию, которая сложна по своей конструкции и представляет трудности при обслуживании на месте, а выход из строя любой ступени двухступенчатой герметизирующей конструкции приведет к отказу системы и снижению безопасности. Конструкция системы балансировки перепада давления сложна, и операции на рабочем месте также сложны. Кроме того, в системе балансировки перепада давления не используется патрон, что затрудняет последующее обслуживание и представляет проблему низкой безопасности в результате противодавления.
Поэтому перечисленные выше технические проблемы требуют решения.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение представляет собой гидравлический регулирующий однопутевой клапан, предназначенный для решения проблем, существующих на предшествующем уровне техники. Благодаря уменьшению ударной нагрузки при откачивании гарантирована герметизация, оптимизирована конструкция гидравлического регулирующего однопутевого клапана, упрощено техническое обслуживание и повышена безопасность.
Гидравлический регулирующий однопутевой клапан, предлагаемый в настоящем изобретении, содержит: резьбовую втулку, при этом первая вмещающая полость и вторая вмещающая полость, которые сообщаются друг с другом, последовательно расположены в резьбовой втулке вдоль ее оси, причем внутренний диаметр первой вмещающей полости меньше внутреннего диаметра второй вмещающей полости, на стыке между первой вмещающей полостью и второй вмещающей полостью находится ограничительная поверхность, а в наружной стенке резьбовой втулки предусмотрено выпускное отверстие, сообщающееся со второй вмещающей полостью; шток клапана, в котором предусмотрено соединительное отверстие, проходящее через шток клапана в осевом направлении, и в котором в осевом направлении последовательно расположены скользящая секция, буферная секция и упорная секция, при этом скользящая секция плотно скользит в первой вмещающей полости; седло клапана, закрепленное во второй вмещающей полости; сердечник клапана, охватывающий буферную секцию и закрепленный таким образом, при этом выпускное отверстие расположено на пути скольжения сердечника клапана, и сердечник клапана в конце своего скользящего хода герметично упирается с уплотнением в седло клапана; крепежную пружину, надетую на буферную секцию, при этом два конца крепежной пружины упираются в ограничительную поверхность и в сердечник клапана, соответственно; и управляющий поршень, в котором предусмотрено зажимное отверстие, при этом упорная секция взаимодействует с зажимным отверстием, во внешней боковой поверхности вдоль осевого направления управляющего поршня выполнено дроссельное отверстие, и при этом дроссельное отверстие, зажимное отверстие и соединительное отверстие сообщаются между собой.
Вторая вмещающая полость при необходимости может содержать выпускную полость и ограничительную полость, внутренний диаметр выпускной полости меньше внутреннего диаметра ограничительной полости, на стыке между выпускной полостью и ограничительной полостью образована установочная поверхность, в выпускной полости выполнено выпускное отверстие, а седло клапана зафиксировано в ограничительной полости и упирается в установочную поверхность.
Однопутевой клапан также может при необходимости содержать ограничительную втулку, неподвижно установленную в ограничительной полости, при этом ограничительная втулка упирается в поверхность седла клапана, обращенную от сердечника клапана; конец управляющего поршня, на котором расположено зажимное отверстие, последовательно проходит через внутренние отверстия ограничительной втулки и седла клапана.
Наружная поверхность ограничительной втулки в осевом направлении при необходимости может быть установлена с натягом на внутреннюю стенку ограничительной полости.
Зажимное отверстие при необходимости может содержать резьбовое отверстие и переливное отверстие, сообщающееся с резьбовым отверстием и дроссельным отверстием; на наружной поверхности упорной секции в осевом направлении предусмотрена наружная резьба, которая ввинчивается в резьбовое отверстие.
Дальний от резьбового отверстия конец переливного отверстия при необходимости может представлять собой коническое отверстие, и дроссельное отверстие сообщается с острым концом конического отверстия.
При необходимости может быть предусмотрено множество дроссельных отверстий, которые равномерно расположены вдоль окружного направления управляющего поршня.
На внешней поверхности скользящей секции при необходимости могут быть предусмотрены первая канавка под уплотнение кольцевой формы, в первой канавке под уплотнение может быть предусмотрено первое уплотнительное кольцо, а скользящая секция расположена в первой вмещающей полости герметичным образом при помощи первого уплотнительного кольца.
Во внутренней стенке сердечника клапана при необходимости может быть предусмотрена вторая канавка под уплотнение кольцевой формы, во второй канавке для уплотнения может быть предусмотрено второе уплотнительное кольцо, а сердечник клапана плотно охватывает буферную секцию при помощи второго уплотнительного кольца.
Сердечник клапана при необходимости может содержать первый наклонный элемент, обращенный к седлу клапана, второй наклонный элемент, предусмотренный на седле клапана и обращенный к сердечнику клапана, при этом первый наклонный элемент упирается с уплотнением во второй наклонный элемент, когда сердечник клапана скользит и упирается в седло клапана.
В исходном положении сердечник клапана, надетый на шток гидравлического регулирующего однопутевого клапана, предусмотренного в настоящем изобретении, проталкивается в положение, в котором сердечник клапана упирается с уплотнением в седло клапана, изолируя ограничительную полость Р от полости А для поступающей жидкости за счет противодавления возвращающейся жидкости и возвратного действия крепежной пружины. В открытом состоянии жидкость течет в полость A для поступающей жидкости, давление поступающей жидкости преодолевает противодавление возвращающейся жидкости и возвратное действие крепежной пружины, толкая сердечник клапана так, чтобы он соскальзывал с седла клапана, в результате чего сердечник клапана отделяется от седла клапана, и поступающая жидкость из полости А для поступающей жидкости течет в ограничительную полость Р. В вышеупомянутом исходном положении и открытом состоянии гидравлический регулирующий однопутевой клапан согласно одному варианту реализации обеспечивает одноступенчатое открытие и герметизацию сердечника клапана, что повышает надежность уплотнения, оптимизирует конструкцию гидравлического регулирующего однопутевого клапана и снижает сложность обслуживания по сравнению с двухступенчатым открытием и герметизацией сердечника клапана, используемым на предшествующем уровне техники. При откачивании при помощи гидравлических регулирующих органов ограничительная полость Р сообщается с гидравлическим цилиндром, давление в ограничительной полости Р больше, и в это время жидкость перетекает в регулирующую полость K, а давление поступающей жидкости превосходит давление в ограничительной полости P, в результате чего сердечник клапана и шток клапана одновременно соскальзывают с седла клапана, так что сердечник клапана отделяется от седла клапана, и между сердечником клапана и седлом клапана под воздействием сильного потока возникает открывающее действие, которое значительно снижает влияние противодавления в системе на гидравлический регулирующий запорный клапан. В исходном положении, в открытом состоянии и во время откачивания с помощью гидравлического органа управления дроссельное отверстие, зажимное отверстие и соединительное отверстие всегда сообщаются между собой, что позволяет достичь баланса противодавления в первой вмещающей полости и повысить безопасность противодавления в системе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже подробно описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, что позволит помочь понять цели и преимущества настоящего изобретения:
Фиг. 1 представляет собой структурную схему гидравлического регулирующего однопутевого клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения.
Фиг. 2 представляет собой структурную схему впускной и выпускной частей гидравлического регулирующего однопутевого клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения.
Фиг. 3 представляет собой структурную схему управляющего поршня, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения.
Фиг. 4 представляет собой структурную схему резьбовой втулки, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения.
Фиг. 5 представляет собой структурную схему штока клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения.
Фиг. 6 представляет собой структурную схему сердечника клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения.
Фиг. 7 представляет собой структурную схему седла клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Термины направления, упоминаемые или возможно упоминаемые в описании, такие как вверх, вниз, влево, вправо, вперед и назад, передняя поверхность, задняя поверхность, верх и низ, определяются относительно конструкции, показанной на прилагаемых чертежах, а слова «внутри» и «снаружи» относятся, соответственно, к направлениям в сторону геометрического центра конкретной детали или от него; все они являются относительными понятиями, и, следовательно, их можно необходимым образом изменить в соответствии с другим положением и другим типом использования. Следовательно, те или иные термины направления не должны толковаться как ограничивающие термины.
Фиг. 1 представляет собой структурную схему гидравлического регулирующего однопутевого клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения, Фиг. 2 представляет собой структурную схему впускной и выпускной конструкций гидравлического регулирующего однопутевого клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения, на Фиг. 3 представляет собой структурную схему управляющего поршня, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения, Фиг. 4 представляет собой структурную схему резьбовой втулки, предусмотренной в используемом при необходимости варианте реализации изобретения, Фиг. 5 представляет собой структурную схему штока клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения, Фиг. 6 представляет собой структурную схему сердечника клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения, Фиг. 7 представляет собой структурную схему седла клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретения. Как показано на Фиг. 1-7, настоящее изобретение представляет собой гидравлический регулирующий однопутевой клапан, содержащий: резьбовую втулку 1, шток 2 клапана, седло 4 клапана, сердечник 3 клапана, крепежную пружину 6 и управляющий поршень 7.
Как показано одновременно на Фиг. 1-7, первая вмещающая полость 11 и вторая вмещающая полость, которые сообщаются друг с другом, последовательно расположены вдоль оси в резьбовой втулке 1, внутренний диаметр первой вмещающей полости 11 меньше, чем внутренний диаметр второй вмещающей полости, на стыке между первой вмещающей полостью 11 и второй вмещающей полостью образована ограничительная поверхность 13, а во внешней стенке резьбовой втулки 1 выполнено выпускное отверстие 14, и она сообщается со второй вмещающей полостью. В штоке 2 клапана имеется соединительное отверстие 21, проходящее через шток 2 клапана в осевом направлении, и содержатся последовательно расположенные в осевом направлении скользящая секция 22, буферная секция 23 и упорная секцию 24, и скользящая секция 22 с уплотнением входит в первую вмещающую полость 11. Седло 4 клапана закреплено во второй вмещающей полости. Сердечник 3 клапана неподвижно закреплен, охватывая буферную секцию 23, выпускное отверстие 14 расположено на пути скольжения сердечника 3 клапана, а сердечник 3 клапана скользит до упора в седло клапана 4 и упирается с уплотнением в него. На буферную секцию 23 надевается крепежная пружина 6, и два конца крепежной пружины 6 упираются в ограничительную поверхность 13 и сердечник 3 клапана, соответственно. В управляющем поршне 7 предусмотрено зажимное отверстие 72, с которым взаимодействует упорная секция 24, во внешней боковой поверхности вдоль осевого направления управляющего поршня 7 выполнено дроссельное отверстие 71. Кроме того, дроссельное отверстие 71, зажимное отверстие 72 и соединительное отверстие 21 сообщаются между собой.
В исходном положении сердечник 3 клапана, надетый на шток 2 гидравлического регулирующего однопутевого клапана, предусмотренного в используемом при необходимости варианте реализации изобретении, проталкивается в положение, в котором сердечник 3 клапана упирается с уплотнением в седло 4 клапана, изолируя ограничительную полость Р от полости А для поступающей жидкости, показанной на Фиг. 2, за счет противодавления возвращающейся жидкости и возвратного действия крепежной пружины 6. В открытом состоянии жидкость течет в полость A для поступающей жидкости, давление поступающей жидкости преодолевает противодавление возвращающейся жидкости и возвратное действие крепежной пружины 6, толкая сердечник 3 клапана так, чтобы он соскальзывал с седла 4 клапана, в результате чего сердечник 3 клапана отделяется от седла 4 клапана, и поступающая жидкость из полости А для поступающей жидкости течет в ограничительную полость Р. В вышеупомянутом исходном положении и открытом состоянии гидравлический регулирующий однопутевой клапан согласно одному варианту реализации обеспечивает одноступенчатое открытие и герметизацию сердечника клапана, что повышает надежность уплотнения, оптимизирует конструкцию гидравлического регулирующего однопутевого клапана и снижает сложность обслуживания по сравнению с двухступенчатым открытием и герметизацией сердечника клапана, используемым на предшествующем уровне техники. При откачивании при помощи гидравлических регулирующих органов ограничительная полость Р сообщается с гидравлическим цилиндром, давление в ограничительной полости Р больше, и в это время жидкость перетекает в регулирующую полость K, а давление поступающей жидкости превосходит давление в ограничительной полости P, в результате чего сердечник 3 клапана и шток 2 клапана одновременно соскальзывают с седла 4 клапана, так что сердечник 3 клапана отделяется от седла 4 клапана, и между сердечником 3 клапана и седлом 4 клапана под воздействием сильного потока возникает открывающее действие, которое значительно снижает влияние противодавления в системе на гидравлический регулирующий запорный клапан. В исходном положении, в открытом состоянии и во время откачивания с помощью гидравлического органа управления дроссельное отверстие 71, зажимное отверстие 72 и коммуникационное отверстие 21 всегда сообщаются между собой, что позволяет достичь баланса противодавления в первой вмещающей полости 11 и повысить безопасность противодавления в системе.
Вторая вмещающая полость при необходимости может содержать выпускную полость 15 и ограничительную полость 16, внутренний диаметр выпускной полости 15 меньше внутреннего диаметра ограничительной полости 16, на стыке между выпускной полостью 15 и ограничительной полостью 16 образована установочная поверхность 17, в выпускной полости 15 выполнено выпускное отверстие 14, а седло 4 клапана зафиксировано в ограничительной полости 16 и упирается в установочную поверхность 17. Ограничительная поверхность 17 в одном варианте реализации может ограничивать положение седла 4 клапана вдоль осевого направления резьбовой втулки 1, повышая конструктивную устойчивость седла 4 клапана, расположенного в ограничительной полости 16. В открытом состоянии поступающая жидкость может поступать в выпускную полость 15 после проталкивания сердечника 3 клапана так, чтобы он упирался в седло 4 клапана, и, таким образом, путь оказывается короче, и достигается высокая скорость срабатывания.
В используемом при необходимости варианте реализации гидравлический регулирующий однопутевой клапан также может содержать ограничительную втулку 5, неподвижно установленную в ограничительной полости 16, при этом ограничительная втулка 5 упирается в поверхность седла 4 клапана, обращенную от сердечника 3 клапана; конец управляющего поршня 7, на котором расположено зажимное отверстие 72, последовательно проходит через внутренние отверстия ограничительной втулки и седла 4 клапана. Ограничительная втулка 5 и резьбовая втулка 1 монтируются в виде вставки как единое целое после установки ограничительной втулки 5 в резьбовую втулку 1, и таким образом обеспечивается последовательность и надежность соединения при монтаже и отладке.
Предпочтительно, наружная поверхность ограничительной втулки 5 в осевом направлении установлена с натягом на внутреннюю стенку ограничительной полости 16. Установка ограничительной втулки 5 может быть выполнена путем вставки с усилием ограничительной втулки 5 в ограничительную полость 16. Использование установки с натягом может обеспечить стабильное соединение, и работа по сравнению с резьбовым соединением становится более простой и надежной.
В используемом при необходимости варианте реализации зажимное отверстие 72 может содержать резьбовое отверстие 73 и переливное отверстие 74, сообщающееся с резьбовым отверстием 73 и дроссельным отверстием 71; на наружной поверхности упорной секции 24 в осевом направлении предусмотрена наружная резьба, которая ввинчивается в резьбовое отверстие 73. Важная действующая сила, толкающая шток 2 клапана так, чтобы он скользил в осевом направлении, обеспечивается управляющим поршнем 7, а стабильность осевого соединения между управляющим поршнем 7 и штоком 2 клапана повышается за счет фиксирующего эффекта резьбы.
На основании приведенных выше вариантов реализации, настоящая заявка позволяет уменьшить гидравлическую действующую силу, повысить надежность уплотнения и срок службы за счет дополнительного конфигурирования диаметра уплотнения сердечника 3 клапана и седла 4 клапана так, чтобы он был равен или приблизительно равен внешнему диаметру управляющего поршня 7.
Предпочтительно, чтобы дальний от резьбового отверстия 73 конец переливного отверстия 74 представлял собой коническое отверстие, и дроссельное отверстие 71 сообщалось с острым концом конического отверстия. Коническое отверстие в варианте реализации позволяет быстро вводить поступающую жидкость в первую вмещающую полость 11 для достижения гидравлического баланса.
В используемом при необходимости варианте реализации может быть предусмотрено множество дроссельных отверстий 71, которые равномерно расположены вдоль окружного направления управляющего поршня. Множество дроссельных отверстий 71 в одном варианте реализации могут обеспечить большее количество каналов для поступающей жидкости и уменьшить влияние противодавления на динамический баланс регулирующего поршня 7 в процессе открытия для сброса давления при высоком расходе.
Предпочтительно, чтобы на внешней поверхности скользящей секции 22 была предусмотрена первая канавка 25 под уплотнение кольцевой формы, в первой канавке 25 под уплотнение было предусмотрено первое уплотнительное кольцо 26, а скользящая секция 22 была расположена в первой вмещающей полости 11 герметичным образом при помощи первого уплотнительного кольца 26. Первое уплотнительное кольцо 26 в этом варианте реализации герметично изолирует первую вмещающую полость 11 от второй вмещающей полости, повышая плавность хода гидравлического регулирующего однопутевого клапана.
Кроме того, во внутренней стенке сердечника 3 клапана предусмотрена вторая канавка 31 под уплотнение кольцевой формы, во второй канавке 31 для уплотнения может быть предусмотрено второе уплотнительное кольцо 32, а сердечник 3 клапана плотно охватывает буферную секцию 23 при помощи второго уплотнительного кольца 32. Аналогичным образом, в одном варианте реализации поступающая жидкость изолирована от выпускной полости 15, когда сердечник 3 клапана упирается в седло 4 клапана, обеспечивая эффект уплотнения сердечника 3 клапана.
На основе приведенных выше вариантов реализации, сердечник 3 клапана содержит первый наклонный элемент 33, обращенный к седлу 4 клапана, второй наклонный элемент 41, предусмотренный на седле 4 клапана и обращенный к сердечнику клапана 3, при этом первый наклонный элемент 33 упирается с уплотнением во второй наклонный элемент 41, когда сердечник 3 клапана скользит и упирается в седло 4 клапана. В одном варианте реализации уплотняющий эффект на стыке между сердечником 3 клапана и седлом 4 клапана достигается за счет того, что первый наклонный элемент 33 упирается с уплотнением во второй наклонный элемент 41.
Наконец, следует отметить, что приведенные выше варианты реализации используются только для объяснения технического решения изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие. Хотя изобретение было подробно описано со ссылкой на приведенные выше варианты реализации, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что технические решения, предложенные в приведенных выше вариантах реализации, могут быть изменены, либо некоторые технические особенности могут быть заменены на эквивалентные, и такие изменения или замены не уводят характер соответствующих технических решений в сторону от объема технических решений, предложенных в вариантах реализации настоящего изобретения.