СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ГИДРОПРИВОДА
HYDRAULIC DRIVE PROTECTION SYSTEM

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты от несанкционированного выброса рабочей жидкости из гидравлических систем строительно-дорожных, сельскохозяйственных, мелиоративных, лесотехнических, промышленных машин и оборудования с гидроприводом рабочих органов.
Известна система защиты гидропривода, содержащая гидробак, насос, соединенный напорной гидролинией с гидродвигателем через распределитель, линию слива в гидробак и запорное устройство, установленное в напорной гидролинии, содержащее корпус с выходной полостью, соединенной с распределителем, входной, выходной и сливной штуцеры с каналами, подпружиненный плунжер с входной полостью, соединенной с насосом, с осевым каналом, сообщенным с выходной полостью, и радиальными отверстиями, подпружиненный плунжерный клапан, размещенный в выходной полости и выполненный с возможностью перекрытия осевого канала подпружиненного плунжера, а также упор, при этом подвижный шток клапана установлен с возможностью свободного перемещения в упоре, и крышку, образующую совместно с упором герметичную камеру для поглощения энергии ударной волны при гидравлическом ударе, при этом упор и крышка выполнены в виде полусферических поверхностей с эластичными мембранами, между которыми установлено кольцо с нагнетательным ниппелем для заполнения камеры газом, причем одна эластичная мембрана неподвижно соединена со штоком подпружиненного плунжерного клапана, а другая - с предохранительными пластинами, расположенными с двух ее сторон, при этом на наружной поверхности подпружиненного плунжера выполнена кольцевая проточка, соединенная с упомянутыми радиальными отверстиями [Патент №2571240 RU C1, F15В 20/00 - прототип].
Недостатком системы защиты гидропривода является то, что равновесие подпружиненного клапана осуществляется дублирующими друг друга системами: газовой камерой, поглощающей энергию ударной волны при срабатывании запорного устройства, и напорной гидролинией, соединяющей гидронасос с входной полостью запорного устройства и с полостью, размещенной в крышке упора. При этом рукава высокого давления напорной гидролинии, штуцер, мембрана крышки упора, подвержены динамическим знакопеременным нагрузкам, которые приводят к преждевременному их повреждению.
Недостатком системы гидропривода является также то, что кольцо, предназначенное для установки ниппеля, увеличивает объем герметичной газовой камеры и габаритные размеры запорного устройства системы защиты гидропривода.
Технический результат - упрощение конструкции системы защиты от несанкционированного выброса рабочей жидкости.
Изобретение направлено на решение технической задачи - упрощение конструкции системы защиты гидропривода за счет упрощения конструкции запорного устройства путем исключения из системы защиты гидропривода трубопроводов напорной гидролинии, эластичной мембраны с предохранительными пластинами в крышке упора, штуцера и кольца для установки ниппеля при одновременном повышении надежности, снижении материалоемкости и экономических затрат.
Техническая задача решается тем, что в системе защиты гидропривода, содержащей гидробак, подающий насос, соединенный напорной гидролинией с гидродвигателем через распределитель, линию слива в гидробак и запорное устройство, установленное в напорной гидролинии, содержащее корпус с выходной полостью, соединенной с распределителем, входной, выходной и сливной штуцеры с каналами, подпружиненный плунжер с входной полостью, радиальными отверстиями и осевым каналом, сообщающие с насосом и выходной полостью, подпружиненный клапан, размещенный в выходной полости и выполненный с возможностью перекрытия осевого канала подпружиненного плунжера, упор с эластичной мембраной. снабженный крышкой, выполненные в виде полусферических поверхностей, образующих межу собой герметичную камеру для поглощения энергии ударной волны при гидравлическом ударе, и нагнетательный ниппель, предназначенный для заполнения герметичной камеры газом; при этом нагнетательный ниппель установлен на крышке упора.
Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемой системе защиты гидропривода герметичная камера образована упором, снабженным эластичной мембраной, и крышкой с установленным на ней ниппелем для заполнения герметичной камеры воздухом или инертным газом. При несанкционированном разрушении рукавов высокого давления и выбросе рабочей жидкости из гидросистемы создается резкий перепад давления во входной и выходной полостях запорного устройства, сопровождающийся гидравлическим ударом, при этом энергия ударной волны приводит к колебательному процессу, сопровождающемуся ударными нагрузками на седло и клапан. При этом негативный процесс гидравлического удара на подпружиненный клапан и сохранение его равновесия обеспечивается только за счет поглощения энергии ударной волны и ее затухания от воздействия сжимаемого газа в герметичной камере, таким образом исключая динамическое воздействие на подпружиненный плунжер и клапан. Снижение динамических нагрузок на контактную поверхность седла и клапана способствует снижению износа их контактных поверхностей, существенно повышая эксплуатационную надежность и ресурс системы защиты гидропривода. Кроме того, исключением из системы защиты гидропривода трубопроводов напорной гидролинии, эластичной мембраны с предохранительными пластинами в крышке упора, штуцера и кольца для установки ниппеля, также способствуют повышению надежности работы системы, снижению ее материалоемкости, а следовательно и экономических затрат.
Таким образом заявляемое устройство, в сравнении с устройством по прототипу, позволяет обеспечить надежность защиты гидросистемы при упрощении ее конструктивного исполнения.
Изобретение поясняется графическим материалом - на фиг. схематично представлен общий вид устройства.
Система защиты гидропривода включает в себя гидробак 1, насос 2, напорную гидролинию 3, линию слива 4 в гидробак, распределитель 5, гидродвигатель 6, запорное устройство 7.
Запорное устройство 7 включает в себя корпус 8, снабженный входным 9, выходным 10, сливным 11 штуцерами с каналами и упором 12. Внутри корпуса 8 запорного устройства размещен подпружиненный плунжер 13 с входной полостью А, по наружной поверхности которого выполнены кольцевая проточка 14 с радиальными отверстиями 15 на расстоянии t от оси сливного штуцера 11, равном полному ходу t подпружиненного плунжера 13. Подпружиненный плунжер 13 размещается в корпусе 8 на расстоянии t от торца упора 12, также равным полному ходу подпружиненного плунжера 13, с образованием выходной полости Б, сообщающейся с каналом В выходного штуцера 10. Входная полость А подпружиненного плунжера 13 сообщается с выходной полостью Б корпуса 8 посредством осевого канала 16, имеющего коническое седло 17, которое перекрывается коническим клапаном 18 подпружиненного штока 19 при его свободном перемещении в сквозном отверстии упора 12. В открытом положении запорного устройства между седлом 17 и клапаном 18 образуется проходное сечение х. Клапан 18 снабжен конусом с буртиком 20, который является упором пружины 21. Подпружиненный плунжер 13 также снабжен упругим элементом 22. Упор 12 запорного устройства 7 снабжен крышкой 23, которая крепится на упоре посредством винтового соединения.
Наружная поверхность упора 12 и внутренняя поверхность крышки 23 выполнены в виде полусфер 24 и 25 соответственно с образованием между ними герметичной полости Г, заполненной газом, в качестве которого используется воздух или инертный газ, и предназначенной для поглощения энергии ударной волны при гидравлическом ударе при срабатывании клапана 18. Наружная поверхность упора 12 снабжена мембраной 26, выполненной из эластичного материала, например резины. При этом мембрана 26 неподвижно соединена с клапаном 18 подпружиненного штока 19 резьбовым соединением 27 и для предотвращения ее повреждения защищена с двух сторон пластинами 28 из прочного материала, например из стали или полимерного материала.
На крышке 23 упора 12 выполнено резьбовое отверстие для установки ниппеля 29, предназначенного для заполнения герметичной полости Г газом.
Система защиты гидропривода работает следующим образом.
При неработающем гидродприводе давление рабочей жидкости в полостях А, Б и В запорного устройства системы защиты одинаковое. При этом подпружиненный плунжер 13 подпирается пружиной 22 и находится в крайнем левом положении, а клапан 18 подпружиненного штока 19 находится в равновесном состоянии под действием пружины 21, упирающейся в упор 12, и силы давления, создаваемой на мембрану 26 и клапан 18 подпружиненного штока 19 выходной полости Б так, что полости А и Б сообщаются через осевой канал 16 подпружиненного плунжера 13.
При включении распределителем 5 гидропривода 6 рабочая жидкость через открытый канал 16 из входной полости А поступает в выходную полость Б и через канал В выходного штуцера 10 питает под рабочим давлением гидропривод. Поток жидкости при этом создает незначительный перепад давления между полостями А и Б. Подпор от такого перепада на подпружиненный плунжер 13 компенсируется пружинами 21, 22 и усилием от давления в герметичной газовой полости Г на клапан 18 выходной полости Б.
При разрыве рукавов питания гидропривода давление в выходной полости Б мгновенно падает и из-за перепада давления рабочей жидкости в полостях А и Б подпружиненный плунжер 13, преодолевая сопротивление пружины 22, движется вправо и встречается с клапаном 18, закрывая проходное сечение х. Резкий перепад давления в полостях А и Б сопровождается гидравлическим ударом, энергия ударной волны которого приводит к ударным нагрузкам на седло 17 канала 16 подпружиненного плунжера 13 и клапана 18 и, как следствие, к колебательному процессу подпружиненного плунжера 13 и клапана 18, их взаимным повторяющимся ударным нагрузкам в период затухания ударной волны. Негативный процесс гидравлического удара нейтрализуется газовой полостью Г за счет высокой сжимаемости газа в полости Г, поглощая при этом энергию ударной волны и сглаживая динамическое воздействие на контактную поверхность седла 17 подпружиненного плунжера 13 и клапана 18 подпружиненного штока 19, способствует снижению износа их контактных поверхностей.
Таким образом, предлагаемое устройство, в сравнении с устройством по прототипу, за счет упрощения конструктивного исполнения запорного устройства гидросистемы повышает эффективность системы защиты гидропривода от несанкционированного выброса рабочей жидкости из гидросистемы, его эксплуатационную надежность, экологическую безопасность использования гидропривода рабочих органов машин, снижает материалоемкость системы защиты гидропривода.