БЛОК РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕПУСКНЫХ КЛАПАНОВ
ADJUSTABLE BY-PASS VALVE BLOCK

Изобретение относится к транспортному машиностроению и авиации, его использование возможно во всех видах транспорта и на производстве, где есть необходимость передачи мощности от источника к потребителям через систему гидравлики, и представляет собой набор двухуровневых секций с запорно-регулирующими элементами с электромеханическим приводом, и регулируемым клапаном стабилизации давления, где механический привод управления запорно-регулирующего элемента представляет собой червячную передачу, такая конструкция блока позволяет одновременно передавать мощность от одного или нескольких источников, обладающих как одинаковой так и разной мощностью, на один или несколько потребителей, как с одинаковой, так и с отличающейся потребляемой мощностью, при этом позволяет, при необходимости, изменять подаваемую мощность, в пределах мощности первоисточника, на каждый отдельно взятый потребитель в любой момент эксплуатации, и обладает способностью удерживать стабильное давление в системе гидравлики, что позволяет обеспечить постоянную стабильную нагрузку на источник мощности, которая обеспечит стабильную, плавную и устойчивую работу источника мощности в постоянном, не меняющемся режиме.
Ближайший аналог автору неизвестен.
Блок регулируемых перепускных клапанов с электромеханическим приводом запорно-регулирующего элемента и регулируемыми клапанами стабилизации давления представляет собой набор двухуровневых секций, которые работают независимо друг от друга.
Каждая секция состоит из:
- корпуса (фиг. 1 поз. 1),
- запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 2),
- запорно-регулирующего элемента второго уровня, (фиг. 1 поз. 3),
- регулируемого клапана стабилизации давления (фиг. 1 поз. 4),
- отдельного электромеханического привода управления работой каждого запорно-регулирующего элемента.
Причем каждая секция имеет:
- вход для подачи рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 5), общий, на два запорно-регулирующие элемента,
- канал для подачи рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 6), общий, на два запорно-регулирующие элемента,
- выход для отвода неиспользуемой в работе потребителя рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 7), общий, на два запорно-регулирующие элемента,
- канал для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 8),
- канал для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 9),
- перепускной канал для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз 10),
- перепускной канал для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз 11).
Благодаря такой конструкции секцию можно использовать:
- как отдельно взятый узел,
- в комплекте блока состоящего из нескольких секций.
Каждый задорно-регулирующий элемент в секции имеет свое независимое электромеханическое управление, для этого на электромеханическом управлении запорно-регулирующего элемента первого уровня установлен электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19), а на электромеханическом управлении запорно-регулирующего элемента второго уровня установлен электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20). Такая конструкция, раздельного управления запорно-регулирующими элементами позволяет проводить независимую, одновременную корректировку мощности потребителя любим запорно-регулирующим элементом.
В результате, мы сможем одновременно изменять количество подаваемой рабочей жидкости на любой отдельно взятый потребитель подключенный к блоку, как в одинаковом, так и разном объеме, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения количества подаваемой рабочей жидкости, и добиваться получения необходимого изменения мощности любого отдельно взятого потребителя в необходимый момент.
В результате мы получаем компактный блок управления, состоящий из нескольких секций, способный направлять потоки рабочей жидкости идущие как от одного, так и от разных источников мощности, на разные, а при необходимости и на общие для нескольких секций потребители, причем рабочую жидкость из обоих запорно-регулирующих элементов одной секции можно направлять как на один, так и на разные потребители.
Рассмотрим устройство и принцип работы блока регулируемых перепускных клапанов с электромеханическим приводом запорно-регулирующего элемента и регулируемыми клапанами стабилизации давления на примере одной секции.
Запорно-регулирующий элемент первого уровня (фиг. 1 поз. 2) и запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3) представляют собой гибрид стержневого и игольчатого плунжеров, с перепускным каналом для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 10) и перепускным каналом для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 11), начинающимся на стержневой части запорно-регулирующего элемента, возле канала для подачи рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 6), и увеличивающимся в ширину и глубину в направлении игольчатой части запорно-регулирующего элемента. Точность внешней обработки запорно-регулирующих элементов и цилиндрической поверхности в корпусе такова, что зазор между запорно-регулирующим элементом и корпусом, прецизионное сопряжение, равен 2-3 мкм, а игольчатая часть плунжера полностью перекрывает канал для подачи рабочей жидкости на потребитель. В результате, чистота обработки поверхностей и зазор между ними предотвратят прохождение рабочей жидкости при положении запорно-регулирующего элемента в нулевом, закрытом положении, а игольчатая форма запорно-регулирующего элемента позволит полностью предотвратить возможное просачивание рабочей жидкости при закрытом запорно-регулирующем элементе и обеспечит регулировку подачи рабочей жидкости на потребитель за счет изменяющегося пропускного сечения между корпусом и запорно-регулирующим элементом.
В кормовую часть запорно-регулирующего первого уровня (фиг. 1 поз. 2) вкручивается резьбовая шпилька электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 12), на которую накручивается шестерня червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 14).
В кормовую часть запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3) вкручивается резьбовая шпилька электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 13), на которую накручивается шестерня червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 15).
Электромеханический привод запорно-регулирующего элемента спроектирован так, что его механическая часть представляет собой червячную передачу. Использование червячной передачи в приводе запорно-регулирующих элементов позволит предотвратить самовольное смещение запорно-регулирующих элементов и обеспечит подачу постоянного объема рабочей жидкости на потребитель после прекращения подачи электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) и на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20).
В результате мы получим постоянную, стабильную мощность потребителя во время его работы, с момента прекращения перемещения электромеханического привода до момента подачи нового электрического сигнала управления на любой из электродвигателей и начала перемещения электромеханического привода с целью изменения количества подаваемой рабочей жидкости на потребитель.
Конструкция используемой в блоке червячной передачи, и принцип ее работы, имеют свои особенности. Рассмотрим более детально.
Червяк электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 17) не отличается от общепринятых аналогов и передает крутящий момент от электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) на шестерню червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 14).
Червяк электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 18) также не отличается от общепринятых аналогов и передает крутящий момент от электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20) на шестерню червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 15).
В обычной червячной передаче шестерня червячной передачи жестко зафиксирована на валу, который передает крутящий момент от источника к потребителю. Особенность нашей червячной передачи в том что шестерня червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 14) используется в роли промежуточного звена для превращения крутящего момента вращающегося червяка электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 17) в поступательное движение резьбовой шпильки электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 12), а шестерня червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 15) используется в роли промежуточного звена для превращения крутящего момента вращающегося червяка электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 18) в поступательное движение резьбовой шпильки электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 13).
Для достижения поставленной цели в центральном отверстии шестерни червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 14) нарезана резьба, соответствующая по шагу и диаметру резьбе нарезанной на резьбовой шпильке электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 12). В результате шестерня червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 14) вращается вокруг резьбовой шпильки электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 12), а не жестко зафиксирована на ней как в обычном варианте червячного редуктора.
В центральном отверстии шестерни червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 15) нарезана резьба, соответствующая по шагу и диаметру резьбе нарезанной на резьбовой шпильке электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 фиг. 2 поз. 13). В результате шестерня червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 15) вращается вокруг резьбовой шпильки электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 13), а не жестко зафиксирована на ней как в обычном варианте червячного редуктора.
На боковых поверхностях шестерни червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 3 поз. 14) расположены круговые выступы шестерни червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 3 поз. 21), которыми шестерня червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 3 поз. 14) крепится в втулках (фиг. 1, фиг. 3 поз. 16) плотно посаженых в корпус (фиг. 1 поз. 1). Для соосного крепления шестерни червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 3 поз. 14) и втулок (фиг. 1, фиг. 3 поз. 16) на втулках расположены круговые углубления втулок (фиг. 3 поз. 22) в которые входят в круговые выступы шестерни червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 3 поз. 21). Такая конструкция крепления позволяет вращаться шестерне червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 3 поз. 14) вокруг резьбовой шпильки электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 12) без малейшего осевого смещения.
В результате, вращаясь, шестерня червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента выталкивает из себя резьбовую шпильку электромеханического привода запорно-регулирующего элемента придавая последней поступательное движение перемещая запорно-регулирующие элементы в сторону увеличения или уменьшения подачи рабочей жидкости на потребитель.
Конструкция и способ установки шестерни червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 15) такая же как и шестерни червячной передачи электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 14).
На резьбовую шпильку электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 12) в задней части корпуса блока установлен направляющий элемент электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 23) квадратной формы, который фиксируется на резьбовой шпильке электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 12) и перемещается вдоль горизонтальной оси корпуса по квадратным направляющим каналам в корпусе.
Точно также на резьбовую шпильку электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 13) в задней части корпуса блока установлен направляющий элемент электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 24) квадратной формы, который фиксируется на резьбовой шпильке электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 13) и перемещается вдоль горизонтальной оси корпуса по квадратным направляющим каналам в корпусе.
Направляющий элемент электромеханического привода запорно-регулирующего элемента обеспечит продольное перемещение запорно-регулирующего элемента без проворачивания вокруг своей оси.
Для предотвращения поломок в электромеханическом приводе запорно-регулирующих элементов, а также предотвращения избыточного смещения самих запорно-регулирующих элементов связанных с поступлением электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) и на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20) после достижения минимального допустимого смещения запорно-регулирующих элементов, на каждой секции установлены концевой выключатель нулевой подачи рабочей жидкости электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 25) и концевой выключатель нулевой подачи рабочей жидкости электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 26).
После достижения запорно-регулирующим элементом первого уровня (фиг. 1 поз. 2) минимального смещения направляющий элемент электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 23), выжимает концевой выключатель нулевой подачи рабочей жидкости электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 25), в результате разрывается цепь подачи электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) и вращение электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) прекращается. Дальнейшее смещение запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 2) возможно только в обратную сторону, так как замкнутой остается только та электрическая цепь, которая обеспечивает подачу электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) которая обеспечит вращение электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) в обратную сторону.
После достижения запорно-регулирующим элементом второго уровня (фиг. 1 поз. 3) минимального смещения направляющий элемент электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 24), выжимает концевой выключатель нулевой подачи рабочей жидкости электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 26), в результате разрывается цепь подачи электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 19) и вращение электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20) прекращается. Дальнейшее смещение запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3) возможно только в обратную сторону, так как замкнутой остается только та электрическая цепь, которая обеспечивает подачу электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 19) который обеспечит вращение электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20) в обратную сторону.
Для предотвращения поломок в электромеханическом приводе запорно-регулирующих элементов, а также предотвращения избыточного смещения самих запорно-регулирующих элементов связанных с поступлением электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) и на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20) после достижения максимального допустимого смещения запорно-регулирующих элементов, на каждой секции установлены концевой выключатель максимальной подачи рабочей жидкости электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 27) и концевой выключатель максимальной подачи рабочей жидкости электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 28).
После достижения запорно-регулирующим элементом первого уровня (фиг. 1 поз. 2) максимального смещения резьбовая шпилька электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 12), выжимает концевой выключатель максимальной подачи рабочей жидкости электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 4 поз. 27), в результате разрывается цепь подачи электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) и вращение электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) прекращается. Дальнейшее смещение запорно-регулирующего элемента возможно только в обратную сторону, так как замкнутой остается только та электрическая цепь, которая обеспечивает подачу электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) который обеспечит вращение электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 2 поз. 19) в обратную сторону.
После достижения запорно-регулирующим элементом второго уровня (фиг. 1 поз. 3) максимального смещения резьбовая шпилька электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 13), выжимает концевой выключатель максимальной подачи рабочей жидкости электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 4 поз. 28), в результате разрывается цепь подачи электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 19) и вращение электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20) прекращается. Дальнейшее смещение запорно-регулирующего элемента возможно только в обратную сторону, так как замкнутой остается только та электрическая цепь, которая обеспечивает подачу электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 19) который обеспечит вращение электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20) в обратную сторону.
Для безопасной эксплуатации системы гидравлики при очередном ее запуске, после прекращения работы системы гидравлики при отключении электрического питания замыкается электрический контакт, который обеспечит подачу электрического сигнала управления на все электродвигателя электромеханических приводов запорно-регулирующих элементов, которые обеспечат вращение якоря электродвигателя и перемещение всех механических приводов запорно-регулирующих элементов, а значит и самих запорно-регулирующих элементов в направлении уменьшения подачи рабочей жидкости, в положение полного прекращения подачи рабочей жидкости на потребители.
Диаметр запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 2) и сечение расположенного на нем перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 9) больше чем диаметр запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3) и сечение расположенного на нем перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 10), точно так же диаметр канала для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 8) больше чем диаметр канала для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента второго уровня(фиг. 1 поз. 9). В результате у них разное проходное сечение. Запорно-регулирующий элемент первого уровня (фиг. 1 поз. 2) имеет большую по мощности подачу рабочей жидкости на выходе чем запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3), и обеспечивает работу потребителя на основных режимах, на режимах с грубой регулировкой подачи рабочей жидкости. Конструкция запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 2) позволяет обеспечить подачу рабочей жидкости от источника на потребитель от нуля до 100% рабочей жидкости подаваемой источником, т.е. позволяет подавать через него 100% мощности первоисточника. Изменение количества подаваемой рабочей жидкости, через запорно-регулирующий элемент первого уровня (фиг. 1 поз. 2), возможно в любой момент его эксплуатации.
Конструкция запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3), имеет меньший диаметр и меньшее сечение расположенного на нем перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 11) и меньший диаметр канала для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 9), а значит и меньшую пропускную способность.
Запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3), рассчитан на более точную подачу рабочей жидкости на потребитель, что позволит получить изменения мощности потребителя, в минимальном, более точном диапазоне, как между основными режимами работы потребителя, так и во время изменения основных режимов работы потребителя.
Запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3) включается в работу системы гидравлики, в случае необходимости добиться точного изменения мощности потребителя в том числе с точностью до нескольких процентов от мощности потребителя, в любой момент его эксплуатации.
В случае необходимости, запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3) может самостоятельно управлять работой потребителя, но в пределах пропускаемой через себя рабочей жидкости.
При совместной работе двух запорно-регулирующих элементов, запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3) способен изменять мощность потребителя, только в пределах пропускаемой через себя рабочей жидкости, но не ниже мощности передаваемой запорно-регулирующим элементом первого уровня (фиг. 1 поз. 2) в конкретный момент эксплуатации потребителя. При совместной работе двух запорно-регулирующих элементов для работы запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3) используется рабочая жидкость неиспользованная в работе запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 2).
Такое использование рабочей жидкости стало возможным благодаря тому, что оба запорно-регулирующие элемента имеют общий вход для подачи рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 4), общий канал для подачи рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 5) и общий выход для отвода неиспользуемой в работе потребителя рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 6).
Благодаря такой схеме оба запорно-регулирующих элемента работают как одно целое, дополняя друг друга.
Не вся рабочая жидкость, подаваемая источником мощности во время работы системы гидравлики, будет использоваться в работе потребителя. Во время работы секции неиспользуемая в работе потребителя рабочая жидкость через регулируемый клапан стабилизации давления (фиг. 1 поз. 4), который установлен на общем, на два запорно-регулирующих элемента, выходе для отвода неиспользуемой в работе потребителя рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 7) направляется в бак для рабочей жидкости.
Количество подаваемой через запорно-регулирующие элементы рабочей жидкости зависит от того, в каком положении будут находиться перепускной канал для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 10) и перепускной канал для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 11). После полного открытия перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента объем пропускаемой рабочей жидкости проходящей через запорно-регулирующий элемент регулируется пропускным сечением образовавшимся в результате смещения запорно-регулирующего элемента относительно корпуса и диаметром канала для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента.
До поступления электрического сигнала управления на электродвигателя электромеханических приводов запорно-регулирующих элементов, механическая часть приводов запорно-регулирующих элементов и сами запорно-регулирующие элементы первого и второго уровней находится на нулевой отметке, в выключенном состоянии. Тогда рабочая жидкость с секции направляется, через регулируемый клапан стабилизации давления (фиг. 1 поз. 4), обратно в бак для рабочей жидкости.
После поступления электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента, якорь электродвигателя, к которому крепится механический привод запорно-регулирующего элемента, начинает вращаться и перемещает механический привод. В результате запорно-регулирующий элемент который крепится к этому механическому приводу, меняет свое положение, изменяя количество подаваемой на потребитель рабочей жидкости.
Если мощность всех потребителей и их основные настройки мощности на основных режимах работы одинаковые, то на все запорно-регулирующие элементы первого уровня устанавливается один электромеханический привод. В результате, мы сможем изменять количество подаваемой рабочей жидкости на все потребители одновременно и в одинаковом объеме, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения количества подаваемой рабочей жидкости, и добиваться получения одинакового необходимого изменения мощности всех подключенных потребителей, на основных режимах в необходимый момент.
Такая конструкция значительно уменьшает вес всего блока, и упрощает его эксплуатацию и обслуживание.
Секции и блок в целом спроектированы так, что на каждом запорно-регулирующем элементе второго уровня установлен свой электромеханический привод. Это позволяет, одновременно, подавать разную дополнительную мощность на разные потребители. Мощность, необходимую для работы конкретного потребителя в конкретный момент. Но в случае если диапазон изменяемой точной мощности для всех потребителей одинаковый, то для всех запорно-регулирующих элементов второго уровня устанавливается общий электромеханический привод.
На каждой секции, на выходе для отвода неиспользуемой в работе потребителя рабочей жидкости, установлен регулируемый клапан стабилизации давления (фиг. 1 поз. 4) в системе гидравлики. Регулируемый клапан стабилизации давления состоит из:
- корпуса регулируемого клапана стабилизации давления (фиг. 5 поз. 29),
- запорного элемента (фиг. 5 поз. 30),
- пружины (фиг. 5 поз. 31),
- регулирующего винта (фиг. 5 поз. 32),
- направляющего стержня (фиг. 5 поз. 33),
- заглушки (фиг. 3 поз. 34),
и имеет
- канала для перепускания рабочей жидкости (фиг. 5 поз. 35).
Запорный элемент (фиг. 5 поз. 30) представляет собой стержневой плунжер с небольшим закруглением в носовой части.
Точность внешней обработки плунжера и цилиндрической поверхности в корпусе такова, что зазор между стержневым плунжером и корпусом, прецизионное сопряжение, равен 2-3 мкм.
В кормовую часть запорного элемента вкручивается направляющий стержень (фиг. 5 поз. 33) имеющий квадратную форму после резьбы, который проходит через регулирующий винт (фиг. 5 поз. 32).
Регулирующий винт (фиг. 5 поз. 32) имеет в центре квадратное отверстие и резьбу по внешнему периметру, которой вкручивается в корпус. Для предотвращения самовольного проворачивания регулирующего винта во время эксплуатации регулирующий винт фиксируется стопорной гайкой.
В результате запорный элемент (фиг. 5 поз. 30) во время работы имеет только продольное смещение, что значительно уменьшит его износ.
Между запорным элементом (фиг. 5 поз. 30) и регулирующим винтом (фиг. 5 поз. 32) устанавливается пружина (фиг. 5 поз. 31), сжатие которой и определяет мощность клапана стабилизации давления.
В канал для перепускания рабочей жидкости (фиг. 5 поз. 35) вкручивается заглушка (фиг. 5 поз. 34).
Общий вид секции блока регулируемых перепускных клапанов изображен на фиг. 6.
Рассмотрим работу блока регулируемых перепускных клапанов с электромеханическим приводом запорно-регулирующего элемента и регулируемыми клапанами стабилизации давления на примере, где мощность всех потребителей и их основные настройки мощности на основных режимах работы одинаковые.
Рассмотрим работу блока регулируемых перепускных клапанов состоящего из четырех секций, управляющего работой четырех потребителей на примере где источники мощности - гидронасосы, а потребители – гидромоторы, которые управляют работой редукторов на которых крепятся воздушные винты летательного аппарата.
Каждая секция в блоке регулируемых перепускных клапанов состоит из:
- корпуса,
- запорно-регулирующего элемента первого уровня,
- запорно-регулирующего элемента второго уровня.
В блоке:
- на каждом выходе для отвода неиспользуемой в работе потребителя рабочей жидкости установлен регулируемый клапан стабилизации давления,
- на все запорно-регулирующие элементы первого уровня установлен один электромеханический привод,
- на каждый запорно-регулирующий элемент второго уровня установлен свой, отдельный электромеханический привод.
Задача этого блока регулируемых перепускных клапанов:
- подать нужное количество рабочей жидкости на потребители, которое обеспечит стабильную работу потребителей на всех основных режимах их работы;
- обеспечить, в случае необходимости, быстрое, плавное и точное изменение мощности всех потребителей в отдельности, в более точном диапазоне необходимом для эксплуатации каждого из потребителей в отдельности.
Рассмотрим работу блока регулируемых перепускных клапанов на примере одной секции и подключенных к ней источника мощности - гидронасоса (фиг. 7 поз. 37) и потребителя - гидромотора (фиг. 7 поз. 38) который приводит в движение редуктор (фиг. 7 поз. 39) и установленный на редукторе воздушный винт (фиг. 7 поз. 40).
Где рабочая жидкость с бака для рабочей жидкости (фиг. 7 поз. 36) поступает на гидронасос (фиг. 7 поз. 37), с гидронасоса рабочая жидкость подается на секцию на вход для подачи рабочей жидкости (фиг. 1 поз. 5). С секции, с канала для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 10), и с канала для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 11) подается по общему каналу на гидромотор (фиг. 7 поз. 38). Гидромотор приводит в движение редуктор (фиг. 7 поз. 39) который вращает воздушный винт (фиг. 7 поз. 40).
До поступления электрического сигнала управления с блока управляющего работой блока регулируемых перепускных клапанов (фиг. 7 поз. 41) на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 7 поз. 19) и на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 7 поз. 20), механическая часть привода запорно-регулирующего элемента и сам запорно-регулирующий элемент первого уровня (фиг. 1 поз. 2) и механическая часть привода запорно-регулирующего элемента и сам запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3) находятся на нулевой отметке, в выключенном состоянии. Тогда рабочая жидкость с секции через регулируемый клапан стабилизации давления (фиг. 7 поз. 4) направляется по малому кругу обратно в бак для рабочей жидкости (фиг. 7 поз. 36).
Для изменения мощности гидромоторов на основных режимах, на режимах с грубой регулировкой подачи рабочей жидкости в секциях установлены запорно-регулирующие элементы первого уровня.
Рассмотрим порядок работы запорно-регулирующих элементов первого уровня. После поступления электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 7 поз. 19), электромеханический привод запорно-регулирующего элемента первого уровня начинает перемещаться в направлении обеспечивающем смещение прикрепленного к нему запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 2), в сторону открытия перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 10). Рабочая жидкость через перепускной канал для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 10) подается, через канал для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз 8), по общему каналу на подключенный к нему гидромотор (фиг. 7 поз. 38). Гидромотор (фиг. 7 поз. 38) начинает вращаться и приводит в движение подключенный к гидромотору редуктор (фиг. 7 поз. 39). Редуктор приводит в движение расположенный на нем воздушный винт (фиг. 7 поз. 40). С гидромотора (фиг. 7 поз. 38) рабочая жидкость по общему каналу направляется в бак для рабочей жидкости (фиг. 7 поз. 36). То есть рабочая жидкость идет по большому кругу. Количество рабочей жидкости проходящей через запорно-регулирующий элемент первого уровня (фиг. 1 поз. 2), а значит и скорость вращения гидромотора (фиг. 7 поз. 38), зависит от того в какой момент открытия перепускного канала для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 10) прекратится подача электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня(фиг. 7 поз. 19).
Для увеличения количества рабочей жидкости проходящей через запорно-регулирующий элемент первого уровня (фиг. 1 поз. 2), а значит и увеличения скорости вращения подключенного к нему гидромотора (фиг. 7 поз. 38), необходимо подать электрический сигнал управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 7 поз. 19), который обеспечит перемещение запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 2) в направлении увеличения подачи рабочей жидкости.
Для уменьшения количества рабочей жидкости проходящей через запорно-регулирующий элемент первого уровня (фиг. 1 поз. 2), а значит и уменьшения скорости вращения подключенного к нему гидромотора (фиг. 7 поз. 38), необходимо подать электрический сигнал управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 7 поз. 19), который обеспечит перемещение запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 1 поз. 2) в направлении уменьшения количества подаваемой рабочей жидкости.
После достижения потребителем необходимой мощности прекращается подача электрического сигнала управления на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента первого уровня (фиг. 7 поз. 19). Электромеханический привод запорно-регулирующего элемента останавливается в выбранном положении. В рассматриваемом нами блоке регулируемых перепускных клапанов четыре запорно-регулирующие элемента первого уровня обеспечивают работу четырех гидромоторов на одинаковых режимах в любой момент эксплуатации. Это стало возможным благодаря использованию общего для всех секций электромеханического привода запорно-регулирующих элементов первого уровня.
В результате, мы сможем изменять количество подаваемой рабочей жидкости на все потребители одновременно и в одинаковом объеме, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения количества подаваемой рабочей жидкости, и добиваться получения одинакового изменения необходимой мощности всех подключенных потребителей, на основных режимах в необходимый момент.
В результате все четыре гидромотора работают синхронно на всех режимах которыми управляют запорно-регулирующие элементы первого уровня, и в любой момент подают одинаковую мощность на подключенные к ним воздушные винты. В результате все четыре воздушных винта расположенные по периметру летательного аппарата вращаются с одинаковой скоростью, и обеспечивают взлет летательного аппарата, его посадку и изменение высоты полета, во время полета, без изменения положения летательного аппарата относительно горизонта.
Для изменения мощности гидромотора в более точном диапазоне, в секции установлен запорно-регулирующий элемент второго уровня.
Запорно-регулирующий элемент второго уровня рассчитан на более точное изменение подачи рабочей жидкости на подключенный к нему гидромотор, что позволит добиться изменения мощности гидромотора и скорости его вращения, в любой момент его эксплуатации, в минимальном, более точном, необходимом для эксплуатации, диапазоне.
Рассмотрим порядок работы запорно-регулирующих элементов второго уровня.
Каждый запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3) имеет свой электромеханический привод запорно-регулирующего элемента второго уровня и может проводить точную корректировку мощности одного подключенного к нему гидромотора.
Такая конструкция раздельного управления запорно-регулирующими элементами второго уровня (фиг. 1 поз. 3) в блоке регулируемых перепускных клапанов, позволяет проводить независимую корректировку мощности любого из потребителей, в нашем случае - гидромоторов, а значит и подключенных к ним редукторов и воздушных винтов, в отдельности в любой момент эксплуатации.
То есть, если необходимо произвести точную корректировку мощности одного гидромотора, то электрический сигнала управления поступает на тот электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня, который управляет работой запорно-регулирующего элемента управляющего работой гидромотора, мощность которого надо изменить.
Если необходимо произвести точную корректировку мощности нескольких гидромоторов, то электрические сигналы управления поступают на все электродвигателя, электромеханических приводов запорно-регулирующих элементов второго уровня, которые управляют работой запорно-регулирующих элементов управляющих работой гидромоторов, мощность которых надо изменить.
Корректировка мощности каждого гидромотора из группы гидромоторов в которых надо изменить мощность проводится независимо. Т.е. на все электродвигателя электромеханических приводов запорно-регулирующих элементов управляющих работой гидромоторов мощность которых надо изменить поступает свой, отдельный электрический сигнал управления, и от его продолжительности зависит в каком положении остановится выбранный запорно-регулирующий элемент второго уровня, и на сколько будет открыт его перепускной канал.
Рассмотрим работу запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3) на примере одной секции.
Общий принцип работы запорно-регулирующего элемента второго уровня такой же, как и принцип работы запорно-регулирующего элемента первого уровня.
Для того чтобы запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3) начал перемещаться необходимо подать электрический сигнал управления с блока управляющего работой блока регулируемых перепускных клапанов (фиг. 7 поз. 41) на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 7 поз. 20), который управляет работой запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 7 поз. 3).
После поступления электрического сигнала управления с блока управляющего работой блока регулируемых перепускных клапанов (фиг. 7 поз. 41) на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 2 поз. 20), электромеханический привод запорно-регулирующего элемента второго уровня начинает перемещаться в направлении обеспечивающем смещение прикрепленного к нему запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3) в сторону открытия перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 11). Рабочая жидкость, через перепускной канал для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 11), через канал для подачи рабочей жидкости на потребитель с запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 9), подается по общему каналу на подключенный к запорно-регулирующему элементу второго уровня (фиг. 7 поз. 3) гидромотор (фиг. 7 поз. 38). Увеличивается количество подаваемой на гидромотор рабочей жидкости, в результате увеличиваются обороты гидромотора.
С гидромотора (фиг. 7 поз. 38) рабочая жидкость, по общему каналу, направляется в бак для рабочей жидкости (фиг. 7 поз. 36).
После достижения гидромотором (фиг. 7 поз. 38) необходимых оборотов прекращается подача электрического сигнала управления с блока управляющего работой блока регулируемых перепускных клапанов (фиг. 7 поз. 41) на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 7 поз. 20). Электромеханический привод запорно-регулирующего элемента второго уровня останавливается в выбранном положении.
Для увеличения количества рабочей жидкости проходящей через запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 7 поз. 3), а значит и увеличения оборотов подключенного к нему гидромотора (фиг. 7 поз. 38), необходимо подать электрический сигнал управления с блока управляющего работой блока регулируемых перепускных клапанов (фиг. 7 поз. 41) на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 7 поз. 20), который обеспечит перемещение запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3) в направлении увеличения перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 11), а значит обеспечит увеличение количества подаваемой рабочей жидкости.
Для уменьшения количества рабочей жидкости проходящей через запорно-регулирующий элемент второго уровня (фиг. 1 поз. 3), а значит и уменьшения оборотов подключенного к нему гидромотора (фиг. 7 поз. 38), необходимо подать электрический сигнал управления с блока управляющего работой блока регулируемых перепускных клапанов (фиг. 7 поз. 41) на электродвигатель электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 7 поз. 20), который обеспечит перемещение запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 3) в направлении уменьшения перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня (фиг. 1 поз. 10), а значит обеспечит уменьшение количества подаваемой рабочей жидкости.
Запорно-регулирующий элемент второго уровня рассчитан на точное изменение подачи рабочей жидкости на подключенный к нему гидромотор (фиг. 7 поз. 38). В результате, мы сможем обеспечить быстрое, плавное и точное изменение количества подаваемой рабочей жидкости на гидромотор (фиг. 7 поз. 38) в любой момент эксплуатации как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.
Так как гидромотор приводит в движение редуктор (фиг. 7 поз. 39) и воздушный винт (фиг. 7 поз. 40), то мы сможем получить изменение скорости вращения воздушного винта (фиг. 7 поз. 40) равное нескольким оборотам в минуту.
Блок регулируемых перепускных клапанов, который мы рассматриваем состоит из четырех секций управляющих работой четырех гидромоторов которые через редуктор вращают четыре воздушных винта, расположенные по периметру летательного аппарата.
В изложенном выше материале написано, что в рассматриваемом нами блоке регулируемых перепускных клапанов четыре запорно-регулирующие элемента первого уровня обеспечивают работу четырех гидромоторов на одинаковых режимах в любой момент эксплуатации, в результате все четыре гидромотора работают синхронно на всех режимах которыми управляют запорно-регулирующие элементы первого уровня, и в любой момент подают одинаковую мощность на подключенные к ним воздушные винты. В результате все четыре воздушных винта расположенные по периметру летательного аппарата вращаются с одинаковой скоростью, и обеспечивают взлет летательного аппарата, его посадку и изменение высоты полета, во время полета, без изменения положения летательного аппарата относительно горизонта.
Задача запорно-регулирующих элементов второго уровня в блоке регулируемых перепускных клапанов состоит в том, чтобы обеспечить возможность перемещения летательного аппарата в любом направлении после его взлета.
Для того чтобы летательный аппарат начал движение вперед необходимо добавить обороты на два задние винта. Для этого необходимо подать электрический сигнал управления на электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня которые управляют перемещением запорно-регулирующих элементов второго уровня которые управляют работой гидромоторов которые приводят в движение задние воздушные винты. Электрический сигнал управления поданный на электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня должен обеспечить перемещение этих запорно-регулирующих элементов второго уровня в сторону увеличения перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня. В результате увеличится объем подаваемой рабочей жидкости на гидромоторы, а значит увеличится скорость вращения гидромоторов и редукторов на которых установлены гидромоторы и воздушных винтов установленных на редукторах. Летательный аппарат начнет движение вперед.
Для того чтобы летательный аппарат начал движение назад необходимо добавить обороты на два передние винта. Для этого необходимо подать электрический сигнал управления на электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня которые управляют перемещением запорно-регулирующих элементов второго уровня которые управляют работой гидромоторов которые приводят в движение передние воздушные винты. Электрический сигнал управления поданный на электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня должен обеспечить перемещение этих запорно-регулирующих элементов второго уровня в сторону увеличения перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня. В результате увеличится объем подаваемой рабочей жидкости на гидромоторы, а значит увеличится скорость вращения гидромоторов и редукторов на которых установлены гидромоторы и воздушных винтов установленных на редукторах. Летательный аппарат начнет движение назад.
Для того чтобы летательный аппарат начал движение вправо необходимо добавить обороты на передний левый и задний правый винты. Для этого необходимо подать электрический сигнал управления на электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня которые управляют перемещением запорно-регулирующих элементов второго уровня которые управляют работой гидромоторов которые приводят в движение эти воздушные винты. Электрический сигнал управления поданный на электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня должен обеспечить перемещение этих запорно-регулирующих элементов второго уровня в сторону увеличения перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня. В результате увеличится объем подаваемой рабочей жидкости на гидромоторы, а значит увеличится скорость вращения гидромоторов и редукторов на которых установлены гидромоторы и воздушных винтов установленных на редукторах. Летательный аппарат начнет движение вправо.
Для того чтобы летательный аппарат начал движение влево необходимо добавить обороты на передний правый и задний левый винты. Для этого необходимо подать электрический сигнал управления на электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня которые управляют перемещением запорно-регулирующих элементов второго уровня которые управляют работой гидромоторов которые приводят в движение эти воздушные винты. Электрический сигнал управления поданный на электродвигателя электромеханического привода запорно-регулирующего элемента второго уровня должен обеспечить перемещение этих запорно-регулирующих элементов второго уровня в сторону увеличения перепускного канала для подачи рабочей жидкости запорно-регулирующего элемента второго уровня. В результате увеличится объем подаваемой рабочей жидкости на гидромоторы, а значит увеличится скорость вращения гидромоторов и редукторов на которых установлены гидромоторы и воздушных винтов установленных на редукторах. Летательный аппарат начнет движение влево.
В результате, изобретенный мной блок регулируемых перепускных клапанов обеспечит стабильный и безопасный полет летательного аппарата на всех режимах эксплуатации, а при использовании его на производстве или в другой технике блок регулируемых перепускных клапанов обеспечит плавную и точную настройку режимов работы подключенных к нему потребителей.