Регулятор давления

1. Авторское свидетельство СССР №562699, кл. F16K 17/10, 1976 (аналог).
2. Регулятор давления по заявке от 23.12.2015 года, регистрационный №2015155517/06(085683) (прототип).
Полезная модель относится к области автоматического регулирования давления в гидросистемах технологических и транспортных машин.
Известно устройство - предохранительный клапан, в корпусе которого соосно с ним размещена втулка, жестко связанная с корпусом, на наружной поверхности которой выполнена кольцевая канавка, соединенная радиальными каналами с управляющей полостью клапана. В кольцевой канавке втулки с зазором по отношению к внутреннему диаметру корпуса клапана установлено эластичное кольцо, которое, перемещаясь в радиальном направлении и соприкасаясь с соответствующими поверхностями втулки и корпуса, герметизирует входную от выходной полости или соединяет их. В состав клапана входит вспомогательный (управляющий) клапан для настройки уровня давления в гидросистеме. Недостатком этого клапана является сложность конструкции и ограниченная возможность использования устройства при вибрационных нагрузках из-за того, что во входящем в состав устройства управляющем клапане высока вероятность заклинивания запорного элемента, в результате чего снижается эксплуатационная надежность устройства. В то же время эластичный запорно-регулирующий элемент имеет нелинейную зависимость радиальных перемещений кольца (упругого запорного элемента) от его жесткости, что может привести к «залипанию» запорного органа, а это значительно снижает надежность работы клапана и ограничивает диапазоны рабочих давлений, на которые может настраиваться этот клапан.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство, описанное в материалах заявки от 23.12.2015 года, регистрационный №2015155517/06(085683), которое содержит: корпус с соосными входным и выходным каналами, внутренний цилиндр с трапецеидальной проточкой и эластичный запорно-регулирующий орган, армированный металлической пружиной. Недостатком этого устройства является то, что применение его ограничено сравнительно узким диапазоном настраиваемых рабочих давлений и невозможностью регулировки этого диапазона (для каждого нового диапазона необходима замена упруго-регулирующего запорного органа). Кроме того, отсутствие центрирования по наружному диаметру запорно-регулирующего органа может привести к не соосности его с корпусом в момент срабатывания и работы, в результате чего размер кольцевой щели на противоположных точках ее диаметра будет неравномерным, а это приведет к турбулентности, дополнительным потерям и пр.
Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства и повышение его эксплуатационной надежности. Указанный технический результат достигается тем, что в регуляторе давления, содержащем корпус с входным и выходным каналами и жестко связанную с корпусом цилиндрическую втулку с кольцевой канавкой, где расположен эластичный запорно-регулирующий орган в виде кольца, согласно заявляемому техническому решению эластичный запорно-регулирующий орган по внешнему диаметру взаимодействует с тремя плоскими пружинами, регулировка жесткости которых обеспечивается конструктивно, например, продольными пазами в местах их крепления.
На чертеже общего вида представлен регулятор давления с эластичным запорно-регулирующим элементом и плоскими пружинами с пазами в местах крепления.
Регулятор давления содержит корпус с жестко с ним связанным внутренним цилиндром 1, с кольцевой трапецеидальной канавкой, в которой размещается эластичный запорно-регулирующий орган 2, вокруг которого расположены плоские пружины 3 с регулировочными пазами 4 в местах их крепления. В корпусе соосно выполнены входной и выходной осевые каналы I и III., соединенные между собой радиальными каналами II через меньшее основание трапецеидальной канавки.
Устройство работает следующим образом.
1. В режиме предохранительного клапана. В рабочем положении запорный элемент 2 находится в положении, указанном на чертеже, то есть каналы I и II разъединены. При повышении давления в гидросистеме, к которой подключен предохранительный клапан, запорно-регулирующий элемент под действием этого давления деформируется в радиальном направлении, образуя кольцевые щели между поверхностями канавки и запорного элемента, обеспечивая сброс жидкости через выходной канал III. При снижении давления запорный элемент под действием упругого элемента (пружины) возвращается в исходное положение, разъединяя входной I и выходной III каналы.
2. В режиме переливного клапана прямого действия. В установившемся режиме при рабочем давлении в гидросистеме между запорным элементом 2 и поверхностями трапецеидальной канавки появляется кольцевая щель, обеспечивающая заданные давление и расход. Размеры кольцевой щели, а, следовательно, и настраиваемый диапазон рабочих давлений клапана зависят от упругих свойств запорно-регулирующего органа и плоской пружины 3, жесткость которой дополнительно регулируется перемещением ее в пазах 4. Одновременно плоские пружины 3 обеспечивают осевое центрирование запорного элемента 2 по наружному диаметру, в результате чего кольцевая щель имеет правильные геометрические формы. При повышении давления в гидросистеме, к которой подключен регулятор, запорно-регулирующий элемент 2 вместе с плоскими пружинами 3 под действием этого давления деформируется в радиальном направлении, увеличивая площадь кольцевой щели между поверхностями канавки и запорного элемента (поверхность кольца). При снижении давления запорный элемент 2 под действием плоской пружины 3 возвращается в исходное положение, уменьшая площадь дросселирования кольцевой щели и выравнивая при этом давление жидкости между входным каналом I и выходным каналом III клапана.
В предложенном клапане улучшены эксплуатационные характеристики за счет расширения диапазона рабочих давлений, повышения точности настройки рабочих диапазонов давлений и повышения надежности срабатывания клапана.