КЛАПАН ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЕМ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к средствам управления давлением в гидравлических устройствах.
Известны регуляторы давления, например редукционные клапаны постоянного давления (Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика, М., Машиностроение, 1972, с.103.) - [1]. Этот клапан содержит корпус с каналом подвода давления, каналом слива и выходным каналом и внутренней расточкой, в которой размещен золотник, изменяющий проходное сечение между каналом подвода давления и выходным каналом. На подвижную часть клапана действует с одной стороны пружина, стремящаяся увеличить проходное сечение, а с другой стороны - давление в выходном канале, которое уменьшает проходное сечение. В выходном канале поддерживается стабилизированное давление, величина которого задается силой натяжения пружины. Основным недостатком этого регулятора является невозможность оперативно управлять величиной выходного давления.
Наиболее близким по устройству и назначению является клапан с электромагнитным управлением, например клапан типа XRP 044 фирмы Comatrol (Фиг.1) (www.comatrol.com см. Приложение 1), принятый за прототип - [2]. Этот клапан имеет корпус 1 с каналом подвода давления питания 2, каналом слива 3, выходным каналом регулируемого давления 4 и внутренней расточкой, в которой размещен золотник 5, соединяющий, в зависимости от своего положения, выходной канал регулируемого давления 4 либо с каналом подвода давления питания 2 либо с каналом слива 3. В теле золотника изготовлены каналы. Канал 10 постоянно соединяет через дроссель 11 канал подвода давления 2 с левой полостью, образованной расточкой в корпусе и левым торцом золотника. Канал 9 соединяет выходной канал 4 с правой полостью, образованной расточкой в корпусе и правым торцом золотника, в которой расположена возвратная пружина 6. Левая
полость сообщается с каналом слива через управляющий клапан 7, усилие на котором задается током электромагнита 8. Положение золотника определяется равновесием действующих на него сил: с левой стороны - давлением, заданным усилием электромагнита, с правой стороны - давлением, сформированным в выходном канале и усилием возвратной пружины.
К недостаткам известной конструкции можно отнести сложность точного регулирования малых величин давления, так как непрерывный интервал регулирования охватывает весь диапазон давлений - от нуля до почти полного давления питания и невозможность реализовать на выходе полное давление питания из-за влияния возвратной пружины.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении точности регулирования в области малых давлений (1/10-1/5 от давления питания) и затем быстрого увеличения выходного давления до полного давления питания.
Технический результат достигается тем, что по первому варианту в клапане для управления давлением, содержащем корпус с каналом подвода давления питания, каналом слива, выходным каналом регулируемого давления и внутренней расточкой, в которой размещен золотник, имеющий внутри канал с дросселем, соединяющий канал подвода давления питания с левой полостью, образованной расточкой в корпусе и левым торцом золотника и сообщающейся с каналом слива через управляющий клапан, и канал, соединяющий выходной канал регулируемого давления с правой полостью, образованной расточкой в корпусе и правым торцом золотника и содержащей возвратную пружину, воздействующую на золотник, новым является то, что в золотнике выполнен канал, соединяющий правую полость с каналом слива, в котором, установлен подпружиненный клапан, а в канале, соединяющем выходной канал регулируемого давления с правой полостью, установлен дополнительный дроссель.
По второму варианту в клапане для управления давлением, содержащем корпус с каналом подвода давления питания, каналом слива, выходным каналом регулируемого давления и внутренней расточкой, в которой размещен золотник, имеющий внутри канал с дросселем, соединяющий канал подвода давления питания с левой полостью, образованной расточкой в корпусе и левым торцом золотника и сообщающейся с каналом слива через управляющий клапан, и канал, соединяющий выходной канал регулируемого давления с правой полостью, образованной расточкой в корпусе и правым торцом золотника и содержащую возвратную пружину, воздействующую на золотник, новым является то, что правая полость выполнена с возможностью соединения дополнительным подпружиненным клапаном с выходным каналом регулируемого давления или с каналом слива.
Дополнительный подпружиненный клапан может быть установлен внутри золотника основного клапана или в дополнительной расточке корпуса основного клапана.
Сущность полезной модели поясняется на Фиг.2 - Фиг.5, где:
Фиг.2 - Клапан для управления давлением (вариант 1).
Фиг.3 - Клапан для управления давлением с дополнительным подпружиненным переключающим клапаном, установленным внутри золотника основного клапана (вариант 2).
Фиг.4 - Клапан для управления давлением с дополнительным подпружиненным переключающим клапаном, установленным в дополнительной расточке корпуса основного клапана (вариант 2).
Фиг.5 - Зависимость выходного давления от управляющего сигнала.
Клапан по варианту 1 (Фиг.2) содержит корпус 1 с каналом подвода давления питания 2, каналом слива 3 и выходным каналом регулируемого давления 4, с расточкой, содержащей золотник 5 и возвратную пружину 6, управляющий клапан 7 с электромагнитом 8. В золотнике 5 имеется канал 9, соединяющий выходной канал регулируемого давления 4 с правой полостью,
образованной расточкой в корпусе 1 и правым торцом золотника 5, и канал 10 с дросселем 11, соединяющий канал подвода давления питания 2 с левой полостью, образованной расточкой в корпусе 1 и левым торцом золотника 5 и сообщающейся с каналом слива через управляющий клапан 7. В золотнике выполнен дополнительный канал, соединяющий правую полость с каналом слива 3 и в котором установлен дополнительный клапан 12, подпружиненный пружиной 13, а в канале 9 установлен дополнительный дроссель 14.
Клапан по варианту 2 для управления давлением содержит корпус 1 с каналом подвода давления питания 2, каналом слива 3, выходным каналом регулируемого давления 4 и внутренней расточкой, в которой размещен золотник 5, имеющий внутри канал с дросселем 11, соединяющий канал подвода давления питания 2 с левой полостью, образованной расточкой в корпусе 1 и левым торцом золотника 5 и сообщающейся с каналом слива 3 через управляющий клапан 7, и канал, соединяющий выходной канал регулируемого давления 4 с правой полостью, образованной расточкой в корпусе 1 и правым торцом золотника 5 и содержащую возвратную пружину 6, воздействующую на золотник 5. В клапане правая полость выполнена с возможностью соединения дополнительным подпружиненным пружиной 16 клапаном 15 с выходным каналом регулируемого давления 4 или с каналом слива 3.
Дополнительный подпружиненный клапан 15 может быть установлен внутри золотника 5 основного клапана (Фиг.3) или в дополнительной расточке корпуса 1 основного клапана (Фиг.4).
Клапан (Фиг.2) работает следующим образом: при отсутствии тока в обмотке электромагнита 8 управляющий клапан 7 свободно сообщает левую полость, образованную расточкой в корпусе 1 и левым торцом золотника 5, с каналом слива 3 и давление в ней близко к давлению в канале слива, т.к. падение давления на дросселе 11 практически равно давлению питания. Под действием возвратной пружины 6 золотник 5 перемещается в крайнее левое
положение, соединяя выходной канал регулируемого давления 4 с каналом слива 3. Канал подвода давления питания 2 перекрыт золотником 5 от выходного канала регулируемого давления 4. Давление в выходном канале регулируемого давления 4 (в гидроцилиндре фрикциона) близко к нулю. При подаче тока в обмотку электромагнита 8 на управляющий клапан 7 действует усилие, определяемое величиной тока, уменьшается поток жидкости через дроссель 11 и в левой полости устанавливается давление, пропорциональное созданному электромагнитом 8 усилию. Когда усилие, создаваемое давлением в левой полости, превысит усилие возвратной пружины 6, золотник 5 смещается вправо, открывая путь жидкости из канала подвода давления питания 2 в выходной канал регулируемого давления 4. Давление в выходном канале регулируемого давления 4 через дроссель 14 и канал 9 в золотнике 5 передается в правую полость. Золотник 5 займет такое положение, при котором усилия, действующие на него справа и слева, уравновесятся. Давление в выходном канале регулируемого давления 4 при этом определяется величиной тока электромагнита 8. По достижении определенного давления в правой полости, на которое предварительным натяжением пружины 13 настроен дополнительный клапан 12, он сообщает правую полость с каналом слива 3 и давление в ней больше не увеличивается. При дальнейшем увеличении тока электромагнита 8 и, соответственно, увеличении давления в левой полости, равновесие сил, действующих на золотник 5, будет нарушено, и золотник 5 переместится в крайнее правое положение, обеспечивая надежное соединение выходного канала регулируемого давления 4 с каналом подвода давления питания 2 и подачу полного давления питания в гидроцилиндр фрикциона.
Зависимость давления в выходном канале регулируемого давления 4 от величины тока электромагнита 8 показано на Фиг.5. Характеристика имеет участки - зону нечувствительности ОА, участок плавного регулирования давления АВ, участок быстрого нарастания давления ВС и участок насыщения CD, на котором давление в выходном канале регулируемого
давления 4 не зависит от величины тока электромагнита 8 и равно давлению питания. Протяженность участка АВ определяется настройкой пружины 13 дополнительного клапана 12.
Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность регулирования в области малых давлений, наиболее важной для управления многими устройствами, в частности фрикционами включения передач в планетарных коробках перемены передач тяжелых транспортных машин. Это обеспечивает плавное безударное включение передач, что снижает динамические нагрузки на элементы трансмиссии, повышает долговечность работы трансмиссии и улучшает комфортность использования машины.
В некоторых случаях наличие дросселя 14 в канале, связывающем правую полость с выходным каналом регулируемого давления 4, является нежелательным, поскольку ограничивает скорость перемещения золотника 5. Для преодоления этого недостатка предлагаются конструкции клапана, в которых дросселя 14 нет. Для обеспечения требуемого вида статической характеристики использован дополнительный переключающий клапан 15 с пружиной 16.
В зависимости от требований к конструкции и условий работы возможно размещение дополнительного подпружиненного переключающего клапана 15 внутри золотника 5 (Фиг.3) или в корпусе 1 основного клапана (Фиг.4).
Если давление в левой полости, задаваемое усилием электромагнита 8, не достигает т.В (Фиг.5), переключающий клапан 15 (Фиг.3 и Фиг.4) удерживается пружиной 16 в исходном положении, сообщая правую полость с выходным каналом регулируемого давления 4, что обеспечивает формирование в выходном канале регулируемого давления 4 требуемого давления. Когда давление в левой полости превысит значение в т.В (Фиг.5), переключающий клапан 15 (Фиг.3 и Фиг.4), преодолевая усилие пружины 16, сместится в правое положение. При этом правая полость будет разобщена с выходным каналом регулируемого давления 4 и соединена с каналом слива
3. Давление в ней уменьшится и под действием давления в левой полости золотник 5 (Фиг.3 и Фиг.4) сместится в крайнее правое положение, сообщая выходной канал регулируемого давления 4 с каналом подвода давления питания 2. Зависимость давления в выходном канале регулируемого давления 4 от управляющего тока электромагнита 8 имеет вид, показанный на Фиг.5.
Таким образом, введение в конструкцию клапана дополнительных элементов, обеспечивающих при достижении заданного давления соединение правой полости с каналом слива, позволяет реализовать необходимую зависимость выходного давления от управляющего сигнала для точного регулирования в области малых давлений.