ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

Полезная модель относится к конструктивным элементам и принадлежностям пневмогидравлических систем и может быть использована, в частности в испытательном оборудовании, где требуется переключение потоков технологической жидкости, находящейся под высоким давлением.
Известен гидрораспределитель секционный с электрогидравлическим и дублирующим ручным управлением, включающий корпус с расположенным внутри золотником, крышку, закрепленную на корпусе соосно золотнику и имеющую расточку, в которой помещен поршень, связанный с одной своей стороны с органом управления и с другой стороны с золотником (пат. RU 45798, опубл. 27.05.2005). По известному решению орган управления включает рукоятку для ручного управления, жестко установленную на шток. Поршень соединен с золотником шарнирно, а со штоком может быть соединен также шарнирно или выполнен заодно. В известном решении предусмотрены три точных цилиндрических сопряжения деталей
золотника с корпусом,
крышки с корпусом и
поршня с крышкой.
Жесткая установка рукоятки на шток подразумевает невозможность ее движения относительно штока.
С пружиной золотник контактирует через втулку.
Уплотнение высокого давления на поршне выполнено с помощью уплотнительного кольца.
К недостаткам известного решения относятся
высокая трудоемкость, связанная с необходимостью выполнения трех точных сопряжений деталей;
возможность перекоса поршня в крышке в случае прикладывания усилия оператором к рукоятке не строго параллельно продольной оси гидрораспределителя из-за жесткого соединения рукоятки со штоком;
ограничение области применения гидрораспределителя по давлению технологической жидкости из-за наличия уплотнительного кольца, так как кольца из любых материалов имеют свой предел по уплотняемому давлению.
Известен гидрораспределитель секции механизированной крепи, включающий корпус с расточкой, в котором установлены пробка, соосно расположенные золотник с уплотнительными кольцами и подпружиненным защитным колпачком, втулка и гильза, в расточке которой установлены поршень, толкатель и поршень пилотного управления (пат. RU 2199013, опубл. 20.02.2003). Золотник контактирует с органом управления через шток. Как можно заключить из описания известного решения, шток представляет собой отдельную деталь, незакрепленную на золотнике, но имеющую с ним контакт по плоскому торцу (см. фиг. 2 к описанию). Обратной стороной - своим вторым плоским торцом - шток контактирует с поверхностью кулачка, связанного с рукояткой. Кулачок установлен с возможностью поворота вокруг оси, установленной в проушинах со смещением от оси золотника. В известном решении предусмотрены десять точных цилиндрических сопряжения деталей
золотника с пробкой,
золотника с втулкой,
золотника с поршнем,
золотника с защитным колпачком,
поршня с поршнем пилотном управления,
втулки с гильзой,
толкателя с гильзой,
толкателя с поршнем пилотного управления.
С пружиной золотник контактирует через защитный колпачок.
Уплотнение высокого давления выполнено с помощью уплотнительных элементов (колец) в количестве 16 штук.
К недостаткам известного решения относятся
высокая трудоемкость, связанная с необходимостью выполнения большого количества точных сопряжений деталей;
ограничение области применения гидрораспределителя по давлению технологической жидкости из-за наличия уплотнительного кольца, так как кольца из любых материалов имеют свой предел по уплотняемому давлению;
возможность самопроизвольного поворота рукоятки, например, из-за вибраций в процессе эксплуатации.
Кроме того, общим недостатком известных решений является применение промежуточной детали между золотником и пружиной, что повышает трудоемкость, себестоимость изготовления и сложность конструкции.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемой полезной модели - является гидрораспределитель для механизированных крепей, включающий корпус с каналами для подвода и отвода технологической жидкости, золотник, пружину, рукоятку управления, эксцентрик и два опорных элемента для пружины (пат. RU 2109957, опубл. 27.04.1998). По известному решению в расточке корпуса соосно друг другу размещены седло и защитная втулка. Золотник, выполненный сочетанием цилиндрических и конических элементов различного диаметра, входит в седло, защитную втулку и, одновременно, в расточку непосредственно в корпусе. Эксцентрик криволинейного типа (как видно из фиг. к описанию) совмещен с рукояткой управления и воздействует непосредственно на торец золотника. В известном решении применены два опорных элемента для пружины, из которых один выполнен на золотнике со стороны, противоположной эксцентрику и представляет собой дисковый элемент диаметром, большим, чем диаметры остальных частей золотника. Второй опорный элемент для пружины, называемый авторами известного решения гайкой, установлен в корпус по резьбе, выполненной в расточке корпуса соосно золотнику. В известном решении предусмотрены три точных цилиндрических сопряжения деталей
корпус с золотником,
корпус с защитной втулкой,
- защитная втулка с золотником.
Уплотнение высокого давления выполнено с помощью уплотнительных элементов (колец) в количестве 7 штук.
К недостаткам известного решения относятся
высокая трудоемкость, связанная с необходимостью выполнения большого количества точных сопряжений деталей, совмещения эксцентрика с рукояткой управления и применения криволинейного эксцентрика;
возможность заклинивания золотника из-за несоосности его диаметров, контактирующих с расточками в корпусе и в защитной втулке;
возможность заклинивания золотника из-за перекоса золотника во время скольжения по его торцу эксцентрика при повороте рукоятки управления;
ограничение области применения гидрораспределителя по давлению технологической жидкости из-за наличия уплотнительного кольца, так как кольца из любых материалов имеют свой предел по уплотняемому давлению;
возможность самопроизвольного поворота рукоятки, например, из-за вибраций в процессе эксплуатации.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение технологичности конструкции гидрораспределителя, сокращение рисков перекоса и заклинивания золотника, расширение области применения гидрораспределителя в область высоких давлений и предотвращение самопроизвольного поворота рукоятки управления из-за влияния вибраций в эксплуатации.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет совокупного применения следующих конструктивных решений
использования единственного точного цилиндрического сопряжения деталей - корпус с золотником;
применения дискового кругового эксцентрика, изготавливаемого отдельно от рукоятки управления;
исключения промежуточной детали между золотником и пружиной;
выполнения на рабочей поверхности эксцентрика двух лысок, расположенных друг напротив друга в зоне контакта эксцентрика с толкателем, при нахождении эксцентрика в крайних рабочих позициях;
воздействие эксцентриком на золотник через промежуточную деталь - толкатель.
Предлагаемый в качестве настоящей полезной модели гидрораспределитель поясняется чертежами. На фиг. 1 показан внешний вид предлагаемого гидрораспределителя, на фиг. 2 - продольный разрез в диаметральной плоскости, совпадающей с плоскостью отводящих каналов, на фиг. 3 - продольный разрез в диаметральной плоскости, совпадающей с плоскостью подводящих каналов.
Предлагаемый в качестве настоящей полезной модели гидрораспределитель включает корпус 1, являющийся основной несущей деталью.
В корпус 1 установлен золотник 2, имеющий кольцевую канавку 21. В корпусе 1 выполнены подводящие и отводящие каналы. При этом подводящие каналы, показанные на фиг. 3, выполнены так, что подвод к ним технологической жидкости осуществляется через штуцер 3. Отвод технологической жидкости из отводящих каналов осуществляется через штуцеры 4 и 5 (см. фиг. 1). В корпусе 1 выполнены также дренажные каналы 15 (см. фиг. 3) для отвода утечек технологической жидкости через дренажный штуцер 16. Концевые сечения дренажных каналов 15 выходят в области корпуса 1, близкие к его торцам, для отвода технологической жидкости из полости, где расположена пружина 7, с одной стороны, и из полости в крышке 9 под опорой 10, с другой стороны. В месте выхода начала сверления на наружную поверхность корпуса 1 каналы 15 заглушены. Заглушение каналов 15 может быть выполнено любым способом, известным из уровня техники, например, стальным шариком, поджатым винтом, как это показано на фиг. 3.
Кольцевая канавка 21 на золотнике 2 расположена так, что в исходном положении золотника 2, показанном на фиг. 2, она сообщает подводящий штуцер 3 с отводящим штуцером 4, а при нахождении золотника 2 во втором крайнем положении сообщает подводящий штуцер 3 с отводящим штуцером 5. В промежуточном положении штуцеры 3, 4, 5 разобщены между собой. Золотник 2 установлен в корпус 1 с диаметральным зазором от 5 мкм до 15 мкм. Меньшее значение зазора повышает риски заклинивания золотника и требует специальных мероприятий по обеспечению особо точной геометрической формы сопрягаемых деталей - задания жестких допусков их цилиндричности. Большее значение зазора приводит к повышенным утечкам технологической жидкости. Сопряжение золотника 2 с корпусом 1 является единственным точным - прецизионным - цилиндрическим сопряжением в предлагаемом гидрораспределителе, не требует установки уплотнительных колец для радиальных уплотнений и, за счет этого, позволяет значительно расширить диапазон рабочих давлений.
Золотник 2 опирается непосредственно на пружину 7 без использования промежуточных деталей. Это упрощает конструкцию, делает ее более технологичной, снижает себестоимость изготовления.
К торцам корпуса 1 прикреплены крышки 6 и 9. В крышке 6 выполнено резьбовое отверстие для установки пробки 8, являющейся опорой для пружины 7. В крышке 9 выполнено отверстие для установки опоры 10. Опора 10 установлена в крышку 9 с зазором, их сопряжение не является прецизионным. Опора 10 зафиксирована от выпадения из крышки 9 винтом 17. В опоре 10 выполнено отверстие для установки толкателя 11. Толкатель 11 установлен между золотником 2 и эксцентриком 12, поджат пружиной 7 через золотник 2 к эксцентрику 12 и не связанный с золотником 2 и толкателем 12.
Толкатель 11 установлен в опору 10 с зазором, их сопряжение не является прецизионным. На толкателе 11 выполнена канавка, куда установлено уплотнительное кольцо 19 (см. фиг. 3).
Уплотнение между крышками 6 и 9 и корпусом 1 осуществляется с помощью стандартных уплотнительных колец 18.
Уплотнение между штуцерами 3, 4, 5 и корпусом 1 выполнено в виде «металл по металлу»: на торцах штуцеров 3, 4, 5 имеется кольцевой поясок 20 для повышения давления в контакте с поверхностью торца корпуса 1 (фиг. 3). Такая технология широко применяется в топливной аппаратуре, является серийной, в частности, для производства заявителя, не требует для своего осуществления уникального оборудования или технологических процессов и является необходимой для достижения заявленного технического результата.
Как видно из фиг. 2, опора 10 имеет со стороны, противоположной корпусу 1, две проушины, в которые установлена ось 13. В варианте, показанном на фиг. 2 и не исключающем другие исполнения, в качестве оси 13 может быть использовано стандартное крепежное изделие типа «болт», при этом ось 13 может быть зафиксирована также стандартной гайкой 19.
На оси 13 установлен круговой дисковый эксцентрик 12. В эксцентрике 12 выполнено резьбовое отверстие, куда установлена рукоятка управления 14. Эксцентрик 13 имеет на рабочей поверхности две лыски 121, расположенные напротив друг друга в зоне контакта эксцентрика 13 с толкателем 11, при нахождении эксцентрика в крайних рабочих позициях.
Предлагаемый в качестве настоящей полезной модели гидрораспределитель работает следующим образом.
В исходном положении эксцентрик 12 находится в таком положении, которое соответствует минимальному расстоянию от торца толкателя 11 до оси 13 и, одновременно, максимальному удалению золотника 2 от крышки 6. Это положение показано на фиг. 2. При этом подводящий штуцер 3 через каналы и кольцевую канавку 21 на золотнике 2 сообщен с отводящим штуцером 4. При работе оборудования, к которому подключен предлагаемый гидрораспределитель (на фиг. условно не показано) возможны вибрации. Благодаря контакту эксцентрика 12 с толкателем 11 по плоской поверхности - лыске - 121, эксцентрик 13 сохраняет стабильное положение относительно корпуса 1 и при этом удерживает на месте толкатель 11 и золотник 2.
При необходимости переключения потока технологической жидкости на отводящий штуцер 5 рукояткой 14 поворачивают эксцентрик 12 вокруг оси 13 во второе крайнее положение, соответствующее максимальному расстоянию от торца толкателя 11 до оси 13 и, одновременно, минимальному удалению золотника 2 от крышки 6. При этом произойдет разобщение подводящего штуцера 3 с отводящим штуцером 4 и сообщение подводящего штуцера 3 с отводящим штуцером 5. Благодаря наличию только двух лысок 121 на рабочей поверхности эксцентрика 12, контактирующей с торцом толкателя 11, предлагаемый гидрораспределитель имеет два рабочих положения, соответствующие крайним положениям золотника 2 в корпусе 1. Все остальные положения эксцентрика 12 относительно толкателя 11 и золотника 2 относительно корпуса 1 являются неустойчивыми, своего рода зонами бифуркации. Гидрораспределитель будет стремиться вернуться в устойчивое положение и, за счет лысок 121, оставаться в нем.
Утечки технологической жидкости по прецизионному зазору отводятся через дренажный штуцер 16 в бак (на фиг. условно не показан).
Применение уплотнительных колец только для низкого давления технологической жидкости и уплотнение высокого давления за счет использования прецизионного зазора в сопряжении корпуса с золотником позволяет расширить диапазон давлений, в котором может работать гидрораспределитель.
Техническим результатом осуществления предлагаемой полезной модели является
обеспечение возможности применения гидрораспределителя для давлений, при которых невозможно использование уплотнительных колец для радиальных уплотнений,
повышение технологичности конструкции за счет сокращения количества точных цилиндрических сопряжений до минимума, применения кольцевого дискового эксцентрика, отделенного от рукоятки управления, вместо криволинейного, совмещенного с рукояткой управления, и исключения промежуточной детали между золотником и пружиной;
сокращение количества применяемых уплотнительных элементов для торцевых уплотнений.