ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ВЕНТИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
HYDRAULIC VALVE DEVICE

Изобретение относится к гидравлическому вентильному устройству, содержащему по меньшей мере два вентильных модуля, каждый из которых имеет систему питающего канала, оснащенную каналом высокого давления и каналом низкого давления, систему рабочего трубопровода, оснащенную по меньшей мере одним рабочим трубопроводом, одно направляющее вентильное средство, расположенное между системой питающего канала и системой рабочего трубопровода, и компенсационное устройство, на которое действует давление, имеющееся в средстве определения нагрузки.
Такое гидравлическое вентильное устройство используется в транспортных средствах, производственных установках и других агрегатах, в которых требуется управлять несколькими гидравлическими силовыми цилиндрами или приводами. В связи с этим для каждого привода предусмотрен отдельный вентильный модуль. Чтобы упростить снабжение вентильных модулей гидравлической жидкостью, вентильные модули обычно соединяют друг с другом, вследствие чего в систему питающего канала входят канал высокого давления и канал низкого давления, проходящие через все вентильные модули. В зависимости от назначения используемого привода каждый вентильный модуль имеет один или два рабочих трубопровода, управляемые направляющим вентильным средством. Во многих случаях направляющее вентильное средство также обеспечивает количественное управление гидравлической жидкостью, подаваемой в рабочие трубопроводы. Для того чтобы упростить это количественное управление, в конструкции предусмотрено компенсационное устройство, которое гарантирует, что давление на направляющем вентильном средстве, или точнее на измерительной диафрагме в или у направляющего вентильного средства, остается постоянным. С приводом одностороннего действия, предназначенным, например, только для поднятия груза, требуется использовать лишь один рабочий трубопровод. Для привода двустороннего действия необходимы два рабочих трубопровода.
В качестве компенсационного устройства можно использовать, например, компенсационный вентиль, на который в направлении открывания действуют сила пружины и давление, имеющееся в трубке определения нагрузки, а в направлении закрывания действует давление, имеющееся после компенсационного вентиля.
Во многих случаях желательно ограничить максимальное давление открывания этого компенсационного вентиля, а значит и максимальное давление в рабочем трубопроводе. Для этой цели часто используют вентиль ограничения давления, который открывается при слишком высоком давлении и обеспечивает вытекание гидравлической жидкости до тех пор, пока давление не достигнет желаемого значения.
Задача данного изобретения заключается в увеличении числа способов управления гидравлическим вентильным устройством.
В отношении гидравлического вентильного устройства, упомянутого во введении, эта задача решена таким образом, что средство определения нагрузки по меньшей мере одного вентильного модуля содержит приспособление изменения давления, которое отличается от приспособления изменения давления, имеющегося в средстве определения нагрузки другого вентильного модуля.
Благодаря данному изобретению можно проще осуществлять целенаправленную установку давления компенсационного устройства. Становится возможным управлять всеми вентильными модулями неодинаковым образом. Причем не посредством, или не только посредством, величины давления, задаваемого компенсационным устройством. Это давление можно изменять, например, оснастив средства компенсации давления пружинами разной силы. В большей степени это относится к управлению компенсационными устройствами. Кроме того, благодаря изобретению различные средства управления могут функционировать с учетом особенностей отдельно взятых приводов.
В предпочтительном случае приспособление изменения давления одного вентильного модуля имеет вентиль ограничения давления, который является общим для всех вентильных модулей, причем указанный вентиль ограничения давления подсоединен к основной трубе определения нагрузки, проходящей через все вентильные модули. В этом случае можно заранее задать наибольшее значение давления определения нагрузки, которое будет влиять на управление компенсационным устройством.
В предпочтительном случае вентиль ограничения давления расположен во впускном модуле. Обычно впускной модуль снабжен подающим трубопроводом и обеспечивает поступление гидравлической жидкости из этого трубопровода в канал высокого давления. Это значит, что для всех вентильных модулей можно использовать один вентиль ограничения давления, если этот вентиль расположен во впускном модуле.
Согласно предпочтительному варианту изобретения в вентильном модуле, оснащенном двумя рабочими трубопроводами, для каждого из этих рабочих трубопроводов предусмотрена трубная секция определения нагрузки, причем приспособление изменения давления, расположенное в этом вентильном модуле, содержит один вентиль ограничения давления в каждой трубной секции определения нагрузки. В этом случае компенсационным устройством можно управлять даже с учетом давления в связанных рабочих трубопроводах. Такое решение является предпочтительным, например, при использовании вентильного приспособления со средством захвата, для которого максимальное давление в направлении захвата должно быть меньше, чем в противоположном направлении, чтобы оно не могло повредить захватываемые изделия. При этом другие приводы, подсоединенные к этому же вентильному приспособлению, могут обладать возможностью функционирования при более высоком или более низком максимальном давлении. Данное свойство становится возможным реализовать благодаря тому, что давление определения нагрузки в одном рабочем трубопроводе можно задавать независимо от другого рабочего трубопровода.
В предпочтительном случае компенсационное устройство подсоединено к выпуску двухходового вентиля, впуски которого подсоединены к вентилям ограничения давления. Этот двухходовой вентиль передает более высокое из двух давлений, заданных в компенсационном устройстве вентилями ограничения давления.
В предпочтительном случае в вентильном модуле, оснащенном двумя рабочими трубопроводами, для каждого из этих рабочих трубопроводов предусмотрена трубная секция определения нагрузки, причем эти трубные секции определения нагрузки подсоединены к компенсационному устройству через двухходовой вентиль, при этом приспособление изменения давления содержит вентиль ограничения давления, который ответвляется от трубки, проходящей от выпуска двухходового вентиля. В этом случае на компенсационное устройство действует большее из двух давлений нагрузки, имеющихся в рабочих трубопроводах, которые при этом могут быть ограничены до определенной величины приспособлением изменения давления. Однако величину предельного давления этого вентильного модуля можно задавать независимо от величины предельного давления другого вентильного модуля.
В предпочтительном случае в вентильном модуле компенсационное устройство подсоединено к трубной секции определения нагрузки, а приспособление изменения давления имеет вентиль ограничения давления, который ответвляется от основной трубки определения нагрузки. В этом случае компенсационным устройством можно управлять при помощи давления определения нагрузки, имеющегося в другом вентильном модуле. Таким образом, отдельные приводы, управляемые указанными вентильными модулями, можно связывать отношением взаимозависимости.
В предпочтительном случае основная трубка определения нагрузки имеет двухходовой вентиль в каждом вентильном модуле, этот двухходовой вентиль передает более высокое давление либо от своего вентильного модуля, либо от соседнего вентильного модуля в основную трубку определения нагрузки, при этом указанный вентиль ограничения давления ответвляется за выпуском двухходового вентиля. В этом случае можно гарантировать, что начиная с некоторого участка основной трубки определения нагрузки компенсационные вентили всех последующих вентильных модулей управляются вентилем ограничения давления.
Это, в частности, имеет место, если приспособление управления давлением одного вентильного модуля включает в себя вентиль ограничения давления другого вентильного модуля, ответвляющийся от основной трубки определения нагрузки, причем указанный вентиль ограничения давления размещен ниже в каскаде двухходовых вентилей, имеющемся в основной трубке определения нагрузки. В этом случае для нескольких вентильных модулей требуется лишь один вентиль ограничения давления. Этот вентиль ограничения давления уменьшает наибольшее давление, существующее в каскаде, до заранее заданной величины. В этом случае компенсационным устройством можно управлять только посредством этой уменьшенной величины.
Кроме того, поставленная задача в отношении гидравлического вентильного устройства, упомянутого во введении, решена за счет того, что приспособление изменения давления, имеющееся в вентильном модуле, включает в себя вентиль ограничения давления другого вентильного модуля, ответвляющийся от основной трубки определения нагрузки, причем указанный вентиль ограничения давления размещен ниже в каскаде двухходовых вентилей, имеющемся в основной трубке определения нагрузки. В этом случае с группой из нескольких вентильных модулей может использоваться один вентиль ограничения давления, размещенный ниже по каскаду двухходовых вентилей и обеспечивающий управление давлением всех компенсационных устройств, входящих в указанную группу вентильных модулей.
Кроме того, поставленная задача в отношении гидравлического вентильного устройства, упомянутого во введении, решена за счет того, что в вентильном модуле, оснащенном двумя рабочими трубопроводами, для каждого из этих рабочих трубопроводов предусмотрена трубная секция определения нагрузки, причем указанные трубные секции определения нагрузки подсоединены к компенсационному устройству через двухходовой вентиль, при этом приспособление изменения давления содержит вентиль ограничения давления, который ответвляется от трубки, проходящей от выпуска двухходового вентиля. В этом случае для обоих рабочих трубопроводов обеспечивается одинаковое управление давлением.
Далее изобретение описано на примере его предпочтительного варианта выполнения, раскрытого со ссылкой на единственный чертеж, схематически изображающий гидравлическое вентильное устройство.
Согласно показанному варианту гидравлическое вентильное устройство 1 содержит пять вентильных модулей 2-6, объединенных в блок путем размещения бок о бок друг за другом. Соединительные трубопроводы этих модулей взаимно совмещены в пределах их располагаемых рядом с друг другом сторон.
К одной стороне блока подсоединен впускной модуль 7, тогда как к другой его стороне подсоединен оконечный модуль 8. Впускной модуль 7 оснащен трубопроводом Р высокого давления, сообщающимся с каналом 9 высокого давления, проходящим через все вентильные модули 2-6.
Кроме того, впускной модуль 7 имеет трубопровод LS определения нагрузки, который подсоединен к основной трубке 10 определения нагрузки, тоже проходящей через все вентильные модули 2-6 и оконечный модуль 8. В основной трубке определения нагрузки размещен каскад двухходовых вентилей 11. Основная трубка 10 определения нагрузки сообщается с выпуском и с одним из впусков каждого двухходового вентиля 11. Каждый из оставшихся впусков двухходовых вентилей 11 подсоединен к трубке 12а-12е, которая может иметь различные воплощения в отдельных вентильных модулях 2-6. В образованном каскаде впускной модуль 7 находится «снизу», а оконечный модуль 8 «сверху».
Основная трубка 10 определения нагрузки, пройдя через оконечный модуль 8, сообщается с Т0-трубкой 13, подсоединенной к Т0-порту впускного модуля 7. Т0-трубка 13 через вентиль 14 одностороннего действия сообщается с трубкой 15 низкого давления, ведущей к трубопроводу Т низкого давления в оконечном модуле 8. К трубопроводу Р высокого давления может быть подсоединен насос или какой-либо другой источник давления. К трубопроводу Т низкого давления подсоединен бак или другой резервуар.
Вентильные модули 2-6 имеют схожие конструкции, согласно которым каждый вентильный модуль содержит направляющее вентильное средство 16, оснащенное задвижкой 17, которая при своем нейтральном положении (показано на чертеже) прерывает сообщение между каналом 9 высокого давления и каналом 15 низкого давления, с одной стороны, и двумя рабочими трубопроводами А, В, с другой стороны. При указанном нейтральном положении трубка 12а-12е сообщается через двухходовой вентиль 18 с Т0 трубкой, так что в нейтральном положении в трубках 12а-12е по существу устанавливается давление, имеющееся в трубопроводе Т или ТО низкого давления.
Задвижку 17 можно смещать в два рабочих положения. При одном рабочем положении рабочий трубопровод А сообщается с каналом 9 высокого давления через компенсационный вентиль 19, а рабочий трубопровод В сообщается с каналом 15 низкого давления. При другом рабочем положении рабочий трубопровод В сообщается с каналом 9 высокого давления, а рабочий трубопровод А сообщается с каналом 15 низкого давления.
Компенсационный вентиль 19 имеет компенсационную задвижку 20, на которую в направлении открывания действуют пружина 21 и давление в подсоединенной трубке 12а-12е, а в направлении закрывания действует давление в трубной секции 22, проходящей между компенсационным вентилем 19 и впуском направляющего вентильного средства 16. Впуск компенсационного вентиля 19 подсоединен к каналу 9 высокого давления.
Компенсационный вентиль 19 гарантирует, что падение давления на направляющем вентильном средстве 16, или точнее на приспособлении измерительной диафрагмы в направляющем вентильном средстве 16, будет так велико, что оно будет соответствовать силе пружины 21. Это справедливо по меньшей мере до тех пор, пока поддерживаются специальные условия давления.
Вкратце, компенсационный вентиль 19 работает следующим образом. Пока направляющее вентильное средство 16 находится в нейтральном положении, трубки 12а-12е и трубная секция 22 не испытывают действия давления. Компенсационная задвижка 20 смещается пружиной 21 в положение открывания. При этом она регулируется пружиной 21 и давлением, имеющимся в трубной секции 22, стремясь занять положение, при котором давление в трубной секции 22 соответствует силе пружины 21.
При приведении в действие направляющего вентильного средства 16 возрастает давление в одном из рабочих трубопроводов А, В, а значит и в трубной секции 23а-23е, 24а-24е определения нагрузки. Это давление используется и модифицируется различными способами для активации компенсационного вентиля 19.
В вентильном модуле 2 большее из двух давлений, имеющихся в трубных секциях 23а, 24а определения нагрузки, немедленно передается в трубку 12а через двухходовой вентиль 18. Отсюда давление достигает вентильной задвижки 20 в направлении ее открывания, вследствие чего компенсационный вентиль открывается. Здесь имеет место ограничение давления, поскольку во впускном модуле 7 от основной трубки определения нагрузки ответвляется вентиль 25 ограничения давления. Этот вентиль 25 ограничивает давление в основной трубке 10 определения нагрузки до заранее заданной величины. В свою очередь, это ограничивает давление, под действием которого компенсационная задвижка 20 может перемещаться в направлении открывания, а значит имеет место автоматическое ограничение давления в рабочих трубопроводах А, В вентильного модуля 2.
Такое техническое решение раскрывает первый способ управления компенсационным вентилем 19 вентильного модуля, направленный на то, чтобы в рабочих трубопроводах А, В не превышалось заранее заданное давление.
В вентильном модуле 3 реализован другой способ. В этом случае каждая трубная секция 23b, 24b определения нагрузки содержит вентили 26, 27 ограничения давления, вследствие чего максимальное давление, действующее на впусках двухходового вентиля 18, может быть ограничено в зависимости от направления, в котором активируется двигатель, подсоединенный к рабочим трубопроводам А, В. Если, например, к рабочим трубопроводам А, В вентильного модуля 3 подсоединено средство захвата, то в направлении закрывания этим средством захвата можно оперировать при более низком максимальном давлении, чем в направлении открывания.
Если давление в трубной секции 23b, 24b определения нагрузки превышает величину, предустановленную вентилем 26 или 27 ограничения давления, то вентиль 26, 27 ограничения давления ограничивает это давление. В результате для открывания компенсационного вентиля 19 может быть использовано только указанное ограниченное давление. Соответственно, в каждом из двух рабочих трубопроводах А, В давление ограничивается независимо. Это значит, что вентильный модуль 3 реализует независимое ограничение давления.
В вентильном модуле 4 компенсационный вентиль 19 приводится в действие подобным образом. Однако в этом случае предусмотрен только один вентиль 28 ограничения давления, ответвленный от трубки 12с. Через двухходовой вентиль 18 трубка 12с передает более высокое из двух давлений, имеющихся в трубных секциях 23с, 24с определения нагрузки. Таким образом, для обоих рабочих трубопроводов А, В можно задавать одинаковое максимальное давление.
В вентильном модуле 5 компенсационный вентиль 19 тоже управляется давлением в трубке 12d, сообщающейся с двухходовым вентилем 18, передающим более высокое давление из двух давлений от трубных секций 23d, 24d определения нагрузки. Однако в данном случае к основной трубке 10 определения нагрузки подсоединен вентиль 29 ограничения давления, ограничивающий давление в основной трубке определения нагрузки этого вентильного модуля 5. Вследствие уменьшения давления в основной трубке 10 определения нагрузки уменьшается давление и в трубке 12d, подсоединенной через двухходовой вентиль 11. Вследствие этого в направлении открывания компенсационный вентиль 19 открывается меньше.
Это уменьшение давления передается через двухходовой вентиль 11 вентильного модуля 5 в вентильный модуль 6, подсоединенный выше по каскадному соединению двухходовых вентилей 11, вследствие чего в трубке 12е вентильного модуля 6 имеется соответственно уменьшенное давление. Однако в модулях 2-4, установленных ниже по каскадному соединению двухходовых вентилей 11, указанного уменьшения давления в основной трубке 10 определения нагрузки не происходит.
Согласно проиллюстрированному варианту изобретения вентильное устройство содержит несколько вентильных модулей 2-6, оснащенных разными приспособлениями изменения давления, в результате чего, управляя компенсационными вентилями 19, давление можно ограничивать различными способами.
Также возможна ситуация, когда не все вентильные модули 2-6 имеют разную конструкцию - например, в вентильном устройстве 1 имеются только два различных вида вентильных модулей.
Кроме того, следует отметить, что соединять друг с другом можно только вентильные модули 4, имеющие общий вентиль 28 ограничения давления для обоих рабочих трубопроводов А, В.
Также возможна ситуация, когда соединены друг с другом только вентильные модули 5, 6. В этом случае в вентильном модуле 5 предусмотрено приспособление управления давлением в виде вентиля 29 ограничения давления, который действует на вентильные модули, расположенные выше в каскаде двухходового вентиля.
Во всех случаях можно гарантировать, что при активировании компенсационных вентилей 19 рабочими трубопроводами А, В будет теряться совсем немного жидкости, поскольку соответствующие давления в виде сигнальных давлений передаются только от трубок определения нагрузки, а не от рабочих трубок.
Согласно чертежу все вентильные модули 2-6 оснащены двумя рабочими трубопроводами А, В. Однако во многих случаях, в частности, когда к вентильному модулю 2-6 подсоединен только гидравлический привод одностороннего действия, для функционирования достаточно только одного рабочего трубопровода. Кроме того, в этом случае можно приводить в действие только один рабочий трубопровод, тогда как другой рабочий трубопровод просто присоединяют к трубке 15 низкого давления. Это зависит от используемых гидравлических приводов.