СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ГИДРОПРИВОДА
HYDRAULIC DRIVE PROTECTION SYSTEM

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты от несанкционированного выброса рабочей жидкости из гидравлических систем строительно-дорожных, сельскохозяйственных, мелиоративных, лесотехнических, промышленных машин и оборудования с гидроприводом рабочих органов.
Известна система защиты гидропривода, содержащая насос, соединенный напорной линией с гидродвигателем через распределитель с подпружиненным золотником, снабженным гидравлическим фиксатором, подключенным к линии слива, и запорное устройство, установленное в напорной линии и подключенное своей входной полостью к выходу насоса. Запорное устройство выполнено в виде корпуса, с размещенным в нем подпружиненным золотником с выполненным со стороны входной полости осевым каналом, сообщенным отверстием через пружинную полость с установленным в ней упорным стержнем с выходной полостью, подключенной к входу распределителя, при этом в корпусе золотника выполнены радиальные каналы, сообщающие осевой канал с линией слива [Патент №1813937 F15В 20/00 - аналог].
Недостатком аналога является низкая надежность защиты гидропривода от несанкционированного выброса рабочей жидкости при разрушении рукавов высокого давления. Недостаток системы защиты гидропривода обусловлен тем, что при срабатывании запорного устройства в конце хода подпружиненного золотника между торцами золотника и основания упорного стержня образуется замкнутый несжимаемый объем рабочей жидкости, который препятствует перемещению золотника и надежному перекрытию выходной полости запорного устройства. При этом давление во впускной полости падает и золотник отходит от границы перекрытия потока, что вызывает колебательный процесс золотника и дросселирование жидкости в поврежденный трубопровод. Это снижает эффективность перекрытия потока запорным устройством, увеличивает время срабатывания устройства и, как следствие, увеличивает количество несанкционированного выброса рабочей жидкости в окружающую среду.
Наиболее близкой, по наибольшему числу общих существенных признаков и достигаемому техническому результату, является система защиты гидропривода, содержащая гидробак, насос, соединенный напорной гидролинией с гидродвигателем через распределитель и запорное устройство. Запорное устройство снабжено подпружиненными плунжером и клапаном, подвижный шток которого гидравлически сообщается с напорной гидролинией и свободно перемещается в упоре. Запорное устройство выполнено в виде корпуса с входной, выходной, сливной и глухой полостями, входным, выходным и сливным штуцерами с каналами, установленное в напорной линии и подключенное своей входной полостью к выходу насоса, а выходной - к распределителю, при этом в плунжере выполнена кольцевая проточка и радиальные отверстия, сообщающие осевой канал с линией слива [Патент РФ на ПМ №15763 - прототип].
Недостатком данной системы защиты гидропривода является низкая эффективность работы ее запорного устройства. Это обусловлено тем, что в момент срабатывания запорного устройства в выходной полости в конце хода плунжера межу торцами плунжера и упора образуется замкнутый несжимаемый объем рабочей жидкости «гидравлическая подушка», который препятствует перемещению плунжера и полному перекрытию выходного канала, что вызывает колебательный процесс плунжера, нарушение его равновесия, и, как следствие, приводит к увеличению времени перекрытия канала выходного штуцера, снижению эксплуатационной надежности устройства и эффективности системы защиты гидропривода, способствует увеличению количества несанкционированного выброса рабочей жидкости в окружающую среду при разрушении рукавов высокого давления, снижению экологической безопасности использования гидропривода машин.
Технический результат предлагаемого изобретения - повышение эффективности системы защиты гидропривода от несанкционированного выброса рабочей жидкости из гидравлической системы при разрушении рукавов высокого давления.
Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи - повышение эффективности работы системы защиты гидропривода от не санкционированного выброса рабочей жидкости из гидравлической системы, при разрушении рукавов высокого давления, за счет снижения колебательного процесса плунжера, повышение эксплуатационной надежности гидропривода и экологической безопасности использования гидропривода машин.
Техническая задача решается тем, что система защиты гидропривода, включающая гидробак, насос, соединенный напорной гидролинией с гидроприводом через распределитель, линию слива в гидробак и запорное устройство, включающее корпус с входной, выходной и глухой полостями, входным, выходным и сливным штуцерами с каналами, установленное в напорной гидролинии и подключенное своей входной полостью к выходу насоса, а выходной - к распределителю, с размещенным во входной полости подпружиненным плунжером, имеющим кольцевую проточку, совмещенную с радиальными отверстиями, и осевой канал, сообщенный с выходной полостью, которая перекрывается подпружиненным плунжерным клапаном, имеющим гидравлический подпор от гидронасоса; запорное устройство дополнительно оснащено разгрузочным клапаном со штуцером и жестко смонтированным в расточке упора запорного устройства, при этом разгрузочный клапан выполнен в виде полого цилиндра с размещенным внутри подпружиненным поршнем, снабженным уплотнительным кольцом из эластичного материала, причем поршень делит цилиндрическую полость разгрузочного клапана на две: поршневую полость, сообщающуюся с выходной полостью корпуса запорного устройства каналом, выполненным в упоре запорного устройства, и пружинную полость, сообщающуюся каналом штуцера с линией слива.
Сущность изобретения заключается в том, что запорное устройство системы защиты гидропривода дополнительно оснащено разгрузочным клапаном, включающем корпус со штуцером, при этом клапан выполнен в виде полого цилиндра, который жестко монтируется в расточке упора запорного устройства, причем цилиндрическая полость разгрузочного клапана сообщается с выходной полостью корпуса запорного устройства посредством канала. Внутри цилиндрической полости разгрузочного клапана размещен подпружиненный поршень, снабженный уплотнительным кольцом из эластичного материала, делящий внутренний объем цилиндрической полости на поршневую Е и пружинную Ж. Использование разгрузочного клапана позволяет исключить во время работы гидропривода колебательный процесс плунжера, устраняя возникновение - «гидравлической подушки» в виде несжимаемого объема жидкости в конце хода плунжера. При этом происходит перетекание данного объема рабочей жидкости в полость Е разгрузочного клапана, сжимая при этом пружину разгрузочного клапана и перемещая поршень, что способствует беспрепятственному перемещению плунжера на величину полного хода (h+t), где h - проходное сечение канала выходного штуцера, а t - расстояние от торца упора до образующей канала выходного штуцера. При этом устраняется колебательный процесс плунжера и обеспечивается надежное перекрытие проходного сечения h канала В выходного штуцера. Во избежание образования в полости Е «воздушной подушки», препятствующей перемещению поршня разгрузочного клапана, пружинная полость Ж сообщается через канал штуцера разгрузочного клапана с линией слива (атмосферой).
Таким образом, использование в запорном устройстве разгрузочного клапана предотвращает при разрыве рукавов высокий, в сравнении с прототипом, несанкционированный выброс рабочей жидкости из гидросистемы, а следовательно, повышает эффективность защиты гидропривода, а также эксплуатационную надежность и экологическую безопасность окружающей среды.
Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом - на чертеже схематично представлен общий вид устройства.
Устройство системы защиты гидропривода включает в себя гидробак 1, насос 2, напорную гидролинию 3, линию слива 4 в гидробак, гидрораспределитель 5, гидродвигатель 6, запорное устройство 7, разгрузочный клапан 8, снабженный штуцером 9.
Запорное устройство 7 включает в себя корпус 10, снабженный входным 11, выходным 12, сливным 13 штуцерами с каналами В и Г соответственно, и упором 14. Внутри корпуса 10 запорного устройства 7 размещен подпружиненный плунжер 15 с входной полостью А. Плунжер 15 размещается в корпусе 10 на расстоянии его полного хода, равном (h+t), где h - проходное сечение канала выходного штуцера 12, а t - расстояние от торца упора 14 до образующей канала выходного штуцера 12, с образованием между плунжером 15 и торцем упора 14 выходной полости Б. По наружной поверхности плунжера 15 выполнена кольцевая проточка 16 на расстоянии от вертикальной оси сливного штуцера 13 - (h+t), равном полному ходу плунжера 15, и радиальные отверстия 17 на расстоянии от вертикальной оси сливного штуцера 13 - (h+1), равном также полному ходу плунжера 15. Входная полость А сообщается с выходной полостью Б корпуса 10 посредством осевого канала 18, который перекрывается подпружиненным плунжером 19 с возможностью его свободного перемещения в сквозном отверстии 20 упора 14 с образованием полости Д. Оба плунжера 15 и 19 подпружинены упругими элементами 21 и 22. При этом один из торцов плунжера 19 выполнен конусообразным 23 с буртиком 24, который является упором пружины 21. Разгрузочный клапан 8 выполнен в виде полого цилиндра с размещенным внутри подпружиненным пружиной 25 поршнем 26, снабженным уплотнительным кольцом 27, выполненным из эластичного материала, например резины, и жестко смонтированным, например, резьбовым соединением в расточке упора 14 запорного устройства 7. Внутренний объем разгрузочного клапана 8 содержит две полости: поршневую полость Е и пружинную полость Ж, при этом полость Е разгрузочного клапана 8 сообщается с выходной полостью Б запорного устройства каналом 28, выполненным в упоре 14 запорного устройства 7.
Система защиты гидропривода работает следующим образом.
При неработающем гидроприводе давление рабочей жидкости в полостях А, Б и В запорного устройства 7 одинаковое и равно номинальному. При этом плунжер 15 входной полости подпирается пружиной 22 и находится в крайнем левом положении. Плунжер 19 выходной полости Б находится в равновесном состоянии под действием силы давления на плунжер 19, создаваемого насосом 2 со стороны глухой полости Д и выходной полости Б, при этом полости А и Б сообщаются через осевой канал 18 плунжера 15.
При включении гидрораспределителя 5 рабочая жидкость через канал 18 из входной полости А поступает в выходную полость Б и через канал В выходного штуцера 12 под рабочим давлением поступает в гидродвигатель 6. При этом перепад давления рабочей жидкости в полостях А и Б незначительный.
При разрыве рукавов питания гидродвигателя 6 давление во выходной полости Б мгновенно падает и из-за перепада давления рабочей жидкости в полостях А и Б плунжер 15 входной полости, преодолевая сопротивление пружины 22, движется вправо до торца упора 14, перекрывая проходное сечение канала 18 и сечение h выходного канала штуцера 12, при этом проточка 16 и радиальные отверстия 17 плунжера 15 сообщаются со сливным каналом Г штуцера 13 и гидробаком 1, и рабочая жидкость от насоса 2, минуя поврежденную гидролинию высокого давления гидродвигателя 6, через напорную гидролинию 3, полость А, проточку 16 и радиальные отверстия 17 плунжера 15 направляется в канал Г и далее на слив в гидробак 1. Одновременно рабочая жидкость вытесняется из полости Б в полость Е разгрузочного клапана 8 и, сжимая пружину 25, перемещает поршень 26. После устранения неисправности (замена поврежденного рукава высокого давления) рабочая жидкость из полости Е разгрузочного клапана 8 под действием пружины 25 вытесняется обратно в полость Б и поршень 26 возвращается в исходное положение.
Таким образом, предлагаемое изобретение, в сравнении с прототипом, повышает эффективность системы защиты гидропривода от несанкционированного выброса рабочей жидкости из гидросистемы, а также существенно повышает эксплуатационную надежность и экологическую безопасность использования гидропривода рабочих органов машин.