СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ, СЛУЖАЩЕГО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЛИНИЙ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
CONNECTION ELEMENT FOR CONNECTION USED FOR CONNECTION OF WORKING MEDIUM PRESSURE LINES

Изобретение относится к соединительному элементу для соединения, в частности, гидравлического соединения, служащего для соединения линий рабочей среды под давлением в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение относится к толкателю клапана для соединительного элемента.
В уровне техники известно множество соединительных элементов для соединений, в частности, для гидравлических соединений. Гидравлические соединения, а именно сочетание соединительной муфты и соединительного ниппеля, служат для соединения двух участков линии рабочей среды под давлением и часто используются для соединения гидравлического оборудования с гидравлическим источником, например, для соединения инструмента или приспособления с сельскохозяйственной техникой или строительной техникой.
В уровне техники известны соединительные элементы, в которых канал потока герметизируется поддерживаемой по центру нажимной втулкой за счет того, что нажимная втулка находится в по меньшей мере опосредованном контакте с головкой толкателя клапана при ее нахождении в закрытом положении. В данном случае между головкой толкателя клапана и нажимной втулкой расположено уплотнение.
Например, такое гидравлическое соединение, имеющее соединительный элемент, в котором нажимная втулка для закрытия канала потока упирается в головку толкателя клапана, известно из ЕР 1273844 В1. Нажимная втулка смещается пружиной в направлении своего закрытого положения и работает по меньшей мере частично через уплотнение вместе с головкой толкателя клапана.
Чтобы открыть канал потока, в соответствии с ЕР 1273844 В1 нажимная втулка перемещается из своего закрытого положения в направлении своего открытого положения под действием соединительного ниппеля, который, например, вставляется в соединительную муфту, посредством чего канал потока открывается. Перемещение нажимной втулки из закрытого положения в открытое положение всегда происходит, преодолевая действие силы пружины, которая перемещает нажимную втулку в ее закрытое положение. В закрытом положении нажимная втулка прилегает к головке толкателя клапана и оказывает усилие на толкатель клапана параллельно оси соединения соединительного элемента. Это усилие состоит, среди прочего, из нагрузки пружины на нажимную втулку и зависящих от давления усилий на нажимную втулку в направлении ее закрытого положения.
Соединительные элементы, известные в уровне техники, связаны с риском того, что при очень высоком давлении, в частности, при достижении давления разрыва соединительного элемента, части соединительного элемента разъединяются или отрываются, что представляет собой угрозу безопасности для лиц, находящихся поблизости.
В связи с этим задача настоящего изобретения заключается в обеспечении соединительного элемента и толкателя клапана, при которых безопасность для пользователя повышается при одновременном сохранении или повышении рабочих характеристик соединительного элемента.
Вышеупомянутая задача решается с помощью общего соединительного элемента за счет того, что внутренний корпус и/или нажимная втулка имеют/имеет средства, с помощью которых усилие(я) от нажимной втулки, действующее(ие) на головку толкателя клапана, могут быть ограничены. Ограничение в этом контексте всегда означает как абсолютное ограничение до фиксированного порогового значения, так и процентное уменьшение усилия.
Соединительный элемент представляет собой часть соединения, в частности, гидравлического соединения, служащего для соединения линий рабочей среды под давлением, и образовано, например, в виде соединительной муфты или в виде соединительного ниппеля. Таким образом, соединение содержит соединительную муфту, а также соединительный ниппель соответственно, причем соединительный ниппель вставляется в соединительную муфту для соединения каналов потока соединительной муфты и соединительного ниппеля друг с другом. Соединительный элемент предпочтительно имеет номинальную ширину, составляющую 19, 16 или 12,5.
Соединительный элемент может быть соединен с соответствующим вторым соединительным элементом посредством, например, винтового соединения или защелочного соединения. Соединительный элемент содержит корпус, канал потока для рабочей среды под давлением, толкатель клапана, нажимную втулку и внутренний корпус.
Корпус соединительного элемента имеет центральную ось А соединения, которая проходит между первым концом соединительного элемента, к которому может быть присоединена линия рабочей среды под давлением, и вторым концом, на котором происходит соединение с дополнительным соединительным элементом соединения. Предпочтительно, компоненты соединительного элемента являются осесимметричными относительно оси А соединения. Например, внутренний корпус или в случае соединительной муфты внутренний корпус является осесимметричным и имеет форму втулки. Дополнительно, перемещение подвижных компонентов соединительного элемента предпочтительно всегда происходит параллельно оси А соединения.
В частности, корпус ограничивает по меньшей мере часть канала потока, при этом дальнейшая часть канала потока подходящим образом ограничена дополнительными компонентами соединительного элемента. Например, канал потока ограничен по меньшей мере корпусом, внутренним корпусом и нажимной втулкой.
Предпочтительно, корпус содержит соединительный компонент и скользящую муфту. Соединительный компонент предпочтительно привинчен к основному корпусу, при этом основной корпус одновременно фиксирует внутренний корпус на соединительном компоненте. Основной корпус предпочтительно также выполнен в форме втулки. Предпочтительно, между внутренним корпусом и соединительным компонентом расположено уплотнение, в частности, на одном упорном торце внутреннего корпуса. Внешняя скользящая муфта удерживается на основном корпусе с возможностью скольжения между открытым положением и положением удержания. В свою очередь, основной корпус окружает внутренний корпус.
Предпочтительно, в основном корпусе обеспечено множество периферийных канавок, в которых расположены удерживающие элементы, в частности, удерживающие шарики. В открытом состоянии удерживающие элементы расположены в канавках основного корпуса и работают совместно с соответствующей внутренней периферийной канавкой в скользящей муфте так, что скользящая муфта надежно удерживается в своем открытом положении. Между основным корпусом и скользящей муфтой, например, расположена пружина втулки, которая толкает скользящую муфту в ее открытое положение к удерживающим элементам в направлении заблокированного положения скользящей муфты. В этом состоянии дальнейшее перемещение скользящей муфты предотвращается удерживающими элементами. Соединительный элемент дополнительно содержит поршень, который направляется внутри основного корпуса и предотвращает движение удерживающих элементов при нахождении скользящей муфты в открытом положении.
Когда поршень сдвигается в направление внутреннего корпуса, например, вследствие введения соответствующего второго соединительного элемента в первый соединительный элемент, например, соединительного ниппеля в соединительную муфту, при определенном положении поршня блокировка удерживающих элементов изначально осуществляется с помощью части второго соединительного элемента до тех пор, пока удерживающие шарики не смогут перейти в наружную периферийную канавку второго соединительного элемента. В этом момент стопорная втулка, которая теперь освобождена для перемещения, приводится в свое положение блокировки пружиной втулки, при этом удерживающие элементы впоследствии блокируются областью блокировки скользящей муфты. Таким образом, скользящая муфта перемещается до тех пор, пока она не войдет в контакт с блокирующим элементом, расположенным на основном корпусе - в заблокированном положении скользящей муфты. Удерживающий элемент, например, выполнен в виде пружинного стопорного кольца, расположенного в основном корпусе на его внешней периферии.
Для отделения соединительных элементов соединения, которые присоединены таким образом, скользящая муфта должна вручную перемещаться в ее открытое положение преодолевая усилие пружины втулки, посредством чего удерживающие элементы могут снова входить во внутреннюю периферийную канавку стопорной втулки, и, таким образом, обеспечивается возможность отсоединения второго соединительного элемента.
Толкатель клапана удерживается в соединительном элементе таким образом, что толкатель клапана расположен по центру в канале потока. Вследствие этого, канал потока окружает толкатель клапана, расположенный в канале потока, так что рабочая среда под давлением, в частности, течет вокруг вала толкателя клапана и головки толкателя клапана при работе. Предпочтительно, что головка толкателя клапана представляет собой часть упорного торца с плоским уплотнением на втором конце соединительного элемента.
Толкатель клапана расположен таким образом, что он окружен внутренним корпусом и нажимной втулкой. Предпочтительно, нажимная втулка направляется внутри внутреннего корпуса, который соединен с корпусом неподвижным или подвижным образом, таким образом, что нажимная втулка может скользить параллельно оси А соединения между закрытым положением, в котором канал потока герметизируется нажимной втулкой, и открытым положением, в котором канал потока открывается нажимной втулкой. В частности, обеспечена пружина сжатия, которая оказывает усилие на нажимную втулку в направлении ее закрытого положения так, что нажимная втулка всегда приводится в ее закрытое положение пружиной сжатия.
В закрытом положении нажимной втулки герметизация канала потока осуществляется за счет того, что нажимная втулка по меньшей мере опосредованно контактирует с головкой толкателя клапана. Таким образом, обеспечено, что нажимная втулка непосредственно, опосредованно - например, через уплотнение - или частично непосредственно и частично опосредованно контактирует с головкой толкателя клапана. Предпочтительно, между нажимной втулкой и головкой толкателя клапана всегда обеспечено уплотнение. Например, уплотнение расположено в периферийной канавке в головке толкателя клапана. Предпочтительно, уплотнение прилегает к внутренней периферии нажимной втулки.
Нажимная втулка выполнена и расположена так, что она контактирует с головкой толкателя клапана таким образом, что усилие от нажимной втулки, параллельное оси А соединения, действует на головку толкателя клапана. Это усилие, в частности, состоит из усилия пружины сжатия, действующего на нажимную втулку, и составляющих усилия, возникающих в результате присутствия находящейся под давлением рабочей среды в канале потока, которая действует на нажимную втулку и оказывает усилие на нажимную втулку в направлении головки толкателя клапана.
Таким образом, когда давление прикладывается в закрытом канале потока, толкатель клапана нагружается, с одной стороны, давлением, действующим на него, а, с другой стороны, усилием, прикладываемым нажимной втулкой. По мере увеличения давления в канале потока, например, вал толкателя клапана растягивается вследствие осевого напряжения, что в том случае, если усилие на толкателе клапана не сдерживается, может привести к отрыву головки толкателя клапана или толкателя клапана в области вала или в области установки толкателя клапана.
Для ограничения усилия/усилий, в частности, параллельных оси А соединения, со стороны нажимной втулки на толкатель клапана, внутренний корпус и/или нажимная втулка включаю(е)т в себя средства, посредством которых усилие может быть ограничено. Например, обеспечено, что такое средства на внутреннем корпусе и/или нажимной втулке действуют таким образом, что усилие нажимной втулки на головку толкателя клапана ограничивается за счет того, что по меньшей мере часть усилия/усилий от нажимной втулки передается на внутренний корпус. Усилие передается от внутреннего корпуса на корпус. За счет ограничения усилия гарантированно предотвращается разрушение толкателя клапана, и, таким образом, повышается эксплуатационная безопасность соединительного элемента.
В частности, обеспечено, что средство ограничения усилия на внутреннем корпусе и/или на нажимной втулке выполнены так, что усилие, действующее на головку толкателя клапана, ограничивается и уменьшается соответственно в по меньшей мере одном рабочем состоянии соединительного элемента. Например, обеспечено, что за пределами заданного порогового значения давления в соединительном элементе усилие, оказываемое нажимной втулкой на головку толкателя клапана, ограничивается или уменьшается с помощью этих средств.
Обычные рабочие давления для соединительного элемента составляют от 25 МПа до 40 МПа, в частности, рабочее давление составляет 35 МПа. Предпочтительно предполагается, что заданное пороговое значение для давления в соединительном элементе, за пределами которого усилие ограничивается или уменьшается с помощью этих средств, находится в диапазоне от рабочего давления до давления, в 4 раза превышающего рабочее давление, в частности, от давления, в 1,5 раза превышающего рабочее давление, до давления, в 2 раза превышающего рабочее давление.
Особенно предпочтительно, когда средства для ограничения усилия нажимной втулки на головку толкателя клапана обеспечены как на внутреннем корпусе, так и на нажимной втулке. В частности, эти средства выполнены и осуществлены таким образом, что такое средство на внутреннем корпусе и такое средство на нажимной втулке работают вместе для ограничения или уменьшения усилия от нажимной втулки на головку толкателя клапана.
Предпочтительно обеспечено, что средство ограничения усилия на внутреннем корпусе и/или такое средство на нажимной втулке выполнены и осуществлены таким образом, что перемещение нажимной втулки в направлении головки толкателя клапана может быть ограничено этими средствами.
Соединительный элемент согласно изобретению имеет преимущество, заключающееся в уменьшении риска перегрузки толкателя клапана с использованием средств ограничения усилия, за счет того, что усилие от нажимной втулки, действующее на него, ограничивается этими средствами в по меньшей мере одном рабочем состоянии, в частности, за пределами по меньшей мере одного рабочего состояния, посредством чего предотвращается разрушение толкателя клапана. Усилия, исходящие от нажимной втулки, распределяются между головкой толкателя клапана и внутренним корпусом с помощью средств ограничения усилия.
Дополнительно, соединительный элемент согласно изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что использование более дешевых материалов приводит к тем же рабочим параметрам, таким как рабочее давление и давление разрыва, что и в известных конструкциях. Более того, имеется преимущество, заключающееся в том, что при использовании тех же материалов, что и в известных конструкциях, могут быть достигнуты более высокие рабочие параметры, а с более высококачественными материалами - даже более высокие рабочие параметры.
В соответствии с первым вариантом осуществления соединительного элемента обеспечено, что средство ограничения усилия на внутреннем корпусе выполнено в виде первого ограничительного упора, а средство ограничения усилия на нажимной втулке - в виде второго ограничительного упора, причем первый ограничительный упор и второй ограничительный упор работают вместе для ограничения усилия, оказываемого на толкатель клапана, в частности, на головку толкателя клапана.
Предпочтительно, нажимная втулка направляется внутри внутреннего корпуса. Для ограничения или уменьшения усилия нажимной втулки на головку толкателя клапана на внутреннем корпусе, а также на нажимной втулке обеспечен соответствующий ограничительный упор. Первый ограничительный упор и второй ограничительный упор контактируют в по меньшей мере одном рабочем состоянии, в частности, в по меньшей мере в одном рабочем состоянии соединительного элемента, так что усилие может быть передано от нажимной втулки на внутренний корпус, посредством чего часть усилий, оказываемых на нажимную втулку в направлении головки толкателя клапана, передается через первый или второй ограничительный упор внутренним корпусом, который прикреплен к корпусу. Таким образом, ограничивается усилие, оказываемое нажимной втулкой на толкатель клапана, что, в частности, предпочтительно в случае высоких давлений в канале потока, в частности, в случае давлений, превышающих и находящихся за пределами рабочего давления.
Первый ограничительный упор и второй ограничительный упор выполнены, например, в виде местных выступов, которые выступают от внутреннего корпуса или нажимной втулки. Предпочтительно, чтобы было обеспечено множество равномерно распределенных выступов, которые образуют первый или второй ограничительный упор.
Согласно дополнительному варианту выполнения оказалось особенно предпочтительным, когда первый ограничительный упор выполнен в виде первого заплечика на внутреннем корпусе, а второй ограничительный упор выполнен в виде второго заплечика на нажимной втулке. Первый заплечик на внутреннем корпусе и второй заплечик на нажимной втулке предпочтительно выполнены по периферии так, что может быть достигнуто равномерное распределение усилия от нажимной втулки на внутренний корпус по всей периферии обоих заплечиков.
Первый и второй заплечики имеют соответствующие контактные поверхности, так что усилие от нажимной втулки на толкатель клапана может быть ограничено за счет контакта между контактными поверхностями. Предпочтительно, чтобы соответствующие контактные поверхности находились в ортогональной ориентации относительно оси А соединения соединительного элемента. Первый заплечик расположен на концевом участке внутреннего корпуса, который ориентирован в направлении головки толкателя клапана и предпочтительно имеет прямоугольное сечение. Предпочтительно иметь дополнительный уплотняющий заплечик во внутреннем корпусе, и чтобы между первым заплечиком и уплотняющим заплечиком находилось уплотнение, которое функционирует между внутренней периферией внутреннего корпуса и внешней периферией нажимной втулки. Первый заплечик служит, с одной стороны, для поглощения усилий от нажимной втулки и, с другой стороны, в качестве упора канавки для уплотнения.
Второй заплечик предпочтительно расположен на концевом участке нажимной втулки, который ориентирован в открытом положении нажимной втулки. В качестве примера, второй заплечик имеет прямоугольное сечение. Предпочтительно, что второй заплечик образует по меньшей мере часть кругового упорного торца нажимной втулки, который ориентирован в направлении открытого положения нажимной втулки. В частности, переход между внутренней периферией нажимной втулки и упорным торцом имеет радиус или фаску. Например, радиус составляет от 1 мм до 2 мм, в частности, 1,5 мм.
Предпочтительно, что внутренний диаметр первого заплечика внутреннего корпуса меньше внешнего диаметра второго заплечика нажимной втулки, посредством чего первый заплечик и второй заплечик по меньшей мере частично перекрываются в радиальном направлении. Таким образом, обеспечивается, что перемещение нажимной втулки в направлении головки толкателя клапана может быть ограничено первым заплечиком, посредством чего передача усилия от нажимной втулки на головку толкателя клапана может быть ограничено.
Дополнительный вариант выполнения соединительного элемента обеспечивает то, что первый ограничительный упор и второй ограничительный упор удалены друг от друга по меньшей мере в состоянии без давления - разъединенном состоянии. Предпочтительно, что длина нажимной втулки выбирается так, что в закрытом состоянии нажимная втулка контактирует с головкой толкателя клапана, при этом первый и второй ограничительные упоры одновременно удаляются друг от друга.
Увеличение давления в канале потока приводит к растягиванию толкателя клапана, в частности, в области вала, и растяжению нажимной втулки, при этом за пределами определенного порогового значения давления в канале потока оба эффекта приводят к вхождению в контакт друг с другом первого ограничительного упора и второго ограничительного упора и к частичной передаче усилия на внутренний корпус, посредством чего ограничивается усилие, оказываемое нажимной втулкой на головку толкателя клапана. Предпочтительно, чтобы это пороговое значение находилось в диапазоне от рабочего давления до давления, в 4 раза превышающего рабочее давление, в частности, от давления, в 1,5 раза превышающего рабочее давление, до давления, в 2 раза превышающего рабочее давление, при этом рабочее давление в идеальном случае составляет от 25 МПа до 40 МПа.
Таким образом, первый ограничительный упор и второй ограничительный упор выполнены и расположены так, что усилие ограничивается по меньшей мере за пределами заданного давления в канале потока, в частности, при давлении от 35 МПа до 70 МПа. Таким образом, в этом варианте выполнения первый ограничительный упор и второй ограничительный упор контактируют только после превышения заданного давления в канале потока. До этого, т.е. при более низком давлении в канале потока ниже порогового значения, в частности, ниже 35 МПа, первый ограничительный упор не контактирует со вторым ограничительным упором, и нажимная втулка поддерживается исключительно головкой толкателя клапана.
Таким образом, дополнительный вариант выполнения обеспечивает вступление в контакт первого ограничительного упора и второго ограничительного упора по меньшей мере при заданном давлении в канале потока в случае вызываемой давлением деформации толкателя клапана и/или нажимной втулки. Давление, при котором происходит упругая и/или пластическая деформация компонентов, изменяется в зависимости от материала толкателя клапана, нажимной втулки и внутреннего корпуса. В любом случае материалы подбираются таким образом, что за пределами заданного давления толкатель клапана и/или нажимная втулка деформируются таким образом, что первый ограничительный упор и второй ограничительный упор входят в контакт, посредством чего ограничивается усилие, оказываемое на головку толкателя клапана. Предпочтительно, чтобы деформация толкателя клапана, нажимной втулки и внутреннего корпуса происходила упругим образом. Только в случае непреднамеренной перегрузки соединительного элемента компоненты деформируются пластическим образом, что, в конечном счете, приводит к утечке в области между нажимной втулкой и головкой толкателя клапана. Как уже описано, это давление находится в диапазоне от рабочего давления до давления, в 4 раза превышающего рабочее давление, в частности, от давления, в 1,5 раза превышающего рабочее давление, до давления, в 2 раза превышающего рабочее давление.
В дополнительном варианте выполнения между нажимной втулкой и головкой толкателя клапана подходящее уплотнение достигается за счет того, что головка толкателя клапана имеет уплотняющую поверхность, и уплотняющая поверхность наклонена под углом α по отношению к оси А соединения. Предпочтительно, чтобы угол α составлял от 0° до 45°. Уплотняющая поверхность представляет собой часть поверхности на задней стороне головки толкателя клапана. Более того, нажимная втулка имеет противоположную уплотняющую поверхность, которая наклонена под углом β по отношению к оси А соединения. Предпочтительно, чтобы угол β составлял от 0° до 45°, в частности, от 25° до 40°. Противоположная уплотняющая поверхность находится по меньшей мере в частичном контакте с первой уплотняющей поверхностью, когда нажимная втулка находится в своем закрытом положении, так что между уплотняющей поверхностью и противоположной уплотняющей поверхностью происходит уплотнение. В частности, противоположные уплотняющие поверхности облегчают передачу усилий, параллельных оси А соединения, от нажимной втулки на головку толкателя клапана. Более того, между головкой толкателя клапана и нажимной втулкой обеспечено уплотнение, которое продолжает уплотняющую поверхность и прилегает к внутренней периферии нажимной втулки в закрытом положении.
Такое коническое уплотнение между головкой толкателя клапана и нажимной втулкой имеет преимущество, заключающееся в том, что даже при коротком ходе нажимной втулки канал потока открывается, что уменьшает утечки потока в соединении. Дополнительно, коническое уплотнение является простым и надежным по отношению к изменениям допусков. Другое преимущество заключается в том, что зазор, который обеспечен для уплотнения на стороне низкого давления головки толкателя клапана, может быть минимизирован или полностью закрыт коническим уплотнением между головкой толкателя клапана и нажимной втулкой даже при использовании обычных производственных допусков.
Также подходящее уплотнение может быть достигнуто, когда углы α и β являются равными, т.е. противоположные уплотняющие поверхности наклонены одинаково, так что уплотняющая поверхность и противоположная уплотняющая поверхность прилегают по меньшей мере частично друг к другу в закрытом положении. С этой целью предпочтительно, чтобы α и β составляли от 25° до 35°, в частности 30°.
Также эффект уплотнения может быть улучшен, когда обеспечено, что α и β являются разными. Предпочтительно, что α меньше β. Таким образом, противоположная уплотняющая поверхность, например, прилегает к краю первой уплотняющей поверхности, в результате чего допуски уравновешиваются, и устраняется зазор на стороне низкого давления. Предпочтительно, чтобы α составлял от 0° до 35°, а β составлял от 30° до 45°. Таким образом, в конструкции, в которой уплотняющая поверхность продолжается параллельно оси А соединения, α составляет 0°, а β, например, составляет 30°, противоположная уплотняющая поверхность прилегает только к периферийному краю уплотняющей поверхности при нахождении в закрытом положении.
Толкатель клапана может быть предпочтительно установлен в соединительном элементе, когда он предусмотрен в дополнительном варианте выполнения, в котором толкатель клапана удерживается в опоре толкателя на корпусе, и в котором опора толкателя содержит по меньшей мере два полукольца. Толкатель клапана имеет периферийную канавку на своем валу, в которую по меньшей мере частично вставляются полукольца. В дальнейшем толкатель клапана со вставными полукольцами устанавливается в корпусе, в частности, таким образом, что толкатель клапана удерживается между внутренним корпусом и соединительным компонентом.
Также для обеспечения безопасности эксплуатации оказалось предпочтительным, если опора толкателя расположена в канавке на толкателе клапана, при этом канавка имеет две противоположные стенки канавки и основание канавки. Стенки канавки предпочтительно ориентированы ортогонально по отношению к оси А соединения, и основание канавки ориентировано параллельно по отношению к ней. Между основанием канавки и по меньшей мере одной из стенок канавки, т.е. в области перехода от стенки канавки к основанию канавки, выполнена по меньшей мере одна фаска с углом γ по отношению к оси А соединения. Предпочтительно, чтобы между стенкой канавки, обращенной от головки толкателя клапана, и основанием канавки была обеспечена по меньшей мере одна фаска. Предпочтительно, чтобы угол γ составлял от 30° до 60°. В частности, предпочтительно, чтобы фаска имела угол γ, составляющий 35°, при ширине 0,45 мм (35°×0,45). Например, между стенкой канавки, на которой отсутствует фаска, и основанием канавки, может быть обеспечен радиус.
В частности, также обеспечено, чтобы на переходе от каждой из двух стенок канавки к основанию канавки имелась по меньшей мере одна фаска с углом γ по отношению к оси А соединения или продольной оси толкателя клапана, совпадающей с осью А соединения.
За счет обеспечения этой по меньшей мере одной фаски значительно уменьшается напряжение в основании канавки при нагрузке на толкатель клапана, посредством чего повышается безопасность эксплуатации, и/или рабочие параметры могут быть повышены.
В соответствии с дополнительным вариантом выполнения напряжение в основании канавки может быть дополнительно уменьшено за счет обеспечения того, что между по меньшей мере одной из двух стенок канавки и основанием канавки дополнительно образована вторая фаска с углом δ по отношению к оси А соединения, и того, что вторая фаска, начинающаяся от стенки канавки, соединяется с первой фаской. Начинаясь от стенки канавки, переход к основанию канавки первоначально образован первой фаской, а затем второй фаской. Например, первая фаска и вторая фаска выполнены на стенке канавки, обращенной от головки толкателя клапана. Предпочтительно, чтобы угол γ первой фаски превышал угол δ второй фаски. В частности, угол δ составляет от 30° до 60°. Более того, в частности, предпочтительно выполнение по меньшей мере третьей фаски или по меньшей мере третьей фаски и четвертой фаски в области перехода от по меньшей мере одной стенки канавки к основанию канавки.
Например, также обеспечено, что в области перехода от обеих стенок канавки к основанию канавки на каждой стороне выполнены по меньшей мере первая фаска и по меньшей мере вторая фаска.
Утечки рабочей среды под давлением во время процесса соединения с соединительным элементом могут быть легко уменьшены, когда обеспечено, что соединительный элемент выполнен с возможностью плоского уплотнения, то есть все компоненты соединительного элемента на втором конце соединительного элемента находятся в одной плоскости. Таким образом, предотвращается попадание грязи, упрощается очистка соединительного элемента, и минимизируются утечки рабочей среды под давлением.
В частности, предпочтительным является использование соединительного элемента в соединении, в частности, гидравлическом соединении.
Первоначально поставленная задача дополнительно решается с помощью толкателя клапана согласно изобретению за счет того, что толкатель клапана имеет канавку с двумя стенками канавки и основанием канавки, при этом, между по меньшей мере одной из стенок канавки и основанием канавки обеспечена по меньшей мере первая фаска.
В частности, в настоящее время существует множество возможностей для проектирования и дальнейшей разработки соединительного элемента. С этой целью он упоминается как в пунктах 1 и 15 формулы изобретения, так и в последующем описании предпочтительных вариантов выполнения в соответствии с чертежом. На чертеже показано:
фиг. 1 - вариант выполнения соединительного элемента на виде сбоку в разрезе,
фиг. 2 - вариант выполнения первого соединительного элемента в соответствии с фиг. 1 в другом рабочем состоянии и вариант выполнения второго соединительного элемента на виде сбоку в разрезе,
фиг. 3а - часть варианта выполнения в соответствии с фиг. 1 в области головки толкателя клапана,
фиг. 3b - часть варианта выполнения соединительного элемента в области головки толкателя клапана,
фиг. 3с - часть варианта выполнения соединительного элемента в области головки толкателя клапана,
фиг. 4 - часть варианта выполнения в соответствии с фиг. 1 в области направляющей толкателя,
фиг. 5 - часть варианта выполнения толкателя клапана для соединительного элемента,
фиг. 6а - часть варианта выполнения толкателя клапана для соединительного элемента, и
фиг. 6b - часть варианта выполнения толкателя клапана для соединительного элемента.
Фиг. 1 показывает вариант выполнения соединительного элемента 1, который выполнен в виде соединительной муфты. Соединительный элемент 1 является частью соединения, служащего для соединения линий рабочей среды под давлением в этом примере гидравлического соединения. Показанный соединительный элемент 1, соединительная муфта, служит для соединения с соответствующим вторым соединительным элементом 1а - соединительным ниппелем, - который показан на фиг. 2, посредством чего две линии рабочей среды под давлением, одна с соединительной муфтой и одна с соединительным ниппелем, могут быть соединены друг с другом.
Соединительный элемент 1 содержит корпус 2, причем корпус 2 содержит соединительный компонент 3, а также скользящую муфту 4. Корпус 2 ограничивает по меньшей мере частично канал 5 потока рабочей среды под давлением. В пределах канала 5 потока по центру расположен толкатель 6 клапана. Толкатель 6 клапана окружен нажимной втулкой 7. Нажимная втулка 7 направляется с возможностью перемещения вдоль оси А соединения внутри внутреннего корпуса 8.
Толкатель 6 клапана расположен по центру в канале 5 потока и имеет вал 9 толкателя клапана и головку 10 толкателя клапана. Головка 10 толкателя 8 клапана расширена по сравнению с валом 9 толкателя клапана и, таким образом, имеет больший диаметр. Нажимная втулка 7 поддерживается внутри внутреннего корпуса 8 таким образом, что нажимная втулка 7 является подвижной вдоль оси А соединения между закрытым положением, в котором канал 5 потока закрывается нажимной втулкой 7, и открытым положением, в котором канал 5 потока открывается нажимной втулкой 7.
В закрытом положении нажимной втулки 7 без давления, показанном на фиг. 1, нажимная втулка 7 находится в контакте с головкой 10 толкателя клапана, посредством чего на головку 10 толкателя клапана действует усилие от нажимной втулки 7, параллельное оси А соединения. Дополнительно, между головкой 10 толкателя клапана и нажимной втулкой 7 расположено уплотнение 11, которое расположено в соответствующей канавке 12 в головке 10 толкателя клапана. Головка 10 толкателя клапана образует часть упорного торца в упорном торце с плоским уплотнением соединительного элемента, который показан на фиг. 1 справа. Упорный торец с плоским уплотнением соединительного элемента 1 дополнительно образован из поршня 13, основного корпуса 14 и скользящей муфты 4.
Нажимная втулка 7, которая поддерживается с возможностью перемещения внутри внутреннего корпуса 8, постоянно толкается пружиной 15 сжатия в направлении своего закрытого положения так, что нажимная втулка 7 способна перемещаться из своего закрытого положения только преодолевая усилие пружины 15 сжатия. Пружина 15 сжатия также окружает толкатель 6 клапана. Когда нажимная втулка 7 находится в контакте с толкателем 6 клапана, в частности, с головкой 10 толкателя клапана, на головку 10 толкателя клапана оказывается усилие от нажимной втулки 7, параллельное оси А соединения. В частности, это усилие состоит из усилия пружины 15 сжатия и зависящей от давления составляющей, а именно влияния находящейся под давлением рабочей среды на нажимную втулку 7. При очень высоких давлениях усилия, действующие на толкатель 6 клапана, могут приводить к повреждению толкателя 6 клапана.
Для предотвращения этого внутренний корпус 8 и нажимная втулка 7 имеют средства, с помощью которых могут быть ограничены усилия от нажимной втулки 7 на головку 10 толкателя клапана, а именно первый периферийный заплечик 16 на внутреннем корпусе 8 и второй периферийный заплечик 17 на нажимной втулке 7. Первый заплечик 16 образует первый ограничительный упор, а второй заплечик 17 образует второй ограничительный упор. Когда первый заплечик 16 контактирует со вторым заплечиком 17, происходит передача усилия от нажимной втулки 7 на внутренний корпус 8, посредством чего ограничивается усилие от нажимной втулки 7, действующее на головку 10 толкателя.
Второй заплечик 17 расположен в концевой области нажимной втулки 7, которая ориентирована в направлении ее положения освобождения. Второй заплечик 17 образует упорный торец 32 нажимной втулки 7, который ориентирован в этом направлении. Между внутренней периферией нажимной втулки 7 и упорным торцом 32 выполнено скругление радиусом 33, которое улучшает характеристики потока нажимной втулки 7.
В закрытом положении без давления, т.е. без находящейся под давлением рабочей среды в канале потока, соединительного элемента 1, проиллюстрированном на фиг. 1, упорный торец 18 первого заплечика 16 и упорный торец 19 второго заплечика 17 разнесены в продольном направлении, т.е. в направлении, параллельном оси А соединения. По мере увеличения давления в канале 5 потока, среди прочего, части вала 9 толкателя клапана растягиваются под действием находящейся под давлением рабочей среды, посредством чего нажимная втулка 7 расширяется. За счет этих воздействий первый упорный торец 18 первого заплечика 16 входит в контакт со вторым упорным торцом 19 второго заплечика 17, посредством чего передается усилие от нажимной втулки 7 на внутренний корпус 8, и ограничивается усилие, оказываемое нажимной втулкой 7 на головку 10 толкателя клапана, за счет того, что часть усилия рассеивается внутренним корпусом 8. Например, это состояние проиллюстрировано на фиг. 2.
Таким образом, ограничивается усилие, оказываемое нажимной втулкой 7 на головку 10 толкателя клапана - в частности, оно распределяется между головкой 10 толкателя клапана и внутренним корпусом 8, - в по меньшей мере одном рабочем состоянии, в частности, начиная с по меньшей мере одного порогового значения для давления в канале 5 потока. Поскольку первый заплечик 16 и второй заплечик 17 имеют круговую форму, передача нагрузки может предпочтительно осуществляться по всей кольцевой поверхности.
В своем закрытом положении нажимная втулка 7 контактирует с головкой толкателя клапана своей конической противоположной уплотняющей поверхностью 34 так, что между нажимной втулкой 7 и головкой 10 толкателя клапана образуется коническое уплотнение. Детали системы можно найти на фиг. 3а и в связанном с ней описании.
Кроме того, между нажимной втулкой 7 и внутренним корпусом 8 расположено уплотнение 20. Уплотнение 20 расположено в канавке 30, которая расположена на внутреннем корпусе 8 между первым заплечиком 16 и уплотняющим заплечиком 31. Уплотняющий заплечик 31 образует упорный торец внутреннего корпуса 8, который ориентирован в направлении головки 10 толкателя клапана.
Внутренний корпус 8 зажат между основным корпусом 14 и соединительным компонентом 3, причем уплотнение 21 расположено между внутренним корпусом 8 и соединительным компонентом 3.
Толкатель 6 клапана поддерживается на корпусе 2 с помощью опоры 23 толкателя клапана, в частности, он зажат между внутренним корпусом 8 и соединительным компонентом 3. Опора 23 толкателя клапана содержит два полукольца, которые зацепляются с канавкой 24 на толкателе 6 клапана и, таким образом, удерживают толкатель 6 клапана по центру в канале 5 потока. Пружина 15 сжатия для нажимной втулки 7 поддерживается на опоре 23 толкателя клапана для приложения усилия к нажимной втулке 7 в направлении ее закрытого положения. Детали толкателя 6 клапана в области опоры 23 толкателя клапана можно найти на фиг. 4.
Между внутренним корпусом 8 и основным корпусом 14, привинченным к соединительному компоненту 3, расположена пружина 25 поршня, которая толкает поршень 13 в его закрытое положение в упорном торце с плоским уплотнением соединительного элемента 1. В закрытом положении поршень 13 блокирует перемещение удерживающих шариков 26, которые, таким образом, блокируют скользящую муфту 4 в ее открытом положении. Скользящая муфта 4 прижимается к удерживающим шарикам 26 пружиной 27 втулки.
При соединении соединительного элемента 1 - здесь соединительной муфты - вставляется соответствующий соединительный элемент 1а - соединительный ниппель, (см. фиг. 2), поршень 13 сдвигается, преодолевая усилие пружины 25 поршня во внутреннюю часть соединительного элемента 1, посредством чего обеспечивается перемещение удерживающих шариков 26. Затем удерживающие шарики 26 перемещаются в наружную периферийную канавку 39, - проиллюстрированную на фиг. 2, - на соответствующем соединительном элементе 1а. Таким образом, скользящая муфта 4 перемещается в направлении своего заблокированного положения, в котором, в свою очередь, перемещение удерживающих шариков 26 блокируется областью 28 блокировки скользящей муфты 4 таким образом, что между первым соединительным элементом 1 и вторым соединительным элементом 1а посредством удерживающих шариков 26 выполняется соединение с геометрическим замыканием. В заблокированном положении скользящая муфта 4 контактирует с блокирующим элементом, который в данном документе выполнен в виде пружинного стопорного кольца 29. Скользящая муфта 4 всегда подпружинена пружиной 27 втулки.
Фиг. 2 показывает вариант выполнения первого соединительного элемента 1 в соответствии с фиг. 1 в другом рабочем состоянии, а именно в состоянии, в котором первый заплечик 16 внутреннего корпуса 8 и второй заплечик 17 нажимной втулки 7 вошли в контакт. В этом рабочем состоянии при давлении около 40 МПа усилие от нажимной втулки 7 на головку 10 толкателя клапана ограничивается определенными средствами, а именно первым заплечиком 16 и вторым заплечиком 17, за счет того, что часть усилие передается на внутренний корпус 8. На фиг. 2 первый заплечик 16 и второй заплечик 17 находятся в плоском контакте друг с другом.
Кроме того, фиг. 2 показывает вариант выполнения второго соединительного элемента 1а, который в данном документе выполнен в виде соединительного ниппеля. Второй соединительный элемент 1а содержит корпус 40 ниппеля, в котором расположен плунжер 42, подпружиненный пружиной 41. На корпусе 40 ниппеля расположена наружная периферийная канавка 39, которая взаимодействует с удерживающими шариками 26 первого соединительного элемента 1. В проиллюстрированном состоянии плунжер 42 закрывает канал 43 потока. Второй соединительный элемент 1 а может быть вставлен в первый соединительный элемент 1 за счет того, что корпус 40 ниппеля вставляется в первый соединительный элемент 1 таким образом, что поршень 13 продвигается во внутреннюю часть первого соединительного элемента 1 преодолевая усилие пружины 25 поршня, причем после определенного положения нажимная втулка 7 толкается поршнем 13 в направлении ее открытого положения.
Однако в рабочем состоянии первого соединительного элемента 1, показанном на фиг. 2, вставка второго соединительного элемента 1а будет невозможна при слишком высоком давлении в канале 5 потока.
На фиг. 3а показана часть варианта выполнения в соответствии с фиг. 1 в области головки 10 толкателя клапана. Головка 10 толкателя клапана имеет уплотняющую поверхность 22, которая наклонена под углом α, составляющим 30° по отношению к оси А соединения. Кроме того, нажимная втулка 7 имеет противоположную уплотняющую поверхность 34, которая также наклонена под углом β, составляющим 30° по отношению оси А соединения. Таким образом, противоположная уплотняющая поверхность 34 выполнена в виде фаски на нажимной втулке 7. За счет того, что уплотняющая поверхность 22 и противоположная уплотняющая поверхность 34 составляют один и тот же угол по отношению к оси А соединения, нажимная втулка 7 в проиллюстрированном закрытом положении по меньшей мере частично прилегает уплотняющей поверхностью 34 к уплотняющей поверхности 22, посредством чего усилие в продольном направлении непосредственно передается от нажимной втулки 7 на головку 10 толкателя клапана. Для уплотнения дополнительно обеспечено уплотнение 11, которое расположено в канавке 12 в головке 10 толкателя 6 клапана.
На фиг. 3b показана часть варианта выполнения соединительного элемента в области головки 10 толкателя клапана. Уплотняющая поверхность 22 имеет угол наклона α, составляющий 0° (а на фиг. 3b не показан), так что уплотняющая поверхность 22 ориентирована параллельно оси А соединения. Противоположная уплотняющая поверхность 34 нажимной втулки 7 имеет угол β, составляющий 35° по отношению к оси А соединения, так что в показанном закрытом положении нажимная втулка 7 упирается только в край уплотняющей поверхности 22, посредством чего создается предпочтительное уплотнение между нажимной втулкой 7 и головкой 10 толкателя клапана. Дополнительно, для уплотнения в канавке 12 в головке 10 толкателя 6 клапана обеспечено уплотнение 11.
На фиг. 3с показана часть дополнительного варианта выполнения соединительного элемента 1 в области головки 10 толкателя 6 клапана. Уплотняющая поверхность 22 имеет угол α, составляющий 30° по отношению к оси А соединения, тогда как противоположная уплотняющая поверхность 34 имеет угол β, составляющий 35° по отношению к оси А соединения. Таким образом, в показанном закрытом состоянии нажимной втулки 7 нажимная втулка 7 своей противоположной уплотняющей поверхностью 34 упирается только в периферийный край уплотняющей поверхности 22. Дополнительно, для дополнительного уплотнения в канавке 12 обеспечено уплотнение 11.
На фиг. 4 показана часть варианта выполнения в соответствии с фиг. 1 в области канавки 24 для крепления толкателя 6 клапана. В канавке 24 расположена направляющая 23 толкателя. Направляющая 23 толкателя зажимается между внутренним корпусом 8 и соединительным компонентом 3. Между внутренним корпусом 8 и соединительным компонентом расположено уплотнение 21. Канавка 24 имеет две противоположные стенки 35а и 35b канавки, которые переходят в основание 36 канавки через первую фаску 37. С помощью первой фаски 37 значительно уменьшается напряжение на основании 36 канавки в рабочем состоянии, посредством чего повышается безопасность эксплуатации. Первая фаска 37 наклонена - в данном случае в противоположном направлении - под углом около 35° по отношению к оси А соединения соответственно и имеет ширину 0,45 мм.
На фиг. 5 показан вариант выполнения толкателя 6 клапана для соединительного элемента 1. Изображена канавка 24 со своими противоположными стенками 35а и 35b канавки, а также основание 36 канавки. Смежно первой фаске 37 на переходе от стенок 35а и 35b канавки соответственно, расположена вторая фаска 38, которая непосредственно соединяется с первой фаской 37. Первая фаска 37 и вторая фаска 38 имеют разные углы наклона по отношению к оси А соединения. Первая фаска 37 имеет угол γ, составляющий 45° с осью А соединения, тогда как вторая фаска 38 имеет угол δ, составляющий 30° с осью А соединения.
На фиг. 6а показан вариант выполнения толкателя 6 клапана для соединительного элемента 1. Изображена канавка 24 со своими противоположными стенками 35а и 35b канавки, а также основание 36 канавки. На переходе от стенки 35а канавки, обращенной от головки 10 толкателя клапана (не показана на фиг. 6а), смежно первой фаске 37 расположена вторая фаска 38, причем указанная вторая фаска соединяется непосредственно с первой фаской 37. Первая фаска 37 и вторая фаска 38 имеют разные углы наклона по отношению к оси А соединения или точнее по отношению к продольной оси толкателя клапана, совпадающей с ней. Первая фаска 37 имеет угол γ, составляющий 45° с осью А соединения, тогда как вторая фаска 38 имеет угол δ, составляющий 30° с осью А соединения.
На фиг. 6b показан вариант выполнения толкателя 6 клапана для соединительного элемента 1. Изображена канавка 24 со своими противоположными стенками 35а и 35b канавки, а также основание 36 канавки. На переходе от стенки 35а канавки, обращенной от головки 10 толкателя клапана (не показана на фиг. 6а, но расположена слева), под углом γ расположена первая фаска 37. Первая фаска 37 имеет угол γ, составляющий 45° с осью А соединения или точнее с продольной осью толкателя 6 клапана, совпадающей с ней.