ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ВЕНТИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
HYDRAULIC VALVE DEVICE

Изобретение относится к гидравлическому вентильному устройству, включающему в себя систему питающего трубопровода, содержащую трубопровод высокого давления и трубопровод низкого давления, систему рабочего трубопровода, содержащую два рабочих трубопровода и выполненную с возможностью подсоединения к двигателю, направляющее вентильное средство, размещенное между системой питающего трубопровода и системой рабочего трубопровода, и компенсационный вентиль, на который в первом направлении активации действует давление, имеющееся в первой напорной камере, сообщающейся с трубкой определения нагрузки, и, при необходимости, пружина, а во втором направлении активации, противоположном первому направлению активации, действует давление, имеющееся ниже по потоку от направляющего вентильного средства, причем указанное давление действует во второй напорной камере, а компенсационный вентиль имеет впуск и выпуск.
Подобное гидравлическое вентильное устройство известно, например, из патента DE 10219717 В3.
Данное устройство обеспечивает, например, возможность управления работой гидравлического двигателя в двух рабочих направлениях. В результате, этот двигатель может управляемым образом, например, поднимать и опускать груз. Кроме того, посредством такого двигателя можно приводить в действие рабочие элементы гидравлически активируемой рабочей машины. Например, в случае экскаватора можно поднимать или опускать рукоять экскаватора, а также изменять наклон ковша относительно рукояти. Другой пример - автотележка. Она оснащена грейфером, который обеспечивает захват груза, в частности большого бумажного рулона, и двигателем, который обеспечивает поднятие этого груза.
В вышеупомянутом вентильном устройстве в качестве компенсационного вентиля используется так называемый «послекомпенсированный» компенсационный вентиль, преимущество которого заключается в следующем. Во время параллельной активации двух или более вентильных устройств упомянутого во введении типа, при одновременном условии недостаточного потока гидравлической жидкости (т.е. при условии недостаточного питания гидравлической жидкостью), указанный вентиль распределяет гидравлическую жидкость по всем вентильным устройствам равномерно. В результате, поток жидкости в каждом вентильном устройстве ослабевает по сравнению с заранее заданным требуемым значением, вследствие чего происходит автоматическое разделение потока жидкости на отдельные частичные потоки. Несмотря на то, что на подключенные к вентильным устройствам двигатели действуют нагрузки разной величины, соотношение между действиями, осуществляемыми этими двигателями, поддерживается постоянным.
Задача данного изобретения заключается в обеспечении возможности регулирования давления нагрузки в рабочих трубопроводах, соединенных с послескомпенсированным вентилем, с учетом вышеуказанного направления.
В отношении гидравлического вентильного устройства, упомянутого во введении, эта задача решена следующим образом - каждый рабочий трубопровод подсоединен к системе управления, которая в зависимости от давления, существующего в этом рабочем трубопроводе, усиливает влияние давления, имеющегося в первой напорной камере, на компенсационный вентиль.
На компенсационный вентиль указанного вентильного устройства в направлении закрывания действует давление, имеющееся в первой напорной камере, а, при необходимости, и пружина. Система управления обеспечивает усиление влияния давления на компенсационный вентиль, когда давление в рабочем трубопроводе достигает заранее определенного уровня. Указанное усиление влияния происходит вследствие того, что компенсационный вентиль сильнее дросселируется. А если компенсационный вентиль сильнее дросселируется, то в рабочий трубопровод поступает меньше гидравлической жидкости и рост или падение давления ограничиваются.
В предпочтительном случае давление системы управления инициирует сброс давления во второй напорной камере. Давление во второй напорной камере противодействует давлению в первой напорной камере и силе пружины, если она используется. По мере уменьшения давления во второй напорной камере соответствующим образом усиливается влияние на компенсационный вентиль давления первой напорной камеры и пружины, если она используется. Представленная схема обеспечивает относительно простой способ усиления указанного влияния без использования дополнительных средств.
В предпочтительном случае в системе управления предусмотрен отдельный разгрузочный вентиль для каждого рабочего трубопровода. Разгрузочный вентиль управляется давлением, имеющимся в рабочем трубопроводе. Он обеспечивает возможность сброса давления из второй напорной камеры. Это имеет особенное преимущество, поскольку в этом случае, по существу, не приходится отбирать жидкость из рабочего трубопровода. Единственная требуемая жидкость - это жидкость, используемая для открывания разгрузочного вентиля. Однако, поскольку в этом случае происходит просто сигнальное воздействие, количество потерянного масла крайне мало. При использовании некоторых разгрузочных вентилей оно даже может равняться нулю. Масло выпускается только из второй напорной камеры.
В предпочтительном случае между второй напорной камерой и направляющим вентильным средством размещен дроссель, а указанный разгрузочный вентиль подсоединен между этим дросселем и второй напорной камерой. Преимущество такого решения заключается в том, что давление, имеющееся ниже по потоку от направляющего вентильного средства, можно легко передать во вторую напорную камеру, чтобы тем самым открыть компенсационный вентиль, не вызывая слишком большой потери жидкости при сбросе давления в этой напорной камере. Пока система управления предотвращает вытекание жидкости, давление практически беспрепятственно передается от направляющего вентильного средства ко второй напорной камере, открывая компенсационный вентиль. Но когда система управления позволяет жидкости вытекать из второй напорной камеры, указанный дроссель предотвращает выход слишком большого количества жидкости из направляющего вентильного средства.
В предпочтительном случае разгрузочный вентиль выполнен с возможностью регулирования давления своего открывания. В этом случае вентильное устройство можно адаптировать к разным условиям.
В предпочтительном случае разгрузочный вентиль размещен между второй напорной камерой и трубопроводом низкого давления. Жидкость, выходящую из второй напорной камеры, можно немедленно удалять через трубопровод низкого давления, ведущий, как правило, в бак. Практически нет никакой опасности, что произойдет остановка жидкости, способная снова вызвать возрастание давления в компенсационном вентиле.
В предпочтительном случае выпуск компенсационного вентиля сообщается со второй напорной камерой через вентиль одностороннего действия и второй дроссель, причем вентиль одностороннего действия открывается в направлении второй напорной камеры. Если система управления позволяет жидкости вытекать из второй напорной камеры, падение давления в соответствующем рабочем трубопроводе происходит очень быстро. При этом кроме более сильного дросселирования компенсационного вентиля происходит еще и выпуск «избытка» жидкости, в результате чего давление уменьшается максимально быстро.
Еще одно преимущество заключается в том, что выпуск компенсационного вентиля сообщается с направляющим вентильным средством через второй вентиль одностороннего действия, который открывается в направлении направляющего вентильного средства. Согласно такой конструкции изменения нагрузки в рабочих трубопроводах не влияют на управление компенсационным вентилем. Таким образом, обеспечивается более точное управление давлениями нагрузки в рабочих трубопроводах.
Далее изобретение описано на примере его предпочтительного варианта выполнения, раскрытого со ссылкой на единственный чертеж, схематически изображающий гидравлическое вентильное устройство.
Гидравлическое вентильное устройство 1 содержит систему питающего трубопровода, оснащенную трубопроводом Р высокого давления и трубопроводом Т низкого давления. Трубопровод Р высокого давления подсоединен к насосу 2. Трубопровод Т низкого давления подсоединен к баку или какому-либо другому резервуару 3. Гидравлический двигатель 4 подсоединен к системе рабочего трубопровода, оснащенной двумя рабочими трубопроводами А, В. Также имеется трубка LS определения нагрузки, передающая наибольшее давление нагрузки, существующее в системе. Это особенно важно, если друг за другом расположены несколько вентильных устройств 1, каждое из которых питает гидравлической жидкостью двигатель 4.
Между системой Р, Т питающего трубопровода и системой А, В рабочего трубопровода размещено направляющее вентильное средство 5, содержащее направляющий вентиль 6 и измерительную диафрагму 7. В целях лучшей читаемости чертежа направляющий вентиль 6 и измерительная диафрагма 7 изображены в виде отдельных элементов, разнесенных в пространстве. Однако их также можно изобразить совмещенными.
Направляющее вентильное средство 5 имеет первый выпуск 8, сообщающийся через трубку 9 с рабочим трубопроводом А, и второй выпуск 10, сообщающийся через вторую трубку 11 с рабочим трубопроводом В. Кроме того, направляющее вентильное средство имеет третий выпуск 12, сообщающийся через трубку 13 со впуском 14 компенсационного вентиля 15.
Направляющее вентильное средство имеет первый впуск 16, подсоединенный к трубопроводу Р высокого давления. Второй впуск 17 направляющего вентильного средства 5 сообщается через трубку 18 с выпуском 19 компенсационного вентиля 15. В трубке 18 установлен вентиль 20 одностороннего действия, открывающийся в направлении впуска 17 направляющего вентильного средства 5. Трубопровод 21 направляющего вентильного средства 5 подсоединен к трубопроводу Т низкого давления. Трубопровод 22 направляющего вентильного средства 5 тоже подсоединен к трубопроводу Т низкого давления, но через разгрузочную трубку 23.
Направляющий вентиль 6 имеет две пружины 24, 25 нейтрального положения и привод 26, например привод электромагнитного типа. Также можно использовать ручной привод в виде ручки (не показана).
Направляющий вентиль 6 содержит задвижку, установленную с возможностью смещения из показанного нейтрального положения 27, при котором впуски 16, 17 не сообщаются с выпусками 8, 10, 12, в первое рабочее положение 28 и во второе рабочее положение 29, а также в плавающее положение 30. При обоих рабочих положениях 28, 29 первый впуск 16 сообщается с выпуском 12, ведущим к компенсационному вентилю 15. В первом рабочем положении 28 второй впуск 17 сообщается со вторым выпуском 10, ведущим к рабочему трубопроводу В, а рабочий трубопровод А сообщается с трубопроводом Т низкого давления. Во втором рабочем положении 29 второй впуск 17 сообщается с первым выпуском 8, ведущим к рабочему трубопроводу А, а второй рабочий трубопровод В сообщается через второй выпуск 10 с трубопроводом Т низкого давления. При плавающем положении 30 два рабочих трубопровода А, В сообщаются друг с другом, а также со вторым впуском 17 и вторым трубопроводом 22, вследствие чего двигатель 4 может двигаться свободно.
Компенсационный вентиль имеет задвижку 31, на которую в направлении закрывания действует сила пружины 32 и давление трубопровода LS определения нагрузки, имеющееся в первой напорной камере 33. Пружина 32 не является обязательным элементом, хотя ее наличие предпочтительно. Далее для простоты описывается только действие пружины 32, что равноценно описанию действия давления, имеющегося в напорной камере 33. В направлении открывания на задвижку 31 действует давление, имеющееся во второй напорной камере 34. Вторая напорная камера 34 сообщается через первый дроссель 35 со впуском 14 компенсационного вентиля 15. Таким образом, во второй напорной камере 34 действует давление, имеющееся в третьем выпуске 12 направляющего вентильного средства 5, т.е. давление, существующее ниже по потоку от измерительной диафрагмы 7.
Кроме того, вторая напорная камера 34 сообщается через вентиль 36 одностороннего действия, открывающийся в направлении напорной камеры 34, и второй дроссель 37 с выпуском 19 компенсационного вентиля 5.
Вторая напорная камера 34 сообщается через первый разгрузочный вентиль 38 (который можно назвать вентилем сброса давления) с разгрузочной трубкой 23 и также сообщается с этой разгрузочной трубкой 23 через второй разгрузочный вентиль 39 (который можно назвать вентилем сброса давления). Это значит, что вторая напорная камера 34 может сообщаться с трубопроводом Т низкого давления. Первый разгрузочный вентиль 38 открывается через трубку 40 управления, сообщающуюся через трубку 9 с рабочим трубопроводом А. Второй разгрузочный вентиль открывается через трубку 41 управления, сообщающуюся через трубку 11 с рабочим трубопроводом В. Оба разгрузочных вентиля 38, 39 открываются, когда давление в соответствующих рабочих трубопроводах А, В превышает силу пружин 42, 43, которую можно задать разной для каждого разгрузочного вентиля 38, 39. Таким образом, пружина 42 определяет для разгрузочного вентиля 38 давление в рабочем трубопроводе А, при котором разгрузочный вентиль 38 открывается и освобождает вторую напорную камеру 34 в трубопровод Т низкого давления. Пружина 43 определяет давление в рабочем трубопроводе В, при котором разгрузочный вентиль 39 открывается и освобождает вторую напорную камеру 34 в трубопровод Т низкого давления.
Вентильное устройство работает следующим образом.
Пока направляющий вентиль 6 находится в нейтральном положении 27, третий выпуск 12 направляющего вентильного средства 5 не испытывает действие давления, и поэтому компенсационный вентиль 15 закрыт. В этой связи следует отметить, что слово «закрыт» не обозначает, что компенсационный вентиль 15 герметично закупорен. Слово «закрыт» означает, что компенсационный вентиль 15 находится в своем наиболее сильно дросселированном положении. Это положение определяется силой пружины 32 и давлением, имеющимся в трубопроводе LS определения нагрузки.
Когда направляющий вентиль 6 смещается в одно из двух его рабочих положений 28, 29, трубопровод Р высокого давления подсоединяется к впуску 14 компенсационного вентиля 15. Через дроссель 35 во второй напорной камере 34 создается давление, противодействующее силе пружины 32 и давлению первой напорной камеры 33, соответствующему давлению, имеющемуся в трубке определения нагрузки. Компенсационный вентиль 15 открывается столь значительно, что падение давления на измерительной диафрагме 7 соответствует давлению холостого хода минус сила пружины 32. Давление, регулируемое таким образом компенсационным вентилем 15, затем передается в один из двух рабочих трубопроводов А, В, и двигатель 4 запускается. Жидкость, текущая обратно из другого рабочего трубопровода А, В, отводится в трубопровод Т низкого давления.
Может так случиться, что внешние воздействия вызовут слишком большой рост давления в активированных рабочих трубопроводах А, В. Если давление в рабочем трубопроводе А превысит силу пружины 42 разгрузочного вентиля 38, этот разгрузочный вентиль 38 откроется, вследствие чего жидкость из второй напорной камеры 34 вытечет через разгрузочную трубку 23 в трубопровод Т низкого давления. В этом случае компенсационный вентиль 15 дросселируется сильнее. При этом через вентиль 36 одностороннего действия и дроссель 37 в трубопровод Т низкого давления также выходит жидкость, вытекающая из выпуска 19 компенсационного вентиля 15. В результате, давление в рабочем трубопроводе А быстро падает до некоторой максимальной величины, заданной разгрузочным вентилем 38, и нет нужды в других дополнительных мерах. Если давление становится слишком высоким в рабочем трубопроводе В, та же последовательность действий проводится для активации соответствующего разгрузочного вентиля 39.
Два разгрузочных вентиля 38, 39 можно настроить таким образом, что они будут иметь разные величины реакции. Это значит, что давление нагрузки в двух рабочих трубопроводах А, В можно ограничивать двумя разными значениями.
Преимущество изобретения заключается в том, что при управлении разгрузочными вентилями 38, 39 не требуется отводить какое-либо количество жидкости из рабочих трубопроводов А, В. Жидкость просто забирается из второй напорной камеры 34, в результате чего давление в этой камере уменьшается и компенсационный вентиль 15 дросселируется сильнее.