УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ КАНАЛА
CHANNEL SHUTOFF DEVICE

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в гидравлических агрегатах и системах изделий авиационной и ракетной техники, а также в других областях техники.
Известно устройство для перекрытия канала, содержащее корпус с цилиндрической полостью диаметром и перпендикулярно пересекающим ее осесимметричным каналом, запорный орган в виде контактирующего с ней по своей наружной поверхности цилиндрического ползуна, установленный в полости с возможностью возвратно-поступательного движения в перпендикулярном оси осесимметричного канала направлении, перекрытия осесимметричного канала в одном из своих крайних положений и сообщения разделенных полостью частей осесимметричного канала в другом крайнем положении посредством перепускного отверстия в запорном органе, а также приводной шток, связанный с запорным органом, установленный с возможностью перемещения параллельно запорному органу, при этом ось цилиндрического ползуна пересечена с осью перепускного отверстия, которая, в свою очередь, параллельна оси осесимметричного канала, а также радиальное уплотнение, размещенное в канавке на цилиндрической поверхности одной из частей осесимметричного канала (Заявка WO 85/01999 A1, 1985 г.). Недостатком этого устройства является сложность конструкции (из-за необходимости обработки пространственных уплотнительных поверхностей плавающих втулок), а также низкая надежность, вызванная неравномерным трением уплотнительных колец о запорный орган, имеющий острые кромки в местах выхода на его поверхность перепускного отверстия, что может привести к выходу колец из канавок, их скручиванию и заклиниванию в перепускном отверстии.
Указанного недостатка лишено выбранное в качестве прототипа устройство для перекрытия канала, содержащее корпус, размещенную в корпусе глухую цилиндрическую полость и перпендикулярно пересекающий ее цилиндрический канал, установленный в полости с возможностью возвратно-поступательного движения контактирующий со стенкой полости по своей наружной поверхности ползун с двумя параллельными отверстиями с диаметром, равным диаметру цилиндрического канала, оси которых пересекают ось ползуна, ось одного из отверстий совпадает с осью цилиндрического канала, при этом расстояние между осями отверстий равно ходу ползуна (патент РФ №2182995 по кл. F16K 3/26, 2002 г.). В ближайшем к входному отверстию цилиндрической полости отверстии установлен с возможностью возвратно-поступательного движения контактирующий со стенкой отверстия по своей наружной поверхности цилиндрический плунжер, снабженный с одного торца заходной фаской, и приводной шток, при этом на внутренней поверхности цилиндрического канала со стороны заходной фаски плунжера выполнена первая канавка, в которой размещено первое радиальное уплотнение для запирания канала в крайнем положении плунжера.
Недостатком этого устройства являются значительные усилия сопротивления при перемещении приводного штока, что вызвано конструкцией устройства - наличием наклонных прорезей в плунжере. Поэтому перемещение вниз ползуна осуществляется только после упора торца плунжера в стенку цилиндрической полости и сопровождается значительной силой трения как плунжера о стенку полости, так и силой трения такой же величины со стороны ползуна - о стенку полости с противоположной стороны (поскольку приложенная к штоку осевая сила воздействует на плунжер по нормали к стенке налонной прорези, что уравновешивается в горизонтальном направлении силой воздействия штока на отверстие в ползуне, и далее - стенкой полости). Также горизонтальное перемещение плунжера сопровождается силой трения его о ползун, вызванной вертикальной силой, приложенной к штоку. Эти значительные силы сопротивления обусловливают быстрый износ и, как следствие, низкий ресурс устройства.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является снижение усилий срабатывания, уменьшение износа и повышение ресурса.
Технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве для перекрытия канала, содержащем корпус, размещенную в корпусе глухую цилиндрическую полость и перпендикулярно пересекающий ее цилиндрический канал, установленный в полости с возможностью возвратно-поступательного движения контактирующий со стенкой полости по своей наружной поверхности ползун с двумя параллельными отверстиями, оси которых пересекают ось ползуна и с диаметрами, равными диаметру цилиндрического канала, при этом ось одного из отверстий совпадает с осью цилиндрического канала, а расстояние между осями отверстий равно ходу ползуна, в ближайшем к входному отверстию цилиндрической полости отверстии установлен с возможностью возвратно-поступательного движения контактирующий со стенкой отверстия по своей наружной поверхности цилиндрический плунжер, снабженный с одного торца заходной фаской, и приводной шток, при этом на внутренней поверхности цилиндрического канала со стороны заходной фаски плунжера выполнена первая канавка, в которой размещено первое радиальное уплотнение для запирания канала в крайнем положении плунжера, согласно изобретению приводной шток жестко установлен в плунжере перпендикулярно его оси, а в ползуне между ближайшими к входному отверстию цилиндрической полости отверстием и торцом ползуна выполнен сквозной паз, приводной шток проходит через паз, на ползуне между ближайшими к входному отверстию цилиндрической полости отверстием и торцом выполнена вторая канавка, в которой размещено второе радиальное уплотнение, на внутренней поверхности ближайшего к входному отверстию цилиндрической полости отверстия на участке между пазом и ближайшей к канавке цилиндрического канала кромке этого отверстия выполнена третья канавка, в которой размещено третье радиальное уплотнение, на наружной поверхности плунжера между приводным штоком и противоположным фаске торцом выполнена четвертая канавка, в которой размещено четвертое радиальное уплотнение.
На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения устройства для перекрытия канала, продольный разрез, в открытом положении, на фиг. 2 - то же, вид сверху, крышка условно не показана, на фиг. 3 - то же, в промежуточном положении, на фиг. 4 - то же, в перекрытом положении.
Устройство для перекрытия канала содержит корпус 1 с глухой крышкой 2. В корпусе 1 выполнены глухая цилиндрическая полость 3 и перпендикулярно пересекающий ее цилиндрический канал 4. В полости 3 установлен ползун 5. Ползун 5 контактирует со стенкой 6 полости 3 по своей наружной поверхности 7 с возможностью возвратно-поступательного движения. В ползуне 5 выполнены два параллельных отверстия 8 и 9 с диаметром, равным диаметру цилиндрического канала 4. Оси отверстий 8 и 9 пересекают ось ползуна. Ось одного из отверстий (отверстия 8 на фиг. 1, отверстия 9 на фиг. 3 и 4) совпадает с осью цилиндрического канала 4. Расстояние L между осями отверстий 8 и 9 равно ходу h ползуна. В ближайшем к входному отверстию 10 цилиндрической полости 3 отверстии 9 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения цилиндрический плунжер 11, контактирующий со стенкой отверстия 9 по своей наружной поверхности 12. Плунжер 11 снабжен с одного торца заходной фаской 13. В плунжере 11 жестко установлен перпендикулярно его оси приводной шток 14, выполненный в виде винта. Фиксатор 15 удерживает ползун 5 в крайнем верхнем положении. Фиксатор 15 присоединен к ползуну 5 винтом 16. На внутренней поверхности 17 цилиндрического канала 4 со стороны заходной фаски 13 плунжера 11 выполнена первая канавка 18, в которой размещено первое радиальное уплотнение 19 для запирания канала 4 в крайнем положении плунжера 11. В ползуне 5 между ближайшими к входному отверстию 10 цилиндрической полости 3 отверстием 9 и торцом 20 ползуна 5 выполнен сквозной паз 21. Приводной шток 14 проходит через сквозной паз 21. На ползуне между ближайшими к входному отверстию 10 цилиндрической полости 3 отверстием 9 и торцом 20 выполнена вторая канавка 22, в которой размещено второе радиальное уплотнение 23. На внутренней поверхности ближайшего к входному отверстию 10 цилиндрической полости 3 отверстия 9 на участке между сквозным пазом 21 и ближайшей к первой канавке 18 кромке этого отверстия выполнена третья канавка 24, в которой размещено третье радиальное уплотнение 25. На наружной поверхности 12 плунжера 11 между приводным штоком 14 и противоположным фаске 13 торцом 26 выполнена четвертая канавка 27, в которой размещено четвертое радиальное уплотнение 28. Крышка 2 уплотняет корпус 1 радиальным уплотнением 29. В ползуне 5 выполнено перепускное отверстие 30. Ползун 5 снабжен фиксатором 31 углового положения по отношению к цилиндрической полости 3, выполненном в виде штифта, входящего в паз ползуна 5. Для фиксации плунжера 11 в крайнем положении используется ограничитель 32, устанавливаемый вместо фиксатора 15 и крепящийся винтом 16.
Устройство работает следующим образом: в исходном положении (см. фиг. 1) части цилиндрического канала 4 сообщены отверстием 8, ползун 5 находится в крайнем верхнем (по фиг. 1) положении. При этом плунжер 11 размещен внутри отверстия 9 ползуна 5 и не выходит за пределы цилиндрической полости 3. Ползун 5 зафиксирован в крайнем положении при помощи фиксатора 15 и крышки 2. Жидкость свободно проходит через цилиндрический канал 4. При необходимости перекрыть канал 4 фиксатор 15 снимают, вывернув винт 16, затем, нажимая на приводной шток 14, ползун 5 вместе с плунжером 11 опускают до упора вниз, и части цилиндрического канала 4 сообщаются отверстием 9 (см. фиг. 3, 4). При движении ползуна жидкость, находящаяся под ползуном 5, перетекает в отверстие 8 через перепускное отверстие 30, не препятствуя движению ползуна вниз. Совмещение оси цилиндрического канала 4 с осью плунжера 11 в угловом направлении обеспечивается фиксатором углового положения 31 (см. фиг. 2). Совмещение оси плунжера 11 и оси цилиндрического канала 4 в вертикальном направлении обеспечивается благодаря тому, что межосевое расстояние L между отверстиями 8 и 9 равно величине хода ползуна h. Теперь плунжер 11 имеет возможность смещения вправо. Его смещают вправо приложением горизонтального усилия к приводному штоку 14 (см. фиг. 4). При этом заходная фаска 13 обеспечивает равномерное сжатие первого радиального уплотнения 19 и вход в него наружной поверхности плунжера 11. Конечное положение устройства (цилиндрический канал 4 перекрыт плунжером 11) показано на фиг. 4. Плунжер 11 фиксируют с помощью закрепления винтом 16 ограничителя 32, который упирается в приводной шток 14 и не дает ему смещаться влево, поэтому закрытое положение устройства обеспечивается. Сам же ползун 5 зафиксирован от поступательных перемещений нахождением плунжера 11 как в цилиндрическом канале 4, так и в отверстии 9. При перемещениях ползуна 5 входное отверстие 10 уплотнено относительно канала 4 вторым радиальным уплотнением 23, а также третьим и четвертым радиальными уплотнениями 25 и 28 соответственно, отделяющими сквозной паз 21 от обеих частей цилиндрического канала 4. Это дает возможность оператору перемещать приводной шток 14, при снятой крышке 2, при этом обеспечивается внешняя герметичность устройства. Конкретные размеры мест расположения третьей и четвертой канавок 24 и 27 соответственно, а также геометрические размеры ползуна и плунжера определяются методами обычного проектирования, поэтому не отражены в формуле изобретения. Расположение третьего радиального уплотнения 25 в канавке 24, выполненной на ползуне, объясняется тем, что при первоначальной установке плунжера 11 в отверстие 9 через уплотнение 25 проходят только фаска 13 и гладкая поверхность плунжера 11. В случае же, если бы канавка 24 выполнялась на плунжере 11, при его монтаже уплотнение 25 пересекало бы сквозной паз 21, что создавало бы возможность повреждения уплотнения 25 острыми кромками паза 21. Аналогично, расположение четвертого радиального уплотнения 28 в канавке 27, выполненной на плунжере 11, объясняется тем, что при первоначальной установке плунжера 11 в отверстие 9, уплотнение 28 контактирует только гладкая поверхность отверстия 9. В случае же, если бы канавка 27 выполнялась на ползуне 5, при монтаже плунжера 11 уплотнение 28 пересекалось бы отверстием под приводной шток 14, что создавало бы возможность повреждения уплотнения 28 острыми кромками этого отверстия. При необходимости открыть канал описанные выше операции производят в обратном порядке.
В результате использования заявленного изобретения достигается снижение усилий срабатывания, поскольку существенно снижаются усилия трения как при перемещении ползуна, так и при перемещении плунжера. Вследствие этого снижается износ и повышается ресурс устройства. Получение данного технического результата позволяет рекомендовать заявленное изобретение к внедрению в изделиях авиационной и космической техники.