АВТОМАТ РАЗГРУЗКИ НАСОСА
PUMP AUTOMATIC UNLOADER

Изобретение относится к области гидроавтоматики, в частности к гидравлическим приводам летательных аппаратов.
Известен автомат разгрузки насоса, содержащий корпус с каналами для линий нагнетания, слива и потребителя, нормально закрытый золотниковый клапан разгрузки с эластичным радиальным уплотнением, соединяющий линию нагнетания с линией слива и с гидроцилиндром управления, шток которого образует с золотниковым затвором клапана единую деталь шток-затвор, управляемый от пилотного предохранительного клапана на линии нагнетания (RU 2131999).
Недостатками этого автомата являются большие массогабаритные показатели, высокая себестоимость, связанная с большим количеством каналов в корпусе и посадочных мест под уплотнения и элементы, нестабильность работы и недостаточная надежность в режиме переливного клапана, при котором эластичное уплотнение лишь частично перекрывает отверстия золотника и вымывается струей жидкости, отсутствие функции разгрузки насоса при запуске.
Известен автомат разгрузки, содержащий корпус с каналами для линий нагнетания, слива и потребителя, нормально открытый золотниковый клапан разгрузки, соединяющий линию нагнетания с линией слива через подпорный дроссель, привод золотникового затвора клапана в виде гидроцилиндра с поршнем, шток которого упирается в золотник клапана, а штоковая полость соединена со сливной линией и содержит пружину, прижимающую поршень к торцу поршневой полости, которая соединена с линией нагнетания через дроссель минимального расхода (RU 2421631, опубл. 20.06.2011, прототип).
Недостатками этого автомата являются большие массогабаритные показатели, высокая себестоимость, связанная с большим количеством каналов в корпусе и посадочных мест под уплотнения и элементы, большие утечки через золотниковый клапан в его закрытом положении, снижающие КПД привода, нестабильность времени срабатывания из-за утечек по щелевому уплотнению поршня гидроцилиндра, требующих увеличения объема гидроцилиндра для их компенсации при заданном времени срабатывания, отсутствие функции разгрузки насоса от чрезмерного повышения давления в гидросистеме.
Технической задачей изобретения является создание эффективного автомата разгрузки насоса и расширение арсенала автоматов разгрузки насоса.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи, состоит в снижении массы, сокращении габаритов и материалоемкости, уменьшении себестоимости, повышении КПД, стабилизации времени срабатывания, расширении функциональных возможностей в части функции разгрузки насоса от чрезмерного повышения давления в гидросистеме.
Сущность изобретения состоит в том, что автомат разгрузки насоса содержит корпус с каналами линий нагнетания, слива и потребителя, нормально открытый клапан разгрузки, для соединения линии нагнетания с линией слива через подпорный дроссель, привод управления в виде гидроцилиндра с поршнем, соединенным со шток-затвором клапана разгрузки, обращенным торцем с противоположной поршню стороны в линию нагнетания, и размещенным в соединенной с линией слива штоковой полости гадроцилиндра, в которой установлена пружина, воздействующая на поршень в направлении открытия клапана разгрузки, а линия нагнетания соединена через дроссель минимального расхода с поршневой полостью упомянутого гидроцилиндра и с нормально закрытым пилотным подпружиненным клапаном, управляемым давлением в линии нагнетания и выполненным с возможностью соединения поршневой полости гидроцилиндра с линией слива, причем поршень и шток-затвор выполнены с общим сквозным осевым каналом, в который со стороны поршневой полости встроен дроссель минимального расхода, а с противоположной стороны подключена линия нагнетания, при этом последняя отделена от штоковой полости гидроцилиндра стенкой корпуса, выполненной с отверстием для перемещения золотниковой наружной поверхности шток-затвора.
Предпочтительно подпорный дроссель выполнен в виде радиальных отверстий в шток-затворе, размещенных с возможностью соединения осевого канала со штоковой полостью при открытом состоянии клапана разгрузки и их разъединения при закрытом состоянии клапана разгрузки, а пилотный клапан размещен в сквозной радиальной расточке поршня и выполнен с золотниковым затвором, торец которого обращен в осевой канал шток-затвора между дросселем минимального расхода и подпорным дросселем.
Кроме того, на торцевой поверхности поршня вокруг шток-затвора выполнен кольцевой выступ с возможностью его упора в стенку корпуса с образованием контактного уплотнения, при этом пилотный клапан может быть выполнен подпружиненным кольцевой, например браслетной, пружиной.
На чертеже фиг.1 изображена принципиальная гидравлическая схема автомата разгрузки насоса, на фиг.2 - конструктивная схема ограничителя, на фиг.3 - разрез А-А по фиг.2.
Автомат разгрузки насоса содержит корпус 1 с каналами линии 2 нагнетания, линии 3 слива и линии 4 потребителя, нормально открытый клапан 5 разгрузки, для соединения линии 2 нагнетания с линией 3 слива через подпорный дроссель 6, привод управления в виде закрепленного к корпусу 1 гидроцилиндра 7 с поршнем 8, соединенным с выполненными заодно штоком и затвором, образующими шток-затвор 23 клапана 5 разгрузки (шток-затвор 23 образует с корпусом 1 золотниковый клапан 5). Шток-затвор 23 обращен торцем с противоположной поршню 8 стороны в линию 2 нагнетания и размещен в соединенной с линией 3 слива штоковой полости 9 гадроцилиндра 7, в которой установлена пружина 10, воздействующая на поршень 8 в направлении открытия клапана 5 разгрузки (т.е. прижимающая шток-затвор 23 к левой (по чертежу) торцевой стенке поршневой полости 11). Линия 2 нагнетания соединена через дроссель 12 минимального расхода с поршневой полостью 11 гидроцилиндра 7 и с нормально закрытым пилотным подпружиненным клапаном 18, управляемым давлением в линии 2 нагнетания и выполненным с возможностью соединения поршневой полости 11 гидроцилиндра 7 с линией 3 слива. Поршень 8 и шток-затвор 23 выполнены с общим сквозным осевым каналом 13, в который со стороны поршневой полости 11 встроен дроссель 12 минимального расхода, а с противоположной стороны подключена линия 2 нагнетания, при этом последняя отделена от штоковой полости 9 гидроцилиндра 7 стенкой 15 корпуса 1, выполненной с отверстием для перемещения золотниковой наружной поверхности шток-затвора 23.
В шток-затворе 23 выполнен дроссель 6 в виде сквозных радиальных калиброванных отверстий 6, пересекающих осевой канал 13 и размещенных с возможностью соединения канала 13 со штоковой полостью 9 при открытом состоянии клапана 5 разгрузки и их разъединения при закрытом состоянии клапана 5 разгрузки.
На торцевой поверхности поршня 8 вокруг шток-затвора 23 выполнен кольцевой выступ 14 с возможностью его упора в стенку 15 корпуса 1 с образованием контактного уплотнения. В стенке 15 установлено кольцевое уплотнение 21 шток-затвора 23.
Пилотный клапан 18 размещен в сквозной радиальной расточке 17 поршня 8, соединенной каналом 20 с поршневой полостью 11, и выполнен с золотниковым затвором 18, торец которого обращен в осевой канал 13 шток-затвора 23 между дросселем 12 минимального расхода и подпорным дросселем 6, а на другой конец воздействует кольцевая пружина 19.
Пилотный клапан 18 выполнен подпружиненным кольцевой, например браслетной, пружиной 19. Поршень 8 снабжен кольцевым уплотнением 16.
Автомат может содержать вспомогательное уплотнение 22 между корпусом 1 и гидроцилиндром 7.
Линия 2 нагнетания соединена с насосом, имеющим приводной двигатель (не изображено).
Автомат разгрузки насоса работает следующим образом.
При запуске насоса клапан 5 под действием пружины 10 находится в нормально открытом положении, и рабочая жидкость из линии 2 нагнетания поступает в линию 3 слива через подпорный дроссель 6, создающий минимальный подпор в линии 2 нагнетания, необходимый для начала работы гидравлического реле времени, функцию которого выполняет гидроцилиндр 7 с дросселем 12 минимального расхода. Поршень 8 гидроцилиндра 7 начинает медленно смещаться, перемещая шток-затвор 23 в направлении закрытия клапана 5 разгрузки. До его закрытия насос работает с минимальным давлением нагнетания, обеспечивая минимальную нагрузку на приводной двигатель. По мере хода шток-затвора 5 его радиальные каналы 6 постепенно перекрываются корпусом, увеличивая гидравлическое сопротивление клапана 5 и плавно нагружая насос все большим давлением. В конце хода шток-затвор 23 упирается своим кольцевым выступом в торец корпуса, обеспечивая полную герметичность клапана 5 под действием поршня 8.
В случае превышения давления потребителя срабатывает пилотный клапан 17. При открытии пилотного клапана 17 поршневая полость 11 через канал 20 в теле поршня соединяется со штоковой полостью 9 гидроцилиндра. Клапан 17 выпускает рабочую жидкость из поршневой полости 11 в линию 3 слива быстрее, чем она поступает через дроссель 12 минимального расхода. Давление на поршне 8 уменьшается, и он под действием давления жидкости на торец шток-затвора 23 и силы пружины открывает клапан 5 разгрузки так, что давление в линии 2 снижается до предельно допустимого.
После выключения приводного двигателя и остановки насоса давление в линии 2 нагнетания становится равным давлению в линии 3 слива. При этом пружина возвращает поршень 8 и шток-затвор 5 в исходное положение, при котором клапан 5 разгрузки открыт и автомат готов к пусковой разгрузке насоса.
Таким образом, заявляемый автомат может использоваться для разгрузки насосов и систем их привода (электродвигателей или двигателей внутреннего сгорания) в момент пуска в работу, когда на привод действуют дополнительные инерционные нагрузки раскручиваемых деталей и пусковые токи электродвигателей превышают рабочие, или запуск двигателя внутреннего сгорания производится от маломощного стартера при отсутствии муфты сцепления между насосом и двигателем. Одновременно аппарат выполняет функцию разгрузки насоса от чрезмерного повышения давления в гидросистеме, работая как предохранительный и переливной клапан.
В результате создан эффективный автомат разгрузки насоса и расширен арсенал автоматов разгрузки насоса.
При этом обеспечено снижение массо-габаритных показателей, снижение себестоимости, повышение КПД, стабилизация времени срабатывания, расширены функциональные возможности.