Регулятор давления

Регулятор давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

с ..

О П И С А Ы И Е 0 )У 50

ИЗОБРЕТЕЫИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.78 (21) 2699071/18-24 с присоединением заявки № (-1)м К,з

С 05D 16/10

Государс1 ванный комитет (23) Приоритет

СССР по делам изобретений н открытий (43) Опублпковано 07.10.80. Бюллетень № 37 (53) УДК 621.646 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения

Б. Я. Ладензон и И. Н. Дехтярь (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт промышленных гидроприводов и гидроавтоматики (54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к гидроаппаратуре объемного промышленного гидропривода, а именно к регулирующим устройствам, предназначенным для снижения давления в магистрали, связанной с выходной по- 5 лостью, по сравнению с давлением в магистрали, связанной с входной полостью, и может быть использовано в гидрофицированных машинах различных отраслей техники. 10

Известны регулирующие устройства с серводействием, содержащие входную и выходную полости, разделяемые перемычкой, клапан с механизмом настройки и подпружиненный плунжер с расположенным в 15 выходной полости консольным рабочим пояском. Кромка этого пояска в сопряжении с кромкой перемычки образует переменный дроссель на пути основного потока рабочей жидкости (1). 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор давления, содержащий корпус с установленным в нем регулирующим органом в виде подпружиненного плунжера, надплун- 25 жерная полость которого соединена каналом с выходной полостью и через клапан со сливом (2).

Недостатком известного регулирующего устройства является то, что статическая ха- 30 рактеристика, представляющая собой зависимость редуцированного давления от величины потока и от разности между подводимым и редуцированным давлениями, из-за наличия осевой составляющей реактивной гидродинамической силы, неудовлетворительна — (в идеале редуцированное давление не должно зависеть от величины потока и от разности между подводимым и редуцированным давлениями), Кроме того, когда велнчина потока превышает номинальное значение, на которое рассчитано известное регулирующее устройство, осевая составляющая гидродинамической силы может возрасти настолько, что преодолеет усилие пружины, и плунжер полностью прекращает поступление жидкости из входной полости в выходную, т, е. регулирующее устройство практически перестает работать. Наличие неуравновешенной осевой реактивной гидродинамической силы ограничивает область применения и снижает надежность работы регулирующего устройства.

Цель изобретения — повышение надежности и точности работы и расширение области применения регулятора.

Эта цель достигается тем, что в предложенном регуляторе на части плунжера, расположенной в выходной полости, выпол769507

f =А х. нен кольцевой выступ, а соответствующая поверхность выходной полости выполнена конической.

Кроме того, плуняер устаповлсп с зазором между торцом конической поверхности выходнои полости и торцом кольцевого выступа плунжера, а площадь зазора между конической поверхностью и кольцевым выступом плунжера определяется из соотношения

I Ia фиг. 1 показан предлагаемый регулятор давления, плунжер в исходном положении; на фиг. 2 — то же, плунжер в рабочем положении; на фиг. 3 — продольный разрез регулятора давления во ввертном исполнении, плунжер в исходном положении; на фиг, 4 — то же, плунжер в рабочем поло>кении, Регулятор давления (фиг. 1 и

3) содержит корпус (во ввертном исполнении — втулку) 1 с расположенными в нем входной полостью 2 и выходной полостью

3 (во ввертном исполнении выходная полость 3 образуется между торцом втулки 1 и расточкой панели, в которую ввернута втулка).

Полости 2 и 3 разделены перемычкой 4.

В расточках корпуса (втулки) 1 установлены седло 5 и плунжер 6 с расположенным в выходной полости рабочим пояском

7, рабочая кромка которого в сопряжении с кромкой перемычки 4 образует переменный зазор 8 на пути основного потока, В плуняере выполнено демпферное отверстие 9.

Над плунжером 6 установлена пружина

10. В корпусе (втулке) 1 установлены также стакан 11, внутри которого размещены клапан 12, пружина 13 и регулировочный винт 14. На рабочем пояске плунжера имеется кольцевой выступ, конструктивно выполненный в виде шайбы 15, закрепленной на плунжере стопорным кольцом 16. Соответствующая кольцевому выступу поверхность 17 выходной полости выполнена конической и составляет в сопряжении с кольцевым выступом 15 при подъеме плунжера 6 (см. фиг. 2 и 4) зазор 18 на пути основного потока, расположенный по потоку ниже переменного зазора 8.

Во ввертном исполнении коническая поверхность выходной полости выполнена во втулке 1.

В исходном положении (фиг. 1 и 3), когда плунжер 6 отжат в крайнее нижнее положение пружиной 10, между торцом конического участка выходной полости и обращенным к нему торцом кольцевого выступа 15 имеется торцевой зазор 19, достаточный для свободного пропуска основного потока. Входная полость 2 сообщена с отверстием подвода 20, выходная полость

3 — с отверстием отвода 21, а надклапанная полость 22 клапана 12 — со сливным отвер15

65 стием 23. В регуляторах давление ввертного исполнения на наружной поверхности

iïóëêè 1 выполнены кольцевая канавка, образующая полость 24, сообщенную радиальными отверстиями 25 с входной камерой 2 и связанная с отверстием подвода 20 в корпусе панели, а также кольцевая канавка, образующая полость слива 26 из клапана 12, сообщенная продольным отверстием 27 и радиальным отверстием 28 с надклапанной полостью 22 клапана 12 и со сливным отверстием 23 в корпусе панели, Выходная полость 3 сообщена с отверстием отвода 21 в корпусе панели.

Работает регулятор давления следующим образом.

Поток рабочей жидкости через отверстия подвода 20 поступает во входную полость

2. Далее через переменный зазор 8, конический участок 17 выходной полости и торцевой зазор 19 поток попадает в выходную полость 3, а оттуда через отверстие отвода

21 поступает к исполнительному органу гидропривода. Давление из полости 3 через демпфер 9 подведено в подклапанную полость клапана 12.

Пока давление в полости 3 меньше давления настройки, создаваемого пружиной

13 клапана 12, поток свободно, с минимальным (предусмотренным технической характеристикой) сопротивлением проходит к исполнительному органу гидропривода, а так как плун>кер 6 отжат пружиной 10 в крайнее нижнее положение, переменный зазор 8 и торцевой зазор 19 имеют максимальное значение.

Когда давление в полости 3 становится больше величины, на которую настроен клапан 12, последний открывается. Часть потока рабочей жидкости через демпфер 9 и открытый клапан 12 поступает в полость

22, откуда через отверстие 23 сливается в бак. Из-за наличия потока на демпфере 9 возникает перепад давлений. Произведение этого перепада давлений на площадь поперечного сечения плунжера 6 дает силу Р, стремящуюся поднять плунжер 6 вверх (по чертежу) и сжать пружину 10. Когда сила

Р становится больше силы предварительного сжатия пружины 10, плунжер 6 поднимается вверх (см. фиг. 2 и 4). В результате уменьшается проходное сечение переменного зазора 8 и кольцевой выступ 15 входит в конический участок 17 выходной полости, образуя дополнительно переменный зазор

18 на пути основного потока.

При этом поток рабочей жидкости дросселируется как на переменном зазоре 8 (преимущественно), так и частично на зазоре 18 между конической поверхностью и кольцевым выступом, благодаря чему давление в полости 3 меньше давления в полости 2, т. е. происходит редуцирование давления. Поднимаясь, плунжер 6 не дает давлению в полости 3 подняться выше величи769507 — 1/ и У 2gücosл

65 ны, на которую настроен клапан 12, независимо от давления в полости 2. При увеличении разницы между подводимым и редуцированным давлениями (из-за увеличения подводимого давления или уменьшения настройки редуцированного давления) плунжер 6 поднимается выше и в большей степени дросселирует поток рабочей жидкости. При уменьшении разницы между подводимым и редуцированным давлениями плунжер 6 опускается ниже и в меньшей степени дросселирует поток рабочей жидкости. Но во всех случаях перемещение плунжера 6 происходит до тех пор, пока суммарное сопротивление на переменном зазоре 8 и зазоре 18 не создает необходимую разницу между подводимым и редуцированным давлениями.

Когда давление в полости 3 становится меньше величины, на которую настроен клапан 12, последний закрывается. Поток рабочей жидкости через демпфер 9 прекращается, и перепад давлений на демпфере исчезает, Давления с обоих торцов плунжера 6 выравниваются, и пружина 10 возвращает его в нижнее положение, открывая свободный проход потоку к исполнительному органу.

Как указывалось, в режиме редуцирования поток рабочей жидкости дросселируется не только в переменном зазоре 8, но частично и в зазоре 18 между конической поверхностью и кольцевым выступом. В результате в зазоре 18 возникает перепад давлений, произведение которого на площадь кольцевого выступа 15 дает гидростатическую силу Т, направленную в ту же сторону, и что и сила П пружины 10. Сила

Т зависит от величины перепада давлений в зазоре 18, который, в свою очередь, зависит от величины потока. Следует отметить, что в переменном зазоре 8 тоже возникает перепад давлений. Но этот перепад не создает гидростатической осевой силы, односторонне действующей на плунжер.

Диаметры части плунжера, расположенной в выходной полости, и направляющей части плунжера 6 одинаковы, поэтому гидростатические силы, возникающие от воздействия давления на участке между полостью

2 и переменным зазором 8 и действующие на плунжер, взаимно уравновешиваются.

На плунжер 6 в регуляторе давления, как и в известных регуляторах, в осевом направлении действуют сила Р, возникающая от перепада давлений на демпфере 9, осевая составляющая D, реактивной гидродинамической силы, возникающей на переменном дросселе 8, и сила П пружины

10. Кроме того, на плунжер 6 в предлагаемом регуляторе (в отличие от известных) в осевом направлении действует сила Т, возникающая от перепада давлений на дополнительно введенном зазоре 18. Таким образом, условие равновесия плунжера в

45 предлагаемом клапане выражается зависимостью

P+D= П+7. (1) Следовательно, если в известных регулирующих устройствах вредное влияние на работу регулятора силы D (описанное выше) ничем нс компенсируется, то в предлагаемом регуляторе давления это вредное влияние компенсируется силой Т. Причем зависимость спл D и Т от величины потока носит приблизительно одинаковый характер. Благодаря этому при правильно подобранных размерах и форме зазора 18 удается добиться того, чтобы силы 0 и Т практически полностью уравновешивались во всех режимах.

Форма и размеры зазора 18 подбираются из условия, чтобы сила Т, возникающая от перепада давлений в зазоре, была всегда равна осевой составляющей 0 реактивной гидродинамической силы, возникающей в зазоре 8. Для этого используются известные зависимости для истечения жидкости через дроссельные щели (см., например, Т. М. Башта «Расчеты и конструирование самолетных гидравлических устройств», Оборонгиз, 1961, стр. 44) и для определения реактивных гидродинамических сил в плунжерах (см. там же, стр. 224). Использу» эти известные зависимости и условие равновесия сил T n D, получаем

f = A)IX, (2) где f — площадь зазора между конической поверхностью 17 выходной полости и кольцевым выступом 15;

А — постоянный коэффициент;

Х вЂ” ход плунжера в интервале: от начала входа кольцевого выступа в конический участок выходной полости до перекрытия переменного зазора 8, т. е. конца хода плунжера Л.

При выводе выражения (2) получается следующая зависимость для коэффициента А где р, — коэффициент расхода;

d — диаметр плунжера 6;

f> — площадь кольцевого выступа 15; у — удельный вес рабочей жидкости; р — плотность рабочей жидкости;

g — ускорение силы тяжести; а — угол наклона потока рабочей жидкости, проходящего через переменный зазор 8, к оси плунжера 6.

Таким образом, вредное влияние осевой составляющей реактивной гидродинамической силы, возникающей на переменном зазоре 8, в регуляторе давления устраняется за счет того, что создается уравновешивающая ее сила на кольцевом выступе 15, 769507

Формула изобретения

1!

fc г7

2У

17

Ib фы г 1

Ф (ба .7

9 ив Л

НПО «Поиск» Закаэ 2256/10 Изд. № 514 Тираж 956 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 определяемая перепадом давления на зазоре 18.

Это повышает надежность, точность работы и расширяет область применения регулятора. 5

1. Регулятор давления, содержащий корпус, с установленным в нем регулирующим 10 органом в виде подпружиненного плунжера, надплунжерная полость которого соединена каналом с выходной полостью и через клапан — со сливом, отл и ч а ющи йся тем, что, с целью повышения надежности, 15 точности работы и расширения области применения регулятора, в нем на части плунжера, расположенной в выходной полости, выполнен кольцевой выступ, а соответствующая поверхность выходной полости выполнена конической.

2. Регулятор давления по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что плунжер установлен с зазором между торцом конической поверхности выходной полости и торцом кольцевого выступа плунжера.

3. Регулятор давления по п. 1, отл и ч ающи и ся тем, что площадь зазора между конической поверхностью и кольцевым выступом плунжера определяется из соотношения где А — постоянный коэффициент;

Х вЂ” ход плунжера (в интервале от начала входа кольцевого выступа в коническую поверхность выходной полости до упора конца хода плунжера) .

Источники информации, использованные при экспертизе

1. Каталог фирмы Рейншталь, информационный лист Т 120030-1.

2. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика, с. 394 — 395, рис. 229 (прототип) .