Патент на изобретение №2358175

(54) ОТПИРАЕМЫЙ ОБРАТНЫЙ КЛАПАН

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидроприводам и предназначено для управления механизированной крепью и для ее гидравлической защиты в подземных горных выработках. В отпираемом обратном клапане сообщение между нагрузочной камерой (38) и соединительной камерой (34) прерывается поршнем (35) обратного клапана и открывается путем перемещения нагружаемого управляющим давлением поршня (26). Поршень (35) обратного клапана, разгрузочный поршень (19) и поршень (26) с управляющим штоком расположены концентрично друг другу относительно общей для них оси клапана. Управляющий шток (32) проходит через поршень (35) обратного клапана с возможностью скользящего перемещения в нем и с обеспечением уплотнения в сопряжении с ним и для открытия подхватывает днище поршня посредством кольцевого уступа. Поршень (35) обратного клапана нагружен в направлении закрытия усилием собственной замыкающей пружины. Разгрузочный поршень (19) установлен на оси клапана с возможностью независимого от обратного клапана направленного перемещения относительно свободного конца управляющего штока (32). Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности работы клапана за счет конструктивного отделения обратного клапана от разгрузочного клапана. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к отпираемому обратному клапану согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Подобный обратный клапан известен из DE 1814214 А1.

Подобный клапан предназначен, например, для управления механизированной крепью и для ее гидравлической защиты в подземных горных выработках. В закрытом положении поршень обратного клапана предназначен для удержания превышающего 400 бар высокого рабочего давления в гидравлических стойках. Для сокращения стоек механизированной крепи поршень обратного клапана можно гидравлически отпереть, или разблокировать, с целью установить связь между находящимся под высоким рабочим давлением рабочим пространством, например гидравлической стойки, и возвратным трубопроводом или возвратной линией.

При применении в подземных горных выработках подобные клапаны должны удовлетворять, во-первых, исключительно строгим требованиям безопасности. Во-вторых, подобные клапаны подвергаются воздействию высоких нагрузок при применении воды в качестве гидравлической жидкости вследствие исключительно высоких действующих давлений, исключительно высокого расхода жидкости и высокой частоты включений. По этой причине подвергаемые износу детали подобных клапанов выполняются в виде патронов. При этом в корпус клапана – обычно речь идет о клапанном блоке, в котором выполнено несколько отверстий для нескольких клапанов – вставляется в основном цилиндрическая деталь как патрон клапана, в который вставлены поршни клапанов и образуются седла клапанов и камеры клапанов. Далее при износе, соответственно по истечении установленного срока службы, патроны вместе со вставленными в них поршнями клапанов можно извлечь из корпуса клапана, соответственно клапанного блока, и заменить.

В известном обратном клапане предусмотрен разгрузочный клапан, который путем задействования отпирающего поршня устанавливает дросселирующее соединение между находящейся под исключительно высоким рабочим давлением нагрузочной камерой обратного клапана и сообщающейся с обратной линией соединительной камерой до того, как поршень обратного клапана будет отодвинут от своего седла и откроется большое проточное поперечное сечение между нагрузочной камерой и соединительной камерой. Этот разгрузочный клапан позволяет сначала по меньшей мере частично снизить давление в рабочем пространстве и в нагрузочной камере и тем самым исключить высокие перепады давления и скорости потока при открытии большого проточного поперечного сечения. В известном клапане разгрузочный клапан встроен в поршень обратного клапана, вследствие чего разгрузочный клапан необходимо постоянно устанавливать и демонтировать вместе с обратным клапаном несмотря на то, что также заметно отличаются друг от друга сроки службы вследствие того, что на эти детали воздействуют неодинаковые нагрузки.

В основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать известный клапан таким образом, чтобы обратный клапан и разгрузочный клапан с точки зрения их функциональности могли взаимодействовать друг с другом требуемым образом, но конструктивно не зависели бы друг от друга и допускали бы прежде всего их замену отдельно друг от друга.

Указанная задача решается с помощью отличительных признаков, представленных в пункте 1 формулы изобретения.

Согласно этому изобретению обратный клапан, разгрузочный клапан и отпирающий поршень расположены на оси клапана. Обратный клапан и разгрузочный клапан имеют по одному поршню, находящемуся под воздействием развиваемого соответственно пружиной усилия и по типу обратного клапана прилегающему соответственно к седлу. Оба клапана – обратный и разгрузочный – могут перемещаться независимо друг от друга в одном и том же направлении и отодвигаться от своих седел. Если они отодвинуты при противодействии усилия соответствующей пружины от своих седел, то каждый из них обеспечивает соединение соответственно нагрузочной камеры в корпусе клапана, в которой создается действующее в потребляющем устройстве нагрузочное давление, с отводящим каналом корпуса клапана. Обратный клапан расположен между отпирающим поршнем и разгрузочным клапаном. Отпирающий поршень жестко соединен в центре торца, на который воздействует нагрузочное давление, с отпирающим штоком. Отпирающий шток проходит вдоль оси клапана через поршень обратного клапана и завершается своим свободным торцом перед самым разгрузочным поршнем. Отпирающий шток выполнен таким образом, что он может плотно скользить внизу обратного клапана. Однако этот шток имеет на своей окружной периферии выступ, выступающий от скользящей в днище поршня части отпирающего штока. При этом речь может идти, например, о кольцевом уступе (уступе с резким изменением диаметра), а также о штифте, установленном на валу поршня перпендикулярно его оси и выступающем от скользящей в днище поршня окружной периферии отпирающего штока. Размеры отпирающего штока заданы таким образом, чтобы он сначала входил в контакт в процессе своего движения в направлении разгрузочного клапана с его днищем поршня, соответственно закрепленным на нем выступом, и отводил поршень при дальнейшем движении от его седла. Таким путем сначала устанавливается лишь узкое сообщение между нагрузочной камерой и обратной камерой. Только после этого указанный выступ достигает днища поршня обратного клапана и при своем дальнейшем движении захватывает также его поршень. При этом на отпирающий поршень подается в направлении открытия управляющее давление, предпочтительно рабочее давление гидравлической системы, а с другой стороны подается нагрузочное давление. Кроме того, движению указанного отпирающего поршня в направлении открытия противодействуют пружины, находящиеся около указанных поршней и отжимающие их в направлении закрытия к их соответствующим седлам. Геометрические характеристики поверхностей отпирающего поршня и пружин обратного и разгрузочного клапанов выбираются таким образом, чтобы отпирающий поршень сначала мог приподнять или отодвинуть лишь поршень разгрузочного клапана. Лишь в том случае, когда нагрузочное давление снизится до достаточного уровня с действующей в обратном направлении стороны отпирающего поршня, последний начинает движение далее в направлении открытия под действием управляющего давления, соответственно давления системы при противодействии усилий пружин, и поднимает или отодвигает указанным выступом также поршень обратного клапана от его седла. Таким образом устанавливается полное сообщение между нагрузочной камерой и возвратной линией.

Отводящий канал может соединяться клапаном переключения и с насосным каналом. Тем самым на днище поршня обратного клапана подается давление системы и отодвигает его от его седла. Одновременно на заднюю сторону отпирающего поршня также подается давление системы и сбрасывается предпочтительно с другой стороны. Тем самым отпирающий поршень возвращается, вследствие чего поршень разгрузочного клапана закрывается в зависимости от давления и под действием усилия пружины и поршень обратного клапана принимает на себя свою обычную функцию обратного клапана и остается открытым лишь до тех пор, пока давление с его нижней стороны остается выше по сравнению с нагрузочным давлением со стороны закрытия.

Обратный и разгрузочный клапаны выполнены в виде патронов, имея по собственному патрону, которые можно вставлять соосно независимо друг от друга в корпус клапана. Отпирающий поршень размещен также в патроне. Этот патрон может быть выполнен вместе с патроном обратного клапана как единая деталь. В наиболее предпочтительном варианте патрон разгрузочного клапана, подвергающийся особо интенсивному износу, может заменяться без замены также патрона обратного клапана и отпирающего поршня.

Вариант, представленный в пункте 2 формулы изобретения, ориентирован на устранение проблем обеспечения уплотнений на разгрузочном клапане и прежде всего на его поршне, а также равным образом на надежное сохранение нагрузочного давления в камерах. Это решение имеет особое значение для разгрузочного клапана, выполненного в виде патрона, поскольку становится возможной установка патронов к нагрузочной камере, и клапан, соответственно его седло, необычным образом становится проточным со стороны меньшего диаметра в сторону большего диаметра. Поэтому предлагаемую в пункте 2 конструкцию следует рассматривать также как самостоятельный объект изобретения.

В соответствии с вариантом, представленным в пункте 3 формулы изобретения, обеспечивается однозначное неподвижное положение разгрузочного поршня, благодаря чему гарантировано надежное замыкание седла клапана из любого рабочего положения.

Кроме того, в известном клапане не учитывается то, что и клапан управления подвержен воздействию высоких нагрузок, а с другой стороны, представляет собой функционально важный для безопасности клапана элемент, требующий регулярной замены. Поэтому преимущество варианта, представленного в пункте 4 формулы изобретения, состоит в том, что и отпирающий поршень является легко заменяемым.

При этом согласно следующему варианту, представленному в пункте 5 формулы изобретения, патрон отпирающего клапана выполнен предпочтительно как единое целое с патроном обратного клапана, благодаря чему регулирующий поршень и обратный клапан образуют единую деталь и могут заменяться вместе.

Исполнение патрона разгрузочного клапана представлено в пунктах 6 и 7 формулы изобретения. При этом патрон разгрузочного клапана может быть выполнен с колпачком и втулкой из одной заготовки. Однако с целью облегчить изготовление и ограничить круг заменяемых деталей лишь подвергающимися износу деталями можно также выполнять втулку патрона как отдельную имеющую вид полого цилиндра направляющую деталь, имеющую наружную резьбу и предпочтительно ввинчиваемую в колпачок патрона.

В предлагаемом в изобретении клапане во избежание проблем с обеспечением уплотнения и для соединения нагрузочной камеры с разгрузочной камерой разгрузочного клапана необходимо, чтобы торец отпирающего штока выступал в нагрузочную камеру.

Для обеспечения надежного направленного перемещения отпирающего поршня предлагается осуществлять изобретение по варианту, представленному в пункте 8 формулы, преимущество которого состоит в том, что и пружина покоя или неподвижного положения, отжимающая отпирающий поршень в его нейтральное положение, устанавливается в стандартный блок или патрон.

Известный обратный клапан позволяет в значительной мере разгружать нагрузочную камеру перед перемещением поршня обратного клапана в открытое положение. Степень этой разгрузки определяется соотношением площадей гидравлически эффективных поверхностей, с одной стороны, отпирающего поршня и, с другой стороны, поршня обратного клапана. При условии, что управляющее давление, воздействующее на отпирающий поршень, и рабочее давление, соответственно давление начала закрытия поршня обратного клапана, равны между собой (давление системы), как в применяемых в горной промышленности клапанах, в которых рабочее давление одновременно используется также как управляющее давление, обычно имеет место ситуация, заключающаяся в том, что поверхность отпирающего поршня определяет меру того, до какого уровня должно снизиться нагрузочное давление, воздействующее на поршень обратного клапана, прежде чем он сможет отойти от своего седла. Однако этот уровень определяется также жесткостью основной замыкающей пружины, воздействующей на поршень обратного клапана.

В известном клапане отпирающий поршень отжимается пружиной покоя или неподвижного положения в его неподвижное положение, при этом отпирающий поршень не находится под давлением, кроме как на рабочей стадии отпирания. Подобная пружина покоя или неподвижного положения постоянно необходима для обеспечения однозначного неподвижного положения (п.10). Однако эта пружина покоя или неподвижного положения не может иметь любую жесткость, поскольку она определяет характеристику открытия клапана; помимо этого, следует исключить непреднамеренное перемещение вместе с движущимся поршнем обратного клапана и отпирающего поршня, который взаимодействует со скользящим по нему и опирающимся на него поршнем обратного клапана. Эта задача решается согласно представленному в пункте 9 варианту осуществления изобретения, в соответствии с которым отпирающий поршень, находящийся прежде всего в том рабочем состоянии, в котором соединительная камера сообщается с насосом и поршень обратного клапана отходит от своего седла, выходит из неподвижного положения.

Кроме того, характеристика открытия известного обратного клапана определяется тем, что отпирающий поршень лишь дросселируется и управляющее давление подается на него в процессе ступенчатого регулирования.

Согласно предпочтительному варианту, представленному в пункте 11 формулы изобретения, это решение применяется также к предлагаемому в изобретении клапану, но в другом исполнении. Тем самым при медленном перемещении отпирающего поршня можно сначала обеспечить открытие разгрузочного клапана и постепенное снижение рабочего давления до того, как вследствие происходящего при движении отпирающего поршня последовательного уменьшения дросселирующего отверстия между отпирающим поршнем и отпирающим патроном произойдет повышение давления в управляющей камере отпирающего поршня и в конечном счете управляющее давление окажется достаточным для отвода обратного поршня от его седла.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи различных деталей и узлов. На чертежах, в частности, показано:

на фиг.1 – клапан в целом,

на фиг.2 – корпус клапана и вставленные в него патроны для отпирающего поршня (отпирающий патрон), для поршня обратного клапана (обратный патрон) и для разгрузочного поршня (разгрузочный патрон),

на фиг.3 – узел, состоящий из отпирающего поршня и поршня обратного клапана,

на фиг.4 – разгрузочный клапан.

Описание фиг.2

Корпус 1 клапана представляет собой стальной блок, в котором имеется несколько отверстий (не показаны), выполненных под помещаемые в них клапаны и используемых также как гидравлические каналы. На чертежах показано только одно подобное отверстие клапана с соответствующими гидравлическими каналами PST, P/R. Отверстие 2 клапана выполнено с одной стороны (на чертежах – на левой части) с уступами, отражающими ступенчатое изменение диаметра. В это отверстие клапана с открытой стороны вставлен патрон клапана, состоящий из отпирающего патрона 6 и обратного патрона 7. В данном случае эти патроны изготовлены из одной заготовки как один единственный патрон.

Этот патрон клапана выполнен как полый цилиндр. Наружный диаметр согласован со ступенчатым изменением диаметра в отверстии 2 клапана. Первая часть большего диаметра D1 выступает из отверстия клапана наружу и предназначена для захвата гаечным ключом или другим захватным инструментом. При этом конец диаметром D1, выступающий из отверстия клапана, выполняет также функцию упора. К нему примыкает вторая часть диаметром D2. Эта часть имеет наружную резьбу, которой патрон 6 клапана ввинчивается во внутреннюю резьбу в имеющем соответствующий диаметр уступе отверстия клапана. К этому уступу с резьбой диаметром D2 примыкает регулировочный уступ меньшего диаметра D3. Этот регулировочный уступ диаметром D3 имеет на своей наружной периферии кольцевое уплотнение 4, которое обеспечивает уплотнение относительно резьбового конца патрона клапана. Кроме того, этот уступ имеет на своей наружной периферии кольцевой канал 8, сообщающийся с уже упомянутым управляющим подсоединительным каналом PST в корпусе 1 клапана. Начиная от управляющего кольцевого канала 8, сквозь стенку отпирающего патрона 6 проходит управляющее отверстие 9, функция которого описана ниже. Уступ диаметром D3 может примыкать к другому уступу меньшего диаметра D4 и продолжаться вплоть до торца патрона клапана. В этом случае место изменения диаметра между уступами D3 и D4 можно использовать для упора в соответствующее место ступенчатого изменения диаметра в корпусе 1 клапана.

В данном случае осевое расположение отпирающего патрона 6 с обратным патроном 7 определяется уступами D1/D2 у наружного торца корпуса 1 клапана. Таким образом, положение патрона 6, 7 задается за счет ввинчивания уступа диаметром D2 и упора в место стыка уступов D1/D2 в корпусе клапана.

На наружной периферии патрона 2 клапана находится также кольцевое уплотнение 5. Следовательно, управляющий кольцевой канал 8 уплотнен с обеих сторон кольцевыми уплотнениями 4 и 5 на наружной периферии отпирающего патрона 6. Уступ обратного патрона 7 клапана имеет на участке перед его торцом еще одно кольцевое уплотнение 13 на его наружной периферии. Между кольцевыми уплотнениями 5 и 13 этот обратный патрон 7 имеет сужение на своей наружной периферии, образующее вместе с корпусом клапана кольцевой канал 10. Этот кольцевой канал сообщается с уже описанным выше каналом P/R, который соединен не показанным клапаном переключения по выбору с насосной станцией или возвратной линией крепи и используется описанным ниже путем в качестве разгрузочного/отводящего канала, соответственно насосного канала. Через стенку патрона 7 клапана в зоне нахождения этого кольцевого канала 10 проходит венец радиальных подающих каналов 14, сообщающихся с выполненной внутри патрона клапана камерой 34 (см. фиг.1).

Помимо этого, патрон клапана имеет около отпирающего патрона 6 дросселирующее соединительное отверстие 15, соединяющее кольцевой канал 10 с выполненной внутри отпирающего патрона камерой 29 (см. фиг.3). Эта камера замкнута сужением отпирающего патрона 16 с уплотнением 17.

Передний торец 31 патрона 6 клапана входит боковой конической поверхностью 12 в выполненную внутри патрона клапана камеру 34. Перед торцом 11 в корпусе 1 клапана выполнена камера 38, диаметр которой соответствует наименьшему наружному диаметру, в данном случае диаметру D3 обратного патрона 7. Эта камера сообщается с уже упомянутым присоединительным каналом А в корпусе клапана, сообщающимся с рабочим пространством не показанного потребляющего устройства, например гидравлической стойки, используемой в качестве опоры для кровли щитовой крепи.

Таким образом, корпус клапана, соответственно его отверстие, имеет в месте сопряжения с камерой диаметром D3 еще одну часть отверстия меньшего диаметра D4.

В другой части (см. правую часть фиг.1) клапанного блока 1 соосно с осью клапана выполнено еще одно отверстие 3 со ступенчато изменяющимся диаметром в корпусе 1 клапана. Это отверстие выполнено под еще одни клапан, т.е. под указанный выше разгрузочный клапан, более подробно показанный на фиг.3 и имеющий также патрон. Этот патрон разгрузочного клапана состоит из колпачка 21 и вставленной в него цилиндрической втулки 22, ввинченной в обечайку колпачка 21 и на наружной периферии уплотненной по отношению к внутренней периферии обечайки колпачка 21 уплотнением 23, а по отношению к самому узкому месту сужения отверстия клапана диаметром D5 – уплотнением 24. Конец патрона разгрузочного клапана выступает вплоть до плоскости, в которой сопрягаются отверстие 2 клапана диаметром D4 и наименьший уступ диаметром D5 отверстия 3 разгрузочного клапана. С этой стороны патрон разгрузочного клапана образует уступ диаметром D7, значительно меньшим по сравнению с предыдущим диаметром D6. Уступы диаметрами D6 и D7 переходят друг в друга благодаря боковой конической поверхности 43.

Описание фиг.3

Как указано выше, патрон клапана состоит из двух частей 6, 7, которые могут быть также выполнены как отдельные части, но в рассматриваемом варианте они выполнены как единое целое. Первая часть представляет собой отпирающую часть или патрон 6.

В ней выполнена камера, в которой расположен способный скользить в ней отпирающий поршень 26. В этой камере с одной стороны отпирающего поршня 26 образована отпирающая камера 25, а с другой стороны отпирающего поршня 26 образована пружинная камера 29, уплотненная на наружной периферии отпирающего поршня 26 кольцевым уплотнением 28. Отпирающая камера 25 закрыта с другой стороны заглушкой 27. Заглушка 27 ввинчена во внутреннюю резьбу в конце отпирающего патрона 6 с кольцевым уплотнением 30. Заглушка 27 ограничивает упорным шипом ход отпирающего поршня 26. С обращенной от отпирающего поршня 26 стороны пружинная камера 29 ограничена сужением 16 отпирающего патрона 6 с уже упомянутым кольцевым уплотнением по внутренней периферии сужения. Через это сужение проходит соосно соединенный с отпирающим поршнем 26 отпирающий шток 32 и тем самым ограничивает пружинную камеру 29 между уплотнениями 17 и 28. В сужение 16 упирается нажимная пружина, т.е. отпирающая пружина 33, воздействующая другим концом на отпирающий поршень 26, и прижимающая в режиме нормальной работы отпирающий поршень 26 с его упором 31 к заглушке 27. Как указано выше, отпирающий поршень 26 имеет на своей наружной периферии кольцевое уплотнение 28, уплотняющее пружинную камеру 29 по отношению к отпирающей камере 25. Уже указанное выше перепускное или управляющее отверстие 9, выполненное в отпирающем патроне 6, выполнено открывающимся в направлении наружной периферии отпирающего поршня 26 между этим кольцевым уплотнением 28 и отпирающей камерой 25. Поэтому наружная периферия или поверхность отпирающего поршня 26 образует в этом месте уменьшающееся по мере движения отпирающего поршня дросселирующее отверстие для обеспечения медленного наполнения отпирающей камеры 25, когда через управляющий канал PST подается управляющее давление. В пружинную камеру 29 через соединительное отверстие 15 подается давление, создаваемое в соединительном гидравлическом канале P/R.

Обратный патрон 7 образует в своем внутреннем пространстве соединительную камеру 34 со стороны, обращенной от сужения 16 отпирающего патрона 6. В соединительную камеру 34 по продольному каналу 10 через подающие каналы 14 подается давление, передаваемое через канал P/R. Это давление, регулируемое не показанным клапаном, может представлять собой по выбору напор насоса или обратное давление.

Соединительная камера 34 ограничивается поршнем 35 обратного клапана у торцевого конца обратного патрона 7. Этот поршень обратного клапана представляет собой выполненную в виде усеченного конуса деталь, которая имеет примыкающую к конусу обечайку 36, выполненную в виде цилиндра круглого поперечного сечения.

Как указано выше, обратный патрон 7 клапана имеет со своего торца боковую коническую поверхность 12, входящую в соединительную камеру 34. Эта боковая коническая поверхность выполняет функцию поверхности седла вместе с имеющей аналогичную форму боковой конической поверхностью поршня 35 обратного клапана. Помимо этого, поршень 35 обратного клапана имеет центральное отверстие и с этим отверстием и кольцевым уплотнением 42 направленно плотно скользит по отпирающему штоку 32.

Отпирающий шток 32 изготовлен из одной заготовки вместе с упорным шипом 31 и отпирающим поршнем 23 и имеет возможность направленно скользить вдоль оси клапана в уже упомянутом сужении отпирающего патрона 6. В той части, в которой отпирающий шток 32 проходит через соединительную камеру 34, он имеет еще один уступ диаметром D7, меньшим по сравнению с диаметром D6. Как указано выше, этим уступом отпирающий шток проходит через поршень 35 обратного клапана и кольцевое уплотнение 37 и тем самым уплотняет соединительную камеру 34 в закрытом положении поршня 35 обратного клапана.

С другой стороны поршень 35 обратного клапана ограничивает нагрузочную камеру 38. С другой стороны нагрузочная камера 38 ограничена описанным ниже разгрузочным клапаном 18. Нагрузочная камера 38 постоянно находится под нагрузочным давлением, передаваемым через канал А клапана.

Отпирающий шток 32 выступает в нагрузочную камеру 38 внутрь узкого имеющего меньший диаметр уступа в отверстии клапана. В этом месте на конце отпирающего штока навинчиванием закреплен и имеет возможность направленно скользить в отверстии клапана, но без уплотнения относительно него направляющий кольцевой поясок 39. Кроме того, направляющий кольцевой поясок 39 выполняет функцию упора для обратной пружины 40, отжимающей поршень 35 обратного клапана в направлении боковой конической поверхности 12, соответственно упора 4 в месте сопряжения уступов D6/D7 отпирающего штока 32. Направляющий кольцевой поясок 39 имеет обращенный к поршню 35 обратного клапана цилиндрический фартук, по которому цилиндрическая обечайка 36 поршня обратного клапана имеет возможность направленно скользить, но без уплотнения относительно этого фартука, и в этой обечайке размещена уже описанная выше обратная пружина 40.

На фиг.3 показан выполненный по этому варианту патрон 6, 7 клапана, который вместе с расположенным в нем отпирающим поршнем 26, поршнем 35 обратного клапана, а также направляющим кольцевым пояском 39 образует узел, который можно вывинтить путем вращения отпирающего патрона 6 из отверстия 2 клапана и заменить на другой подобный узел, для чего требуется вставить и ввинтить его.

Описание фиг.4

На фиг.4 (по сравнению с фиг.1-3 – в увеличенном масштабе) показан разгрузочный клапан 18 со своим патроном, имеющим колпачок 21 и втулку 22.

В патроне разгрузочного клапана, т.е. во втулке патрона, размещен с возможностью направленного скольжения разгрузочный поршень 19, уплотненный кольцевым уплотнением 42. Этот разгрузочный поршень 19 имеет обращенную к коническому концу коническую боковую поверхность и образует с ней посадочную пару 43, закрывающуюся под воздействием усилия, развиваемого находящейся в камере 26 нажимной пружиной 20.

Разгрузочный поршень 19 прижимается разгрузочной или нажимной пружиной 20 к седлу 43. Пружинная камера 45 уплотнена кольцевым уплотнением у втулки 22 патрона с одной стороны и кольцевым уплотнением 42 у разгрузочного поршня 19. Разгрузочный поршень 19 выступает своей обращенной от пружинной камеры стороной в нагрузочную камеру 38.

Разгрузочный поршень 19 имеет центральный канал 44, соединяющий пружинную камеру 45 с нагрузочной камерой 38. Разгрузочный поршень 19 выступает в нагрузочную камеру толкателем 47, который проходит через уступ диаметром D9 внутреннего отверстия втулки патрона с образованием свободного достаточно большого отверстия и взаимодействует с отверстием при движении торца отпирающего штока 32 с оставлением определенного “мертвого” пути. Втулка 22 патрона и его колпачок 21 образуют после сборки и соединения резьбовым соединением в отверстии клапана 3 кольцевую обратную камеру 46. Она соединена с каналом R в клапане, и через канал в эту камеру подается обратное давление из возвратной линии крепи. Эта обратная камера 46 соединена дросселирующим подающим каналом 48 с разгрузочной камерой 49, образованной между кольцевым уплотнением 42 на разгрузочном поршне 19 и боковой конической поверхностью 43 разгрузочного поршня 19 благодаря тому, что боковая коническая поверхность разгрузочного поршня занимает лишь небольшую внутреннюю часть боковой конической поверхности на втулке 22 патрона, однако на своей наружной части образует заметное отверстие со втулкой 22 патрона. Тем самым обеспечивается большая гидравлическая эффективная или рабочая поверхность кольцевого уплотнения 42 по сравнению с гидравлической эффективной поверхностью клапанной пары или седла 43. Поэтому нагрузочное давление, приложенное с обеих сторон разгрузочного поршня 19, прижимает его к седлу 43. Разгрузочная или нажимная пружина 20 предназначена лишь для постоянного обеспечения однозначного положения разгрузочного поршня.

Описание функций и рабочих состояний

На фиг.1 показан клапан в неподвижном положении нагруженного рабочего цилиндра.

Нагрузочный канал А находится под давлением, составляющим, например, 400 бар. Давление в канале P/R и в управляющем канале PST соответствует обратному давлению. Поршень 35 обратного клапана прижимается к своему седлу усилием, развиваемым обратной пружиной 40, а также приложенным к торцу поршня обратного клапана нагрузочным давлением и поэтому исключает сообщение между управляющим или нагрузочным каналом А и соединительным каналом P/R. На разгрузочный поршень 19 разгрузочного клапана с обеих сторон действует нагрузочное давление, составляющее 400 бар. Поскольку гидравлическая эффективная поверхность со стороны пружины (кольцевое уплотнение 42) больше гидравлической эффективной поверхности со стороны седла разгрузочного поршня 19, на него действует в направлении закрытия гидравлическое усилие, а также разгрузочная или нажимная пружина 20, благодаря чему разгрузочный поршень плотно прилегает к седлу 43 клапана и нагрузочная камера надежно закрыта.

Управляющий канал PST находится в безнапорном режиме, соответственно под обратным давлением. Равным образом в пружинной камере 29 отпирающего поршня действует обратное давление.

Соединительный канал P/R соединен не показанным управляющим клапаном со штуцером насоса; в соединительной камере 34 возрастает давление, превышающее давление в нагрузочной камере 38.

Под давлением или напором насоса поршень 35 обратного клапана отжимается от своего седла 12 при противодействии усилия пружины 40 и устанавливает связь между насосом и нагрузочной камерой 38 до выравнивания давления с учетом усилия 40, развиваемого пружиной.

И в этом рабочем состоянии отпирающий поршень и разгрузочный клапан остаются незадействованными.

Соединительный канал P/R соединен не показанным управляющим клапаном с возвратной линией. Нагрузочное давление в нагрузочной камере 38 должно снижаться. Для этого в управляющий канал PST подается управляющее давление, равное в основном действующему нагрузочному давлению. Тем самым на отпирающий поршень 26 при противодействии усилия 33 пружины сначала начинает действовать нагнетаемое через дросселирующее перепускное отверстие 9 и дросселирующий элемент на окружной периферии поршня управляющее давление, и отпирающий поршень перемещается вправо (согласно чертежу) до соприкосновения торца отпирающего штока с разгрузочным поршнем 19 разгрузочного клапана 18 и его отвода от своего седла, и при этом устанавливается соединение нагрузочной камеры 38 через разгрузочную камеру с возвратной линией. Благодаря дросселирующему действию управляющего канала 9 и кольцевого зазора или отверстия по окружной периферии поршня 26 это движение характеризуется, во-первых, исключительно малой скоростью и, во-вторых, через узкий подающий канал 48 между нагрузочной камерой 38, конусообразным седлом и разгрузочной камерой 49 жидкость пропускается в малом количестве. Однако этот расход оказывается вполне достаточным для снятия нагрузочного давления, составляющего в рассматриваемом примере 400 бар. При этом поршень 35 обратного клапана, на торец которого воздействуют усилие пружины и гидравлическое давление, продолжает оставаться закрытым до полного или частичного уравновешивания давлений. Путем конструктивного обеспечения требуемого соотношения площадей поверхностей на отпирающем поршне 26 с одной стороны и на поршне 35 обратного клапана с другой стороны, как и в известном клапане, можно добиться выполнения условия, согласно которому сначала необходимо обеспечить определенное пониженное нагрузочное давление или определенное соотношение давлений, прежде чем усилие, воздействующее на отпирающий поршень 26, достигнет уровня, достаточного для отведения поршня 35 обратного клапана от его седла, и нагрузочная камера соединится таким путем с возвратной линией.

Формула изобретения

1. Отпираемый обратный клапан, в котором сообщение между нагрузочной камерой и соединительной камерой устанавливается и прерывается поршнем обратного клапана, а также разгрузочным поршнем за счет того, что поршень обратного клапана и разгрузочный поршень удерживаются в своих закрытых положениях усилием соответствующих замыкающих пружин, а также нагрузочным давлением, и за счет того, что отпирающий поршень с отпирающим штоком при нагружении отпирающим давлением совершает перемещение на отпирание, при котором отпирающий шток захватывает последовательно своим свободным торцом с образованием геометрического замыкания сначала разгрузочный поршень и после этого поршень обратного клапана таким образом, что сначала разгрузочный поршень и после этого поршень обратного клапана перемещаются в свои соответствующие открытые положения, при этом поршень обратного клапана, разгрузочный поршень, а также отпирающий поршень с отпирающим штоком расположены концентрично относительно друг друга на общей оси клапана, отличающийся тем, что отпирающий шток проходит через поршень обратного клапана с возможностью скользящего перемещения в нем и с обеспечением уплотнения в сопряжении с ним и для открытия клапана подхватывает днище поршня посредством кольцевого уступа, поршень обратного клапана нагружен в направлении закрытия усилием собственной замыкающей пружины (основная замыкающая пружина (15)), а разгрузочный поршень установлен на оси клапана с возможностью независимого от обратного клапана направленного перемещения относительно свободного конца отпирающего штока.

2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что разгрузочный поршень нагружен нагрузочным давлением с обоих торцов с обеспечением выравнивания давлений и запирает нагрузочную камеру относительно разгрузочной камеры посредством седла клапана, гидравлически эффективная площадь боковой конической поверхности которого меньше гидравлически эффективной площади поверхности поршня с его другой замыкающей разгрузочную камеру стороны.

3. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что разгрузочный поршень удерживается в своем закрытом положении разгрузочной замыкающей пружиной.

4. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что отпирающая камера образуется во вставленном в корпус клапана патроне отпирающего клапана, в который (патрон) с возможностью направленного перемещения установлен отпирающий поршень.

5. Обратный клапан по п.4, отличающийся тем, что патрон отпирающего клапана выполнен как единое целое с патроном обратного клапана.

6. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что патрон разгрузочного клапана состоит из замкнутого с одного конца колпачка и закрытой колпачком втулки, выполненной в виде полого цилиндра направляющей детали и предназначенной для размещения и обеспечения поступательного направленного перемещения разгрузочного поршня, причем внутреннее пространство колпачка и втулки патрона предназначено для размещения в нем разгрузочной замыкающей пружины и сообщается с нагрузочной камерой.

7. Обратный клапан по п.6, отличающийся тем, что колпачок патрона ввинчивается в корпус клапана посредством наружной резьбы, а втулка патрона выполнена с возможностью ее ввода, предпочтительно ввинчивания, с уплотнением в цилиндрическую обечайку колпачка.

8. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что свободный конец отпирающего штока выступает в нагрузочную камеру закрепленным на нем пояском поршня, который установлен в корпусе клапана с возможностью направленного перемещения в нем и служит упором для основной замыкающей пружины (15) поршня обратного клапана.

9. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что сужение отпирающего патрона уплотнено относительно отпирающего штока и образует компенсационную камеру, соединенную через дроссель с соединительной камерой и нагружаемую давлением, действующим в соединительной камере.

10. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что отпирающий поршень отжимается в свое неподвижное положение отпирающей пружиной, опирающейся на сужение отпирающего патрона.

11. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что управляющий канал открывается внутрь на окружной периферии отпирающего поршня и через выполненное на окружной периферии поршня дросселирующее отверстие сообщается с отпирающей камерой.

12. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что отпирающий поршень нагружается давлением системы и с учетом жесткости пружины соотношение гидравлически эффективных площадей поверхностей поршня обратного клапана и отпирающего поршня задано таким образом, чтобы отпирающее давление для перемещения в открытое положение поршня обратного клапана достигалось только при падении нагрузочного давления ниже заданного значения.

РИСУНКИ