PL161821B1 - Regulator przeplywu, zwlaszcza do napedów hydraulicznych PL - Google Patents

Abstract

1. Regulator przeplywu, zwlaszcza do napedów hydraulicznych, stanowiacy ze- staw, w którym pomiedzy wejsciowy zawór redukcyjny, a wyjsciowy zawór podporowy jest wlaczony nastawny dlawik roboczy, zna- mienny tym, ze zawór podporowy (ZP1) jest wyposazony w czujnik lepkosci, który stano- wi umiejscowiony w najnizej usytuowanej, pierwszej komorze roboczej (a) tego zaworu szeregowy uklad dlawika diafragmowego (4) i dlawika kapilarnego (5), przy czym ograni- czona dlawikiem diafragmowym (4) czesc (b) pierwszej komory roboczej (a), od strony polaczonego z atmosfera dlawika kapilarne- go (5) jest polaczony z usytuowana powyzej, jedna z komór roboczych (c) zaworu podpo- rowego (ZP1). fig 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest regulator przepływu, zwłaszcza do napędów hydraulicznych obrabiarek i innych maszyn technologicznych, mający szczególne zastosowanie jako regulator małych natężeń przepływu oleju.

Natężenie przepływu oleju przez regulator, szczególnie dla małych natężeń przepływu, jest uzależnione od lepkości oleju. Zjawisko to jest niekorzystne, zwłaszcza dla rozwiązań układów napędów hydraulicznych maszyn i urządzeń technologicznych, gdzie jest wymagana duża stabilność prędkości ruchu i niezmienność w czasie parametrów pracy siłowników.

161 821

U znanych regulatorach przepływu, pomiędzy wejściowy zawór redukcyjny i wyjściowy zawór podporowy jest włączony dławik roboczy, przy czym charakterystyka przepływu oleju przez dławik, ze szczeliną o określonym, nastawianym elementem regulacyjnym przekroju, zależy od zmian lepkości oleju, zaś zmiany te są spowodowane zmianami temperatury podczas pracy układu hydraulicznego. Zniekształcenie charakterystyki przepływu, wywołane zmianami lepkości oleju, jest w sposób istotny odczuwalne dla małych wartości natężenia przepływu.

Znane regulatory przepływu, produkowane przez firmą VICKER5 i opisane np. w katalogu Ein Bauzeichnengs - Vickers Katalog fir Industrie - Hydraulik 1981/1982, są wyposażone w kompensatory w postaci prątów dylatacyjnych, które umieszczone w strumieniu przepływającego oleju, wydłużają sią wskutek wzrostu temperatury, w wyniku czego nastąpuje zmniejszenie szczeliny dławiącej dławika roboczego, zaś zmiana przekroju poprzecznego tej szczeliny koryguje wielkość natążenia oleju przepływającego przez regulator.

Inne znane regulatory przepływu, opisane w patentach PRL nr nr 61 785 i 93 211, mają dławik roboczy ze szczeliną dławiącą o ostrych krawądziach, wzglądnie też ze szczeliną dławiącą cienkościenną i odpowiednio ukształtowaną, co w pewnym stopniu zmniejsza wpływ zmian lepkości oleju na zmiany przepustowości regulatora.

Dokładność kompensacji wpływu zmian lepkości przepływającego oleju na charakterystyką przepływu w znanych rozwiązaniach regulatorów jest ograniczona, co z kolei ogranicza możliwości ich wykorzystania w układach napądów hydraulicznych, zwłaszcza przy małych natążeniach przepływu.

Regulator przepływu według wynalazku stanowi zestaw trzech, szeregowo połączonych urządzeń, tj. zaworu redukcyjnego, dławika roboczego i wyposażonego w czujnik lepkości zaworu podporowego. Z kolei czujnik lepkości stanowi umiejscowiony w najniżej usytuowanej, pierwszej komorze roboczej tego zaworu szeregowego układ dławików - diafragmowego i kapilarnego, przy czym ograniczona dławikiem diafragmowym cząść pierwszej komory roboczej, od strony połączonego z atmosferą dławika kapilarnego, jest połączona z usytuowaną powyżej jedną z komór roboczych zaworu podporowego.

Korzystnym jest jeżeli obydwa zawory regulatora są wyposażone w trójstopniowe suwaki podparte sprążynami, których napiącia są nastawiane, zaś najwyżej usytuowane, czwarte komory tych zaworów są połączone z atmosferą. Ponadto trzy kolejne komory robocze zaworu redukcyjnego, usytuowane poniżej czwartej komory roboczej, są połączone miądzy sobą, przy czym do górnej cząści drugiej komory roboczej jest doprowadzone wejście zaworu redukcyjnego, zaś jego wyjście jest wyprowadzone z dolnej cząści tej komory. Z kolei wejście zaworu podporowego jest połączone z jego trzecią komorą roboczą i jednocześnie z pierwszą komorą roboczą, której wyjście, połączone z wyjściem czujnika lepkości, stanowi jednocześnie wyjście tego zaworu, przy czym komora robocza czujnika lepkości jest połączona z drugą komorą roboczą zaworu podporowego.

W alternatywnym rozwiązaniu regulator przepływu zawiera także zawór redukcyjny, dławik roboczy i wyposażony w czujnik lepkości zawór podporowy, który jest jednak włączony do zestawu przepływowo. Ponadto czujnik lepkości stanowi szeregowy układ dławików - kapilarnego i diafragmowego, przy czym dławik kapilarny jest umiejscowiony w podpartym sprężynę suwaku, zaś wylot dławika diafragmowego jest połączony z atmosferę.

Korzystnym jest jeżeli zawór redukcyjny jest wyposażony w trójstopniowy suwak - podparty sprężyną, której napięcie jest nastawiane, zaś najwyżej usytuowana, czwarta komora robocza tego zaworu jest połączona z atmosferę. Ponadto trzy kolejne komory robocze zaworu redukcyjnego, usytuowane poniżej czwartej komory roooczej, są połączone między sobą, przy czym do górnej części drugiej komory roboczej jest doprowadzone wejście tego zaworu, zaś jego wyjście jest wyprowadzone z dolnej części tej komory. Z kolei wejście zaworu podporowego, wyposażonego w jednostopniowy suwak, jest połączone pośrednio, poprzez wejściową komorę roboczą tego zaworu, z jego wyjściową komorę roboczą, w której jest umiejscowiony dławik diafragmowy czujnika lepkości.

161 821

W rozwiązaniu według wynalazku sterujący suwakiem zaworu podporowego czujnik lepkości koryguje jednocześnie spadek ciśnienia na dławiku roboczym, tak aby uzyskać stałą przepustowość dla zadanych nastaw regulatora przepływu, niezależnie od lepkości przepływającego przezeń oleju.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładowych rozwiązań pokazanych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia półprzekroje zaworów - redukcyjnego i podporowego oraz ideowe ich połączenie, zaś fig. 2 - także półprzekroje obydwu zaworów i ich ideowe połączenie z tym, że zawór podporowy jest podłączony przelotowo.

Przedstawiony na fig. 1 regulator przepływu stanowi zestaw, w którym pomiędzy wejściowy zawór redukcyjny ZR1 a wyjściowy zawór podporowy ZP1 jest włączony nastawny dławik roboczy 01.

Trójstopniowy suwak 1 zaworu redukcyjnego ZR1 jest podparty sprężyną 2, której napięcie nastawia się elementem regulacyjnym 3 w postaci śruby, zaś także trójstopniowy suwak 8 zaworu podporowego ZP1 o średnicach stopni: d_Q, dj i d? jest podparty sprężyną 9, której napięcie nastawia się elementem regulacyjnym 10 - również w postaci śruby. Z kolei wielkość szczeliny dławiącej w dławiku roboczym 01 ustawia się za pomocą kolejnego elementu regulacyjnego 11. Najwyżej usytuowane, czwarte komory robocze odpowiednio f i e obydwu zaworów są połączone z atmosferą, a ponadto trzy kolejne komory robocze zaworu redukcyjnego ZR1, usytuowane poniżej czwartej komory roboczej f, są połączone między sobą, przy czym do górnej części drugiej komory roboczej jest doprowadzone wejście zaworu redukcyjnego ZR1, zaś jego wyjście jest wyprowadzone z dolnej części tej komory.

Zawór podporowy ZP1 jest wyposażony w czujnik lepkości, który stanowi umiejscowiony w najniżej usytuowanej, pierwszej komorze roboczej a tego zaworu szeregowy układ dławika diafragmowego 4 i dławika kapilarnego 5, przy czym ograniczona dławikiem diafragmowym 4 i stanowiąca komorę roboczą czujnika lepkości część b pierwszej komory roboczej a, od strony połączonego z atmosferą dławika kapilarnego 5, jest połączona wierceniem 7 z drugą komorą roboczą c zaworu podporowego ZP1, natomiast wejście tego zaworu jest połączone wierceniem 6 z jego trzecią komorą roboczą d i jednocześnie z pierwszą komorą roboczą a, której wyjście, połączone z wyjściem czujnika lepkości, stanowi równocześnie wyjście zaworu podporowego ZP1.

Wypływający z siłownika hydraulicznego strumień oleju o natężeniu Q i ciśnieniu p^ przepływa przez szczelinę dławiącą X zaworu redukcyjnego 2R1. Za pomocą elementu regulacyjnego 3 zmienia się napięcie sprężyny 2, podpierającej trójstopniowy suwak 1, a przez to nastawia się wielkość stałego, zredukowanego ciśnienia P2 na wyjściu tego zaworu. Z kolei elementem regulacyjnym 11 nastawia się wielkość szczeliny dławiącej w dławiku roboczym Dl obniżając w ten sposób ciśnienie do wartości p^. Strumień oleju wpływający do komory a zaworu podporowego ZP1 dzieli się na dwie części: na strumień Qj - przepływający przez szczelinę dławiącą Xj tego zaworu 1 strumień O2 - przepływający przez czujnik lepkości. Suma spadku ciśnienia na obydwu dławikacn 4 1 5 czujnika lepkości wynosi Pj, zaś rozkład wielkości spadków ciśnienia zależy od lepkości przepływającego oleju. W pierwszej i trzeciej komorze roboczej a 1 d zaworu podporowego ZP1 panuje ciśnienie p^, natomiast w komorze roboczej b czujnika lepkości oraz w drugiej komorze roboczej c tego zaworu - zależne od lepkości oleju ciśnienie rooocze p_r, przy czym w najwyżej usytuowanych, czwartych komorach roboczych f 1 e obydwu zaworów panuje ciśnienie atmosferyczne ρθ· Z równowagi sił działających na trójstopniowy suwak 8 zaworu podporowego ZP1 wynika, że ciśnienie Pj na wejściu tego zaworu jest zmienne 1 zależy od lepkości przepływającego oleju, podobnie jak spadek ciśnienia Δ p na dławiku roboczym 01, przy czym napięcia sprężyn 2 1 9, średnice d_Q, dj 1 d₂ suwaka 8 oraz średnice dławików 4 1 5 czujnika lepkości dobiera się dla zadanego zakresu zmian lepkości oleju.

161 621

Przedstawiony na fig. 2 regulator przepływu tym różni się od regulatora przedstawionego na fig. 1, że wyjściowy zawór przelotowy ZP2 Jest przelotowo włączony do zestawu, który stanowi regulator.

Trójstopniowy suwak 1 zaworu redukcyjnego ZR2 Jest podparty sprężynę 2, której napięcie nastawia się elementem regulacyjnym 3, zaś Jednostopniowy suwak 5 zaworu podporowego ZP2 jest podparty sprężynę 7 o nleregulowanym napięciu. We włączonym pomiędzy obydwa zawory dławiku roboczym 02 wielkość szczeliny dławiącej ustawia się za pomocą elementu regulacyjnego 4. Najwyżej usytuowana, czwarta komora robocza d zaworu redukcyjnego ZR2 Jest połączona z atmosferą, a ponadto Jego trzy kolejne komory robocze, usytuowane poniżej czwartej komory roboczej d, są połączone między sobą, przy czym do górnej części drugiej komory roboczej jest doprowadzone wejście tego zaworu, zaś jego wyjście jest wyprowadzone z dolnej części tej samej komory.

Zawór podporowy ZP2 jest wyposażony w czujnik lepkości, który stanowi szeregowy układ umiejscowionego w suwaku 5 dławika kapilarnego 6 oraz umiejscowionego w wyjściowej komorze roboczej c dławika diafragmowego 6, przy czym wejście tego zaworu jest połączone pośrednio, poprzez wejściową komorę roboczą a, kanał w korpusie i wyjściową komorę roboczą c, z atmosferą, natomiast w komorze roboczej b czujnika lepkości jest umiejscowiona sprężyna 7 podpierająca suwak 5.

Strumień oleju o natężeniu Q i ciśnieniu pj, wypływając z siłownika hydraulicznego trafia do wejścia zaworu redukcyjnego ZR2, z którego po przejściu przez szczelinę dławiącą X wypływa ze stałym zredukowanym ciśnieniem Pj”. Kolejne obniżenie ciśnienia do wartości p_? następuje po przepłynięciu strumienia oleju przez nastawianą szczelinę dławiącą dławika roboczego 02. Z kolei w komorze a zaworu podporowego ZP2 strumień oleju rozdziela się na dwie części: strumień 0^ - dławiony przy przejściu przez szczelinę dławiącą tego zaworu oraz strumień O2 - przepływający przez czujnik lepkości. Spadek ciśnienia na dławiku kapilarnym 6 ma praktycznie stałą, ustaloną napięciem sprężyny 7 wartość, ponieważ suwak 5, sprężyna 7 oraz połączenie wejściowej komory roboczej a ze środkową komorą roboczą b poprzez dławik kapilarny 6 stanowi zawór różnicowy. Wartość ciśnienia p_r w komorze roboczej b czujnika lepkości zależy od lepkości przepływającego przezeń oleju. Z równowagi sił działających na suwak 5 wynika, że ciśnienie Pj w wejściowej komorze roboczej a Jest również zależne od lepkości przepływającego oleju, a stąd spadek ciśnienia oleju Δ p na dławiku roboczym 02 jest także zależny od lepkości tego oleju, przy czym średnice dławików 6 1 6 czujnika lepkości, oraz napięcia sprężyn 2 1 7 obydwu zaworów dobiera się dla zadanego zakresu zmian lepkości oleju, tak aby uzyskać stałe, niezależne od lepkości natężenie przepływu 3.

Przedstawiony regulator przepływu umożliwia uzyskanie natężeń przepływu oleju o wartościac^h wⁱększych od ^1,5 cm?/s^, niezależnie od zmian ^le^pko^ści przepływaj^ącego oleju.

161 799

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

/-.-„ rtnn -i

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Regulator przepływu, zwłaszcza do napędów hydraulicznych, stanowiący zestaw, w którym pomiędzy wejściowy zawór redukcyjny, a wyjściowy zawór podporowy jest włączony nastawny dławik roboczy, znamienny tym, że zawór podporowy (ZP1) jest wyposażony w czujnik lepkości, który stanowi umiejscowiony w najniżej usytuowanej, pierwszej komorze roboczej (a) tego zaworu szeregowy układ dławika diafragmowego (A) i dławika kapilarnego (5) , przy czym ograniczona dławikiem diafragmowym (4) część (b) pierwszej komory roboczej (a), od strony połączonego z atmosferą dławika kapilarnego (5), jest połączona z usytuowaną powyżej, jedną z komór roboczych (c) zaworu podporowego (ZP1).

2. Regulator według zastrz. 1, znamienny tym, że trójstopniowe suwaki (1 i Θ) zaworów redukcyjnego (ZR1) i podporowego (ZP1) są podparte sprężynami odpowiednio (2 i 9), których napięcia są nastawiane elementami regulacyjnymi odpowiednio (3 i 10), zaś najwyżej usytuowane, czwarte komory robocze odpowiednio (f i e) tych zaworów są połączone z atmosferą, a ponadto trzy kolejne komory robocze zaworu redukcyjnego (ZR1), usytuowane poniżej czwartej komory roboczej (f), są połączone między sobą, przy czym do górnej części drugiej komory roboczej jest doprowadzone wejście zaworu redukcyjnego (ZR1), zaś jego wyjście jest wyprowadzone z dolnej części tej komory, natomiast wejście zaworu podporowego (ZP1) jest jednocześnie połączone z jego trzecią komorą roboczą (d) i pierwszą komorą roboczą (a), której wyjście, połączone z wyjściem czujnika lepkości, stanowi rónocześnie wyjście tego zaworu, przy czym komora robocza (b) czujnika lepkości jest połączona z drugą komorą roboczą (c) zaworu podporowego (ZP1).

3. Regulator przepływu, zwłaszcza do napędów hydraulicznych, stanowiący zestaw, w którym pomiędzy wejściowy zawór redukcyjny a wyjściowy, podłączony przelotowo zawór podporowy jest włączony nastawny dławik roboczy, znamienny tym, że zawór podporowy (ZP2) jest wyposażony w czujnik lepkości, który stanowi szeregowy układ dławika kapilarnego (6) i dławika diafragmowego (Θ), przy czym dławik kapilarny (6) jest umiejscowiony w podpartym sprężyną (7) suwaku (3), zaś wylot dławika diafragmowego (8) jest połączony z atmosferą.

4. Regulator według zastrz. 3, znamienny tym, że trójstopniowy suwak (1) zaworu redukcyjnego (ZR2) jest podparty sprężyną (2), której napięcie jest nastawiane elementem regulacyjnym (3), zaś najwyżej usytuowana, czwarta komora robocza (d) tego zaworu jest połączona z atmosferą, a ponadto jego trzy kolejne komory robocze, usytuowane poniżej czwartej komory roboczej (d), są połączone między sobą, przy czym do górnej części drugiej komory roboczej jest doprowadzone wejście zaworu redukcyjnego (ZR2), zaś jego wyjście jest wyprowadzone z dolnej części tej komory, natomiast wejście zaworu podporowego (ZP2) z jednostopniowym suwakiem (5) jest połączone pośrednio, poprzez wejściową komorę roboczą (a) tego zaworu, z jego wyjściową komorą roboczą (c), w której jest umiejscowiony dławik diafragmowy (8) czujnika lepkości.