ГИДРОПНЕВМОЦИЛИНДР Российский патент 1995 года по МПК F15B15/14 

Изобретение относится к деталям машин, более конкретно к гидропневмоприводам.

Известен гидроцилиндр, содержащий корпус в виде гильзы, крышки с обоих торцов гильзы и стяжное устройство крышек с гильзой, поршень со штоком [1]
Такой гидроцилиндр имеет следующие недостатки: специализация на узкий диапазон давлений рабочей среды; относительная сложность уплотнения поршня в отверстии цилиндра; интенсивный износ уплотнений; большая трудоемкость изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому является гидроцилиндр со сферическим поршнем [2] Этот гидроцилиндр имеет те же недостатки.

С целью улучшения технических характеристик и технологичности конструкции гидропневмоцилиндра корпус выполнен в виде свернутой в спираль ленты, а сферическая поверхность поршня сопрягается с цилиндрическим каналом спирального корпуса с натягом. Стяжное устройство крышек с цилиндром выполнено в виде центрального стержня, а поршень выполнен с отверстием и установлен на центральном стержне. Снаружи цилиндра по его длине установлены обручи.

На фиг.1 изображен гидропневмоцилиндр, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Устройство состоит из корпуса 1, крышек 2 и 3, стяжного устройства крышек и корпуса, выполненного в виде центрального стержня 4, поршня 5 с отверстием, установленного на стержне 4 и имеющего наружную сферическую поверхность 6, сопрягаемую с цилиндрическим каналом корпуса, составного штока в виде трех стержней 7, ввинченных в поршень и закрепленных в серьге 8. Корпус выполнен в виде свернутой в плоскую спираль ленты 9, снаружи которой установлены с промежутками по длине обручи 10 в виде колец или втулок.

Многослойное строение корпуса и сферическая поверхность поршня обеспечивают сосредоточенный контакт и деформацию внутреннего участка цилиндра по наибольшему диаметру поршня в прилегающей области. Вдавливание поршня в слои цилиндра создает волнообразный упругодеформированный затвор с обеих сторон поршня на узкой полосе, прилегающей к наибольшему диаметру поршня. Высота волны уменьшается со стороны действия сжатой среды, подаваемой под давлением в ту или иную полость цилиндра через каналы 11 в крышках.

Выполнение корпуса из ленты позволяет использовать высококачественные стали и сплавы, применение которых значительно уменьшает толщину стенки и массу цилиндра. Подбором материалов трущейся пары цилиндр-поршень достигаются низкий коэффициент трения и пониженное сопротивление узла трения осевой силе на штоке. Это имеет важное значение в цилиндрах с низким давлением рабочей среды, в первую очередь в пневмоцилиндрах, повышая коэффициент полезного действия.

Цилиндр технологичен в изготовлении. Из одной и той же ленты можно изготовить корпусы в широком диапазоне диаметров. Окончательный диаметр определяется размерами крышек и при необходимости усиления жесткости длинных цилиндров втулками обручами. Особенно эффективна конструкция в крупногабаритных пневмоцилиндрах небольшого хода, например пневмопатронах. Для удержания высокого давления стенками корпуса достаточно трех-пяти витков, создающих надежный затвор возможным протечкам среды в щелевой зазор конца последнего витка с предшествующим витком.

Упругодеформированное уплотнение поршня с цилиндром повышает надежность и долговечность устройства.

П р и м е р. Гидропневмоцилиндр имеет диаметр отверстия 40 мм и длину 200 мм при длине хода штока 160 мм. Корпус изготовлен из ленты толщиной 0,2 мм и шириной 180 мм, навитой в плоскую спираль в 15 витков. Толщина стенки 3 мм. Снаружи корпуса установлены два обруча шириной 20 мм, диаметром отверстия 46 мм и наружным диаметром 54 мм. Поршень шириной 16 мм имеет сферическую поверхность с высотой хорды 5 мм на ширине 16 мм. Поршень установлен на центральном стержне диаметром 12 мм, стягивающем торцовые крышки. Шток состоит из трех стержней диаметром 6 мм. Диапазон рабочих давлений составляет 0,2-2 МПа.

Утечки цилиндра зависят главным образом от торцовых уплотнений корпуса с крышками и практически отсутствуют ввиду неподвижности стыков. Возможны другие варианты исполнения поршня со штоком по обычной схеме без центрального направляющего стержня.

Использование: в гидропневмоприводах. Сущность изобретения: поршень со штоком выполнен со сферической поверхностью. Цилиндрический корпус образован многослойными витками плоской ленты. Поршень установлен в корпусе с натягом. Стяжное устройство выполнено в виде центрального стержня, взаимодействующего с выполненным в поршне отверстием. Корпус снабжен охватывающими его бандажными кольцами. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ГИДРОПНЕВМОЦИЛИНДР, содержащий цилиндрический корпус, крышки со стяжным устройством, поршень со штоком, отличающийся тем, что поршень выполнен со сферической поверхностью, сопрягаемой с натягом по наибольшему диаметру поршня с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, образованного многослойными витками плоской ленты. 2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что стяжное устройство выполнено в виде центрального стержня, взаимодействующего с выполненным в поршне отверстием. 3. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен охватывающими его бандажными кольцами.