ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЦИЛИНДР Российский патент 1997 года по МПК F15B15/22 F15B15/08 

Изобретение относится к пневмогидравлическим приводам, в частности к силовым цилиндрам.

Известны газогидравлические цилиндры, содержащие корпус, рабочий поршень с полым штоком, внутри которого помещен плавающий поршень, разделяющий внутреннюю полость штока на гидравлическую и газовую, причем последняя заполнена газом под избыточным давлением. В одном из вариантов [1] гидравлическая полость штока сообщается со штоковой полостью цилиндра. Вследствие этого снимаются динамические нагрузки в цилиндре и в гидросистеме при подаче рабочей жидкости соответственно в штоковую или поршневую полость цилиндра.

Недостатком известных устройств является избирательность демпфирования давления в гидросистеме и снижение динамических нагрузок в зависимости от того, с какой полостью цилиндра, соединена гидравлическая полость полого штока; при наличии полого штока с плавающим поршнем возрастают поперечные размеры цилиндра.

Наиболее близким устройством того же назначения к предложенному объекту по совокупности признаков является гидравлический цилиндр, содержащий корпус, поршень со штоком, установленный в нем с образованием поршневой и штоковой полостей, сообщенных с источником питания и сливом, дополнительный цилиндр с плавающими поршнями, образующими газовую полость, заполненную газом под избыточным давлением, и две гидравлические полости, сообщенные с полостями основного цилиндра, при этом плавающие поршни выполнены с углублениями, а в линиях питания гидравлических полостей установлены управляемые обратные клапаны [2]
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в снижении пиковых давлений, металлоемкости и возможность настройки цилиндра на определенный диапазон давлений.

На чертеже изображена пневмогидравлическая схема газогидравлического цилиндра.

В корпусе 1 газогидравлического цилиндра помещен рабочий поршень 2 со шоком 3; поршень разделяет цилиндр на поршневую "а" и штоковую "б" плоскости. Под поршнем установлен с возможностью ограниченного перемещения плавающий поршень 4, который отсекает от поршневой гидравлической полости "а" цилиндра поршневую газовую полость "в". Газогидравлический цилиндр снабжен дополнительным цилиндром, который включает корпус 5 и плавающий поршень, последний разделяет дополнительный цилиндр на гидравлическую "г" и газовую "д" полости. Гидравлическая полость "г" дополнительного цилиндра соответствующей линией соединена со штоковой полостью "б", а газовая полость "д" с поршневой газовой полостью "в" основного цилиндра (так будем называть газогидравлический цилиндр, заключенный в корпусе 1). Максимальный объем поршневой газовой полости "в" основного цилиндра больше всего объема дополнительного цилиндра, заключенного в корпус 5. Плавающий поршень 4 в поршневой полости основного цилиндра выполнен с односторонним углублением "е", которое ориентировано в сторону газовой полости "в". В линиях питания поршневой гидравлической "а" и штоковой "б" полостей основного цилиндра установлены известным образом обратные клапаны 7 и 8. Параллельно обратным клапанам на сливе из этих же полостей установлены переливные клапаны 9 и 10 соответственно. Газовые полости "в" и "д" заполнены газом (преимущественно азотом) под избыточным давлением. Для зарядки этих полостей и контроля давления предусмотрено зарядное устройство II. Работы газогидравлического цилиндра осуществляется следующим образом.

Переливной клапан 9 на сливе из поршневой гидравлической полости "а" основного цилиндра настраивается на давление, равное (0,6.0,8) от предполагаемого рабочего давления в гидросистеме, а переливной клапан 10 на сливе из штоковой полости "б" основного цилиндра на давление, несколько меньшее рабочего давления в гидросистеме. Давление в сообщающихся между собой газовых полостях основного "в" и дополнительного "д" цилиндров посредством зарядного устройства 11 предварительно устанавливается на уровне (0,33.0,5) от рабочего давления в гидросистеме, при этом плавающие поршни 4 и 6 основного и дополнительного цилиндров занимают крайнее верхнее положение.

После подачи рабочей жидкости через открытый обратный клапан 7 в поршневую гидравлическую полость "а" основного цилиндра и нарастания давления в этой полости, первоначально приводится в движение плавающий поршень 4, который перемещаясь вниз, сжимает газ в газовой полости "в" основного цилиндра и сообщенной с ней газовой полости "д" дополнительного цилиндра. Дальнейшее нарастание давления в полости "а" приводит к возрастанию давления и к динамическому равновесию давления во всех полостях основного и дополнительного цилиндров, в том числе и в шоковой полости "б" основного цилиндра. За счет разности элективных рабочих площадей гидравлических полостей "а" и "б" основного цилиндра, а, следовательно и за счет превосходства силы, действующей на поршень 2 со стороны поршневой полости "а", поршень 2 со штоком 3 начинает перемещаться. Вытесняемая из штоковой полости "б" основного цилиндра рабочая жидкость на первых порах не уходит на слив этому препятствует обратный клапан 8 и настройка переливного клапана 10. Вследствие этого жидкость поступает в гидравлическую полость "г" дополнительного цилиндра плавающий поршень 6 смещается вниз, еще сжимая газ в полостях "д" и "в" дополнительного и основного цилиндра. При давлении в штоковой полости "б" основного цилиндра, равном давлению настройки переливного клапана 10, последний срабатывает, направляя поток жидкости на слив, при этом поршень 2 со штоком 3 стабильно перемещается. Нарастание и изменение давления в основном цилиндре происходит плавно, без существенных всплесков (пиков) давления и динамических перегрузок гидросистемы за счет сжатия газа и, в конечном счете, эффективного демпфирования как в поршневой "а", так и в штоковой "б" полостях.

При подаче рабочей жидкости через открытый обратный клапан 8 в штоковую полость "б" основного цилиндра жидкость сначала направляется в гидравлическую полость "г" дополнительного цилиндра, перемещая плавающий поршень 6 и сжимая газ в газовых полостях "д" и "в", при этом жидкость не выходит из поршневой полости "а" основного цилиндра препятствует обратный клапан 7 и настройка переливного клапана 9; при давление в полости "а", равном давлению настройки переливного клапана 9, жидкость сбрасывается на слив, а поршень 2 со штоком 3 перемещаются. И в этом режиме работы аналогичным образом происходит эффективное демпфирование давления в обеих полостях основного цилиндра. При любых сочетания давления в полостях основного цилиндра плавающий поршень 4 в поршневой полости не упирается в дно корпуса 1, поскольку максимальный объем поршневой газовой полости "в" основного цилиндра больше всего объема дополнительного цилиндра, этому способствует наличие, одностороннего углубления "е" а поршне 4, ориентированном в сторону газовой полости. При изменении режимов работы основного цилиндра имеется возможность варьирования жесткостью (податливостью) газогидравлической системы за счет изменения давления предварительной зарядки газовых полостей "в" и "д" (посредством зарядного устройства 11) и за счет настройки давления срабатывания переливных клапанов 9 и 10.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения совокупности условий: предложенное устройство предназначено для использования в составе пневмогидравлических приводов различных систем; возможность осуществления изобретения достигается с помощью известных методов и средств; технический результат предложенного устройства достигается при простоте конструкции, применении известных элементов и характеризуется широкими возможностями как в смысле диапазона параметров, так и в смысле областей применения.

Использование: в пневмогидравлических приводах, в частности в силовых цилиндрах. Сущность изобретения: в устройстве, в полости штока не предусматривается плавающий поршень, в линиях питания гидравлических полостей установлены обратные клапаны, а газогидравлический цилиндр снабжен дополнительным цилиндром с гидравлической и газовой полостями, разделенными плавающим поршнем, при этом гидравлическая полость дополнительного цилиндра соединена со штоковой полостью, а газовая полость - с поршневой газовой полостью основного цилиндра, максимальный объем которой больше всего объема дополнительного цилиндра, причем на слив из поршневой гидравлической и штоковой полости основного цилиндра установлены параллельно обратному клапану переливные клапаны. Плавающий поршень в поршневой полости основного цилиндра выполнен с односторонним углублением, ориентированным в сторону газовой полости. 1 з. п. ф-лы, 1ил.

1. Газогидравлический цилиндр, содержащий корпус, поршень со штоком, размещенный в нем с образованием сообщенных с источником питания и сливом поршневой и штоковой полостей, дополнительный цилиндр с плавающими поршнями, образующими газовую полость, заполненную газом под избыточным давлением, и две гидравлические полости, сообщенные с поршневой и штоковой полостями основного цилиндра, при этом плавающие поршни выполнены с углублением, а в линиях питания гидравлических полостей установлены управляемые обратные клапаны, отличающийся тем, что один из плавающих поршней поршневой полости основного цилиндра установлен с возможностью ограниченного перемещения и с образованием газовой и гидравлической полостей, причем газовая полость заполнена газом под избыточным давлением и имеет максимальный объем больше всего объема дополнительного цилиндра, который выполнен с одним плавающим поршнем с образованием одной гидравлической полости, сообщающейся со штоковой полостью основного цилиндра, при этом газовые полости дополнительного и основного цилиндров соединены между собой, а в линии слива из поршневой и штоковой полостей основного цилиндра включены переливные клапаны, установленные параллельно обратным клапанам, выполненным неуправляемыми. 2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что плавающий поршень в поршневой полости основного цилиндра выполнен с односторонним углублением, ориентированным в сторону газовой полости.