ПОРШНЕВОЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 1998 года по МПК F01B31/00 F16J1/10 

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к гидравлическим и пневматическим поршневым механизмам, в частности, может быть использовано в конструкциях поршневых расходомеров.

Аналогами изобретения могут служить поршневые механизмы, состоящие из цилиндра, поршня и штока.

Недостатками таких механизмов являются:
наличие значительного трения скольжения и вызванная этим необходимость смазки трущихся поверхностей;
невозможность регулировки зазоров между скользящими поверхностями.

Наиболее близким к изобретению является поршневой механизм, содержащий цилиндр, шток и поршень, размещенный с возможностью качения по поверхностям корпуса и штока и выполненный из эластичного материала в виде пустотелого тора, заполненного рабочей средой под давлением (SU, авт. св.N 577343, кл⁶. F 16 J 1/10, 1977).

Недостатками этого механизма являются:
непрерывная деформация тела поршня во время рабочего хода, что требует дополнительных усилий на преодоление упругой деформации;
необходимость изготовления поршня из эластичного материала, что значительно ограничивает область применения.

Задача изобретения состоит в том, чтобы, заменив в поршневом механизме трение скольжения на трение качения, обеспечить:
возможность работы механизма без смазки благодаря малому трению;
увеличение хода штока по сравнению с ходом поршня в 2 раза;
возможность регулировки зазора.

Эта задача решается за счет того, что корпус поршневого механизма выполнен в виде пустотелой прямоугольной призмы, внутри которой расположен поршень, состоящий из цилиндрических валиков, прилегающих боковыми поверхностями к граням штока и корпуса, и расположенных перпендикулярно их продольным осям, а шток при этом выполнен в виде рейки прямоугольного сечения. Валики установлены с возможностью свободного качения по поверхностям корпуса и штока.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен описываемый поршневой механизм с зубчатыми валиками и штоком, продольный разрез; на фиг. 2 - вид сверху на фиг.1; на фиг.3 - вариант выполнения механизма, в котором валики установлены по периметру сечения корпуса; на фиг.4 - вид сверху на фиг.3.

Поршневой механизм содержит корпус 1, поршень 2 и шток 3. Корпус представляет собой пустотелую прямоугольную призму, внутри которой расположен поршень 2, состоящий из цилиндрических валиков, оси которых лежат в плоскости поперечного сечения, для которой катящиеся по внутренней поверхности корпуса 1 валики являются направляющими. Валики установлены внутри корпуса 1 с возможностью свободного качения по поверхностям корпуса и штока 3. Их положение фиксируется за счет сил трения (фиг.3, 4), либо за счет зубчатого профилирования рабочих поверхностей (фиг.1 и 2).

Валики 2 могут быть выполнены с конусными торцами, при этом стенки корпуса 1 сопряжены под тупыми углами друг с другом для обеспечения плотного фрикционного контакта.

Механизм работает следующим образом.

При создании перепада давления в поршневом механизме валики 2 перекатываются в область меньшего давления, выталкивая рейку 3 в том же направлении. Скорость поступательного движения валиков в 2 раза меньше, чем скорость перемещения рейки. В первом варианте (фиг.1 и 2) торцевые, а во втором (фиг. 3 и 4) - конусные торцы валиков скользят по внутренней поверхности корпуса. Корпус целесообразно изготовлять разборным, что позволит, меняя толщину прокладок и степень их обжатия, регулировать зазоры.

В поршневом расходомере постоянного перепада давления (фиг.5) поток жидкости (газа) свободно входит под поршень 2, установленный в корпусе 1, имеющем в одной из боковых граней выходное прямоугольное отверстие 4, перекрываемое поршнем в крайнем нижнем положении. Под действием динамического давления потока поршень 2 перемещается, открывая или прикрывая выходное отверстие 4, прямоугольная форма которого позволяет получить линейную зависимость величины расхода от высоты подъема поршня. Подъем и условие равновесия поршня определяется равенством силы тяжести поршня 2 со штоком 3 и подъемной силы потока измеряемой среды. Положение поршня 2, являющееся мерой расхода вещества, передается с помощью штока 3 и фиксируется дифференциально-трансформаторным преобразователем 5.

В этой конструкции реализуются все преимущества заявленного поршневого механизма: минимальное влияние силы трения на условие равновесия поршня, увеличенный в 2 раза ход штока позволяют уменьшить погрешность показаний и увеличить чувствительность расходомера.

Использование: изобретение относится к машиностроению, а именно к гидравлическим и пневматическим поршневым механизмам, и в частности может быть использовано в конструкциях поршневых расходомеров. Сущность изобретения: в поршневом механизме, содержащем корпус, шток и поршень, корпус выполнен в виде пустотелой прямоугольной призмы, внутри которой расположен поршень, состоящий из цилиндрических валиков, оси которых лежат в плоскости поперечного сечения корпуса. Шток представляет собой рейку прямоугольного сечения, для которой валики служат направляющими, причем валики установлены с возможностью свободного качения по поверхностям корпуса и штока. 2 з.п.ф-лы. 5 ил.

1. Поршневой механизм, содержащий полый корпус, шток и поршень, размещенный в корпусе с возможностью свободного качения по поверхностям корпуса и штока, отличающийся тем, что корпус имеет форму прямоугольной призмы, шток выполнен в виде рейки, а поршень - в виде цилиндрических валиков, прилегающих боковыми поверхностями к граням штока и корпуса и расположенных перпендикулярно их продольным осям. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что валики установлены по периметру сечения корпуса. 3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что рабочие поверхности валиков, штока и корпуса выполнены зубчатыми.