МУЛЬТИПЛИКАТОР ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ Российский патент 2017 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к области гидравлического оборудования, а именно к мультипликаторам давления, и может быть использовано при создании любого гидрофицированного оборудования для передачи энергии рабочей жидкости с преобразованием ее давления.

Известен мультипликатор давления одностороннего действия, содержащий плунжерные гидроцилиндры низкого и высокого давления и возвратный гидроцилиндр, плунжеры и корпуса которых соединены между собой с образованием замкнутой силовой цепи, при этом гидроцилиндры низкого и высокого давления расположены соосно (Корнилов В.В., Синицкий В.М. Гидропривод в кузнечно-штамповочном оборудовании: Учебное пособие для вузов / Под ред. Н.В. Пасечника. М.: Машиностроение, 2002. - 224 с. (с. 175, рис. 92)).

Для обеспечения возврата плунжеров гидроцилиндров низкого и высокого давления в исходное положение в конструкции мультипликатора имеются два возвратных гидроцилиндра, рабочие полости которых постоянно соединены с напорной гидролинией низкого давления (с которой для осуществления рабочего хода мультипликатора соединяется и рабочая полость гидроцилиндра низкого давления). Эффективная площадь плунжеров возвратных гидроцилиндров выбирается из соображений наиболее экономичного с энергетической точки зрения расходования жидкости низкого давления при осуществлении обратного хода мультипликатора.

Указанный мультипликатор давления характеризуется повышенными продольными и поперечными размерами, а также повышенной массой, что является недостатками его конструкции.

Известен мультипликатор давления одностороннего действия, содержащий плунжерные гидроцилиндры низкого и высокого давления и возвратный гидроцилиндр, плунжеры и корпуса которых соединены между собой с образованием замкнутой силовой цепи, при этом гидроцилиндры низкого и высокого давления расположены соосно (Добринский Н.С. Гидравлический привод прессов. М.: Машиностроение, 1975. - 222 с. (с. 91, рис. 43)).

У данного мультипликатора плунжер гидроцилиндра низкого давления одновременно является подвижным корпусом гидроцилиндра высокого давления, плунжер которого выполнен неподвижным. Благодаря этому размер мультипликатора в его осевом направлении может быть весьма близок к удвоенной величине хода плунжера гидроцилиндра низкого давления, то есть к минимально достижимому продольному размеру конструкции плунжерного мультипликатора давления одностороннего действия.

Однако для обеспечения возврата плунжера гидроцилиндра низкого давления (подвижного корпуса гидроцилиндра высокого давления) в исходное положение в конструкции мультипликатора имеются два возвратных гидроцилиндра, рабочие полости которых во время рабочего хода мультипликатора соединены со сливом, а во время обратного хода с гидролинией низкого давления (для изменения коммутации полостей возвратных гидроцилиндров со сливом и с гидролинией низкого давления требуется дополнительный гидрораспределитель) или постоянно соединены с напорной гидролинией низкого давления (с которой для осуществления рабочего хода мультипликатора соединяется и рабочая полость гидроцилиндра низкого давления). Вне зависимости от того, какой из указанных вариантов подключения полостей возвратных гидроцилиндров используется во время рабочего хода мультипликатора, эффективную площадь плунжеров возвратных гидроцилиндров выбирают таким образом, чтобы, с одной стороны, усилие, создаваемое возвратными гидроцилиндрами при соединении их рабочих полостей с гидролинией низкого давления, было достаточно для возврата подвижных частей мультипликатора с заданной скоростью в исходное положение (соответствующее началу рабочего хода мультипликатора), а с другой стороны, в процессе возврата подвижных частей мультипликатора в исходное положение расходовался минимально возможный объем жидкости низкого давления.

Возвратные гидроцилиндры расположены симметрично относительно оси гидроцилиндров низкого и высокого давления, при этом оси всех гидроцилиндров параллельны и лежат в одной плоскости. Наличие возвратных гидроцилиндров, расположенных с боков гидроцилиндров низкого и высокого давления, увеличивает поперечные габариты мультипликатора. Для обеспечения соединения плунжеров и корпусов гидроцилиндров, входящих в состав мультипликатора, с образованием замкнутой силовой цепи используются дополнительные детали, в частности подвижная и неподвижная траверсы, что увеличивает массу мультипликатора.

Основными недостатками известного мультипликатора давления являются значительные габаритные размеры и масса.

Известен мультипликатор давления одностороннего действия, содержащий плунжерные гидроцилиндры низкого и высокого давления и возвратный гидроцилиндр, плунжеры и корпуса которых соединены между собой с образованием замкнутой силовой цепи, причем гидроцилиндры низкого и высокого давления расположены соосно, при этом плунжеры гидроцилиндров низкого и высокого давления выполнены в виде одного силового плунжера постоянного рабочего диаметра, который установлен в корпусе, с торцов закрытом непроходными крышками и имеющем вид гильзы с внутренним центральным опорно-уплотнительным пояском, с образованием рабочих полостей низкого и высокого давления, а возвратный гидроцилиндр расположен соосно силовому плунжеру и его корпус жестко соединен с крышкой, расположенной со стороны полости высокого давления, и входит в расточку силового плунжера с образованием дренажной полости, в которую выходит плунжер возвратного гидроцилиндра (Патент РФ №2450173, заявка №2010144117/06 от 27.10.2010, МПК: F15B 3/00 - прототип).

Указанный мультипликатор состоит из корпуса, имеющего вид гильзы с внутренним центральным опорно-уплотнительным пояском. Содержит плунжерные гидроцилиндры низкого и высокого давления и возвратный гидроцилиндр. С торцов корпус закрыт непроходными крышками. В корпусе установлен силовой плунжер постоянного рабочего диаметра с образованием рабочих полостей соответственно низкого и высокого давления. Корпус возвратного гидроцилиндра расположен соосно силовому плунжеру, жестко соединен с крышкой, расположенной со стороны полости высокого давления, и входит в расточку силового плунжера с образованием дренажной полости, в которую выходит плунжер возвратного гидроцилиндра. Плунжер может быть подпружинен относительно корпуса с помощью пружины сжатия, установленной в рабочей полости возвратного гидроцилиндра.

Недостатками является значительная сложность конструкции и недостаточно высокий коэффициент повышения давления.

Технической задачей, решаемой изобретением, является уменьшение размеров и массы мультипликатора давления одностороннего действия, упрощение его конструкции с одновременным обеспечением требуемого коэффициента повышения давления.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном мультипликаторе гидравлическом одностороннего действия, содержащем коаксиально расположенные гидроцилиндры низкого и высокого давления с поршнями и с каналами подвода гидравлической жидкости низкого давления, дренажа и отвода гидравлической жидкости высокого давления, причем поршни и корпуса упомянутых гидроцилиндров соединены между собой с образованием замкнутой силовой конструкции, согласно изобретению в канале отвода гидравлической жидкости высокого давления установлен обратный клапан, при этом поршень гидроцилиндра высокого давления выполнен в виде полого цилиндра, открытого со стороны, обращенной к каналу отвода гидравлической жидкости с упомянутым обратным клапаном, причем в противоположной части упомянутого полого цилиндра дополнительно размещен обратный клапан, при этом полость в гидроцилиндре высокого давления соединена с полостью входа гидравлической жидкости гидроцилиндра низкого давления через упомянутый обратный клапан, расположенный в поршне гидроцилиндра высокого давления, а в поршне гидроцилиндра низкого давления для обеспечения возвратно-поступательного перемещения поршней гидроцилиндров установлены гидрораспределительное и переключающее устройства с плунжером и штоком, перемещающим в крайних положениях поршней плунжер с установленным на нем золотниковым устройством, при этом в гидроцилиндре низкого давления выполнены отверстия входа и дренажа выхода гидравлической жидкости.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 показан общий вид предложенного мультипликатора, на фиг. 2 показан продольный разрез мультипликатора, на фиг. 3 - выносной элемент Б - разрез гидрораспределительного устройства при закрытом седле впуска, на фиг. 4 - выносной элемент В - разрез гидрораспределительного устройства в открытом положении для подачи давления под седло выпуска, на фиг. 5 - выносной элемент Б - разрез переключающего устройства при открытом седле впуска, на фиг. 6 - разрез переключающего устройства в закрытом положении для подачи гидравлической жидкости под давлением под седло впуска и открытия дренажа.

Предложенный мультипликатор содержит гидроцилиндр низкого давления 1, в котором выполнены резьбовые отверстия-каналы входа гидравлической жидкости низкого давления и дренажа гидравлической жидкости. На гидроцилиндре низкого давления 1 установлен гидроцилиндр высокого давления 2. В поршне низкого давления 3 установлены поршень высокого давления 4 и клапан обратный 5. В гидроцилиндре низкого давления выполнены резьбовые отверстия для крепления гидроцилиндра высокого давления 2 в сборе с клапаном обратным 5 и каналом отвода гидравлической жидкости высокого давления - штуцером 6.

Поршень низкого давления 3 имеет перепускные каналы для входа и выхода гидравлической жидкости и места установки гидрораспределительного и переключающего устройств.

Гидрораспределительное устройство (фиг. 3) состоит из плунжера 7, седла выпуска 8, гайки 9, подпружиненного упора 10, пружины 11, пружины 12, шарика 13. Указанные составные части фиксируются гайкой 9 в поршне низкого давления 3.

Переключающее устройство (фиг. 4) содержит золотниковый узел 14, гильзу 15, толкатель 16, гайку 17, гильзу 18, гильзу 19. Указанные составные части закрепляются в поршне низкого давления 3 гайкой 17.

Подвижный узел поршня низкого давления 3 и поршня высокого давления 4 установлен в гидроцилиндре низкого давления 1. В поршне низкого давления установлены гидрораспределительное и переключающее устройства и зафиксированы гайками через толкатель 16.

В конструкции мультипликатора используются уплотнения (не обозначены) для исключения перетекания гидравлической жидкости из области высокого давления в дренажные полости, что обеспечивает надежное функционирование мультипликатора.

Предложенный мультипликатор работает следующим образом.

Мультипликатор устанавливается в гидравлическую систему для повышения давления, подаваемого на исполнительный механизм без установки дополнительного насоса высокого давления.

Гидравлическая жидкость под давлением после насоса поступает на вход гидроцилиндра низкого давления 1 и через проходные каналы поршня 3 низкого давления заполняет внутреннюю полость переключающего и гидрораспределительного устройств, а также через клапан обратный 5 поступает в полость между поршнем 4 и цилиндром 2 высокого давления и через клапан обратный 5 к исполнительному механизму.

Переключающее устройство в это время находится в открытом положении, гидравлическая жидкость через проходные каналы в поршне низкого давления 3, в шайбах 18 золотникового узла 14 и через гильзу 15 поступает в полость под седлом выпуска 8 распределительного устройства. Седло выпуска 8 под действием давления перемещается в противоположное крайнее положение, шарик 13 закрывает каналы седла выпуска 8 и открывает канал плунжера 7, обеспечивая поступление гидравлической жидкости под давлением в полость между поршнем 3 и цилиндром 1 низкого давления (фиг. 5).

Из-за разницы диаметров поршней происходит перемещение поршней низкого и высокого давления в сборе в крайнее положение прямого хода, в результате чего гидравлическая жидкость из полости высокого давления поступает через клапан обратный 5 и штуцер 6 к исполнительному механизму.

В процессе перемещения поршней толкатель 16 переключающего устройства переводит золотник золотникового устройства 14 в другое положение (фиг. 6)

Из-за совпадения при перемещении отверстий слива гильзы 15 с проточкой золотника золотникового узла 14 происходит слив гидравлической жидкости из под седла выпуска 8, вследствие чего седло выпуска 8 под действием пружины 11 и избыточного давления переводит гидрораспределительное устройство в положение слива гидравлической жидкости в дренаж из полости гидроцилиндра 1 и поршня 3 низкого давления.

Обратный ход поршней 3 и 4 низкого и высокого давления соответственно в крайнее положение осуществляется за счет поступления гидравлической жидкости под давлением в гидроцилиндр 2 высокого давления и отсутствия давления в гидроцилиндре 1 низкого давления.

При достижении поршнями 3 и 4 низкого и высокого давления соответственно другого, противоположного, крайнего положения, происходит обратный цикл.

Увеличение давления в исполнительном механизме происходит до выравнивания усилий с учетом сил трения на поршни 3 и 4, в результате чего происходит прекращение хода поршней 3 и 4 в любом положении. При изменении усилий на поршни 3 и 4 мультипликатор возобновляет работу.

Давление на выходе регулируется давлением на входе и изменением диаметра поршня высокого давления 4.

Проведенные заявителем испытания полноразмерного мультипликатора подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить массово-габаритные характеристики мультипликатора и упростить его конструкцию с одновременным обеспечением требуемого коэффициента повышения давления.

Мультипликатор предназначен для передачи энергии рабочей жидкости с преобразованием ее давления. Мультипликатор содержит коаксиально расположенные гидроцилиндры низкого и высокого давления с поршнями и с каналами подвода гидравлической жидкости низкого давления, дренажа и отвода гидравлической жидкости высокого давления. Поршни и корпуса упомянутых гидроцилиндров соединены между собой с образованием замкнутой силовой конструкции. В канале отвода гидравлической жидкости высокого давления установлен обратный клапан. Поршень гидроцилиндра высокого давления выполнен в виде полого цилиндра, открытого со стороны, обращенной к каналу отвода гидравлической жидкости высокого давления с упомянутым обратным клапаном. В противоположной части упомянутого полого цилиндра дополнительно размещен обратный клапан. Полость в гидроцилиндре высокого давления соединена с полостью входа гидравлической жидкости гидроцилиндра низкого давления через упомянутый обратный клапан, расположенный в поршне гидроцилиндра высокого давления. В поршне гидроцилиндра низкого давления для обеспечения возвратно-поступательного перемещения поршней гидроцилиндров установлены гидрораспределительное и переключающее устройства с плунжером и штоком, перемещающим в крайних положениях поршней плунжер с установленным на нем золотниковым устройством. В гидроцилиндре низкого давления выполнены отверстия входа и дренажа выхода гидравлической жидкости. Технический результат – уменьшение габаритов и массы мультипликатора. 6 ил.

Мультипликатор гидравлический одностороннего действия, содержащий коаксиально расположенные гидроцилиндры низкого и высокого давления с поршнями и с каналами подвода гидравлической жидкости низкого давления, дренажа и отвода гидравлической жидкости высокого давления, причем поршни и корпуса упомянутых гидроцилиндров соединены между собой с образованием замкнутой силовой конструкции, отличающийся тем, что в канале отвода гидравлической жидкости высокого давления установлен обратный клапан, при этом поршень гидроцилиндра высокого давления выполнен в виде полого цилиндра, открытого со стороны, обращенной к каналу отвода гидравлической жидкости высокого давления с упомянутым обратным клапаном, причем в противоположной части упомянутого полого цилиндра дополнительно размещен обратный клапан, при этом полость в гидроцилиндре высокого давления соединена с полостью входа гидравлической жидкости гидроцилиндра низкого давления через упомянутый обратный клапан, расположенный в поршне гидроцилиндра высокого давления, а в поршне гидроцилиндра низкого давления для обеспечения возвратно-поступательного перемещения поршней гидроцилиндров установлены гидрораспределительное устройство и переключающее устройство с плунжером и штоком, перемещающим в крайних положениях поршней высокого и низкого давления плунжер с установленным на нем золотниковым устройством, при этом в гидроцилиндре низкого давления выполнены отверстия входа и дренажа выхода гидравлической жидкости.