Система управления гидравлическим прессом Советский патент 1984 года по МПК F15B11/04 

i1

Изобретение относится к системам управления гидравлическими прессами, предназначенными для синтеза сверхтвердых материалов, например искусственных алмазов.

Известны системы управления гидравлическим прессом, содержащие магисталь рабочего хода гидроцилиндра и магистраль обратного хода, в которых установлена аппаратура управления ij .

Недостатком такой системы явля- . ется то, что она не обеспечивает плавный сброс давления в рабочем цилиндре пресса.

Известна также система управления гидравлическим прессом, содержащая гидроцилиндр с полостями рабочего и возвратного хода, соединенный с насосом и баком магистралями рабочего и возвратного хода через блок клапанного распределения, имеющий гидроуправляемые нагнетательные и сливные клапаны, попарно установленные в каждой из магистралей 2J .

Хотя известная система позволяет сбросить давление в гидроцилиндре плавно, без скачков и гидроударов, падение давления при этом имеет крутую характеристику под углом, близким к нормали. Применение этой системы для управления прессом, предназначенным для синтеза сверхтвердых материалов, приводит .к крутой характеристике снятия усилия прессования после вьздержки, что снижает выход крупнозернистых продуктов синтеза.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы управления прессом.

Поставленная цель достигается тем, что в системе управления гидрав лическим прессом, содержащей гидроцилиндр с полостями рабочего и возвратного хода, соединенный с насосом и баком магистралями рабочего и возвратного хода через блок клапанного распределения, имеющий гидроуправляемые нагнетательные и сливные клапаны, попарно установленные в каждой из магистралей, блок клапанно го распределения снабжен регулируемым и управляемым дросселями,обратными клапанами и двумя гидрозамками, один из которых соединен с полостью управления сливного клапана магистрали рабочего хода, выполнен с давле нием срабатывания меньшим, чем давле ние срабатывания другого гидрозамка.

132712

с возможностью механического взаимодействия с управляемым дросселем, . а другой гидрозамок соединен с полостью управления нагнетательного клапа5 на магистрали возвратного хода, причем нагнетательный клапан в магистрали рабочего хода соединен со сливньм через обратный клапан, управляющие полости гидрозймков соединены между

10 собой, через управляемый дроссель со сливом, а через регулируемый дроссель и подсоединенный к нему параллельно обратный клапан - с полостью управления сливного клапана

J5 магистрали возвратного хода.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой системы управления гидравлическим прессом для синтеза сверхтвердых материалов; на фиг. 2 Q конструкция гидрозамка сливного клапана магистрали рабочего хода(в блоке с регулируемым и нерегулируемым дросселями и сливным клапаном); на фиг. 3 - конструкция гидрозамка нагнетательного клапана возвратной магистрали(в блоке с нагнетательным клапаном-) . .

Система управления гидравлическим прессом содержит насос 1, соединенный магистралью 2 рабочего хода

с рабочим гидроцилиндром 3, а

магистралью 4 возвратного хода - с возвратным гидроцилиндром 5{на фиг.1 изображен один из двух гидроцилиндров 5. Между насосом 1 и гидроци5 линдром 3 расположен блок 6 клапанного распределителя, в состав которого входят нагнетательный и сливной клапаны 7 и 8, включенные в магистраль 2 рабочего хода, а также наг0 нетательный и сливной клапаны 9 и 10, включенные в магистраль 4 возвратного хода. Кроме того, в магистраль 2 включен обратный клапан II.

От магистрали 2 отходит магистраль

5 12 управления, соединенная через распределитель 13 с надпоршневой полостью клапана 7 и через распределитель 14 снадпоршневой полостью клапана 10(распределители 13 и 14

0 имеют электромагнитное управление).

Сливной клапан 8 магистрали 2 и нагнетательный клапан 9 магистрали 4 снабжены гндрозамками 15(фиг. 2)и

16соответственно.

5 Подпружиненный поршень 17 образует управляющую полость 18. К поршню

17примыкает шток запорного клапана 19. На щтоке клапана 19 выполнены

3

продольные клиновидные канавки 20 с плавно увеличиваюр5имся поперечным сечением и канавки 2I со значительно большей площадью поперечного сечения.

Гидрозамок 16(фиг. 3)также имеет поршень 22 и управляющую полость 23 Шток (толкатель)поршня 22 взаимодействует с запорным элементом - шариком 24. При этом активная площадь поршня 17 в гидрозамке 15 превышает активную площадь поршня 22 в гидрозамке )6.

Управляющая полость 18 гидрозамка 15 соединена магистралью 25 с управляющей полостью 23 гидрозамка 16 и через нерегулируемый дроссель 26 обе полости (18 и 23) соединены со сливом.

Кроме того, управляющие полости 18 и 23 гидрозамков 15 и 16 через регулируемый дроссель 27 и подключенный параллельно ему обратный клапан 28 соединены с надпоршневой полостью сливного клапана 10 магистрали 4.

Плунжер рабочего гидроцилиндра 3 .жестко связан с подвижной плитой 29 пресса. Капсула с реакционной смесью(не показана) устанавливается между подвижной плитой 29 и неподвижной плитой 30 пресса.

Цикл работы пресса при синтезе сверхтвердых материалов включает обжим реакционной смеси с усилием порядка 6300 кН (при температуре около 1000 с), выдержку при этом усилии до 5 мин и плавное снижение усилия до нуля в течение 60 с.

Предлагаемая система управления прессом обеспечивает заданный цикл следуняцим образом.

Для создания необходимого усилия обжима включают насос 1 в работу. Жидкость под давлением подается по магистрали 2, своим давлением поднимает поршень нагнетательного клапана 7 (распределитель 13 в это время

переключен в левое положение и таким образом связывает надпоршевую полость клапана 7 со сливом), через обратный клапан 11 и через кольцеву полость клапана 8 поступает по магистрали 2 в рабочий гидроцилиндр 3.

Возвратный гидроцилиндр 5 в это время соединен через открытый клапа 10 со сливом(поршень клапана 10 всплывает под воздействием напора

132714

вытесняемой плунжером из цилиндра 5 жидкости, распределитель 14 находится в положении, изображенном на фиг. 1, т.е. соединяет надпоршJ невую полость клапана 10 со сливом).

Подвижная плита 29 пресса под действием плунжера гидроцилиндром 3 движется к неподвижной плите 30 и осуществляет обжим предваритель10 но установленной между плитами 29 и 30 капсулы с реакционной смесью (не показана). Капсула подвергается сжатию с заданным усилием/порядка 6300 кН)с послед укмцей выдержкой

J5 при этом усилии (до 5 мин). В процессе выдержки в капсуле происходит синтез кристаллов сверхтвердого материала(например, превращение графита в алмаз).

2Q Постоянное давление в гидроцилиндре 3 во время выдержки обеспечивается тем, что реле максимального давления(не показано) выключает насос } и давление в гидроцилиндре 3

J остается на достигнутом уровне, так как магистраль 2 заперта обратным клапаном 11, а сливной клапан 8 закрыт.

Вслед за выключением насоса I распределитель i 3 переключается в исходное положение(изображенное на фиг. 1), а клапан 7 Закрывается, Продолжительность вьщержки устанавливается реле времени (не показано), которое пускается в момент отключе5 ния насоса в начале в |держки.

Если после выдержки резко сбросить давление в гидроцилиидре 3, то это приводит к резкому Снижению усилия обжима реакционной смеси в капсуле,

0 и, как следствие, к растрескиванию, образовавшихся в процессе синтеза крупных кристаллов сверхтвердого материала на мелкие осколки. Поэтому сброс давления в рабочем цилиндре 3

5 после выдержки производят постепенно и плавно(без скачков), растягивая процесс до 60 с. Достигается это следующим образом. По окончании вьщержки реле времени включает насос

JJ 1, который нагнетает давление в

магистраль 12 управления(магистраль 2 в это время перекрыта клапаном 7, так как давлеиие в его кольцевой и надпоршневой полостях выровнялось, а магистраль 4 перекрыта клапаном 9} .

Переключением распределителя 14 в левое положение магистраль управления 12 соединяется с надпоршневой

$ 1

полостью клапана 10. В результате этого клапан 10 своим поршнем отсекает магнстраль 4 от слива(осуществляется подготовка к возвратному ходу. Давление жидкости из магистрали 12 через регулируемый дроссель 27 передается в управляющую полость 18 гидрозамка 15(фиг. 2)и одновременно в управляющую полость 23 гидрозамка 16(фиг. 3). Однако так как активная площадь поршня 17 больше активной площади поршня 22, то поршень 17 начинает перемещаться влево по чертежу, в то время как поршень 22 остается до поры неподвижным. Скорость перемещения поршня 17 регулируется дросселем 27, с помощью которого изменяют проходное сечение магистрали 25. Кроме того, в начале хода поршня I7 его движение замедляется и стабилизируется тем, что часть подаваемой по магистрали 12 жидкости направляется через дроссель 26 на слив. Перемещающийся поршень 17 толкает клапан 19, заставляя его также медленно перемещаться влево. Выполненные на штоке клапана 19 клиновидные канавки 20 постепенно выходят из отверстия клапана 19, соединяя тем самым надпоршневую полость клапана 8 со сливом.

Так как канавки 20 имеют плавно увеличивающуюся от начала к концу глубину, то их проходное сечение увеличинается также медленно по мере продвижения клапана 19. Соответственно с этим также медленно снижается давление в надпоршневой полости сливного клапана 8. А так как падпоршневая полость клапана 8 сообщается с гидроцилиндром 3, то столь же медленно снижается давление жидкости в гидроцилиндре 3 от рабочей величины до нуля. За счет этого процесс снижения давления занимает около 60 с. Этим и достигается постепенное, растянутое до 60 с,снятие усилия обжима капсулы, которое исключает растрескивание кристаллов сверхтвердого материала, образовавшихся при синтезе. .

Когда давление в гидроцилиндре 3 сброшено практически до нуля, поршень 17 при своем движении перекрывает дроссель 26, прекращая тем самым частичный слив жидкости из управляющей полости 18. Скорость перемещения поршня I7 за счет этого

32716 . увеличивается и одновременно с этим вьщвигаются из отверстия широкие канавки 21 на штоке клапана 19.Это обеспечивает быстрый слив масла из 5 надпоршневой полости сливного клапа на 8.

Дальнейшее перемещение поршня J7 прекращается (он дошел до торца расточки) , Давление в магистрали 25,а

0 значит и в управляющей полости 23 гидрозамка 16(фиг. З)увеличивается. Только теперь, когда давление в гидроцилиндре 3 сброшено до нуля, подается давление в возвратный

5 гидроцилиндр 5 для обратного хода пресса. Под действием давления в полости 23 поршень 22 перемещается вправо(по чертежу)и толкает шарик 24 в гидрозамке 16(фиг. З)в результа0 те чего надпоршневая полость нагнетательного клапана 9 соединяется со сливом. Под напором давления, создаваемого насосом I ,поршень клапана 9 всплывает, соединяя тем самым магист5 раль 4 с возвратным гидроцнлиндром 5. Плунжер возвратного гидроцилиндра 5 начинает перемещаться, осуществляя возвратный ход подвижной плиты 29 пресса. При этом сливной клапан 8

Q открывается (за счет подпора, создаваемого в магистрали 2 плунжером гидроцилиндра 3), обеспечивая слив жидкости из гидроцилиндра 3 при возвратном ходе.

При движении вниз (по чертежу)под вижная плита 29 пресса надвигается на конечный выключатель(не показан), который выдает сигнах э переключение распределителя 14 в правое положение.. В результате этого надпоршневая полость клапана 10 соединяется со сливом, сливной клапан 10 открывается и этим сообщает возвратный гидроцилиндр 5 со сливом. Возвратный ход пресса закончен. Этим же переключением распределителя 14 магистраль управления 12 отсекается от магистрали 25, которая теперь через распределитель 14 соединена со сливом. Избыточное давление в управляющих полостях 18 и 23 гидрозамков 15 и 16 быстро снимается, так как жидкость на слив свободно проходит через обратный клапан 28(а не через дроссель 27). Под действием своих пружин

5 поршень 17, клапан 19 и поршень

22 возвращаются в исходное положение. Насос 1 может быть выключен (или пррдолжает работать на слив).

7

На этом цикл синтеза сверхтвердых материалов закончен. Капсулу с продуктами синтеза извлекают из пресса, а на ее место устанавливают другую капсулу для следующего цикла

Технический эффект предлагаемой системь: управления гидравлическим прессом для синтеза сверхтвердых материалов заключается в том, что она обеспечивает не только выдержку усилия обжима реакционной смеси в течение заданного времени, но и главным образом медленный, растянутый и регулируемый во времени сброс давления в рабочем гидроцилиндре после выдержки,а также четкий

132718.

цикл прессования. Технико-экономические преимущества предлагаемой системы управления заключаются в том, что за счет продолжительной 5 выдержки усилия обжима в реакционной смеси образуются крупные кристаллы сверхтвердого материала, и главным образом в том, что за счет пологой характеристики снятия to усилия обжима после выдержки предотвращается разрушение образовавшихся кристаллов, что в конечном итоге повьпцает их полезный выход (при быстром сбросе усилия кристаллы ,5 частично разрушаются, превращаясь в значительно менее ценные пьшевыд,ные частицы).

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРЕССОМ, содержшцая гидроцилиндр с Полостями рабочего и возвратного хода, соединенный с насосом и баком магистралями рабочего и возвратного хода через блок клапанного распределения, имеющий гидроуправляемые нагнетательные и сливные клапаны, попарно расположенные в каждой из магистралей, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, блок клапанного распределения снабжен регулируемым и управляемым дросселями, обратными клапанами и двумя гидрозамками, один из которых соединен с полостью управления сливного клапана магистрали рабочего хода, выполнен с давлением срабатывания меньтин, чем давление срабатывания другого гйдрозамка, с возможностью механического взаимодействия с управляемым дросселем, а другой гидрозамок соединен с полостью управления нагнетательного клапана магистрали возвратного хода, причем нагнетательньш клапан в магистрали рабочего хода соединен со сливным через обратный клапан, управляющие полости гидрозамков соединены между собой, через управляеь«ый дроссель - со сливом, а через регулируемый дроссель и подсоединенный к нему параллельно обратный клапан - с полостью управления сливного клапана магистрали возвратного хода.

27

К