Инерционно-гидравлический преобразователь давления Советский патент 1984 года по МПК F15B3/00 

упругая движным селя, а мембрана, соединенная с по-роцилнндра соединена через обратный стержнем управляемого дрос-клапан с полостью высокого давлекамера высокого давления гид- ния гидропотенциометра. 1113594

1. ИНЕРПИОННО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий два гидроциливдра с гидроаккумуляторами, поршни, установленные в гидроцилиндре с образованием рабочих камер и камер высокого давления, систему гидрораспределения, выполненную в виде гидроуправляемого распределительного золотника с управляюищми элементами, через которую рабочие камеры гидроцилиндров сообщены с источником питания и линией слива, и обратные клапаны, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетической эффективности преобразователя путем использования кинетической энергии порщней, система гидрораспределения снабжена двумя сливными гидроуправляемыми подпружиненными клапанами, управляющие элементы выполнены в виде двух гидравлических триггеров и четырех гидроуправляемых дифференциальных золотников, управляющие полости триггеров соединены с выходами дифферет;иальных золотников, при этом гидроаккумуляторы подключены к рабочим камерам гидроцилиндров, выходы распределительного золотника сообщены с камерами гидроцилиндра через обратные клапаны, а его полости управления - через триггеры с источником питания и линией слива, сообщенной через сливные гидроуправляемые клапаны с камерами высокого давления. 2. Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что каждый триггер выполнен в виде двух золотников, каждый золотник первого триггера имеет напорную, сливную и выходную полости, при этом выходные полости сообщены с полостями управления распределительного золотника, каждый золотник второго триггера имеет напорную, сливную, вспомогательную и две выходные полости, причем выходньте полости золотников первого триггера сообщены с вспомогательными поW лостями золотников второго триггера, одна из выходных полостей золотника второго триггера - с полостью управления, а вторая выходная полость - с пружинной полостью сливного клапана. 3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с 00 ел целью улучщения КПД и расширения диа-, пазона применения преобразователя, со он снабжен двумя гидропотенциометра4 ми, каждый из которых содержит полости высокого давления, дополнительную и сливную полости, установочньш дроссель, соединенный с дополнительной полостью и полостью управления дифференциального золотника второго триггера, управляемый дроссель, установленный между сливной и дополнительной полостью, соединенной с пружинной полостью дифференциального золотника второго триггера, причем между полостью высокого давления и дополнительной полостью установлена

Изобретение относится к гидравли ческим силовым устройствам с бессту пенчатым изменением параметров энер гоносителя . Известен инерционно-гидравлический преобразователь давлеш я, содер жащий два гидроцилиндра с гидроакку муляторами, поршни, установлен1ше в Гидроцилиндре с образованием рабо чих камер и камер высокого давления, систему гидрораспределителя, через которую рабочие камеры гидроцилиндров сообщены с источником питания и линией слива, и обратные клапаны С13 . В данном преобразователе невозмо но получить широкий диапазон изменения гидродинамических параметров энергоносителя из-за невозможности использования кинетической энергии поршней. Наиболее близснк к предлагаемому инерционно-гидравлический преобразователь давления, содержащий два гидроцилиндра с гидроаккумуляторами, поршни, установленные в гидроцилиндре с образованием рабочих камер и камер высокого давления, систему гидрораспределения, выполненную в виде гидроуправляемого рас пределительного золотника с управляющими элементaNM, через которую рабочие камеры гидроциличдров сообщены с источником питания и линией слива и обратные клапаны С23. Недостатком известного преобразователя является невозможность использования кинеГической энергии поршней. Цель изобретения - повьшение эне гетической эффективности преобразов теля путем использования кинетической энергии поршней. Указанная цепь достигается тем, что в инерционно-гидравлическом пре образователе давления, содержащем д гидроцилиндра с гидроаккумуляторами поршни, установленные в гидроцилиндре с образованием рабочих камер и камер высокого давления, систему гидрораспределителя, выполненную в виде гидроуправляемого распределительного золотника с управляющими элементами, через которую рабочие камеры гидроцилиндров сообщены с источником питания и линией слива, и обратные клапаны, система гидрораспределения снабжена двумя сливными гидроуправляемыми подпружиненными клапанами, управляющие элементы выполнены в виде двух гидравлических триггеров и четырех гидроуправляемых диффе1ренциапьных золотников, управляюшие полости триггеров соединены с выходами дифференциальных золотников, при этом гидроаккумуляторы подключешз к рабочим камерам гидроцилиндров, выходы распределительного золотника сообщены с камерами гидроцилиндра через обратные клапаны, а его полости управления сообщены через триггеры с источником питания и линией слива, сообщенной через сливные гидроуправляемые клапаны с камерами высокого давления . Кроме того, каждый триггер выполнен в виде двух золотников, каждый золотник первого триггера имеет напорную, сливную и выходную полости, при этом выходные полости сообщены с полостями управления распределительного золотника, каждый золотник второго триггера имеет напорную, сливную, вспомогательную и две выходные полости, причем выходные полости золотников первого триггера сообщены с вспомогательными полостями золотников второго триггера, одна из выходных полостей золотника второго триггера - с полостью управления, а вторая выходная полость - с пружинной полостью сливного клапана. преобразователь может быть снаб. жен двумя гидропотенциометрами, каждый из которых содержит полости высокого давлении, дополнительную и сливную полости, установочный дроссель, соединенный с дополнительной .полостью и полостью управления дифференциального золотника второго тр гера, управляемый дроссель, установ ленный между сливной и дополнительной полостью, соединенной с пружинн полостью дифференциального золотник второго триггера, причем между полостью высокого давления и дог.олнительной полостью установлена упруга мембрана, соединенная с подвижным стержнем управляемого дросселя, а камера высокого давления гидроцилин ра соединена через обратный клапан с полостью высокого давления гидро- 20 потенциометра. На фиг. 1 представлена принципиальная схема инерционно-гидравлического преобразователя; на фиг. 2 - конструк-25 тивная схема преобразователя. Предлагаемое устройство содержит два гидроцилиндра 1 и 2 с гидроакку:муляторами 3 и 4 и обратными клапанами 5 и 6 высокого давления, сливные клапаны 7 и 8, распределительный золотник 9, гидравлические триггеры 10 и 11, дифференциальные золот ники 12 - 15, канал 16 напорного дав ления от источника гидроэнергии ограниченной производительности, сливной канал 17 и выходные каналы 18 и 19 высокого давления. В гидроцицилиндрах I и 2 расположены свободно плавающие поршни - грузы 20 и 21, по торцам которых образованы рабочие ка меры 22 и 23, совмещенные с гидравлическими полостями гидроаккумуляторов 3 и 4, ас другой стороны камеры 24 и 25 высокого давления, соединенные с клапанами 5 и 6, а также запираемыми полостями 26 и 27 клапанов 7 и 8 и через обратные клапаны 28 и 29 с выходными каналами 30 и 31 золотника 9. Полость 32 золотника 9 соединена с напорным каналом 16. Полости 33 и 34 клапанов 7 и 8 соединены со сливным каналом 17. Каж дый из триггеров 10 и 11 выполнен на двух золотниках 35, 36 и 37, 38 соответственно. Золотники 35, 36 и 37, 38 содержат выходные полости 39, 40 и 41, 42. 4.4 Выходные полости 39 и 40 триггера 10 соединены с выходными каналами 43 и 44 и через кик с торцовыми полостями распределительного золотника 9 и золотников 13 и 12 соответственно, крайними со стороны пружин кольцевыми вспомогательными полостями 45 и 46 золотников 37 и 38 и напорными полостями 47 и 48 золот- . НИКОВ 14 и 15, а полости 41 и 42 триггера 11 - с пружинными полостями клапанов 7 и 8, Пружин1{ые полости триггера 10 соединены с полостями 49 и 50 золотников 12 и 13, а t пружинные полости триггера 11 - с полостями 51,и 52 золотников 14 и 15 управляющие каналы триггеров 10 и 11). Выходные полости 53 и 54 триггера 11 соединены с fорцовыми полостями клапанов 7 и 8. Выходные каналы 30 и 31 распределительного золотника 9 соединены через обратные клапаны 55 и 56 с камерами 22 и 23, а торцовые полости золот}1иков 14 и 15 с помощью каналов 57 и 58 - также с камерами 21 и 23. Для расширения рабочего диапазона выходного давления с одновременным улучшением КПД преобразователя дифференциальные золотники 14 и 15 снабжены корректируюцщми гидропотенциометрами 59 и 60, изменяющими давление их срабатывания в зависимости от текущего выходного высокого давления. Для попучения более высокого давления нeoбxoди ы большой разгон в цилиндрах поршней-грузов 20 и 21, а также переключение при меньшем давлении срабатывания золотников 14 и .15. При этом уменьшается количество вытесняемой жидкости. Если давление срабатывания золотников 14 и 15 установить оптимальным по самому высокому выходному давлению, то час-1ь кинетической энергии поршней-грузов 20 и 21 при меньшем давлении не будет использов-аться (гасится упором) , а если по какому-то среднему выходному давлению, то при б.олее высоком давлении снижается производительность, не вся жидкость вытесняется. С помощью корректирующих гидропотенциометров 59 и 60 этот недостаток устраняется. Каждый из гидропотенциометров содержит полости 61 высокого давления, дополнительную полость 62 и сливную полость 63, установочный дросJ11сель 64, соединенный с полостью 62 Id торцовой полостью золотника 14 мли 15, управпяемый дроссель 65, сов мещенный со сливной полостью 63 и со общающийся со средней гкхлостью 62, которая соединена с пружинной поЛ|Остью соответственно золотника 14 или 15 и отделена от полости высокого давления 61 мембраной 66, скреп ленной с подвижным стержнем 67 управ ляемого дросселя 65. Полость 6 высокого давления соединена с помощью канала 68 ими 69 с выходным каналом высокого давления 18 или- 19 того гидроцилиндра ) или 2, с которым свя зан соответственно золотник 14 или 15 Каждый золотник 35 или 36 содержит выходную 39, напорную 70 и сливную 7 полости, а каждый золотник 37 или 38 выходные 41 и 53, сливную 72, напорную 73 и вспомогательную 45 полости. Преобразователь работает следующим образом. При подаче давления по каналу 16 происходит самоустановка каждого триггера 10 и 11 в одно из двух устройчивых положений. Например, в триг гере 10 золотник 35 установился вниз золотник 36 - вверх, в триггере 11 золотник 37 - вниз, ЗОЛОТРШК 38 вверх (ПО чертежу). В триггере 10 давление проходит в канал 44, канйй 43 соединяется со сливом, распределительный золотник 9 устанавливается в левое положение, по каналу 30 давление проходит к кла панам 28 и 55. Из канала 44 давление проходит через полости 48 и 52 золо ника 15 в полость пружины золотника 38, который перемещается вниз, переключает торцовую полость золотника 37, в нее поступает давление, золотник 37 перемещается вверх, т.е. устанавливается второеустойчивое положение: золотник 37 - вверх, золотник 38 - вниз. Если при подаче давления триггер 11 первоначально уже установился в такое положение то он не переключается, а сохраняет это положение. В результате того, что открытие клапанов 55 и 56 рассчитано на немно го большее давление, чем клапанов 28 и 29, давление жидкости сначала проходит через клапан 28, поршень-груз 20 перемещается и сжимает жидкость и газ в аккумуляторе 3, давление жидкости в системе повьшается. Если 6 давление в канале j8 отсутствует или мало, то жидкость поступает также через клапан 5 в выходной канал 18, давление в котором повышаться одновременно с повышением давления в гидросистеме. Затем золотник 14 перемещается влево под действием давления, поступающего по каналу 57. Когда поршень-груз 20 переместится до упора, жидкость проходит через клапан 55, в аккумуляторе 3 повышается давление. Золотник 12 перемещается влево, давление подается в полость пружины золотника 35, который перемещается вверх, переключает торцовую полость золотника 36, в нее поступает давление, золотник 36 перемещается вниз и в триггере 10 устанавливается второе устройчивое положение; золотник 35 - вверх, золотник 36 - вниз, выходной канал 43 соединяется с напорным каналом 16, канал 14 - со сливным каналом 17. Золотник 9 устанавливается в правое-положение, канал 30 запирается, по каналу 31 давление проходит к клапанам 29 и 56. Из канала 43 давление проходит через полости 45 и 53 золотника 37 в торцовую полость сливного клапана 7, который открывается, жидкость из камеры 24 гидроцилиндра 1 под действием давления гидроаккумулятора 3 выталкивается на слив - начинается свободнь1Й ход поршня-груза 20. Это первая часть рабочего хода в гидроцилиндре I . Б гидроцилиндре 2 при этом начинается такт накачки жидкости, которая проходит через клапан 29 и перемещает поршень-груз 21 влево, давление жидкости в системе повышается, золотник 15 перемещается вправо под действием давления, поступающего из гидроаккумулятора 4 по каналу 58. В . гидроцилиндре 1 поршень-груз 20 разгоняется за счет расширения газа в гидроаккумуляторе 3 с практически неограниченным мгновенным расходом жидкости, скорость движения поршнягруза 20 ограничивается лишь его инерцией и гидравлическим сопротивлением. В гидроаккумуляторе 3 давление уменьшается. Когда оно снизится до давления срабатывания золотника 14, последний возвращается в исходное положение. При этом давление срабатывания золотника 14 устанавливается корректирующим гидропотенциометром 59 по высокому давлению в канале 18, с повьш1ением которого 71 мембрана б6 отжимается влево, в упр ляемом дросселе 65 увеличивается пр ходное сечение в сливную полость 63 давление в полости 62 снижается. Пр сниженном давлении в пружинной торцовой полости золотника 14 перемещается вправо при меньшем давлении в гидроаккумуляторе 3, т.е. при большей длине свободного хода поршнягруза 20, что увеличивает скорость движения поршня-груза 20 для нагнетания более высокого давления. После возвращения золотника 14 в исходное положение давление из канала 43 проходит в пружинную полость золотника 37, который перемещается вниз, пе реключает торцовую полость золотника 38, в нее поступает давление,золотник 38 перемещается вверх - триггер 1 1 у:танавливается вновь в первое устройчивое положение. Полость 5 и, соответственно, торцовая полость клапана 7 соединяются со сливом, через полость 41 подается давление в пружинную полость клапана 7, который закрывается. Клапан 7 далее может удерживаться при высоком давлении в полости 26, во много раз большем, чём давление накачки. После закрытия клапана 7 камера 24 гидроцилиндра 1 оказывается з.апертой. За счет кинетической энергии, накопленной при свободном ходе поршнягруза 20, и жидкости, участвующей в движении, в камере 24 повьщ ается давление, открывается ;слапан 5, част жидкости проталкивается в выходной канал 18. При этом количество выталкиваемой жидкости зависит от давления в канале 18. При небольшем превьш1ении давлением в канале 18 давления накачки количество выталкиваемой жидкости будет значительным, пока не израсходуется вся кинетическая энергия. При более высоком даблении, превышающем давление накачки в несколько раз даже более 10 pa3J количество выталкиваемой жид кости будет малым, поршень-груз 20 становится раньше, израходовав всю кинетическую энергию, клапан 5 закры вается. Возможен кратковременный пр рыв в действии гидроцилиндра 1, пок не завершится накачка жидкости в .гидроцилиндре 2. В гидроцилиндре 2 поршень-груз 2 перемещается до упора, жидкость про ходит через клапан 56, в гидроаккумуляторе 4 повышается давление. Золотник 13 перемещается вправо, через полость 50 подается давление в пружинную полость золотника 36 триггер 10 переключается вновь в первое устройчивое положение: золотник 35 - вниз, золотник 36 - вверх, по каналу 44 подается давление, канал 43 соединяется со сливом. Золотник 9 устанавливается в левое положение, давление поступает в канал 30 и далее в камеру 24, s гидроцилиндре 1 начинается возврат1ый ход и накачка жидкости. Цикл работы повторяется. Из канала 44 давление проходит через полости 46 и 54 золотника 38 в торцовую полость клапана 8, который открывается - начинается свободный хйд поршня-груза 21. После разгона поршня-груза 21 и снижения давления в гидроаккумуляторе 4 золотник 15 возвращается в исходное положение. При этом давление срабатывания золотника 15 устанавливается корректирующим гидропотенциометром 60 по высокому давлению в канале 19 анапотично описанному для гидропотенциометра 59. Из канала 44 давление также проходит через полости 48 и 52 в пружинную полость золотника 38, триггер 11 переключается, закрывается клапан 8 и гидроцилиндр 2 нагнетает жидкость в канал 19 аналогично описанному для гидроцилиндра 1. Возможен кратковременный перерыв в действии гидроцилиндра 2, пока не завершится возвратный ход и накачка жидкости в гидроцилиндре 1, после чего гидроцилиндр 1 переключается вновь на рабочий ход, а гидроцилиндр 2 - на возвратный ход. Таким образом, с одним общим вы.ходом преобразователь может применяться для бесступенчатых гидроприводов с широким диапазоном крутящих моментов и скоростей и самоустанов- кой по нагрузке. Возможно также применение его в технологических установках для нагнетания высокого давления вместо громоздких и дорогих насосов обычного типа. Вариант устройства с двумя выходами с пульсирующими струями может применяться в горной промьшшенности для добычи угля и различных руд гидравлическим способом, а также в машиностроении дпя очистки литья и noKOBbii от формовочной земли и окалины. 20 . А IT иП ;ж / / 1 ТЧ ;

v

. ллл

/, 1- с«/ tTT