Способ работы газогидравлического цилиндра и газогидравлический цилиндр Советский патент 1992 года по МПК F15B15/16 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к пневмогидравлическим приводам систем подъема длинномерных грузов.,:

. Известен способ работы ракетного двиг гателя твердого топлива путем выработки горячих газов и снижения температуры продуктов сгорания за счет подачи в камеру двигателя охлаждающей жидкости.

Недостатком этого способа работы яаляется неоперативное регулирование параметров горячего газа у потребителя, а также невозможность учета изменения температуры окружающей среды при работе ракетного двигателя твердого -топлива в качестве газогенератора пневмогидравлического привода; что снижает рабочий диапазон температур. Наличие специального резервуара с охлаждающей жидкостью и системы

подачи ее в камеру сгорания ведет к увеличению массогабаритных характеристик системы и снижает экономичность.

Наиболее близким к предлагаемому является пневмогидравлический привод, содержащий силовой цилиндр, плавающий поршень с уплотнением, установленный в цилиндре с образованием пневматической и замкнутой гидравлической полости цилиндра, при этом пневмогидравлическая полость сообщена с источником пневмопитания через регулируемый запорный элемент, привод снабжен насосом, подключенным через электроуправляемый двухпозиционный четырехлинейный распределителъ и обратный клапан к гидравлической полости, шток второй ступени размещен в штоке первой ступени с образованием возвратной полости, сообщенной

через регулируемый дроссель и распределитель с насосом и сливом, при этом гидравлическая полость дополнительно сообщена со сливом через электроуправляемый запорный элемент.

Недостатком способа работы этого привода является чрезмерное повышение давления в жидкостной полости цилиндра в случае превышения летней температуры окружающей среды, ее средних значений. Это происходит вследствие снижения теплоотвода от горячего газа к конструкционным элементам силового цилиндра при сохранении величины энергии, подводимой к газу в источнике пневмопитания. Горячий газ, поступивший в газовую поршневую полость силового цилиндра, будет создавать давление на поршень даже при отключении пневмоисточника и прекращении подачи газа в цилиндр. При изменении знака нагрузки на растягивающую к силам инерции прибавится усилие, создаваемое давлением горячего газа. Результатом совместного действия этих сил станет резкое увеличение давления в жидкостной полости цилиндра, что ведет к необходимости увеличить прочность корпуса цилиндра и снижать скорость раздвижения.

Цель изобретения - повышение экономичности и расширение рабочего диапазона. .

Для этого в способе работы пневмогидравлического привода путем подачи горячего газа от пневмоисточника в газовую поршневую полость силового цилиндра и охлаждения газа жидкостью, охлаждение горячего газа производят в газовой поршневой полости силового цилиндра, для чего впрыскивают в нее охлаждающую жидкость; в качестве охлаждающей жидкости используют рабочую жидкость пневмогидравлического привода, которую отбирают из штоковой полости силового цилиндра и подают через регулируемый гидрораспределитель, а время подачи определяют в зависимости от температуры окружающей среды и пути цилиндра.

Газогидравлический цилиндр содержит распылитель жидкости, силовой цилиндр, источник пйевмопитания, соединенный через пневмораспределйтель с газовой поршневой полостью цилиндра, а его жидкостная штоковая полость соединена через гидрораспределитель с гидроаккумулятором, и трубопроводы, привод снабжен преобразователем пути цилиндра с термоуправлением, управляющий выход которого подключен к дополнительному гидрораспределителю, установленному на трубопроводе, соединяющем жидкостную штоковую

полость цилиндра с распылителем жидко сти, размещенным в газовой поршневой полости силового цилиндра.

Предлагаемая последовательность one

раций по охлаждению рабочей жидкостью горячего газа в газовой поршневой полости, в зависимости от пути цилиндра и тем пературы окружающей среды, а также соединение жидкостной штоковой полости цилиндра с распылителем жидкости, размещенным в газовой полости, через дополнительно установленный гидрораспределитель обеспечивает достижение цели изобретения. Это позволяет сделать вывод,

5 что заявляемые изобретения связань) между собой единым изобретательским замыслЬм,

На фиг, 1 представлена принципиальная схема с отбором рабочей жидкости из

0 штоковой полости первой ступени; на фиг. 2 - то же, из штоковой полости последней ступени.

Газогидравлический цилиндр содержит силовой цилиндр 1 с телескопическими

5 штоками 2, 3, 4 и 5 соответственно первой, второй, третьей и четвертой ступеней и центральный шток 6 предпоследней третьей ступени с гидроаккумулятором 7, выполненным в штоке б и соединенным через гидро0 распределитель 8 с жидкостной Штоковой полостью 9 последней четвертой ступени, источник пневмопитания 10 соединен через распределитель 11 с газовой поршневой полостью 12, в которой размещен распылитель 13 рабочей жидкости, подключенный к трубопроводу 14 с установленным на нем дополнительным гидрораспределителем 15, управляющий вход 16 которого подключен к преобразователю 17 пути цилиндра с

0 термоуправлением от датчика 18 температуры окружающей среды. Для схемы варианта на фиг, 1 трубопровод 14 подключен к жидкостной штоковой полости 19, соединенной через второй гидрораспределитель 20 с

5 жидкостной поршневой полостью 21 остальных ступеней (второй, третьей и четвертой).

Для схемы варианта на фиг.2 трубопровод 14 подключен к жидкостной штоковой

0 полоски 9 последней четвертой ступени.

Газогидравлический цилиндр работает следующим образом.

Датчик 18 измеряет температуру окружающей среды, а в преобразователе 17 устанавливает интервал времени, в течение которого следует включить подачу охлаждающей жидкости в газовую полость 17.

Сигнал от датчика 18 температуры может быть дискретным, т.е. выдаваться при достижении температурой заранее: уста-.

новленных значений. Момент включения дополнительного гидрораспределителя 15 устанавливает пр еобразователь 17 в зависимости от пути цилиндра. Под путем цилиндра подразумевается параметр, который характеризует положение цилиндра относительно основания (не показа ; о}. Этим параметром может быть, например, угол поворота цилиндра, или ход ступеней, или интервал времени с начала выдвижения ступеней и подъема груза. Контрольная величина этого параметра устанавливается заранее для каждого конкретного конструк.тивного выполнения привода отдельно.

При прямом ходе (фиг. 1) газ, имеющий высокую температуру, подается в газовую полость 12 от источника пневмопИтания 10 через распределитель 11 и перемещаетnjepвую, вторую, третью и четвертую ступени вниз. При движении первой ступени происходит сжатие жидкости в полости 19 и через второй гидрораспределитель 20 рабочая жидкость перетекает в жидкостную порш; невую полость 21 остальных второй, третьей и четвертой ступеней, Происходит их выдвижение. По мере выдвижения последней четвертой ступени рабочая жидкость перетекает из жидкостной штоковой полости 9 через гидрораспределитель 8 в гидроаккумулятор 7, сжимая находящимися в. нем газ. Гидроаккумулятор 7 выполнен в центральном штоке б предпоследней бтупени и при выдвижении штока 5 последней четвертой ступени его объем увеличивается и заполняется рабочей жидкостью.

После того, как путь цилиндра достигнет установленной заранее величины преобразователь 17 выдает команду через управляющий вход 16 на включение дополнительного гидрораспределителя 15. Рабочая жидкость из штоковой полости Ш (фиг.1) или полости 9 (фиг.2) под давлением поступает на трубопровод 14 в расп:ылитель 13 и впрыскивается в газо;вую поршневую полость 12. В результате тегглробмена с горячим газом рабочая жидко.бть нагревается и испаряется. Для испарвния жидкости, например воды, глИкволд. и т.п. необходимо большее количество щп-ла ХнаО 2500 кДж/кг. позтому незначительная масса жидкости ( 100 г ) споср на. сильно охладить горячий газ. Вследствие С) лаждения снижается не только температура газа, но и его давление в газовой полости 12. Скорость раздвижения падаети Сйответг ственно уменьшается давление рабоней жидкости в жидкостной штоковой полости 19 (для фиг.1) или полости 9 (для фиг. 2),

Необходимость снижения давления в жидкостной штоковой полости связана с опасностью разрушения злементов цилиндра, при превышении в процессе движения допустимых значений давления, которое возникают если изменяется температура окружающей среды с отрицательной на положительную при неизменной мощности источника пневмопитания 10.

Обратный ход и складывание силового цилиндра осуществляется при сообщении га1зовой полости 12 через распределитель 11 с атмосферой. Одновременно прекраща|c ется подача горячего газа из источника

пневмопитания 10 в газовую поршневую по/лость 12. Газ, находящийся в гидрраккумуляторе 7, вытеснит рабочую жидкость через

гидрораспределитель 8 в жидкостную што0 ковую полость 9 и произойдет складывание последней ступени. Дальнейшее складывание происходит под действием опускаемого груза.

В варианте схемы на фиг. 1 регулирование скорости раздвижения возможно для любого этапа раздвижения, но масса и габариты этого варианта больше, а для схемы на фиг. 2 регулирование возможно только при выдвижении последней четвертой ступени,

0 но зато отсутствует жидкостная штоковая полость первой ступени и силовой цилиндр, соответственно, имеет меньшие массргаба-ритные характеристики.

Применение способа работы газогидрав5 личёского цилиндра позволяет увеличить скорость раздвижения при одновременном снижении нагрузок на элементы конструкции, а также отказаться от гидростанции для складывания цилиндра, что повышает его

0 экономичность. Снижение колебаний давления при изменении температуры окружающей среды расширяет рабочий диапазон устройства как по температурам, так и по

временам раздвижения.

5 : ,.

Формула изобретения

1. Способ работы газогидравлического цилиндра, при котором подают горячий газ

0 от газогенератора в поршневую полость для раздвижения цилиндра, сопровождающегося охлаждением горячего газа, и одновременно создают противодавление с помощью .рабочей жидкости в штоковой полости, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей, охлаждение осуществляют зд счет временного соединения поршневой и штоковой полостей для вспрыска рабочей жидкости в горячий газ в тече ние регулируемого временного интервала, пропорционального величине хода штока и температуре окружающей среды.

2. Газогидравлический цилиндр, содержащий соединенную с газогенератором поршневую полость и штоковую полость, связанную через гидрораспределитель с гидроаккумулятором, отличающийся

тем, что он снабжен размещённым в поршневой полости распылителем и связанным с последним и с штоковой полостью дополнительным управляемым гидрораспределителем, а также подключенным к управляющему входу последнего формирователем временных интервалов, выполненным с датчиками хода штока и температуры окружающей среды.

Изобретение относится к.гидромашино- строению и может быть использовано в конструкциях грузоподъемных машин. Целью изобретения является повышение КПД и расширение функциональных возможностей. Датчик 18 измеряет температуру и в формирователе 16 устанавливается временной интервал для подачи жидкости в газовую поршневую полость 12. Момент включения подачи жидкости определяется в зависимости от величины хода штока, которая выдаётся датчиком 17. При этом рабочая жидкость из полости 9 под давлением поступает в распылитель 13 и вспрыскивается в поршневую полость 12. В результате теплообмена с горячим газом рабочая жидкость нагревается и испаряется, охлаждая "газ. Скорость раздвижения цилиндра уменьшается и соответственно уменьшается давление жидкости в штоковой полости 9. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.^