BG51258A3 - Хидравличен цилиндър - Google Patents

Abstract

Цилиндърът може да намери приложение при пресови устройства, устройства за позициониране, в робототехниката и в ръчни уреди. Конструкцията му осигурява бързо връщане на буталото в изходно положение, като се предотвратява прегряването на хидравличната среда. Цилиндърът съдържа бутало (15), съставено от три диска (19, 20 и 21), в които са оформени еднакви отвори (16). Средният диск (21) е свързан с управляващо устройство с възможност за въртене около оста (23) на цилиндъра (10). При едно положение на средния диск (21) спрямо крайните дискове (19 и 20) отворите (16) съвпадат. 14 претенции, 10 фигури

Description

Изобретението се отнася до хидравличен цилиндър, който може да намери приложение при пресови устройства, устройства за позициониране, роботехниката, ръчни уреди и др.

Известен е хидравличен цилиндър, който работи в среда под налягане и има затворяем канал за връзка между работните камери от двете страни на буталото. Този канал преминава през междинен отвор в буталото, през кухия бутален прът и през отвори за преминаване на хидравличната среда. Освен това е предвиден вентил за управление на преминаването на хидравличната среда, която представлява течност или газ, използвана като задвижващо средство на буталото в хидравличния цилиндър /1/.

Недостатъците на известния хидравличен цилиндър са, че има малка скорост на превключване, поради използването на работен цилиндър и вентили с малко сечение, което налага ускоряване на връщането на буталото в изходно положение при празен ход, загряването на хидравличната среда при преминаването й през тесни отвори с недостатъчно по големина сечение.

Задачата на изобретението е да се създаде хидравличен цилиндър, чиято конструкция през време на работен ход да позволява бързо връщане на буталото в изходно положение и да предотвратява недопустимото прегряване на хидравличната среда.

Задачата е решена с хидравличен цилиндър, който включва бутало и затварящи се отвори, свързващи работните камери на цилиндъра от двете страни на буталото. Съгласно изобретението затварящите се отвори са изработени в буталото, съответно дъното на цилиндъра. Предвиден е механизъм за отваряне на отворите при движение на буталото към изходно положение.

При един вариант отворите са изработени в дъното на буталото, което е съставено от два диска, свързани към буталния прът на цилиндъра. Механизмът за отваряне на отворите включва подвижна шайба, разположена между двата диска и свързана към управляваща щанга, поместена в буталния прът. В шайбата са изработени отвори, съвпадащи с отворите в двата диска чрез завъртане на подвижната шайба. Отворите са с форма на кръгов сектор или кръгова повърхнина.

При друго вариантно изпълнение механизмът за отваряне на отворите в дъното на буталото, съответно в дъното на цилиндъра, включва секторни затвори, разположени радиално спрямо оста на цилиндъра и между двата диска. Посредством зъби са свързани в близост до оста, при което чрез завъртане на един секторен затвор са завъртяни и останалите секторни затвори. Един секторен затвор е снабден с цилиндричен зъб, издаден извън оста на цилиндъра и зацепен със зъбна щанга, която е свързана към механизъм с хидравлично действие или с пневматично действие, или с магнитно действие.

При един друг вариант цилиндърът включва концентрично разположен пръстенообразен управляващ цилиндър, чието бутало е свързано механично с буталото на главния цилиндър.

Съгласно друг вариант свързването между подвижната шайба и управляващата щанга е осъществено чрез ексцентричен клин с винтообразен управляващ ръб. Предвидена е пружина за връщане в изходно положение.

Съгласно друг вариант водената в буталния прът управляваща щанга е снабдена с винтообразен канал, в който е зацепен издатък на подвижната шайба. От осовото изместване на управляващата щанга чрез винтообразния канал е образувано ъглово изместване на подвижната шайба.

Предимството на изобретението е, че е осигурено бързо връщане на буталото в изходно положение, което води до икономия на време. Това е особено благоприятно в производството за поевтиняване на работните процеси.

Изобретението се пояснява с примерно изпълнение, показано на приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява хидравличен цилиндър с бутало, на чиято основа има троен диск с раздвижни отвори;

фигура 2 - поглед отгоре върху дъното на бутало с отвори, които са с кръгла или секторна форма;

фигура 3 - поглед върху дъното на буталото с раздвижни плъзгачи;

фигура 4 - сечение на дъното на буталото от фигура 3;

фигура 5 - работен цилиндър с управляващ цилиндър, който е разположен около него и представен в надлъжен разрез;

фигура 6 - напречно сечение през цилиндъра, показан на фигура 5;

фигура 7 - среден диск, предназначен за управление, който е съставна част от троен диск на дъното на буталото с управляващо сечение с форма на сектор и връщаща пружина;

фигура 8 - магнитно управляващо устройство за задвижване на управляващ лост;

фигура 9 - схематично представяне на хидравлично управляващо устройство в надлъжно сечение;

фигура 10 - общ поглед на хидравличното управляващо устройство от фигура 9.

Цилиндърът 10 на фигура 1 е с хидравлична среда, която се извежда през връзките 12,13, като през време на работния ход хидравличната среда протича например през първата връзка 12 и навлиза в първата цилиндрова камера 14. При затворено дъно на буталото 15 то се придвижва надолу с малка скорост на работния ход поради необходимостта от трансформиране на сила в разстояние. През време на връщането на буталото 15 в изходна позиция, което е движение на празен ход, е желателно да се постигне по-голяма скорост. Поради стесняване на връзките 12,13 това е възможно само при крайно голяма скорост на протичане на хидравличната среда през отворите 12,13, в резултат на което се получава много висока и отчасти недопустимо висока температура на прегряване на хидравличната среда. Този процес е нежелателен, тъй като е свързан с промяната на вискозитета, бързото стареене на хидравличната среда и с различни други неблагоприятни причини.

За отстраняване на съществуващите досега недостатъци на дъното на буталото 15 се поставят различни по диаметър отвори 16, които се затварят и позволяват по време на връщането на буталото 15 в изходно положение директното преминаване на хидравличната среда от първата цилиндрова камера 14 във втората цилиндрова камера 17. През отворите 12,13 при това положение трябва да преминава само такова количество хидравлична среда, че да се изравни промененият ефективен обем на буталния прът 18 в рамките на цилиндъра 10 чрез въвеждане на хидравличната среда. Преминаващият обем от хидравлична среда през отворите 12,13 при това се намалява значително.

Отворите 16 на дъното на буталото 15 могат да се затварят, като основата на буталото например се изпълни като троен диск, съставен от два покриващи диска 19,20 и поставен между тях междинен диск 21, който дава възможност за такова ъглово изместване по отношение на покриващите дискове 19,20, че отворите 16 в покриващите дискове 19,20 и в средния диск 21 се покриват точно един върху друг, поради което е възможно преминаването на хидравличната среда. В другия случай на разместване на отворите 16 не се получава съвпадение на средния диск 21, от една страна, и на покриващите дискове 19,20, от друга страна, поради което няма възможност за преминаване на хидравличната среда 11. Управлението на отвореното, съответно на затвореното, състояние се осъществява в най-простия случай през управляваща щанга 22, която е прокарана в буталния прът 18 и е с възможност за въртеливо движение, и с чиято помощ средният диск 21 може да се завъртва под ъгъл по отношение на покриващите дискове 19,20. Чрез съответно обслужване на управляващата щанга 22 може да се постигне такова положение, при което през време на работния ход отворите 16 да са затворени, а по време на връщане в изходна позиция да позволяват преминаването на хидравличната среда 11.

Подобно въздействие на описаното се получава и когато вместо основата на буталото 15, се използват основата на цилиндъра и цилиндровият капак, на които се поставят управляващите отвори 16, като по този начин се подобрява изравняването на налягането в хидравличната среда 11 посредством подходяща връзка с достатъчно голямо сечение. В този случай обаче реализацията на управлението е по-трудоемка.

На фигура 2 схематично е показано сечението на цилиндъра 15 в съответствие с фигура 1 и се дава възможност да се разберат найвече възможностите за вариантно изпълнение на отворите 16. Формата и големината на отворите 16 обаче така трябва да се подбере, че да съществува възможност за отваряне и затваряне с голямо сечение.

На фигура 5 хидравличният цилиндър 10 е еднакъв с този от фигура 1, но по външната си част е обхванат концентрично от управляващ цилиндър 27 е кръгло напречно сечение, показано на фигура 6. С помощта на управляващия цилиндър 27 може да се управлява връщането в изходно положение на цилиндъра 10 по поз4 натия пневматичен или хидравличен начин. Чрез многобройните опорни щанги 28 и опорната плоча 29 буталото 30 на управляващия цилиндър 27 е свързано с буталния прът 18 на цилиндъра 10.

На фигура 3 е показана основата на буталото 15, която вместо тройни дискове 19,20,21 има многобройни въртящи плъзгачи 23, разположени радиално около оста на цилиндъра 10. В близост до оста 24 на цилиндъра 10 раздвижните въртящи плъзгачи 23 са захванати чрез конусно назъбване по такъв начин, че преместването на един раздвижен плъзгач 23 предизвиква също така преместването на останалите раздвижни плъзгачи 23. За тази цел един от раздвижните плъзгачи 23а има допълнително цилиндрово назъбване 26, което излиза извън оста 24 на цилиндъра 10 и лагерува в диаметрално противоположния на него раздвижен плъзгач 23. Чрез една зъбна щанга (непоказана) цилиндричното назъбване 26 може да се приведе във въртеливо движение. В резултат на това възниква въртеливо движение на един от раздвижните плъзгачи 23а и на всички останали раздвижим плъзгачи 23. По този начин дъното на буталото 15 може да се направи плътно или проводимо. За останалата част от описанието е в сила споменатото за конструктивната реализация на дъното на буталото 15. Разбира се такива раздвижни плъзгачи 23 могат да се вградят и в дъното на цилиндъра 10.

Вариант на управляващото устройство на тройния диск 19,20,21 е представеното на фиг.7. От оста 24 на цилиндъра 10 в средния диск 21 е изработен отвор със секторна форма, който представлява секторен затвор, работещ съвместно с управляващия ръб на извита винтова линия клин 31, чрез допир по линия и повърхност. По този начин при вертикално преместване на управляващата щанга 22 се получава ъглово завъртане на средния диск 21. Тъй като извитата винтова линия на управляващата щанга 22 има два управляващи ръба, може да се предизвика както едното, така и другото работно положение на средния диск 21 чрез извитата винтова линия на управляващата щанга 22. Ако се използва само един управляващ ръб, връщането в изходно положение може да се постигне чрез връщаща придвижна пружина 32. Осовото преместване на управляващата щанга 22 може да се постигне както чрез електродвигател, така и по хидравличен, пневматичен, магнитен или друг начин.

На фигура 8 е показано магнитно задвижване на управляващата щанга 22, при което котвата 35 на електромагнита се движи нагоре и надолу между два електромагнита 33,34, вместо тях може да се използват само един магнит и връщаща пружина.

На фигура 9 и фигура 10 са показани хидравлични задвижвания на средния диск 21 между двата покривни диска 19,20. От лежащия подолу втори покривен диск 20 излиза една изрезка 36, която е с почти кръгова форма с малък диаметър, която нагоре достига до също една такава кръгова изрезка 37 на средния диск 21. В един ъглов обхват 38, например 220°, е намален радиусът на кръговия изрез 36 на долния покривен диск 20. Един зъбен издатък 39 на средния диск 21 навлиза по такъв начин в тази ъглова област 38 с намален радиус, че се образуват две хидравлични камери 40,41, които са разделени от зъбния издатък 39. Чрез въвеждане на хидравлична среда през двата канала 42,43 едната от хидравличните камери 40,41 се оказва под налягане и така се осъществява ъглово завъртане на средния диск 21 по отношение на долния покривен диск 20.

Описаният хидравличен цилиндър дава възможност за бързо връщане в изходно положение на буталото, с което се отстраняват известните недостатъци, намаляват се времето и разходите на работния процес, което е благоприятно за серийното производство.

Освен това като алтернатива на изпълнението от фигура 7 управляваща щанга 22 в буталния прът 18 може да се изработи с извит шлиц, в който да се вмъкне единият край на раздвижния среден диск 21 по такъв начин, че да се осъществи осово преместване на управляващата щанга 22, в резултат на което през извития шлиц се получава ъглово преместване на средния диск 21.

Описаните цилиндри могат да се използват не само при хидравлични, но и при газообразни среди.

Claims (14)

1. Патентни претенции

   1. Хидравличен цилиндър, включващ бутало и затварящи се отвори, свързващи работните камери на цилиндъра от двете страни на буталото, характеризиращ се с това, че затварящите се отвори (16) са изработени в буталото (15), съответно дъното на цилиндъра (10), ка5 то е предвиден механизъм за отварянето им при движение на буталото (15) към изходно положение.
2. 2. Хидравличен цилиндър съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че отвори- 5 те (16) са изработени в дъното на буталото (15), което дъно е съставено от два диска (19,20), свързани към буталния прът (18) на цилиндъра (10), а механизмът за отваряне на отворите (16) включва подвижна шайба (21), разположена 10 между двата диска (19,20) и свързана към управляваща щанга (22), поместена в пръта (18), като в шайбата (21) са изработени отвори (16), съвпадащи с отворите (16) в двата диска (19,20) чрез завъртане на шайбата (21). 15
3. 3. Хидравличен цилиндър съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че отворите (16) са изпълнени с форма на кръгов сектор.
4. 4. Хидравличен цилиндър съгласно пре- 20 тенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че отворите (16) са изпълнени с форма на кръгова повърхнина.
5. 5. Хидравличен цилиндър съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че механиз- 25 мът за отваряне на отворите (16) в дъното на буталото (15), съответно в дъното на цилиндъра (10), включва секторни затвори (23).
6. 6. Хидравличен цилиндър съгласно претенции 1 и 5, характеризиращ се с това, че сек- 30 торните затвори са разположени радиално спрямо оста (24) на цилиндъра (10) и между двата диска (19,20), като чрез зъби (25) са свързани в близост до оста (24), при което чрез завъртане на един секторен затвор (23а) са завъртяни и ос- 35 таналите секторни затвори (23).
7. 7. Хидравличен цилиндър съгласно претенции 1,5 и 6, характеризиращ се с това, че един секторен затвор (23а) е снабден с цилиндричен зъб (26), издаден извън оста (24) на ци- 40 линдъра (10) и зацепен със зъбна щанга.
8. 8. Хидравличен цилиндър съгласно претенции 1,5,6 и 7, характеризиращ се с това, че зъбната щанга е свързана към механизъм с хидравлично действие.
9. 9. Хидравличен цилиндър съгласно претенции 1,5,6 и 7, характеризиращ се с това, че зъбната щанга е свързана към механизъм с пневматично действие.
10. 10. Хидравличен цилиндър съгласно претенции 1,5,6 и 7, характеризиращ се с това, че зъбната щанга е свързана към механизъм с магнитно действие.
11. 11. Хидравличен цилиндър съгласно претенции от 1 до 10, характеризиращ се с това, че включва концентрично разположен около главния цилиндър (10) пръстенообразен управляващ цилиндър (27), чието бутало (30) е свързано механично с буталото (15) на главния цилиндър (Ю).
12. 12. Хидравличен цилиндър съгласно претенции от 1 до 4, характеризиращ се с това, че свързването между подвижната шайба (21) и управляващата щанга (23) се осъществява чрез ексцентричен клин (31) с винтообразен управляващ ръб.
13. 13. Хидравличен цилиндър съгласно претенции 1 и 12, характеризиращ се с това, че е предвидена пружина (32) за връщане в изходно положение.
14. 14. Хидравличен цилиндър съгласно претенции от 1 до 4, характеризиращ се с това, че водената в буталния прът (18) управляваща щанга (22) е снабдена с винтообразен канал, в който е зацепен издатък на подвижната шайба (21), при което от осовото изместване на управляващата щанга (22) посредством винтообразния канал се образува ъглово изместване на подвижната шайба (21).

    Приложение: 10 фигури