PL218570B1 - Układ hydrauliczny maszyn i urządzeń z siłownikiem tłokowym, zwłaszcza łuparki - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ hydrauliczny maszyn i urządzeń z siłownikiem tłokowym, przeznaczony do ich napędu i sterowania. Układ ten może znaleźć zastosowanie w prasach hydraulicznych różnego rodzaju i innych maszynach oraz urządzeniach wykorzystujących ruch posuwisto zwrotny do realizacji funkcji roboczych. Szczególne zastosowanie wynalazek znajduje w łuparkach, czyli prasach (maszynach), służących do produkcji kostek brukowych.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 173763 układ hydrauliczny łuparki zbudowany jest z siłownika głównego z tłoczyskiem jednostronnym przeznaczonym do mocowania narzędzia np. głowicy nożowej, siłownika do podnoszenia i opuszczania stołu, zespołu multiplikacji i zespołu sterującego. Układ zasilany jest z agregatu wielostrumieniowego. W tłoczysku siłownika głównego umieszczone są zawory grzybkowe do otwierania przepływu oleju przez tłok w skrajnych położeniach, zabezpieczając układ przed nadmiernym wzrostem ciśnienia.

Zespół multiplikacji zawiera multiplikator i zawór zwrotny sterowany tworzące jeden blok umieszczony na siłowniku głównym. Zespół sterujący wyposażony jest w rozdzielacz czterodrogowy trzypołożeniowy połączony przewodem poprzez zawór zwrotny sterowany z przestrzenią położoną po stronie dużej powierzchni tłoka siłownika głównego oraz rozdzielacz czterodrogowy dwupołożeniowy połączony przewodem z przestrzenią położoną po stronie górnej dużego tłoka multiplikatora i przewodem z przestrzenią położoną po stronie małej powierzchni tłoka siłownika głównego.

Rozdzielacz trzypołożeniowy przeznaczony jest do sterowania ruchami tłoczyska siłownika głównego, natomiast rozdzielacz dwupołożeniowy steruje pracą multiplikatora.

Zespół sterujący zawiera blok przeznaczony do sterowania ruchami tłoczyska siłownika podnoszącego i opuszczającego stół.

Znany układ hydrauliczny wykorzystuje połączenie różnicowe i jednostronne siłownika głównego z jednoczesnym zastosowaniem multiplikatora.

Przy przesterowaniu rozdzielacza trzypołożeniowego pedałem nożnym w lewo siłownik główny zostaje podłączony w układ różnicowy. Tłoczysko rozpoczyna ruch do dołu.

Blok sterowania podnoszenia stołu przez rozdzielacz trzypołożeniowy zostaje przełączony na przelew. Po zatrzymaniu się głowicy nożowej tłoczyska na materiale zaczyna wzrastać ciśnienie, które powoduje przesuwanie tłoczka rozdzielacza dwupołożeniowego realizując kolejno pośrednie połączenia. W pierwszej fazie następuje naładowanie multiplikatora, a następnie przełączenie połączenia różnicowego w jednostronne, przez przełączenie przestrzeni multiplikatora i przestrzeni siłownika głównego na przelew, co powoduje wzrost siły siłownika głównego i następnie włączenie zasilania multiplikatora z utrzymaniem połączenia przestrzeni multiplikatora i przestrzeni siłownika głównego na przelew. W ten sposób realizuje się maksymalny nacisk łuparki. Po pęknięciu materiału obrabianego następuje gwałtowny spadek ciśnienia w układzie. Przekaźnik ciśnienia przez układ elektryczny przesterowuje tłoczek rozdzielacza trzypołożeniowego w prawo powodując zatrzymanie i otwarcie zaworu zwrotnego sterowanego, a następnie odsunięcie głowicy nożowej na zadaną odległość. Jednocześnie blok sterowania siłownikiem otrzyma zasilanie, co powoduje podniesienie stołu. Chcąc podnieść znacznie wyżej głowicę nożową należy to zrobić pedałem przesterowując rozdzielacz trzypołożeniowy. W położeniu wyjściowym rozdzielacza trzypołożeniowego agregat wielostrumieniowy i blok połączone są na przelew.

Istota układu hydraulicznego maszyn i urządzeń z siłownikiem tłokowym, zwłaszcza łuparki, który jest wyposażony w siłownik główny, siłownik do podnoszenia i opuszczania stołu, agregat zasilający z elementami sterującymi, polega na tym, że siłownik główny stanowi siłownik tłokowy dwustronnego działania połączony przez zespół zaworów zwrotnych z siłownikiem nurnikowym.

Rozdzielacz połączony jest wężami z górną i dolną częścią siłownika tłokowego.

Górna część siłownika tłokowego jest połączona przez rozdzielacz, zawór zwrotny i zespół zaworów zwrotnych z siłownikiem nurnikowym. Dolna część siłownika tłokowego poprzez rozdzielacz i filtr zlewowy połączona jest na przelew i przez zespół zaworów zwrotnych połączona jest z siłownikiem nurnikowym.

Zastosowanie siłownika nurnikowego w napędach pras i łuparek ma wiele zalet. Do najważniejszych zaliczyć należy:

- uzyskanie w prosty sposób napędu różnicowego w siłownikach tłokowych bez konieczności stosowania dodatkowych kosztownych elementów hydraulicznych;

- wykorzystanie tłoczyska siłownika nurnikowego jako prowadnicy nożowej lub narzędziowej ;

PL 218 570 B1

- rezygnacja z dodatkowych elementów do sterowania siłownikiem podnoszenia stołu operatorskiego;

- zmniejszenie przepustowości filtrów zlewowych, gdyż znaczna część oleju wytłaczana przez tłok przy ruchu powrotnym (do góry) może być wtłaczana do siłownika nurnikowego;

- obniżenie gwałtownego wzrostu ciśnienia w dolnej części siłownika tłokowego będącego następstwem tąpnięcia podczas łupania kamienia. Ciśnienie obniża się na skutek rozkładu nacisków na dwie powierzchnie, tj. dolną powierzchnię tłoka i powierzchnię tłoczyska siłownika nurnikowego.

Ponadto zastosowanie siłownika nurnikowego stwarza większe możliwości przy konstruowaniu pras w doborze prędkości ruchów siłownika tłokowego. Pozwala to na lepsze wykorzystanie mocy silnika napędowego i wydajności pomp, szczególnie pomp wielostrumieniowych.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pokazano układ hydrauliczny.

W agregacie 21 mającym odpowietrznik 05 zamontowana jest pompa 04 napędzana silnikiem elektrycznym 06. Kanały ssawne pomp P3 i P1 połączone są w jeden wspólny kanał zakończony filtrem ssawnym 02. Pompa P2 ma oddzielny filtr ssawny 03. Sekcja pompy P1 o najmniejszej wydajności zasila układ sterowania rozdzielacza 14. Ciśnienie w układzie sterowania jest regulowane zaworem przelewowym 11, a pomiaru ciśnienia dokonuje się w punkcie B kostki elementów na biegu jałowym. Olej z zaworu przelewowego 11 przez kanały zaworu 09 wraca do układu napędowego łuparki. Pompy P3, P2, P1 pracują w systemie równoległym przy ruchach jałowych głowicy nożowej 24. Na kostce zamontowane są elementy hydrauliczne.

Napęd główny łuparki stanowi siłownik tłokowy 20 dwustronnego działania. Tłoczysko 22 siłownika tłokowego 20 jest zakończone stopą 23, do której zamocowana jest głowica nożowa 24 z nożami 25. Głowica nożowa 24 zespolona jest z suwakiem 26 zamocowanym na prowadnicy słupowej 13, która stanowi nurnik siłownika nurnikowego 19.

Układ napędu siłownika tłokowego 20 zasilany jest przez wszystkie trzy sekcje pompy.

Sekcja o największej wydajności P3 i P1 jest połączona z układem zasilania przez zawór zwrotny 07. Do pomp P3 i P1 podłączony jest zawór przełączający 09, który po wzroście ciśnienia powyżej 4MPa przełącza olej na przelew. Jeżeli ciśnienie na tym zaworze jest ustawione powyżej 4,8MPa, spowoduje to blokadę silnika podczas pracy. Pilot zaworu przełączającego 09 wystaje ponad płytę agregatu 21.

Sekcja pomp P2 zasila układ napędowy wysokiego ciśnienia. Pompa P2 połączona jest z układem za zaworem zwrotnym 07.

Do kanału łączącego pompy z rozdzielaczem 14 jest podłączony zawór ciśnieniowy przelewowy 08 oraz kontrolny punkt pomiarowy A. Maksymalne ciśnienie robocze nie może przekraczać 33MPa.

Podczas biegu jałowego rozdzielacz 14 kieruje olej na przelew przez filtr zlewowy 10 oraz przez zespół zaworów zwrotnych 12 do siłownika nurnikowego 19. Na biegu jałowym odpowietrznikiem 01 należy odpowietrzyć siłownik nurnikowy 19. Jeśli siłownik nurnikowy 19 będzie zapowietrzony, to ruchy głowicy nożowej będą skokowe, szczególnie przy ruszaniu. Olej podawany jest z rozdzielacza 14 wężami 28, 27 odpowiednio do dolnej i górnej części siłownika tłokowego 20.

Podczas ruchu roboczego suwaka 26 do dołu załączony jest elektromagnes pilota rozdzielacza 14. Elektromagnes zasilany jest prądem stałym 24V bezpośrednio z prostownika przez mikroprzełącznik w pedale. Olej wężem 27 podawany jest do górnej części siłownika tłokowego 20. Olej z dolnej części siłownika tłokowego 20 jest tłoczony wężem 28 przez rozdzielacz 14 i filtr 10 na przelew. Olej z siłownika nurnikowego 19 jest tłoczony przez zespół zaworów zwrotnych 12, zawór zwrotny 07 i rozdzielacz 14 do górnej części siłownika tłokowego 20. Do ilości oleju tłoczonego przez pompę 04 dodawany jest olej tłoczony z siłownika nurnikowego 19. Jest to podobny mechanizm jak w systemie różnicowym, tylko bez dodatkowych elementów hydraulicznych. Ruch suwaka z głowicą jest więc ruchem szybkim. Kiedy noże 25 głowicy nożowej 24 zaczynają zagłębiać się w kamieniu, zaczyna równocześnie rosnąć ciśnienie w siłowniku tłokowym 20. Po wzroście ciśnienia do 4MPa zawór 09 przełącza olej z pompy P3, P1 oraz siłownika nurnikowego 19 na przelew. Zawór zwrotny 07 zamyka się, a ciśnienie może wzrosnąć do wartości 33MPa tj. maksymalnego nacisku.

Po pęknięciu kamienia następuje spadek ciśnienia oleju w układzie napędowym. Elementy hydrauliczne wracają do położenia w początkowej fazie ruchu suwaka do dołu. Odbywa się to w dostatecznie długim czasie, tak aby operator zdążył pedałem (zwalniając go) przesterować łuparkę do ruchu suwaka do góry. W tym momencie przestaje być zasilana prądem cewka elektromagnesu pilota, a zostaje zasilana cewka pilota rozdzielacza 14 z tzw. czasowego układu.

PL 218 570 B1

Wielkość drogi powrotu jest związana z nastawioną potencjometrem lub rezystorem wielkością czasu. Należy pamiętać również o tym, że wielkość drogi powrotu suwaka 26 z głowicą nożową 24 uzależniona jest od gęstości oleju w agregacie, na którą wpływa temperatura oleju. Kiedy rozdzielacz 14 zostaje przesterowany pilotem po zasileniu cewki, olej przez rozdzielacz 14 dopływa do dolnej części siłowników 20, 18.

Olej z górnej części siłownika tłokowego 20 przez rozdzielacz 14 dopływa do siłownika nurnikowego 19, a nadmiar jego filtrem 10 spływa do zbiornika agregatu 21.

Cylinder podnoszenia stołu jest siłownikiem nurnikowym 18.

Zasilanie w cyklach pracy siłownika nurnikowego 18 odbywa się przez rozdzielacz 14 z zamontowanym w kostce głównej zaworem bezpieczeństwa 17 i zespołem zaworów: zwrotnego 15 i przelewowego 16.

Zaworem przelewowym 16 reguluje się tzw. twardość stołu operatorskiego, tj. siłę nacisku opadania stołu. Siłownik nurnikowy 18 jest zasilany ciśnieniem od kanału zasilającego dół cylindra roboczego.

W chwili kiedy suwak z głowicą jest w ruchu do góry zostaje otwarty przepływ oleju z dolnej części siłownika 20 do zaworu 15, a stamtąd do siłownika 18 podnoszenia stołu łuparki. Kiedy natomiast suwak 26 z głowicą nożową 24 porusza się do dołu, to poprzez zawór 16 i rozdzielacz 14 olej z siłownika 18 kierowany jest na przelew. Pod naciskiem kamienia, na który naciska głowica nożowa 24 stół operatorski może opadać.

Zawór bezpieczeństwa 17 jest ustawiony na ciśnienie 18MPa i zabezpiecza siłownik 18 podnoszenia stołu przed nadmiernym ciśnieniem.

Jeśli tłok w siłowniku tłokowym 20 oprze się o dno, zawór bezpieczeństwa 17 nie dopuszcza do powstania w układzie maksymalnego ciśnienia 33MPa.

Claims (4)

1. Układ hydrauliczny maszyn i urządzeń z siłownikiem tłokowym, zwłaszcza łuparki wyposażony w siłownik główny, siłownik do podnoszenia i opuszczania stołu, agregat zasilający z elementami sterującymi, znamienny tym, że siłownik główny stanowi siłownik tłokowy (20) dwustronnego działania połączony przez zespół zaworów zwrotnych (12) z siłownikiem nurnikowym (19).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielacz (14) połączony jest wężem (27) z górną częścią siłownika tłokowego (20) i wężem (28) z dolną częścią siłownika tłokowego (20).

3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że górna część siłownika tłokowego (20) jest połączona z siłownikiem nurnikowym (19) przez rozdzielacz (14), zawór zwrotny (07) i zespół zaworów zwrotnych (12).

4. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że dolna część siłownika tłokowego (20) poprzez rozdzielacz (14) i filtr zlewowy (10) połączona jest na przelew i przez zespół zaworów zwrotnych (12) połączona jest z siłownikiem nurnikowym (19).