Инерционно-гидравлический преобразователь давления

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН

„„SU„„1113594 А

g g F !5 В 3/00

»

= »

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, " у

I l

К А870РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ источником питания и линией слива, сообщенной через сливные гидроуправляемые клапаны с камерами высокого давления.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю шийся 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 распредслительного золотника, каждый золотник второго триггера имеет напорную, сливную, вспомогательную и две выходные полости, причем выходные полости золотников первого триг- Q

Ф гера сообщены с вспомогательными полостями золотников второго триггера, одна из зиходных полоотей золотниха С» второго триггера — с полостью управления, а вторая выходная полость — с

Ф пружинной полостью сливного клапана.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3495380/25-06 (22) 27.09.82 (46) 15.09.84. Бюл. Р 34 (72) С.И.Елизаров и В.Н.Покровский (53) 621.226.5-82(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 907319, кл. F 15 В 3/00, 1980.

2. Патент ФРГ Р 2424981, кл. 60 о 3/00; опубл. 1974. (54)(57) 1. ИНЕРПИОННО-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 распределительного золотника с управляющими элементами, через которую рабочие камеры гидроцилиндров сообщены с источником питания и линией слива, и обратные клапаны, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения энергетической эффективности преобразователя путем использования кинетической энергии поршней, 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 дифференциальных 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

3. Преобразователь по пп ° и 2, отличающийся тем, что, с целью улучшения КПД и расширения диа- . пазона применения преобразователя, он снабжен двумя гидропотенциометрами, каждый из которых содержит полости высокого давления, дополнительную и сливную полости, установочный дроссель, соединенный с дополнительной полостью и полостью управления дифференциального золотника второго триг- ф гера, 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

1113594 ния

I упругая мембрана, соединенная с подвижным стержнем управляемого дросселя, а камера высокого давления гидИзобретение относится к гидравлическим силовым устройствам с бесступенчатым изменением параметров энергоносителя.

Известен инерционно-гидравлический преобразователь давления, содержащий два гидроцилиндра с гидроаккумуляторами, поршни, установленные в гидроцилиндре с образованием рабочих камер и камер высокого давле- 10 ния, систему гидрораспределителя, через которую рабочие камеры гидроцилиндров сообщены с источником питания и линией слива, и обратные клапаны С13. 15

В данном преобразователе невозможно получить широкий диапазон изменения гидродинамических параметров энергоносителя из-за невозможности использования кинетической энер- щ гии поршней.

Наиболее близок к предлагаемому инерционно-гидравлический преобразователь давления, содержащий два гидроцилиндра с гидроаккумулятора- д5 ми, поршни, установленные в гидроцилиндре с образованием рабочих камер и камер высокого давления, систему гидрораспределения, выполненную в виде гидроуправляемого распределительного золотника с управляющими элементами, через которую рабочие камеры гидроциличдров сообщены с источником питания и линией слива и обратные клапаны 1,23.

Недостатком известного преобразователя является невозможность использования кинетической энергии поршней.

Цель изобретения — повышение энер40 гетиче ской эффективности прео бр аз ов ателя путем использования кинетической энергии поршней.

Указанная цель достигается тем, 45 что в инерционно-гидравлическом пре-, образователе давления, содержащем два гидроцилиндра с гидроаккумуляторами, роцилнндра соединена через обратный клапан с полостью высокого давления гидропотенциометра. 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 обрат. ные клапаны, система гидрораспределения снабжена двумя сливными гидроупр авля емыми подпружиненными кл an анами, управляющие элементы выполнены в виде двух гидравлических триггеров и четырех гидроуправляемых дифференциальных золотников, управляющие полости триггеров соединены с выходами дифференциальных золотников, при этом гидроаккумуляторы подключены к рабочим камерам гидроцилиндров, выходы распределительного золотника сообщены с камерами гидроцилиндра через обратные клапань, а его полости управления сообщены через триггеры с источником питания и линией слива, сообщенной через сливные гидроуправляемые клапаны с камерами высокого давлеКроме 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.

l 1 I 359

Преобразователь может быть снабжен двумя гидропотенциометрами, каждый из которых содержит полости высокого давления, дополнительную и сливную полости, установочный дроссель, соединенный с дополнительной, полостью и полостью управления дифференциального золотника второго триггера, управляемый дроссель, установленный между сливной и дополнитель- l0 ной полостью, соединенной с пружинной полостью дифференциального золотника второго триггера, причем между полостью высокого давления и дополнительной полостью установлена упругая !5 мембрана, соединенная с подвижным стержнем управляемого дросселя, а камера высокого давления гидроцилиндра соединена через обратный клапан с полостью высокого давления гидро- 20 потенциометра.

На фиг. представлена принципиальная схема инерционно-гидравлического преобразователя; на фиг. 2 — конструк 25 тивная схема преобразователя.

4 4

Выходные полости 39 и 40 триггера 10 соединены с выходными каналами 43 и 44 и через них с торцовыми полостями распределительного золотника 9 и золотников )3 и !2 соответственно, крайними со стороны пружин кольцевыми вспомогательными полостями 45 и 46 золотников 37 и 38 и напорными полостями 47 и 48 золотников 14 и )5, а полости 41 и 42 триггера I 1 — с пружинными полостями клапанов 7 и 8. Пружинные полости триггера IO соединены с полостями 49 и 50 золотников 12 и 13, а

1 пружинные полости триггера l I — с полостями 51 и 52 золотников 14 и !5 управляющие каналы триггеров 10 и 1 I).

Выходные полости 53 и 54 триггера 11 соединены с торцовыми 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 золотников 14 и 15 с помощью каналов 57 и 58 — также с камерами 21 и 23.

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 )0 и 11, дифференциапьные золотники 12 — )5, канал 16 напорного давления от источника гидроэнергии

35 ограниченной производительности, . сливной канап 7 и выходные каналы 18 и 19 высокого давления. В гидроцицилиндрах 1 и 2 расположены свободно плавающие поршни — грузы 20 и 2), по 40 торцам которых образованы рабочие камеры 22 и 23, совмещенные с гидравлическими полостями гидроаккумуляторов 3 и 4, а с другой стороны камеры 24 и 25 высокого давления, соеди45 ненные 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 3) золотника 9. Полость 32 золотника 9 соединена с напорным каналом

16. Полости 33 и 34 клапанов 7 и 8 соединены со сливным каналом 17. Каждый 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.

Для расширения рабочего диапазона выходного давления с одновременным улучшением КПД преобразователя дифференциальные золотники 14 и 15 снабжены корректирующими гидропотенциометрами 59 и 60, изменяющими давление их срабатывания в зависимости от текущего выходного высокого давления. Для получения более высокого давления необходимы 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 4 и )5 установить оптимальным по самому высоко му выходному давлению, то час1ь кинетической энергии поршней-грузов 20 и 21 при меньшем давлении не будет использоваться (гасится упором), а если по какому-то среднему выходному давлению, то при более высоком давлении снижается производительность, не вся жидкость вытесняется. С помощью корректирующих гидропотенциометров 59 и 60 этот недостаток устр аня ет ся.

Каждый из гидропотенциометров содержит полости 61 высокого давления, дополнительную полость 62 и сливную полость 63, установочный дрос5 1113594 6 сель 64, соединенный с полостью 62 и торцовой полостью золотника 14 или 15, управляемый дроссель 65, совмещенный со сливной полостью 63 и сообщающийся со средней полостью 62, которая соецинена с пружинной по—

JIiocTblo соответственно золотника 14 или 15 и отделена от полости высокого давления 61 мембраной 66, скрепленной с подвижным стержнем 67 управляемого дросселя 65. Полость 6! высокого давления соединена с помощью канала 68 ими 69 с выходным каналом высокого давления 18 или 19 того гидроцилиндра 1 или 2, с которым связан соответственно золотник 14 или 15

Каждый золотник 35 или 36 содержит выходную 39, напорную 70 и сливную 71 полости, а каждый золотник 37 или 38— вь!ходные 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 триггере 10 золотник 35 установился вниз, золотник 36 — вверх, в триггере 11 золотник 37 — вниз, золотник 38 вверх 1по чертежу .

В триггере 10 давление проходит в канал 44, канал 43 соединяе-.ñÿ со сливом, распределительный золотник 9 устанавливается в левое положение, по каналу 30 давление проходит к клапанам 28 и 55. Из канала 44 давление проходит через полости 48 и 52 золот 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 второе устойчивое положение: золотник 37 — вверх, э олотник 38 — вниз. Ясли 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 немного большее давление, чем клапанов 28 и 29„давление жидкости сначала проходит через клапан 28, поршень-груз

20 перемещается и сжимает жидкость и гаэ в аккумуляторе 3, давление жидкости в системе повышается. Еспи давление в канале !8 отсутствует или мало, то жидкость поступает также через клапан 5 в выходной канал 18, давление н котором повышаться одно5 временно с повышением давления в гидросистеме. Затем золотник 14 перемещается влево под действием давления, поступающего по каналу 57. Когда поршень-груз 20 переместится !

О до упора, жидкость проходит через клапан 55, в аккумуляторе 3 повышается давление. Золотник 12 перемещается влево, давление подается в полость пружины золотника 35, который пере-!

5 мещается вверх, переключает торцовую полость золотника 36, в нее поступает давление, золотник 36 перемещается вниз и в триггере 10 устанавливается второе устройчивое положение: золот20 ник 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, ка25 нал 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, коЗп.тарый открывается, жидкость из камеры 24 гидроцилиндра 1 под действием давления гидроаккумулятора 3 выталкивается на слив — начинается свободный ход поршня-груз а 20. Это первая часть рабочего хода в гидроцилиндре !. B гидроцилиндре 2 при этом начинается такт накачки жидкости, которая проходит через клапан 29 и перемещает поршень †гр 21 влево, давле— ние жидкости в системе повышается, золотник 15 перемещается вправо под действием давления, поступающего из гидроаккумулятора 4 по каналу 58. E гидроцилиндре 1 поршень-груз 20 раз45 гоняется за счет расширения газа в гидроаккумуляторе 3 с практически неограниченным мгновенным расходом жидкости, скорость движения поршнягруза 20 ограничивается лишь его

HHpрцией H гидравлическим coIIpoTHB лением. В гидроаккумуляторе 3 давление уменьшается. Когда оно снизится до давления срабатывания золот: ника 14, последний возвращается в исходное положение. При этом давле55 ние срабатывания золотника 14 устанавливается корректирующим гидропо— тенциометром 59 по высокому давлению в канале 18, с повышением которого

1113594 мембрана 66 отжимается влево, в управляемом дросселе 65 увеличивается проходное сечение в спивную полость 63, давление в полости 62 снижается. При сниженном давлении в пружинной тор- 5 цовой 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 золотни- !5 ка 37, который перемещается вниз, лев реключает торцовую полость золотника 38, в нее поступает давление,золотник 38 перемещается вверх — триггер 11 у танавливается вновь в пер- 20 вое устройчивое положение, Полость 53 и, соответственно, торцовая полость клапана 7 соединяются со сливом, через полость 41 подается давление в пружинную полость клапана 7, кото- 25 рый закрывается. Клапан 7 далее может удерживаться при высоком давлении в полости 26, во много раз большем, чем давление накачки. После закрытия клапана 7 камера 24 гидро- 30 цилиндра оказывается з.апертой.

За счет кинетической энергии, накопленной при свободном ходе поршнягруза 20 и жидкости, участвующей в движенйи, в камере 24 повышается давление, открывается клапан 5, часть жидкости проталкивается в выходной канал 18. При этом количество выталкиваемой жидкости зависит от давления в канале 18. При небольшем

40 превышении давлением в канале 18 давления накачки количество выталкиваемой жидкости будет значительным, пока не израсходуется вся кинетическая энергия. При более высоком давлении, превышающем давление на— качки в несколько раэ (даже более

10 раз) количество выталкиваемой жидкости будет малым, поршень-груз 20 становится раньше, израходовав всю

50 кинетическую энергию, клапан 5 закрывается. Возможен кратковременный прерыв в действии гидроцилиндра 1, пока не завершится накачка жидкости в гидр оцилиндр е 2 .

5S

В гидроцилиндре 2 поршень-груз 21 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 0 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, в гидро. цилиндре 1 начинается возвратный 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 хбд поршня-груза 21. После разгона поршня — груза 21 и с нижения давления в гидроаккумуляторе 4 золотник 15 возвращается в исходное положение. При этом давление срабатывания золотника 5 устанавливается корректирующим гидропотенциометром 60 по высокому давлению в канале 19 аналогично описанному для гидропотенциометра 59.

Иэ 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 гидpoIIHJIHHItðà 2, пока Hp завершится возвратный ход и накачка жидкости в гидроцилиндре 1, после чего гидроцилиндр переключается вновь на рабочий ход, а гидроцилиндр 2 — на возвратный ход. т

Таким образом, с одним общим выходом преобразователь может применяться для бесступенчатых гидроприводов с широким диапазоном крутящих моментов и скоростей и самоустановкой по нагрузке. Возможно также применение его в технологических установках для нагнетания высокого давления вместо громоздких и дорогих насосоа обычного типа.

Вариант устройства с двумя выходами с пульсирующими струями может применяться в горной промышленности для добычи угля и различных руд гидравлическим способом, а также вмашиностроении для очистки литья и поковЬц от формовочной земли и окалины.

III 3594

1113594

Сос."авитепь A. Волков

Редактор Л. Пчелинская Техрел . 1. Надь Корректор М.Максимишинец

Заказ 6552/30 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðîä, ул.Проектная,4