Дифференциальный гидравлический силовой цилиндр для маслянопневматического привода электрического выключателя

 

Изобретение относится к приводу подвижного контакта электрических КИЙ А- оду 75 выключателей. Цель изобретения - повышение надежности и упрошение конструкции . ДиЛФеренциапьный гидравлический силовой цилиндр имеет плавающее кольцо 21 амортизации конца хода, в которое проходит амортизирующий элемент 20, жестко связанный с поршнем 2, причем указанный поршень не имеет уплотняющей по отношению к корпусу 1 арматуры. Кольцо 21 несет два выступа 26 и 28, (Ьормируюших двойной уплотняющий клапан по отношению к поверхности 29 поршня 2 и поверхности 30 основания корпуса. В конце хода поршня кольцо Формирует двойной клапан герметичного перекрытия отверстия 6. 9 з.п.ф-лы, 5 ил. G « (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (S1)5 F 15 В 15/17, 15/22

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4355482/25-11 (22) 12.04.88 (31) 8705198 (32) 13.04.87 (33) FR (46) 15.10.90. Ьол. Р 38 (73) Клод Ален Гратцмюллер (FR) (53) 621 . 866 (088. 8) (56) Патент Франции 11 2317532, кл. F 15 В 15/22, 1977. (54) ДИФФЕРЕНЩАЛЬНЫ1Й ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

СИЛОВОЙ БИЛИНДР ДЛЯ МАСЛЯНО-ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к приводу подвижного контакта электрических

2 выключателей, Пель изобретения " повышение надежности и упрощение конструкции. ДиФФеренциальный гидравлический силовой цилиндр имеет плавающее кольцо 21 амортизации конца хода, в которое проходит амортизирующий элемент 20, жестко связанный с поршнем

2, причем указанный поршень не имеет уплотняющей по отношению к корпусу

1 арматуры. Кольцо 21 несет два выступа 26 и 28, Формирующих двойной . уплотняющий клапан по отношению к поверхности 29 поршня 2 и поверхности

30 основания корпуса. В конце хода поршня кольцо Формирует двойной клапан герметичного перекрытия отверстия 6. 9 з.п.ф-лы, 5 ил.

1600640

Изобретение относится к диФФерен-, циальному гидравлическому приводу электрических выключателей, в котором кольцевая камера цилиндра, ограниченная внутренней поверхностью цилиндра и внешней поверхностью штока поршня, постоянно связача с ис" точником текучей среды высокого давления. 1О

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение конструкции.

На Фиг. 1 изображено продольное сечение силового цилиндра по одному из вариантов, на Фиг. 2 "- то же, 15 вид нижней части, на Фиг„ 3 - демпФирующее кольцо, диаметральное сечение, на фиг. 4 - сечение, показывающее зону контакта кольца с поршнем и основанием цилиндра, на Фиг, 5 —, 20 вариант реализации устройства, ДиФФеренциальный силовой цилиндр (Фиг ° 1) состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного, предпочтительно, из одной литой,петали, в 25 котором скользит поршень 2 без уплотняющей . арматуры. Шток поршня 2 присоединен с помощью подвижного контакта к электрическому выключателю (не показан). ЗО

На Фиг. 1 в левой. половине показан поршень 2 в своем верхнем положении конца хода (положение соединения" выключателя), а в праной половине— поршень в своем нижнем положении кон- 35 ца хода (положение "разъединения" ныкл ачателя) „

Поршень 2 разделяет внутренний объем корпуса 1 на штоконуо камеру 3 и бесштокову<о камеру 4. Днище корпуса 40

1 состоит из нвинченной пробки 5, в центре которой выполнено отверстие 6.

Камера 3 постоянно сообщается с масляно-пневматическим аккумулятором

7, соединенным с отверстием 8 корпу- 45 са.

Отверстие 6 может быть выборочно соединено посредством трехпозиционного вентиля 9 либо с аккумулятором 7 (положение "питание" ) через каналы

10, 11, 12, либо с резервуаром 13 низкого давления (положение "слив") через каналы !2 14, Канал 10 является каналом большо55

ro сечения, выполненным литьем и корпуса 1 что обеспечивает передачу масла с большим расходом между двумя камерами 3 и 4.

Шток 15 пересекает верхнюю пробку

16 через уплотняющую арматуру !7.

Поршень 2 имеет первый и второй охватываемые амортизирующие элементы, Форма которых полностью или частично имеет Форму усеченного конуса ступенчатой конструкции. Первый амортизирующий орган 18 над поршнем взаимодействует с амортизирующим: кольцом 19 для амортизации в конце верхнего хода поршня 2.

Второй амортизирующий элемент 20, который является выступом поршня 2 под ним, взаимодействует с кольцом

21, Формирующим одновременно амортизатор и двойной клапан герметичности в соответствии с системой амортизации изобретения.

В диФФеренциальном силовом цилиндре описанного гипа отсутствие уплотняющей арматуры на поршне 2 приводит к тому, что имеет место постоянная утечка масла между внешней ци" линдрической поверхностью поршня и расположенной напротин, поверхностью корпуса 1, если существует разница давлений на двух поверхностях поршня, В конце хода разъединения (нижнее положение поршня) сам поршень или его клапан герметично запирает и удерживает закрытым отверстие 6, которое находится под низким давлением, Поскольку поршень остается в нижнем положении, любые утечки масла высокого давления через это отверстие отсутствуют.

Кольцо 21 установлено плавающим в выточке 22, где оно удерживается верхней кольцевой поверхностью пробки 5 и заплечиком 23, выполненным в корпусе. В выточке предусмотрен заsop для того, чтобы кольцо могло перемещаться и радиальном направлении для свободной центровки на элементе 20 поршня. Такая плавающая установка амортизирующего кольца хорошо известна и позволяет получить кольцевой проход для перепуска масла между внутренней поверхностью

24 кольца 21 (см.Фиг.3) и элементом

20 поршня 2.

Как показано на Фиг. 2 и 3, кольцо имеет на своей верхней кольцевой поверхности 25 первый кольцевой выступ 26, а на нижней поверхности

27 — второй идентичный выступ 28.

Верхний выступ 26 Формирует вместе с нижней кольцевой поверхностью!

5 160064

29 поршня 2 герметичное соединение в положении конца хода поршня, тогда как нижний выступ 28 йормирует вмест с верхней кольцевой поверхностью 30 пробки 5 второе герметичное соеди"

5 нение. Таким образом, амортизирующее кольцо 21 играет роль двойного клапана, обеспечивая герметичное перекрытие отверстия 6, когда поршень находится в положении конца хода, причем это же кольцо работает как упор в конце хода поршня после амортизации.

Предпочтительно, чтобы кольцо 21 выполнялось из более прочного металла чем поршень 2 и чем пробка 5, к которым прижимаются выступы 26 и

28. Благодаря тому, что в нижнем положении поршня его направляющие и на- 20 правляюшие штока поршня 2 наиболее удалены друг от друга, всегда обес- . печивается хорошая параллельность между нижней кольцевой поверхностью

29 поршня 2 и вершиной кругового 25 выступа 26, что обеспечивает хорошук герметичность .

На йиг. 2 указаны плошади сечений

S 1, Я и s поршня 2, выступов 26 и 28 и штока 15 соответственно. ЗО

На йиг. 2 показано положение конца хода разъединения поршня 2, причем он находится на упоре в кольцо

21. В этом положении отверстие 6 находится в позиции "слив", т.е. низкое давление Рг равно атмосйерному, тогда как в кольцевой камере 3 действует постоянно высокое давление Р обеспечиваемое аккумулятором 7 (йиг.1). 40

Так как поршень выполнен без уплотняюшей арматуры, масло под давлением Р», содержашееся в камере 3 над поршнем, вытекает между внешней цилиндрической поверхностью 31 поршня 2 и корпусом 1 . давление pg. устанавливается, таким образом, над и под кольцом 2! в его внешней зоне, ограниченной выступами 26 и 28, причем указанные выступы йормируют с 50 внешними поверхностями 26 и 30 герметичный барьер, В этом положении опорная сила поршня.2 на кольце равна

F< = Рг (Е,г — s) ..

Причем выбирают плошадь сечения S< в 1,5 раза больше, чем плошадь сече0 6 ния .s штока,.а опорная сила Fy сост;"вляет примерно 0,3(S< Рг }.

Рабочее давление Рг в гидравлических приводах выключателя составляет порядка 300-400 бар, а площадь сечения клапана Sg может быть порядка

10-20 см, поэтому постоянная сила запирания, действующая на клапан, может быть очень высокой (в несколЬ; ко тонн). Это обеспечивает постоянную абсолютную герметичность тем более, что выступы 26 и 28 из прочного металла оСтавляют свои отпечатки в менее прочном металле поршня 2 и пробки 5.

Последний участок хода поршня перед его подходом к упору на кольце 21 амортизируется путем проникновения элемента 20 поршня 2 внутрь кольца

21. На йиг. 2 и 4 показан сравнительно большой зазор между внутренней илиндрической поверхностью 24 кольца 21 и внешней поверхностью 32 элемента 20. Но в случае, когда стремятся обеспечить энергетичнув амортиза" цию, кольцевой интервал между этими двумя поверхностями очень мал с тем, чтобы произвести эййективное дросселирование масла, и поэтому происходит сильное повышение давления, называемого избыточным давлением амортизации, в основной камере 4.

В классическом домкрате это избыточное давление (в несколько тысяч бар) опасно для уплотняюшей арматуры поршня, которая подвергается жесткому воздействию очень высокого давления. В устройстве по изобретению это избыточное давление амортизации не создает какой-либо опасности, поскольку поршень не имеет какой-либо уплотняюшей арматуры.

В положении, показанном на йиг.4, поршень 2 находится в конце нижнего хода (конец хода разъединения), отверстие 6 находится под низким давлением Р (слив), тогда как в кольцевой камере 3 действует постоянное высокое давление Рс. Поршень 2 опирается на кольцо 21 с силой Fg

Рг.(S, — s) указанной ранее, а давление Рг в камере 3 также устанавливается над и под кольцом 21 с внешней стороны выступов 26 и 28 вследствие. отсутствия герметичности поршня

2 в корпусе 1. Вся зона действия давления Р, указана на йиг. 4 штрихов.кой.

1600640

Р "Se = Р (8 — ), кольца.

Для реализации обратного хода (ход соединения) к отверстие 6 подается высокое давление Р, (положение питания см.фиг.1). Давление быстро цереходит от Рд к Р в отверстии 6, в кольцевом промежутке между поверхностями 24 и 32 кольца 21 ч амортизируещего элемента 20, затем в пространстве 33 под поршнем 2 до выступа 26. Следовательно, это давление воздействует на поршень 2 с силой, действуешей вверх Р Я < против силы, направленной вниз У „а в момент, когда оно достигает значения Pq, назы-1g ваемого давлением отрыва поршень 6 начинает свой ход соединения. 20

Следовательно, "давление отрыва" равно

Р„= Р„(I — з/SP,, т. е. в предпочтительном случае, ког- 25 да Sq составляет порядка 1,5 S P составляет порядка 0,33 Р ., Поэтому видно, что можно обеспечить свободный и быстрый запуск устройства поскольку с момента, когда

30 давлением питания достигает 337 высокого давления Р силовой цилиндр начинает работу, что очень важно в случае привода электрических выключателей.

Даже в случае, когда выбирает 35 плошадь сечения Бо вдвое больше площади сечения s штока, начало движения происходит при давлении Pg„ равном 50% высокого давления Р .

40 l! 11

Очевидно, что после отрыва, т. е с момента, когда выступы 26 и 28 не имеет больше герметичного контакта с поверхностями 29 и 30, давление Р воздействует на все площадь Я поршня 2, который подвергается воздействие,нормальной рабочей силы ГЭ

" Р S 1 — P (Sq — s) =- Р 3,как и в классическом дифференциальном домкр ате,.

Для некоторых случаев применения требуется очень энергичная амортиза..ция конца хода и в этом случае предусматривается очень малый кольцевой зазор между внешней поверхностье 32 и противоположной цилиндрической поверхностьв 24 амортизационного кольца 4

B этом случае этот малый кольце вой зазор в момент подачи давления к отверстие 6 замедляет поступление масла под давлением в пространство

33, расположенное под поршнем 2.

Дпя увеличения в этом случае быстроты срабатывания желательно предусмотреть средства цовторного запитывания этого пространства 33.

В варианте реализации, показанном на Фиг. 5, эти средства повторного запитывания состоят, в основном, из обратного клапана, имеющего шарик 34 и седло 35, причем седло выполнено во втулке Зб, ввинченной в сверление

37, выполненное в амортизируешем элементе 20, Одно .или несколько диаметральных сверлений 38 сообшает пространство, расположенное над шариком

34, с пространством ЗЗ для повторного запитывания.

В момент разъединения (возврат поршня 2 в нижнее положение) высокое давление амортизации, действуешее под поршнем, удерживает обратный клапан закрытым так, что вытекание масла может быть реализовано лишь дроссепированием между .элементом 20 и кольцом 21.

K моменту подачи давления к отверстию 6 масло под давлением поднимает шарик 34 и достигает через диаметральные сверления 38 пространства 33 под поршнем 2, где устанавливается давление Р, называемое давлением отрыва.

Когда поршень находится в нижнем положении (положение разъединения выключателя), обратный клапан не тре" бует герметичности, поскольку то же низкое давление Р действует в прост" ранстве 33 и в отверстии 6. ,Пля облегчения повторного запитывания маслом от сверлений 38 к пространству 33 можно предусмотреть рассверливание внутренней цилиндрической поверхности 24 кольца 21 на уровне сверлений ЗР, но желательно предусмотреть фаску 39 (см.фиг.3) в верхней части кольца 21 против выхода сверления 38 (указанного пунктиром на фиг.3)

Для избежания ошибок при монтаже необходимо предусмотреть также фаску на нижней части кольца 21, тем более, что это позволяет проводить монтаж независимо от места или положения

1600640

Внешние Фаски также могут быть выполнены для предотвращения заклинивания плавающего кольца.

Кроме того, проще, чтобы диаметры круговых выступов 26 и 28 (a, следовательно, площадь Sq этих выступов) были идентичными, что позволяет вести монтаж в любом направлении, но можно было бы вьполнять сечения выступов 10

26 и 28 и различными.

В предлагаемом устройстве сечение

S амортизирующего элемента 20 меньше, чем сечение S выступов 26 и 28, но оно больше, чем сечение s штока, на такую величину, чтобы разница сечений S — s была достаточной

9 для того, чтобы поршень 2 надежно подходил к днищу при ходе вниз (ход разъединения), несмотря на утечки между поршнем и корпусом. В случае, когда выбирается поверхность S примерно íà 502 больше сечения s штока, сечение 8 амортизирующего выступа берут на 307 больше сечения s штока. 25

Формулаизобретения

1 . ДиФФеренциальный гидравлический силовой цилиндр для масляно-пневмати- 30 ческoro привода электрич еса î го выключателя, содержащий цилиндрический корпус, поршень со штоком, смонтированный в корпусе и ограничивающий с ним штоковую и бесштоковую камеры, 35 причем шток присоединен к подвижному контакту выключателя, штоковая камера сообщена с источником текучей среды под давлением, а бесштоковая камера сообщена с источником текучей 40 среды под давлением или со сливом через огверстие, выполненное в соответствующем основании цилиндрического корпуса, демпФируняпее кольцо, установленное с возможностью перемещения 45 в бесштоковой камере вокруг указанного отверстия, демпФируюший выступ, выполненный на поршне со стороны бесштоковой камеры и входящий в кольцо в конце хода поршня, о т л и ч а ю — - 50 шийся тем, что, с целью повьппения надежности и упрощения конструкции, поршень установлен в корпусе с зазором для сообщения штоков и бесштоковой полостей, а на радиальных поверхностях кольца расположены уплотнения, взаимодействующие соот ветственно с торцовой поверхностью поршня и основанием корпуса, причем каждым уплотнением кольца, органичиваюшего ход поршня, охвачена пло" шаль большая, чем сечение штока.

2. Цилиндр по п.1, о т л и ч а вш и и с я тем, что уплотнения выполнены в виде кольцевых выступов, являвшихся частью кольца.

3. Цилиндр по и. 2, о т л и ч аю шийся тем, что кольцо с его выступами выполнено из более твердого металла, чем поршень и основание цилиндра.

4. Цилиндр по п.2 или 3, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что площадь, ограниченная каждым выступом, больше, чем сечение штока на 50Х.

5. Цилиндр по п. 4, о т л и ч а— ю шийся тем, что выступами ограничены идентичные площади.

6. Цилиндр по п. 4, о т л и ч аю ш и и с я тем, что кольцевое пространство, ограниченное поршнем с его выступом,и кольцом с era выступом, взаимодействующим с поршнем, сообщено со средствами для дополнительного эапитывания от источника текучей среды под давлением.

7. Цилиндр по п. 6, о т л и ч аю ш и и с я тем, что средстве для до" полнительного залитывания включают в себя выполненные в демпФируюшем выступе осевой канал и сообщенные с ним. радиальные каналы, обратный клапан, смонтированный в осевом канале.

8. Цилиндр по п. 7, о т л и ч аю ш и и с я тем, что напротив радиальных к.аналов на внутренней стороне кольца выполнена Фаска.

9. Цилиндр по и. 8, о т л и ч а" ю ш и и с я тем, что на внутренней стороне кольца выполнена дополнительная Фаска, симметричная указанной.

10. Цилиндр по п.9, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что сечение демпФирующего выступа больше сечения штока.

1600640

1600640

2б б 20

Фи.2. Г

1600640

Составитель P,. Ya зилкин

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор М. Бандура

Заказ 3153 Тираж 534 подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул, Гагарина, 101