Двухступенчатый мультипликатор давления

 

Использование: в устро-вах для повышения давления. Сущность изобретения: в корпусе с торцевой крышкой установлен с образованием рабочей камеры первой ступени полый поршень. В полости поршня с образованием рабочей камеры второй ступени размещен поршень второй ступени, выполненный со сквозным каналом. В крышке, полом поршне и сквозном канале размещены обратные клапаны. Поршни кинематически связаны между собой и приводным устр-вом. Кинематическая связь поршней выполнена в виде замкнутого криволинейного паза на наружной поверхности поршня второй ступени, взаимодействующего с шариком, установленным в овально - сферическом углублении, выполненном на внутренней поверхности полого поршня с образованием замкнутой полости, заполненной смазкой. Полый поршень зафиксирован от проворота относительно корпуса. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве устройства для повышения давления.

Из патентной литературы известна поршневая машина [1] в которой передача механической энергии двигателя передающей давление рабочей среде осуществляется за счет наличия между приводным элементом и поршнем кинематической связи, выполненной в виде взаимодействующих между собой замкнутого криволинейного паза и по меньшей мере одного шарика, размещенных во взаимодействующих элементах устройства. Однако данное устройство является сложным из-за большого количества взаимодействующих элементов, а, кроме того, не обеспечивает достаточной степени повышения давления рабочей среды.

Наиболее близким к изобретению является поршневой многоступенчатый агрегат [2] содержащий корпус с торцевой крышкой, установленный в корпусе с образованием рабочей камеры первой ступени полый поршень, поршень второй ступени, размещенный в полом поршне первой ступени с образованием рабочей камеры второй ступени, причем поршни первой и второй ступеней кинематически связаны между собой и с приводным устройством, в поршне второй ступени выполнен сквозной осевой канал, а в торцевой крышке корпуса, поршне первой ступени и осевом канале установлены обратные клапаны. К недостаткам данного технического решения следует отнести сложность и нетехнологичность конструкции, обусловленную большим количеством деталей и необходимостью соблюдения соосности их изготовления.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков, что обеспечивается за счет совмещения функций приводного устройства и поршня второй ступени одним элементом конструкции, при этом выполнение кинематической связи между элементами конструкции, в виде взаимодействующих между собой шарика и замкнутого криволинейного паза снижает требования к точности изготовления (соосности) элементов конструкции.

На фиг. 1 представлен двухступенчатый мультипликатор давления; на фиг.2 то же, с дополнительным поршнем первой ступени.

Двухступенчатый мультипликатор давления содержит корпус 1 с торцевой крышкой 2, установленный в нем с образованием рабочей камеры 3 первой ступени полый поршень 4, в котором размещен поршень 5 второй ступени, образующий с поршнем 4 рабочую камеру 6 второй ступени. Поршень 4 зафиксирован от проворота относительно корпуса 1. Поршень 5 выполнен со сквозным осевым отверстием 7, а на его наружной цилиндрической поверхности выполнен замкнутый криволинейный паз 8, взаимодействующий с шариком 9, установленным в овальносферическом углублении 10, выполненном на внутренней поверхности полого поршня 4 и образующим с шариком 9 замкнутую полость 11, заполненную смазкой. Максимальная глубина полости 11 в сечении, проходящем через оси симметрии шарика 9 и овально-сферического углубления 10, составляет 15 60 мк, а поверхность углубления 10 выполнена с микрошероховатостью, что обеспечивает удержание смазки в полости 10. В торцевой крышке 2, поршне 4 и сквозном осевом канале 7 поршня 5 установлены обратные клапаны 12, 13, 14 соответственно, обеспечивающие всасывание газообразной рабочей среды в рабочую камеру 3, последующее ее вытеснение в рабочую камеру 6 и далее в сквозной осевой канал 7. В варианте выполнения, представленном на фиг.2, мультипликатор снабжен дополнительным поршнем 15 первой ступени, выполненным аналогично поршню 4 и установленным в корпусе 1 оппозитно последнему с образованием дополнительных рабочих камер 16, 17 первой и второй ступеней соответственно. При этом в дополнительной торцевой крышке 18, поршне 15 и канале 7 установлены дополнительные обратные клапаны 19, 20, 21, ориентированные встречно клапанам 12, 13, 14, а поршни 4 и 15 жестко связаны.

Двухступенчатый мультипликатор давления работает следующим образом.

При вращении поршня 5 второй ступени, являющегося одновременно и приводным элементом, шарик 9, перекатываясь по замкнутому криволинейному пазу 8, вызывает возвратно-поступательное перемещение полого поршня 4 первой ступени. При перемещении поршня 4 влево происходит увеличение объема рабочей камеры 3 первой ступени, в ней создается разряжение, что вызывает открытие обратного клапана 12, т.е. происходит всасывание газа в камеру 3. Одновременно с этим происходит уменьшение объема рабочей камеры 6 второй ступени, сжатие находящегося в ней газа и его последующее нагнетание через клапан 14 потребителю (клапан 13 в это время закрыт). При обратном ходе полого поршня 4 происходит одновременное уменьшение объема камеры 4 и увеличение объема камеры 6, клапаны 12, 14 закрываются, а клапан 13 открывается, обеспечивая перетекание рабочего тела, сжатого в рабочей камере 3, в рабочую камеру 6 второй ступени. Далее цикл повторяется.

При выполнении устройства по варианту, представленному на фиг.2, в дополнительных рабочих камерах 16, 17 происходят процессы, аналогичные вышеописанным, но в противофазе, т.е. во время всасывания рабочей среды в камеру 3 рабочая среда с давлением первой ступени из камеры 16 нагнетается в камеру 17 и т.д. Таким образом обеспечивается непрерывная подача рабочей среды под давлением, определяемым настройкой обратных клапанов и соотношением рабочих площадей поршней 4 и 5.

Формула изобретения

1. ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ МУЛЬТИПЛИКАТОР ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с торцевой крышкой, установленный в нем с образованием рабочей камеры первой ступени полый поршень, размещенный в его полости с образованием рабочей камеры второй ступени поршень второй ступени, выполненный со сквозным каналом, размещенные в торцевой крышке, полом поршне и сквозном канале обратные клапаны и приводное устройство, причем поршни кинематически связаны между собой и с приводным устройством, отличающийся тем, что кинематическая связь полого поршня и поршня второй ступени выполнена в виде замкнутого криволинейного паза на наружной поверхности поршня второй ступени, взаимодействующего с шариком, установленным в овально-сферическом углублении, выполненном на внутренней поверхности полого поршня с образованием замкнутой полости, заполненной смазкой, а полый поршень зафиксирован от проворота относительного корпуса.

2. Мультипликатор давления по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным полым поршнем, жестко связанным с основным и установленным оппозитно последнему с образованием с корпусом и поршнем второй ступени дополнительных рабочих камер первой и второй ступеней, при этом в дополнительных торцевой крышке и полом поршне, а также в сквозном канале поршня второй ступени установлены дополнительные обратные клапаны, ориентированные встречно относительно основных обратных клапанов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2