Многоступенчатая поршневая машина объемного вытеснения

 

Изобретение предназначено для использования в области машиностроения, в гидравлических системах. Машина содержит цилиндр высокого давления, установленный в полости цилиндра низкого давления с образованием радиального и торцевого зазора в полости высокого давления. Плунжер соединен с охватываемым его дополнительным цилиндром с поршнем, который установлен в радиальном зазоре между цилиндрами высокого и низкого давления с кольцевым зазором между внутренней поверхностью дополнительного цилиндра и внешней поверхностью поршня дополнительного цилиндра с внутренней поверхностью цилиндра низкого давления. Плунжер и дополнительный цилиндр могут быть соединены упругим элементом. Диаметр плунжера за уплотнителем со стороны низкого давления может быть меньше, чем со стороны высокого давления. Повышается эффективность за счет уменьшения осевых габаритов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в поршневых машинах.

Известно выполнение многоступенчатой поршневой машины, содержащей тонкостенные цилиндры, установленные один в другой с зазором, а зазоры заполнены рабочей средой под давлением (а.с. 323175, МКИ В 21 D 51/24. В.М. Островский и А.М.Бриндзинский. Способ получения сосудов давления. Бюл. 1 от 10.12.71) К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании устройства, относится недостаточная эффективность из-за неиспользования зазоров между цилиндрами.

Известна многоступенчатая поршневая машина объемного вытеснения, содержащая цилиндр высокого давления, установленный в полости низкого давления с образованием радиального и торцевого зазора, причем в радиальном зазоре установлен дифференциальный поршень (а.с. 161377, F 04 В 25/02. Многоступенчатая поршневая машина объемного вытеснения с дифференциальными поршнями. В. Л. Строков, Ю.Г. Лапыгин, А.Л. Конюшков. Бюл. 46 от 15.12.90).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании устройства, относится то, что использование дифференциального ступенчатого поршня в качестве выходного звена увеличивает осевые размеры устройства.

Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение - повышение эффективности.

Технический результат - уменьшение осевых габаритов устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в многоступенчатой поршневой машине объемного вытеснения, содержащей цилиндр высокого давления, установленный в полости цилиндра низкого давления с образованием радиального и торцевого зазора в полости высокого давления, установлен плунжер, соединенный с охватываемым его дополнительным цилиндром с поршнем, который установлен в радиальном зазоре между цилиндрами высокого и низкого давления с кольцевым зазором между внутренней поверхностью дополнительного цилиндра и внешней поверхностью поршня дополнительного цилиндра с внутренней поверхностью цилиндра низкого давления. Плунжер и дополнительный цилиндр могут быть соединены упругим элементом. Диаметр плунжера за уплотнителем со стороны низкого давления может быть меньше, чем со стороны высокого давления.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного объекта.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Многоступенчатая поршневая машина объемного вытеснения состоит из цилиндра высокого давления 1, установленного в цилиндре низкого давления 2 с образованием радиального 3 и торцевого 4 зазоров. Плунжер 5 устанавливается внутри полости 6 цилиндра высокого давления 1 (фиг.1). Плунжер 5 соединяется с дополнительным цилиндром 7 (соединение может быть упругим за счет упругого элемента 10, установленного между плунжером 5 и выступом 11, входящим в зацепление с дополнительным цилиндром 7 (фиг.2)), совместно с которым может быть выполнен поршень 8. Поршень 8 взаимодействует с внутренней поверхностью цилиндра низкого давления 2, а между внутренней поверхностью дополнительного цилиндра 7 и внешней поверхностью цилиндра высокого давления 1 образуется кольцевой зазор 9. Полость 12 за поршнем 8 соединяется штуцером 13 или с атмосферой, или с гидравлической магистралью. К полостям низкого 14 (зазор 3 и 4) и высокого 6 давления подключены гидролинии высокого 15 и низкого 16 давлений. Диаметр плунжера 5 может быть меньше со стороны низкого давления за уплотнителем 17 с образованием зазора 18, сообщающегося с полостью 19. На поршне 8 устанавливается уплотнитель 20.

Работа устройства осуществляется следующим образом: при использовании многоступенчатой поршневой машины объемного вытеснения в качестве насоса (поршневого, радиально-поршневого, аксиально-поршневого) полость 12 соединена с атмосферой. При опускании плунжера 5 и дополнительного цилиндра 7 вниз (по чертежу) происходит такт нагнетания, при подъеме - такт всасывания (гидравлические линии соединений полостей, дополнительные элементы, например, пневмогидроаккумуляторы условно не показаны). При использовании многоступенчатой поршневой машины объемного вытеснения в качестве гидродвигателя (гидроцилиндры, радиально-поршневого и аксиально-поршневого гидродвигателей) полость 12 может соединяться с атмосферой, в этом случае складывание гидроцилиндра осуществляется за счет внешних сил (упругости, силы тяжести и т.д.) или от источника давления, в этом случае складывание осуществляется принудительно за счет самого гидропривода.

При использовании предлагаемой многоступенчатой поршневой машины объемного вытеснения как в качестве насоса, так и гидродвигателя, когда в полости 6 создается высокое давление в полости 14 (состоящей из радиального 3 и торцевого 4 зазоров) создается низкое давление, промежуточное между давлением в полости высокого давления и атмосферным давлением. При этом стенки цилиндров высокого 1 и низкого 2 давления разгружаются. В полости 19 устанавливается такое же давление, как в полости 14, т.к. они сообщаются с кольцевым зазором 18. При этом уплотнитель 17 работает при перепаде давления, что приводит к повышению его ресурса. Уплотнитель 20 нагружен перепадом давлений в полостях низкого 14 и 12 атмосферного или слива (при принудительном складывании многоступенчатой поршневой машины объемного вытеснения, используемой в качестве двустороннего гидроцилиндра) давлений. В полости 12 рабочее (низкое) давление, а с другой стороны от уплотнителя 19 давление слива, таким образом, уплотнитель 20 всегда работает при небольшом перепаде давления. При работе плунжер 5 с дополнительным цилиндром 7 охватывает цилиндр высокого давления 1, а поршень 8 дополнительного цилиндра 7 находится на одном уровне с краем плунжера 5.

За счет того, что цилиндр высокого давления охватывается плунжером с дополнительным цилиндром с кольцевым зазором между внутренней поверхностью дополнительного цилиндра и внешней цилиндра высокого давления, уменьшаются осевые габариты многоступенчатой поршневой машины.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: - средство предназначено для использования в гидравлических системах; - средство, воплощающее заявленный объект, способно обеспечить достижение устраиваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству. В настоящее время разработаны и изготовлены гидроцилиндры с предлагаемым соединением поршня со штоком.

Формула изобретения

1. Многоступенчатая поршневая машина объемного вытеснения, содержащая цилиндр высокого давления, установленный в полости цилиндра низкого давления с образованием радиального и торцевого зазоров, отличающаяся тем, что в полости цилиндра высокого давления установлен плунжер, соединенный с охватываемым его дополнительным цилиндром с поршнем, который размещен в радиальном зазоре между цилиндрами высокого и низкого давления с кольцевым зазором между внутренней поверхностью дополнительного цилиндра и внешней поверхностью цилиндра высокого давления и с взаимодействием внешней поверхности поршня дополнительного цилиндра с внутренней поверхностью цилиндра низкого давления.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что плунжер и дополнительный цилиндр соединены упругим элементом.

3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр плунжера за уплотнителем со стороны низкого давления меньше, чем со стороны высокого давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2