пневмоцилиндр

Формула изобретения

ПНЕВМОЦИЛИНДР, содержащий корпус со ступенчатыми крышками, размещенный в нем поршень с выступами, образующий с крышками в конце хода поршня отсекаемую полость и выхлопную полость, сообщенную каналом в крышке с магистралью подвода (отвода) рабочей среды, тормозное устройство, выполненное в виде установленного в осераздельном канале крышки подпружиненного клапана с регулируемой пружиной и полостью управления, снабженного разгрузочным каналом, сообщающим отсекаемую и выхлопную полости, отличающийся тем, что клапан снабжен уплотнительным элементом со стороны пружинной полости и выполнен коническим, при этом полная площадь клапана не менее чем в два раза больше его седла, образованного радиальным каналом крышки, а разгрузочный канал выполнен в конической части клапана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пневмоприводам и может быть использовано в качестве исполнительного силового цилиндра с торможением в конце хода.

Известен пневмопривод, содержащий корпус, пневмоцилиндр с двумя рабочими полостями, демпфирующие устройства, подключенные к рабочим полостям и включающие установленные в корпусе регулируемый дроссель, обратный клапан, выполненный в виде манжеты и ступенчатого золотника, в осевой расточке которого расположена штанга с возможностью перемещения в золотнике и взаимодействия с ним через выступ и со штоком пневмоцилиндра через регулируемый упор и тягу, расположенную на штоке пневмоцилиндра.

Применяемые с целью увеличения срока службы манжеты из полиуретана не способны в полной мере выполнять роль обратного клапана. Кроме того, из-за возможности появления перегрузок во время торможения при высоких скоростях движения больших масс, перемещаемых пневмоприводом, во время которого регулируемый дроссель не способен среагировать на мгновенное повышение давления в тормозной полости, особенно если он чрезмерно затянут, указанный пневмопривод не надежен в работе и требует дополнительного автономного обратного клапана.

Наиболее близким техническим решением является пневмоцилиндр с двусторонним демпфированием.

Пневмоцилиндр содержит корпус с крышками, поршень со штоком, установленный в корпусе; устройство для торможения поршня в конце хода, включающее клапан, регулируемый дроссель, установленный в крышке, и манжету, размещенную на меньшей диаметре поршня и выполняющую роль обратного клапана.

В данном пневмоцилиндре также осуществляется прогрессивное демпфирование, что может привести к запиранию отсекаемого объема.

На фиг. 1 изображен пневмоцилиндр, общий вид; на фиг. 2 - место 1 на фиг. 1.

Пневмоцилиндр содержит корпус 1 с передней 2 и задней 3 крышками. Внутри корпуса установлен поршень 3 со штоком 5. На большем диаметре поршня размещены основные манжеты 6, а на его меньшем диаметре - манжеты 7, входящие в тормозное устройство. Устройство для торможения поршня в конце хода также включает в себя размещенный в каждой из крышек 2 и 3 подпорный клапан 8, установленный в стакане 9 и подпружиненный в осевом направлении пружиной 10. Для регулировки усилия сжатия пружины 10 предусмотрена гайка 11. Стакан 9 крепится к крышке винтами 12 и прижимает своим торцом седло 13. Для исключения утечек на подпорном клапане 8 и стакане 9 размещены соответственно уплотнительные кольца 14 и 15. В конусной части подпорного клапана 8 выполнен разгрузочный канал 16, связывающий отсекаемый объем 17 с выхлопной полостью (или с рабочим давлением, в зависимости от рабочего или холостого хода пневмоцилиндра) через отверстие 18 и кольцевую проточку 19 в стакане 9. Кольцевая полость 20, образованная разностью диаметром d и d₁ конусной частью подпорного клапана 8, сообщается с отсекаемым объемом 17 каналом 21, а рабочее давление, подводимое в отверстие 22, действует на подпорный клапан 8 через канал 23. Соотношение диаметров d и d₁ выбрано таким, чтобы площадь подпорного клапана 8, взаимодействующая с рабочим давлением, была не более чем в два раза больше кольцевой площади подпорного клапана, воспринимающей давление отсеченного объема воздуха и образованной разностью между полной площадью подпорного клапана (с диаметром d), и площадью, полученной диаметром контакта (d₁) конусной части подпорного клапана с его седлом 13.

Пневмоцилиндр работает следующим образом.

В исходном положении поршень 4 находится, например, в крайнем левом положении под давлением в бесштоковой полости. При подаче давления в штоковую полость бесштоковая полость сообщается с атмосферой. При этом рабочее давление, подаваемое в отверстие 22 действует одновременно на две площади поршня 4: на площадь поршня, образованную меньшим его диаметром и равную площади отверстия, уплотняемого манжетой 7, за минусом площади штока 5 и на площадь, образованную разностью площадей с большим и меньшим диаметром поршня. Действие рабочего давления на вторую площадь поршня 4 осуществляется через подпорный клапан 8, который открывается под действием рабочего давления на его полную площадь (площадь диаметра d), так как давление через разгрузочный канал 16 попадает и в кольцевую полость 20. Таким образом, рабочее давление начинает действовать сразу на всю полную площадь поршня 4, благодаря чему устраняется эффект "засиживания" поршня в начальный момент страгивания. Во время всего рабочего хода подпорный клапан 8 открыт, так как в штоковой полости сохраняется рабочее давление. Открытие клапана 8 регулируется пружиной 10 с помощью гайки 11. Процесс торможения рассмотрим при обратном ходе поршня, когда давление будет подаваться в бесштоковую полость цилиндра, а из штоковой полости воздух пойдет в атмосферу через отверстие 22 (см. фиг. 2, изображающую фрагмент левой крышки цилиндра). Как только манжета 7, расположенная на меньшем диаметре поршня 4, войдет в отверстие крышки 2, свободный выход воздуха из штоковой полости в атмосферу прекратится, и оставшаяся его часть в отсеченном объеме 17 будет сжиматься под действием движения поршня 4, на который воздействуют рабочее давление с другой стороны и силы инерции перемещаемых масс. Отсеченный объем 17 сообщается с атмосферой через каналы 21 и 23 в крышке 2, кольцевую проточку 19 и отверстие 18 в стакане 9 и разгрузочный канал 16 в подпорном клапане 8. Так как разгрузочный воздух в отсеченном объеме 17 не успевает выйти через него в атмосферу. Поэтому давление в отсеченном объеме будет расти до тех пор, пока не откроется подпорный клапан 8. А откроется он при давлении, на которое он был отрегулирован при подаче рабочего давления в штоковую полость цилиндра, умноженном на отношение полной площади подпорного клапана к кольцевой его площади, так как давление в отсеченном объеме 17 действует именно на кольцевую площадь подпорного клапана. Поскольку диаметры d и d₁, подобраны таким образом, чтобы это отношение было не более двух, то даже при работе на максимально допустимом для пневмоцилиндров давлении 1 МПа, давление в отсекаемом объеме не может быть выше 2,0 МПа, что не превышает максимально допустимого предела для пневмоцилиндров (1,6-2,0 МПа), исходя из их прочности. Таким образом в данном пневмоцилиндре происходит эффективное торможение поршня в конце хода, исключающее появление перегрузок при резком торможении поршня и возможность отскока, благодаря срабатыванию подпорного клапана, а также обеспечивающее гарантированное использование полного хода цилиндра до контакта его поршня с крышкой, так как отсеченный объем имеет постоянное сообщение с выхлопной полостью через разгрузочный канал.

Применение предлагаемого изображения, в котором устройство для торможения поршня в конце хода включает в себя износостойкие манжеты из полиуретана, повышающие надежность и долговечность работы цилиндра, в сочетании с подпорным клапаном, снабженным разгрузочным каналом, позволит устранить "засиживание" поршня в начале хода и обеспечит эффективное торможение поршня в конце хода, без запирания остекаемого объема. (56) Патент США N 3727518, кл. F 15 B 15/22, 1973.