пневматический цилиндр одностороннего действия для использования на платформе локомотива

Формула изобретения

1. Пневматический цилиндр, содержащий:

корпус цилиндра, имеющий впускное отверстие;

безнапорную головку, присоединенную к концу корпуса цилиндра;

полый шток поршня, имеющий открытый конец и закрытый конец, причем по меньшей мере часть полого штока поршня расположена внутри безнапорной головки;

головку поршня, связанную с полым штоком поршня и образующую закрытый конец полого штока поршня, при этом головка поршня расположена внутри корпуса цилиндра и выполнена с возможностью смещения относительно корпуса цилиндра; и

толкатель, содержащий вставляемый конец и соединительный конец, причем вставляемый конец вставлен внутрь полого штока поршня для обеспечения дугообразного перемещения толкателя относительно головки поршня.

2. Цилиндр по п.1, в котором корпус цилиндра и безнапорная головка дополнительно содержат сопрягаемые установочные фланцы для прикрепления безнапорной головки к корпусу цилиндра.

3. Цилиндр по п.1, в котором головка поршня и связанный шток поршня выполнены с возможностью осевого смещения в корпусе цилиндра.

4. Цилиндр по п.1, в котором соединительный конец содержит U-образную установочную скобу.

5. Цилиндр по п.1, в котором безнапорная головка содержит направляющую полого штока и уплотнение полого штока, причем как направляющая полого штока, так и уплотнение полого штока зацеплены с возможностью скольжения с полым штоком поршня.

6. Цилиндр по п.1, в котором головка поршня имеет направляющую поршня и поршневое уплотнение, причем как направляющая поршня, так и поршневое уплотнение зацеплены с возможностью скольжения с корпусом цилиндра.

7. Цилиндр по п.1, дополнительно содержащий выпуск в безнапорной головке.

8. Цилиндр по п.1, дополнительно содержащий установочную часть на корпусе цилиндра.

9. Пневматический цилиндр, содержащий:

корпус цилиндра, имеющий впускное отверстие;

безнапорную головку, присоединенную к концу корпуса цилиндра;

полый шток поршня, имеющий открытый конец и закрытый конец, причем по меньшей мере часть полого штока поршня расположена внутри безнапорной головки;

головку поршня, связанную с полым штоком поршня и образующую закрытый конец полого штока поршня, при этом головка поршня расположена внутри корпуса цилиндра и выполнена с возможностью смещения относительно корпуса цилиндра;

толкатель, содержащий вставляемый конец и соединительный конец, причем вставляемый конец вставлен внутрь полого штока поршня; и

держатель толкателя, прикрепленный к полому штоку поршня и дополнительно присоединенный к толкателю для обеспечения дугообразного перемещения толкателя относительно головки поршня.

10. Цилиндр по п.9, в котором корпус цилиндра и безнапорная головка дополнительно содержат сопрягаемые установочные фланцы для прикрепления безнапорной головки к корпусу цилиндра.

11. Цилиндр по п.9, в котором головка поршня и связанный шток поршня выполнены с возможностью осевого смещения в корпусе цилиндра.

12. Цилиндр по п.9, в котором соединительный конец содержит U-образную установочную скобу.

13. Цилиндр по п.9, в котором безнапорная головка содержит направляющую полого штока и уплотнение полого штока, причем как направляющая полого штока, так и уплотнение полого штока зацеплены с возможностью скольжения с полым штоком поршня.

14. Цилиндр по п.9, в котором головка поршня имеет направляющую поршня и поршневое уплотнение, причем как направляющая поршня, так и поршневое уплотнение зацеплены с возможностью скольжения с корпусом цилиндра.

15. Цилиндр по п.9, дополнительно содержащий выпуск в безнапорной головке.

16. Цилиндр по п.9, дополнительно содержащий установочную часть на корпусе цилиндра.

17. Цилиндр по п.9, в котором держатель толкателя поддерживает штифт держателя, проходящий через толкатель, так, что толкатель перемещается со штоком поршня во время его перемещения.

18. Пневматический цилиндр, содержащий:

корпус цилиндра, имеющий впускное отверстие;

безнапорную головку, присоединенную к концу корпуса цилиндра;

полый шток поршня, имеющий открытый конец и закрытый конец, причем по меньшей мере часть полого штока поршня расположена внутри безнапорной головки;

головку поршня, связанную с полым штоком поршня и образующую закрытый конец полого штока поршня, при этом головка поршня расположена внутри корпуса цилиндра и выполнена с возможностью смещения относительно корпуса цилиндра;

толкатель, содержащий вставляемый конец и соединительный конец, причем вставляемый конец вставлен внутрь полого штока поршня; и

эластомерное кольцо, концентрично расположенное вокруг вставляемого конца толкателя и зацепленное с полым штоком поршня для обеспечения дугообразного перемещения толкателя относительно головки поршня.

19. Цилиндр по п.18, в котором эластомерное кольцо содержит цельное резиновое кольцо.

20. Цилиндр по п.18, в котором эластомерное кольцо посажено на фланец, образованный вблизи вставляемого конца толкателя.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание относится к пневматическому цилиндру, а более конкретно, к пневматическому цилиндру одностороннего действия, предпочтительно, с низким коэффициентом трения, для использования на платформе локомотива.

Уровень техники

Пневматические цилиндры, как правило, включают в себя корпус цилиндра и узел поршня и штока для передачи усилия и смещения узла поршня и штока. В частности, пневматические цилиндры одностороннего действия принимают давление воздуха на стороне давления корпуса цилиндра для перемещения узла штока и поршня с усилием, как правило, пропорциональным давлению воздуха, действующему на поршень.

Например, в патенте США № 5630354 описан тормозной цилиндр, имеющий корпус тормозного цилиндра, головной кожух, узел поршня и штока и узел толкателя. Узел поршня и штока включает в себя полый шток поршня, имеющий диафрагменную головку поршня у его закрытого конца. Оттяжная пружина концентрично расположена вокруг полого штока поршня между первой и второй опорами пружины. Узел толкателя имеет вставляемый конец и соединительный конец. Вставляемый конец вставлен внутрь полого штока поршня через открытый конец, а соединительный конец соединен с оснасткой тормоза.

В Патенте США № 2930606, выданном Trümper, описана ось, поддерживаемая на раме транспортного средства двумя штоками поршня с противоположными шарообразными головками. Каждый шток опирается на поршень, который скользит в цилиндре. Трубопровод от каждого цилиндра проходит к общему трубопроводу. Другой трубопровод разветвляется от общего трубопровода, проходя к пространству под давлением, в котором работает золотниковый клапан поршня, и в котором может быть расположена колонна пружинных шайб или воздушная пружина. Во время работы вес транспортного средства сжимает гидравлическую жидкость в цилиндре, и это, в свою очередь, сжимает пружины. Поршневой цилиндр в патенте Trümper работает с жидкостью, а не с пневматическим давлением.

В Патенте США № 1295644, выданном Ver Planck, описан поршневой цилиндр, используемый для поддерживания корпуса транспортного средства на тележке. Поршень цилиндра приводится в действие пневматически.

В Патентах США № 7243606; 7168370; и 7185592, каждый из которых выдан Hommen и др., описана пневматическая пружина для поднятия уровня надстройки железнодорожного транспортного средства. В Патенте '606, выданном Hommen, описана гидропневматическая пружина, которая включает в себя нижний маятниковый суппорт и соответствующую камеру давления.

В Патентах США № 4097063, выданном Dean, и 3786763, выданном Pollinger, описаны пневматические пружинные устройства для железнодорожных транспортных средств.

В Патентах США № 2018312 и 1958489, выданных Moulton, описан амортизатор, который работает, как устройство с поршневым цилиндром двойного действия, поглощающее удар.

В Патенте США № 1201622, выданном Putnam, описано устройство с четырехпоршневым цилиндром для поглощения удара в железнодорожном транспортном средстве.

В Патенте США № 444182, выданном Robinson, описано воздушное пружинное устройство, причем как поршень, так и цилиндр имеют соединение шаровой муфтой для присоединения к раме тележки с одной стороны и к балансиру с другой.

Раскрытие изобретения

В целом, в этом документе подробно описан пневматический цилиндр, который содержит корпус цилиндра, безнапорную головку, полый шток поршня, головку поршня и толкатель. Корпус цилиндра имеет впускное отверстие. Безнапорная головка присоединена к концу корпуса цилиндра. Полый шток поршня содержит открытый конец и закрытый конец. По меньшей мере часть полого штока поршня расположена внутри безнапорной головки. Головка поршня связана с полым штоком поршня и образует закрытый конец полого штока поршня. Головка поршня расположена внутри корпуса цилиндра и выполнена с возможностью смещения относительно корпуса цилиндра. Толкатель содержит вставляемый конец и соединительный конец. Вставляемый конец вставлен внутрь полого штока поршня для обеспечения дугообразного перемещения толкателя относительно головки поршня.

Корпус цилиндра и безнапорная головка могут содержать сопрягаемые установочные фланцы для прикрепления безнапорной головки к корпусу цилиндра. Головка поршня и связанный шток поршня могут быть выполнены с возможностью осевого смещения в корпусе цилиндра. Соединительный конец толкателя может содержать U-образную установочную скобу. Безнапорная головка может содержать направляющую полого штока и уплотнение полого штока. Как направляющая полого штока, так и уплотнение полого штока зацеплены с возможностью скольжения с полым штоком поршня. Головка поршня может иметь направляющую поршня и поршневое уплотнение, причем как направляющая поршня, так и поршневое уплотнение могут быть зацеплены с возможностью скольжения с корпусом цилиндра. В безнапорной головке может быть предусмотрен выпуск. Корпус цилиндра может содержать установочную часть.

В другом варианте осуществления пневматический цилиндр, в общем, содержит корпус цилиндра, безнапорную головку, полый шток поршня, головку поршня, толкатель и держатель толкателя. Корпус цилиндра содержит впускное отверстие. Безнапорная головка присоединена к концу корпуса цилиндра. Полый шток поршня содержит открытый конец и закрытый конец, причем по меньшей мере часть полого штока поршня расположена внутри безнапорной головки. Головка поршня связана с полым штоком поршня и образует закрытый конец полого штока поршня. Головка поршня расположена внутри корпуса цилиндра и выполнена с возможностью смещения относительно корпуса цилиндра. Толкатель содержит вставляемый конец и соединительный конец, причем вставляемый конец вставлен внутрь полого штока поршня. Держатель толкателя прикреплен к полому штоку поршня и дополнительно присоединен к толкателю для обеспечения дугообразного перемещения толкателя относительно головки поршня.

Корпус цилиндра и безнапорная головка могут содержать сопрягаемые установочные фланцы для прикрепления безнапорной головки к корпусу цилиндра. Головка поршня и связанный шток поршня могут быть выполнены с возможностью осевого смещения в корпусе цилиндра. Соединительный конец толкателя может содержать U-образную установочную скобу. Безнапорная головка может содержать направляющую полого штока и уплотнение полого штока. Как направляющая полого штока, так и уплотнение полого штока зацеплены с возможностью скольжения с полым штоком поршня. Головка поршня может иметь направляющую поршня и поршневое уплотнение, причем как направляющая поршня, так и поршневое уплотнение могут быть зацеплены с возможностью скольжения с корпусом цилиндра. В безнапорной головке может быть предусмотрен выпуск. Корпус цилиндра может содержать установочную часть. Держатель толкателя может поддерживать штифт держателя, проходящий через толкатель так, что толкатель перемещается со штоком поршня во время его перемещения. В еще одном варианте осуществления пневматический цилиндр содержит корпус цилиндра, безнапорную головку, полый шток поршня, головку поршня, толкатель и эластомерное кольцо. Корпус цилиндра содержит впускное отверстие. Безнапорная головка присоединена к концу корпуса цилиндра. Полый шток поршня содержит открытый конец и закрытый конец, причем по меньшей мере часть полого штока поршня расположена внутри безнапорной головки. Головка поршня связана с полым штоком поршня и образует закрытый конец полого штока поршня. Головка поршня расположена внутри корпуса цилиндра и выполнена с возможностью смещения относительно корпуса цилиндра. Толкатель содержит вставляемый конец и соединительный конец, причем вставляемый конец вставлен внутрь полого штока поршня. Эластомерное кольцо концентрично расположено вокруг вставляемого конца толкателя и зацеплено с полым штоком поршня для обеспечения дугообразного перемещения толкателя относительно головки поршня. Эластомерное кольцо может содержать цельное резиновое кольцо. Эластомерное кольцо может быть посажено на фланец, образованный вблизи от вставляемого конца толкателя.

Дополнительные подробности и преимущества будут понятны при прочтении последующего подробного описания при его рассмотрении совместно с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид пневматического цилиндра согласно одному варианту осуществления;

Фиг.2 представляет собой вид в разобранном состоянии в перспективе пневматического цилиндра, изображенного на фиг.1;

Фиг.3 представляет собой вид спереди цилиндра, изображенного на фиг.1;

Фиг.4 представляет собой вид в разрезе пневматического цилиндра по линиям 4-4 на фиг.1;

Фиг.5 представляет собой вид в разрезе пневматического цилиндра по линиям 5-5 на фиг.1;

Фиг.6 представляет собой вид в разрезе пневматического цилиндра согласно другому варианту осуществления; и

Фиг.7 представляет собой вид в разрезе пневматического цилиндра согласно дополнительному варианту осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения

В целях описания в дальнейшем в этом документе термины, обозначающие ориентацию в пространстве, если они используются, будут относиться к описанию ориентации указанного варианта осуществления на прилагаемых чертежах или к описанию иным способом в последующем подробном описании. Тем не менее следует понимать, что варианты осуществления, описанные в дальнейшем в этом документе, могут подразумевать множество альтернативных изменений и вариантов осуществления. Также следует понимать, что конкретный пневматический цилиндр, проиллюстрированный в прилагаемых чертежах и описанный в этом документе, является просто иллюстративным и не должен рассматриваться, как ограничивающий.

В одном варианте осуществления, изображенном на фиг.1-5, пневматический цилиндр 1 включает в себя корпус 10 цилиндра, безнапорную головку 40, полый шток 50 поршня, головку 70 поршня и толкатель 80. Корпус 10 цилиндра имеет установочный фланец 11 и впускное отверстие 13. Впускное отверстие 13 может быть присоединено к источнику сжатого воздуха (не показан). Безнапорная головка 40 имеет установочный фланец 41, соответствующий форме и размерам установочного фланца 11 корпуса 10 цилиндра. Соответственно, корпус 10 цилиндра и безнапорная головка 40 могут быть соединены посредством сопряжения соответствующих установочных фланцев 11, 41 для образования замкнутого пространства внутри корпуса 10 цилиндра и безнапорной головки 40. Установочные фланцы могут затем быть прикреплены друг к другу посредством болтов 47 и гаек 48, которые вставлены в соответствующие сквозные отверстия. Установочное уплотнение 49 может быть расположено между установочными фланцами 11, 41 перед их прикреплением друг к другу. Несмотря на то что безнапорная головка 40 и корпус 10 цилиндра изображены на фиг.1-5 прикрепленными посредством болтов 47 и гаек 48, для прикрепления безнапорной головки 40 к корпусу 10 цилиндра может быть использовано любое подходящее устройство. Кроме того, корпус 10 цилиндра может включать в себя установочную часть 15 на наружной поверхности корпуса 10 цилиндра для прикрепления пневматического цилиндра 1 к базовой детали. В некоторых вариантах осуществления, как видно из фиг.1 и 2, установочная часть 15 представляет собой пару установочных лап 16.

Безнапорная головка 40 может дополнительно включать в себя выпуск 43 с фильтром 45, расположенным внутри выпуска 43. Выпуск 43 позволяет воздуху покидать пневматический цилиндр 1 во время применения или выдвижения пневматического цилиндра 1. Кроме того, выпуск 43 позволяет атмосферному воздуху входить в безнапорную головку 40 пневматического цилиндра 1 для обеспечения соответствующего возврата пневматического цилиндра 1.

Полый шток 50 поршня имеет закрытый конец 52 и открытый конец 54. Полый шток 50 поршня имеет пару отверстий 56 под установочный винт и сквозное отверстие 57 под штифт, расположенные в области открытого конца 54. Отверстия 56 под установочный винт и сквозное отверстие 57 под штифт направлены, по существу, перпендикулярно продольной оси полого штока 50 поршня. Головка 70 поршня прикреплена к полому штоку 50 поршня, образуя закрытый конец 52 полого штока 50 поршня. Головка 70 поршня расположена внутри корпуса 10 цилиндра и вместе с полым штоком 50 поршня выполнена с возможностью смещения относительно корпуса 10 цилиндра и безнапорной головки 40. Головка 70 поршня включает в себя по меньшей мере одну направляющую 72 и поршневое уплотнение 74, которые зацеплены с возможностью скольжения с корпусом 10 цилиндра. Кроме того, безнапорная головка 40 включает в себя направляющую 60 полого штока и уплотнение 62 полого штока, которые зацеплены с возможностью скольжения с полым штоком 50 поршня. Как видно из фиг.4 и 5, головка 70 поршня включает в себя две направляющие 72, расположенные с каждой стороны поршневого уплотнения 74. Направляющая 60 полого штока и уплотнение 62 полого штока могут быть расположены рядом друг с другом. Уплотнения 62, 74 и направляющие 60, 72 могут быть уплотнениями и направляющими с низким коэффициентом трения. Например, направляющие 60, 72 могут быть выполнены из политетрафторэтилена (PTFE) и, в частности, из PTFE, наполненного бронзой.

Толкатель 80 имеет вставляемый конец 82 и соединительный конец 83. Вставляемый конец 82 толкателя 80 вставлен внутрь полого штока 50 поршня так, что вставляемый конец 82 расположен рядом с закрытым концом 52 полого штока 50 поршня. Толкатель 80 может дополнительно включать в себя эластомерное кольцо 104 (показано на фиг.6), расположенное соосно вокруг вставляемого конца 82 толкателя 80, которое ниже будет описано подробнее. Круглое кольцо может быть выполнено из резины или любого другого подходящего материала.

Для обеспечения перемещения толкателя 80 с полым штоком 50 поршня, когда пневматический цилиндр 1 возвращается в нерабочее положение пневматического цилиндра 1, толкатель 80 прикреплен к полому штоку 50 поршня держателем 90 толкателя. Держатель 90 толкателя расположен концентрично вокруг полого штока 50 поршня и прикреплен к полому штоку 50 поршня посредством установочных винтов 92, вставленных через отверстия 95 под установочный винт держателя 90 толкателя и отверстия 56 под установочный винт полого штока 50 поршня. Штифт 97 держателя вставляется через противоположные сквозные отверстия 99 под штифт в держателе 90 толкателя и сквозное отверстие 85 под фиксирующий штифт в толкателе 80 для прикрепления держателя 90 толкателя к полому штоку 50 поршня, находящемуся внутри него. Для закрепления штифта 97 держателя в сквозных отверстиях 99 под штифт может быть использован шплинт 100.

При введении сжатого воздуха через впускное отверстие 13 корпуса 10 цилиндра давление воздуха действует на головку 70 поршня для смещения головки 70 поршня в направлении безнапорной головки 40. Полый шток 50 поршня с толкателем 80 посредством этого выдвигается из безнапорной головки 40 для передачи усилия через соединительный конец 83 к толкателю 80. Головка 70 поршня, полый шток 50 поршня и толкатель 80 могут быть возвращены в их исходное положение посредством веса структуры, к которой присоединен корпус 10 цилиндра.

В иллюстративном и предпочтительном применении пневматический цилиндр 1 может быть использован на платформе локомотива. В частности, пневматический цилиндр 1 может быть использован для передачи усилий через тележку (не показана) локомотива, в то же время, компенсируя нелинейное перемещение толкателя 80 и изменения размера и расположения элементов тележки локомотива. Как описано выше и как видно из фиг.1-5, полый шток 50 поршня заключает в себе толкатель 80 и выполняет функцию передачи усилий поршня линейно вдоль продольной оси пневматического цилиндра 1 для сохранения перемещения поршня, параллельного стенке корпуса 10 цилиндра. Кроме того, вставляемый конец 82 толкателя 80 и полый шток 50 поршня позволяют толкателю 80 поворачиваться в полом штоке 50 поршня. Поворотное перемещение толкателя 80 учитывает допуски зазоров в тележке локомотива, которые вызывают изменения точки прикрепления соединительного конца 83 толкателя 80 к локомотиву, таким образом, облегчая установку и уменьшая затраты посредством обеспечения элементов локомотива с более низкими допусками. Более того, из-за соединений тележки локомотива поворотный элемент толкателя 80 позволяет толкателю 80 перемещаться по дуге, по мере того, как пневматический цилиндр 1 осуществляет работу. Это дугообразное перемещение обозначено стрелками А на фиг.5.

Как описано выше и как видно из фиг.4 и 5, безнапорная головка 40 включает в себя направляющую 60 полого штока и уплотнение 62 полого штока для предотвращения физического контакта между полым штоком 50 поршня и безнапорной головкой 40. Кроме того, головка 70 поршня включает в себя направляющую 72 и поршневое уплотнение 74 для предотвращения физического контакта между головкой 70 поршня и корпусом 10 цилиндра. Расположение уплотнений 62, 74 и направляющих 60, 72 обращено к неосевым, то есть боковым нагрузкам, передаваемым к элементам пневматического цилиндра 1 от оснастки тележки локомотива. Более того, уплотнения 62, 74 и направляющие 60, 72 улучшают характеристики реакции пневматического цилиндра 1 на модуляцию управляющего давления.

В другом варианте осуществления, изображенном на фиг.6, эластомерное кольцо 104 концентрично расположено вокруг вставляемого конца 82 толкателя 80 и уменьшает дрожание толкателя 80 внутри полого штока 50 поршня, но, тем не менее, обеспечивает возможность дугообразного перемещения толкателя 80 относительно головки 70 поршня, связанной с полым штоком 50 поршня. Эластомерное кольцо 104 может быть выполнено из резины или подобного гибкого в поджатом состоянии материала. Как правило, эластомерное кольцо 104 посажено на фланец 108, образованный вблизи от вставляемого конца 82 толкателя 80, как видно из фиг.6. Эластомерное кольцо 104 обеспечивает возможность такого же дугообразного перемещения, как снова изображено стрелками А на фиг.6, толкателя 80 относительно головки 70 поршня, связанной с полым штоком 50 поршня, как в предыдущих вариантах осуществления. Цилиндр, изображенный на фиг.6, может также включать в себя держатель 90 толкателя, описанный выше и изображенный на фиг.5.

В дополнительном варианте осуществления, изображенном на фиг.7, головка 70 поршня, полый шток 50 поршня и толкатель 80 могут быть возвращены в их исходное положение после приведения в действие посредством использования возвратной пружины 120 между головкой 70 поршня и безнапорной головкой 40. В частности, возвратная пружина 120 зацепляется с головкой 70 поршня у одного конца и с опорой 125 пружины у другого конца. Опора 125 пружины зацепляется с уплотнительной набивкой 130, расположенной внутри безнапорной головки 40. Посредством обеспечения возвратной пружины 120, когда давление воздуха удалено из цилиндра, поршень будет втягиваться благодаря усилию возвратной пружины, которая является сжатой во время применения и сдвига головки 70 поршня. Пневматический цилиндр 1 также включает в себя эластомерное кольцо 104, концентрично расположенное вокруг вставляемого конца 82 толкателя 80, как описано выше относительно фиг.6. Более того, пневматический цилиндр 1, изображенный на фиг.7, не включает в себя направляющую 60 полого штока и уплотнение 62 полого штока, расположенные на безнапорной головке 40. Пневматический цилиндр 1, изображенный на фиг.7, также не включает в себя направляющие 72, расположенные на головке 70 поршня.

Более того, вариант осуществления пневматического цилиндра 1, изображенный на фиг.1-5, также может включать в себя возвратную пружину 120, опору 125 пружины и уплотнительную набивку 130, как видно из фиг.7. Пневматический цилиндр 1, изображенный на фиг.1-5, тогда будет возвращаться в его исходное положение после приведения в действие посредством смещающего действия возвратной пружины 120.

Несмотря на то что в вышеприведенном описании были описаны варианты осуществления пневматического цилиндра для использования на платформе локомотива, специалисту в данной области техники будет понятно, что возможны дополнения и изменения этих вариантов осуществления, не выходящие за рамки объема и сущности изобретения. Соответственно, вышеприведенное описание является иллюстративным, а не ограничивающим. Изобретение, описанное выше, определено в прилагаемой формуле изобретения, и все изменения изобретения, которые попадают в смысл и в диапазон эквивалентности формулы изобретения, должны находиться в рамках их объема.