RU216673U1 – Dvojčinný hydraulický válec – Patenty Google

Číslo publikace RU216673U1 RU216673U1 RU2022128584U RU2022128584U RU216673U1 RU 216673 U1 RU216673 U1 RU 216673U1 U2022128584 RU 2022128584 2022128584 U RU 2022128584 U RU2022128584 U RU 2022128584 U RU 216673 U1 RU216673 U1 RU 216673U1 Oprávnění RU Rusko Dosavadní stav klíčová slova 2022 typ 11 datum těsnění pístnice-03 kryt RU2022128584U Ostatní jazyky Angličtina ( en ) Vynálezce Konstantin Veniaminovich Bulashov Původní pověřenec Zharov Kirill Eduardovich Datum podání 2022-11-03 Datum zveřejnění 2023-02-17 2022-11-03 Eduardillovi Zharov Kirtical 2023 Eduardillovi Zharov-fil02 17 Schválena žádost Kritický 2023-02-17 Zveřejnění publikace RU216673U1 Kritický patent/RU216673U1/ru

snímky

Abstraktní

Užitný vzor se týká strojírenství, zejména v oblasti těžebního průmyslu, a lze jej použít v hydraulickém systému zařízení určeného k technologickému vrtání studní. Užitný vzor popisuje dvojčinný hydraulický válec sestávající z předního (4) krytu se stěračem (11) a zadního (26) krytu objímky (1), oboustranně uzavřeného, ​​uvnitř kterého je umístěna tyč (2) s nasazeným pístem se závitem (3), zajištěným pomocí aretačního prvku ve tvaru šroubu (6), distanční objímkou ​​(5) nasazenou na píst (2) nasazenou na píst a 3) přední víko (3) je opatřeno skupinou těsnících a vodicích kroužků, přičemž mezi pístem (5) a tyčí (4) je namontován přídavný těsnicí kroužek (3) s ochranným kroužkem (2), mezi předním víkem (7) a objímkou ​​(13) je instalován těsnicí kroužek (4) s ochranným kroužkem (1), přičemž skupina těsnicích kroužků (8, 12) se skládá z předního krytu (18) pístu (19) těsnicí prvek a předepínací prvek a má zuby (3) na vnějším průměru podél obvodu. Technický výsledek spočívá ve zvýšení provozní spolehlivosti hydraulického válce.

Popis

Užitný vzor se týká strojírenství a lze jej použít v těžebním průmyslu, zejména v hydraulickém systému zařízení určených pro technologické vrtání studní.

DOSAVADNÍ STAV TECHNIKY

Jsou známy dvojčinné hydraulické válce, které obsahují pouzdro s kryty, píst s tyčí instalovanou v pouzdru pro vytvoření dutin pístu a tyče, kanály pro přívod a odvod pracovní tekutiny (Marutov V.A., Pavlovsky S.A. Hydraulic cylinders. Moskva: Mashinostroenie, 1966, str. 89, 91 76).

Je znám dvojčinný hydraulický válec, obsahující válcové těleso s krytem, ​​píst s tyčí spojenou s krytem, ​​instalovaný s možností pohybu vůči krytu a tělesu o hodnotu plného zdvihu, pouzdro umístěné uvnitř tělesa s možností podélného pohybu a zakrývání pístu, přičemž těleso a pouzdro jsou opatřeny omezovači zdvihu, respektive pro pouzdro a píst, provedený na povrchu pístu, který je spojen s matným výstupkem na tělese pístu nejmenším průměrem a s prstencovým výstupkem na těle – podél největšího průměru a těsněním protilehlých ploch (autorský certifikát SU 985482 A1, zveřejněno 30.12.1982).

Z popisu patentu na vynález RU 2200880 C1, publikovaného. 20.03.2003 je znám hydraulický válec, který obsahuje pouzdro, dutou tyč umístěnou uvnitř válce pro provádění vratného rotačního pohybu a vybavený pístem nainstalovaným v jeho spodní části; uvedený píst tvoří podpístové a nadpístové dutiny. Zvýšené spolehlivosti je dosaženo díky skutečnosti, že hydraulický válec je vybaven obtokovou trubkou umístěnou v tyči pro vytvoření prstencových a axiálních kanálů pro přívod pracovní tekutiny pod tlakem; axiální kanál je spojen s dutinou pod pístem a kruhový kanál je spojen s dutinou nad pístem; stěna tělesa je opatřena obtokovým kanálem s ventilem pro spojení nadpístové dutiny tělesa s podpístovou dutinou, když je píst ve spodní nebo mezilehlé poloze; z horního konce je tyč utěsněna vůči pouzdru pomocí těsnící jednotky, která obsahuje pouzdro s přírubou, zajištěné v pouzdru šroubovým spojem, a následující prvky umístěné v prstencové mezeře mezi tyčí a vnitřní plochou pouzdra: nosné pouzdro, víceřadé těsnění, přítlačné pouzdro a přítlačná matice; objímka má nad přírubou válcovou část, opatřenou vnitřním závitem pro přítlačnou matici; výška tlakové manžety není menší než výška víceřadého těsnění; Výška víceřadého těsnění je od 0,50 do 1,0 průměru tyče a vnitřní průměr manžety je od 1,2 do 1,5 průměru tyče v místě, kde je těsnění instalováno.

Z popisu patentu na užitný vzor RU 54115 U1, publikovaný. 10.06.2006 je znám dvojčinný hydraulický válec, sestávající z oboustranně uzavřeného pouzdra, uvnitř kterého je umístěna tyč s na ní namontovaným pístem, zajištěným pomocí zajišťovacího prvku, vyznačující se tím, že šířka pístu je větší nebo rovna délce jeho sedla na tyči, přičemž vzdálenost od zajišťovacího prvku k axiálnímu konci na pístu je větší než vzdálenost na sedle na sedle nebo je stejná nebo stejná.

Z popisu patentu na vynález RU 2442028 C1, publikovaného. 10.02.2012 je znám hydraulický válec obsahující sestavu objímky, hlavní tyč, píst s těsnícími a vodícími prvky podpěry, ložiskovou skříň s těsnicími a vodícími prvky, oko tyče klouzající po vodorovné ploše, vyznačující se tím, že je opatřen vnitřními a vnějšími podpěrami navzájem spojenými dutou tyčí, jejíž zdvih se rovná části zdvihu tyče válce.

Známá provedení však nemají dostatečné technické a provozní vlastnosti pro dlouhodobý a spolehlivý provoz hydraulických válců. Výsledkem je, že posledně jmenované vyžadují časté opravy k výměně vadných konstrukčních dílů.

Deklarované technické řešení tak nabízí vylepšenou konstrukci zaměřenou na zvýšení provozní spolehlivosti dvojčinných pístových hydraulických válců.

PODSTATA UŽITKOVÉHO MODELU

V současné době je potřeba vyvinout spolehlivější konstrukce hydraulických válců. To souvisí s rychlým vývojem techniky směrem ke zvyšování pracovního úsilí a zdvihů, pracovních tlaků a spotřeby energie. Například ve zdvihacích a vrtacích zařízeních se začaly používat hydraulické válce se zdvihem větším než 10 m, všeobecně se uplatňovaly pracovní tlaky do 50 MPa a stále častěji se používají válce s průměrem pístu 250 mm a více. Tím se bezpečnostní rezervy a odolnost proti zničení částí hydraulického válce za těchto podmínek zpravidla snižují. Spolehlivost těsnících prvků je také snížena, protože se zvětšováním průměru válců a jejich deformací pod tlakem se zvětšují mezery, dochází k vytlačování těsnění, v důsledku čehož dochází k excentricitám a průhybům v podpěrných jednotkách tyče a pístu, což je extrémně nežádoucí, protože to přispívá ke zkreslení tyče ve válci a tím ke zvýšení pracovní síly na válci, a tím ke zvýšení hydraulického zatížení. Tím se současně zhorší provozní podmínky těsnění a sníží se bezpečnostní rezerva tyče proti podélnému zatížení.

Úkolem, k jehož řešení nárokované technické řešení směřuje, je odstranit nedostatky předchozí úrovně technologie.

Technický výsledek spočívá ve zvýšení provozní spolehlivosti hydraulického válce.

Za provozní spolehlivost se považuje soubor vlastností hydraulického válce, které zajišťují jeho bezporuchový provoz v době mezi opravami a zachování jeho vlastních provozních vlastností.

Zadaného technického výsledku je dosaženo díky konstrukci dvojčinného hydraulického válce skládajícího se z předního krytu uzavřeného oboustranně stěračem a zadního krytu manžety, uvnitř kterého je umístěna tyč s namontovaným pístem se závitem, zajištěná pomocí zajišťovacího prvku ve formě šroubu, distanční manžeta nainstalovaná na tyči a umístěná v blízkosti pístu, kde je mezi pístem, ochranným kroužkem a těsnicím kroužkem namontován přídavný vodicí kroužek a těsnicí kroužek s těsnicí skupinou pístu a pístnice, mezi přední víko a objímku je navíc instalován těsnicí kroužek s ochranným kroužkem, přičemž skupina těsnicích kroužků pístu a předního víka se skládá z těsnicího prvku a předpínacího prvku a na vnějším průměru má po obvodu zuby.

U většiny konstrukčních řešení je píst zajištěn k tyči závitem pomocí pojistného kroužku nebo matice. V některých případech je píst našroubován přímo na tyč. Při vysokých tlacích s malými průměry tyčí může dojít k přetížení závitů. Mnoho hydraulických válců pracuje v mechanismech vystavených vibracím, které mohou způsobit uvolnění nebo uvolnění matice (i když je tam závlačka) zajišťující píst.

Zvýšení provozní spolehlivosti u deklarovaného řešení je realizováno díky přítomnosti zajišťovacího šroubu v konstrukci.

Přítomnost distančního pouzdra vybaveného vodicími kroužky působícími podél tyče a podél pouzdra, které těsně přiléhá k pístu, je další oporou pro pístovou stranu tyče, snižuje tlak na pouzdro, přičemž výrazně zvyšuje rameno, se kterým válec přebírá radiální zatížení, také pomáhá zajistit zvýšenou provozní spolehlivost dvojčinného hydraulického válce.

Vývojářům užitného vzoru se také podařilo snížit negativní vliv tlaku, viskózní pracovní kapaliny při nízkých provozních teplotách a velkých rozměrech na provozní spolehlivost hydraulického válce díky přítomnosti optimálně zvolených těsnících kroužků v konstrukci a konstrukčních vlastnostech dvojčinných těsnicích kroužků.

Protože těsnění v navrhovaném hydraulickém válci pracují při velmi vysokém tlaku (asi 50 MPa), je za účelem zmenšení mezer mezi kovovými částmi na skupině těsnících kroužků umístěných mezi pístem a pístnicí a mezi předním krytem a objímkou ​​umístěn opěrný a vodicí (ochranný) kroužek.

V tomto případě jsou těsnicí kroužky pístu a předního krytu dvojčinné, skládající se ze dvou prvků a opatřené na vnějším průměru po obvodu zuby, které ovlivňují pružnou deformaci hran, protože v místě kontaktu s kovovými povrchy je vytvořena dostatečná přítlačná síla k vytvoření optimálního olejového filmu mezi těsnicí hranou a kovovým povrchem, který eliminuje únik pracovní kapaliny, a zuby, což také umožňuje zvýšení provozní spolehlivosti válce, což zase snižuje provozní spolehlivost válce, což zajišťuje dobré mazání.

Užitný vzor je blíže vysvětlen na následujících výkresech.
STRUČNÝ POPIS VÝKRESŮ
Obr. 1 ukazuje deklarovaný dvojčinný hydraulický válec ve 3D formátu.

Obr. 2 ukazuje dvojčinný hydraulický válec podle uvedeného příkladu se zdvihem pístu 4980 mm v řezu ve dvou rovinách.

Obr. 3 znázorňuje provedení těsnicího kroužku dvojčinného pístu a předního krytu, který sestává z těsnicího prvku a předpínacího prvku a má na vnějším průměru po obvodu zuby.

Obr. 4 znázorňuje konstrukci stěrače.
REALIZACE UŽITKOVÉHO MODELU

Hydraulický válec (viz obr. 1) má objímku (1), tyč (2), píst se závitem (3), přední (4) a zadní (26) kryt. Pouzdro (1) a tyč (2) obsahují podpěry (24 a 25), které jsou připevněny k pohonu a přenášejí na něj sílu při dopředném a zpětném zdvihu pístu (3). Píst (3) rozděluje celý objem objímky (1) na dutiny pístu (22) a tyče (23). Píst (3) je spojen s tyčí (2) pomocí závitu a proti vyšroubování je chráněn zajišťovacím prvkem vytvořeným ve formě zajišťovacího šroubu (6). Dále je mezi tyčí (2) a pístem (3) těsnicí kroužek (7) s ochranným kroužkem (13), který zajišťuje těsnost spoje mezi tyčí (2) a pístem (3). Na vnějším průměru pístu (3) jsou na vnějším průměru po obvodu dva dvojčinné těsnicí kroužky (18) se zuby (27), které zajišťují těsnost oddělení dutin do dutin pístu (22) a tyče (23). Vedle nich jsou instalovány dva vodicí kroužky (15). Vodicí kroužky (15) drží píst (3) koaxiálně s objímkou ​​(1) a absorbují radiální zatížení na píst (3). Vedle pístu (3) v dutině (23) tyče je instalována distanční objímka (5) s vodícími kroužky (16 a 17) působícími podél tyče (2) a podél objímky (1). Distanční pouzdro (5) slouží k zamezení radiálního zatížení tyče (2) a pístu (3) při relativně velkém zdvihu pístu (3) pro zvětšení jeho dosedací plochy. Přední kryt (4) obsahuje dva dvojčinné tyčové těsnicí kroužky (19) se zuby (27) na vnějším průměru po obvodu, stěrač (11) a tři vodící kroužky (14). Kroužek (23) nejblíže dutině tyče (14) zajišťuje těsnost spoje mezi tyčí (3) a předním krytem (4), druhý prstenec (14) umožňuje snížit tloušťku olejového filmu na povrchu tyče (3). Vodicí kroužky (14) drží tyč koaxiálně s předním krytem (4) a absorbují radiální zatížení na tyč (3). Stěrka (11) odstraňuje nečistoty z povrchu tyče, což zabraňuje předčasnému opotřebení těsnících a vodicích kroužků. Mezi předním krytem (4) a manžetou (1) je těsnící kroužek (8) s ochranným kroužkem (12), který zajišťuje těsnost spoje mezi manžetou (1) a předním krytem (4). Těsnicí kroužek (9) chrání závitový spoj víka (4) před vodou a nečistotami. Jsou zde také zátky (10), které zablokují nevyužitý přívod oleje (20) do dutiny pístu (22) a přívod oleje (21) do dutiny tyče (23).

Princip činnosti dvojčinného pístového hydraulického válce.

Hydraulický válec funguje díky rozdílu tlaku oleje v dutinách pístu a tyče. Při působení tlaku na dutinu pístu působí na celou plochu pístu a vytváří sílu, která tlačí píst směrem k přednímu krytu a olej z dutiny pístnice do hydraulického vedení přes přívod oleje k němu. Když je tlak aplikován na dutinu pístnice, působí na plochu pístu mínus plocha průřezu pístnice a vytváří sílu, která tlačí píst směrem k zadnímu krytu válce a olej z dutiny pístu do hydraulického vedení přes zásobu oleje v zadním krytu. Když je zajištěn přívod oleje do obou dutin, píst (a tyč) jsou drženy ve stabilní poloze.

Konkrétní příklad provedení dvojčinného pístového hydraulického válce se zvýšeným zdvihem pístu dle nárokovaného užitného vzoru je na Obr. 2.

Průměr pístu: 110 mm.
Průměr tyče je 80 mm.
Zdvih pístu: 4980 mm.
Pracovní tlak – 30 MPa.
Teoretická síla na tyč: při vysunutí – až 270,8 kN při zatažení – až 127,6 kN.

Vypočtená tlaková síla působící na vysunutou tyč ∅80 mm na základě podmínky stability (koeficient redukce délky λ=1, bezpečnostní faktor K₃=2), ne více než 19 kN.

V mobilní hydraulice je často nutné použít hydraulické válce s velkým zdvihem, ale tyto požadavky nejlépe splňují teleskopické hydraulické válce.

Délka standardního teleskopického válce ve složeném stavu se obvykle pohybuje od 20 % do 40 % délky válce po roztažení. Proto, když je instalační prostor omezený, ale vyžaduje se velký zdvih, je teleskopický hydraulický válec nejlepším řešením.

Například pro vyložení sklápěče musí být korba nakloněna pod úhlem 60 stupňů. Pokud korbu sklápěče vybavíte standardním hydraulickým válcem, korba se nebude moci vrátit do vodorovné polohy, protože délka hydraulického válce mu bude překážet, i když je tyč válce zcela zasunutá. Teleskopický válec usnadňuje řešení tohoto problému.

Teleskopické hydraulické válce jsou v podstatě jednoduché stroje, ale jejich úspěšná činnost ve spojení s dalšími součástmi systému závisí na pochopení toho, jak fungují. Pochopení principů fungování teleskopických válců umožní jejich integraci do stávajícího zařízení technicky spolehlivým a nákladově efektivním způsobem.

Konstrukce teleskopického hydraulického válce

Teleskopické válce, jak už jejich název napovídá, jsou konstruovány na principu dalekohledu – úseky kovové trubky jsou zasazeny do sebe. Sekce s největším průměrem se nazývá hlavní sekce, sekce s menším průměrem, které se zasouvají do hlavní sekce, se často nazývají stupně a sekce s nejmenším průměrem se někdy nazývá plunžr.

V praxi se válce s celkovým počtem sekcí větším než šest používají zřídka. Je možné navrhnout hydraulický válec s větším počtem sekcí, ale takové provedení bude nestabilní.

Teleskopický válec se typicky rozprostírá od větší části k menší části. Tzn., že nejprve se vysune sekce s větším průměrem (do které se zasunou všechny sekce s menším průměrem), a jakmile se zcela vytáhne, začne se vytahovat sekce s menším průměrem. Tento postup se bude opakovat s každou sekcí, dokud nebude prodloužena sekce s nejmenším průměrem. A naopak: při zasouvání se sekce s menším průměrem nejprve zcela stáhne, poté se začne zatahovat další a tak dále. Proces pokračuje, dokud nejsou všechny sekce vtaženy do hlavní sekce.

Hlavní typy teleskopických hydraulických válců

Stejně jako standardní hydraulické válce jsou i teleskopické hydraulické válce jednočinné a dvojčinné.

Jednočinné hydraulické válce jsou vysouvány hydraulickým tlakem a zatahovány gravitací nebo vnější mechanickou silou. Jednočinné válce se používají tam, kde na válec vždy působí nějaké zatížení, které jej vrátí do původní polohy. Klasické jednočinné teleskopické válce se instalují například na sklápěče. Olej pod tlakem způsobí, že se části válců vysunou a zvednou korbu sklápěče. Když je přívod tlaku odstraněn, hmotnost vozidla způsobí zatažení válců. Dvojčinné hydraulické válce se vysouvají a zasouvají pod tlakem oleje. Používají se v podmínkách, kdy na hydraulický válec nepůsobí žádná vnější síla, která způsobí zatažení pístnice. Jedním z klasických příkladů použití dvojčinných hydraulických válců je jejich použití při návrhu korby popelářského vozu. Horizontálně uložený teleskopický hydraulický válec stlačuje naložený odpad, působí na desku v korbě, poté se tyč zatáhne do původní polohy, deska se odsune, čímž se získá možnost naložení dalšího odpadu.

Sekce teleskopického hydraulického válce jsou neseny ložisky. Vzdálenost mezi ložisky určuje míru překrytí jedné části válce s jinou částí. Obecně by se tato vzdálenost měla zvětšovat se zvyšující se celkovou délkou zdvihu, aby se zabránilo prohýbání válce pod tíhou prodloužených sekcí a také hmotností nákladu.

V konstrukci teleskopického hydraulického válce se používá několik různých typů těsnění. Typ použitých těsnění a jejich umístění závisí na konstrukci hydraulického válce a liší se u každého jednotlivého výrobce.

Dvojčinné teleskopické hydraulické válce

K vysunutí dvojčinného válce dochází stejným způsobem jako k vysunutí válce jednočinného.

K zatažení dvojčinného válce dochází za účasti těsnění na každém pohyblivém úseku – na vnější straně každé vysunuté oblasti a na vnitřní straně oblasti, ze které vybíhá. Otvory pro přívod oleje jsou umístěny nad pístem v tělese sekce. Retrakční port je typicky umístěn v horní části sekce s nejmenším průměrem. Přes tento port vstupuje olej do nejmenší sekce. Olej proniká mezi vnější průměr menší části a vnitřní průměr větší části. Tlak vytvořený v tomto objemu způsobí, že se menší sekce přesune do větší sekce. Jakmile je tato sekce zcela zasunuta, otevře se port pro přívod oleje v další sekci. Proces stahování pokračuje automaticky, dokud nejsou všechny sekce zasunuty do hlavní sekce.

Umístění zatahovacího portu v horní části nejmenší sekce je typické pro konstrukce dvojčinných teleskopických válců, nicméně toto umístění portu vyžaduje různé hadice, systémy ochrany hadic a speciální navijáky hadic pro přepravu oleje do horní části vysouvací sekce. Většina konstrukcí dvojčinných teleskopických hydraulických válců má oba porty pro přívod oleje umístěné v nejmenší sekci nebo plunžru, tyto válce jsou navrženy tak, že nejmenší sekce nebo plunžr zůstává nehybný a největší a nejtěžší sekce se pohybuje, když se válec vysouvá. V některých případech jsou dvojčinné teleskopické válce konstruovány tak, že oba porty jsou umístěny ve stacionární větší části. Možnost takového provedení hydraulického válce je dána jak rozměry válce (průměr, zdvih), tak i počtem sekcí.

Kombinace vlastností jednočinných a dvojčinných teleskopických hydraulických válců

Existuje několik neobvyklých typů teleskopických hydraulických válců určených pro specifické provozní podmínky. Například výrobci zařízení na výrobu ropy používají k umístění vrtné soupravy speciální kombinaci jednočinných a dvojčinných sekcí. Vrtné soupravy se přepravují vodorovně v přívěsech. K posunutí vrtné soupravy do svislé polohy se používají speciální teleskopické hydraulické válce. Po ukončení práce vrtné soupravy ji teleskopický hydraulický válec vrátí do vodorovné polohy. Jakmile se souprava začne naklánět, není potřeba žádná další síla, protože Vlivem gravitace a vlastní hmotnosti zaujme vodorovnou polohu, což také způsobí zatažení válce. Jinými slovy, hydraulický válec vyžaduje tlak pouze v první fázi zatahovacího zdvihu, poté funguje jako jednočinný hydraulický válec. V takových případech je nejmenší sekce hydraulického válce navržena jako dvoučinná sekce hydraulického válce, zatímco zbývající sekce jsou navrženy jako jednočinné. Nejmenší sekce zajišťuje jak zvednutí vrtné soupravy, tak její návrat do vodorovné polohy. Tento typ teleskopických hydraulických válců je často konstruován s „přeskakovací částí“. Přeskočením sekce v konstrukci teleskopického hydraulického válce je možné zvýšit účinnou plochu a zatahovací sílu nejmenší sekce.

Konstantní rychlost a konstantní hodnota síly

Speciální konstrukce teleskopického hydraulického válce, u kterého jsou všechny sekce vysouvány současně, umožňuje dosažení konstantní rychlosti a konstantního tahu během celého procesu vysouvání nebo zatahování. Tento typ hydraulických válců se používá ve vrtných hlavicích pro podzemní důlní provozy, kde je potřeba zajistit přesně tyto parametry na malém prostoru.