ЧЕЛНОЧНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ И ГИДРОПРИВОДНОЙ КОМПРЕССОР

ЧЕЛНОЧНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ И ГИДРОПРИВОДНОЙ КОМПРЕССОР


RU (11) 2321770 (13) C1

(51) МПК
F04B 35/02 (2006.01)
F04B 39/10 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.05.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006134565/06 
(22) Дата подачи заявки: 2006.09.28 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.09.28 
(45) Опубликовано: 2008.04.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: БАШТА Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. - М.: Машиностроение, 1972, с.127,128, рис.90. RU 2215187 C1, 27.10.2003. SU 442314 A, 15.12.1974. SU 183074 A, 05.07.1966. SU 89087 A, 25.02.1950. US 5564912 A, 15.10.1996. US 2141731 A, 27.12.1938. 
(72) Автор(ы): Ловцов Александр Викторович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ООО "Конструкторское бюро ЧКЗ-ЮГСОН" (RU) 
Адрес для переписки: 620049, г.Екатеринбург, пер. Автоматики, 8, оф.202, ООО "КБ ЧКЗ-ЮГСОН" 

(54) ЧЕЛНОЧНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ И ГИДРОПРИВОДНОЙ КОМПРЕССОР

Устройство предназначено для использования в компрессорной технике для создания высоких давлений. Челночный переключатель содержит полый корпус, соединенные с ним и оппозитно размещенные цилиндры равного диаметра, снабженные отверстиями со штуцерами в днищах. Челночный механизм выполнен в виде соединенных единым штоком и установленных в цилиндрах поршней. В штоке выполнен паз, в котором размещен шарнирно соединенный с коромыслом ролик. Коромысло снабжено соединенной с ним с помощью шарнира скользящей полой втулкой. Внутренняя поверхность корпуса имеет кольцевой выступ. Между выступом и втулкой установлена пружина. Противоположный ролику конец коромысла шарнирно соединен с упирающейся в дно корпуса неподвижной вставкой с помощью рычага. Между шарниром противоположного ролику конца коромысла и шарниром втулки размещена серьга, соединенная шарнирно с коромыслом и рабочим органом внешнего устройства. Цилиндры снабжены дополнительными отверстиями со штуцерами в боковых стенках в зоне корпуса переключателя. Гидроприводной компрессор включает в себя насос, соосно размещенные компрессорный цилиндр и два гидроцилиндра с жестко соединенными между собой поршнями и две основные масляные магистрали, соединяющие насос с гидроцилиндрами. Компрессор дополнительно снабжен челночным переключателем указанной выше конструкции и двухступенчатым золотниковым распределителем гидроусиления, состоящим из золотников первой и второй ступени. Серьга челночного переключателя соединена с плунжером золотника первой ступени. Штуцера в днище одного из цилиндров челночного переключателя и в боковой стенке того же цилиндра соединены трубопроводами с одной из основных масляных магистралей в зоне гидроцилиндра. Соответственно штуцера в днище и боковой стенке другого цилиндра челночного переключателя соединены со второй масляной магистралью. Между точками соединения на магистралях размещены сужающие устройства. Упрощается конструкция и увеличивается надежность работы гидроприводного компрессора. 2 н.п.ф-лы, 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Настоящее изобретение относится к области гидроприводных устройств и элементов гидравлических систем и может быть, в частности, использовано в компрессорной технике для создания высоких давлений газов. В современной технике значительную роль играют компрессоры с гидравлическим приводом. Особенно это относится к газовой промышленности, использующей подобные аппараты в составе автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (см., например, «Компрессорное машиностроение», Обзорная информация. Серия ХМ-5, А.Х.Сафин и др., «Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции», ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1986, стр.33-45).

Надежность работы компрессорных станций с гидроприводом зависит от рационального выбора управляющих устройств, одной из наиболее важных функций которых является изменение направления потока жидкости.

Известен переключатель направления потока жидкости, выполненный в виде клапанов, на которые с помощью тяги с выступами воздействуют связанные с клапанами рычаги (см., например, патент US 5564912, F04B 17/00, Oct. 15, 1996). Недостаток подобного переключателя состоит в том, что тяга приводится в возвратно-поступательное движение собственно рабочими поршнями гидравлического насоса, что снижает надежность работы устройства в целом.

Наиболее близким к настоящему изобретению является конструкция переключателя, выполненного в виде челночного клапана с ломающимся шарниром, предназначенного, в основном, для автоматического подключения потребителя к основной или дублирующей гидросистеме (см., например, Т.М.Башта «Гидропривод и гидропневмоавтоматика», М., Изд. «Машиностроение», 1972, стр.127-128). Основной недостаток подобного переключателя состоит в том, что он не может воздействовать на внешние устройства, и собственно переключающая функция реализуется непосредственно конструкцией клапана. Это определяет неприменимость челночного переключателя подобного типа в гидросистемах, где необходимо воздействие, например, на наиболее часто используемые золотниковые устройства.

В случае работы гидроприводного компрессора необходимо обеспечить непрерывное колебательное прямолинейное движение рабочего органа исполнительного гидродвигателя.

Известен гидроприводной компрессор в составе гидросистемы, в которой управление осуществляется автоматически действующим двухпозиционным распределителем и разгрузочными клапанами последовательного включения с управлением с помощью давления жидкости, перепускаемой в свою очередь предохранительными клапанами (см., например, Т.М.Башта «Гидропривод и гидропневмоавтоматика», М., Изд. «Машиностроение», 1972. стр.211). Основной недостаток подобной гидросистемы состоит в следующем. При работе компрессора с гидравлическим приводом обычно происходит заполнение некоторой емкости, в которой в начале процесса заполнения практически отсутствует повышенное давление газа. Однако срабатывание предохранительных клапанов происходит только при давлении, превышающем принятое конечное давление сжатого газа в емкости. Неизбежные при этом скачки давления разрушительно воздействуют на магистрали рабочей жидкости и приводят в итоге к выходу из строя гидравлической системы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является гидроприводной компрессор, в котором поршни компрессорных цилиндров имеют возможность взаимодействия с золотником гидрораспределителя через соответствующий механизм переключения и досылочное устройство релейного типа (см., патент RU №2215187, 7 F04B 35/02, опубликовано 27.10.2003 - «Гидроприводной компрессор»). В данном случае исключен основной недостаток, присущий вышеописанному аналогу. Но это достигнуто за счет значительного усложнения конструкция гидродвигателя из-за внесения необходимых для его работы внутренних конструктивных элементов (собственно механизм переключения сложной конструкции встроен в гидроприводной компрессор), что крайне нежелательно.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в создании челночного переключателя нового типа и конструкции гидроприводного компрессора с усовершенствованной гидросистемой.

Достигаемый технический результат состоит в увеличении надежности работы гидроприводного компрессора и в упрощении схемы управления его работой.

Для достижения технического результата в челночном переключателе, включающем полый корпус, соединенные с ним и оппозитно размещенные цилиндры равного диаметра, снабженные отверстиями со штуцерами в днищах, и челночный механизм в виде соединенных единым штоком и установленных в цилиндрах поршней, в штоке выполнен паз, в котором размещен шарнирно соединенный с коромыслом ролик, коромысло снабжено соединенной с ним с помощью шарнира скользящей полой втулкой, внутренняя поверхность корпуса имеет кольцевой выступ, между выступом и втулкой установлена пружина, противоположный ролику конец коромысла шарнирно соединен с упирающейся в дно корпуса неподвижной вставкой с помощью рычага, между шарниром противоположного ролику конца коромысла и шарниром втулки размещена серьга, соединенная шарнирно с коромыслом и рабочим органом внешнего устройства, причем цилиндры снабжены дополнительными отверстиями со штуцерами в боковых стенках в зоне корпуса переключателя.

Гидроприводной компрессор, включающий насос, соосно размещенные компрессорный цилиндр и два гидроцилиндра с жестко соединенными между собой поршнями и две основные масляные магистрали, соединяющие насос с гидроцилиндрами, дополнительно снабжен челночным переключателем указанной выше конструкции и двухступенчатым золотниковым распределителем гидроусиления, состоящим из золотников первой и второй ступени, серьга челночного переключателя соединена с плунжером золотника первой ступени, штуцера в днище одного из цилиндров челночного переключателя и в боковой стенке того же цилиндра соединены трубопроводами с одной из основных масляных магистралей в зоне гидроцилиндра, соответственно штуцера в днище и боковой стенке другого цилиндра челночного переключателя соединены со второй масляной магистралью, причем между точками соединения на магистралях размещены сужающие устройства.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Для работы устройств распределения и регулирования потока рабочей жидкости в гидросистемах целесообразно использовать свойства самой рабочей жидкости, в основном ее давление и перепады последнего. В случае, когда управляющее усилие на золотник представляет собой сигнал малой мощности, в гидропривод вводят специальное устройство, усиливающее входной сигнал до значения, способного переместить плунжер золотника. Широко известно (см., например, Т.М.Башта «Гидропривод и гидропневмоавтоматика», М., Изд. «Машиностроение», 1972. стр.169) применение в качестве такого специального устройства двухступенчатого золотникового распределителя гидроусиления, состоящего из золотников первой (золотник-пилот) и второй ступени (главный золотник). Перестановка основного золотника осуществляется по сигналам золотника-пилота. При работе гидроприводного компрессора целесообразно использование аналогичной схемы переключения, но с существенным отличием: золотник первой ступени перемещается под воздействием челночного переключателя, который в свою очередь меняет положение под воздействием изменяющегося давления и потока рабочей жидкости в основных масляных магистралях.

В челночном переключателе предлагаемой конструкции предусмотрены отверстия со штуцерами в каждом цилиндре, причем указанные отверстия, по сути, размещены по обе стороны размещенных в цилиндрах поршней. Каждый цилиндр, благодаря отверстиям со штуцерами, соединен с одной из основных масляных магистралей, причем между точками соединения на масляных магистралях установлены сужающие устройства. Собственно сужающие устройства могут быть выполнены, например, в виде обычных диафрагм. Установка сужающих устройств позволяет в качестве управляющего сигнала для работы челночного переключателя использовать не только собственно давление рабочей жидкости, но и возникающий перепад давления.

Конструкция челночного переключателя и конструкция гидроприводного компрессора, в состав которого включен данный челночный переключатель, в виде схемы приведена на чертеже.

Челночный переключатель включает полый корпус 1. С корпусом 1 соединены оппозитно размещенные цилиндры 2 и 3 равного диаметра. Днища 4 и 5 цилиндров 2 и 3 снабжены отверстиями со штуцерами 6 и 7. Челночный механизм включает в себя установленные в цилиндрах 2 и 3 поршни 8 и 9, соединенные между собой единым штоком 10. В штоке 10 выполнен паз 11, в котором размещен шарнирно соединенный с коромыслом 12 ролик 13. Коромысло 12 снабжено шарнирно соединенной с ним скользящей полой втулкой 14. Внутренняя поверхность корпуса 1 имеет кольцевой выступ 15. Между выступом 15 и втулкой 14 размещена пружина 16. Противоположный ролику 13 конец коромысла 12 шарнирно соединен с упирающейся в дно корпуса неподвижной вставкой 17 с помощью рычага 18. Между шарниром 19 на конце коромысла 12 и шарниром 20 втулки 14 размещена серьга 21, соединенная шарнирно с коромыслом 12 и рабочим органом 22 внешнего устройства (конкретно в данном случае внешним устройством является золотник первой ступени двухступенчатого золотникового распределителя гидроусиления, а рабочим органом внешнего устройства соответственно является плунжер золотника). Боковые стенки цилиндров 2 и 3 в зоне корпуса 1 снабжены отверстиями со штуцерами 23 и 24. Поршни 8 и 9 разделяют цилиндры 2 и 3 на полости 25, 26, 27 и 28.

Челночный переключатель по настоящему изобретению работает следующим образом (рассматривается только принцип работы челночного переключателя; конкретно его работа в составе гидроприводного компрессора будет рассмотрена ниже).

Подключение к соответствующим точкам гидротранспортных магистралей штуцеров 6 и 7 в днищах 4 и 5 цилиндров 2 и 3, соединенных оппозитно с корпусом 1 переключателя, и штуцеров 23 и 24, расположенных в боковых стенках цилиндров 2 и 3, а следовательно, возникающее определенное давление в полостях 25, 26, 27 и 28 приводит к разным усилиям, воздействующим на поршни 8 и 9. Например, при превышении усилия, действующего на поршень 8, над усилием на поршень 9 поршни 8 и 9, связанные между собой штоком 10, перемещаются вправо. При этом ролик 13 движется вверх в пазу 11. Вверх движется и скользящая втулка 14, сжимая пружину 16, размещенную между скользящей втулкой 14 и кольцевым выступом 15. Движение вверх коромысла 12 и одновременный его поворот в шарнирном соединении с втулкой 14 при наличии шарнирного же соединения коромысла 12 с роликом 13 имеет следствием поворот рычага 18, благодаря шарниру 19 и шарнирному соединению конца коромысла 12 с неподвижной вставкой 17. При этом поворот и смещение влево претерпевает серьга 21, что приводит к смещению влево рабочего органа 22 внешнего устройства. В итоге смещений конец коромысла 12, противоположный ролику 13, занимает крайнее левое положение, которое далее удерживается пружиной 16 до момента изменения усилий на поршни 8 и 9.

Гидроприводной компрессор включает в себя насос (на чертеже не показан), соосно размещенные компрессорный цилиндр 29 и два гидроцилиндра 30 и 31. Поршни 32 и 33, установленные в гидроцилиндрах, и поршень 34, установленный в компрессорном цилиндре 29, жестко связаны между собой. Насос соединен с гидроцилиндрами 30 и 31 двумя основными масляными магистралями 35 и 36. Гидроприводной компрессор содержит в своем составе челночный переключатель описанной выше конструкции. Штуцера 6 и 23 левого цилиндра 2 челночного переключателя соединены с левой основной масляной магистралью 35. Штуцера 7 и 24 правого цилиндра 3 челночного переключателя соединены с правой основной масляной магистралью 36 (необходимо отметить, что термины «правое и левое» применены только для представленного на на чертеже изображения). Между точками соединения на левой 35 и правой 36 основных масляных магистралях размещены сужающие устройства 37 и 38. В состав гидроприводного компрессора входит также двухступенчатый золотниковый распределитель гидроусиления, состоящий из золотника 39 первой ступени с плунжером 22 - рабочим органом внешнего устройства, которым в данном случае и является золотник 39 первой ступени, и золотника 40 второй ступени. Серьга 21 шарнирно соединена с плунжером 22 золотника 39 первой ступени. Золотник 39 первой и золотник 40 второй ступени гидравлически связаны между собой обычным образом с помощью линий 41, 42, 43 и 44.

Гидроприводной компрессор работает следующим образом.

В положении челночного переключателя, изображенном на фиг.1, нагнетание масла в полость цилиндра 30 проходит через основную масляную магистраль 35. При этом плунжер 22 золотника 39 первой ступени находится в крайнем правом положении, и давление масла, создаваемое насосом, воздействует на плунжер золотника 40 второй ступени двухступенчатого золотникового распределителя гидроусиления и удерживает его в крайнем левом положении благодаря связи обеих ступеней линиями 41 и 42. При поступлении масла под давлением осуществляется перемещение поршней 32, 33 и 34 вправо. Газ сжимается в правой полости компрессорного цилиндра 29. Из полости гидроцилиндра 31 масло по основной масляной магистрали 36 поступает с малым давлением в приемник насоса.

Между точками соединения штуцеров 6 и 23 челночного переключателя с основной масляной магистралью 35 установлено сужающее устройство 37. Следствием течения масла через сужающее устройство является снижение давления в полости 25 против давления масла в полости 27 цилиндра 2 челночного переключателя. На поршень 8, следовательно, действует усилие, направленное влево. Между точками соединения штуцеров 7 и 24 челночного переключателя с основной масляной магистралью 36 установлено сужающее устройство 38. Следствием течения масла через сужающее устройство 38 является снижение давления в полости 28 против давления масла в полости 26 цилиндра 3 челночного переключателя. На поршень 9, следовательно, действует усилие, также направленное влево. Этими усилиями и определяется размещение нижнего конца коромысла 12, а следовательно, и плунжера 22 в крайнем правом положении.

При достижении поршнями 32, 33 и 34 крайнего правого положения необходимо изменить направление потока масла. От насоса масло необходимо направить в полость правого гидроцилиндра 31. Это происходит автоматически следующим образом. При достижении поршнями 32, 33 и 34 крайнего правого положения прекращается подача масла в полость гидроцилиндра 30 и слив масла из гидроцилиндра 31. На сужающих устройствах 37 и 38 исчезает перепад давления. Полости 25 и 27 цилиндра 2 челночного прерывателя находятся под равным, но высоким давлением. Полости 26 и 28 цилиндра 31 также находятся под равным, но низким давлением. На поршень 8 из-за наличия штока 10 справа и слева действуют разные усилия. Суммарное усилие направлено вправо. При этом происходит изменение положения челночного переключателя: нижний конец коромысла 12 перемещается в крайнее левое положение, соответственно в крайнее левое положение перемещается плунжер 22 золотника 39 первой ступени. Благодаря линиям 43 и 44 давлением масла плунжер золотника 40 второй ступени перемещается в крайнее правое положение, открывая путь маслу от насоса по основной масляной магистрали 36 в полость гидроцилиндра 31. Поршни 32, 33 и 34 движутся влево. При достижении ими крайнего левого положения процесс повторяется в обратном направлении.

При реализации настоящего изобретения исключены броски давления масла, имеющие место при работе аналога. При реализации настоящего изобретения исключены усложнения конструкции собственно гидродвигателя, имеющие место в прототипе. Применение челночного переключателя новой конструкции, двухступенчатого золотникового распределителя гидроусиления с соответствующими связями приводит к упрощению конструкции гидроприводного компрессора и к значительному увеличению надежности его эксплуатации.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Челночный переключатель, включающий полый корпус, соединенные с ним и оппозитно размещенные цилиндры равного диаметра, снабженные отверстиями со штуцерами в днищах, челночный механизм в виде соединенных единым штоком и установленных в цилиндрах поршней, отличающийся тем, что в штоке выполнен паз, в котором размещен шарнирно соединенный с коромыслом ролик, коромысло снабжено соединенной с ним с помощью шарнира скользящей полой втулкой, внутренняя поверхность корпуса имеет кольцевой выступ, между выступом и втулкой установлена пружина, противоположный ролику конец коромысла шарнирно соединен с упирающейся в дно корпуса неподвижной вставкой с помощью рычага, между шарниром противоположного ролику конца коромысла и шарниром втулки размещена серьга, соединенная шарнирно с коромыслом и рабочим органом внешнего устройства, причем цилиндры снабжены дополнительными отверстиями со штуцерами в боковых стенках в зоне корпуса переключателя.

2. Гидроприводной компрессор, включающий насос, соосно размещенные компрессорный цилиндр и два гидроцилиндра с жестко соединенными между собой поршнями и две основные масляные магистрали, соединяющие насос с гидроцилиндрами, отличающийся тем, что гидроприводной компрессор дополнительно снабжен челночным переключателем по п.1 и двухступенчатым золотниковым распределителем гидроусиления, состоящим из золотников первой и второй ступени, серьга челночного переключателя соединена с плунжером золотника первой ступени, штуцера в днище одного из цилиндров челночного переключателя и в боковой стенке того же цилиндра соединены трубопроводами с одной из основных масляных магистралей в зоне гидроцилиндра, соответственно штуцера в днище и боковой стенке другого цилиндра челночного переключателя соединены со второй масляной магистралью, причем между точками соединения на магистралях размещены сужающие устройства.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru