HU201387B - Hydraulic cylinder of quick return - Google Patents

Description

A találmány tárgya gyors visszatérési! hidraulikus henger, amelynek a dugattyúja illetve hengere hidraulikus munkaközeg átáramlására szolgáló zárható nyílásokkal van ellátva.

Leírásunk elején leszögezzük, hogy jóllehet a szövegben mindenütt hidraulikus henger és hidraulikus munkaközeg szerepel, természetszerűleg folyadékokon kívül gázok is változtatás nélkül felhasználhatók a találmány szerinti gyors visszatérésű henger esetében.

Ilyen típusú hengereket a műszaki élet számos területén, egyre növekvő számban alkalmaznak. Hidraulikus munkahengereket nem csupán a hagyományos sajtolástechnika területén, hanem pozicionáló berendezésekben, kezelőberendezésekben és a robottechnikában is alkalmaznak, és ezek a hengerek az említett berendezések, készülékek nélkülözhetetlen elemeivé váltak. Alkalmazásukat és elterjedésüket elősegítette az a felismerés, hogy egy munkahenger révén az elmozdulással egyidejűleg erőáttétel is megvalósítható. A szűk munkaközeg vezetékek és belső szelepátmérők miatt viszonylag csekély a munkahengerek állítási sebessége, ez mai ismereteink szerint lényegesen nem gyorsítható. Kívánatosnak tűnik azonban legalább a munkahengerek visszaállításának meggyorsítása, ami az említett szűk keresztmetszetű helyeken a hidraulikus munkaközeg erős melegedéséhez, esetenkénti túlhev üléséhez vezet.

A GB 2 080 421 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan hidraulikus munkahengert ismertet, melynek alkalmazási területéül elsősorban nyersanyagok fémmegmunkáló szerszámon történő áthajtását nevezi meg. A munkahenger két végében egy-egy beömlőnyílás illetve kiömlőnyílás van kialakítva, melyek meghatározzák a munkahenger dugattyújának működési útját. A dugattyú önmagában ismert módon tomítetten van a hengerben megvezetve és egyetlen tömör tömbből van kialakítva, míg a dugattyúfenéken koncentrikusan olyan nyílás van kiképezve, amely a dugattyúszár üregével és a dugattyúszáron és a dugattyú feletti tartományban kiképzett kiömlőnyílásokkal együtt összekötött csatornát alkot a dugattyú két oldalán kialakított munkakamrák között. Ez az összekötőcsatorna a hidraulikus munkaközeg átaramlását szabályozó szeleppel van ellátva oly módon, hogy az üreges dugattyúszáron belül egy további, a dugattyúfenék felé eső végén zsákfurattal ellátott záróhüvely van a dugattyúszárban csúsztathatóan megvezetve, amely másik végével nyomórugón át egyben a megmunkáló szerszámgép kilökőelemét is alkotó tolórúdon támaszkodik fel. Ez a kialakítás az alkalmazási területnek megfelelően arra a célra szolgál, hogy amint a dugattyú elérte kívánt pozícióját a dugattyúszárral ellentétes irányban, akkor a kiömlőnyílás elzárásával, pontosabban kis mennyiségű munkaközeg visszaárumoltatásával a záróhüvely a munkaközeg növekvő térfogatigényének hatására a nyomórugót összenyomva elmozdul úgy. hogy a munkaközeg számára szabaddá válik az út a dugattyúfenék központi nyílásán a dugattyászár üregén és a kiömlőnyílásokon keresztül a másik munkakamrába, de mivel a dugattyúfenék nagyobb felülete miatt a dugattyúnak arra az oldalára nagyobb nyomás hat, a dugattyú visszafelé kiinduló helyzete irányába fog elmozdulni. A fentiekből látható, hogy a dugattyú reverzáló mozgása automatikusan bekövetkezik minden olyan esetben, ha a kiömlőnyíláson keresztül a folyadék valamilyen természetes (például nagy terhelés) vagy természetellenes (például dugulás) oknál fogva nem tud kifolyni, azaz a dugattyú mozgását egyedül a leírásban ismertetett kialakítás révén nem lehet mindig kézben tartani. A megoldás találmányom szemszögéből nézve további hiányossága, hogy a dugattyúfenék központi nyílásán, a dugattyúszár üregén és a kiömlőnyílásokon át a hidraulika folyadék a szűk keresztmetszetek miatt csupán igen kis sebességgel tud átfolyni, ami egyrészt a dugattyú lassú visszaállásában, másrészt a munkaközeg túlzott felmelegedésében jelentkezik, ami ennek a hidraulikus hengernek az alkalmazási területét erősen leszűkíti.

A találmánnyal célunk olyan gyors visszatérésű hidraulikus henger kialakítása, amely az ismert hidraulikus munkahengerek összes előnyeinek megtartása mellett igen gyors alaphelyzetbe állításra ad lehetőséget anélkül, hogy az őt működtető munkaközeg meg nem engedett módon melegedne, így elkerülve a munkaközeg idő előtti öregedését.

A kitűzött feladatot olyan gyors visszatérésű hidraulikus hengerrel oldottuk meg, amelynél a dugatytyúfenék illetve a hengerfenék a hidraulikus munkaközeg átáramlására szolgáló zárható nyílásokkal van ellátva.

Ezt a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a dugattyúfeneket három egymásra helyezett tárcsával alakítottuk ki, ahol a két szélső, átömlő nyílásokkal rendelkező tárcsa között a két szélső tárcsa nyílásaival elállítása révén takarásba hozható nyílásokkal rendelkező középső tárcsa van mozgathatóan elrendezve.

A találmány szerinti gyors visszatérésű hidraulikus henger egy előnyös kiviteli alakja értelmében a két szélső tárcsa és a közöttük lévő középső tárcsa nyílásai körcikk alakúak.

A találmány egy további előnyös kiviteli alakja értelmében a tárcsák egybeeső nyílásai kör alakúak.

A találmány szerinti henger egy előnyös továbbfejlesztése értelmében a hidraulikus henger dugatytyúfenekében illetve hengerfenekében kiképzett nyílások hengeres elzárókkal vannak társítva és a hengeres elzárók a henger tengelye körül sugárirányban vannak elrendezve és a henger tengelyének közvetlen közelében csonkakúpfogazáson át állnak egymással alakzáró kapcsolatban. Ennél a kiviteli alaknál egyetlen hengeres elzáró elállítása esetén is az összes többi hengeres elzáró is megfelelő mértékben elállítódik.

Az utóbb felsorolt esetben előnyös, ha legalább egy hengeres elzáró egy henger tengelyén túlnyúló és fogasléccel működtetett hengeres fogazással van ellátva. Ilyen esetekben előnyös, ha a találmány értelmében a hengeres elzárók hidraulikus vezérlőhajtással vagy pedig egy másik lehetséges kiviteli alak értelmében pneumatikus vezérlőhajtással vagy pedig mágneses vezérlőhajtással vannak társítva.

Ugyancsak előnyös a találmány értelmében olyan kiviteli alakja, amelynél a henger körülötte koncentrikusan elrendezett körgyűrűalakú vezérlőhengerrel van ellátva, amelynek dugattyúja mechanikusan van a henger dugattyújával összekapcsolva.

Előnyös továbbá, ha a két szélső tárcsa között mozgathatóul! elrendezett középső tárcsa csavarvonal alakú vezérlőéllel rendelkező excentrikus ékkel van társítva.

HU 201387 Β

Ebben az esetben előnyös, ha a középső tárcsához vagy az excentrikus ékhez visszaállító rugó van hozzárendelve.

Végül, de nem utolsó sorban előnyös a találmány szerinti henger olyan kiviteli alakja, amelynél egy a dugattyúrúdban megvezetett működtetőrúd spirális horonnyal van ellátva, amely a mozgatható középső tárcsa belső nyúlványával kapcsolódik, amelynek révén a működtetőrúd axiális elmozgatásával a spirális horonyban mozgó nyúlvány a középső tárcsát meghatározott szöggel elfordítja.

A találmányt az alábbiakban a mellékelt rajz segítségével ismertetjük részletesebben, amelyen a gyors visszatérési hidraulikus henger néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti gyors visszatérésű hidraulikus henger egy lehetséges kiviteli alakjának hosszmetszete, a

2. ábrán az 1. ábra II-II vonal mentén vett keresztmetszete látható, a

3. ábra hengeres elzárókkal ellátott dugattyúfenékkel rendelkező hidraulikus henger keresztmetszete, a

4. ábrán a 3. ábra 1V-1V vonal mentén vett keresztmetszetét tüntettük fel, az

5. ábra körgyűrűalakú vezérlőhengerrel körülvett hidraulikus henger hosszmetszete, a

6. ábrán az 5. ábra VI-VI vonal mentén vett keresztmetszete, a

7. ábra körcikkalakú vezérlő kivágással és visszaállító rugóval rendelkező középső tárcsa felülnézete, a

8. ábrán a működtetőrúd mágneses hajtása látható, a

9. ábra hidraulikus vezérlőhajtás vázlatos hosszmetszete, és a

10. ábra a 9. ábra szerinti vezérlőhajtás X-X vonal mentén vett keresztmetszete.

Az 1. ábrán olyan gyors visszaállású hidraulikus 10 henger vázlatát tüntettük fel, amelyben hidraulikus (vagy akár gáznemű) munkaközeg található. A hidraulikus munkaközeget 12, 13 csatlakozások juttatják a rajzon fel nem tüntetett munkaközeg forrástól a 10 henger terébe, illetve abból vissza a munkaközeg forráshoz. A bemutatott 10 henger munkavégzési üteme alatt a hidraulikus munkaközeg a 12 csatlakozáson keresztül át áramlik a 10 henger első 14 hengerterébe. Mivel a 10 henger dugattyújának 15 dugattyúfeneke zárt, ezért a bevezetett hidraulikus munkaközeg a 10 henger dugattyúját lefelé mozgatja. A munkalöket sebessége a szükséges erő-út-áttétel miatt meglehetősen alacsony. A dugattyú visszaállása során, amely lényegében a 10 henger üresjáratának felel meg, a dugattyúnak sokkal gyorsabban kellene visszaállnia, mint a hasznos munkavégzés során. A 10 henger 12, 13 csatlakozásainak szűk keresztmetszete miatt ez azonban csak rendkívül nagy átömlési sebességek mellett lenne végrehajtható, mely következtében a hidraulikus munkaközeg erősen, gyakran meg nem engedett mértékben melegedne. Ez azután magával hozza a hidraulikus munkaközeg gyors öregedését, viszkozitásának nem kívánt megváltozását, és más, káros változásokat.

Az eddig sajnos elkerülhetetlen hátrányok kivédésére 10 henger 15 dugattyúfeneke lezárható 16 nyílásokkal van ellátva, amelyek a dugattyú visszaállása során lehetővé teszik a hidraulikus munkaközeg közvetlen átömlését az első 14 hengertérből a második 17 hengertérbe.

A 10 henger 12, 13 csatlakozásain keresztül ebben az esetben csupán annyi hidraulikus munkaközegnek kell be- illetve kiáramlania, hogy a 18 dugattyúrúd kitolódása által a 10 henger belsejében lévő változó térfogatot a hidraulikus munkaközeg bevezetése vagy elvezetése kiegyenlítse. A 10 henger 12, 13 csatlakozásain át a visszatérés során bevezetett és elvezetett hidraulikus munkaközeg térfogatát ily módon jelentős mértékben lecsökkentettük.

A 10 henger 15 dugattyúfeneke 16 nyílásainak lezárására a találmány egyik kiviteli alakja értelmében a 15 dugattyúfeneket három 19, 20, 21 tárcsával alakítottuk ki, melyek közül a két szélső 19, 20 tárcsa a 18 dugattyúrúdhoz van elmozdíthatatlanul erősítve, míg két 19, 20 tárcsa között egy középső tárcsa van elmozgathatóan, pontosabban elfordíthatóan elrendezve. A középső 21 tárcsa olyan szöggel tud elfordulni a rögzített 19, 20 tárcsákhoz képest, hogy az egyes 19, 20, 21 tárcsákban azonos módon kialakított 16 nyílások fedésbe kerüljenek és ezzel lehetővé tegyék a hidraulikus munkaközeg kis ellenállású átáramlását, míg a középső 21 tárcsa másik véghelyzetében a 19, 20 tárcsák 16 nyílásai nem esnek egybe a 21 tárcsa 16 nyílásaival, így a hidraulikus munkaközeg a 10 henger első 14 hengerteréből nem tud akadálymentesen átáramlani a második 17 hengertérbe. A középső 21 tárcsa nyitott és zárt helyzetének vezérlése legegyszerűbb módon a 18 dugattyúrúdon belül elforgathatóan megvezetett működtetőrúddal valósítható meg, melynek segítségével a középső 21 tárcsa a másik két 19, 20 tárcsához képest a szükséges szöggel elfordítható. A működtetőrúd kellő időpontban történő mozgatásával ily módon elérhetjük, hogy a 10 henger minden egyes munkaüteme során a 16 nyílások zárva vannak, míg a 10 henger üresjárásában, a dugattyú visszaállása során a 16 nyílások fedésbe kerülve lehetővé teszik a hidraulikus munkaközeg akadálytalan átáramlását.

Az imént vázolt hatás érhető el a találmány szerinti henger olyan kiviteli alakjával is, ahol a 10 henger 15 dugattyúfeneke helyett a 10 henger fedele és alja van lezárható 16 nyílásokkal ellátva, amelyek kellően nagy keresztmetszetű megkerülővezetékkel vannak egymással összekötve. Ilyen esetekben azonban a 16 nyílások nyitása és lezárása csupán bonyolult módon, nagyobb ráfordítással oldható meg.

A 2. ábrán az 1. ábrán hosszmetszetben feltüntetett 10 henger keresztmetszete látható, amelyen könnyen belátható, hogy a 16 nyílások alakja számtalan különböző változat szerint alakítható ki. A 16 nyílások alakja és nagysága azonban minden esetben úgy van megválasztva, hogy egy lehetőleg nagy átömlési keresztmetszetet biztosító nyitott helyzet mellett egy munkaközeg átáramlás teljességgel meggátló zárt helyzet is biztosított.

A 3. ábrán a találmány szerinti 10 henger olyan kiviteli alakja látható, amely az ismeretetett három 19, 20, 21 tárcsa helyett több. pontosabban nyolc hengeres elzáróval van ellátva, amelyek a 10 henger 24 tengelye körül sugárirányban vannak egyenletesen elrendezve.

A 23 hengeres elzárók a 10 henger 24 tengelyvonala közvetlen közelében csonkakúp 25 fogazáson keresztül vannak egymással összekapcsolva, úgy, hogy egyetlen 23 hengeres elzáró működtetése magával 3

-3HU 201387 Β vonja a többi 23 hengeres elzáró egyidejű és azonos mértékű működtetését is. Erre a célra az egyik 23a hengeres elzáró járulékos hengeres 26 fogazással van ellátva, amely túlnyúlik a 10 henger 24 tengelyvonalán és a vele szemben átmérősen elhelyezett 23b hengeres elzáróban van ellencsapágyazva.Ilymódon egy az ábrán nem látható fogasléc segítségével a hengeres 26 fogazás elfordítható, amely forgó mozgás átadódik a 23a hengeres elzáróra és azzal együtt az összes többi hengeres elzáróra. Ezen a módon a 10 henger 15 dugattyúfeneke kívánság szerint akadálytalanul átengedheti a hidraulikus munkaközeget vagy pedig a 16 nyílások lezárásával a munkaközeg számára áthatolhatatlanná válik. Egyebek vonatkozásában a 15 dugattyúfenék kiképzésére az első példánál leírtak a mérvadók. Az ábrázolt példától eltérően az ismertetett 23 hengeres elzárók a 10 henger fedelében vagy aljában is kiképezhetők, ebben az esetben a már említett megkerülővezeték vagy vezetékek kiépítése is szükséges.

Az 5. ábrán olyan 10 hengert tüntettünk fel, amely a felépítését tekintve alapvetően megegyezik az 1. ábrán látható 10 hengerrel, azonban kívülről gyűrűalakú 27 vezérlőhenger veszi koncentrikusan körül, a 27 vezérlőhenger segítségével a 10 henger alaphelyzetbe állítása önmagában ismert módon pneumatikusan vagy hidraulikusan vezérelhető. Egy sor 28 támrúdon és egy 29 támlapon át a 27 vezérlőhenger 30 dugattyúja a 10 henger 18 dugattyúrúdjával áll összeköttetésben.

Az elsőként említett, háromtárcsás kialakítás középső 21 tárcsájának további vezérlési módja, azaz elforgatást lehetősége látható a 7. ábrán. A 10 henger tengelyvonalából kiindulva a középső 21 tárcsában szektoralakú kivágás van kiképezve, amely csavarvonal alakú vezérlőéllel rendelkező 31 ékkel áll egy vonalban vagy egy felület mentén érintkezésben oly módon, hogy a 22 működtetőrúd függőleges eltolása a középső 21 tárcsa adott szöggel történő elfordulását eredményezi. Amennyiben a 22 működtetőrúd két csavarvonalalakú vezérlőéllel rendelkezik, úgy a középső 21 tárcsa elforgatása és visszaforgatása is megoldható ugyanazzal a 22 működtetőrúddal.

Ha csak egy vezérlőéit használunk, úgy a középső 21 tárcsa visszaállítását 32 visszaáll ítórugó biztosítja, amelyet jóllehet vázlatosan de szintén feltüntettünk a 7. ábrán. A 22 működtetőrúd axiális állítása ismert módon elektromechanikusán, hidraulikusan, pneumatikusan. mágneses úton vagy más hasonló módon végezhető el.

A 8. ábrán a 22 működtetőrúd mozgatására mutatunk be példát. Ezen a vázlatos hosszmetszeten 35 fegyverzet mozog két 33, 34 elektromágnes között. Csupán egyetlen elektromágnes és egy visszaállítórugó is hasonló eredménnyel alkalmazható.

A 9. és 10. ábrán a középső 21 tárcsa hidraulikus vezérlésére mutatunk példát. Az alul fekvő 20 tárcsából egy lényegében köralakú, kisebb átmérőjű 36 szakasz nyúlik ki felfelé és a középső 21 tárcsa lényegében ugyancsak köralakú 37 kimélyedésbe nyúlik bele. Az alsó 20 tárcsa köralakú 36 szakasza hozzávetőleg 220’-os 38 szögtartományban mégegyszer le van csökkentve. A középső 21 tárcsa fokszerű 39 nyúlványa épp ebbe a csökkentett sugarú 38 szögtartományba nyúlik bele. úgy. hogy két 40. 41 hidraulikakamra keletkezik, melyeket a 39 nyúlvány választ szét egymástól. Ha a rajzon csupán szaggatottan jelölt 42, 43 csatornák valamelyikén át hidraulikus munkaközeget juttatunk a 40 vagy 41 hidraulikakamrába, úgy a 39 nyúlványon át a középső 21 tárcsát az alsó és felső 19, 20 tárcsákhoz képest elfordíthatjuk.

A fentiekben ismertetett hidraulikus henger igen gyors visszaállítást tesz lehetővé a jelenleg fennálló hátrányok nélkül. Az ily módon elért előnyök, különösen időmegtakarítás, különösen sorozatgyártásban mutatkozik meg és az időmegtakarítás az előállítási költségek jelentős csökkentését teszi lehetővé.

Végezetül megjegyezzük, hogy a 7. ábrán bemutatott kiviteli alak alternatívájaként a 18 dugattyúrúdban mozgathatóan megvezetett 22 működtetőrúd olyan spirális horonnyal is ellátható, amelybe az állítható középső 21 tárcsa befelé mutató nyúlványa nyúlik bele, így a 22 működtetőrúd függőleges le- illetve felfelé való mozgatásával a középső 21 tárcsa a spirális horonynak köszönhetően meghatározott szöggel elfordul.

Claims (13)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Gyors visszatérésű hidraulikus henger, amelynek dugattyúfeneke illetve hengerfeneke hidraulikus munkaközeg átömlésére szolgáló lezárható nyílásokkal van ellátva, azzal jellemezve, hogy a dugattyúfeneket (15) három tárcsa (19, 20, 21) alkotja, melyek közül a két szélső tárcsa (19, 20), amely a hidraulikus munkaközeg átömlését biztosító nyílásokkal (16) rendelkezik, elmozdíthatatlanul van dugattyúrúdon (18) rögzítve, míg a középső tárcsa (21) nyitott helyzetében a szélső tárcsák (19. 20) nyílásaival (16) egybeeső nyílásokkal (16) van ellátva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a tárcsák (19. 20. 21) nyílásai (16) körcikk alakúak.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a tárcsák (19, 20, 21) nyílásai (16) kör alakúak.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a középső tárcsa (21) csavarvonal alakú vezérlőéllel rendelkező excentrikus ékkel (31) áll működtető kapcsolatban.
5. 5. A 4. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a középső tárcsához (21) visszaállító rugó (32) van hozzárendelve.
6. 6. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a dugattyúrúd (18) belsejében mozgathatóan megvezetett működtetőrúdon (22) spirális horony van kialakítva, amelybe az elfordítható középső tárcsa (21) befelé néző nyúlványa nyúlik bele.
7. 7. Gyors visszatérésű hidraulikus henger, amelynek dugattyúfeneke illetve hengerfeneke hidraulikus munkaközeg átömlésére szolgáló lezárható nyílásokkal van ellátva, azzal jellemezve, hogy a dugattyúfenék (15) nyílásaihoz (16) hengeres elzárók (23) vannak hozzárendelve.
8. 8. A 7. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a hengeres elzárók (23) a henger (10) tengelye (24) körül sugárirányban vannak elrendezve, és a tengely (24) közvetlen közelében csonkakúp fogazáson (25) keresztül állnak egymással működtető kapcsolatban.

   -4HU 201387 Β
9. 9. A 8. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy az egyik hengeres elzáró (23a) a henger (10) tengelyén (24) túlnyúló, fogasléchez kapcsolódó hengeres fogazassál (26) van ellátva.
10. 10. A 9. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a fogasléccel hidraulikus vezérlőhajtás van társítva.
11. 11. A 9. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a fogasléccel pneumatikus vezérlőhajtás van társítva.
12. 12. A 9. igénypont szerinti henger, azzal jellemezve, 5 hogy a fogasléccel mágneses vezérlőhajtás van társítva.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti henger, azzal jellemezve, hogy a hengert (10) körgyűrű alakú vezérlőhenger (27) veszi körül koncentrikusan,

    10 melynek dugattyúja (30) a henger (10) dugattyújával van mechanikusan összekötve.