PL167345B1

PL167345B1 - Pneumatic or hydraulic actuator

Info

Publication number: PL167345B1
Application number: PL29295491A
Authority: PL
Inventors: Stanislaw Kosinski; Wojciech Tkaczyk
Original assignee: Przemyslowy Inst Maszyn Bud
Priority date: 1991-12-23
Filing date: 1991-12-23
Publication date: 1995-08-31
Also published as: PL292954A1

Abstract

1. SHowmik hydrauiizzny lub pneumatyznny składający się z cylindra, tłoczyska i zamocowanego na tłoczysku tłoka, znamienny tym, że główne tłoczysko (2) osadzone jest współosiowo wewnątrz dodatkowego tłoczyska (4) o kształcie rury, którego średnica wewnętrzna jest dopasowana do średnicy zewnętrznej głównego tłoczyska (2), przy czym na dodatkowym tłoczysku (4) zamocowany jest element prowadzący (5), którego zewnętrzny wymiar w płaszczyźnie prostopadłej do osiwzdłużnej głównego tłoczyska (2) odpowiada wewnętrznej średnicy cylindra (1), a przestrzenie wewnętrzne (8,9) cylindra (1) po obu stronach prowadzącego elementu (5) są stale wzajemnie ze sobą połączone.1. Hydrauiizzny or pneumatic SHowmik consisting of a cylinder, piston rod and fixed on the piston rod, characterized in that the main piston rod (2) sits coaxially inside additional tubular piston rod (4), which the inside diameter matches the diameter outer main piston rod (2), whereby on an element is attached to an additional piston rod (4) guide (5) whose external dimension in a plane perpendicular to the principal longitudinal axis the piston rod (2) corresponds to the inner diameter cylinder (1) and internal spaces (8.9) cylinder (1) on both sides of the guide element (5) are constantly interconnected with each other.

Description

Przedmiotem wynalazku jest siłownik hydrauliczny lub pneumatyczny, zwłaszcza o dużym skoku przeznaczony do stosowania w urządzeniach, w których wymagany jest niski ciężar siłownika przy jednoczesnym wymaganiu dużej jego obciążalności na przykład w wysięgnikach teleskopowych żurawi budowlanych.The subject of the invention is a hydraulic or pneumatic actuator, especially with a long stroke, intended for use in devices where a low weight of the actuator is required and at the same time high load capacity is required, for example in telescopic booms of construction cranes.

W znanych siłownikach hydraulicznych zawierających cylinder z umieszczonymi wewnątrz niego tłoczyskiem i tłokiem zwiększenie obciążalności siłami ściskającymi powoduje wzrost ciężaru siłownika wywołany głównie zwiększeniem średnicy tłoczyska, które w siłownikach o dużym skoku, z uwagi na proporcje wymiarowe narażone jest na utratę stateczności spowodowaną wyboczeniem. Zwiększenie przekroju tłoczyska siłownika zastosowanego w układzie wysuwu wysięgnika teleskopowego powoduje wzrost ciężaru osprzętu podnoszącego, co wpływa na ograniczenie charakterystyki udźwigu. Poza tym, zwiększenie średnicy tłoczyska siłownika powoduje, na skutek zmniejszenia powierzchni tłoka po stronie tłoczyska, zmniejszenie siły suwu cofania.In known hydraulic cylinders containing a cylinder with a piston rod and a piston placed inside it, increasing the load capacity of compressive forces causes an increase in the weight of the cylinder, mainly caused by an increase in the diameter of the piston rod, which in cylinders with a long stroke, due to dimensional proportions, is exposed to a loss of stability due to buckling. Increasing the cross-section of the piston rod of the actuator used in the telescopic boom extension system causes an increase in the weight of the lifting equipment, which reduces the lifting capacity. Moreover, increasing the diameter of the cylinder piston rod reduces the force of the retraction stroke by reducing the surface area of the piston on the piston rod side.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiego siłownika, w którym mimo znacznego zwiększenia dopuszczalnych sił ściskających nastąpi tylko niewielki wzrost ciężaru.The object of the invention is to provide a structure of such an actuator in which, despite a significant increase in the allowable compression forces, only a slight increase in weight will occur.

Istota wynalazku polega na tym, że tłoczysko osadzone jest współosiowo wewnątrz dodatkowego tłoczyska o kształcie rury, którego średnica wewnętrzna jest odpowiednioThe essence of the invention consists in the fact that the piston rod is mounted coaxially inside an additional tubular piston rod, the internal diameter of which is appropriately

167 345 dopasowana do średnicy zewnętrznej głównego tłoczyska, przy czym na dodatkowym tłoczysku zamocowany jest element prowadzący, którego zewnętrzny wymiar w płaszczyźnie prostopadłej do osi wzdłużnej głównego tłoczyska odpowiada wewnętrznej średnicy cylindra, a przestrzenie wewnętrzne cylindra po obu stronach prowadzącego elementu są stale wzajemnie ze sobą połączone.167 345 adjusted to the outer diameter of the main piston rod, while a guide element is mounted on the additional piston rod, the external dimension of which in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the main piston rod corresponds to the internal diameter of the cylinder, and the internal spaces of the cylinder on both sides of the leading element are permanently interconnected .

Korzystnie jest, gdy średnica wewnętrzna dodatkowego tłoczyska tworzy ze średnicą zewnętrzną głównego tłoczyska pasowanie umożliwiające wzajemny suwliwy ruch względny obu tłoczysk. W innej korzystnej postaci wynalazku na wewnętrznej powierzchni dodatkowego tłoczyska, którajest luźno spasowana z zewnętrzną powierzchnią głównego tłoczyska, osadzone są co najmniej dwie tuleje prowadzące, których średnice wewnętrzne spasowane są ze średnicą zewnętrzną głównego tłoczyska w sposób umożliwiający wzajemny suwliwy ruch względny obu tłoczysk.Preferably, the inner diameter of the additional piston rod forms a fit with the outer diameter of the main piston rod that allows relative sliding relative movement of both piston rods. In another preferred embodiment of the invention, on the inner surface of the additional piston rod, which is loosely fitted with the outer surface of the main piston rod, at least two guide sleeves are mounted, the internal diameters of which match the external diameter of the main piston rod in a way that allows relative sliding relative movement of both piston rods.

Korzystnie jest także, gdy element prowadzący dodatkowego tłoczyska ma kształt kołnierza, który ma w ściance przelotowe otwory i/lub wybrania na zewnętrznym obwodzie łączące przestrzenie wewnętrzne cylindra po obu stronach elementu prowadzącego. Najkorzystniej jest, gdy długość skoku dodatkowego tłoczyska równa jest w przybliżeniu połowie długości skoku głównego tłoczyska.It is also advantageous for the guiding element of the additional piston rod to have the shape of a flange having through holes and / or recesses in the outer periphery connecting the internal spaces of the cylinder on both sides of the guiding element. Most preferably, the stroke length of the secondary piston rod is approximately half the stroke length of the main piston rod.

Proponowane rozwiązanie może być zastosowane również w siłownikach wielostopniowych (teleskopowych).The proposed solution can also be used in multi-stage (telescopic) actuators.

Siłownik posiadający wymienione powyżej cechy umożliwia, dzięki dodatkowemu podparciu tłoczyska, znaczne zwiększenie siły obciążającej, bez groźby utraty jego stateczności spowodowanej wyboczeniem.Due to the additional support of the piston rod, the cylinder with the above-mentioned features enables a significant increase in the loading force without the risk of losing its stability due to buckling.

Wynalazek umożliwia niemal dwukrotne zwiększenie nośności siłownika w stanie zsuniętym w stosunku do dotychczasowej konstrukcji, przy jednoczesnym zwiększeniu ciężaru siłownika tylko o około 10%.The invention makes it possible to almost double the load capacity of the actuator in the retracted state compared to the previous design, while increasing the weight of the actuator by only about 10%.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia siłównikjednostopniowy według wynalazku w przekroju osiowym, a fig. 2 i fig. 3 przedstawiają dwie postacie elementu prowadzącego dodatkowego tłoczyska w widoku czołowym.The subject of the invention is illustrated in the drawing in which Fig. 1 shows an axial section of a single stage actuator according to the invention, and Figs. 2 and 3 show two forms of an additional piston rod guiding element in front view.

Siłownik (fig.1) składa się z cylindra 1, wewnątrz którego umieszczone jest tłoczysko główne 2 z zamocowanym na jego końcu tłokiem 3. Główne tłoczysko 2 osadzone jest współosiowo wewnątrz mającego kształt rury dodatkowego tłoczyska 4, którego długość równa jest, w przybliżeniu, połowie długości głównego 2. Na końcu dodatkowego tłoczyska 4, od strony tłoka 3, zamocowanyjest trwale element prowadzący 5 mający postać kołnierza. W ściance kołnierza (fig.2 i fig.3) wykonane są otwory przelotowe 6 i/lub obwodowe wybrania 7, poprzez które łączą się wzajemnie przestrzenie wewnętrzne 8, 9 cylindra 1 po obu stronach elementu prowadzącego 5. Średnica zewnętrzna kołnierza 5 jest tak dobrana, że dodatkowe tłoczysko 4 może poruszać się suwliwie względem cyllndra 1. Wewnątrz dodatkowego tłoczyska 4, luźno spasowanego z głównym tłoczyskiem 2, osadzone są tuleje prowadzące 10 spasowane suwliwie z głównym tłoczyskiem 2 oraz, przy końcu wystającym poza długość cylindra 1, umieszczone jest uszczelnienie 11 głównego tłoczyska. U wejścia do przestrzeni roboczej cylindra 1 osadzone jest uszczelnienie 12 dodatkowego tłoczyska. Na głównym tłoczysku 2, na odcinku wystającym poza cylinder, osadzony jest pierścień oporowy 13 ograniczający ruch dodatkowego tłoczyska 4 względem głównego tłoczyska 2. Podczas rozsuwania siłownika dodatkowe tłoczysko 4 jest wypychane z cylindra przez tłok 3, natomiast przy zsuwaniu jest ono wpychane do wnętrza cylindra 1 za pomocą pierścienia oporowego 13 osadzonego na głównym tłoczysku 2, przy czym pierwszą połowę skoku w obu wypadkach stanowi ruch samego głównego tłoczyska 2. Podczas wzajemnego ruchu obu tłoczysk poprzez otwory 6 i/lub wybrania 7, następuje przepływ medium roboczego pomiędzy przestrzeniami wewnętrznymi 8, 9 cylindra.The actuator (fig. 1) consists of a cylinder 1 inside which a main piston 2 is placed with a piston 3 fixed at its end. The main piston rod 2 is mounted coaxially inside a tubular additional piston rod 4, the length of which is approximately half of the main length 2. At the end of the additional piston rod 4, on the piston 3 side, a guide element 5 in the form of a collar is permanently attached. In the wall of the flange (Figs. 2 and 3), through holes 6 and / or peripheral recesses 7 are made, through which the internal spaces 8, 9 of the cylinder 1 connect to each other on both sides of the guide element 5. The outer diameter of the flange 5 is selected in this way that the additional piston rod 4 can move slidably relative to the cylinder 1. Inside the additional piston rod 4, loosely fitted with the main piston rod 2, guide bushings 10 are slidably fit with the main piston rod 2 and, at the end protruding beyond the length of the cylinder 1, a seal 11 is provided main piston rod. At the entrance to the working space of cylinder 1 there is a seal 12 of an additional piston rod. On the main piston rod 2, on the section protruding beyond the cylinder, there is a stop ring 13 limiting the movement of the additional piston rod 4 in relation to the main piston rod 2. During the extension of the cylinder, the additional piston rod 4 is pushed out of the cylinder by the piston 3, while when sliding it is pushed inside the cylinder 1 by means of a stop ring 13 mounted on the main piston rod 2, the first half of the stroke in both cases being the movement of the main piston rod 2 itself. During the mutual movement of both piston rods through the holes 6 and / or recesses 7, the working medium flows between the internal spaces 8, 9 cylinder.

Siłownik ma największą nośność w granicach od 0 do 0,5 skoku przy czym jest ona w tym zakresie na ogół stała, gdyż o jego nośności decyduje najczęściej wytrzymałość cylindra. Podczas drugiej połowy skoku zsuwania siła, jaką wywiera siłownikjest mniejsza z uwagi naThe cylinder has the greatest load capacity in the range from 0 to 0.5 stroke, and it is generally constant in this range, because its load capacity is most often determined by the strength of the cylinder. During the second half of the tipping stroke, the force exerted by the cylinder is reduced due to the

167 345 zmniejszoną powierzchnię działania ciśnienia po stronie tłoczyska. Jest ona zmniejszona o powierzchnię przekroju dodatkowego tłoczyska z jego uszczelnieniem.167 345 reduced pressure area on the piston rod side. It is reduced by the cross-sectional area of the additional piston rod with its sealing.

Aby zsuwanie siłownika mogło odbywać się na całej długości skoku musi być spełniony następujący warunek wymiarowy:In order for the actuator to slide down over the entire stroke length, the following dimensional condition must be met:

n-(Dg-D?) n»(D_o-Dt) . _n4 ~ 4 ’ w którym:n- (Dg-D?) n »(D _o -Dt). _n 4 ~ 4 'where:

Dc - średnica cylindra,Dc - cylinder diameter,

Dt - średnica tłoczyska,Dt - piston rod diameter,

Do - większa ze średnic Du lub Dm, gdzieDo - the larger of the diameters Du or Dm, where

Du - średnica zewnętrzna uszczelnienia dodatkowego tłoczyska,Du - outer diameter of the additional piston rod seal,

Dm - średnica zewnętrzna dodatkowego tłoczyskaDm - outer diameter of the additional piston rod

167 345167 345

Fig. 2Fig. 2

Fig. 3Fig. 3

167 345167 345

Fig. 1Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 1,50 złPrice PLN 1.50

Claims

Patent claims

1. Hydraulic or pneumatic cylinder consisting of a cylinder, a piston rod and a piston mounted on the piston rod, characterized in that the main piston rod (2) is mounted coaxially inside the additional tubular piston rod (4), the internal diameter of which matches the external diameter of the main piston rod (2), while the guide element (5) is mounted on the additional piston rod (4), the outer dimension of which in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the main piston rod (2) corresponds to the inner diameter of the cylinder (1), and the internal spaces (8,9) cylinder (1) on both sides of the guide element (5) are permanently connected to each other.

2. Actuator according to claim The method of claim 1, characterized in that the internal diameter of the additional piston rod (4) forms a fit with the external diameter of the main piston rod (2) enabling relative sliding movement of the two piston rods.

3. Actuator according to claim A method according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the additional piston rod (4), which is loosely fitted with the outer surface of the main piston rod (2), at least two guide sleeves (10) are mounted, the internal diameters of which match the external diameter of the main piston rod ( 2) in a way that allows mutual sliding relative movement of both piston rods.

4. Actuator according to claim The method according to claim 1, characterized in that the guiding element (5) has the shape of a flange, in the wall of which there are through holes (6) connecting the internal spaces (8, 9) of the cylinder (1) on both sides of the guiding element (5).

5. Actuator according to claim The device according to claim 1, characterized in that the guiding element (5) has the shape of a flange which has recesses (7) on its outer periphery, connecting the inner spaces (8,9) of the cylinder (1) on both sides of the guiding element (5).

6. Actuator according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the geometrical dimensions of the cylinder elements are selected such that the stroke length of the additional piston rod (4) is approximately half the stroke length of the main piston rod (2).

7. Actuator according to claim The method of claim 1, characterized in that it is a subassembly of the multi-stage actuator.