PL215934B1

PL215934B1 - Hydraulic rotary actuator

Info

Publication number: PL215934B1
Application number: PL393536A
Authority: PL
Inventors: Marcin Apostol; Andrzej Jurkiewicz; Tadeusz Cygankiewicz; Janusz Krzysztof Kowal; Jarosław Konieczny; Piotr Micek; Antoni Rusinek; Andrzej Matuła; Jerzy Zając; Tadeusz Pieprzny
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2014-02-28
Also published as: PL393536A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny siłownik obrotowy, przeznaczony do układu napinania gąsienic pojazdów o różnym zastosowaniu, w szczególności pojazdów wojskowych.The subject of the invention is a hydraulic rotary actuator intended for the track tensioning system of vehicles of various applications, in particular military vehicles.

Znany jest z powszechnego stosowania hydrauliczny siłownik obrotowy, w którym uszczelniany wał napędowy jest osadzony współosiowo w nieruchomej, cylindrycznej obudowie. W obudowie są umieszczone tłoki: stały i obrotowy, tworzące pomiędzy sobą dwie półpierścieniowe komory hydrauliczne. Po lewej i po prawej stronie tłoka stałego znajdują się gniazda zasilania hydraulicznego. W tym znanym hydraulicznym siłowniku obrotowym uszczelka obrotowa wału napędowego, umieszczona w pokrywie obudowy nad wałem, ma kształt pierścieniowo-kołnierzowy z ukośnym ścięciem tworzącym z powierzchnią obwodową wału tylko jedną komorę pozwalającą na uszczelnienie tylko jednej powierzchni obwodowej wału pod wpływem ciśnienia działającego na tę uszczelkę. Takie uszczelnienie nie spełnia wymogów uszczelnienia dla siłowników obrotowych, gdyż ma otwartą przestrzeń do dopływu ciśnienia działającego na uszczelkę. Przestrzeń ta w układzie zabudowy uszczelki w siłowniku obrotowym stanowi komorę pierścieniową, łączącą obie komory hydrauliczne siłownika obrotowego.A commonly used hydraulic rotary actuator is known in which a sealed drive shaft is coaxially mounted in a stationary, cylindrical housing. The housing houses the fixed and rotary pistons, forming between them two semi-ring hydraulic chambers. On the left and right side of the fixed piston are the hydraulic power sockets. In this known hydraulic rotary actuator, the rotary seal of the drive shaft, placed in the housing cover above the shaft, has a ring-flange shape with an oblique chamfer forming with the peripheral surface of the shaft only one chamber allowing the sealing of only one peripheral surface of the shaft under the influence of the pressure acting on this seal. Such a seal does not meet the seal requirements for rotary actuators since it has an open space for the inlet pressure of the seal. This space, in the arrangement of the gasket in the rotary actuator, is an annular chamber connecting both hydraulic chambers of the rotary actuator.

Hydrauliczny siłownik obrotowy według wynalazku, w którym uszczelniany wał napędowy jest osadzony współosiowo w nieruchomej, cylindrycznej obudowie mieszczącej tłoki: stały i obrotowy, tworzące pomiędzy sobą dwie półpierścieniowe komory hydrauliczne, zawierający w pokrywie obudowy uszczelkę obrotową wału napędowego, charakteryzuje się tym, że uszczelką obrotową jego wału napędowego jest uszczelka wielomanżetowa, która ma korzystnie trzy łukowe wybrania na swych powierzchniach oraz ma korzystnie cztery manżety uszczelki, tworzące w układzie zabudowy korzystnie trzy komory obwodowe komorę ciśnieniową względem obwodowej części wybrania pod uszczelkę w pokrywie, komorę ciśnieniową względem stożkowo-czołowej części wybrania pod uszczelkę w pokrywie i bierną komorę bezdopływową względem walcowej powierzchni wału napędowego. Uszczelka wielomanżetowa pierwsze łukowe wybranie ma na swej zewnętrznej powierzchni walcowej, drugie łukowe wybranie ma na powierzchni stożkowo-czołowej a trzecie łukowe wybranie ma na powierzchni wewnętrznej walcowej. Każda z dwóch komór ciśnieniowych obciążających uszczelkę wielomanżetową ma tylko jedno połączenie hydrauliczne, jednym kanałem, z jedną tylko komorą półpierścieniową siłownika obrotowego, przy czym komora ciśnieniowa jest połączona kanałem z komorą półpierścieniową, zaś komora ciśnieniowa jest połączona kanałem z komorą półpierścieniową. Wektory ciśnienia cieczy hydraulicznej prostopadłe do powierzchni łukowych wybrań uszczelki wielomanżetowej, tworzących komory ciśnieniowe obciążające uszczelkę wielomanżetową zawierają zawsze składowe prostopadłe do osi wału napędowego. Kanały doprowadzające ciśnienie cieczy hydraulicznej do komór ciśnieniowych obciążających uszczelkę wielomanżetową znajdują się w pokrywach a ich otwory wlotowe są usytuowane po obu stronach tłoka stałego, w bliskim jego sąsiedztwie, symetrycznie względem jego osi wzdłużnej. Bierna komora bezdopływowa występuje w łukowym wybraniu uszczelki wielomanżetowej przylegającym do wału napędowego, zawartym pomiędzy dwoma manżetami uszczelki wielomanżetowej.A hydraulic rotary actuator according to the invention, in which the sealed drive shaft is mounted coaxially in a stationary, cylindrical housing housing the fixed and rotary pistons, forming between them two semi-ring hydraulic chambers, containing a rotary seal of the drive shaft in the housing cover, characterized by a rotary seal its drive shaft is a multi-manhole seal, which preferably has three arcuate recesses on its surfaces and preferably has four seal sleeves, which in the arrangement preferably form three peripheral chambers, a pressure chamber in relation to the circumferential part of the gasket recess in the cover, a pressure chamber in relation to the conical-frontal part of the recess for the seal in the cover and the passive inletless chamber against the cylindrical surface of the drive shaft. A multi-mannet gasket has a first arcuate recess on its outer cylindrical surface, a second arcuate recess on the conical-end face, and a third arcuate recess on its inner cylindrical surface. Each of the two pressure chambers loading the multi-ring gasket has only one hydraulic connection, through one channel, with only one semi-annular chamber of the rotary actuator, the pressure chamber being connected through a channel with the semi-annular chamber, and the pressure chamber is connected with a channel with the semi-annular chamber. The pressure vectors of the hydraulic fluid perpendicular to the arcuate surfaces of the recesses of the multi-tooth seal forming the pressure chambers loading the multi-tooth seal always contain components perpendicular to the axis of the drive shaft. The channels supplying the pressure of the hydraulic fluid to the pressure chambers loading the multi-manhole seal are located in the covers and their inlet openings are located on both sides of the fixed piston, in close proximity to it, symmetrically with respect to its longitudinal axis. The passive drift chamber is present in an arcuate recess of the multi-manette seal adjacent to the drive shaft, contained between the two gaiters of the multi-tooth seal.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że jedna uszczelka, obciążana ciśnieniem pochodzącym naprzemiennie z obu komór półpierścieniowych siłownika obrotowego, odkształca się tak, że uszczelnia zawsze jednocześnie wał napędowy siłownika na jego powierzchni walcowej oraz odkształcając się uniemożliwia obwodowy przepływ cieczy hydraulicznej z jednej komory półpierścieniowej do drugiej.The advantage of the solution according to the invention is that one seal, loaded with pressure coming alternately from both half-ring chambers of the rotary actuator, deforms so that it always seals the actuator drive shaft on its cylindrical surface at the same time and by deforming it prevents the peripheral flow of hydraulic fluid from one half-ring chamber to second.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia hydrauliczny siłownik obrotowy w półwidoku i półprzekroju osiowym, fig. 2 - hydrauliczny siłownik obrotowy w półwidoku i półprzekroju poprzecznym, fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny hydraulicznego siłownika obrotowego z widokiem na tłok stały i tłok obrotowy oraz dwie komory półpierścieniowe pomiędzy nimi, fig. 4 - przekrój osiowy cząstkowy siłownika obrotowego wraz z uszczelką wielomanżetową wału napędowego w położeniu, gdy brak ciśnienia w kanale doprowadzającym C, fig. 5 - przekrój osiowy cząstkowy siłownika obrotowego wraz z uszczelką wielomanżetową wału napędowego w położeniu, gdy działa na nią ciśnienie z kanału doprowadzającego C, fig. 6 - przekrój osiowy cząstkowy siłownika obrotowego wraz z uszczelką wielomanżetową wału napędowego w położeniu, gdy brak ciśnienia w kanale doprowadzającym D a fig.7 - przekrój osiowy cząstkowy siłownika obrotowego wraz z uszczelką wielomanżetową wału napędowego w położeniu, gdy działa na nią ciśnienie z kanału doprowadzającego D.The subject of the invention has been shown in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a hydraulic rotary actuator in a half-view and a half-axial section, fig. 2 - a hydraulic rotary actuator in a half-view and a half-cross section, fig. 3 shows a cross-section of a hydraulic rotary actuator with a view of fixed piston and rotary piston and two semi-ring chambers between them, Fig. 4 - partial axial section of the rotary actuator with a multi-manette seal of the drive shaft in a position where there is no pressure in the supply channel C, Fig. 5 - partial axial section of the rotary actuator with a seal Fig. 6 - partial axial section of the rotary actuator with a multi-manhole drive shaft seal in the position with no pressure in the supply channel D and Fig. 7 - partial axial section of the actuator rotary with a polygon seal gear of the propeller shaft when it is under pressure from supply channel D.

PL 215 934 B1PL 215 934 B1

Jak pokazano na rysunku, hydrauliczny siłownik obrotowy zawiera uszczelniany wał napędowy 1 osadzony współosiowo w nieruchomej, cylindrycznej obudowie 2, w której są umieszczone tłoki: stały 3 i obrotowy 4, tworzące pomiędzy sobą dwie półpierścieniowe komory hydrauliczne P1, P2. Po lewej i po prawej stronie tłoka stałego 3, w bliskim jego sąsiedztwie, symetrycznie względem jego osi wzdłużnej, znajdują się hydrauliczne gniazda zasilania A, B oraz otwory wlotowe kanałów C i D obciążających ciśnieniem cieczy hydraulicznej uszczelkę wielomanżetową 5 wału napędowego 1. Tłok obrotowy 4 jest związany z wałem napędowym 1 a tłok stały 3 jest związany z obudową 2 siłownika. Części hydraulicznego siłownika obrotowego realizujące uszczelnienie obrotowo-obwodowe jego wału napędowego zostały uwidocznione na fig. 4, 5, 6, 7. Uszczelka wielomanżetowa 5 wału napędowego 1 jest zabudowana w pokrywie 6 nad wałem napędowym 1 i jest podparta pierścieniem 7. Uszczelka wielomanżetowa 5 ma trzy łukowe wybrania na swych powierzchniach oraz ma cztery manżety 8, 9, 10, 11 uszczelki, tworzące w układzie zabudowy trzy komory obwodowe - komorę ciśnieniową K1 względem obwodowej części wybrania pod uszczelkę w pokrywie 6, komorę ciśnieniową K2 względem stożkowo-czołowej części wybrania pod uszczelkę w pokrywie 6 i bierną komorę bezdopływową K3 względem walcowej powierzchni wału napędowego 1. Uszczelka wielomanżetowa 5 pierwsze łukowe wybranie ma na swej zewnętrznej powierzchni walcowej, drugie łukowe wybranie ma na powierzchni stożkowo-czołowej a trzecie łukowe wybranie ma na powierzchni wewnętrznej walcowej.As shown in the drawing, the rotary hydraulic actuator comprises a sealed drive shaft 1 mounted coaxially in a stationary, cylindrical housing 2, in which there are mounted pistons: fixed 3 and rotary 4, forming between them two semi-annular hydraulic chambers P1, P2. On the left and on the right side of the fixed piston 3, in close proximity to it, symmetrically with respect to its longitudinal axis, there are hydraulic supply sockets A, B and inlet openings of channels C and D loading the hydraulic fluid with the pressure of the multi-mannet seal 5 of the drive shaft 1. Rotary piston 4 is associated with the drive shaft 1 and the fixed piston 3 is associated with the housing 2 of the actuator. The parts of a hydraulic rotary actuator implementing the rotary-circumferential seal of its drive shaft are shown in Figs. 4, 5, 6, 7. A multi-lane seal 5 of the drive shaft 1 is housed in a cover 6 above the drive shaft 1 and is supported by a ring 7. A multi-lane seal 5 has three arched recesses on their surfaces and has four seals 8, 9, 10, 11, forming three peripheral chambers in the system of installation - pressure chamber K1 in relation to the circumferential part of the recess for gaskets in the cover 6, pressure chamber K2 in relation to the conical-frontal part of the recess under a seal in the cover 6 and the passive catchment K3 in relation to the cylindrical surface of the drive shaft 1. The multi-mannet seal 5 has a first arcuate recess on its outer cylindrical surface, a second arcuate recess on the cone-face surface and a third arcuate recess on the cylindrical inner surface.

Komora K1 jest komorą ciśnieniową obciążającą uszczelkę wielomanżetową 5, utworzoną pomiędzy obwodową częścią wybrania pod uszczelkę w pokrywie 6 a zewnętrzną walcową powierzchnią uszczelki obwodowej 5 i do tej komory prowadzi kanał C. Komora K2 jest komorą ciśnieniową obciążającą uszczelkę wielomanżetową 5, utworzoną pomiędzy stożkowo-czołową częścią wybrania pod uszczelkę w pokrywie 6 a zewnętrzną, stożkowo - czołową powierzchnią uszczelki wielomanżetowej 5 i do tej komory prowadzi kanał D. Kanały C, D doprowadzające ciśnienie cieczy hydraulicznej do komór ciśnieniowych K1, K2 obciążających uszczelkę wielomanżetową 5 znajdują się w pokrywach 6 obudowy siłownika. Wektory ciśnienia cieczy hydraulicznej prostopadłe do powierzchni łukowych wybrań uszczelki wielomanżetowej 5, tworzących komory ciśnieniowe K1, K2 obciążające uszczelkę wielomanżetową 5, zawierają zawsze składowe prostopadłe do osi wału napędowego 1.The chamber K1 is a pressure chamber loading the multi-manget gasket 5, formed between the peripheral part of the recess for the gasket in the cover 6 and the outer cylindrical surface of the peripheral gasket 5, and the channel C leads to this chamber. part of the gasket recess in the cover 6 and the outer, conical-face surface of the multi-mangete seal 5, and the channel D leads to this chamber. The channels C, D supplying the pressure of the hydraulic fluid to the pressure chambers K1, K2 loading the multi-mangete seal 5 are located in the covers 6 of the actuator housing . The pressure vectors of the hydraulic fluid perpendicular to the arcuate surfaces of the recesses of the multi-manhole seal 5, forming the pressure chambers K1, K2, loading the multi-tooth seal 5, always contain components perpendicular to the axis of the drive shaft 1.

Bierna komora bezdopływowa K3 jest utworzona pomiędzy powierzchnią walcową wału napędowego 1 a łukowym wybraniem na wewnętrznej powierzchni walcowej uszczelki wielomanżetowej 5 zawartym pomiędzy dwoma manżetami 8, 9 uszczelki. W sytuacji, gdy kanałami C lub D podane jest ciśnienie cieczy hydraulicznej, uszczelka wielomanżetowa 5 ulega stopniowemu odkształceniu, co prowadzi zawsze do zaciskania uszczelki na wale napędowym 1 siłownika oraz do wciskania się manżety 8 uszczelki w konieczną technologicznie szczelinę 12 pomiędzy pokrywą 6 a wałem napędowymThe passive catchment chamber K3 is formed between the cylindrical surface of the drive shaft 1 and an arcuate recess on the inner surface of the cylindrical multi-gage seal 5 contained between two seal sleeves 8, 9. In a situation where the pressure of the hydraulic fluid is applied through the channels C or D, the multi-manhole seal 5 is gradually deformed, which always leads to the seal clamping on the actuator drive shaft 1 and to the seal collar 8 being forced into the technologically necessary gap 12 between the cover 6 and the drive shaft

1. Pierwsze z odkształceń powoduje uszczelnienie obrotowe walcowej części wału napędowego 1, drugie zaś powoduje wypełnienie obwodowej szczeliny 12 łączącej obie - zasilane z dwóch różnych gniazd A i B - komory półpierścieniowe P1, P2 siłownika obrotowego. Cechą charakterystyczną tak skonstruowanego uszczelnienia jest to, że w układzie zabudowy uszczelka wielomanżetowa 5 tworzy trzy zamknięte komory obwodowe K1, K2, K3, z których dwie K1 i K2, każda oddzielnie, mają połączenie hydrauliczne z tylko jedną komorą półpierścieniową siłownika. Komora K1 jest połączona kanałem C z półpierścieniową komorą P1 a komorą K2 - kanałem D z półpierścieniową komorą P2 siłownika obrotowego.1. The first deformation causes rotary sealing of the cylindrical part of the drive shaft 1, and the second causes filling the circumferential gap 12 connecting both - supplied from two different seats A and B - half-ring chambers P1, P2 of the rotary actuator. A characteristic feature of a seal designed in this way is that, in the installation system, the multi-manhole seal 5 forms three closed peripheral chambers K1, K2, K3, two of which K1 and K2, each separately, have a hydraulic connection with only one semi-annular chamber of the actuator. The K1 chamber is connected by channel C with the semi-annular chamber P1 and the chamber K2 - through the channel D with the semi-annular chamber P2 of the rotary actuator.

Claims

1. A hydraulic rotary actuator in which a sealed drive shaft is mounted coaxially in a stationary, cylindrical housing housing the fixed and rotary pistons, forming between them two semi-ring hydraulic chambers, containing a rotary seal for the drive shaft in the housing cover, characterized in that its rotary seal is of the drive shaft (1) is a multi-manhole seal (5), which preferably has three arcuate recesses on its surfaces and preferably has four seals (8, 9, 10, 11), preferably forming three peripheral chambers - a pressure chamber (K1 ) with respect to the peripheral part of the seal recess in the cover (6), the pressure chamber (K2) in relation to the conical-frontal part of the recess for the seal in the cover (6) and the passive deadlock chamber (K3) in relation to the cylindrical surface of the drive shaft (1).

PL 215 934 B1

2. The rotary actuator according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that the first arcuate recess (5) has a first arcuate recess on its outer cylindrical surface, a second arcuate recess on the conical face and a third arcuate recess on its inner cylindrical surface.

3. The rotary actuator according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that each of the two pressure chambers loading the multi-ring gasket (5) has only one hydraulic connection, through one channel, with only one semi-annular chamber of the rotary actuator, the pressure chamber (K1) being connected by a channel (C) with the semi-annular chamber (P1), and the pressure chamber (K2) is connected via a channel (D) with the semi-annular chamber (P2).

4. The rotary actuator of claim 1 A method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the pressure vectors of the hydraulic fluid perpendicular to the arcuate surfaces of the recesses of the multi-tooth seal (5) forming the pressure chambers (K1, K2) loading the multi-tooth seal (5) always contain components perpendicular to the axis of the drive shaft (1).

5. The rotary actuator according to claim 1 1 or 3, characterized in that the channels (C, D) supplying the pressure of the hydraulic fluid to the pressure chambers (K1, K2) loading the multi-manhole seal (5) are located in the covers (6) and their inlet openings are located on both sides of the fixed piston (3), in close proximity to it, symmetrically about its longitudinal axis.

6. The rotary actuator of claim 1 A method as claimed in claim 1, characterized in that the passive catchment chamber (K3) is provided in an arcuate recess of the multi-manette seal (5) adjacent to the drive shaft (1), comprised between the two gauges (8, 9) of the multi-tooth seal (5).