PL243450B1 - Siłownik tłokowy o mechanicznie określonym położeniu pośrednim - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest siłownik hydrauliczny lub pneumatyczny zawierający tłok (2), połączony z tłoczyskiem (3), umieszczony wewnątrz rury cylindrowej (1) zamkniętej z obu stron pokrywami (4 i 5) oraz co najmniej jedną suwliwą przegrodę (6) umieszczoną wewnątrz rury cylindrowej (1) w taki sposób, że ogranicza ona maksymalny skok tłoka (2). Ruch tłoka (2), połączonego z nim tłoczyska (3) i przegrody (6) wywoływany jest ciśnieniem i przepływem płynu w kanałach (A, B i C).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest siłownik tłokowy o mechanicznie określonym położeniu pośrednim, hydrauliczny lub pneumatyczny mający zastosowanie w urządzeniach wymagających użycia siłowników hydraulicznych lub pneumatycznych o skończonej liczbie położeń pośrednich, w szczególności w prasach hydraulicznych lub jako mechanizm zmiany kąta wychylenia tarczy w tłoczkowych maszynach wyporowych.

Znane i powszechnie stosowane są tłokowe siłowniki hydrauliczne i pneumatyczne o stałym skoku maksymalnym. Zbudowane są one z rury cylindrowej, wewnątrz której porusza się tłok, a z tłokiem połączone jest co najmniej jedno tłoczysko. Siłowniki te zamieniają energię płynu na posuwisto-zwrotny ruch tłoka. Tłok ma stały zakres ruchu, zwany dalej skokiem maksymalnym, określony konstrukcją siłownika. W literaturze, np. w książce pt. „Hydrostatyczny napęd maszyn” autorstwa A. Osieckiego rozróżniane są dwie odmiany konstrukcyjne takich siłowników: jednostronnego działania i dwustronnego działania. Siłownik jednostronnego działania wyposażony jest w jedno przyłącze, którym płyn dostarczany jest do komory po jednej stronie tłoka, co powoduje ruch tłoka w określonym kierunku. Ruch powrotny tłoka odbywa się z wykorzystaniem zabudowanej w siłowniku sprężyny lub siły zewnętrznej. W siłowniku dwustronnego działania wykonane są dwa przyłącza. Jednym z nich płyn dostarczany jest do jednej z dwóch komór, znajdujących się po obu stronach tłoka, zaś drugim, płyn jest odprowadzany z drugiej komory. Ruch powrotny tłoka realizowany jest poprzez zmianę kierunku przepływu płynu w przyłączach. W obu typach siłowników tłok może zająć dwa skrajne, stabilne położenia ograniczone pokrywami. Jednocześnie może zatrzymywać się w dowolnym położeniu pośrednim między położeniami skrajnymi. Do precyzyjnego określenia położenia tłoka potrzebny jest system pomiarowy, najczęściej elektroniczny. Stabilność tego położenia jest mocno uzależniona od dokładności i szybkości działania systemu pomiarowego, szczelności siłownika i układu jego zasilania w płyn oraz stabilności temperaturowej i ściśliwości samego płynu. Przykładem takiego systemu pomiarowego jest system oparty o sterowanie PWM opisany w patencie US5542336 oraz wykorzystujący rolkowy pomiar położenia, przedstawiony w polskim zgłoszeniu P.425100. System wykorzystujący potencjometr liniowy przedstawiony jest w dokumentacji US4523514A.

Podstawowymi wadami tych rozwiązań są: skomplikowana budowa, konieczność podłączenia zasilania elektrycznego i budowy układu regulacji oraz umiarkowana dokładność, zależna od klasy zastosowanych czujników pomiarowych. Nie każdy siłownik wymaga całkowitej swobody wyboru położenia pośredniego. W wielu rozwiązaniach wystarczające byłoby uzyskanie jedynie jednego lub dwóch konstrukcyjnie określonych położeń pośrednich, co uprościłoby budowę siłownika i systemu pomiarowego. Przykładem takiego rozwiązania jest rozwiązanie przedstawione w opisie zgłoszenia US4803318A. Zgodnie z nim, w siłowniku umieszczono elektryczne czujniki zbliżeniowe, które wysyłają sygnał o zajęciu przez siłownik zdefiniowanego położenia pośredniego. Jednak tak jak w przypadku wyżej opisanych rozwiązań, dokładność pozycjonowania jest dość ograniczona i rozwiązanie to wymaga budowy elektrycznego układu zasilania i sterowania.

Celem wynalazku jest opracowanie siłownika hydraulicznego lub pneumatycznego o mechanicznie określonym położeniu pośrednim, nie wymagającego elektrycznego układu zasilania i sterowania.

Siłownik tłokowy o mechanicznie określonym położeniu pośrednim zawierający tłok połączony z tłoczyskiem, umieszczony wewnątrz rury cylindrowej zamkniętej obustronnie pokrywami charakteryzuje się według wynalazku tym, że wewnątrz rury cylindrowej lub w pokrywie ukształtowana jest w osi tłoczyska co najmniej jedna komora o średnicy skokowo większej od średnicy tłoka. Wewnątrz tej komory osadzona jest suwliwa przegroda.

Głównymi korzyściami wynikającymi z zastosowania wynalazku są:

- prosta budowa,

- precyzyjne mechaniczne określenie skrajnego i pośredniego położenia tłoka,

- czysto hydrauliczno-mechaniczne sterowanie skokiem, bez konieczności pomiaru położenia.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie siłownik jednostronnego działania z co najmniej jedną suwliwą przegrodą w przekroju podłużnym, fig. 2 przedstawia schematycznie siłownik jednostronnego działania o dwóch położeniach pośrednich w przekroju podłużnym, fig. 3 przedstawia schematycznie wariant siłownika jednostronnego działania o dwóch położeniach pośrednich w przekroju podłużnym, a fig. 4 przedstawia schematycznie dwutłoczyskowy siłownik dwustronnego działania z przegrodą umieszczoną wewnątrz pokrywy w przekroju podłużnym.

Przykład I

Jak pokazano na fig. 1 tłok 2 połączony z tłoczyskiem 3 umieszczony jest wewnątrz rury cylindrowej 1. Rura cylindrowa 1 zamknięta jest z obu stron pokrywami 4, 5. Wewnątrz rury cylindrowej 1, od strony tłoczyska 3, ukształtowana jest w osi tłoczyska 3 jedna komora o średnicy skokowo większej od średnicy tłoka 2. Wewnątrz tej komory osadzona jest suwliwa przegroda 6. Suwliwa przegroda 6 umieszczona jest w taki sposób, że ogranicza ona maksymalny skok tłoka 2. Ruch tłoka 2 i połączonego z nim tłoczyska 3 wywoływany jest ciśnieniem i przepływem płynu w kanałach A, B i C.

Siłownik tłokowy o mechanicznie określonym położeniu pośrednim podłączony do układu hydraulicznego działa w następujący sposób. Jeśli ciśnienie płynu w kanale A jest wyższe niż w kanale B, a siła wypadkowa działająca na tłok 2 od tych ciśnień jest większa od sił oporów ruchu i sił zewnętrznych działających na tłoczysko 3, to tłok 2 porusza się w prawo, tj. w kierunku pokrywy 5. Jeśli ciśnienie płynu w kanale B jest wyższe niż w kanale A, a siła wypadkowa działająca na tłok 2 od tych ciśnień jest większa od sił oporów ruchu i sił zewnętrznych działających na tłoczysko 3, to tłok 2 porusza się w lewo, tj. w kierunku pokrywy 4. Jeśli kanałem C doprowadzony jest płyn pod ciśnieniem równym lub wyższym niż w kanałach A i B, to z powodu równowagi sił działających na suwliwą przegrodę 6, przegroda ta utrzyma pozycję lewą, tj. jej powierzchnia czołowa stykać się będzie z rurą cylindrową 1. Wówczas tłok 2 poruszać się będzie od pokrywy 4 do przegrody 6 w pozycji lewej i z powrotem. Gdy wartość ciśnienia płynu w kanale C spadnie do poziomu, przy którym siła od tego ciśnienia, działająca na przegrodę 6 będzie mniejsza od siły od tłoka 2 poruszającego się w prawo, zaś w kanale B ciśnienie płynu będzie niższe niż w kanale A, wtedy poruszający się w prawo tłok 2 przesunie przegrodę 6 w pozycję prawą, tj. gdy jej powierzchnia czołowa zetknie się z pokrywą 5. Tym samym tłok 2 będzie zajmował dwa położenia skrajne:

- gdy tłok 2 styka się z pokrywą 4,

- gdy tłok 2 styka się z przegrodą 6, która powierzchnią czołową styka się z pokrywą 5,

- oraz jedno położenie pośrednie, gdy tłok 2 styka się z przegrodą 6 stykającą się powierzchnią czołową z rurą cylindrową 1.

Przykład II

Na fig. 2 przedstawiono rozwiązanie siłownika o dwóch położeniach pośrednich. Posiada on dodatkowe przyłącze D oraz dwie suwliwe przegrody 6 i 7 umieszczone w komorach o średnicach skokowo większych od średnicy tłoka 2, po przeciwnych stronach tłoka 2, który połączony jest z tłoczyskiem 3 i umieszczony wewnątrz rury cylindrowej 1. Druga suwliwa przegroda 7 przemieszcza się podobnie jak pierwsza suwliwa przegroda 6, przy czym położeniem pierwszej przegrody 7 steruje ciśnienie w kanale D.

P rzykład III

Jak pokazano na fig. 3, siłownik wykonany jest jak w przykładzie II, z tym że dwie suwliwe przegrody 6, 7 umieszczone są w komorach ukształtowanych po jednej stronie tłoka 2. Druga suwliwa przegroda 7 przemieszcza się podobnie jak pierwsza suwliwa przegroda 6, przy czym położeniem pierwszej przegrody 7 steruje ciśnienie w kanale D.

Przykład IV

Jak pokazano na fig. 4 siłownik dwustronnego działania zawiera suwliwą przegrodę 6 umieszczoną wewnątrz pokrywy 5, a sam siłownik został wyposażony w dwa tłoczyska 3.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Siłownik tłokowy o mechanicznie określonym położeniu pośrednim zawierający tłok połączony z tłoczyskiem, umieszczony wewnątrz rury cylindrowej zamkniętej obustronnie pokrywami znamienny tym, że wewnątrz rury cylindrowej (1) lub w pokrywie (5) ukształtowana jest w osi tłoczyska (3) co najmniej jedna komora o średnicy skokowo większej od średnicy tłoka (2), wewnątrz której osadzona jest suwliwa przegroda (6, 7).