PL243483B1 - Sprężyna gazowa - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sprężyna gazowa posiadająca cylinder podzielony na dwie strefy robocze oraz zamontowany na tłoczysku tłok umieszczony wewnątrz cylindra charakteryzuje się ona tym, że dwie strefy robocze oddzielone są od siebie rowkiem (7) i pływającym tłokiem (6), a połączenie zespołu tłoka (4) z tłoczyskiem (3) jest w strefie (8) wypełnianej olejem hydraulicznym, zaś zespół tłoka (4) posiądą dwie tarcze (9) z co najmniej jednym przepływowym rowkiem (5) oddzielone od siebie dystansowym pierścieniem na zewnątrz którego znajduje się uszczelniający pierścień, zaś cylinder (2) posiada wykonany przepływowy rowek o zmiennym przekroju oraz rowek o stałym przekroju, natomiast strefa (12) od strony uszczelniającego węzła jest napełniona sprężonym gazem N2 oraz olejem, a strefa (12) ze sprężonym gazem od strefy z olejem hydraulicznym rozdzielona jest rowkiem (7), będącym jednocześnie ogranicznikiem dla zespołu tłoka (4) i pływającego tłoka (6).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sprężyna gazowa z tłumieniem olejowym, w której gaz roboczy może być opcjonalnie przemieszczany pomiędzy cylindrem roboczym a zbiornikiem w celu zapewnienia tłumienia przy ruchu powrotnym.

Znane są sprężyny z tłumieniem hydraulicznym, ale tłumienie olejowe realizowane jest tylko na części skoku i jego skuteczność jest uzależniona od pozycji sprężyny gazowej. W sprężynach gazowych z tłumieniem dynamicznym tłumienie wysuwu tłoczyska realizowane jest poprzez przepływ sprężonego gazu przez rowek tłumiący na powierzchni wewnętrznej cylindra, to znaczy, że tłumienie realizowane jest w każdej pozycji sprężyny gazowej.

Znane jest rozwiązanie z opisu patentowego DE102010025693, w którym przedstawiono amortyzator do stosowania w drzwiach lodówki. Amortyzator posiada zespół tłokowo-cylindrowy z centralną osią wzdłużną i ma zamknięty jeden koniec. Cylinder wypełniony jest płynną cieczą i posiada osiowy rowek utworzony w cylindrze. Tłok zamontowany na tłoczysku jest umieszczony przesuwnie w cylindrze w sposób szczelny za pomocą prowadnicy i urządzenia uszczelniającego. Amortyzator posiada element łączący, który jest usytuowany w ustalonym z góry położeniu względem osiowego rowka tak, że osiowy rowek umożliwia przepływ cieczy przez cylinder.

Znane jest również rozwiązanie według opisu patentowego DE102008008268, w którym przedstawiono amortyzator jednorurowy posiadający obejście omijające tłok roboczy, który jest umieszczony na tłoczysku w sposób ruchomy osiowo i rozdziela komorę roboczą na dwie części. Amortyzator z siłą tłumienia selektywną względem amplitudy ma zamknięty pierwszy koniec cylindra i jest wypełniony płynem. Tłok roboczy przesuwa się osiowo w cylindrze, i dzieli cylinder na pierwszą komorę roboczą i drugą komorę roboczą, a na jednej stronie tłoka umieszczone jest tłoczysko. Tłoczysko z tłokiem jest prowadzone przez pierwszą komorę roboczą dzięki urządzeniu uszczelniająco-prowadzącemu, zapewniając szczelność układu. Rozwiązanie to charakteryzuje się tym, że tłoczysko ma obejście omijające tłok roboczy i obejmuje osiowy i promieniowy otwór. Za pomocą obejścia umieszczonego osiowo-przesuwnie na tłoczysku, znajdująca się w komorze roboczej pierwsza komora wstępna i druga komora podrzędna, są rozdzielone przez tłok przełączający. Bypass jest zamykany przez tłok przełączający, który jest umieszczony na tłoczysku w sposób ruchomy osiowo. Użyty w rozwiązaniu tłok przełączający zawiera tuleję i pierścieniową tarczę, które są ze sobą połączone kształtowo i ciernie. Pomiędzy tłokiem roboczym a tłokiem przełączającym umieszczony jest element centrujący, który jest trwale połączony z nimi.

Innym znanym rozwiązaniem jest układ tłumiący dla zespołu wanny, pralki zgodnie z opisem patentowym US4254849. W rozwiązaniu tym tłok zamontowany jest na tłoczysku we wnęce cylindra i oddziela osiowo dwa przedziały wnęki. Układ tłumiący zawiera: element cylindryczny, mający oś i ograniczający znajdującą się w nim wnękę; tłoczysko szczelnie sprzęgające się ze wspomnianym członem cylindrycznym w celu osiowego ruchu do wewnątrz i na zewnątrz wspomnianej wnęki; ciecz we wspomnianej wnęce. Człon tłokowy zamontowany na tłoczysku we wnęce i wyznaczający osiowo dwie komory wnęki, również człon tłokowy, który posiada co najmniej jeden kanał dławiący w celu ograniczenia przepływu cieczy między wspomnianymi przedziałami, a tłoczysko posiada otwór we wspomnianych przedziałach do ominięcia członu tłokowego. Układ posiada również masę zamontowaną na tłoczysku w celu osiowego ruchu w jednym ze wspomnianych przedziałów, między dwoma osiowo końcowymi położeniami, a także posiada środki blokujące ruchome we wspomnianej wnęce w kierunku pozycji blokującej i kierunku przeciwnym. Środki blokujące utrudniają przepływ cieczy przez jeden z otworów. Środek blokujący stanowi część masy obojętnej, i jest przemieszczany w kierunku od wspomnianego położenia blokującego w odpowiedzi na ruch osiowy masy. Układ posiada sprężynę umieszczoną pomiędzy masą a tłoczyskiem do odchylania masy w kierunku z góry określonego położenia osiowego oraz hydrauliczne środki tłumiące służące do tłumienia ruchu osiowego masy w kierunku od wspomnianego położenia pośredniego i w kierunku obu wspomnianych położeń końcowych, aby zapobiec kontaktowi z tłokiem i ścianą końcową elementu cylindrycznego w komorze.

Z kolei opis patentowy DE2847728 przedstawia sprężynę gazową, składającą się z cylindra, który jest wypełniony płynem pod ciśnieniem i tłoka połączonego z tłoczyskiem, dzielącego wnętrze cylindra na dwie przestrzenie robocze. W tłoczysku znajduje się kanałek przepływowy łączący te przestrzenie robocze. Zgodnie z wynalazkiem, w cylindrze umieszczony jest sprężynowy ogranicznik, który ma element uszczelniający na powierzchni czołowej zwróconej do tłoczyska. Element uszczelniający odcina kanał przepływowy, dzięki czemu zwalniane jest uszczelnienie tego kanału przepływowego. Nie ma wysokich wymagań dotyczących dokładności stosowanych części, ponieważ zderzak dociskany sprężyną nie wymaga dużej dokładności obróbki ze względu na średnicę zewnętrzną, a element uszczelniający, połączony ze zderzakiem, zaprojektowany jest jako podkładka uszczelniająca i działa jako uszczelnienie przez dociśnięcie powierzchni czołowej. W celu utrzymania możliwie najmniejszego skoku sprężyny tłoczyska, zawór, który otwiera się po cofnięciu tłoczyska, ma w tłoku podkładkę sprężystą, która ogranicza rowek pierścienia tłokowego i tworzy powierzchnię styku w kierunku osiowym dla tego pierścienia. Dzięki sile podkładki sprężystej uszczelka jest dociskana do powierzchni uszczelniającej tłoka natychmiast po zakończeniu ruchu powrotnego, blokując tym samym w prosty sposób przepływ między przestrzeniami roboczymi. W innym wykonaniu tłok ma zawór zwrotny, składający się z co najmniej jednego kanału dławiącego i uszczelki obciążonej sprężyną. Zawór zwrotny może być umieszczony dodatkowo w istniejącym zaworze utworzonym przez ruchomy osiowy pierścień tłokowy. Zawór zwrotny powoduje, że gdy tłoczysko wysuwa się, siła sprężyny zostaje pokonana i zachodzi połączenie między przestrzeniami roboczymi, nawet jeśli kanał przepływowy umieszczony w tłoczysku jest nadal zamknięty.

Znany z opisu patentowego GB1194140 wynalazek dotyczy samozamykacza, składającego się z mechanizmu dźwigniowego umieszczonego między nieruchomą ościeżnicą a drzwiami, środka do magazynowania siły w połączeniu roboczym, który przechowuje niezbędną siłę do zamykania drzwi, gdy drzwi są otwarte, oraz urządzenie tłumiące, za pomocą którego można sterować ruchem zamykania drzwi. Jako środek magazynujący siłę stosuje się pneumatyczną lub hydropneumatyczną sprężynę typu trzpieniowego, składającą się z cylindra, trzpienia, wchodzącą do tego cylindra i sprężonego gazu zawartego w tym cylindrze, oraz z urządzenia tłumiącego, które jest pneumatycznym lub hydraulicznym urządzeniem tłumiącym i jest umieszczone w tłoku. Sterowanie zależne od skoku o szczególnie prostym stylu konstrukcyjnym odbywa się za pomocą sprężyny gazowej. Prędkość zamykania drzwi jest regulowana dzięki użyciu drugiego tłoka o innej sile tłumienia i innej średnicy niż pierwszy tłok, który zanurza się w sekcji cylindra o odpowiednio dostosowanej średnicy, przy czym zawory tłumiące lub otwory związane z drugim tłokiem są umieszczone w tłoku i/lub w odpowiedniej sekcji cylindra. Stopień tłumienia zależy od położenia tłoka w cylindrze. W takim układzie, gdy dodatkowy tłok zanurza się w przypisanej mu sekcji cylindra, wytwarzana jest siła tłumiąca, która jest nakładana addytywnie na siłę tłumienia tłoka głównego, tak że drzwi są powoli wciskane ze wzmocnionym efektem tłumienia do zamka. Urządzenie tłumiące, które można dowolnie regulować, posiada zawór przelotowy sterujący prędkością wypychania tłoczyska i zawiera przesuwny osiowo korpus zaworu, który jest czynnie połączony poprzez popychacz osadzony przesuwnie w osiowym otworze tłoczyska z członem nastawczym zamontowanym na zewnętrznym końcu tłoczyska, korzystnie uformowanym jako kołek gwintowany. Urządzenie tłumiące zawiera co najmniej jeden tłok wyposażony w zawory przepływowe lub otwory umieszczone na tłoczysku. Co najmniej część zaworów lub otworów przepływowych jest zaworami lub otworami przelotowymi o jednokierunkowym przepływie.

Przykładowe powyższe rozwiązania posiadają konstrukcję, która w przypadku wycieku gazu powoduje, że sprężyna traci funkcje tłumienia, co może spowodować niekontrolowane opadnięcie klapy. Wpływa to na bezpieczeństwo użytkownika, a ponadto czynnikiem roboczym jest gaz, który jest cieczą ściśliwą i przy gwałtownym wzroście obciążenia, tłumienie realizowane jest z opóźnieniem. Wszystkie powyższe konstrukcje są drogie w wykonaniu i wymagają zastosowania wielu precyzyjnie wykonanych części.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji sprężyny gazowej, w której funkcja tłumienia realizowana będzie w każdej pozycji sprężyny i będzie zachowana po utracie podstawowej funkcji, tj. dostarczeniu siły w przypadku np. wycieku gazu. Ponadto, tłumienie realizowane będzie w każdej pozycji sprężyny gazowej. W przypadku wycieku gazu, sprężyna nie utraci funkcji tłumienia i nie doprowadzi do niebezpiecznej sytuacji spowodowanej niekontrolowanym opadnięciem klapy. Dodatkowo rozwiązanie będzie niezawodne w działaniu i tanie w wykonaniu.

Cel ten osiągnięto w rozwiązaniu według wynalazku, w którym sprężyna gazowa posiadająca cylinder podzielony na dwie strefy robocze oraz zamontowany na tłoczysku tłok umieszczony wewnątrz cylindra charakteryzuje się tym, że dwie strefy robocze oddzielone są od siebie rowkiem i tłokiem pływającym, a połączenie zespołu tłoka z tłoczyskiem jest w strefie wypełnianej olejem hydraulicznym, zaś zespół tłoka posiada dwie tarcze z co najmniej jednym przepływowym rowkiem i oddzielone są od siebie pierścieniem dystansowym, na zewnątrz którego znajduje się pierścień uszczelniający, zaś cylinder posiada wykonany przepływowy rowek o zmiennym przekroju oraz rowek o stałym przekroju, natomiast strefa od strony uszczelniającego węzła jest napełniona sprężonym gazem N2 oraz olejem, a strefa ze

PL 243483 Β1 sprężonym gazem od strefy z olejem hydraulicznym rozdzielona jest rowkiem, będącym jednocześnie ogranicznikiem dla zespołu tłoka i tłoka pływającego.

Zaletą takiego rozwiązania jest opracowanie konstrukcji sprężyny gazowej, w której funkcja tłumienia realizowana jest w każdej pozycji sprężyny i jest zachowana nawet po utracie podstawowych funkcji związanych z użytkowaniem w wyniku np. wycieku gazu. Tłumienie realizowane jest w każdej pozycji sprężyny gazowej, a w przypadku wycieku gazu sprężyna nie utraci funkcji tłumienia i nie doprowadzi do niebezpiecznej sytuacji spowodowanej nagłym opadnięciem klapy. Dodatkowo, jak wykazały wyniki badań, jest rozwiązaniem niezawodnym i szczelnym, a jej wykonanie jest możliwe z dostępnych komponentów i na podstawie łatwej i znanej technologii.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny sprężyny gazowej i opisano poniżej.

Sprężyna gazowa Itypu 08/18 posiada cylinder 2 wykonany z rury 0 18 mm, o grubości ścianki 1 mm, który jest pomalowany na czarno. Podzielony on został na dwie strefy robocze. W środku cylindra 2 znajduje się zamontowany na tłoczysku 3 tłok 4. Tłoczysko 3 wykonane jest z pręta o średnicy 0 8 mm wcześniej zostało poddane obróbce cieplnej - azotowaniu i utlenianiu na kolor czarny. Końcówka tłoczyska 3 wystająca poza cylinder 2 zakończona jest gwintem M8, który mocowany jest do klapy. Z drugiej strony, do dna cylindra 2 został połączony za pomocą zgrzewania trzpień M8 14, przez który sprężyna gazowa 1. mocowana jest do nadwozia. Długość całkowita sprężyny 1. wynosi 603 mm, zaś długość cylindra 2 wynosi 343 mm. Dla powyższych parametrów długość strefy z gazem wynosi 114,5 mm, zaś skok 170 mm.

Cylinder 2 posiada dwie strefy robocze oddzielone są od siebie rowkiem 7 i tłokiem pływającym 6, który stanowi gumowa uszczelka. Rowek 7 posiada zagłębienie R8 do wnętrza cylindra 2 na głębokość 0,7 mm o szerokości na zewnątrz cylindra 2 2,4 mm. Połączenie nitowane zespołu tłoka 4 z tłoczyskiem 3 znajduje się w strefie 8 wypełnianej olejem hydraulicznym. Zespół tłoczyska 3 z tłokiem 4 posiada dwie tarcze 9 i 9a. Górna tarcza 9 ma dwa przepływowe rowki 5, zaś dolna tarcza 9a ma jeden przepływowy rowek 5a. Grubość tarczki 9 oraz 9a wynosi 2 mm. Rowek przepływowy 5 oraz 5a ma szerokość 0,6 mm i głębokość 0,3 mm. Pomiędzy tarczkami 9 i 9a znajduje się stalowy pierścień dystansowy 17 o grubości 2,3 mm i średnicy zewnętrznej 12,2 mm. Na zewnątrz jego znajduje się pierścień uszczelniający 18 wykonany z Poliamidoimid (PAI). Jego średnica zewnętrzna wynosi 16,1 mm zaś grubość 1,6 mm. Tłumienie w kierunku ściskania realizowane jest przez tarcze 9 tłoka 4 i rowki przepływowe 10 i 11 na cylindrze 2 zaczynające się w połowie skoku.

Cylinder 2 w swojej dolnej części posiada wykonany przepływowy rowek 10 o zmiennym przekroju, który przechodzi w rowek 11 o stałym przekroju. Długość rowka 10 o zmiennym przekroju wynosi 15 mm i osiąga maksymalną wysokość w miejscu łączenia 0,3 mm. Koniec rowka 10 o zmiennym przekroju jest początkiem rowka 11 o stałym przekroju. Jego długość wynosi 100 mm i kończy się 12 mm przed końcem cylindra 2. Strefa 12 od strony uszczelniającego węzła 13 jest napełniona sprężonym gazem N2 oraz olejem. Węzeł uszczelniający 13 tworzy prowadnica 15 wraz z uszczelką 16. Siła od gazu wynosi 100 N. Strefa ze sprężonym gazem od strefy 8 z olejem hydraulicznym rozdzielona jest rowkiem 7 będącym jednocześnie ogranicznikiem dla zespołu tłoczyska 3 z tłokiem 4 i tłoka pływającego 6.

Sprężyna gazowa o takiej konstrukcji charakteryzuje się tłumieniem pokazanym na poniższym wykresie.

wtAaJ<e&mi*rcrwł.3iłrimfs

-Br«db>k [KfTtlwowi K mm/:

Przedmiot według wynalazku może być stosowany jako element podnoszący lub wspomagający podnoszenie klap/pokryw i tam gdzie jest wymagane tłumienie (spowolnienie opadania klapy/pokrywy) po utracie funkcji siły sprężyny gazowej lub uszkodzeniu elementu podnoszącego klapę/pokrywę np. podnośnika elektrycznego. Ponadto z powodzeniem może być również stosowany do podnoszenia okien dachowych.

Claims (1)

1. Sprężyna gazowa posiadająca cylinder podzielony na dwie strefy robocze oraz zamontowany na tłoczysku tłok umieszczony wewnątrz cylindra znamienna tym, że dwie strefy robocze oddzielone są od siebie rowkiem (7) i pływającym tłokiem (6), a połączenie zespołu tłoka (4) z tłoczyskiem (3) jest w strefie (8) wypełnianej olejem hydraulicznym, zaś zespół tłoka (4) posiada dwie tarcze (9) i (9a) z co najmniej jednym przepływowym rowkiem (5) i (5a) oddzielone od siebie dystansowym pierścieniem (17), na zewnątrz którego znajduje się uszczelniający pierścień (18), zaś cylinder (2) posiada wykonany przepływowy rowek (10) o zmiennym przekroju oraz rowek (11) o stałym przekroju, natomiast strefa (12) od strony uszczelniającego węzła (8) jest napełniona sprężonym gazem N2 oraz olejem, a strefa (12) ze sprężonym gazem od strefy (8) z olejem hydraulicznym rozdzielona jest rowkiem (7), będącym jednocześnie ogranicznikiem dla zespołu tłoka (4) i pływającego tłoka (6).