RU218613U1

RU218613U1 - Pneumatic cylinder

Info

Publication number: RU218613U1
Application number: RU2023100200U
Authority: RU
Inventors: Константин Юрьевич Зерщиков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Константа-2"
Filing date: 2023-01-09
Publication date: 2023-06-01

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к пневматическому исполнительному устройству, а именно к исполнительному механизму общего назначения, и может быть использована, например, для перемещения рабочего органа устройства из одного положения в другое. Результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции и упрощение сборки, разборки и обслуживания пневмоцилиндра при повышении надежности его работы и снижении весовых характеристик. Пневмоцилиндр содержит сборный корпус, состоящий из цилиндрической гильзы, глухой крышки с отверстием под штуцер для подачи управляющей среды и сквозной крышки с отверстием под шток, соединенный с поршнем, установленный внутри гильзы, и уплотнительные элементы, при этом глухая и сквозная крышки и поршень выполнены из полимерного материала с наполнителем методом литья под давлением, при этом гильза и шток также выполнены из полимерного материала с наполнителем методом литья под давлением, при этом поверхность поршня, контактирующая с гильзой, выполнена с канавками для установки направляющего кольца и уплотняющей манжеты, выполненной с кольцевым пазом для размещения пружинящего элемента с возможностью постоянного и равномерного поджатия уплотняющей манжеты к внутренней поверхности гильзы, причем торцовая поверхности гильзы со стороны глухой крышки выполнена с кольцевой проточкой, в которую установлено уплотнительное кольцо для герметизации полости между поршнем и глухой крышкой, а между сквозной крышкой и поршнем установлена пружина обратного хода поршня. В качестве наполнителя полимерного материала использовано стекло-, угле- или базальтовое волокно. Пружинящий элемент уплотняющей манжеты выполнен в виде стальной пружины или в виде резинового кольца во фторопластовой оболочке. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to a pneumatic actuator, namely to a general-purpose actuator, and can be used, for example, to move the working body of the device from one position to another. The result of the proposed technical solution is to simplify the design and simplify the assembly, disassembly and maintenance of the pneumatic cylinder while increasing the reliability of its operation and reducing weight characteristics. The pneumatic cylinder contains a prefabricated body consisting of a cylindrical sleeve, a blind cover with a hole for a fitting for supplying a control medium and a through cover with a hole for a rod connected to a piston installed inside the sleeve, and sealing elements, while the blind and through covers and the piston are made of polymer material filled by injection molding, while the sleeve and rod are also made of polymer material filled by injection molding, while the piston surface in contact with the sleeve is made with grooves for installing a guide ring and a sealing collar made with an annular groove to accommodate a spring element with the possibility of constant and uniform compression of the sealing collar to the inner surface of the sleeve, and the end surface of the sleeve on the side of the blind cover is made with an annular groove in which a sealing ring is installed to seal the cavity between the piston and the blind cover, and between the through cover and the piston piston return spring installed. Glass, carbon or basalt fiber was used as a filler of the polymeric material. The spring element of the sealing collar is made in the form of a steel spring or in the form of a rubber ring in a fluoroplastic shell. 3 w.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к пневматическому исполнительному устройству, а именно к исполнительному механизму общего назначения, и может быть использована, например, для перемещения рабочего органа устройства из одного положения в другое.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to a pneumatic actuator, namely to a general-purpose actuator, and can be used, for example, to move the working body of the device from one position to another.

Известен пневмоцилиндр, содержащий рабочий шток с поршнем, установленные в сборном корпусе, включающем цилиндрическую гильзу и торцевые крышки, переднюю и заднюю, отверстие под штуцер для подвода или отвода рабочей среды (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2209351, МПК F15B 15/14, опубл. 27.07.2003).Known pneumatic cylinder containing a working rod with a piston installed in a prefabricated housing, including a cylindrical sleeve and end caps, front and rear, a hole for a fitting for supplying or discharging a working medium (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2209351, IPC F15B 15/ 14, published 07/27/2003).

Торцевые крышки известного устройства изготовлены методом точного литья из алюминиевого сплава и после отливки подвержены галтовке с целью удаления острых заусенцев на границе разъема полуформ.The end caps of the known device are made by precision casting from an aluminum alloy and, after casting, are subjected to tumbling to remove sharp burrs at the boundary of the half-mold connector.

В известном пневмоцилиндре в передней торцевой крышке установлена направляющая втулка для перемещения штока, требующая установки.In a well-known pneumatic cylinder in the front end cap installed guide sleeve to move the rod, requiring installation.

Недостатком известного пневмоцилиндра является сложность технологического процесса изготовления, требующего высокой точности базовых поверхностей, так как по технологии деталь после отливки не подвергается механической обработке.A disadvantage of the known pneumatic cylinder is the complexity of the manufacturing process, which requires high accuracy of the base surfaces, since according to the technology, the part after casting is not subjected to machining.

Как правило, использование металла при литье вынуждает после отливки детали проводить несколько операций термообработки для снятия внутренних напряжений. При изготовлении торцевых крышек из алюминиевого сплава существенной проблемой является наличие в них микропор и газовых включений после литья, что приводит к необходимости дополнительной пропитки их различными герметизирующими составами для исключения утечек воздуха. Помимо этого, увеличение толщины гильзы, необходимое для осуществления жесткого соединения с торцевой крышкой, увеличивает вес пневмоцилиндра. Все описанные недостатки ведут к усложнению конструкции пневмоцилиндра, повышению его массы, увеличению времени и трудоемкости изготовления, а также сборки-разборки пневмоцилиндра.As a rule, the use of metal in casting forces the part to undergo several heat treatment operations after casting to relieve internal stresses. In the manufacture of end caps from aluminum alloy, a significant problem is the presence of micropores and gas inclusions in them after casting, which leads to the need for additional impregnation with various sealing compounds to prevent air leaks. In addition, the increase in sleeve thickness required to make a rigid connection to the end cap increases the weight of the air cylinder. All the disadvantages described lead to the complexity of the design of the pneumatic cylinder, increase in its mass, increase in time and labor intensity of manufacturing, as well as assembly and disassembly of the pneumatic cylinder.

Известен пневмоцилиндр, принятый в качестве прототипа, содержащий сборный корпус, состоящий из цилиндрической гильзы, глухой крышки с отверстием для установки штуцера, сквозной крышки с отверстием под шток, установленный внутри гильзы и соединенный с поршнем, при этом глухая и сквозная крышки и поршень выполнены методом литья под давлением из полимерного материала с наполнителем (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации №2330193, МПК F15B 15/14, F15B 15/20, опубл. 27.07.2008).Known pneumatic cylinder, adopted as a prototype, containing a prefabricated housing, consisting of a cylindrical sleeve, a blind cover with a hole for installing a fitting, a through cover with a hole for the rod, installed inside the sleeve and connected to the piston, while the blind and through covers and the piston are made by the method injection molding from a polymeric material with a filler (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2330193, IPC F15B 15/14, F15B 15/20, publ. 27.07.2008).

В известном пневмоцилиндре глухая и сквозная крышки и поршень выполнены из полимерного материала со стекловолокнистым наполнителем методом литья под давлением, остальные элементы - из металла.In the known pneumatic cylinder, the blind and through covers and the piston are made of a polymeric material with a fiberglass filler by injection molding, the remaining elements are made of metal.

В известном пневмоцилиндре шток в месте соединения с поршнем выполнен с цилиндрической проточкой, образующей ступенчатую поверхность для неразъемного соединения с поршнем при литье под давлением, а сквозная крышка выполнена с внутренним выступом, цилиндрическая поверхность которого служит направляющей для штока, а торцевые поверхности выполнены в виде прямоугольных зубцов, что усложняет изготовление.In the well-known pneumatic cylinder, the rod at the junction with the piston is made with a cylindrical groove forming a stepped surface for permanent connection with the piston during injection molding, and the through cover is made with an internal protrusion, the cylindrical surface of which serves as a guide for the rod, and the end surfaces are made in the form of rectangular teeth, which complicates the fabrication.

Все сопрягаемые элементы металл - полимерный материал с наполнителем известного пневмоцилиндра оснащены канавками, в которых установлены уплотнительные кольца для герметизации, что также усложняет изготовление и обслуживание.All mating elements of metal - polymeric material filled with a known pneumatic cylinder are equipped with grooves in which sealing rings are installed for sealing, which also complicates manufacturing and maintenance.

Недостатком известного пневмоцилиндра является сложность конструкции, а также сложность его сборки и разборки и обслуживания.The disadvantage of the known pneumatic cylinder is the complexity of the design, as well as the complexity of its assembly and disassembly and maintenance.

Технической задачей и результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции и упрощение сборки, разборки и обслуживания пневмоцилиндра, при повышении надежности его работы и снижении весовых характеристик.The technical task and the result of the proposed technical solution is to simplify the design and simplify the assembly, disassembly and maintenance of the pneumatic cylinder, while increasing the reliability of its operation and reducing weight characteristics.

Технический результат достигается тем, что пневмоцилиндр содержит сборный корпус, состоящий из цилиндрической гильзы, глухой крышки с отверстием под штуцер для подачи управляющей среды и сквозной крышки с отверстием под шток, соединенный с поршнем, установленный внутри гильзы, и уплотнительные элементы, при этом глухая и сквозная крышки и поршень выполнены из полимерного материала с наполнителем методом литья под давлением, при этом гильза и шток также выполнены из полимерного материала с наполнителем методом литья под давлением, при этом поверхность поршня, контактирующая с гильзой, выполнена с канавками для установки направляющего кольца и уплотняющей манжеты, выполненной с кольцевым пазом для размещения пружинящего элемента с возможностью постоянного и равномерного поджатия уплотняющей манжеты к внутренней поверхности гильзы, причем торцовая поверхности гильзы со стороны глухой крышки выполнена с кольцевой проточкой, в которую установлено уплотнительное кольцо для герметизации полости между поршнем и глухой крышкой, а между сквозной крышкой и поршнем установлена пружина обратного хода поршня.The technical result is achieved by the fact that the pneumatic cylinder contains a prefabricated body, consisting of a cylindrical sleeve, a blind cover with a hole for a fitting for supplying a control medium and a through cover with a hole for a rod connected to a piston installed inside the sleeve, and sealing elements, while the blind and through caps and piston are made of polymer material filled with injection molding, while the sleeve and rod are also made of polymer material filled with injection molding, while the surface of the piston in contact with the sleeve is made with grooves for installing the guide ring and sealing cuff made with an annular groove for accommodating a spring element with the possibility of constant and uniform compression of the sealing cuff to the inner surface of the sleeve, and the end surface of the sleeve on the side of the blind cover is made with an annular groove, in which a sealing ring is installed to seal the cavity between the piston and the blind cover, and between the through cover and the piston there is a piston return spring.

В качестве наполнителя полимерного материала использовано стекло-, угле- или базальтовое волокно. Пружинящий элемент уплотняющей манжеты выполнен в виде стальной пружины или в виде резинового кольца во фторопластовой оболочке.Glass, carbon or basalt fiber was used as a filler of the polymeric material. The spring element of the sealing cuff is made in the form of a steel spring or in the form of a rubber ring in a fluoroplastic shell.

Предлагаемый пневмоцилиндр иллюстрирован чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид; на фиг. 2 - продольное сечение; на фиг. 3 - выносной элемент А с фиг. 2; на фиг. 4 - выносной элемент Б с фиг. 2.The proposed pneumatic cylinder is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general view; in fig. 2 - longitudinal section; in fig. 3 - remote element A from Fig. 2; in fig. 4 - remote element B from FIG. 2.

Пневмоцилиндр содержит сборный корпус, состоящий из цилиндрической гильзы 1, глухой и сквозной крышек 2 и 3 с отверстиями для установки стягивающих металлических шпилек 4, зафиксированных посредством гаек 5 (отверстия на чертеже не показаны).The pneumatic cylinder contains a prefabricated housing, consisting of a cylindrical sleeve 1, blind and through covers 2 and 3 with holes for installing tightening metal studs 4, fixed by means of nuts 5 (holes not shown in the drawing).

Внутри гильзы 1 установлен поршень 6, соединенный со штоком 7, выходящим наружу через отверстие в сквозной крышке 3 (отверстие на чертеже не показано). Шток 7 и поршень 6 жестко соединены между собой посредством резьбового либо штифтового соединения (соединение на чертеже не показано).Inside the sleeve 1, a piston 6 is installed, connected to the rod 7, which goes out through the hole in the through cover 3 (the hole is not shown in the drawing). The rod 7 and the piston 6 are rigidly connected to each other by means of a threaded or pin connection (the connection is not shown in the drawing).

Крышка 2 выполнена с отверстием, в котором установлен штуцер 8 для подачи управляющей среды, обеспечивающей перемещение поршня 6 в сторону сквозной крышки 3, а обратное движение (обратный ход) поршня 6 осуществляется за счет воздействия пружины 9, размещенной между сквозной крышкой 3 и поршнем 6. Штуцер 8 вворачивают непосредственно в глухую крышку 2.The cover 2 is made with a hole in which a fitting 8 is installed for supplying a control medium, which ensures the movement of the piston 6 towards the through cover 3, and the reverse movement (reverse stroke) of the piston 6 is carried out due to the action of the spring 9 placed between the through cover 3 and the piston 6 The fitting 8 is screwed directly into the blind cover 2.

Цилиндрическая гильза 1, глухая и сквозная крышки 2 и 3, поршень 6 и шток 7 выполнены методом литья под давлением из полимерного материала с длинноволокнистым наполнителем, обладающих низким коэффициентом теплового линейного расширения, что исключает возникновение тепловых напряжений и деформаций. В качестве наполнителя использовано стекло-, угле- или базальтовое волокно.Cylindrical sleeve 1, blind and through covers 2 and 3, piston 6 and rod 7 are made by injection molding from a polymer material with a long-fiber filler, which have a low coefficient of linear thermal expansion, which eliminates the occurrence of thermal stresses and deformations. Glass, carbon or basalt fiber was used as a filler.

Высокие удельные значения прочности и жесткости армированных пластмасс позволяют одновременно при снижении веса пневмоцилиндра в 2-3 раза увеличить надежность его работы.High specific values of strength and rigidity of reinforced plastics make it possible to simultaneously increase the reliability of its operation by 2-3 times while reducing the weight of the pneumatic cylinder.

На торцовой поверхности гильзы 1 со стороны крышки 2 выполнена кольцевая канавка, в которую устанавливают уплотнительное кольцо 12 для герметизации полости между поршнем 6 и крышкой 2 (кольцевая канавка на чертеже не показана).An annular groove is made on the end surface of the sleeve 1 on the side of the cover 2, into which a sealing ring 12 is installed to seal the cavity between the piston 6 and the cover 2 (the annular groove is not shown in the drawing).

Поршень 6 по поверхности, контактирующей с гильзой 1, выполнен с канавками для установки направляющего кольца 13 и уплотняющей манжеты 14, выполненной с пазом для размещения пружинящего элемента 15 (канавки и паз на чертеже не показаны). Пружинящий элемент 15 выполнен в виде стальной пружины или резинового кольца во фторопластовой оболочке и обеспечивает постоянное и равномерное поджатие по всему периметру кромок уплотняющей манжеты 14 к внутренней поверхности гильзы 1, обеспечивая герметичное разделение полостей пневмоцилиндра.The piston 6 on the surface in contact with the sleeve 1 is made with grooves for installing the guide ring 13 and the sealing collar 14, made with a groove for accommodating the spring element 15 (the grooves and the groove are not shown in the drawing). The spring element 15 is made in the form of a steel spring or a rubber ring in a fluoroplastic shell and provides a constant and uniform preload along the entire perimeter of the edges of the sealing cuff 14 to the inner surface of the sleeve 1, providing a hermetic separation of the cavities of the pneumatic cylinder.

Наличие пружинящего элемента 15 обеспечивает герметичность при колебании температуры в пределах от -100°С до +100°С. Поскольку уплотняющую манжету 14 изготавливают из материала с низким коэффициентом трения (фторопласт, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, композиты полимеров с антифрикционными наполнителями), то не требуется смазка трущихся поверхностей, что исключает необходимость проведения промежуточных осмотров и ремонтов и снижает эксплуатационные расходы.The presence of the spring element 15 ensures tightness when the temperature fluctuates in the range from -100°C to +100°C. Since the sealing collar 14 is made of a material with a low coefficient of friction (fluoroplastic, ultra-high molecular weight polyethylene, polymer composites with antifriction fillers), lubrication of rubbing surfaces is not required, which eliminates the need for intermediate inspections and repairs and reduces operating costs.

Применение полимерного материала с наполнителем (стекло-, угле- или базальтовое волокно), обладающих коррозионной стойкостью, значительно повышает долговечность пневмоцилиндра. Положительным техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью конструктивных признаков, является отсутствие необходимости вводить смазку в цилиндр, возможность эксплуатировать пневмоцилиндр при низких температурах вплоть до -100°С без потери герметичности, снижение массы по сравнению с аналогичными цилиндрами, изготовленными из стали или чугуна, а отсюда трудоемкости ремонта и обслуживания пневмоцилиндра.The use of a polymeric material with a filler (glass, carbon or basalt fiber), which has corrosion resistance, significantly increases the durability of the pneumatic cylinder. A positive technical result provided by the specified combination of design features is the absence of the need to introduce lubricant into the cylinder, the ability to operate the pneumatic cylinder at low temperatures down to -100 ° C without loss of tightness, weight reduction compared to similar cylinders made of steel or cast iron, and hence the complexity of repair and maintenance of the pneumatic cylinder.

Claims

1. Pneumatic cylinder containing a prefabricated body, consisting of a cylindrical sleeve, a blind cover with a hole for a fitting for supplying a control medium and a through cover with a hole for a rod connected to a piston installed inside the sleeve, and sealing elements, while the blind and through covers and the piston is made of a polymer material filled with injection molding, characterized in that the sleeve and the rod are also made of a polymer material filled with injection molding, while the surface of the piston in contact with the sleeve is made with grooves for installing a guide ring and a sealing collar , made with an annular groove for accommodating a spring element with the possibility of constant and uniform compression of the sealing cuff to the inner surface of the sleeve, and the end surface of the sleeve on the side of the blind cover is made with an annular groove, in which a sealing ring is installed to seal the cavity between the piston and the blind cover, and a piston return spring is installed between the through cover and the piston.

2. Pneumatic cylinder according to claim 1, characterized in that glass, carbon or basalt fiber is used as a filler of polymeric material.

3. Pneumatic cylinder according to claim 1, characterized in that the spring element of the sealing collar is made in the form of a steel spring.

4. Pneumatic cylinder according to claim 1, characterized in that the spring element of the sealing cuff is made in the form of a rubber ring in a fluoroplastic shell.