WO2022019800A1 - Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр - Google Patents

Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр Download PDF

Info

Publication number
WO2022019800A1
WO2022019800A1 PCT/RU2020/000392 RU2020000392W WO2022019800A1 WO 2022019800 A1 WO2022019800 A1 WO 2022019800A1 RU 2020000392 W RU2020000392 W RU 2020000392W WO 2022019800 A1 WO2022019800 A1 WO 2022019800A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pistons
rod
housing
piston
sleeve
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000392
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Роман Леонидович ВОЛОШИН
Original Assignee
Роман Леонидович ВОЛОШИН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роман Леонидович ВОЛОШИН filed Critical Роман Леонидович ВОЛОШИН
Priority to US18/017,717 priority Critical patent/US20230304515A1/en
Priority to JP2023504180A priority patent/JP2023536698A/ja
Priority to CN202080102971.0A priority patent/CN115989371A/zh
Priority to DE112020007454.4T priority patent/DE112020007454T5/de
Priority to PCT/RU2020/000392 priority patent/WO2022019800A1/ru
Publication of WO2022019800A1 publication Critical patent/WO2022019800A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F15B11/12—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action
    • F15B11/121—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions
    • F15B11/123—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions by means of actuators with fluid-operated stops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F15B11/12—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1409—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type with two or more independently movable working pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1457—Piston rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/149—Fluid interconnections, e.g. fluid connectors, passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/885—Control specific to the type of fluid, e.g. specific to magnetorheological fluid
    • F15B2211/8855—Compressible fluids, e.g. specific to pneumatics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/30—Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor

Definitions

  • NAME OF THE INVENTION Three-position power pneumatic or hydraulic cylinder.
  • SUBSTANCE invention relates to volumetric pneumatic or hydraulic drives, specifically, to devices of pneumatic (hydraulic) cylinders and can be used in robotic production lines, drives of mechanisms for various purposes, including vehicle transmissions.
  • a hydraulic actuator for shifting the synchronizer (Patent RU2545543C2).
  • the drive comprises a cylinder and a piston configured to move inside the cylinder, delimiting the first and second chambers.
  • the volume of the first chamber is the smallest when the actuator is in the first engagement position
  • the volume of the second chamber is the smallest when the actuator is in the second engagement position.
  • the piston also limits the third chamber in the cylinder, the volume of which is the smallest when the drive is in the neutral position.
  • This drive is characterized by technological complexity, in particular, its performance directly depends on the accuracy of creating pressure in a particular chamber.
  • a three-position hydraulic cylinder is known (Patent RU2079007C1), containing a housing with windows for connecting to a load and supplying a working fluid, in the cavity of which, closed by covers, there is a piston with a bore and plungers interacting with it and with the covers, characterized in that the plungers are placed in the piston bore , which is equipped with stops that limit their course.
  • a finger As a working element interacting with the load, a finger is used, which is placed perpendicular to the longitudinal axis of the body.
  • the disadvantage of this design is the impossibility of outputting the working element to the ends of the housing.
  • a pneumatic three-position cylinder (Patent NSh 87364V) was chosen, consisting of a body with end caps, two pistons, a rod, channels for supplying the working medium.
  • the pistons divide the internal space of the cylinder into three chambers, each piston is made with the possibility of limited movement along the rod due to the central protrusion separating the pistons and peripheral protrusions on the rod, and limited movement inside the body due to the protrusions formed on the inner surface of the body.
  • a thrust element is fixed on the rod between two pistons, on which there is an inlet opening of the channel for supplying the working medium (air) to the chamber between the pistons.
  • the disadvantages of the known prototype device include the following design features: - Large dimensions due to the presence of the upper end cap.
  • the end surface of the protrusion (sleeve) on the rod acts as a piston and, therefore, negatively affects any movement of the rod, that is, to set the rod to medium or neutral, an additional amount of energy (pressure) of the working medium will be required.
  • the objective of the invention was to create a device without the above disadvantages.
  • the technical result is a simplification of the design and an increase in the reliability, speed and accuracy of the device.
  • a three-position pneumatic or hydraulic cylinder consisting of a body with end caps (walls), two pistons, a rod, channels for supplying the working medium, while each piston is made with the possibility of limited movement along the rod due to the central protrusion separating the pistons and peripheral protrusions on rod, and limited movement inside the housing, in which, according to the proposal, the central protrusion is made in the form of a sleeve, and an annular protrusion is made on the inner surface of the housing, while the sleeve and the protrusion form a tight movable joint of the shaft-hole type.
  • the proposed solution leads to the formation of four chambers inside the body, formed by end caps (walls), two pistons and a partition formed by a sleeve and an annular ledge.
  • a protrusion is any part, such as a bushing, part of a body or rod, that limits the movement of the pistons.
  • the channels for supplying the working medium are made as follows: separate channels into the chambers formed by each of the pistons and the corresponding end (end cover) of the housing, and a common channel into the chambers formed by each of the pistons and the central ledge and sleeve.
  • the channels for supplying the working medium are made as follows: separate channels into the chambers formed by each of the pistons and the central protrusion and sleeve end of the body, and a common channel into the chambers formed by each of the pistons and the corresponding end (end cover) of the body.
  • an addition is possible - fixing at least one finger to interact with the load, placed at an angle to the axis of the rod in the bore of the annular protrusion.
  • a variant of the implementation of the device is possible, in which only the above element - a finger is provided for interaction with the load.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a cylinder in a first preferred embodiment, center (middle) position.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a cylinder in the first preferred embodiment, rightmost position.
  • FIG. 3 and 4 show a longitudinal section of the cylinder in the second preferred embodiment, the central (middle) position with different execution of the channels for supplying the working medium.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of a cylinder in a second preferred embodiment, rightmost position.
  • FIG. 6 shows a general view of a prototype three-position cylinder with two stem end elements.
  • Figure 7 shows a prototype three-position cylinder with two end elements of the rod, disassembled.
  • FIG. 8 shows a prototype of a three-position cylinder with one end element of the rod, disassembled.
  • a three-position cylinder consists of a body 1, in which a rod is installed, the central part of which is a sleeve 2 of a cylindrical shape with two ledges for pistons 3 and 4, which have free play both inside the cylindrical part of the body 1 and on the sleeve 2, two side covers 5 and 6, end elements of the rod 7, 8 and side pin 9.
  • the rod is expediently made of several rigidly connected parts: sleeve 2 made of a material with low sliding friction, end parts 7, 8 with peripheral protrusions and side pin 9.
  • the device contains also channels for supplying the working medium (compressed air or liquid) A, B and C.
  • FIG. 1 and 2 separate channels A and C into the chambers formed by each of the pistons 3, 4 and the corresponding end of the housing ( covers 5 and 6) can be made in the housing and covers 5 and 6.
  • FIG. 3, 4, 5 separate channels A and C into the chambers formed by each of the pistons and the central protrusion and the sleeve end of the body are made in the protrusion of the body 1, and the common channel B into the chambers formed by each of the pistons 3, 4 and the corresponding end (end caps 5, 6) can be made in the wall of the housing 1 (Fig. 3 and 5), or in the sleeve 2 (Fig. 4).
  • the device is operable with any number of output elements interacting with the load (end elements 7, 8, pin 9).
  • a protruding piston stroke limiter (piston 3, 4) on the sleeve 2 and cover (covers 5, 6) without holes for the rod.
  • Fig. eight A prototype of a device with one end element of the rod is shown in Fig. eight.
  • the operation of the device in the first preferred embodiment is carried out as follows.
  • the occupation of the extreme left position occurs according to the opposite (mirror) principle, relative to the occupation of the extreme right position.
  • the device is also operable with any number of output elements interacting with the load (end elements 7, 8, pin 9).
  • a protruding piston stroke limiter (pistons 3, 4) on the sleeve 2 and cover (covers 5, 6) without holes for the rod ( Fig. 8) .
  • the occupation of the extreme left position occurs according to the opposite (mirror) principle, relative to the occupation of the extreme right position.
  • the principle of fixing the rods in the required (shifted) intermediate position relative to the central (middle) position is achieved.
  • the principle of operation of the device under liquid pressure is similar to the principle of operation with compressed air, but it is necessary that the channels of the liquid lines without high pressure, at the time of changing the position of the rods, communicate with the main low-pressure liquid line and the expansion tank.
  • the prototype device (without finger 9 - Fig. 6, 7, 8) during testing confirmed the performance, the solution of the problem and the achievement of the specified technical result. During trial operation, there were no failures, incomplete inclusions and interruptions. It should also be noted that when any of the three stated positions is occupied, the force of switching on (moving) the rod (and / or pin) is the same, therefore the cylinder can be fully called a power cylinder, while ensuring that all three positions are occupied.
  • the device for switching on (moving) is also operable with a low degree of tightness of the connections, but when ensuring force retention in the occupied position (being under the pressure of the working medium), it is necessary to ensure appropriate sealing and sealing in the pistons and side covers.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам гидравлических цилиндров и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. Трехпозиционный пневмо- или гидроцилиндр состоит из корпуса с торцевыми крышками, двух поршней, штока, каналов подвода рабочей среды, каждый поршень выполнен с возможностью ограниченного перемещения по штоку за счет разделяющего поршни центрального выступа и периферийных выступов на штоке, и ограниченного перемещения внутри корпуса. Центральный выступ выполнен в виде втулки, а на внутренней поверхности корпуса выполнен кольцевой выступ. Втулка и выступ образуют герметичное подвижное соединение по типу вал-отверстие. Отдельные каналы подвода рабочей среды в камеры образованы каждым из поршней и соответствующим торцом корпуса; общий канал в камеры, образован каждым из поршней и центральным выступом и втулкой; отдельные каналы в камеры, образованы каждым из поршней и центральным выступом и втулкой торцом корпуса; общий канал в камеры, образован каждым из поршней и соответствующим торцом корпуса.

Description

НАЗВАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к объемным пневмо- или гидроприводам, конкретно, к устройствам пневматических (гидравлических) цилиндров и может быть использовано в роботизированных производственных линиях, приводах механизмов различного целевого назначения, в том числе в трансмиссиях транспортных средств.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен, например, гидравлический привод для смещения синхронизатора (Патент RU2545543C2). Привод содержит цилиндр и поршень, выполненный с возможностью перемещения внутри цилиндра, разграничивая первую и вторую камеры. Объем первой камеры является наименьшим при нахождении привода в первом положении зацепления, а объем второй камеры является наименьшим при нахождении привода во втором положении зацепления. Поршень также ограничивает в цилиндре третью камеру, объем которой является наименьшим при нахождении привода в нейтральном положении.
Данный привод характеризуется технологической сложностью, в частности, его работоспособность напрямую зависит от точности создания давления в той или иной камере.
Известен трехпозиционный гидроцилиндр (Патент RU2079007C1), содержащий корпус с окнами для соединения с нагрузкой и подвода рабочей жидкости, в полости которого, закрытой крышками, размещены поршень с расточкой и взаимодействующие с ним и с крышками плунжеры, отличающийся тем, что плунжеры размещены в расточке поршня, которая снабжена упорами, ограничивающими их ход.
В качестве рабочего элемента, взаимодействующего с нагрузкой, используется палец, размещенный перпендикулярно продольной оси корпуса. Недостатком данной конструкции является невозможность вывода рабочего элемента в торцы корпуса.
В качестве прототипа выбран пневматический трёхпозиционный цилиндр (Патент НШ 87364В), состоящий из корпуса с торцевыми крышками, двух поршней, штока, каналов подвода рабочей среды. Поршни делят внутреннее пространство цилиндра на три камеры, при этом каждый поршень выполнен с возможностью ограниченного перемещения по штоку за счёт разделяющего поршни центрального выступа и периферийных выступов на штоке, и ограниченного перемещения внутри корпуса, за счёт выступов, сформированных на внутренней поверхности корпуса. На штоке между двумя поршнями закреплен упорный элемент, на котором расположено впускное отверстие канала для подвода рабочей среды (воздуха) в камеру между поршнями.
К недостаткам известного устройства-прототипа следует отнести следующие конструктивные особенности: - Большие габариты из-за наличия верхней торцевой крышки.
- Отсутствует возможность исполнения с дополнительными выходами штока с одной из торцевых поверхностей цилиндра и, например, перпендикулярно установленного пальца.
- Торцевая поверхность выступа (втулки) на штоке (в зоне подачи рабочей среды) выступает в качестве поршня и, следовательно, негативно влияет на любое перемещение штока, то есть для установки штока в среднее или нейтральное потребуется дополнительное количество энергии (давления) рабочей среды.
- Из-за возможной разности давления при занятии штоком среднего положения возможен так называемый «выбег» штока за среднее положение с последующим возвратом (занятием) среднего положения. Данный фактор негативен в устройствах, где по функционалу работы этого быть не должно.
- Центровка штока обеспечивается его контактами с крышками и поршнями, что при значительных силовых нагрузках на шток может негативно влиять на долговечность бесперебойной работы устройства. Центровка в местах уплотнения выглядит, по меньшей мере, сомнительно. В патенте НШ 87364В предусмотрены увеличенные посадочные размеры поршней, за счет которых центрируется шток, а это увеличение габаритов устройства, его веса и затрачиваемых материалов. - Применена более сложная конструкция изготовления, например, ограничительный выступ в средней части втулки должен иметь строго определенную посадку относительно выходного отверстия для рабочей среды, или иметь явно сложную конфигурацию с системой пазов и отверстий, при этом обеспечивать прочностные ударные характеристики; использование стопорных колец также усложняет конструкцию; применяется дополнительная верхняя крышка, которую необходимо закрепить и обеспечить уплотнение.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения явилось создание устройства без вышеуказанных недостатков. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надёжности, скорости и четкости работы устройства.
Указанная задача решается трёхпозиционным пневмо- или гидроцилиндром, состоящим из корпуса с торцевыми крышками (стенками), двух поршней, штока, каналов подвода рабочей среды, при этом каждый поршень выполнен с возможностью ограниченного перемещения по штоку за счёт разделяющего поршни центрального выступа и периферийных выступов на штоке, и ограниченного перемещения внутри корпуса, в котором, согласно предложению, центральный выступ выполнен в виде втулки, а на внутренней поверхности корпуса выполнен кольцевой выступ, при этом втулка и выступ образуют герметичное подвижное соединение по типу вал-отверстие. По сути, предлагаемое решение приводит к образованию внутри корпуса четырёх камер, образуемых торцевыми крышками (стенками), двумя поршнями и перегородкой, образованной втулкой и кольцевым выступом.
Под выступом понимается любая деталь, например, втулка, часть корпуса или штока, ограничивающая перемещение поршней.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предполагаются два предпочтительных варианта реализации изобретения, определяемые выполнением каналов подвода рабочей среды.
В первом предпочтительном варианте каналы подвода рабочей среды выполнены следующим образом: отдельные каналы в камеры, образованные каждым из поршней и соответствующим торцом (торцевой крышкой) корпуса, и общий канал в камеры, образованные каждым из поршней и центральным выступом и втулкой.
Во втором предпочтительном варианте реализации каналы подвода рабочей среды выполнены следующим образом: отдельные каналы в камеры, образованные каждым из поршней и центральным выступом и втулкой торцуем корпуса, и общий канал в камеры, образованные каждым из поршней и соответствующим торцом (торцевой крышкой) корпуса.
Для всех вариантов реализации возможно дополнение - закрепление, по меньшей мере, одного пальца для взаимодействия с нагрузкой, размещённого под углом к оси штока в расточке кольцевого выступа.
Возможен вариант реализации устройства, в котором для взаимодействия с нагрузкой предусмотрен только вышеуказанный элемент - палец. Принципиально возможна реализация конструкции с одним или двумя выходами штока, с одним или нескольким пальцами в различных, обусловленных конкретным назначением устройства, сочетаниях. Также возможно обеспечить поворот втулки с пальцем секторально вокруг оси втулки.
Изобретение поясняется графическими материалами - чертежами и фотографиями опытного образца.
На фиг. 1 показан продольный разрез цилиндра в первом предпочтительном варианте реализации, центральное (среднее) положение.
На фиг. 2 показан продольный разрез цилиндра в первом предпочтительном варианте реализации, крайнее правое положение.
На фиг. 3 и 4 показан продольный разрез цилиндра во втором предпочтительном варианте реализации, центральное (среднее) положение с разным выполнением каналов подвода рабочей среды.
На фиг. 5 показан продольный разрез цилиндра во втором предпочтительном варианте реализации, крайнее правое положение.
На фиг. 6 показан общий вид опытного образца трёхпозиционного цилиндра с двумя торцевыми элементами штока.
На фиг.7 показан опытный образец трёхпозиционного цилиндра с двумя торцевыми элементами штока, в разобранном виде.
На фиг. 8 показан опытный образец трёхпозиционного цилиндра с одним торцевым элементом штока, в разобранном виде. Трёхпозиционный цилиндр состоит из корпуса 1, в котором установлен шток, центральную часть которого представляет собой втулку 2 цилиндрической формы с двумя уступами для поршней 3 и 4, имеющими свободный ход, как внутри цилиндрической части корпуса 1, так и на втулке 2, двух боковых крышек 5 и 6, торцевыми элементами штока 7, 8 и боковым пальцем 9. Конструктивно шток целесообразно выполнять из нескольких, жёстко связанных деталей: втулка 2 из материала с низким трением скольжения, торцевые части 7, 8 с периферийными выступами и боковой палец 9. Устройство содержит также каналы для подвода рабочей среды (сжатого воздуха или жидкости) А, В и С. В первом предпочтительном варианте исполнения (фиг. 1 и 2) отдельные каналы А и С в камеры, образованные каждым из поршней 3, 4 и соответствующим торцом корпуса (крышками 5 и 6), могут быть выполнены в корпусе и крышках 5 и 6. Общий канал В в камеры, образованные каждым из поршней 3, 4 и центральным выступом и втулкой 2 - в выступе корпуса 1. Во втором предпочтительном варианте реализации (фиг. 3, 4, 5) отдельные кана ы А и С в камеры, образованные каждым из поршней и центральным выступом и втулкой торцом корпуса выполнены в выступе корпуса 1, а общий канал В - в камеры, образованные каждым из поршней 3, 4 и соответствующим торцом (торцевыми крышками 5, 6) может быть выполнен в стенке корпуса 1 (фиг. 3 и 5), либо во втулке 2 (фиг. 4).
Устройство работоспособно с любым количеством выходных элементов, взаимодействующих с нагрузкой (торцевые элементы 7, 8, палец 9). При использовании устройства без торцевого (торцевых) элементов 7, 8, необходимо установить выступающий ограничитель хода поршня (поршней 3, 4) на втулку 2 и крышку (крышки 5, 6) без отверстий для штока. Опытный образец устройства с одним торцевым элементом штока показан на фиг. 8.
Работа устройства в первом предпочтительном варианте реализации (работа на сжатом воздухе) осуществляется следующим образом.
При подаче сжатого воздуха в канал В поршень 3 движется влево, а поршень 4 вправо, в результате движения поршни доходят до выступов крышек 5, 6 и упираясь в ограничительные выступы штоков 7 и 8, устанавливают втулку 2 в среднее положение (фиг. 1). Каналы А и С в этот момент сообщаются с атмосферой. б
При подаче сжатого воздуха в канал А поршень 3 движется вправо и, дойдя до уступа втулки 2, толкает ее вправо, затем поршень 3 упирается в ограничительный выступ основного корпуса, а втулка 2 упирается в поршень 4, который упирается в крышку 6, тем самым втулка 2 с элементами 7, 8 и пальцем 9 занимает крайнее правое положение (фиг. 2). Каналы В и С в этот момент сообщаются с атмосферой.
Занятие крайнего левого положения происходит по противоположному (зеркальному) принципу, относительно занятия крайнего правого положения.
При асимметричном изготовлении основного корпуса, выступов боковых крышек 5, 6 и втулки 2 достигается принцип фиксации штока в необходимом (смещённом) промежуточном положении, относительно центрального (среднего) положения.
Работа устройства во втором предпочтительном варианте реализации (работа на сжатом воздухе) осуществляется следующим образом (фиг. 3, 4).
Устройство также работоспособно с любым количеством выходных элементов, взаимодействующих с нагрузкой (торцевые элементы 7, 8, палец 9). При использовании устройства без торцевого (торцевых) элементов 7, 8, необходимо (также как в первом предпочтительном варианте реализации) установить выступающий ограничитель хода поршня (поршней 3, 4) на втулку 2 и крышку (крышки 5, 6) без отверстий для штока (фиг. 8) .
При подаче сжатого воздуха в канал В поршень 3 движется вправо, а поршень 4 влево, в результате движения поршни доходят до уступов втулки 2 и упираются в корпус, устанавливая втулку 2 со штоками 7, 8 и пальцем 9 в среднее положение. Каналы А и С в этот момент сообщаются с атмосферой.
При подаче сжатого воздуха в канал С поршень 4 движется вправо и дойдя до штока 8 перемещает втулку 2 вправо, шток 7 упирается в поршень 3 и втулка 2 со штоками 7, 8 и пальцем 9 занимает крайнее правое положение. Каналы А и В в этот момент сообщаются с атмосферой.
Занятие крайнего левого положения происходит по противоположному (зеркальному) принципу, относительно занятия крайнего правого положения.
При асимметричном изготовлении основного корпуса 1 и втулки 2 достигается принцип фиксации штоков в необходимом (смещенном) промежуточном положении, относительно центрального (среднего) положения. Принцип работы устройства под давлением жидкости аналогичен принципу работы со сжатым воздухом, но при этом необходимо, чтобы каналы жидкостных магистралей без высокого давления, в момент смены положения штоков, сообщались с основной жидкостной магистралью низкого давления и расширительным бачком.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Опытный образец устройства (без пальца 9 - фиг. 6, 7, 8) при испытаниях подтвердил работоспособность, решение поставленной задачи и достижение указанного технического результата. Во время опытной эксплуатации полностью отсутствовали отказы, неполные включения и перебои. Также следует отметить, что при занятии любого из трех заявленных положений сила включения (перемещения) штока (и/или пальца) одинакова, поэтому цилиндр в полной мере можно назвать силовым, при обеспечении занятия всех трех положений. Устройство, для обеспечения включения (перемещения), работоспособно также при невысокой степени герметичности соединений, но при обеспечении силового удержания в занятом положении (нахождении под давлением рабочей среды), необходимо обеспечить соответствующую герметизацию и уплотнение в поршнях и боковых крышках.

Claims

Формула
1. Трёхпозиционный пневмо- или гидроцилиндр, состоящий из корпуса с торцевыми крышками, двух поршней, штока, каналов подвода рабочей среды, при этом каждый поршень выполнен с возможностью ограниченного перемещения по штоку за счёт разделяющего поршни центрального выступа и периферийных выступов на штоке, и ограниченного перемещения внутри корпуса, отличающийся тем, что центральный выступ выполнен в виде втулки, а на внутренней поверхности корпуса выполнен кольцевой выступ, при этом втулка и выступ образуют герметичное подвижное соединение по типу вал-отверстие.
2. Трёхпозиционный цилиндр по п. 1, отличающийся тем, что каналы подвода рабочей среды выполнены следующим образом: отдельные каналы в камеры, образованные каждым из поршней и соответствующим торцом корпуса, и общий канал в камеры, образованные каждым из поршней и центральным выступом и втулкой.
3. Трёхпозиционный цилиндр по п. 1, отличающийся тем, что каналы подвода рабочей среды выполнены следующим образом: отдельные каналы в камеры, образованные каждым из поршней и центральным выступом и втулкой, и общий канал в камеры, образованные каждым из поршней и соответствующим торцом корпуса.
4. Трёхпозиционный цилиндр по п. 1, или п. 2, или п. 3, отличающийся тем, что на втулке закреплен, по меньшей мере, один палец для взаимодействия с нагрузкой, размещённый под углом к оси штока в расточке кольцевого выступа.
PCT/RU2020/000392 2020-07-24 2020-07-24 Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр WO2022019800A1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/017,717 US20230304515A1 (en) 2020-07-24 2020-07-24 Three-position pneumatic or hydraulic power cylinder
JP2023504180A JP2023536698A (ja) 2020-07-24 2020-07-24 三位置の空気圧又は油圧パワーシリンダ
CN202080102971.0A CN115989371A (zh) 2020-07-24 2020-07-24 三位气动或液压动力缸
DE112020007454.4T DE112020007454T5 (de) 2020-07-24 2020-07-24 Pneumatik- oder Hydraulik-Dreistellungs-Kraftzylinder
PCT/RU2020/000392 WO2022019800A1 (ru) 2020-07-24 2020-07-24 Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000392 WO2022019800A1 (ru) 2020-07-24 2020-07-24 Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022019800A1 true WO2022019800A1 (ru) 2022-01-27

Family

ID=79728904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000392 WO2022019800A1 (ru) 2020-07-24 2020-07-24 Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230304515A1 (ru)
JP (1) JP2023536698A (ru)
CN (1) CN115989371A (ru)
DE (1) DE112020007454T5 (ru)
WO (1) WO2022019800A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3312146A (en) * 1964-01-27 1967-04-04 Nord Aviation Fluid pressure jack with three stable positions
DE3213758A1 (de) * 1981-04-16 1983-01-27 Autóipari Kutató Intézet, Budapest Pneumatischer dreistellungs-schaltantrieb, insbesondere zum schalten der stufen von wechselgetrieben
WO1992011462A1 (en) * 1990-12-20 1992-07-09 Saab-Scania Aktiebolag Operating cylinder and its use in a vehicle gearbox
CN108980139A (zh) * 2018-07-24 2018-12-11 北京理工大学 双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2079007C1 (ru) 1994-02-01 1997-05-10 Подмосковный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Угольный Институт Трехпозиционный гидроцилиндр
GB2473054A (en) 2009-08-28 2011-03-02 Gm Global Tech Operations Inc Synchronizer actuator having a piston that delimits three chambers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3312146A (en) * 1964-01-27 1967-04-04 Nord Aviation Fluid pressure jack with three stable positions
DE3213758A1 (de) * 1981-04-16 1983-01-27 Autóipari Kutató Intézet, Budapest Pneumatischer dreistellungs-schaltantrieb, insbesondere zum schalten der stufen von wechselgetrieben
WO1992011462A1 (en) * 1990-12-20 1992-07-09 Saab-Scania Aktiebolag Operating cylinder and its use in a vehicle gearbox
CN108980139A (zh) * 2018-07-24 2018-12-11 北京理工大学 双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023536698A (ja) 2023-08-29
US20230304515A1 (en) 2023-09-28
DE112020007454T5 (de) 2023-07-13
CN115989371A (zh) 2023-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0304210B1 (en) Double diaphragm pumps
US3096966A (en) Sealed ball valve
KR0174574B1 (ko) 스풀밸브
CN202280689U (zh) 多级液压缸
SU772478A3 (ru) Гидравлический домкрат
CN111828685A (zh) 一种隔离式两位三通阀
EP0047613B1 (en) Apparatus for generating reciprocatory motion
WO2022019800A1 (ru) Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр
US6145541A (en) Four-way selector valve
EA044923B1 (ru) Трёхпозиционный силовой пневмо- или гидроцилиндр
AU2020201977A1 (en) Switching device and lubricating pump
JP7026549B2 (ja) 油圧バルブ
US3211183A (en) Hydraulic or pneumatic controller
EP2844901B1 (en) Positive drive actuated valve for reciprocating compressor and method
RU2601686C2 (ru) Приводимый в действие текучей средой под давлением двигатель с камерой компенсации давления
CN209671596U (zh) 同步器换挡气缸
RU2715296C1 (ru) Гидрораспределитель
JP2000240836A (ja) 直動型切換弁およびその組立方法
TR2022021687T2 (tr) Üç konumlu pnömati̇k veya hi̇droli̇k güç si̇li̇ndi̇ri̇
US260398A (en) Feank w
TW202012816A (zh) 滑軸式轉換閥的密封構造及其滑軸式轉換閥
CN220522940U (zh) 一种切换阀及液压系统
US2495395A (en) Power transmission valve
JP3763184B2 (ja) 切換弁
JPH0740084Y2 (ja) 往復動流体圧装置の切換弁

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20945877

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023504180

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20945877

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1