Способ получения выигрыша в силе и устройство для его осуществления

(54) СПОСО СИЛЕ И УС СТВЛЕНИЯ (57) Исполь склеивания лий, Суанос шие усилия усиливающе бавиться от с(56) Маковозов М,Ические машины. М заваниедеталей ть иэобр с помс го порш верхцен; в центрифугах, для для прессования издетения: создаются больщью небольшой массы ня, что позволяет изтрифуг, 2 с. и 6 з.п,ф-л ы,Гидравлика и гидравлиМашгиз, 1962, с,38 - 39. Недостатком известного способа и устройства является постоянство прессующей силы, хотя в большинстве практических случаев, по мере пре:сования, усилие сопротивления прессованию непрерывно увеличивается, Соответственно, при оптимальном режиме работы и прессующее усилие должно непрерывно увеличиваться, чего в известном решении нет, Поэтому известное решение находит ограниченное применение,Целью изобретения является повышение эффективности работы, расширение области применения, увеличения хода исполнительного поршня, увеличение производительностии и исключение изгибающих моментов на валу от сил инерции и от сил тяжести конструкции.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения выигрыша в силе, заключающемся в том, что берут исполнительный цилиндр с поршнем и усиливающий цилиндр с поршнем, сообщают оба цилиндра гидравлической линией, нагружают усиливающий поршень и передают давление жидкости, создаваемое усиливающим поршнем, на исполнительный порГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в центрифугах, для склеивания деталеи, для прессования иэделий и т,д.Известен гидравлический пресс, содержащий два цилиндра разных диаметров, соединенных между собой трубопроводами,два поршня, размещенных в соответствующих цилиндрах, Оба цилиндра и трубопровод заполняются жидкостью, Усилие,приложенное к малому поршню, создаетдавление в жидкости и с помощью малогопоршня передает его по закону Паскалявсем точкам жидкости, в частности основанию прессующего поршня в большом цилиндре,Недостатком известного способа и устройства является ограниченность ходапрессующего поршня. Так, если диаметр малого цилиндра б =-1 см. а диаметр большогоцилиндра О = 40 см, то при перемещениибольшого цилиндра на 1 см, перемещениемалого цилиндра должно произойти на 1600С = 1600), что неосуО 2 402м (отпошение - = - , - ,О 1ществимо. 1786298 А 1 ПОЛУЧЕНИЯ ВЫИГРЫША В РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕшень, в нем нагружают оба поршня с помощью сил инерции, возникающих при вращении цилиндров, используют вначале для выполнения полезной работы только силы инерции исполнительного поршня и всех деталей, перемещающихся вместе с указанным поршнем, после увеличения сопротивления исполнительному поршню, запускают в работу усиливающий поршень и передают после редуцирования на исполнительный поршень все время увеличивающуюся силу инерции усиливающего поршня, в нем положение исполнительного поршня выполняют регулируемым относительно начала запуска усиливающего поршня, в нем применяют по меньшей мере две пары цилиндров, включающих каждая исполнительный цилиндр с поршнем и усиливающий цилиндр с поршнем, расположенных симметрично относительно друг друга в одних и тех ке сечениях вала, в нем применяют по меньшей мере две группы симметрично расположенных пар цилиндров, размещенных на разных расстояниях вдоль вала, Цель достигается тем, что известное устройство получения выигрыша в силе, содеркащее исполнительный цилиндр с поршнем, усиливающий цилиндр с поршнем, гидравлическую линию в виде трубопровода, сообщающего оба цилиндра, дополнительно содержит вал, совершающий вращательное движение, усиливающий цилиндр прикреплен непосредственно к валу, гидравлическая линия, связывающая оба цилиндра, снабжена запорной арматурой, исполнительный цилиндр выполнен в виде отдельного устройства, дополнительно содержащего запирающий цилиндр с поршнем и штоком, второй поршень исполнительного цилиндра, опирающийся на шток поршня запирающего цилиндра или жестко связанный с ним, емкость для жидкости, прикрепленную к валу, первый поршень исполнительного цилиндра или второй поршень исполни-ельного цилиндра со стороны первого снабжен штоком для образования полости между поршнями при контакте их, запирающий цилиндр связан с емкостью трубопроводом с обратным клапаном, с расположением нижней отметки емкости не ниже нижней отметки трубопровода, обратный клапан снабжен обводйой гидравлической линией с запорной арматурой, связывающей трубопровод с емкостью, шток, связывающий запирающий поршень и второй поршень исполнительного цилиндра, снабжен рычагом, воздействующим в расчетное время на исполнительный элемент запорной арматуры, раскрывая проходное сечение ее. установленное нагидролинии, сообщающей в момент запуска в работу усиливающего поршня полость усиливающего цилиндра и полость между двумя поршнями исполнительного цилин дра, участок рычага, вступающий в контакт с запорной арматурой, выполнен с регулируемой длиной, а гидр 0 линия снабжена по меньшей мере двумя отводами, каждый с запорной арматурой, входящими в разные зоны исполнительного цилиндра, устройство дополнительно содержит по меньшей мере еще одну пару цилиндров,10 образуя группу цилиндров, из который одноименные цилиндры прикреплены к валу в одних и тех же сечениях вала и расположе 15 ны симметрично относительно друг друга, или же оно дополнительно содержит по меньшей мере две группы цилиндров, симметрично расположенных в каждой группе 20 и прикрепленных на разных расстояниях вдоль вала,На чертеже схематично показано устройство получения выигрыша в силе, при помощи которого реализуется способ получения выигрыша в силе,25 Способ реализуется следующим образом.Вращают оба цилиндра, а если цилиндров несколько пар, то цилиндры всех пар. Запускают в работу сна 1 ала только поршень (поршни) исполнительного цилиндра с по 30 мощью инерционных сил, действующих на исполнительный поршень и все детали, связанные с исполнительным поршнем, в том числе и жидкость, После использования возможностей отдельно только всего устройства исполнительного цилиндра, где исполнительный поршень передвинется на значительное расстояние, а сила сопротивления резко возрастет, включают в работу 40 поршень усиливающего цилиндра и этим увеличивают по требуемому закону выигрыш в силе исполнительного поршня, уже с помощью редуцирующего инерционного гидропривода поступательного движения, включающего два поршня и гидросистему.Устройство получения выигрыша в силе содержит вал 1, к которому крепятся с одной стороны устройство 2 исполнительного цилиндра и устройство 3 усиливающего цилиндра и с другой стороны сдвинутое на 180 устройство 4 исполнительного цилиндра и устройство 5 усиливающего цилиндра, Уст 45 50 55 ройства 2 и 4 прикреплены в одной зоневала на одинаковом уровне, а устройства 3 и 5 - в другой зоне вала на одинаковом уровне, Конструкции всех пар поршней оди, наковые. Устройство 2 исполнительного цилиндра включает цилиндр б, первый510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поршень 7 и второй поршень 8 цилиндра 6, запирающий цилиндр 9 с поршнем 10. Поршень 7 снабжен штоком 11, опирающимся на поршень 8 с образованием между поршнями полости 12. Поршни 8 и 10 связаны штоком 13, Поршень 7 снабжен уплотнением 14, поршень 8 - уплотнением 15, поршень 10 - уплотнением 16. Устройство 3 исполнительного цилиндра включает также емкость 17 для жидкости, трубопровод 18 с обратным клапаном 19, соединяющий емкость 17 с цилиндром 9 и обводную гидравлическую линию 20 с запорной арматурой 21. Емкость 17 может быть общей для каждого устройства исполнительного цилиндра, размещенного в одной зоне вала, номожет быть и индивидуальной для каждого устройства. Лучше низ емкости 17 не опускать ниже низа трубопровода 18, как показано на фиг.3, В этом случае потребуется меньший обьем жидкости. К штоку 13 жестко крепится перемещающийся вместе со штоком рычаг 22, к которому в свою очередь крепится переменный по длине участок 22, Устройство 3 усиливающего цилиндра включает цилиндр 23, поршень 24 с уплотнением 25, гидравлическую линию 26 с за. порной арматурой 27, включающую отводы,каждый соответственно с запорной арматурой 28, 29 и 30, Количество отводов, снабженных арматурой, в зависимости от конкретной конструкции машины может быть любым, Гидравлическая линия 26 с помощью отводов с арматурой 28, 29 и 30 сообщает цилиндр 23 с одной из зон цилиндра 6, но всегда в тот момент, когда напротив зоны цилиндра 6 находится полость 12 этого цилиндра, На чертеже изображено положение полости 12, когда она занимает положение 12 и сообщается с цилиндром 23 с помощью отвода с запорной арматурой 28, В любом случае цилиндр 23 сообщается с цилиндром 6 только тогда, когда поршни 7 и 8 пройдут большую часть пути в цилиндре 6 самостоятельно, без помощи устройства 3 усиливающего цилиндра, Устройство 2 исполнительного цилиндра и устройство 3 усиливающего цилиндра связаны с валом 1 с помощью условно изображенных элементов 31. Вал 1 вращается в радиальных подшипниках 32 и.33 и опирается на упорный подшипник 34, К поршню 7 постоянно приложено в общем случае переменное по величине сопротивление 35. Для законченности механизма условно показано, что сопротивление 35 создает прессуемое тело 36, расположенное в форме 37, с помощью элемента 38 со штоком 39, опирающимся на поршень 7, Форма 37 связана с цилиндром 6 соединением 40. Конкретное устройство,с помощью которого будет производиться полезная работа на чертеже не раскрыто. Оно будет разным, к примеру, при центрифугировании суспензии, при прессовании какого-либо вещества и т.д,Устройство работает следующим образом,Приводится при перекрытой запорной арматуре 27 и 21, но открытой одной из арматур 28, 29 или 30 (две запорные арматуры из указанных трех 28, 29, 30 всегда перекрыты), с помощью двигателя с приводом или только с помощью двигателя (не изображены) во вращательное движение вал 1. Возникающие инерционные силы в поршнях 7,8,10, в штоке 13 с рычагом 22, в жидкости, находящейся в трубопроводе 18, в цилиндре 9 со стороны обратного клапана 19 и в емкости 17, перемещают поршни 7, 8, 10,шток 13 с рычагом 22 от оси вала, преодолевая сопротивление 35, приложенное к поршню 7. Инерционные силы, возникающие в самом объекте, подвергающемся воздействию поршня 7, также содействует перемещению поршня 7 в указанном направлении. После того, как устройство.исполнительного цилиндра использует все свои возможности для преодоления сопротивления 35, вступает в работу устройство 3 усиливающего цилиндра, Здесь необходимо изложить следующие соображения. Допустим мы рассчитали, что при прессовании конкретного вещества устройство 2 исполнительного цилиндра использует все свои возможности по достижении полостью 12 . положения 12, Тогда, перед началом работы с данным веществом открывает запорную арматуру 28 и прикрепляем необходимой длины участок 22 к рычагу 22. Под необходимой понимается такая длина, при которой рычаг 22 коснется исполнительного механизма арматуры 27 в момент, когда полость 12 будет находиться в положении 12, Как только рычаг 22, перемещающийся вместе со штоком 13, коснется исполнительного механизма запорной арматуры 27, проходное отверстие арматуры 27 откроется, сообщая при этом полость цилиндра 23 с полостью 12 цилиндра 6. Давление жидкости, возникающее за счет, инерционных сил в поршне 24, передается жидкости, находящейся в полости 12. Так как это давление достигает больших значений, усилие, возникающее на поршне 8 со стороны полости 12, стопорит поршень 8 в занятом до этого положении. Этому способствует обратный клапан 19, который не пропускает жидкость в обратном направлении. т.е, сцилиндра 9 в емкость 17. Имеется в виду с той части цилиндра 9, которая нахо10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дится со стороны поршня 10 в направлениик обратному клапану 19. Противоположнаячасть цилиндра 9 не заполнена жидкостью.А на поршень 7 начинает действовать непрерывно возрастающая эа счет увеличениярадиуса р расположения поршня 24 от г 1 догг и более сила. Увеличение силы видно иззависимостиРи = гп ап = а йР ргде Ри - сила инерции поршня 24;в - масса поршня 24;в - угловая скорость вращения устройства, рад/с;р - радиус расположения поршня 24,Чем больше р, тем больше Ри.Давлениежидкости в цилиндре 23.2Р Р /где д - диаметр поршня 24 или диаметрцилиндра 23,Усилие на поршнях 7 и 82Рл б4где О - диаметр цилиндра 6. Р ,ОгРгР 1==Ри - 2 4 При с 3=1 см и О =40 см Р 1=1600 Ри,те. сила, действующая на поршень 7, за счет усиливающего поршня в 1600 раэ больше силы инерции, действующей на поршень 24. Непрерывно увеличивающаяся сила Р 1 и продолжа 1 ощие действовать силы инерции поршня 7, жидкости, находящейся в полости 12, обьекта, подвергающегося воздействию поршня 7, преодолевают непрерывно увеличивающееся сопротивление 25, что и требуется,Следует отметить, что при полном перемещении поршня 24 поршень 7 переместится на величину, уменьшенную в число раз, равное передаточному отношению цилиндгров О = - , т.е. перемещение поршня 72будет сравнительно малым, но оно уже и не требуется большое, Основную часть своего пути поршень 7 проходит тогда, когда сопротивление 35 сравнительно малое и для преодоления его достаточно только устройства 2 исполнительного цилиндра.По окончании процесса устройство останавливается, Поршень 7, к примеру, с помощью пневмоцилиндра не показан) возвращается в исходное положение, сначала до контакта его с поршнем 8. В зто время жидкость из полости 12 удаляется и поршень 24 возвращается в исходное поло. жение, После этого открывается проходное сечение запорной арматуры 21 и при дальнейшем воздействии на поршень 7 в окончательное исходное положение возвращаются поршни 7, 8 и 1 Д, шток 13 с рычагом 22 и жидкость с цилиндра 9 и трубопровода 18 в емкость 17. Закрывается проходное. сечение запорной арматуры 21 и в момент отхода рычага 22 - автоматически проходное сечение запорной арматуры 27, Дальше циклы повторяются. Соответственно и остальные пары цилиндров работают аналогично.Предлагаемый способ и устройство выигрыша в силе найдут применение во многих областях народного хозяйства. Создание больших усилий, с помощью небольшой массы усиливающего поршня, является эффективным, С помощью такого способа и устройства можно заменить две операции технологического процесса одной, К примеру, можно заменить известный способ центрифугирования и последующую сушку одной операцией с помощью предложенного способа и устройства, не превышая при этом максимально допустимую влакность получаемого продукта. Предложенные способ и устройство позволяют избавиться от сверхцентрифуг, которые во многих отношениях являются некелательными, Предложенное техническое решение позволит решить все технические задачи, решаемые с помощью сверхцентрифуг.Формула изобретения 1. Способ получения выигрыша в силе, заключающийся в том, что берут исполнительный цилиндр с поршнем и усиливающий цилиндр с поршнем, сообщают оба цилиндра гидравлической линией, нагружают усиливающий поршень и передают давление жидкости. и создаваемое усиливающим поршнем, на исполнительный поршень, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения эффективности работы, нагружают оба поршня с помощью сил инерции,возникающих при вращении цилиндров, используют вначаледля выполнения полезной работы только силы инерции исполнительного поршня и всех деталей, перемещающихся вместе с указаннчм поршнем, после увеличения сопротивления исполнительному поршню, запускают в работу усиливающий поршень и передают, после редуцирования, на исполнительный поршень увеличивающуюся силу инерции усиливающего поршня. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что положение исполнительного поршня выполняют регулируемым относительно начала запуска усиливающего поршня,3; Способ по пп.1 и 2, отл ича ющийс я тем, что, с целью увеличения производительности и исключения изгибающих моментов на валу от сил инерции и от сил тяжести конструкции, применяют, по меньшей мере, две пары цилиндров, включающих каждая исполнительный цилиндр с поршнем и усиливающий цилиндр с поршнем, расположенных симметрично относительно одна другой в одних и тех же сечениях вала.4. Способ по пп.1-3, о тл и ч а ю щи йс я тем, что применяют, по меньшей мере, две группы симметрично расположенных пар цилиндров, размещенных на разных расстояниях вдоль вала,5, Устройство получения выигрыша всиле, содержащее исполнительный цилиндр с поршнем, усиливающий цилиндр с поршнем, гидравлическую линию в виде трубопровода, сообщающего оба цилиндра, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы оно дополнительно содержит вал, совершающий вращательное движение, усиливающий цилиндр прикреплен непосредственно к валу, гидравлическая линия, связывающая оба цилиндра, снабжена запорной арматурой, исполнительный цилиндр выполнен в виде отдельного устройства, дополнительно содержащего запирающий цилиндр с поршнем и штоком, второй поршень исполнительного цилиндра, опирающийся на шток пошня запирающего цилиндра или жестко связанный с ним, емкость для жидкости, прикрепленную к валу, первый поршень исполнительного цилиндра или второй поршень исполнительного цилиндра со стороны первого, снабжен штоком для образования полости между поршнями при контакте их,запирающий цилиндр связан с емкостьютрубопроводом с обратным клапаном, срасположением нижней отметки емкостине ниже нижней отметки трубопровода, об 5 ратный клапан снабжен обводной гидравлической линией с запорной арматурой,связывающей трубопровод с емкостью,шток, связывающий запирающий поршеньи второй поршень исполнительного цилин 10 дра, снабжен рычагом, воздействующим врасчетное время на исполнительный эле-.мент запорной арматуры, раскрывая проходное сечение ее, установленной нагидролинии, сообщающей в момент запуска15 в работу усиливающего поршня полостьусиливающего цилиндра и полость междудвумя поршнями исполнительного цилиндра.6. Устройство по п,5, о т л и ч а ю щ е е 20 с я тем, что участок рычага, вступающий вконтакт с запорной арматурой, выполнен срегулируемой длиной, а гидролиния снабжена по меньшей мере двумя отводами,каждый с запорной арматурой, входящими25 в разные зоны исполнительного цилиндра.7. Устройство по пп.5 - 6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения производительности и исключения изгибающихмоментов на валу от сил инерции и от сил30 тяжести элементов конструкции, оно дополнительно содержит по меньшей мере еще.одну пару цилиндров, образуя группу цилиндров, из которой одноименные цилиндры прикреплены к валу в одних и тех же35 сечениях вала и расположены симметричноотносительно друг друга,8. Устройство по пп.5-7, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно дополнительно содержит по меньшей мере две группы цилинд 40 ров, симметрично расположенных в каждойгруппе и прикрепленных на разных расстояниях вдоль вала.1786298 иль хред М.Моргента Реаакт лакова орр ра дарственно113035 аводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул, Гагарина, 101 Заказ 238 ВНИИПИ Подписноеитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРква, Ж, Раушская наб 4/5