Инерционно-гидравлический преобразователь давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУЬЛИК 9) (11) 15 В 3 00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТ ВТОРСКОЬ 6 и слива,дроами высо КИИащий ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССРМф 907319, кл. Р 15 В 3/00, 1980.2. Патент фРГ Р 2424981,кл. 60 с 3/00; опубл. 1974.(54) (57) 1. ИНЕР 11 ИОННО-ГИДРАВЛИЧЕСПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содерждва гидроцилиндра с гидроаккумуляторами, поршни, установленные в гидроцилиндре с образованием рабочих камер и камер высокого давления, систему гидрораспределения, выполненную в виде гидроуправляемого распределительного золотника с управляющимиэлементами, через которую рабочиекамеры гидроцилиндров сообщены систочником питания и линией слива,и обратные клапаны, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетической эффективностипреобразователя путем использованиякинетической энергии поршней, система гидрораспределения снабженадвумя сливными гидроуправляемымиподпружиненными клапанами, управляющие элементы выполнены в видедвух гидравлических триггеров и четырех гидроуправляемых дифференциальных золотников, управляющие полости триггеров соединены с выходами дифференциальных золотников, приэтом гидроаккумуляторы подключенык рабочим камерам гидроцилиндров,выходы распределительного золотникасообщены с камерами гидроцилиндрачерез обратные клапаны, а его полости управления - через триггеры с источником питания и линисообщенной через сливные управляемые клапаны с камеркого давления.2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый триггер выполнен в виде двух золотников, каждый золотник первого триггера имеет напорную, сливную и выходную полости, при этом выходные полости сообщены с полостями управления распределительного золотника, каждый золотник второго триггера имеет напорную, сливную, вспомогательную и две выходные полости, причем выходные полости золотников первого триггера сообщены с вспомогательными полостями золотников второго триггера, одна из выходных полостей золотника второго триггера - с полостью управления, а вторая выходная полость - с пружинной полостью сливного клапана. 3. Преобразователь по ппи 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения КПД и расширения диа-, пазона применения преобразователя, он снабжен двумя гидропотенциометрами, каждый из которых содержит полости высокого давления, дополнительную и сливную полости, установочный дроссель, соединенный с дополнительной полостью и полостью управления дифференциального золотника второго триггера, управляемый дроссель, установленный между сливной и дополнительной полостью, соединенной с пружинной полостью дифференциального золотника второго триггера, причем между полостью высокого давления и дополнительной полостью установлена1113594 ния упругая мембрана, соединенная с подвижным стержнем управляемого дросселя, а камера высокого давления гидИзобретение относится к гидравлическим силовым устройствам с бесступенчатым изменением параметров энергоносителя.Известен инерционно-гидравлический преобразователь давления, содержащий два гидроцилиндра с гидроаккумуляторами, поршни, установленныев гидроцилиндре с образованием рабочих камер и камер высокого давления, систему гидрораспределителя,через которую рабочие камеры гидроцилиндров сообщены с источником питания и линией слива, и обратныеклапаны 13. 15В данном преобразователе невозможно получить широкий диапазон изменения гидродинамических параметровэнергоносителя из-за невозможности использования кинетической энер- щгии поршней.Наиболее близок к предлагаемомуинерционно-гидравлический преобразователь давления, содержащий двагидроцилиндра с гидроаккумулятора- д 5ми, поршни, установленные в гидроцилиндре с образованием рабочихкамер и камер высокого давления,систему гидрораспределения, выполненную в виде гидроуправляемого распределительного золотника с управляющими элементами, через которуюрабочие камеры гидроциличдров сообщены с источником питания и линиейслива и обратные клапаны ь 23.35Недостатком известного преобразователя является невозможностьиспользования кинетической энергиипоршней.Цель изобретения - повышение энер 40гетической эффективности преобразователя путем использования кинетической энергии поршней. Указанная цель достигается тем,45 что в инерционно-гидравлическом пре-, образователе давления, содержащем два гидроцилиндра с гидроаккумуляторами,роцилнндра соединена через обратныйклапан с полостью высокого давления гидропотенциометра. поршни, установленные в гидроцилиндре с образованием рабочих камер и камер высокого давления, систему гидрораспределителя, выполненную в видегидроуправляемого распределительного золотника с управляющими элементами, через которую рабочие камеры гидроцилиндров сообщены с источником питания и линией слива, и обратные клапаны, система гидрораспределения снабжена двумя сливными гидроуправляемыми подпружиненными клапанами, управляющие элементы выполненыв виде двух гидравлических триггеров и четырех гидроуправляемых дифференциальных золотников, управляющие полости триггеров соединены свыходами дифференциальных золотников, при этом гидроаккумуляторы подключены к рабочим камерам гидроцилиндров, выходы распределительного золотника сообщены с камерамигидроцилиндра через обратные клапань, а его полости управления сообщены через триггеры с источникомпитания и линией слива, сообщеннойчерез сливные гидроуправляемыеклапаны с камерами высокого давлеКроме того, каждый триггер выполнен в виде двух золотников, каждый золотник первого триггера имеет напорную, сливную и выходную полости, при этом выходные полости сообщены с полостями управления распределительного золотника, каждый золотник второго триггера имеет напорную, сливную, вспомогательную и две выходные полости, причем выходные полости золотников первого триггера сообщены с вспомогательными полостями золотников второго триггера, одна из выходных полостей золотника второго триггера - с полостью управления, а вторая выходная полость - с пружинной полостью сливного клапана.11359 Преобразователь может быть снабжен двумя гидропотенциометрами,каждый из которых содержит полостивысокого давления, дополнительную исливную полости, установочный дроссель, соединенный с дополнительной,полостью и полостью управления дифференциального золотника второго триггера, управляемый дроссель, установленный между сливной и дополнительной полостью, соединенной с пружиннойполостью дифференциального золотникавторого триггера, причем между полостью высокого давления и дополнительной пблостью установлена упругая 5мембрана, соединенная с подвижнымстержнем управляемого дросселя, акамера высокого давления гидроцилиндра соединена через обратный клапанс полостью высокого давления гидропотенциометра,На фиг. 1 представлена принципиальная схема инерционно-гидравлического преобразователя; на фиг. 2 - конструк 25 тивная схема преобразователя. 4 4Выходные полости 39 и 40 триггера 1 О соединены с выходными каналами 43 и 44 и через них с торцовыми полостями распределительного золотника 9 и золотников 13 и 2 соответственно, крайними со стороны пружин кольцевыми вспомогательными полостями 45 и 46 золотников 37 и 38 и напорными полостями 47 и 48 золотников 14 и 5, а полости 41 и 42 триггера1 - с пружинными полостями клапанов 7 и 8. Пружинные полости триггера О соединены с полостями 49 и 50 золотников 12 и 13, а 1пружинные полости триггера 11 - с полостями 51 и 52 золотников 14 и 15 управляющие каналы триггеров 10 и 1 1), Выходные полости 53 и 54 триггера 11 соединены с торцовыми полостями клапанов 7 и 8. Выходные каналы 30 и 31 распределительного золотника 9 соединены через обратные клапаны 55 и 56 с камерами 22 и 23, а торцовые полости золотников 14 и 15 с помощью каналов 57 и 58 - также с камерами 21 и 23.Для расширения рабочего диапазона выходного давления с одновременнымулучшением КПД преобразователя дифференциальные золотники 14 и 15 снабжены корректирующими гидропотенциометрами 59 и 60, изменяющими давление их срабатывания в зависимостиот текущего выходного высокого давления, Для получения более высокогодавления необходимы большой разгон вцилиндрах поршней-грузов 20 и 21, атакже переключение при меньшем давлении срабатывания золотников 14 и .15.При этом уменьшается количествовытесняемой жидкости. Если давлениесрабатывания золотников 4 и 15 установить оптимальным по самому высокому выходному давлению, то час 1 ь кинетической энергии поршней-грузов 20и 21 при меньшем давлении не будетиспользоваться (гасится упором), аесли по какому-то среднему выходномудавлению, то при более высоком давлении снижается производительность,не вся жидкость вытесняется. С помощью корректирующих гидропотенциометров 59 и 60 этот недостаток устраняетсяся. Предлагаемое устройство содержит два гидроцилиндра 1 и 2 с гидроаккумуляторами 3 и 4 и обратными клапанами 5 и 6 высокого давления, сливные клапаны 7 и 8, распределительный золотник 9, гидравлические триггеры 10 и 11, дифференциапьные золотники 12 - 15, канал 16 напорного давления от источника гидроэнергии35 ограниченной производительности, сливной канап 7 и выходные каналы 18 и 19 высокого давления. В гидроцицилиндрахи 2 расположены свободно плавающие поршни - грузы 20 и 21, по 4 О торцам которых образованы рабочие камеры 22 и 23, совмещенные с гидравлическими полостями гидроаккумуляторов 3 и 4, а с другой стороны камеры 24 и 25 высокого давления, соеди 45 ненные с клапанами 5 и 6, а также запираемыми полостямн 26 и 27 клапанов 7 и 8 и через обратные клапаны 28 и 29 с выходными каналами 30 и 31 золотника 9. Полость 32 золотника 9 соединена с напорным каналом16. Полости 33 и 34 клапанов 7 и 8 соединены со сливным каналом 17. Каждый из триггеров 1 О и 11 выполнен на двух золотниках 35, 36 и 37, 38 соответственно. Золотники 35, 36 и 37, 38 содержат выходные полости 39, 40, и 41, 42. Каждый из гидропотенциометров содержит полости 61 высокого давления, дополнительную полость 62 и сливную полость 63, установочный дрос 5 1113594 6сель 64, соединенный с полостью 62 и торцовой полостью золотника 14 или 15, управляемый дроссель 65, совмещенный со сливной полостью 63 и сообщающийся со средней полостью 62, которая соецинена с пружинной по - алостью соответственно золотника 14 или 15 и отделена от полости высокого давления 6 мембраной 66, скрепленной с подвижным стержнем 67 управляемого дросселя 65. Полость 6 высокого давления соединена с помощью канала 68 ими 69 с выходным каналом высокого давления 18 или 19 того гидроцилиндраили 2, с которым связан соответственно золотник 14 или 15 Каждый золотник 35 или 36 содержит выходную 39, напорную 70 и сливную 71 полости, а каждый золотник 37 или 38 - вьходные 41 и 53, сливную 72, напорную 73 и вспомогательную 45 полости.Преобразователь работает следующим образом.При подаче давления по каналу 16 происходит самоустановка каждого триггера 10 и 11 в одно из двух устройчивых положений, Например, в триггере 10 золотник 35 установился вниз, золотник 36 - вверх, в триггере 11 золотник 37 - вниз, золотник 38 вверх по чертежу .В триггере 10 давление проходит в канал 44, канал 43 соединяется со сливом, распределительный золотник 9 устанавливается в левое положение, по каналу 30 давление проходит к клапанам 28 и 55. Из канала 44 давление проходит через полости 48 и 52 золот ника 15 в полость пружины золотника 38, который перемещается вниз, переключает торцовую полость золотника 37, в нее поступает давление, золотник 37 перемещается вверх, т.е. устанавливается второеустойчивое положение: золотник 37 - вверх, золотник 38 - вниз. Рсли при подачедавления триггер 11 первоначально уже установился в такое положение, то он не переключается, а сохраняет это положение.В результате того, что открытие клапанов 55 и 56 рассчитано на немного большее давление, чем клапанов 28 и 29давление жидкости сначала проходит через клапан 28, поршень-груз 20 перемещается и сжимает жидкость и гаэ в аккумуляторе 3, давление жидкости в системе повьппается, Еспи давление в канале 8 отсутствуетили мало, то жидкость поступает также через клапан 5 в выходной канал 18,даыение н котором повышаться одно временно с повышением давления в гидросистеме, Затем золотник 14 перемещается влево под действием давления, поступающего по каналу 57. Когда поршень-груз 20 переместится О до упора, жидкость проходит через клапан 55, в аккумуляторе 3 повышаетсядавление. Золотник 12 перемещаетсявлево, давление подается в полостьпружины золотника 35, который пере мещается вверх, переключает торцовуюполость золотника 36, в нее поступаетдавление, золотник 36 перемещаетсявниз и в триггере 1 О устанавливаетсявторое устройчивое положение: золот ник 35 - вверх, золотник 36 - вниз,выходной канал 4 3 соединяется с напорным каналом 16, канал 14 - сосливным каналом 17. Золотник 9 устанавливается в правое положение, ка нал 30 запирается, по каналу 31 давление проходит к клапанам 29 и 56. Изканала 43 давление проходит черезполости 45 и 53 золотника 37 в торцовую полость сливного клапана 7, ко О тарый открывается, жидкость из камеры 24 гидроцилиндра 1 под действиемдавления гидроаккумулятора 3 выталкивается на слив - начинается свободный ход поршня-груза 20. Это перваячасть рабочего хода в гидроцилиндре 1. В гидроцилиндре 2 при этом начинается такт накачки жидкости, которая проходит через клапан 29 и перемещает поршень в гр 21 влево, давле -ние жидкости в системе повышается,золотник 15 перемещается вправо поддействием давления, поступающего изгидроаккумулятора 4 по каналу 58. Вгидроцилиндре 1 поршень-груз 20 раз гоняется за счет расширения газа вгидроаккумуляторе 3 с практическинеограниченным мгновенным расходомжидкости, скорость движения поршнягруза 20 ограничивается лишь егоинерпией и гидравлическим сопротивлением. В гидроаккумуляторе 3 давление уменьшается. Когда оно снизится до давления срабатывания золот.ника 14, последний возвращается висходное положение. При этом давление срабатывания золотника 14 устанавливается корректирующим гидропо -тенциометром 59 по высокому давлениюв канале 18, с повышением которогомембрана 66 отжимается влево, в управляемом дросселе 65 увеличивается проходное сечение в спивную полость 63,давление в полости 62 снижается. Присниженном давлении в пружинной торцовой полости золотника 14 перемещается вправо при меньшем давлении вгидроаккумуляторе 3, т,е. при большей длине свободного хода поршнягруза 20, что увеличивает скорость движения поршня-груза 20 для нагнетания более высокого давления. Послевозвращения золотника 14 в исходноеположение давление из канала 43 проходит в пружинную полость золотника 37, который перемещается вниз, левреключает торцовую полость золотника 38, в нее поступает давление,золотник 38 перемещается вверх - триггер 11 у танавливается вновь в первое устройчивое положение, Полость 53и, соответственно, торцовая полостьклапана 7 соединяются со сливом,через полость 41 подается давлениев пружинную полость клапана 7, который закрывается, Клапан 7 далееможет удерживаться при высоком давлении в полости 26, во много разбольшем, чем давление накачки, Послезакрытия клапана 7 камера 24 гидро- З 0цилиндраоказывается з.апертой,За счет кинетической энергии, накопленной при свободном ходе поршня- груза 207 и жидкости, участвующей в движенйи, в камере 24 повышается давление, открывается клапан 5, часть жидкости проталкивается в выходной канал 18. При этом количество выталкиваемой жидкости зависит от давления в канале 18. При небольшем40 превышении давлением в канале 18 давления накачки количество выталкиваемой жидкости будет значительным, пока не израсходуется вся кинетическая энергия, При более высоком давлении, превышающем давление накачки в несколько раэ (даже более 10 раз) количество выталкиваемой жидкости будет малым, поршень-груз 20 становится раньше, израходовав всю50 кинетическую энергию, клапан 5 закрывается. Возможен кратковременный прерыв в действии гидроцилиндра 1, пока не завершится накачка жидкости в гидроцилиндре 2.55В гидроцилиндре 2 поршень-груз 21перемещается до упора, жидкость про-ходит через клапан 56, в гидроаккумуляторе 4 повышается давление. Золотник 13 перемещается вправо, через полость 50 подается давление в пружинную полость золотника 36 триггер О переключается вновь в первое устройчивое положение: золотник 35 - вниз, золотник 36 - вверх, по каналу 44 подается давление, канал 43 соединяется со сливом. Золотник 9 устанавливается в левое положение, давление поступает в канал 30 и далее в камеру 24, в гидро. цилиндре 1 начинается возвратный ход и накачка жидкости. Цикл работы повторяется. Из канала 44 давление проходит через полости 46 и 54 золотника 38 в торцовую полость клапана 8, который открывается - начинается свободный хбд поршня-груза 21, После разгона поршня - груза 21 и снижения давления в гидроаккумуляторе 4 золотник 15 возвращается в исходное положение. При этом давление срабатывания золотника 15 устанавливается корректирующим гидропотенциометром 60 по высокому давлению в канале 19 аналогично описанному для гидропотенциометра 59. Иэ канала 44 давление также проходит через полости 48 и 52 в пружинную полость золотника 38, триггер 11 переключается, закрывается клапан 8 и гидроцилиндр 2 нагнетает жидкость в канал 19 аналогично описанному для гидроцилиндра 1. Возможен кратковременный перерыв в действии гидроцилиндра 2, пока не завершится возвратный ход и накачка жидкости в гидроцилиндре 1, после чего гидроцилиндрпереключается вновь на рабочий ход, а гидроцилиндр 2 - на возвратный ход.т СТаким образом, с одним общим выходом преобразователь может применяться для бесступенчатых гидроприводов с широким диапазоном крутящих моментов и скоростей и самоустановкой по нагрузке. Возможно также применение его в технологических установках для нагнетания высокого давления вместо громоздких и дорогих насосов обычного типа.Вариант устройства с двумя выходами с пульсирующими струями может применяться в горной промышленности для добычи угля и различных рудгидравлическим способом, а также вмашиностроении для очистки литья и поковЬц от формовочной земли и окалины.113594 орректор М.Максими ПоС Р н каз 6552/30 Тираж ббб ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская н