Гидравлический цилиндр
Цилиндр предназначен для гидравлических систем регулирования давления противоизгиба рабочих валков чистовых клетей полосных прокатных станов в качестве гидравлических цилиндров противоизгиба. Цилиндр содержит установленный в корпусе плунжер, подвижное соединение которого с крышкой корпуса снабжено грязесъемным кольцом и уплотнительным элементом, размещенными в крышке. Плунжер выполнен с образованием кольцевой штоковой полости в подвижном соединении с корпусом со стороны грязесъемного кольца (уплотнительного элемента). Плунжер выполнен с двумя направляющими кольцевыми выступами, снабженными уплотнительными элементами соответственно. Между направляющими кольцевыми выступами в подвижном соединении с корпусом со стороны подачи рабочего давления образована дополнительная кольцевая замкнутая полость, сообщенная с кольцевой штоковой полостью посредством канала, причем объем дополнительной кольцевой полости превышает объем кольцевой штоковой полости в любом положении плунжера. В преимущественном варианте исполнения объем дополнительной кольцевой полости определяют исходя из условия обеспечения компенсации изменения давления в кольцевой штоковой полости. Технический результат: предотвращение попадания механических примесей в кольцевую штоковую полость и подвижное соединение между корпусом цилиндра и плунжером и за счет этого уменьшение износа поверхностей подвижного соединения плунжера в полости гидравлического цилиндра. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области гидроаппаратуры и может быть использовано в технологическом оборудовании, в частности в гидравлических системах регулирования давления противоизгиба рабочих валков чистовых клетей полосных прокатных станов в качестве гидравлических цилиндров противоизгиба, компенсирующих износ рабочих валков в процессе эксплуатации и обеспечивающих планшетность прокатываемой полосы.
Известен гидравлический цилиндр, содержащий установленный в корпусе поршень, подвижное соединение которого с корпусом снабжено грязесъемным кольцом и уплотнительным узлом, размещенными в поршне, при этом поршень выполнен с конической фаской перед грязесъемным кольцом, а грязесъемное кольцо установлено в кольцевой канавке поршня, сообщенной с Г-образными каналами, выполненными в теле поршня с выходом на торцевую поверхность, в которых установлены фильтрующие сетки (см. А.с, 527556 СССР, МКИ6 F 16 J 1/00). Поршень компрессора/Заявл. 19.05.75, опубл. 05.09.76. В данном техническом решении предотвращается попадание механических примесей в зазор между корпусом цилиндра и поршнем, так как механические примеси, осевшие на поверхность корпуса, соскабливаются острой кромкой грязесъемного кольца и задерживаются фильтрующими сетками. Вместе с тем исключается затягивание механических примесей через зазор между грязесъемным кольцом и корпусом в кольцевую полость, образованную в подвижном соединении поршня с корпусом цилиндра - между поверхностями грязесъемного кольца и кольцевой канавки, благодаря тому, что указанная кольцевая полость сообщена с рабочей полостью посредством Г-образных каналов с фильтрующими сетками, что позволяет выравнивать давления в кольцевой и рабочей полостях при перемещении поршня. Недостатком рассматриваемого изобретения является то, что в случае загрязнения фильтрующих сеток механическими частицами, что наблюдается довольно часто в условиях повышенной загрязненности, абразивные механические примеси затягиваются в кольцевую полость в подвижном соединении поршня с корпусом через зазор между грязесъемным кольцом и корпусом при снижении давления в упомянутой полости по сравнению с давлением в рабочей полости. Это приводит к истиранию и задирам рабочих поверхностей подвижного соединения, к преждевременному износу уплотнений и, как следствие, к снижению надежности и долговечности подвижного соединения. Загрязнение фильтрующих сеток, в свою очередь, приводит к необходимости их частой замены, что усложняет эксплуатацию гидравлического цилиндра. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является взятый заявителем в качестве прототипа гидравлический цилиндр, содержащий установленный в корпусе плунжер, подвижное соединение которого с крышкой корпуса снабжено грязесъемным кольцом и уплотнительным элементом, размещенными в крышке, при этом плунжер выполнен с образованием кольцевой штоковой полости в подвижном соединении с корпусом со стороны грязесъемного кольца (см. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. -М.: Машиностроение, 1982. - с.350- 351, рис. 3.54 а). В тяжелых условиях эксплуатации известного гидравлического цилиндра - при наличии воды и абразивных частиц во внешней среде - наблюдается попадание механических примесей в кольцевую штоковую полость и подвижное соединение между корпусом цилиндра и плунжером, обусловленное тем, что при втягивании плунжера внутрь полости корпуса цилиндра в кольцевой штоковой полости создается разрежение, приводящее к затягиванию из внешней среды воды с абразивными частицами окалины, грязи и других механических примесей. Это вызывает повышенный износ поверхностей плунжера и полости гидравлического цилиндра, а также снижает надежность и долговечность уплотнений подвижного соединения плунжера с корпусом гидравлического цилиндра и приводит к наружным утечкам масла по штоковой части плунжера, попаданию воды с частицами окалины и грязи в рабочую жидкость гидравлической системы. Недостатком известной конструкции является также и то, что при выдвижении плунжера из полости корпуса цилиндра в кольцевой штоковой полости создается избыточное давление, приводящее к выдавливанию грязесъемного кольца, что также снижает надежность конструкции. Технической задачей, решаемой изобретением, является создание гидравлического цилиндра, предотвращающего попадание механических примесей в кольцевую штоковую полость и подвижное соединение между корпусом цилиндра и плунжером и позволяющего за счет этого в тяжелых условиях эксплуатации - при наличии воды и абразивных частиц во внешней среде - уменьшить износ поверхностей плунжера и полости гидравлического цилиндра, а также повысить надежность и долговечность уплотнений подвижного соединения плунжера с корпусом гидравлического цилиндра, исключить наружные утечки масла по штоковой части плунжера, попадание воды с частицами окалины и грязи в рабочую жидкость гидравлической системы. Для решения поставленной задачи в известном гидравлическом цилиндре, содержащем установленный в корпусе плунжер, подвижное соединение которого с крышкой корпуса снабжено грязесъемным кольцом и уплотнительным элементом, размещенными в крышке, в котором плунжер выполнен с образованием кольцевой штоковой полости в подвижном соединении с корпусом со стороны грязесъемного кольца, согласно изобретению плунжер выполнен с двумя направляющими кольцевыми выступами, снабженными уплотнительными элементами, с образованием дополнительной кольцевой замкнутой полости между направляющими кольцевыми выступами в подвижном соединении с корпусом со стороны подачи рабочего давления, сообщенной с кольцевой штоковой полостью, причем объем дополнительной кольцевой полости превышает объем кольцевой штоковой полости в любом положении плунжера. В частном случае исполнения согласно изобретению объем дополнительной кольцевой полости определен исходя из величины максимального хода плунжера. Выполнение плунжера с двумя направляющими кольцевыми выступами, снабженными уплотнительными элементами, с одной стороны, уменьшает площадь контакта металлической поверхности плунжера с металлической поверхностью корпуса, что снижает трение и уменьшает износ поверхностей. С другой стороны, такое выполнение необходимо для образования дополнительной кольцевой замкнутой полости между направляющими кольцевыми выступами в подвижном соединении с корпусом, сообщенной с кольцевой штоковой полостью, что обеспечивает выравнивание давлений в названных полостях при перемещении плунжера и, в конечном итоге, поддерживает давление в дополнительной кольцевой замкнутой полости в пределах величины давления внешней среды. Это становится возможным благодаря тому, что объем дополнительной кольцевой полости превышает объем кольцевой штоковой полости в любом положении плунжера на величину, необходимую для компенсации изменения давления в кольцевой штоковой полости. В оптимальном варианте исполнения объем дополнительной кольцевой полости, необходимый для компенсации изменения давления в кольцевой штоковой полости, определен исходя из величины максимального хода плунжера, так как этот объем определен, при прочих равных условиях, расстоянием между кольцевыми выступами, а это расстояние, в свою очередь, определено исходя из величины максимального хода плунжера в каждом конкретном случае. При втягивании плунжера в полость цилиндра или при его выдвижении изменение давления в кольцевой штоковой полости компенсируется благодаря тому, что она сообщена с дополнительной кольцевой замкнутой полостью между направляющими кольцевыми выступами, объем которой превышает объем кольцевой штоковой полости в любом положении плунжера, что и позволяет выравнивать давления. В результате компенсации изменения давления в кольцевой штоковой полости и поддержания его в пределах величины давления внешней среды исключается затягивание воды с частицами механических примесей из внешней среды при втягивании плунжера в полость гидравлического цилиндра и выдавливание грязесъемного кольца при выдвижении плунжера. Таким образом, достигается уменьшение износа поверхностей плунжера и полости гидравлического цилиндра, повышается надежность и долговечность уплотнений подвижного соединения плунжера с корпусом гидравлического цилиндра, исключаются наружные утечки масла по штоковой части плунжера и попадание воды с частицами окалины и грязи в рабочую жидкость гидравлической системы. Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен предлагаемый гидравлический цилиндр в разрезе. Гидравлический цилиндр содержит установленный в корпусе 1 плунжер 2, подвижное соединение которого с крышкой 3 корпуса 1 снабжено грязесъемным кольцом 4 и уплотнительным элементом 5, размещенными в крышке 3. Плунжер 2 выполнен с образованием кольцевой штоковой полости 6 в подвижном соединении с корпусом 1 со стороны грязесъемного кольца 4 (уплотнительного элемента 5). Плунжер 2 выполнен с двумя направляющими кольцевыми выступами 7, 8, снабженными уплотнительными элементами 9, 10 соответственно. Между направляющими кольцевыми выступами 7, 8 в подвижном соединении с корпусом 1 со стороны подачи рабочего давления образована дополнительная кольцевая замкнутая полость 11, сообщенная с кольцевой штоковой полостью 6 посредством канала 12, причем объем дополнительной кольцевой полости 11 превышает объем кольцевой штоковой полости 6 в любом положении плунжера 2. В преимущественном варианте исполнения объем дополнительной кольцевой полости 11 определен исходя из величины максимального хода плунжера 2. При этом компенсируется изменение давления в кольцевой штоковой полости 6, и при максимальных ходах плунжера 2 изменение давления в дополнительной кольцевой полости 11 происходит, например, не более чем на 10%. Величина относительного изменения давления может задаваться из условий работы гидравлического цилиндра для каждого конкретного случая. При втягивании плунжера 2 в полость 13 корпуса 1 уменьшение давления в кольцевой штоковой полости 6 компенсируется за счет расширения воздуха в дополнительной кольцевой полости 11 благодаря тому, что полости 6 и 11 сообщены между собой посредством канала 12. В результате выравниваются давления в полостях 6, 11 и одновременно исключается возможность проникновения воды с механическими примесями из внешней среды в зазор между плунжером 2 и корпусом 1, за счет чего исключается преждевременный износ подвижного соединения и уплотнений. Аналогичным образом при выдвижении плунжера 2 из полости 13 корпуса 1 повышение давления в кольцевой штоковой полости 6 компенсируется за счет расширения воздуха в кольцевой полости 6 благодаря наличию канала 12, сообщающего полости 6 и 11. В результате выравнивания давлений в полостях 6, 11 предотвращается выдавливание грязесъемного кольца 4, что способствует повышению надежности гидравлического цилиндра. Таким образом, предложенное выполнение гидравлического цилиндра предохраняет от преждевременного износа поверхности плунжера и корпуса цилиндра, а также уплотнительные элементы и грязесъемное кольцо, предотвращает потери рабочей жидкости по штоковой части плунжера, исключает попадание воды и механических примесей в рабочую жидкость и увеличивает срок службы гидравлического цилиндра.Формула изобретения
1. Гидравлический цилиндр, содержащий установленный в корпусе плунжер, подвижное соединение которого с крышкой корпуса снабжено грязесъемным кольцом и уплотнительным элементом, размещенными в крышке, при этом плунжер выполнен с образованием кольцевой штоковой полости в подвижном соединении с корпусом со стороны грязесъемного кольца, отличающийся тем, что плунжер выполнен с двумя направляющими кольцевыми выступами, снабженными уплотнительными элементами, с образованием дополнительной кольцевой замкнутой полости между направляющими кольцевыми выступами в подвижном соединении с корпусом со стороны подачи рабочего давления, сообщенной с кольцевой штоковой полостью, причем объем дополнительной кольцевой полости превышает объем кольцевой штоковой полости в любом положении плунжера. 2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что объем дополнительной кольцевой полости определен, исходя из величины максимального хода плунжера.РИСУНКИ
Рисунок 1PC4A Государственная регистрация договора об отчуждении исключительного права
Дата и номер государственной регистрации договора: 23.12.2011 № РД0092305
Лицо(а), передающее(ие) исключительное право:Закрытое акционерное общество "Уральский инжиниринговый центр" (RU)
Приобретатель исключительного права: Общество с ограниченной ответственностью "Уральский инжиниринговый центр" (RU)
(73) Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Уральский инжиниринговый центр" (RU)
Адрес для переписки:Р.М. Багаутдинову, а/я 431/897, г. Челябинск, 454007
Дата публикации: 10.02.2012