Способ получения выигрыша в силе и устройство для его осуществления

 

Использование: в центрифугах, для склеивания деталей, для прессования изделий . Сущность изобретения: создаются большие усилия с помощью небольшой массы усиливающего поршня, что позволяет избавиться от сверхцентрифуг. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 15 В 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) I, зст гт ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727763/29 (22) 04,08.89 (46) 07,01,93. Бюл. N 1 (75) П.B.Бельковец (56) Маковозов М,И. Гидравлика и гидравлические машины. M.: Машгиз, 1962, с,38 — 39.

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, создает давление в жидкости и с помощью малого поршня передает его по закону Паскаля всем точкам жидкости, в частности основанию прессующего поршня s большом цилиндре, Недостатком известного способа и устройства является ограниченность хода прессующего поршня. Так, если диаметр малого цилиндра d =-1 см. а диаметр большого цилиндра D - =40 см, то при перемещении большого цилиндра на 1 см, перемещение малого цилиндра должно произойти на 1600

D2 402 см (отпошение — = —,—, = 1600), что неосу1 ществимо.

„„ Ы„, 1786298 А1

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫИГРЫША В

СИЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в центрифугах, для склеивания деталей, для прессования изделий, Сущность изобретения: создаются большие усилия с помсщью небольшой массы усиливающего поршня, что позволяет избавиться от сверхцентрифуг. 2 с. и 6 з.п,ф-л ы, 1 ил.

Г

Недостатком известного способа и устройства является постоянство прессующей силы, хотя в большинстве практических случаев, по мере пре=сования, усилие сопро- С.. тивления 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 об- 3 ласти 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 пор.1786298 шень, в нем нагружают оба поршня с помо цью 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, содер>кащее 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 HvlM, 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 на гидролинии, сообщающей в момент запуска в работу усиливающего поршня полость усиливающего цилиндра и полость между двумя поршнями исполнительного цилин5 дра, участок рычага, вступающий в контакт с запорной арматурой, выполнен с регулируемой длиной, а гидр0линия 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 расположе15 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 сна1ала только поршень (поршни) исполнительного цилиндра с по30 мощью инерционных сил, действующих на исполнительный поршень и все детали, связанные с исполнительным поршне л, 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, Уст45

55 ройства 2 и 4 прикреплены в одной зоне вала 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 6, первый

1786298

10

55 поршень 7 и второй поршень 8 цилиндра 6, запирающий цилиндр 9 с поршнем 10. flopшень 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, но может 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, cDopr«a 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, с цилиндра 9 в емкость 17. Имеется в виду с той части цилиндра 9, которая нахо1786298

25

35

45

55 дится со стороны поршня 10 в направлении к обратному клапану 19. Противоположная часть цилиндра 9 не заполнена жидкостью.

А на поршень 7 начинает действовать непрерывно возрастающая эа счет увеличения радиуса р расположения поршня 24 от г1до

rz и более сила. Увеличение силы видно из зависимости

Р„, = гп ап = а и>2 р, где Ри — сила инерции поршня 24;

m — масса поршня 24; о> — угловая скорость вращения устройства, рад/с;

p — радиус расположения поршня 24, Чем больше р, тем больше Ри.

Давление жидкости в цилиндре 23. г

P Р / где d — диаметр поршня 24 или диаметр цилиндра 23, Усилие на поршнях 7 и 8

Р _#_Cl

4 где 0 — диаметр цилиндра 6. р,р2 р2

Р1= =Ри — 2 4 2

При d=1сми D=40см Р1=1600Ри,т.е. сила, действующая на поршень 7, за счет усиливающего поршня в 1600 раэ больше силы инерции, действующей на поршень 24.

Непрерывно увеличивающаяся сила Р1 и продолжающие действовать силы инерции поршня 7, жидкости, находящейся в полости 12, объекта, 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 цилинд2

poe U = —, т.е. перемещение поршня 7 2 будет 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 это время жидкость из полости 12 удаляется и поршень 24 возвращается в исходное положение, После этого открывается проходное сечение запорной арматуры 21 и при дальнейшем воздействии на поршень 7 в окончательное исходное положение возвращаются поршни 7, 8 и 1g, 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 Mkorux 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 вла>кность получаемого продукта. Предложенные способ и устройство позволяют избавиться от сверхцентрифуг, которые во многих отношениях являются не>келательными, 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, отличающийся 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 и 1, от л и ч а ю шийся тем, что положение исполнительного порш1786298

10 ня выполняют регулируемым относительно начала запуска усиливающего поршня, 3; Способ по пп.1 и2, 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, отл ич а ю щийсятем,,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. снабже: 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, об5 ратный клапан снабжен обводной гидравлической линией с запорной арматурой, связывающей трубопровод с емкостью, шток, связывающий запирающий поршень и второй llopUJBHb исполнительного цилин10 дра, снабжен рычагом, воздействующим в расчетное время на исполнительный эле-. мент запорной арматуры, раскрывая проходное сечение ее, установленной на гидролинии, сообщающей в момент запуска

15 в работу усиливающего поршня полость усиливающего цилиндра и полость между двумя поршнями исполнительного цилиндра.

6. Устройство по и 5, о т л и ч а ю щ е е20 с я тем, что участок рычага, вступающий в контакт с запорной арматурой, выполнен с регулируемой длиной, а гидролиния снабжена по меньшей мере двумя отводами, каждый с запорной арматурой, входящими

25 в разные зоны исполнительного цилиндра.

7. Устройство по пп.5 — 6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью увеличения производительности и исключения изгибающих моментов на валу от сил инерции и от сил

30 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 же

35 сечениях вала и расположены симметрично относительно 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 цилинд40 ров, симметрично расположенных в каждой группе и прикрепленных на разных расстояниях вдоль вала.

1786298

Редактор С. Кулакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Филь

Заказ 238 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101