Гидравлический амортизатор
Владельцы патента RU 2700637:
Общество с ограниченной ответственностью "Опорно-подвесные системы" (ООО Опорно-подвесные системы) (RU)
Изобретение относится к машиностроению. Гидравлический амортизатор включает рабочий цилиндр с герметизирующей донной вставкой, компенсирующее клапанное устройство, установленное в полости донной вставки и разделяющее подпоршневую и компенсирующую полости. Внутри рабочего цилиндра размещен шток с поршнем, имеющим полость с перепускным клапанным устройством. В поршне выполнена надклапанная полость, соединенная каналами с надпоршевой полостью рабочего цилиндра. Компенсирующее клапанное устройство включает цилиндрическую втулку с проходным отверстием. Втулка снабжена внутри опорой с седлом в виде кольцевого бурта для посадки клапана с отжимающей пружиной. Клапан снабжен центральной конусной направляющей. Перепускное клапанное устройство включает цилиндрическую втулку с опорой в середине с двумя седлами для посадки двух клапанов. Клапаны снабжены центральной конусной направляющей. Между клапанами размещена пружина. Клапаны установлены соосно с противоположных сторон опоры. Клапаны выполнены в виде дисков с возможностью перемещения внутри втулок, и каждый диск снабжен 6-10 отверстиями, под углом 20-60° к плоскости седел посадки. Достигается обеспечение запирающей скорости перемещения штока 2-6 мм/с при внешних противоположно направленных воздействиях с силой в 18-1000 кН. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к гидравлическим амортизаторам и может найти применение в конструкциях ударных стопоров и элементов опорно-подвесных систем защиты трубопроводов от воздействия внешних динамических воздействий.
Известен гидравлический амортизатор содержащий рабочий цилиндр с донной вставкой, размещенные в нем шток с поршнем, дроссельные диски, установленные на последнем и донной вставке, и клапаны отбоя и сжатия, имеющие каждый расположенный в соответствующем отверстии запирающий элемент переменного, увеличивающегося в сторону седла поперечного сечения с запорной головкой, отличающийся тем, что обращенная к седлу часть запирающего элемента, по крайней мере, клапана отбоя, выполнена в виде установленного с радиальным дроссельным зазором цилиндра, сопряженного с частью переменного поперечного сечения запирающего элемента и запорной головкой, а отношение высоты h цилиндра к высоте К части переменного поперечного сечения запирающего элемента равно 0<h/K≅0,25.
((RU2020310, F16F 5/00, опубликовано 30.09.1994)
Наиболее близким по технической сущности является гидравлический гаситель колебаний, содержащий корпус с основанием и коаксиально размещенным в корпусе рабочим цилиндром, в котором установлен поршень со штоком, перепускной цилиндр снизу закрыт днищем, а сверху закрыт направляющей втулкой, при этом шток пропущен через центральное отверстие в направляющей втулке, в полости поршня и в днище смонтированы клапанные устройства, каждое из которых включает опору клапанов с проходными отверстиями и клапанными седлами в виде кольцевых буртов, причем на каждой опоре имеется впускной клапан в виде подпружиненного диска, перекрывающего впускные отверстия в опоре, а также предохранительный клапан и дроссель, при этом предохранительный клапан выполнен в виде упругих пластин, перекрывающих проходные отверстия в опоре и прижатых к опоре стяжным болтом, ввинченным в центральное резьбовое отверстие опоры клапанной, а хвостовик стяжного болта снабжен контргайкой. Клапанное устройство, размещенное в полости поршня, разделяет надклапанную и подпоршневую полости, причем над клапанная область соединена с надпоршевой полостью рабочего цилиндра каналами, выполненными в теле штока. Компенсирующее клапанное устройство, размещенное в днище рабочего цилиндра, разделяет подпоршневую полость и компенсирующую полость гасителя колебаний.
Клапанное устройство известного технического решения, размещено в цилиндрической полости поршня между надклапанной и подпоршневой полостями цилиндра и включает опору с проходными отверстиями, снабженными со стороны надклапанной полости седлами в виде кольцевых буртов для посадки впускного клапана, выполненного в виде подпружиненного диска, при этом предохранительный клапан, выполнен в виде упругих пластин, прижатых к проходным отверстиям опоры со стороны подпоршневой полости.
(RU80208, F16F 5/00, опубликовано 27.01.2009)
Недостатком известных устройств, предназначенного для гашения вибрационных нагрузок транспортных средств, является невозможность его использования в качестве гидроамортизатора для гашения динамических воздействий на трубопровод, запирающая скорость перемещения штока гидроамортизатора которых должна находится в пределах 2-6 мм/с при внешних динамических воздействиях силой 18-1000 кН.
Задачей и техническим результатом изобретения является создание гидравлического амортизатора для использования в конструкциях ударных стопоров и элементов опорно-подвесных систем защиты трубопроводов, обеспечивающего запирающую скорость перемещения штока гидроамортизатора 2-6 мм/с при внешних динамических воздействиях силой 18-1000 кН, действующих в противоположных направлениях.
Технический результат достигают тем, что гидравлический амортизатор включает рабочий цилиндр с герметизирующей донной вставкой, компенсирующее клапанное устройство, установленное в полости донной вставки и разделяющее подпоршневую и компенсирующую полости, а также размещенный внутри рабочего цилиндра шток с поршнем, снабженным полостью, в которой установлено перепускное клапанное устройство, причем в поршне выполнена надклапанная полость, соединенная каналами с надпоршевой полостью рабочего цилиндра, отличающееся тем, что компенсирующее клапанное устройство включает цилиндрическую втулку с проходным отверстием, снабженной внутри опорой с седлом в виде кольцевого бурта для посадки клапана с отжимающей пружиной, снабженного центральной конусной направляющей, а перепускное клапанное устройство включает цилиндрическую втулку, которая снабжена в середине опорой с двумя седлами в виде кольцевых буртов для посадки двух клапанов, снабженных центральной конусной направляющей, причем между клапанами размещена пружина, а клапаны установлены по разные стороны от опоры таким образом, чтобы центральные конусные направляющие были направлены навстречу друг другу, при этом все клапаны выполнены в виде дисков с возможностью перемещения внутри втулок, и каждый из которых снабжен 6-10 отверстиями, под углом 20-60° к плоскости седел посадки.
Технический результат также достигают тем, что в гидравлическом амортизаторе втулки с опорами для клапанов ввинчены соответственно в полость поршня и донную вставку; поршень снабжен уплотнениями; надпоршневая полость герметизирована втулкой, снабженной уплотнением для перемещающегося штока поршня; в перепускном устройстве и в компенсирующем устройстве перемещение клапанов ограничено упорами.
Изобретение может быть проиллюстрировано примером с использованием фиг. 1-2, где:
1 - перепускное клапанное устройство;
2 - цилиндрическая втулка перепускного устройства;
3 - опора с двумя седлами посадки;
4 - клапаны с центральными конусными направляющими;
5 - пружина перепускного устройства;
6 - отверстия в клапанах;
7 - упор клапана;
8 - рабочий цилиндр;
9 - герметизирующая донная вставка;
10 - компенсирующее клапанное устройство;
11 - подпоршневая полость;
12 - компенсирующая полость;
13 - шток;
14 - поршень с уплотнениями;
15 - надклапанная полость;
16 - канал поршня;
17 - надпоршневая полость;
18 - втулка компенсирующего клапанного устройства;
19 - клапан с отжимающей пружиной и конусной направляющей;
20 - герметизирующая втулка поршня.
Гидравлический амортизатор включает перепускное клапанное устройство 1, включающее цилиндрическую втулку 2 с проходным отверстием, внутри которой в середине выполнена опора 3 с двумя седлами в виде кольцевых буртов для посадки двух клапанов 4, снабженных центральной конусной направляющей. Между клапанами 4 размещена пружина 5, а клапаны 4 установлены по разные стороны от опоры 3 таким образом, чтобы их центральные конусные направляющие были направлены навстречу друг другу. Клапаны 4 выполнены в виде дисков с возможностью перемещения внутри втулки 2 и каждый из них снабжен 6-10 отверстиями, под углом 20-60° к плоскости седел посадки. При этом перемещение клапанов 4 ограничено упором, которое может быть выполнено как основание полости поршня 14, так и как элемент самого поршня, а втулка 2 с опорами для клапанов ввинчена в полость поршня.
Представленное конструктивное решение перепускного устройства обеспечивает в его нейтральном положении перетекание жидкости из надпоршневой полости 17 через каналы 16 и надклапанную полость 15 выполненные в поршне, отверстия в клапанах перепускного устройства в подпоршневую полость 11, а также надежную фиксацию элементов устройства относительно друг друга.
Перепускное клапанное устройство 1 размещено в полости поршня 14, снабженного уплотнениями, обеспечивающими герметичное перемещение поршня внутри рабочего цилиндра 8. Поршень 8, соединенный со штоком 13, разделяет выполненную в поршне надпоршневую полость 17 и подпоршневую полость 11. При этом надпоршневая полость 17 рабочего цилиндра герметизирована втулкой 20, снабженной уплотнением для перемещающегося штока 13 поршня.
Рабочий цилиндр 8 также снабжен герметизирующей донной вставкой 9 с внутренней полостью, в которой размещено компенсирующее клапанное устройство 10, разделяющее подпоршневую 11 и компенсирующую полости 12 гидроамортизатора.
Компенсирующее клапанное устройство 10 включает цилиндрическую втулку 18 с проходным отверстием, снабженной внутри опорой с седлом в виде кольцевого бурта для посадки клапана 19 с отжимающей пружиной, снабженного центральной конусной направляющей. Клапан 19 выполнен в виде диска с возможностью перемещения внутри втулки 18 снабжен 6-10 отверстиями под углом 20-60° к плоскости седла посадки. Упор 7 в компенсирующем устройстве выполнен в виде разрезного упорного кольца.
Гидравлический амортизатор, как ударный стопор для защиты трубопровода, работает следующим образом.
Перепускное клапанное устройство 1 находится в нейтральном положении. При этом пружина 5 разжимает клапаны 4 до упоров 7, обеспечивая перетекание жидкости из надпоршневой полости 17 через каналы 16, надклапаную полость 15, отверстия в клапанах перепускного устройства в подпоршневую полость 11. Клапан 19 компенсирующего клапанного устройства открыт, обеспечивая перетекание жидкости из подпоршневой полости проходное отверстие втулки 18 в компенсирующую полость 12.
При медленном перемещении штока 13 (вправо фиг. 1, 2) перепускное клапанное устройство 1 не срабатывает, поскольку жидкость успевает протечь из подпоршневой полости 11 через перепускное клапанное устройство 1 и каналы 16 в надпоршневую полость 17, а жидкость из подпоршневой полости 11 через открытый клапан 19 в компенсирующую полость 12.
При ударном воздействии на шток 13 (вправо) при перемещении поршня 14 давление в подпоршневой 11 полости резко возрастает, клапан 4 (правый) перепускного устройства преодолевает усилие пружины 5, садится на седло и перекрывает проходное отверстие опоры. Клапан 19 также преодолевает усилие пружины, садится на седло и запирает переток жидкости в компенсирующую полость 12. Движение жидкости прекращается и амортизатор запирается.
При ударном воздействии на шток 13 (влево) при перемещении поршня 14 резко возрастает давление в надпоршневой полости 17, срабатывает клапан 4 (левый) перепускного устройства и амортизатор запирается. Через открытый клапан 19 происходит переток жидкости из компенсирующей полости 12 в подпоршневую полость 11.
Конструкция гидравлического амортизатора по изобретению позволяет обеспечить достижение поставленного технического результата: запирающую скорость перемещения штока гидроамортизатора 2-6 мм/с при внешних динамических воздействиях силой 18-1000 кН, действующих в противоположных направлениях.
1. Гидравлический амортизатор, включающий рабочий цилиндр с герметизирующей донной вставкой, компенсирующее клапанное устройство, установленное в полости донной вставки и разделяющее подпоршневую и компенсирующую полости, а также размещенный внутри рабочего цилиндра шток с поршнем, снабженным полостью, в которой установлено перепускное клапанное устройство, причем в поршне выполнена надклапанная полость, соединенная каналами с надпоршевой полостью рабочего цилиндра, отличающийся тем, что компенсирующее клапанное устройство включает цилиндрическую втулку с проходным отверстием, снабженную внутри опорой с седлом в виде кольцевого бурта для посадки клапана с отжимающей пружиной, снабженного центральной конусной направляющей, а перепускное клапанное устройство включает цилиндрическую втулку, которая снабжена в середине опорой с двумя седлами для посадки двух клапанов, снабженных центральной конусной направляющей, причем между клапанами размещена пружина, а клапаны установлены по разные стороны от опоры таким образом, чтобы центральные конусные направляющие были направлены навстречу друг другу, при этом все клапаны выполнены в виде дисков, выполнены с возможностью перемещения внутри втулок, и каждый из которых снабжен 6-10 отверстиями, под углом 20-60° к плоскости седел посадки.
2. Гидравлический амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что перемещение клапанов ограничено упорами.
3. Гидравлический амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что втулки с опорами для клапанов ввинчены соответственно в полость поршня и донную вставку.
4. Гидравлический амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что поршень снабжен уплотнениями.
5. Гидравлический амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что надпоршневая полость герметизирована втулкой, снабженной уплотнением для перемещающегося штока поршня.
