УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в качестве исполнительного силового механизма для перемещения груза, в частности технического объекта специального назначения, с торможением в конце хода.
Известен телескопический гидроцилиндр, используемый в качестве устройства для перемещения груза [патент РФ №2562504, МПК F15B 15/22, F16K 31/122, опуб. 10.04.2012 бюл. №10], который включает в себя корпус гидроцилиндра с установленным в нем подвижным рабочим элементом, отверстия для подвода и отвода рабочей среды, и элементы демпфирования. В качестве рабочего элемента используют один внутри другого полые штоки, образующие камеру прямого хода и штоковые полости, а также поршень.
Для повышения надежности и исключения возникновения удара в конце хода в данном устройстве штоки телескопического гидроцилиндра имеют дренажные отверстия для подвода и отвода рабочей среды. В нижней части каждого штока выполнены бурты, на концах которых закреплены уплотнительные элементы. Элементами демпфирования телескопического гидроцилиндра являются стопорные кольца и демпферы в виде коронообразных кольцевых элементов, которые обеспечивают возможность поддержания дренажных отверстий в открытом состоянии.
Недостатком известного устройства является то, что для работы данного устройства применяется жидкость, утечка которой, в случае потери герметичности уплотнений, может привести к нарушению работы устройства, что недопустимо. Также использование жидкости в качестве рабочей среды приводит к ограниченной скорости перемещения из-за высокого гидродинамического сопротивления, возникающего при ее перетекании. При этом в данном устройстве имеется двойной набор уплотнений на каждом штоке телескопического гидроцилиндра, что приводит к увеличению его линейного размера, т.е. к трудностям его размещения в ограниченном по габаритам объеме.
Известен используемый в качестве устройства для перемещения груза пневмоцилиндр, преимуществом применения которого по сравнению с вышеприведенным устройством является относительно высокая скорость перемещения [патент РФ №2006684, МПК F15B 15/22, опуб. 30.01.1994]. Известное устройство, взятое за прототип, содержит корпус пневмоцилиндра с размещенным в нем подвижным рабочим элементом, выполненное в передней стенке (крышке) корпуса пневмоцилиндра впускное отверстие, сообщенное с источником сжатого газа, и тормозное устройство. Корпус имеет переднюю и заднюю ступенчатую крышку.
В данном устройстве в качестве рабочего элемента используют поршень с выступами, образующий с крышками в конце хода отсекаемую полость и выхлопную, сообщенную каналом с магистралью подвода (отвода) рабочей среды (сжатого газа). Тормозное устройство выполнено в виде установленного в осерадиальном канале крышки подпружиненного клапана с регулируемой пружиной и полостью управления. Клапан снабжен разгрузочным каналом, сообщающим отсекаемую и выхлопную полости. Клапан снабжен уплотнительным элементом со стороны пружинной полости и выполнен коническим. Разгрузочный канал выполнен в конической части клапана.
Известное устройство благодаря срабатыванию подпорного клапана обеспечивает торможение поршня в конце хода, исключающее появление перегрузок при резком торможении поршня и возможность отскока.
Однако недостатком прототипа является то, что шток описанного выше пневмоцилиндра выполнен односоставным (один сегмент), следовательно, линейный размер пневмоцилиндра в раскрытом состоянии будет более двух величин его рабочего хода, что приводит к трудностям его размещения в ограниченном пространстве при относительно большом ходе штока, используемого для перемещения груза. Кроме того, для размещения клапана в прототипе потребуется дополнительный объем, увеличивающий размеры конструкции. Применение тормозного устройства в виде подпружиненного клапана приводит к усложнению конструкции, что, в конечном счете, может привести к снижению надежности работы пневмоцилиндра. Также при перемещении с повышенной скоростью при достижении конечного положения поршня могут развиться значительные ударные усилия, приводящие к преждевременному износу и даже поломке элементов конструкции, что недопустимо для перемещения груза - технического объекта ответственного назначения.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение надежности перемещения груза с повышенной скоростью в ограниченном по габаритам объеме при безударном торможении в конце перемещения.
Технический результат достигается тем, что устройство для перемещения груза, содержащее корпус пневмоцилиндра с размещенным в нем подвижным рабочим элементом, выполненное в передней стенке корпуса пневмоцилиндра впускное отверстие, сообщенное с источником сжатого газа, и тормозное устройство, согласно полезной модели в качестве рабочего элемента используют шток одностороннего действия, который выполнен полым состоящим из телескопически соединенных одна в другой секций с образованием замкнутой полости, связанной с впускным отверстием, сообщенным с источником газа высокого давления, при этом наружная секция штока прикреплена к передней стенке корпуса, а внутренняя центральная секция сопряжена с размещенным внутри корпуса грузом с обеспечением минимального зазора между поверхностями сопряжения груза и корпуса пневмоцилиндра, а в качестве тормозного устройства используют выполненное в задней стенке корпуса перед перемещаемым грузом по крайней мере одно осевое выхлопное отверстие.
Использование в качестве рабочего элемента штока одностороннего действия, который выполнен полым, состоящим из телескопически соединенных одна в другой секций с образованием замкнутой полости, сообщенным с впускным отверстием, связанным с источником газа высокого давления, при этом наружная секция штока прикреплена к передней стенке корпуса, а внутренняя центральная секция, выполняющая роль толкателя, сопряжена с размещенным внутри корпуса грузом с обеспечением минимального зазора между поверхностями сопряжения груза и корпуса пневмоцилиндра, дает возможность надежно и быстро переместить груз в конечное положение в ограниченном по габаритам объеме, действуя по принципу насоса, кратковременно создавая перед грузом область избыточного давления газа, препятствующего удару груза в конце хода.
Вместе с этим применение в качестве тормозного устройства выполненного в задней стенке корпуса перед перемещаемым грузом по крайней мере одного осевого выхлопного отверстия обеспечивает стравливание избыточного давления из полости перед грузом и плавное безударное торможение последнего в конце хода.
Приведенные отличительные признаки заявляемого устройства для перемещения груза в совокупности обеспечивают преимущества по сравнению с прототипом, а именно обеспечивают надежность перемещения груза с повышенной скоростью в ограниченном по габаритам объеме при безударном торможении в конце перемещения.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих ее от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизны».
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 - приведен осевой разрез устройства для перемещения груза в его начальном положении;
на фиг. 2 - приведен осевой разрез устройства для перемещения груза в его конечном положении.
Устройство выполнено следующим образом.
Устройство для перемещения груза (фиг. 1-2) включает в себя корпус 1 пневмоцилиндра со штоком 2 одностороннего действия, выполненное в передней стенке 3 корпуса 1 впускное отверстие 4, сообщенное с источником газа высокого давления (не показано), и тормозное устройство. Груз 5 размещен внутри корпуса 1 пневмоцилиндра с обеспечением минимального зазора между поверхностями сопряжения груза 5 и корпуса 1. Впускное отверстие 4, шток 2 и груз 5 размещены на одной оси. Шток 2 выполнен полым состоящим из, например, шести телескопически соединенных одна в другой секций с образованием замкнутой полости, связанной с впускным отверстием 4. Количество секций штока может быть разным в зависимости от расстояния, на которое требуется переместить груз 5. Наружная секция 6 штока жестко прикреплена к передней стенке 3, а внутренняя центральная секция 7 сопряжена с грузом 5. Каждая внутренняя секция имеет элемент ограничителя хода, выполненный в виде радиального упорного буртика 8 с уплотнением 9. В качестве тормозного устройства в задней стенке 10 корпуса 1 перед перемещаемым грузом 5 выполнены, например, два осевых выхлопных отверстия 11. В зависимости от требуемой скорости торможения груза 5 количество отверстий 11 может быть разным.
Устройство работает следующим образом.
При подаче газа через отверстие 4, сообщенное с источником газа высокого давления, в замкнутую полость телескопического штока 2 создается давление, приводящее к появлению усилия в телескопическом штоке на выдвижение его секций. Секции выдвигаются, перемещаясь относительно корпуса 1. Внутренняя центральная секция 7, являющаяся толкателем, перемещает груз 5 в конечную точку перемещения. Одновременно с этим газ, находящийся в полости корпуса 1 перед грузом 5, начинает выходить через выхлопные отверстия 11, обеспечивая тем самым требуемую скорость торможения груза 5 без удара в конце хода. Расположение выхлопных отверстий 11 в стенке 10 не регламентируется. Количество и размер отверстий 11 выбирается исходя из требуемой скорости торможения груза 5. Наличие телескопического штока 2, связанного с грузом 5, размещенным в корпусе 1 пневмоцилиндра указанным образом, а также использование в качестве тормозного устройства выполненного в задней стенке 10 корпуса 1 перед перемещаемым грузом 5, по крайней мере, одного осевого выхлопного отверстия 11 обеспечивает надежность перемещения с повышенной скоростью груза в ограниченном по габаритам объеме при торможении без удара в конце перемещения, что особенно важно для технического устройства ответственного назначения.
В настоящее время разработана конструкторская документация, изготавливаются опытные образцы устройства для перемещения груза, выполненного в соответствии с заявляемой формулой полезной модели. Работоспособность заявляемого устройства подтверждена расчетами.
Представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:
- заявляемое устройство для перемещения груза относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве исполнительного силового механизма для перемещения груза с торможением в конце хода;
- заявляемое устройство при использовании способно обеспечить надежность перемещения с повышенной скоростью груза в ограниченном по габаритам объеме при торможении без удара в конце перемещения;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленное устройство для перемещения груза соответствует условию «промышленная применимость».