Мультипликатор
MULTIPLIER

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидравлических испытательных стендах, прессах и других устройствах.
Известен мультипликатор, принятый за прототип (CU 1011917, 15.04.83, Бюл. №14), содержащий плунжер, установленный в цилиндре с образованием полости высокого давления, поршень, жестко соединенный с плунжером и установленный в цилиндре низкого давления с образованием двух полостей, узел уплотнения в виде корытообразных в сечении уплотнительных колец и установленных между ними жестких прокладок.
Недостатками прототипа являются:
- данная конструкция не позволяет использовать разные жидкие среды в полости пониженного и повышенного давления, что зачастую необходимо для проведения испытаний различных изделий, например: в полости низкого давления масло, в полости высокого давления спирт или водные растворы.
- невозможно визуально определить внутренние утечки через уплотнительные кольца, что усложняет определение необходимости замены уплотнительных колец. Наличие утечек снижает КПД мультипликатора, а в канале 18 происходит падение давления.
- данная конструкция не имеет подтяжки уплотнительных колец.
- так как надежное уплотнение плунжера на высоком давлении зависит от количества уплотнительных колец, увеличение их количества при наличии жестких прокладок между уплотнительными кольцами увеличивает габаритные размеры мультипликатора.
- в данной конструкции мультипликатора отсутствует уплотнение стыка между цилиндром 5 и цилиндром 2, что ведет к падению давления в канале 12, и в свою очередь будет ухудшать перемещение разделителя и снижать надежность уплотнения плунжера.
- направляющая для плунжера запрессованная в цилиндре 2, имеет большую длину, является изнашиваемой частью мультипликатора и при данной конструкции ее сложно заменить, что усложняет ремонт мультипликатора. Также при большой длине направляющей и минимальном зазоре существует большая вероятность заклинивания штока.
Предлагаемым изобретением решается задача: создание мультипликатора, обеспечивающего расширение функциональных возможностей, создание давления в полости высокого давления до 1600 бар, применение его как для одинаковых, так и для разных сред в полости пониженного и повышенного давления, а также повышение надежности уплотнений с возможностью их подтяжки без разборки всего узла, удобства при разборке и ремонте мультипликатора, исключении возможности смешивания различных жидких сред в полостях высокого и низкого давления и исключение утечек в полости высокого давления, что обеспечивает постоянное давление на выходе до 1600 бар, удобство замены изнашиваемых частей мультипликатора, а также исключает возможность заклинивания штока при его перемещении.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в разделении рабочих полостей для возможности использования разных жидких сред, повышение надежности, возможности подтяжки уплотнений без полной разборки мультипликатора, удобство замены уплотнений без смешивания рабочих жидкостей, удобство замены направляющей штока.
Указанный технический результат достигается тем, что в мультипликаторе, содержащем цилиндр, замкнутый с двух сторон крышками, образующими полость низкого давления, закрепленный на верхней крышке при помощи фланца и шпилек стакан, в котором установлен шток, образующие полость высокого давления, узел шевронных уплотнений, замкнутый кольцом опорным и кольцом нажимным и резиновыми кольцами на штоке, и узел уплотнений на поршне, установленном в цилиндре и жестко закрепленном одним концом на штоке, новым является то, что между кольцом нажимным и штоком, и между кольцом нажимным и верхней крышкой, замыкающей цилиндр с полостью низкого давления, предусмотрена система уплотнений, препятствующих смешиванию рабочих сред, а крышка, замыкающая узел уплотнений снаружи кольца нажимного, являющегося направляющей штока, выполнена разрезной и в ней сделан выступ с возможностью взаимодействия с проточкой, выполненной на кольце нажимном, между верхней крышкой, замыкающей цилиндр и фланцем, притягивающим стакан, в конструкцию мультипликатора введена распорная втулка, в торце которой выполнена проточка с возможностью взаимодействия с проточкой в верхней крышке, замыкающей цилиндр, кольцо нажимное увеличено по высоте и является направляющей для штока, а в отверстии стакана, по которому перемещается шток, выполнен гарантированный зазор по диаметру для предотвращения износа стакана и гарантированного перемещения штока без заклинивания.
Выполнение между кольцом нажимным и штоком, и между кольцом нажимным и верхней крышкой, замыкающей цилиндр с полостью низкого давления системы уплотнений, состоящей из резинового кольца и фторопластовых колец по краям, препятствует смешиванию рабочих сред. Крышка, замыкающая систему уплотнений снаружи кольца нажимного, являющегося направляющей штока, выполнена разрезной, и в ней сделан выступ, который вкладывается в проточку, выполненную на кольце нажимном, что позволяет при замене самой изнашиваемой части мультипликатора, шевронных уплотнений, и демонтаже стакана с полостью высокого давления кольцу нажимному оставаться на штоке, что предотвращает смешивание рабочих сред полостей высокого и низкого давления. Что, в свою очередь, при ремонте мультипликатора позволяет не снимать крышки, замыкающие нижнюю полость низкого давления, не сливать из полости рабочую жидкость.
В конструкцию мультипликатора введена распорная втулка, с торца которой, касающегося верхней крышки, выполнена проточка. Такая же проточка выполнена в верхней крышке, замыкающей цилиндр. При наличии утечек через шевронные уплотнения из полости высокого давления рабочая жидкость будет проходить через зазор между верхней крышкой, замыкающей цилиндр, и стаканом, через проточку в верхней крышке, замыкающей цилиндр, и через проточку в распорной втулке наружу, что позволяет визуально контролировать наличие утечек в полости высокого давления. Также при помощи подшлифовки распорной втулки или замены втулки на втулку с меньшей высотой и затягивания шпилек закрепляющих фланец, который крепит стакан, возможно осуществлять подтяжку шевронных уплотнений, что позволяет устранить утечки в полости высокого давления, не разбирая узла.
Отсутствие жестких прокладок между шевронными уплотнениями позволяет увеличить количества уплотнений для обеспечения герметичности мультипликатора для создания высокого давления без значительных увеличений габаритных размеров мультипликатора.
В отверстии стакана, по которому перемещается шток, выполнен зазор = 0,4 мм по диаметру для предотвращения износа стакана и гарантированного перемещения штока без заклинивания, а также для беспрепятственного прохождения рабочей жидкости через данный зазор и проточку в кольце опорном к шевронным уплотнениям, обеспечивая раскрытие шевронных уплотнений и надежное уплотнение штока. Кольцо нажимное увеличено по длине и является направляющей для штока. Для уменьшения габаритных размеров мультипликатора часть кольца нажимного с системой уплотнений установлено в понижении в верхней крышки, замыкающей цилиндр. Кольцо нажимное является изнашиваемой частью, данная конструкция обеспечивает быструю замену кольца нажимного, т.к. оно установлено без запрессовки.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 показан мультипликатор (продольный разрез);
- на фиг. 2 показана верхняя крышка с проточкой (поперечный разрез);
- на фиг. 3, фиг. 5 показана проточка в распорной втулке;
- на фиг. 4 показана крышка с выступом;
- на фиг. 6 показана проточка в кольце опорном и зазор в отверстии стакана, по которому перемещается шток.
Мультипликатор состоит из цилиндра 1, замкнутого с двух сторон верхней крышкой 2 и крышкой 3, образующего полость низкого давления 4. На верхней крышке 2 при помощи фланца 5 и шпилек 6 закреплен стакан 7, образующий полость высокого давления 8. В цилиндре 1 расположен поршень 9, жестко соединенный с одним концом штока 10. Герметичность поршня 9 обеспечивается системой уплотнений 11. Герметичность штока 10 обеспечивается шевронными уплотнениями 12 и системой уплотнений 13. Шевронные уплотнения 12 фиксируются в стакане 7 при помощи кольца опорного 14 и кольца нажимного 15. В торце кольца нажимного 15 имеется проточка 16 и в отверстии стакана 7, по которому перемещается шток 10, выполнен гарантированный зазор 17. На кольце нажимном 15 установлена системой уплотнений 18, которая фиксируется на верхней крышке 2 разрезной крышкой 19 при помощи винтов 20. Между фланцем 5 и верхней крышкой 2 установлена распорная втулка 21 с выполненной в ней проточкой 22. Между крышкой 2 и стаканом 7 имеется зазор 23 для отвода возможных утечек и для возможности подтяжки шевронных уплотнений. На верхней крышке 2 выполнена проточка 24.
В разрезной крышке 19, сделан выступ 25, который вкладывается в проточку 26, выполненную на кольце нажимном 15.
Мультипликатор работает следующим образом.
Подается рабочая жидкость в полость низкого давления 4. При этом поршень 9 перемещается вверх, создавая в полости 8 над штоком высокое давление, которое во столько раз больше давления, подаваемого в полость низкого давления 4, во сколько раз площадь поршня 9 больше площади штока 10. Жидкость под давлением в полости высокого давления 8 через зазор 17 в отверстии стакана 7 попадает через проточку 16 в торце кольца опорного 14 на шевронные уплотнения 12, обеспечивая раскрытии шевронных уплотнений 12 и надежное уплотнение штока 10. При наличии утечек в полости высокого давления через шевронные уплотнения рабочая жидкость будет выдавливаться через зазор 23 между крышкой 2 и стаканом 7, через проточку 24 в верхней крышке 2 и проточку 22 в распорной втулке 21 наружу мультипликатора.