УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
PRESSURE BOOSTER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству повышения давления для повышения давления и вывода текучей среды под давлением в результате возвратно-поступательного движения поршней.
Предпосылки создания изобретения
Из прежнего уровня техники известно устройство повышения давления, снабженное цилиндрами, установленными с противоположных сторон центрального блока, поршнями, размещенными с возможностью скольжения внутри этих цилиндров, и поршневым штоком, обеспечивающим возможность возвратно-поступательного движения поршней как одного целого. В этом устройстве повышения давления каждый цилиндр разделен поршнем на камеру повышения давления с внутренней стороны и приводную камеру с внешней стороны. Когда поршень с одной стороны скользит в результате подачи сжатого воздуха из переключающего клапана в приводную камеру с одной стороны, происходит повышение давления сжатого воздуха в камере повышения давления цилиндра с одной стороны и вывод этого воздуха. Затем, когда поршень достигает практически конца участка своего хода, переключающий клапан переключается, сжатый воздух подается в приводную камеру цилиндра с другой стороны, в результате чего происходит повышение давления сжатого воздуха в камере повышения цилиндра с другой стороны и вывод этого воздуха. Повторение этой операции позволяет выполнять повышение давления и вывод текучей среды под давлением непрерывно.
Заявителем настоящей заявки было предложено использовать в качестве переключающего клапана такого устройства повышения давления переключающий клапан, состоящий из основного клапана, который приводится в действие воздухом, подаваемым и выпускаемым из пилотной камеры, и обеспечивает тем самым переключение и вывод сжатого воздуха в пару приводных камер, и пилотных клапанов, которые приводятся в действие в результате отжатая поршнями и обеспечивают тем самым подачу и выпуск воздуха в пилотную камеру (см. выложенную заявку на патент Японии, опубликованную под №10-267002).
Сущность изобретения
Настоящее изобретение было разработано с учетом вышеупомянутого предложения, и задачей настоящего изобретения является создание устройства повышения давления с возможностью легкого перезапуска, даже когда переключающий клапан стопорится вследствие снижения давления подаваемой текучей среды под давлением или т.п. в нейтральном положении.
Устройство повышения давления в соответствии с признаками настоящего изобретения содержит центральный блок, пару цилиндров, установленных с обеих сторон центрального блока, поршни, размещенные внутри пары соответствующих цилиндров, поршневой шток, соединяющий пару поршней друг с другом, порт подачи, в который подается текучая среда под давлением, порт вывода для вывода текучей среды под давлением с повышенным давлением и выпускной порт для выпуска текучей среды под давлением, причем каждый из цилиндров имеет камеру повышения давления и приводную камеру, разделенные поршнем, и устройство повышения давления дополнительно содержит переключающий клапан, переключающийся в результате приведения в контакт с каждым из поршней и обеспечивающий сообщение одной или другой из пары приводных камер с портом подачи и другой или одной из пары приводных камер с выпускным портом, а также клапан сброса, размещенный в канале прохождения текучей среды, соединяющем порт подачи и одну из пары приводных камер друг с другом.
Устройство повышения давления, описанное выше, выполнено с возможностью легкого перезапуска, даже когда переключающий клапан стопорится вследствие снижения давления подаваемой текучей среды под давлением или т.п. в нейтральном положении.
В предпочтительном варианте осуществления вышеупомянутого устройства повышения давления переключающий клапан встроен в центральный блок и снабжен парой штанг толкателя, приводимых в контакт с поршнями, и золотником, скольжение которого обеспечивается парой штанг толкателя. Это позволяет упростить конструкцию переключающего клапана и приводить этот клапан в действие механическим способом.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления клапан сброса выполнен как нормально закрытый клапан, переключаемый в состояние сообщения или состояние отсечки между портом подачи и одной из пары приводных камер и вручную переключаемый в состояние сообщения. Такая конструкция обеспечивает возможность надежного ручного перезапуска устройства повышения давления, даже когда переключающий клапан стопорится в нейтральном положении.
В этом случае клапан сброса может быть использован для переключения в положение сообщения, когда в качестве пилотного давления на него подается давление текучей среды в одной из приводных камер. Такая конструкция, даже при стопорении переключающего клапана в нейтральном положении, позволяет приводить переключающий клапан в действие и тем самым перезапускать устройство повышения давления, когда давление текучей среды в одной из приводных камер становится выше заданного значения.
Кроме того, в предпочтительном варианте клапан сброса встроен в центральный блок. Это позволяет упростить конструкцию канала, используемого для размещения клапана сброса.
Устройство повышения давления в соответствии с настоящим изобретением снабжено клапаном сброса, размещенным в канале, соединяющем порт подачи с одной из пары приводных камер и обеспечивающим возможность легкого перезапуска этого устройства, даже когда переключающий клапан стопорится вследствие снижения давления подаваемой текучей среды под давлением или т.п. в нейтральном положении.
Указанные выше задачи, возможности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приводимого ниже описания, сопровождаемого ссылками на прилагаемые чертежи, на которых предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения иллюстрируются примерами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид спереди устройства повышения давления в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - вид справа устройства повышения давления, показанного на фиг. 1;
Фиг. 3 - вид в разрезе по линии III-III на фиг. 2;
Фиг. 4 - вид в разрезе по линии IV-IV на фиг. 2;
Фиг. 5 - вид участка на фиг. 3 с увеличением;
Фиг. 6 - полный схематический вид устройства повышения давления, показанного на фиг. 1, иллюстрируемый принципиальной схемой; и
Фиг. 7 - полный схематический вид устройства повышения давления в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения иллюстрируемый принципиальной схемой.
Описание вариантов осуществления
Ниже приводится описание устройства повышения давления в соответствии с настоящим изобретением на основе предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.
Как показано на фиг. 1-4 и фиг. 6 номером 10 позиции обозначено устройство повышения давления в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 повышения давления в рассматриваемом варианте осуществления установлено между компрессором (непоказанным), являющимся источником подачи текучей среды под давлением (сжатого воздуха), и исполнительным механизмом (непоказанным), приводимым в действие сжатым воздухом с повышенным давлением.
Как показано на фиг. 3, устройство 10 повышения давления имеет цилиндрический механизм, включающий в себя пару гильз 12а, 12b модулей цилиндров (цилиндров) и пару поршней 14а, 14b, а также имеет центральный блок 20, который установлен между парой гильз 12а, 12b цилиндров и в который встроены регулирующий клапан 16 и переключающий клапан 18.
Каждая из гильз 12а, 12b цилиндров имеет цилиндрическую форму, и их противоположные торцевые участки закрыты соответствующими торцевыми пластинами 22а, 22b. Каждый из поршней 14а, 14b размещен с возможностью свободного перемещения внутри соответствующих гильз 12а, 12b цилиндров, и на внешней окружной поверхности каждого из поршней 14а, 14b в кольцевой канавке смонтирована поршневая уплотнительная прокладка 24.
Как показано на фиг. 4, поршни 14а, 14b соединены друг с другом в одно целое поршневым штоком 26. На своем центральном участке центральный блок 20 имеет отверстие 28 для штока. Отверстие 28 для штока проходит через центральный блок 20 в осевом направлении (в направлении стрелок А-В), и поршневой шток 26 вставлен в это в отверстие 28 для штока с возможностью свободного перемещения.
Как показано на фиг. 3, внутри каждой из гильз 12а, 12b цилиндров сформированы соответствующие камеры 30а, 30b цилиндров, в которые вставлены соответствующие поршни 14а, 14b, и параллельно камерам 30а, 30b цилиндров сформированы соответствующие каналы 32а, 32b прохождения текучей среды. Каждый из каналов 32а, 32b прохождения текучей среды сформирован отдельно от камер 30а, 30b цилиндров, и эти каналы сообщаются с соответствующими камерами 30а, 30b цилиндров со стороны соответствующих торцевых участков гильз 12а, 12b цилиндров, на которых смонтированы соответствующие торцевые пластины 22а, 22b.
Каждая из камер 30а, 30b цилиндров разделена на соответствующие приводные камеры 34, 34b и камеры 36а, 36b повышения давления. Каждая из приводных камер 34а, 34b размещена между соответствующими поршнями 14а, 14b и торцевыми пластинами 22а, 22b, и текучая среда под давлением подается или выпускается из каждой из приводных камер 34а, 34b. Каждая из камер 36а, 36b повышения давления размещена между соответствующими поршнями 14а, 14b и центральным блоком 20 и предназначена для повышения давления текучей среды под давлением. Каждый из каналов 32а, 32b прохождения текучей среды сообщается с соответствующими приводными камерами 34а, 34b камер 30а, 30b цилиндров через соответствующие первые каналы 38 а, 38b.
С наружных сторон в гильзы 12а, 12b цилиндров из одной торцевой пластины 22а в другую торцевую пластину 22b вставлено множество стяжных шпилек 40, и торцевые участки стяжных шпилек 40, выступающие из торцевой пластины 22b, затянуты гайками 42. Таким образом, центральный блок 20 удерживается между гильзой 12а цилиндра и гильзой 12b цилиндра. Центральный блок 20 включает в себя центральный корпус 44 и пару боковых пластин 46, прикрепленных к противоположным торцам центрального корпуса 44 в осевом направлении (в направлении стрелок А-В).
Центральный корпус 44 имеет порт 45 подачи, в который подается текучая среда под давлением из компрессора, порт 47 вывода для вывода текучей среды под давлением с повышенным давлением в направлении исполнительного механизма (непоказанного) и выпускной порт 48 для выпуска текучей среды под давлением. Порт 45 подачи соединен с впускным каналом 50 внутри центрального корпуса 44, сообщающимся с парой камер 36а, 36b повышения давления (см. фиг. 4), и также соединен с каналом 52 подачи внутри центрального корпуса 44, сообщающимся с одним из пары каналов 32а, 32b прохождения текучей среды через переключающий клапан 18 (см. фиг. 3). Канал 52 подачи снабжен регулирующим клапаном 16, на который по обратной связи подается давление в порту 47 вывода и который позволяет оператору регулировать расход текучей среды под давлением поворотом рукоятки 54, установленной над центральным корпусом 44.
Как показано на фиг. 4, между впускным каналом 50 и камерами 36а, 36b повышения давления установлены соответствующие первые обратные клапаны 56а, 56b, обеспечивающие прохождение текучей среды из впускного канала 50 в сторону камер 36а, 36b повышения давления, но блокирующие прохождение текучей среды из камер 36а, 36b повышения давления в сторону впускного канала 50. Порт 47 вывода соединен с выпускным каналом 58 в центральном корпусе 44, сообщающимся с парой камер 36а, 36b повышения давления. Между выпускным каналом 58 и соответствующими камерами 36а, 36b повышения давления установлены вторые обратные клапаны 60а, 60b, обеспечивающие прохождение текучей среды из камер 36а, 36b повышения давления в сторону выпускного канала 58, но блокирующие прохождение текучей среды из выпускного канала 58 в сторону камер 36а, 36b повышения давления. Первые обратные клапаны 56а, 56b и вторые обратные клапаны 60а, 60b встроены в центральный корпус 44 при помощи боковых пластин 46.
Как показано на фиг. 5, переключающий клапан 18 снабжен корпусом 62 клапана в сборе, встроенным в центральный корпус 44 при помощи боковых пластин 46, золотником 64, установленным с возможностью скольжения внутри корпуса 62 клапана в сборе, и парой штанг 66а, 66b толкателя, выступающих внутрь соответствующих камер 36а, 36b повышения давления. Корпус 62 клапана в сборе включает в себя цилиндрический стакан 68 и пару боковых корпусов 70 клапана, размещенных с обеих сторон стакана 68.
Стакан 68 снабжен впускным портом 72, выполненным на центральном участке в осевом направлении (в направлении стрелок А-В), а также парой выпускных портов 76а, 76b, выполненных с обеих сторон впускного порта 72 на расстоянии от впускного порта 72 в осевом направлении. Впускной порт 72 соединен с каналом 52 подачи, а выпускные порты 76а, 76b соединены с соответствующими каналами 32а, 32b прохождения текучей среды через соответствующие вторые каналы 74а, 74b. Кроме того, внутри боковых корпусов 70, 70 клапана выполнена пара выпускных каналов 78, соединенных с выпускным портом 48. Между центральным корпусом 44 и корпусом 62 клапана в сборе установлены уплотняющие элемент 80, поддерживающий воздухонепроницаемость между впускным портом 72, выпускными портами 76а, 76b и выпускными каналами 78.
Золотник 64 имеет цилиндрическую форму. На внешней окружности золотник 64 имеет первый поясок 82 и второй поясок 84, приведенные в скользящий контакт с внутренней окружной поверхностью стакана 68. Когда золотник 64 скользит вправо (в направлении стрелки А) внутри корпуса 62 клапана в сборе, первый поясок 82 располагается между выпускным портом 76b с левой стороны и впускным портом 72, а второй поясок 84 располагается между выпускным портом 76а с правой стороны и выпускным каналом 78 с правой стороны. Ниже это состояние именуется как "первое положение" золотника 64 или переключающего клапана 18 (см. фиг. 6). Когда золотник 64 скользит влево (в направлении стрелки В) внутри корпуса 62 клапана в сборе, первый поясок 82 располагается между выпускным каналом 78 с левой стороны и выпускным портом 76b с левой стороны, а второй поясок 84 располагается между впускным портом 72 и выпускным портом 76а с правой стороны. Ниже это состояние именуется как "второе положение" золотника 64 или переключающего клапана 18. Таким образом, можно переключать канал 52 подачи и выпускные каналы 78 относительно пары выпускных портов 76а, 76b.
Штанги 66а, 66b толкателя вставлены с возможностью свободного перемещения внутрь установочных отверстий, проходящих через центральные участки боковых корпусов 70 клапана в осевом направлении (в направлении стрелок А-В), а между штангами 66а, 66b толкателя и боковыми корпусами 70 клапана установлены уплотняющие элементы 86. Своими торцевыми участками, выступающими в сторону камер 36а, 36b повышения давления, штанги 66а, 66b толкателя могут быть приведены в контакт с поршнями 14а, 14b.
На внутренней окружной поверхности золотника 64 имеется участок 88 малого диаметра, который выступает в радиальном направлении внутрь и проходит на заданную длину в осевом направлении. За счет этого участка на внутренней окружной поверхности золотника 64 сформирована пара ступенчатых участков 90. Располагающиеся друг против друга торцевые участки пары штанг 66а, 66b толкателя вставлены в золотник 64, и своими первыми фланцами 92, сформированными на торцевых участках штанг 66а, 66b толкателя, эти штанги толкателя могут быть приведены в зацепление со ступенчатыми участками 90 золотника 64. На штангах 66а, 66b толкателя сформированы также вторые фланцы 94, располагающиеся поблизости от центра в осевом направлении, которые за счет приведения в контакт с боковыми корпусами 70 клапана обеспечивают ограничение перемещения штанг 66а, 66b толкателя в сторону соответствующих камер 36а, 36b повышения давления. Между торцевыми участками пары штанг 66а, 66b толкателя установлена возвратная пружина 96.
Как показано на фиг. 3, клапан 98 сброса, включающий в себя запирающий элемент 100 клапана и кнопку 102 сброса, прикреплен к центральному корпусу 44. Клапан 98 сброса выполнен как нормально закрытый клапан, переключаемый в состояние сообщения или состояние отсечки между третьим каналом 106, соединенным с каналом 52 подачи, и вторым каналом 74а, соединенным с каналом 32а прохождения текучей среды. Под действием силы упругости пружины 98 запирающий элемент 100 клапана в нормальном состоянии находится в положении отсечки. Когда оператор нажимает кнопку 102 сброса, запирающий элемент 100 клапана отжимается в направлении, противоположном направлению действия силы упругости пружины 104. При этом третий канал 106 начинает сообщаться со вторым каналом 74а, а текучая среда под давлением из компрессора вводиться непосредственно в приводную камеру 34а.
Устройство 10 повышения давления в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения в основном имеет описанную выше конструкцию. Ниже приводится описание принципа действия этого устройства. При этом за начальное положение принимается состояние, при котором, как показано на фиг. 6, переключающий клапан 18 находится в первом положении, а поршень 14а перемещен в сторону торцевой пластины 22а (в направлении стрелки А).
В этом начальном положении второй поясок 84 золотника 64 располагается между выпускным портом 76а с правой стороны и выпускным каналом 78 с правой стороны, и выпускной порт 76а с правой стороны сообщается с впускным портом 72. То есть канал 32а прохождения текучей среды соединяется с каналом 52 подачи через второй канал 74а. Кроме того, первый поясок 82 золотника 64 располагается между выпускным портом 76b с левой стороны и впускным портом 72, а выпускной порт 76b с левой стороны сообщается с выпускным каналом 78 с левой стороны. То есть другой канал 32b прохождения текучей среды соединяется с выпускным каналом 78 через второй канал 74b.
В этом начальном положении текучая среда под давлением подается из компрессора (непоказанного) в порт 45 подачи, проходит во впускной канал 50 и через первые обратные клапаны 56а, 56b вводится в соответствующие камеры 36а, 36b повышения давления.
Часть текучей среды под давлением, поданной из порта 45 подачи, после регулирования расхода с помощью регулирующего клапана 16, проходит через канал 52 подачи в переключающий клапан 18. Через переключающий клапан 18, удерживаемый в первом положении, текучая среда под давлением подается в канал 32а прохождения текучей среды и затем подается в приводную камеру 34а.
Текучая среда под давлением, введенная в приводную камеру 34а, отжимает поршень 14а в сторону центрального блока 20 (в сторону стрелки В), и поэтому за счет поршня 14а происходит повышение давления текучей среды под давлением в камере 36а повышения давления. Через второй обратный клапан 60а эта текучая среда под давлением с повышенным давлением направляется из выпускного канала 58 в порт 47 вывода и выводится.
В то же время скольжение поршня 14b, перемещающегося как одно целое с поршнем 14а, приводит к сокращению объема приводной камеры 34b, вследствие чего текучая среда под давлением в приводной камере 34b направляется через канал 32b прохождения текучей среды и переключающий клапан 18, находящийся в первом положении, в выпускной канал 78 и выпускается из выпускного порта 48.
В результате перемещения в сторону центрального блока 20 (в направлении стрелки В) поршень 14а достигает своего конечного положения, приводится в контакт со штангой 66а толкателя переключающего клапана 18 и отжимает эту штангу 66а толкателя. При этом штанга 66а толкателя входит в зацепление с золотником 64 на первом фланце 92 и перемещают золотник 64 во второе положение. То есть переключающий клапан 18 переключается во второе положение.
В этом случае текучая среда под давлением, поданная в канал 52 подачи, подается в канал 32b перемещения текучей среды и приводную камеру 34b через переключающий клапан 18, находящийся во втором положении и, таким образом, поршень 14b перемещается в сторону центрального блока 20 (в направлении стрелки А). В результате происходит повышение давления текучей среды под давлением в камере 36b повышения давления, и эта текучая среда под давлением с повышенным давлением проходит через второй обратный клапан 60b и выводится из порта 47 вывода. В результате перемещения в сторону центрального блока 20 (в направлении стрелки А) поршень 14b достигает своего конечного положения и отжимает штангу 66b толкателя. В результате переключающий клапан 18 вновь переключается в первое положение, при котором текучая среды под давлением подается в приводную камеру 34а. Повторение возвратно-поступательного движения поршня 14а и поршня 14b как одного целого описанным выше образом обеспечивает непрерывный вывод текучей среды с повышенным давлением из порта 47 вывода.
При этом возможно возникновение ситуации, когда вследствие низкого давления подаваемой текучей среды, небольшого перепада давлений между камерами 36а, 36b повышения давления и камерами 34а, 34b возбуждения или противодавления, прикладываемого к выпускному порту 48, тяговое усилие или движущее усилие поршней 14а, 14b становится недостаточным. Кроме того, может увеличиться сопротивление скольжению поршней 14а, 14b или переключающего клапана 18.
Возникновение такой ситуации может приводить к стопорению золотника 64 в промежуточном положении между первым положением и вторым положением. При этом предполагается, что первый поясок 82 находится в положении перекрытия с выпускным портом 76b с левой стороны, и поэтому между впускным портом 72 и выпускным портом 76b с левой стороны и между выпускным портом 76b с левой стороны и выпускным каналом 78 с левой стороны возникает состояние неполной отсечки. Точно так же предполагается, что второй поясок 84 находится в положении перекрытия с выпускным портом 76а с правой стороны, и поэтому между впускным портом 72 и выпускным портом 76а с правой стороны и между выпускным портом 76а с правой стороны и выпускным каналом 78 с правой стороны также возникает состояние неполной отсечки.
Когда в вышеописанном состоянии оператор нажимает кнопку 102 сброса, текучая среда под давлением из компрессора вводится непосредственно в приводную камеру 34а. В результате поршень 14а отжимается в сторону центрального блока 20 сторон, и устройство 10 повышения давления перезапускается.
Устройство 10 повышения давления в соответствии с рассмотренным вариантом осуществления, снабженное клапаном 98 сброса с возможностью ручного управления, размещенным в канале, соединяющем порт 45 подачи и приводную камеру 34а, может легко перезапускаться, даже когда переключающий клапан 18 стопорится вследствие снижения давления подаваемой текучей среды под давлением или т.п. в нейтральном положении.
Ниже со ссылками на фиг. 7 приводится описание устройства 110 повышения давления в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство 110 повышения давления имеет клапан 112 сброса, который отличается по конструкции от клапана 98 сброса в соответствии с первым вариантом осуществления. При этом одни и те же элементы конструкции, что и в устройстве 10 повышения давления в соответствии первым вариантам осуществления, обозначены одними и теми же ссылочными позициями, и подробного описания этих элементов конструкции не приводится.
Клапан 112 сброса выполнен как нормально закрытый клапан, переключаемый в состояние сообщения или состояние отсечки между каналом 52 подачи и каналом 32а прохождения текучей среды, а давление текучей среды в канале 32а прохождения текучей среды используется в качестве пилотного давления. То есть клапан 112 сброса переключается в состояние сообщения, когда давление текучей среды в канале 32а прохождения текучей среды становится выше заданного значения.
Кроме того, нажатие оператором кнопки 102 сброса обеспечивает сообщение канала 52 подачи с каналом 32а прохождения текучей среды и позволяет текучей среде под давлением из компрессора вводиться непосредственно в приводную камеру 34а.
В устройстве 110 повышения давления в соответствии с этим вторым вариантом осуществления клапан 112 сброса переключается в состояние сообщения, когда в качестве пилотного давления на него подается давление текучей среды в приводной камере 34а. Поэтому, когда давление текучей среды в приводной камере 34а становится выше заданного значения, то даже при стопорении переключающего клапана 18 в нейтральном положении, этот переключающий клапан 18 приводится в действие и обеспечивает тем самым перезапуск устройства 110 повышения давления.
Устройство повышения давления в соответствии с настоящим изобретением не ограничивается в предшествующие варианты осуществления. Это является само собой разумеющимся, настоящее изобретение может взять различные создания, не отступая от сущности настоящего изобретения.