УСТРОЙСТВО, УПРАВЛЯЕМОЕ ТЕКУЧЕЙ СРЕДОЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, С БЕЗОПАСНОЙ КРЫШКОЙ КАМЕРЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ТЕКУЧУЮ СРЕДУ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
DEVICE CONTROLLED WITH FLUID MEDIUM UNDER PRESSURE WITH SAFE COVER OF CHAMBER CONTAINING FLUID MEDIUM UNDER PRESSURE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству или системе взаимной блокировки двух механических элементов, в частности двух механических элементов, образующих камеру для жидкости под давлением, которая заставляет их отдаляться друг от друга.
Более конкретно, изобретение относится к усовершенствованному многоходовому распределителю с управляющим поршнем для его переключения, управляемым текучей средой под давлением, подаваемой в одну из двух частей камеры, разделенных управляющим поршнем, причем одна из них имеет отверстие, выходящее во внешнюю среду.
Распределители такого типа используются, например, в очистительных установках.
Уровень техники
В различных областях техники, в частности в области гидравлики, необходимо закрывать съемным элементом камеру прибора или устройства, внутри которого во время работы может быть установлено высокое давление.
Например, существуют многоходовые гидрораспределители с управляющим устройством для переключения положения распределителя посредством поршня, установленного с возможностью скольжения внутри цилиндра или камеры. Причем поршень делит камеру на две части, в которые подается управляющая текучая среда (газообразная или жидкая) под давлением. Цилиндр или камера, внутри которой расположен поршень, закрыты закрывающим элементом, заблокированным относительно стенки камеры. Закрывающий элемент является съемным и может быть снят, например, для технического обслуживания или замены компонентов. В настоящее время, блокировка закрывающего элемента осуществляется, например, посредством ряда болтов, закрепляющих фланец. В качестве альтернативы, закрывающий элемент может удерживаться упругим предохранительным кольцом (стопорное кольцо). Это кольцо расположено в кольцевой канавке, выполненной в стенке, окружающей отверстие камеры.
Недостатками известных систем блокировки закрывающих элементов являются их легкосъемность, возникновение на окружающей отверстие стенке высоких напряжений, даже изгибающих, что приводит к трудностям в обеспечении необходимых размеров и опасности случайного удаления блокирующих элементов закрывающего элемента, даже когда в камере имеется избыточное давление. Таким образом, в системе с газообразной управляющей текучей средой (воздухом) закрывающий элемент без блокирующей системы, выталкиваемый давлением внутри герметизированной камеры, может нанести серьезное повреждение объектам и людям.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в создании системы закрытия герметизированной камеры, в частности для закрытия камер с установленными в них с возможностью скольжения поршнями, управляющими многоходовыми распределителями, в которой полностью или частично устранены вышеупомянутые недостатки.
Одним объектом изобретения является устройство, приводимое в действие управляющей текучей средой под давлением и содержащее корпус, образующий камеру, внутри которой установлен с возможностью скольжения управляющий поршень, разделяющий ее на первую и вторую части. Каждая часть камеры имеет канал для подачи управляющей текучей среды. По меньшей мере первая часть камеры имеет закрываемое закрывающим элементом отверстие, предназначенное, например, для технического обслуживания. Для блокировки закрывающего элемента имеются средства крепления, содержащие первую по существу кольцевую канавку в окружающей отверстие стенке и вторую по существу кольцевую канавку в закрывающем элементе. Когда отверстие закрыто закрывающим элементом, вторая по существу кольцевая канавка расположена приблизительно напротив первой по существу кольцевой канавки. Между первой и второй по существу кольцевыми канавками расположен нитевидный элемент для блокировки закрывающего элемента, причем поперечное сечение нитевидного элемента имеет форму и размеры, позволяющие блокировать закрывающий элемент. Нитевидный элемент выступает из первой кольцевой канавки и входит в закрывающий элемент так, что он расположен (своей частью, выступающей из первой кольцевой канавки) во второй кольцевой канавке, выполненной в закрывающем элементе.
Устройство может представлять собой многоходовой распределитель, переключением которого управляет управляющий поршень.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, когда закрывающий элемент установлен в отверстии, нитевидный элемент не может быть извлечен. Это достигается соответствующим подбором размеров второй кольцевой канавки и гарантирует высокий уровень безопасности, поскольку извлечение нитевидного блокирующего элемента не возможно до тех пор, пока закрывающий элемент не перемещен к внутренней части механического элемента, в отверстие которого он вставлен. Однако это перемещение внутрь возможно только тогда, когда давление внутри устройства сброшено. Таким образом, закрывающий элемент может быть извлечен только в безопасных условиях, что предотвращает риск возникновения несчастных случаев, вызванных извлечением закрывающего элемента при наличии текучей среды (в особенности газообразной текучей среды) внутри закрываемой им емкости.
Согласно возможному варианту осуществления изобретения вторая по существу кольцевая канавка расположена вдоль кромки закрывающего элемента, примыкающей к внешней торцевой стенке этого элемента. Канавка согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения выполнена в виде выемки на кромке закрывающего элемента, между его торцевой и боковой поверхностями.
В практическом варианте осуществления изобретения закрывающий элемент может скользить по направлению внутрь закрытой им части камеры, когда к закрывающему элементу снаружи по направлению внутрь камеры приложена сила, превышающая силу, действующую на закрывающий элемент изнутри камеры по направлению наружу, причем скользящее перемещение закрывающего элемента обеспечивает доступ к нитевидному элементу.
Предпочтительно стенка, окружающая отверстие, содержит упор для закрывающего элемента, ограничивающий перемещение этого элемента по направлению внутрь камеры.
Нитевидный элемент может иметь кольцевую форму, хотя предпочтительно он выполнен из гибкого прямолинейного отрезка, содержащего первый и второй концы, по существу примыкающие друг к другу, когда нитевидный элемент вставлен в по существу кольцевые канавки. Таким образом, стоимость нитевидного элемента существенно снижается, поскольку он может изготавливаться в виде непрерывного волокна значительной длины, от которого отрезается кусок нужной длины, по существу равной длине кольцевой канавки, в которую он должен быть вставлен. Также в кольцевую канавку могут быть вставлены несколько отрезков.
Предпочтительно поперечное сечение нитевидного элемента не имеет углов и предпочтительно ограничено выпуклой линией. Например, нитевидный элемент может иметь эллиптическое или, что предпочтительно, приблизительно круглое поперечное сечение.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, вторая по существу кольцевая канавка ограничена наклонной поверхностью, так что на нитевидный элемент действует усилие, направленное к основанию первой по существу кольцевой канавки, создаваемое давлением внутри части камеры. Предпочтительно, чтобы нитевидный элемент, первая и вторая по существу кольцевые канавки имели такую форму, чтобы усилие, создаваемое на закрывающем элементе внутренним давлением, создавало на нитевидном элементе срезающее и/или сжимающее напряжение, по существу без изгибающего напряжения.
Краткое описание чертежей
Далее описан неограничивающий пример осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан многоходовой распределитель с управляющим устройством для его переключения и с элементом, закрывающим камеру, в которой с возможностью скольжения установлен управляющий поршень, вид спереди;
на фиг.2-7 показан продольный разрез концевой части распределителя на различных стадиях открытия камеры, в которой установлен управляющий поршень, по линии II-II, показанной на фиг.1;
на фиг.8 - продольный разрез корпуса распределителя.
Осуществление изобретения
На фиг.1-7 показана концевая часть многоходового распределителя 1, в которой расположен управляющий поршень. Распределитель 1 с переключающей системой управляется поршнем двустороннего действия, расположенным на участке распределителя, показанном на фиг.1-7. Конструкция распределителя и переключающего устройства известна и не описана здесь подробно. На фиг.8 показан полный продольный разрез корпуса распределителя, соединенного с основанием 2 аппарата, который должен быть оборудован распределителем этого типа.
Внутри концевого участка 3 распределителя установлен с возможностью скольжения поршень 5 для приведения в действие скользящего элемента (не показан), открывающего и закрывающего различные каналы распределителя. Поршень 5 установлен в цилиндрической камере 7, образованной по существу цилиндрической стенкой 9, которая является частью корпуса распределителя 1.
Торец 9А стенки 9 окружает отверстие 11, закрытое закрывающим элементом 13. Для обеспечения уплотнения между закрывающим элементом 13 и внутренней поверхностью стенки 9 расположена кольцевая прокладка 15, схематично показанная на фигуре в виде кольца с круглым поперечным сечением. Между поршнем 5 и внутренней поверхностью цилиндрической стенки 9 также расположена прокладка 17, схематично показанная в виде кольца с круглым поперечным сечением.
На закрывающий элемент 13 действует давление, имеющееся в камере, ограниченной внутренней поверхностью 13А закрывающего элемента 13 и поршнем. Механическое усилие, прилагаемое поршнем 5 под действием давления текучей среды, содержащейся в части 21А камеры, ограниченной противоположной закрывающему элементу 13 поверхностью поршня 5, может добавляться к напряжениям, создаваемым давлением, существующим в камере. Позицией 21В обозначена вторая часть камеры, которая представляет собой ограниченную поршнем 5 часть внутреннего объема 7 цилиндра.
Для блокировки перемещения закрывающего элемента 13 под действием осевого усилия, прилагаемого к нему с внутренней стороны цилиндрического корпуса распределителя, в первой по существу кольцевой канавке 25, выполненной вблизи кромки 9А на внутренней поверхности цилиндрической стенки 9, расположен нитевидный элемент 23. Нитевидный элемент 23 представляет собой отрезок линии, который в показанном примере имеет круглое поперечное сечение. Длина этого отрезка по существу равна длине первой кольцевой канавки 25 в окружном направлении. Нитевидный элемент может также включать в себя несколько участков.
Нитевидный элемент 23 выступает из первой кольцевой канавки 25 приблизительно на половину своего поперечного сечения, образуя упор, предотвращающий извлечение закрывающего элемента 13 из цилиндрического корпуса. На наружной поверхности закрывающего элемента 13 выполнена вторая по существу кольцевая канавка 27 (фиг.6 и 7), внутрь которой вставлен нитевидный элемент 23, когда он установлен в закрывающем элементе 13.
Кольцевая канавка 27 может иметь приблизительно коническую поверхность, или любую поверхность, которая наклонена к оси симметрии канавки. Упомянутая поверхность передает осевое усилие, под действием которого находится закрывающий элемент 13, нитевидному элементу 23 так, чтобы на поперечное сечение нитевидного элемента 23 действовало по существу или главным образом радиальное усилие, и, следовательно, возникало напряжение сжатия. Кроме напряжения сжатия нитевидный элемент 23 также испытывает напряжение среза. Вторая кольцевая канавка 27 открыта с торцевой и внешней цилиндрической поверхностей закрывающего элемента 13. Таким образом, она образует выемку подходящей формы на кромке между торцевой и боковой стенками закрывающего элемента 13.
Форма кольцевых канавок 25 и 27, а также размер и форма поперечного сечения нитевидного элемента 23 позволяют действующему на него со стороны закрывающего элемента 13 усилию по существу не создавать никаких напряжений изгиба в материале цилиндрической стенки 9 или создавать лишь очень ограниченные напряжения изгиба.
На внутренней поверхности цилиндрической стенки 9 внутри камеры, в которой установлен с возможностью скольжения поршень 5, расположен упор или кольцевой буртик 29. Когда закрывающий элемент 13 установлен, буртик 29 расположен со стороны внутренней поверхности 13А закрывающего элемента 13 (фиг.2).
Перемещением поршня 5 в направлении двойной стрелки f (фиг.2) управляют посредством подачи текучей среды под давлением в цилиндрическую камеру, в которой с возможностью скольжения установлен поршень 5. С этой целью на цилиндрической стенке 9 расположен первый соединитель 31 для соединения с гибкой трубкой 33 для подвода управляющей текучей среды под давлением. Второй соединитель 35 для второй гибкой трубки 37 для управляющей текучей среды расположен в центральной части закрывающего элемента 13. Через две гибких трубки 33 и 35 подают управляющую текучую среду под давлением в две части камеры 21А и 21В, на которые поршень 5 разделяет объем внутри стенки 9.
На фиг.2 показано состояние, при котором результирующее давление подаваемой через трубку 33 текучей среды на поршень 5 больше результирующего давления, действующего на противоположную поверхность поршня, что, следовательно, оказывает усилие на закрывающий элемент 13. На фиг.3 показано положение, принимаемое поршнем 5, когда давление текучей среды из трубки 37 больше.
Независимо от положения поршня 5, во время работы распределителя на внутреннюю поверхность 13А закрывающего элемента 13 действует давление, которое толкает закрывающий элемент 13 к нитевидному блокирующему элементу 23. Таким образом, поскольку вставленный в кольцевые канавки 25 и 27 нитевидный элемент 23 не доступен извне, извлечь закрывающий элемент 13 невозможно.
Для извлечения закрывающего элемента 13, и, таким образом, обеспечения доступа к внутренней части корпуса распределителя 1, должна быть выполнена последовательность операций, схематично показанных на фиг.4-7. Если необходимо отсоединить трубки 33 и 37, то после перемещения поршня 5 в направлении от закрывающего элемента 13 давление внутри камеры, в которой расположен поршень 5, снимается. Таким образом, на внутреннюю поверхность 13А закрывающего элемента не действует никакая сила, и, следовательно, имеется возможность толкающим воздействием извне по стрелке F (фиг.5) переместить закрывающий элемент 13 вдоль стенки 9 до упора в кольцевой буртик 29.
Буртик 29 расположен на таком расстоянии от первой по существу кольцевой канавки 25, что, когда закрывающий элемент 13 упирается в него, канавка 25 по существу доступна снаружи. Таким образом, с помощью имеющего походящую форму инструмента (например, простой отвертки или кернера) нитевидный элемент 23 может быть извлечен из по существу кольцевой канавки 25 (фиг.6).
Когда нитевидный элемент 23 извлечен из канавки 25, закрывающий элемент 13 может быть извлечен через отверстие 11. На фиг.7 показан заключительный этап операции извлечения закрывающего элемента 13 из корпуса распределителя.
Закрывающее средство, включающее в себя нитевидный элемент 23, закрывающий элемент 13 и по существу кольцевые канавки 25, 27, имеет многочисленные преимущества. Во-первых, изгибающие напряжения в канавке 25 цилиндрической стенки 9 существенно снижены или устранены. Кроме того, обеспечена устойчивая и надежная блокировка закрывающего элемента 13 с помощью недорогого элемента, такого, как нитевидный элемент 23, выполненный, например, из подходящего синтетического материала, такого как нейлон или ему подобного. Причем нитевидный элемент может быть установлен без помощи инструментов и извлечен с помощью простой отвертки или другого остроконечного инструмента. Кроме того, описанное выше средство является безопасным, так как закрывающий элемент 13 не может быть извлечен, пока на него действует внутреннее давление. Закрывающий элемент 13 может быть перемещен к упору или буртику 29 только тогда, когда давление во внутренней камере, ограниченной цилиндрической стенкой 9, поршнем 5 и закрывающим элементом 13, равно внешнему окружающему давлению, и, следовательно, нитевидный блокирующий элемент 23 не может быть извлечен.