МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ ЦИЛИНДР

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к пневматическим исполнительным механизмам, и может быть использовано для позиционирования рабочих органов различных устройств.
Пневматические цилиндры чаще всего используются для передачи сил или служат для перемещений. При этом применяют различные конструкции цилиндров. Так известно техническое решение, в котором описан вариант цилиндра с поршнем, перемещающимся в камере по передающей в полость этого же поршня давление трубе (пат. US №6474215, F15B 15/26, от 6.06.1999, фиг.2). При этом силовое воздействие оказывается вторым поршнем, шток которого проходит через стенки первого поршня и корпуса цилиндра, после подачи в полость первого штока давления. Ограничивает движение второго поршня стенка первого поршня. Обратный ход штока обеспечивается подачей давления в штоковую часть камеры со вторым поршнем. При перемещении первого поршня занимается первое положение штока, а при перемещении второго окончательное положение. Если требуется установить следующее положение для штока, то следует сделать полость во втором штоке и разместить там третий поршень. А это существенно усложнит конструкцию цилиндра.
Известен цилиндр, содержащий корпус со ступенчатой расточкой и два поршня (А.с. №447527, Р15В 11/12, от 26.03.1973). Один из поршней - основной. Он снабжен штоками с боковых сторон и работает в расточке меньшего диаметра. Дополнительный поршень работает в расточке большего диаметра и центрирован относительно штока основного поршня при помощи сквозного отверстия. Шток основного поршня со стороны дополнительного имеет ограничитель перемещения дополнительного поршня. Каждая из трех рабочих полостей (полость основного поршня, полость дополнительного поршня и межпоршневая полость) имеют каналы для подвода рабочей среды. Описываемый цилиндр позволяет обеспечить фиксацию основного поршня в трех положениях путем подачи рабочей среды в каждом случае в одну из трех рабочих полостей. Цилиндр из-за значительных размеров занимает много места.
Развитие описанного выше решения выполнено в многопозиционном цилиндре также имеющего ступенчатый корпус и кольцевые поршни разного диаметра (А.с. №1687924, F15B 11/12, от 15.08.1989). Крайний поршень жестко связан со штоком, а остальные подвижны в установленных пределах ступенчатого штока. Каждая поршневая полость имеет канал для подачи давления. Ступени корпуса образуют упоры для поршней. Различные положения штока достигаются комбинацией подачи давления в межпоршневые полости.
Это решение, принятое в качестве наиболее близкого к предлагаемому, достаточно сложно в изготовлении. Рассмотрение имеющихся конструкций многопозиционных цилиндров показывает необходимость их дальнейшего усовершенствования.
Задачей предлагаемого решения является упрощение конструкции, повышение надежности и уменьшения габаритов.
Поставленная задача решается предложенным многопозиционным цилиндром, содержащим корпус с кольцевыми поршнями с возможностью их ограниченного перемещения, причем один из поршней жестко связан со штоком, в котором крайний основной поршень, выполненный совместно со штоком, подпружинен и при этом перемещается по направляющей, установленной внутри полости штока, выполненной в виде цилиндрического стержня с упорами, расположенными на заданных расстояниях от места его крепления к корпусу и предназначенными для ограничения хода, установленных последовательно с основным поршнем ряда подвижных поршней равного диаметра. При этом направляющая герметично закреплена на корпусе цилиндра. Кроме механического возврата поршней в исходное состояние может применяться обратный ход под действием давления, подаваемого в штоковую полость основного поршня, то есть в частном случае может реализовываться пневматический возврат.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На чертеже фиг.1а представлена принципиальная конструктивная схема многопозиционного цилиндра с пружинным возвратом поршней. На чертеже фиг.1б показана пневматическая схема управления. На фиг.2 показан вариант с пневматическим возвратом поршней после заданного перемещения.
Многопозиционный цилиндр содержат корпус 1, основной поршень 2, кольцевые поршни 3-5,, при этом поршни 3, 4 и 5 установлены с возможностью перемещения относительно направляющей 9, выполненной в виде составного цилиндрического стержня с упорами 6, 7 и 8, и герметично закрепленной на корпусе цилиндра 1, а шток 10 выполнен единым с основным поршнем 2. Между ним и направляющим упором 15 установлена возвратная пружина 16. А на торце штока 10 имеется резьбовое отверстие для сменной насадки 17.
Кроме того, в корпусе 1 выполнены каналы 11-14 для подвода и отвода рабочей среды в корпус. Один из каналов 14 продолжается в направляющей 9
Ниже конструкции на фиг.1б приведена примерная схема управления устройством, которая имеет в составе кроме цилиндра дроссели, электропневматические клапаны и подводящие линии. Дроссели используются для регулирования времени наполнения полостей между поршнями, между поршнями и корпусом. Этим регулируется время перемещения разных поршней. Введение в схему редукторов позволяет регулировать усилия на штоке. При необходимости возврат в исходное состояние может осуществляться пневматически. Для этого выполняется дополнительный канал 19 в штоковую полость 20 основного поршня, что показано на фиг.2. При этом герметичность полости достигается установкой прокладок 18. А так как используется малое число поршней, то направляющая 9 выполнена цельной. Многопозиционный цилиндр может работать, например, следующим образом. При подаче рабочей среды в канал 13 и отсутствии давления в остальных каналах 14, 12, 11 поршень 5 переместится на расстояние ограниченное упором 8. При этом переместится все поршни 4, 3, и 2 на тоже расстояние. Пружина при этом сожмется. При падении давления до нуля под действием пружины вся система вернется в исходное положение. При подаче давления в канал 11 шток 10 переместится на иное расстояние, определяемое ходом поршня 2 до упора 15 на корпусе. Остальные поршни при этом останутся на месте. При уменьшении давления шток вернется в исходное положение под действием возвратной пружины. При подаче давления в канал 12 перемещаться будут поршни 2 и 3 на расстояние, определяемое ходом поршня до упора 6. Поршни 4 и 5 будут оставаться на месте. При минимальном давлении происходит возврат в первоначальное состояние. Таким образом, цилиндр обеспечивает столько фиксированных положений, сколько имеет поршней и упоров. Цилиндр, показанный на фиг.2, имеет два поршня и фиксированных положений тоже два. Пневматическая схема управления имеет часть ответственную за обратный ход поршней, который выполняется за счет подачи соответствующего давления в герметичную штоковую полость 20. Герметичность обеспечивается, в том числе и формой уплотнений, используемой в основном поршне.
Выполнение перемещений поршней по направляющему стержню упрощает конструкцию и повышает надежность устройства. На заявляемое устройство была разработана конструкторская документация и изготовленный образец испытан в составе устройства контроля воздухораспределителей грузовых вагонов (УКАВР).