УПРУГИЙ ПНЕВМОМЕХАНИЗМ

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в различных агрегатах и устройствах, в качестве замены пружинам и демпфирующим элементам.
Из уровня техники известен патент RU 2082040, описывающий устройство пневматического демпфера. Конструкция представляет собой цилиндр закрытый крышками с штоком и поршнем внутри, для крепления деталей (агрегатов) к демпферу, как видно на представленной иллюстрации, применяются проушины. Конструкция проста, но не универсальна, так как не может являться полноценной заменой пружинному соединению.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Упругий пневмомеханизм (в дальнейшем УПМ) в зависимости от заполненности полостей газом имеет возможность универсального применения;
- УПМ может использоваться в качестве центрирующего или крепежного элемента за счет достаточно плотного соединения корпусов, что предотвращает прогиб в месте соединения и возможности нанесения на корпус резьбы.
Известен патент RU 2406895, описывающий пневматический демпфер. Демпфер, по описанию, содержит пневматическую камеру с подвижной стенкой и дроссельное отверстие в стенке пневматической камеры. Таким образом регулируется количество поступления газа в пневматическую камеру, вследствие чего отсутствует возможность создания в одной из камер демпфера вакуума. Также, демпфер представляет собой цилиндр, внутри которого ходит шток с закрепленным на нем поршнем.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- УПМ позволяет не только заполнить полости газом, но и при производстве создать в них разрежение (вакуум), благодаря чему механизм сможет работать в качестве пружины;
- Отсутствие газообмена с окружающей средой в УПМ позволяет иметь постоянное давление в полостях механизма, а значит и постоянную упругость;
- УПМ обладает плотным соединением внешнего и внутреннего корпуса, что предотвращает прогиб механизма и заклинивание и имеет возможность нанесения резьбы на внутренний и внешний корпуса механизма, вследствие чего он может быть центрирующим элементом конструкции, способным заменить болтовые соединения с подвижными элементами.
Наиболее близким решением является патент RU 2115045, описывающий устройство вакуумной пружины. Конструкция представляет собой подвижный элемент закрываемый с двух сторон крышками. Внутри подвижного элемента создается вакуум, благодаря которому конструкция работает в качестве пружины. Следует заметить, что подвижный элемент изготавливается из мягких материалов, позволяющих производить увеличение и уменьшение объема, в связи с чем использования вакуумной пружины в качестве центрирующего или крепежного элемента невозможно.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Работа УПМ основана не на создании вакуума, а на величине давления газа (повышенное, пониженное) в герметичной полости, благодаря чему УПМ может работать и на сжатие в качестве демпфера, и на растяжении в качестве удерживающего устройства;
- УПМ состоит из корпусов не имеющих мягких элементов, благодаря чему может являться заменой болтовым, шпилечным подвижным соединениям, позволяя сократить число крепежных элементов.
Техническая задача, решаемая изобретением - повышение полезных качеств ныне известных упругих элементов заменяющих пружинные соединения. Проектирование универсального механизма, который может стать заменой пружинам, заменить демпфирующие устройства при незначительных нагрузках или являться центрирующим упругим элементом крепления агрегатов или устройств между собой.
Задача решается путем создания механизма из нескольких частей корпуса, имеющего не менее одной полой герметичной камерызаполненной или незаполненной газом различной плотности.
Частные случаи изготовления механизма:
- Применение иных герметизирующих элементов;
- Применение иной формы механизма;
- Изготовление механизма с двумя и более внутренними частями корпуса.
На фиг.1 показан УПМ одностороннего действия; на фиг.2 УПМ двухстороннего действия; на фиг.3 схематично показана установка УПМ одностороннего действия; на фиг.4 схематично показана установка УПМ двухстороннего действия.
УПМ состоит из следующих частей:
Внешняя часть корпуса 1;
Внутренняя (внутренние) часть корпуса 2;
- Полость 3;
Уплотнительные кольца 4, 5;
- Промежуточное кольцо 6;
- Ударные кольца 7;
Стопорное кольцо 8;
- Крышка-гайка 9;
- Перегородка полости 10.
Полость 3 герметизируется уплотнительными кольцами 4, 5, что позволяет закачать и сохранить в полости газ под давлением, создать разряжение или оставить полость с газом под атмосферным давлением.
Уплотнительные кольца 4, 5 отграничиваются от внешней 1 и внутренней части корпуса 2 ударными кольцами 7. чтобы избежать повреждений уплотнительных колец при работе.
Корпус разделен на две части, поскольку работа механизма происходит за счет движения одной части корпуса относительно другой.
Стопорное кольцо 8 позволяет закрепить уплотнительные 4, 5, промежуточное 6 и ударное 7 кольца в необходимом месте механизма.
Крышка-гайка 9 предназначается для регулировки плотности установки колец в механизме.
Перегородка полости 10 применяется в механизмах с двумя и более внутренними частями корпуса 2 и предназначена для сохранения давления газа в полости при одновременной работе нескольких внутренних частей корпуса.
Крепеж УПМ в узлах и агрегатах происходит так: к внешней части корпуса 1 и внутренней части корпуса 2 при помощи резьбы (фиг.3, фиг.4), проушин или иным образом крепятся детали 11 узлов и агрегатов.
Работа механизма происходит следующим образом:
Если в полость 3 УПМ закачен газ под давлением, то такой механизм предназначается для демпфирования (амортизации) и его работа схожа с пружиной работающей на сжатие, при этом внешняя 1 и внутренняя 2 части корпуса под действием давления стремятся раздвинуться в стороны. При этом отодвигаются друг от друга и закрепленные на частях корпуса детали 11.
- Если в полости 3 УПМ создано разряжение (вакуум), то работа механизма схожа с работой пружины работающей на растяжение, т.е. части корпуса 1, 2 механизма стремятся сократить объем внутренней полости и сдвигаются друг к другу. Вслед за механизмом сокращается расстояние между деталями 11 закрепленными на частях корпуса.
- Если газ в полости 3 УПМ находится под атмосферным давлением, то механизм является универсальным в своем применении, т.е. он может работать в качестве амортизирующего устройства или пружины. Но отсутствие давления (разряжения) в полости 3 приводит к тому, что универсальный механизм не способен работать при высоких нагрузках.
При необходимости, в механизме имеющем несколько полостей разделенных перегородкой может быть применен способ при котором в одной полости 3 давление больше, чем в другой (в зависимости от места применения механизма).