ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ОДНИМ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВЫМ УСТРОЙСТВОМ ИЛИ НЕСКОЛЬКИМИ ТАКИМИ УСТРОЙСТВАМИ
PNEUMATIC SYSTEM WITH ONE OR SEVERAL CYLINDER-PISTON DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится в целом к пневматической системе, содержащей, в частности, одно цилиндропоршневое устройство или несколько таких устройств, или другим аналогичным устройствам с общим названием «двигатели», в которых в выбранном варианте реализации изобретения поршневой блок выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательных движений в цилиндровом блоке под воздействием избыточного пневматического давления рабочей среды, подведенного посредством регулирующего клапана.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к такой пневматической системе, содержащей источник давления, выполненный с возможностью генерирования рабочей среды под избыточным пневматическим давлением; регулирующий клапан, взаимодействующий с указанным источником давления через или сквозь первый воздуховод; по меньшей мере одно цилиндропоршневое устройство, или «двигатель», в котором рабочая камера взаимодействует с указанным регулирующим клапаном через или сквозь второй воздуховод и в котором камера низкого давления, или возвратная камера, через или сквозь третий воздуховод взаимодействует с одной стороной соединительного устройства, в котором другая сторона через или сквозь четвертый воздуховод взаимодействует с указанным источником давления.
Настоящее изобретение ставит своей основной задачей предложить соединительное устройство, которое является физически обособленным и отделено от используемого стандартизованного цилиндропоршневого устройства и которое обеспечивает не только экономию энергии, но и увеличение скорости возвратно-поступательного перемещения поршневого блока.
Более конкретно, настоящее описание относится к использованию цилиндропоршневого устройства, в котором поршневой блок благодаря работе регулирующего клапана и системному давлению, действующему в рабочей камере, приводится в движение в первом направлении и в котором возвращение в исходное положение при прекращении упомянутого выше воздействия через регулирующий клапан происходит автоматически под воздействием более низкого давления в камере низкого давления, или возвратной камере.
Следовательно, в настоящем изобретении должен быть обеспечен доступ к системе избыточного пневматического давления, далее «системному давлению», и доступ к системе пневматического низкого давления, далее «системе низкого давления», причем системное давление действует в рабочей камере во время одного хода поршня в цилиндропоршневом устройстве, а в это время давление в системе низкого давления возрастает, находясь в некоторой зависимости от доступного в ней объема, а именно возрастает в меньшей степени в большом объеме и наоборот, в большей степени в малом объеме.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно множество различных вариантов реализации способов и устройств с описанными выше свойствами.
В качестве первого примера состояния уровня техники в области, к которой относится настоящее изобретение, можно упомянуть моноблочное цилиндропоршневое устройство, подробно проиллюстрированное на фиг.1 и выполненное с возможностью приведения в действие посредством моноблочного регулирующего клапана, который в первом регулирующем положении приспособлен для подачи в рабочую камеру гидравлического или пневматического системного давления, под действием которого происходит прямое перемещение (вправо) поршневого блока; при этом рабочая среда или объем воздуха в возвратной камере выпускается из нее в открытую систему низкого давления, которая проиллюстрирована как атмосферное давление, при соответствующем увеличении объема рабочей камеры.
Через указанный регулирующий клапан при переводе его во второе регулирующее положение можно создать гидравлическое или пневматическое давления в возвратной камере, которая в этом случае начнет выполнять функции рабочей камеры, благодаря чему происходит прямое перемещение поршневого блока (влево), а объем воздуха, находящегося в рабочей камере, выполняющей теперь функции возвратной камеры, выпускается из нее в систему низкого давления, которая проиллюстрирована здесь как атмосферное давление, при соответствующем увеличении объема рабочей камеры.
Цилиндропоршневое устройство с таким соединением и регулирующим клапаном, который сконструирован и соединен таким способом, имеет низкий КПД, при его регулировании и работе происходят значительные потери.
Вторым примером состояния уровня техники, который теснее связан с областью настоящего изобретения, может быть цилиндропоршневое устройство, более подробно проиллюстрированное на фиг.2, с моноблочным регулирующим клапаном, в котором возвратная камера соединена с соединительным устройством.
Это соединительное устройство благодаря регулирующему клапану оказывается под давлением одновременно с подачей пневматического системного давления в рабочую камеру цилиндропоршневого устройства. В результате в указанной возвратной камере устанавливается более низкое, но, тем не менее, возрастающее давление, которое также возрастает при перемещении поршневого блока.
В раскрытом здесь соединительном устройстве в качестве системы низкого давления использованы последовательно соединенные накопительный резервуар, клапан низкого давления, обратный клапан и дроссельный клапан, все из которых имеют общее назначение: позволить регулировать амортизационный возврат поршневого блока в конечное положение за один ход и посредством избыточного давления, которое подается на соединительное устройство в системе низкого давления, возвратить поршневой блок в исходное положение (фиг.2).
Анализируя технические аспекты, которые необходимо отнести к основным предпосылкам настоящего изобретения, можно упомянуть в качестве прототипа цилиндропоршневое устройство, схематично проиллюстрированное на фиг.3.
В таком устройстве цилиндр, или цилиндровый блок, имеет чрезвычайно сложную конструкцию и с помощью связанных с ним труб выполнен с возможностью формирования накопительного резервуара своей системы низкого давления, а с помощью группы труб на своем концевом участке - создания предварительных условий для ввода регулятора низкого давления, регулятора высокого давления и камеры расширения.
Практическая реализация такого специального цилиндропоршневого устройства проиллюстрирована и подробно описана в шведском патенте № SE-С2-510463.
Также необходимо сослаться на содержание международной заявки на патент PCT/SE01/00589 (номер международной публикации WO 01/73299 А1), в которой описывается энергосберегающее цилиндровое устройство одностороннего действия и способ его использования.
Более конкретно, указанная публикация раскрывает способ энергосберегающей эксплуатации цилиндрового устройства одностороннего действия с возвратной функцией, которое содержит цилиндровый блок (2) с трубой (50), образующей внутренний цилиндр, и поршнем (4), размещенным в ней с возможностью перемещения, определяющим внутри нее границы рабочей камеры (5) и возвратной камеры (6) и выполняющим в ней рабочий ход и обратный ход, согласно которому:
- вызывают ток первой текучей среды в камеру (5) из источника (39) давления, характеризующегося выходным давлением, в результате чего поршень (4) выполняет рабочий ход;
- закрывают камеру (6), так что в ней при рабочем ходе поршня (4) сжимается вторая текучая среда;
- открывают камеру (5) по окончании рабочего хода, так что первая текучая среда может вытечь из камеры (5) в атмосферу, а вторая текучая среда, сжатая в камере (6), возвращает поршень (4) во время обратного хода.
Предлагается дополнить указанный способ операцией, во время которой давление второй текучей среды в камере (6) уменьшают в том случае, если оно превышает верхнее значение давления, которое представляет собой давление на выходе источника (39), или значение максимального давления, соответствующего максимально допустимому давлению в камере (6) во время работы, в зависимости от того, какое из них будет достигнуто раньше.
РАСКРЫТИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения одной или более поставленных здесь технических задач, с одной стороны, сначала необходимо уяснить суть предпринимаемых мер и/или комплекса мер, а с другой стороны, выбрать соответствующие средства, подходящие для этого с точки зрения развития предмета настоящего изобретения.
Учитывая описанный выше уровень техники, в качестве технической задачи рассматривается способность реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии для создания соединительного устройства, при эксплуатации которого можно обеспечить технологические преимущества, которые могут считаться относящимися к описанной выше конструкции, но которое при этом конструктивно не усложняет цилиндропоршневой блок, выполненный в соответствии с упомянутым шведским патентом и/или упомянутой международной публикацией, и в котором предприняты меры для реализации возможности простого переноса указанного эксплуатационно-технологического эффекта в работу конструкций и соединителей пневматической системы, выполненной с возможностью использования в стандартизованных моноблочных цилиндропоршневых устройствах, таких как показанное на фиг.1, использующих моноблочные регулирующие клапана, и благодаря которому можно создать цилиндропоршневое устройство, или двигатель, демонстрирующий простое и автоматическое возвратное движения.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии для создание таких предварительных условий, при которых уже установленное цилиндропоршневое устройство со связанным с ним управляющим клапаном или цилиндропоршневые устройства со связанными с ними управляющими клапанами можно легко усовершенствовать согласно настоящему описанию посредством простого присоединения специального блока, содержащего предлагаемое соединительное устройство, и посредством простого использования дополнительных воздуховодов, а также простой модификации регулирующего клапана.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, имеющей
источник давления, выполненный с возможностью генерирования рабочей среды или воздуха под избыточным давлением, используемой или используемого в качестве системного давления,
регулирующий клапан, взаимодействующий с указанным источником давления через или сквозь первый воздуховод (труба или шланг),
одно цилиндропоршневое устройство или несколько таких устройств, или один «двигатель» или несколько «двигателей», в котором или которых рабочая камера взаимодействует через или сквозь второй воздуховод с указанным регулирующим клапаном и в котором возвратная камера взаимодействует через или сквозь третий воздуховод с одной стороной цельного соединительного устройства, в котором другая сторона взаимодействует через или сквозь четвертый воздуховод с указанным источником давления, и в котором указанное соединительное устройство должно иметь форму блока, который пневматически взаимодействует с указанным цилиндропоршневым устройством, но является обособленным и отделен от него или выполнен с возможностью такого отделения, причем внутри указанного блока и между соединениями, связанными с ним, проходит по меньшей мере один соединитель регулятора высокого давления и регулятора низкого давления.
Еще одна техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой по окончании рабочего хода соединительное устройство обладает возможностью осуществления регулируемого сжатия рабочей среды в камере низкого давления, или возвратной камере, посредством отслеживания соответствующих статических или динамических условий в системе низкого давления и ее объема.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой каждое из цилиндропоршневых устройств может состоять из стандартизованного моноблока.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой стандартный моноблочный предохранительный клапан должен быть соединен с воздуховодом, четвертым воздуховодом и т.п.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой указанный блок может иметь компактный соединитель предохранительного клапана и соединитель указанного регулятора высокого давления и указанного регулятора низкого давления.
Другой технической задачей является способность реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой накопительный резервуар, связанный со стороной низкого давления или системой низкого давления, может в случае необходимости посредством прямого или непрямого соединения быть соединен с объемом, который служит камерой низкого давления, или возвратной камерой, для одного цилиндропоршневого устройства или нескольких таких устройств в состоянии покоя или претерпевающих изменение.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой указанный регулятор высокого давления может быть выполнен с возможностью настройки в конце хода поршня на максимальное значение, приспособленное к системе и относящееся к камере низкого давления, или возвратной камере.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой указанный регулятор низкого давления может быть выполнен с возможностью настройки на минимальное значение, приспособленное к системе, которое действует на камеру низкого давления, или возвратную камеру, в сочетании с начальным ходом поршня.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой регулятор высокого давления может быть выполнен с возможностью ручной настройки и/или посредством шагового двигателя.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой регулятор низкого давления может быть выполнен с возможностью ручной настройки и/или посредством шагового двигателя.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой указанное соединительное устройство может быть выполнено для нагнетания давления в указанной камере низкого давления, или возвратной камере, до первого хода, который быть выполнен в результате воздействия указанного регулирующего клапана.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой указанный предохранительный клапан может содержать обратный клапан, выполненный с возможностью быстрого стравливания воздуха из воздушной системы в случае аварийной остановки.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой накопительный резервуар, связанный с соединительным устройством, должен быть встроен в указанный блок или, в качестве альтернативного варианта, присоединен к указанному третьему воздуховоду в качестве дополнительного эффекта, вызываемого накопительным резервуаром, который камерой низкого давления, или возвратной камерой, цилиндропоршневых устройств оказывает влияние на используемую систему низкого давления.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой заданное количество независимо регулируемых цилиндропоршневых устройств может по отношению к своей камере низкого давления, или возвратной камере, взаимодействовать и быть соединенными с одной и той же системой низкого давления и одним и тем же соединительным устройством.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой заданное количество первых независимо регулируемых цилиндропоршневых устройств может по отношению к своей камере низкого давления, или возвратной камере, взаимодействовать и быть соединенными с одним и тем же первым соединительным устройством, которое выполнено с возможностью регулирования и размеры которого соответствуют каждому из используемых цилиндропоршневых устройств и их взаимному расположению, а также соответствующим условиям, преобладающим в системе низкого давления.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой заданное количество других независимо регулируемых цилиндропоршневых устройств может по отношению к своим камерам низкого давления, или возвратным камерам, взаимодействовать и быть соединенными с одними и теми же другими соединительными устройствами, которые приспособлены к этому и размеры которых соответствуют указанному цилиндропоршневому устройству и их взаимному расположению, а также соответствующим условиям, преобладающим в системе низкого давления.
Другая техническая задача заключается в способности реализовать важные преимущества и/или учесть соответствующие технические критерии, необходимые в пневматической системе, в которой размеры всех цилиндропоршневых устройств, взаимодействующих с одним соединительным устройством, должны быть одинаковыми или по меньшей мере практически одинаковыми.
РЕШЕНИЕ
Таким образом, за основу настоящего изобретения взят прототип, описанный выше на примере пневматической системы, которая имеет источник давления, выполненный с возможностью генерирования рабочей среды или воздуха под давлением; регулирующий клапан, взаимодействующий с указанным источником давления через или сквозь первый воздуховод; по меньшей мере одно цилиндропоршневое устройство, или один «двигатель», в котором рабочая камера взаимодействует через или сквозь второй воздуховод с указанным регулирующим клапаном и в котором камера низкого давления или возвратная камера взаимодействует через или сквозь третий воздуховод с одной стороной соединительного устройства, в котором другая сторона через или сквозь четвертый воздуховод взаимодействует с указанным источником давления.
Для решения одной или нескольких из указанных выше задач настоящим изобретением, в частности, предложена доработка прототипов, согласно которой соединительное устройство выполняют в форме блока, пневматически взаимодействующего с цилиндропоршневым устройством, но являющегося физически обособленным и отделенным от него, и согласно которой в указанном блоке между соединениями, связанными с ним, проходит по меньшей мере один соединитель прямого или непрямого действия для регулятора высокого давления и регулятора низкого давления.
Кроме того, в настоящем изобретении предложено, что по окончании рабочего хода соединительное устройство должно обладать возможностью осуществления регулируемого сжатия рабочей среды или воздуха внутри камеры низкого давления, или возвратной камеры, посредством отслеживания соответствующих статических или динамических условий в системе низкого давления или в объеме резервуара, функционирующего в качестве накопительного.
В предлагаемых вариантах реализации изобретения в рамках его сущности указанное цилиндропоршневое устройство может предпочтительно состоять, например, из стандартизованного цилиндропоршневого моноблока.
Кроме того раскрыто, что предохранительный клапан соединен с воздуховодом, четвертым воздуховодом и т.п.
В указанном блоке должно быть предпочтительно параллельно соединены предохранительный клапан и взаимодействующий соединитель указанного регулятора высокого давления и указанного регулятора низкого давления.
Кроме того раскрыто, что накопительный резервуар, относящийся к системе низкого давления, может в случае необходимости быть соединен посредством прямого или непрямого соединения с одной камерой низкого давления, или возвратной камерой, или несколькими такими камерами, расположенной или расположенными на одном цилиндропоршневом устройстве или нескольких таких устройствах.
Указанный регулятор высокого давления должен предпочтительно быть выполнен с возможностью настройки на величину, приспособленную к системе низкого давления, применимую в конце хода поршня.
Указанный регулятор низкого давления должен быть выполнен с возможностью настройки на величину, приспособленную к системе низкого давления и действующую в камере низкого давления, или возвратной камере, в сочетании с начальным ходом поршня.
Регулятор высокого давления должен быть выполнен с возможностью настройки на назначенное ему предельное значение вручную и/или посредством шагового двигателя.
Регулятор низкого давления должен быть выполнен с возможностью настройки на назначенное ему предельное значение вручную и/или посредством шагового двигателя.
Указанное соединительное устройство выполнено так, что оно позволяет осуществить нагнетание давления системы низкого давления, что приводит к активации указанной камеры низкого давления, или возвратной камеры, перед первым ходом поршня посредством воздействия указанного регулирующего клапана.
Во время хода поршня соединительное устройство обладает возможностью осуществления регулируемого сжатия рабочей среды или воздуха в системе низкого давления и ее камере низкого давления, или возвратной камере.
Указанный регулятор высокого давления выполнен так, что он позволяет осуществить предварительную настройку действующего активно максимизированного давления для системы низкого давления и ее камеры низкого давления, или возвратной камеры, в конце хода поршня.
Указанный регулятор низкого давления выполнен так, что он позволяет осуществить предварительную настройку действующего активно минимизированного давления для системы низкого давления и ее камеры низкого давления, или возвратной камеры, в начале хода поршня.
Кроме того, присоединенный предохранительный клапан должен содержать обратный клапан, выполненный с возможностью стравливания воздушной системы в случае аварийной остановки.
Накопительный резервуар, имеющийся в системе низкого давления и относящийся к соединительному устройству, может быть встроенным в указанный блок или, в качестве альтернативного варианта, присоединенным к воздуховоду, такому как третий воздуховод, в качестве отдельного блока.
Заданное количество отдельных регулируемых цилиндропоршневых устройств по отношению к своей камере низкого давления, или возвратной камере, участвуют в работе системы низкого давления, взаимодействующей с одним и тем же соединительным устройством.
Заданное количество первых отдельно регулируемых цилиндропоршневых устройств по отношению к своим камерам низкого давления, или возвратным камерам, участвуют в работе системы низкого давления, взаимодействующей и соединенной с одним и тем же первым соединительным устройством.
Заданное количество вторых отдельно регулируемых цилиндропоршневых устройств по отношению к своим камерам низкого давления, или возвратным камерам, участвуют в работе системы низкого давления, взаимодействующей и соединенной с одним и тем же вторым соединительным устройством.
Размеры всех цилиндропоршневых устройств, взаимодействующих с одним и тем же соединительным устройством, могут предпочтительно быть одинаковыми или по меньшей мере практически одинаковыми.
ПРЕИМУЩЕСТВА
Преимущества, которые главным образом могут считаться связанными с настоящим изобретением и раскрытыми в нем признаками, заключаются в создании предварительных условий для возможной работы со значительно повышенным КПД одного или нескольких стандартизованных цилиндропоршневых устройств с регулирующим клапаном, присоединенным к ним простыми в техническом плане дополнительными соединительными средствами, и присоединении отдельного блока, содержащего соединительное устройство с доступом к регулятору низкого давления и регулятору высокого давления, а также использовании предохранительного клапана в воздуховоде низкого давления, или возвратном воздуховоде.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СОПРОВОДИТЕЛЬНЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже более подробно описаны известные конструкции и предлагаемые настоящей заявкой варианты реализации изобретения, отражающие его отличительные особенности, на примерах и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг.1 проиллюстрирован принцип построения известного стандартизованного цилиндропоршневого устройства, с которым связан регулирующий клапан, одно настроечное положение которого вызывает смещение поршневого блока, которое происходит благодаря системному давлению, в первом направлении (вправо), а другое настроечное положение которого вызывает смещение поршневого блока, которое происходит благодаря системному давлению, во втором, противоположном, направлении (влево), при этом объем воздуха, заключенный в возвратной камере, может выходить через дроссель в сторону с атмосферным давлением;
на фиг.2 схематично показана конструкция известного соединительного устройства, встроенного с возможностью взаимодействия в цилиндропоршневое устройство с последовательным соединением от возвратной камеры накопительного резервуара, клапана низкого давления, обратного клапана и дросселя, в которой на это соединительное устройство подается сниженное системное давление для возвратной камеры с одновременной подачей в рабочую камеру системного давления благодаря работе одного и того же регулирующего клапана, благодаря чему созданы предварительные условия для возврата поршневого блока в исходное положение в конце хода поршня посредством заданного избыточного давления в накопительном резервуаре и возвратной камере (описано в патенте DE-3233739-А1);
на фиг.3 схематически проиллюстрировано известное соединительное устройство, которое встроено с возможностью взаимодействия в цилиндропоршневое устройство специальной конструкции и в котором в цилиндрическую часть встроены регулятор низкого давления и регулятор высокого давления с целью регулирования возвратно-поступательного движения поршневого блока (описано в патенте SE-C2-510465);
на фиг.4 проиллюстрировано стандартизованное цилиндропоршневое устройство, дополненное блочным соединительным устройством, согласно настоящему изобретению;
на фиг.5 проиллюстрирована система с пятью цилиндропоршневыми устройствами, которые взаимодействуют с системой низкого давления, выполненной с предоставлением доступа в каждую из возвратных камер, и с моноблочным соединительным устройством, согласно настоящему изобретению;
на фиг.6 проиллюстрирована система с тремя различными группами цилиндропоршневых устройств, в которой каждая из них взаимодействует с предназначенным для нее соединительным устройством и в которой система низкого давления использует свободный объем, доступ к которому может быть осуществлен посредством возвратных камер и присоединенного накопительного резервуара;.
на фиг.7 проиллюстрирован вид сбоку соединительного устройства с местным разрезом, которое взаимодействует с блоком, согласно описанию настоящего изобретения;
на фиг.8 проиллюстрирован вид сверху блока, показанного на фиг.7;
на фиг.9 проиллюстрирован вертикальный разрез регулятора высокого давления, который входит в состав указанного блока, согласно настоящему изобретению, но с удаленной верхней частью, т.к. ее конструкция и работа проиллюстрирована на фиг.10;
на фиг.10 проиллюстрирован вертикальный разрез регулятора низкого давления, который входит в состав блока согласно настоящему изобретению;
на фиг.11 более подробное проиллюстрировано взаимодействие регулятора высокого давления, регулятора низкого давления и обратного клапана, который выполняет функцию предохранительного клапана;
на фиг.12 также проиллюстрировано взаимодействие регулятора высокого давления, регулятора низкого давления и предохранительного клапана согласно фиг.11;
на фиг.13 проиллюстрировано одно предпочтительное присоединение клапана, служащего для аварийной остановки.
ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ, согласно фиг.1, 2 и 3
На фиг.1 проиллюстрирован принцип построения известного стандартизованного цилиндропоршневого устройства 1, с которым связан регулирующий клапан 2, одно настроечное положение которого вызывает перемещение поршневого блока или поршневого элемента 1а в первом направлении (на фиг.1 вправо), а второе настроечное положение которого вызывает перемещение поршневого блока или поршневого элемента 1а во втором, противоположном, направлении (на фиг.1 влево) относительно неподвижного цилиндрового блока или цилиндрового элемента 1b.
На входе и выходе устройства 1 размещено по одному дроссельному однопутевому клапану соответственно 1с и 1d, так что системное давление не может воздействовать с полной силой на элемент 1а в рабочей камере 1е в отсутствие установленного предварительно заданного противодавления в возвратной камере 1f.
Такие конфигурации известны и поэтому подробно не описаны.
Здесь устройство 1 выполнено так, что для перемещения элемента 1а (вправо) требуется создание пневматического давления в камере 1е, при этом камера 1f через клапан 2 находится в дроссельном взаимодействии с атмосферой «а» и подвергается воздействию атмосферного давления.
На фиг.2 подробно проиллюстрирована конструкция соединительного устройства 3, относящегося к цилиндропоршневому устройству 3:1.
Здесь можно принять, что устройство 3 содержит, считая от возвратной камеры 3:10, соединенные последовательно накопительный резервуар 3:14, клапан 3:12 низкого давления, обратный клапан 3:11 и дроссель 3:15, в результате чего благодаря работе одного и того же регулирующего клапана 3:4 на устройство 3 подается последовательно снижаемое системное давление, а в рабочую камеру 3:8 - непосредственно системное давление 3:5.
Благодаря этому созданы предварительные условия для возврата блока 3:2 в исходное положение, совершаемого при уменьшении давления в конце хода поршня посредством заданного избыточного давления в камере 3:10 и резервуаре 3:14 (описано в патенте DE-32 33739-A1). В частности, при этом может быть установлено, что последовательно присоединенный клапан 3:11 не выполняет функцию предохранительного клапана в соответствии с предварительными условиями настоящего изобретения и что для одновременного распределения системного давления непосредственно в камеру 3:8 и через клапан 3:15 в устройство 3 необходимо использовать тройник 3:16.
На фиг.3 схематически проиллюстрирован альтернативный вариант соединительного устройства, которое взаимодействует с чрезвычайно сложным цилиндропоршневым устройством 1 специальной конструкции и в котором в цилиндрическую часть блока 1b встроены в качестве структурных элементов регулятор 12 низкого давления и регулятор 11 высокого давления с целью регулирования возвратно-поступательного движения элемента или блока 1а (подробно описано в патенте SE-C2-510 465).
В частности, этот патент относится к способу и устройству, предназначенным для предотвращения так называемой «работы стержня поршня вразнос» во время первого хода поршня при использовании различных типов элементов поршня, совершающего возвратно-поступательное перемещение под действием воздуха, размещенных в цилиндропоршневом устройстве, или «двигателе», в котором рабочая камера и возвратная камера обычно находятся под атмосферным давлением.
Этим патентом предложено использовать регулятор давления, соединенный с источником (4) рабочей среды, который через ответвление (29) размещен с возможностью соединения с возвратной камерой пневматического «двигателя».
Предложенный регулятор выполнен так, что при подаче сжатого воздуха (4) он позволяет открыть ответвление (29) в возвратную камеру, так что она автоматически оказывается под давлением одновременно с созданием полного рабочего давления в рабочей камере.
При создании необходимого давления в рабочей камере регулятор давления закроет (22) упомянутое выше ответвление (29).
ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во-первых, следует подчеркнуть, что в следующем описании предлагаемых вариантов реализации настоящего изобретения, иллюстрирующих его отличительные особенности, которое пояснено прилагаемыми чертежами, выбранные термины и специальная терминология поясняют сущность изобретения.
Однако в этом контексте необходимо указать, что выражения, выбранные для этого, не должны рассматриваться ограничительно, как относящиеся исключительно к выбранным и используемым в настоящем тексте терминам. Следует подчеркнуть, что каждый выбранный таким образом термин следует толковать расширительно, как охватывающий все технические эквиваленты, которые работают аналогично или по существу аналогично с целью достижения такого же или по существу такого же технического результата.
На фиг.4 схематично проиллюстрированы основные предварительные условия работы настоящего изобретения, при этом его основные отличительные черты выражены в конкретной форме предлагаемого здесь варианта его реализации, более подробно описанного ниже.
Таким образом, фиг.4 призвана проиллюстрировать используемую пневматическую систему 6, имеющую источник 8 давления, выполненный с возможностью генерирования рабочей среды или воздуха под давлением в форме системного воздушного давления «ST» со значением 7 бар;
регулирующий клапан 2, взаимодействующий с источником 8 через или сквозь первый воздуховод «А»;
цилиндропоршневое устройство, или «двигатель», 1, в котором рабочая камера 1е взаимодействует с указанным клапаном 2 через или сквозь второй воздуховод «В» и в котором возвратная камера 1f через или сквозь третий воздуховод «С» взаимодействует с системой «LT» низкого давления, взаимодействующей с одной стороной соединительного устройства 10', в котором другая сторона через или сквозь четвертый воздуховод «D» взаимодействует с указанным источником 8 и указанным давлением «ST».
Указанное устройство 10' выполнено в форме блока 10, пневматически взаимодействующего с устройством 1, но являющегося обособленным и физически отделенным от него.
В указанном блоке 10 между соединениями 10а и 10b, связанными с блоком, размещен по меньшей мере один соединитель регулятора 11 высокого давления и регулятора 12 низкого давления, характеристики которых более подробно описаны ниже со ссылками на фиг.9, 10 и 12.
Однако уже можно отметить, что используемый регулятор 11 (фиг.11 и 12) должен быть присоединен непосредственно к воздуховоду «С» и регулятору 12, последовательно соединенному с указанным воздуховодом «С» и посредством воздуховода «D» с источником давления «ST» или источником 8.
Обычно такое присоединение можно выполнить посредством отдельного воздуховода с тройником «Т». Регулятор 12 предназначен для присоединения непосредственно к находящейся под давлением стороне «D» системы и измерения давление между выходом генератора 12 низкого давления и камерой 1f.
Регулятор 11 соединен после регулятора 12 со своим собственным каналом, который связывает этот регулятор с воздуховодом «С» низкого давления.
Перед регулятором 11 или за ним может быть размещен обратный клапан 13, который при этом должен быть размещен в воздуховоде между выходящим давлением в регуляторе 12 и камерой 1f системы.
Указанное устройство 1 может предпочтительно состоять из стандартизованного моноблока.
Следует еще раз подчеркнуть, что предохранительный клапан 13 соединен с указанным четвертым воздуховодом «D» или с помощью соответствующих средств (см. фиг.4).
Более конкретно, в указанном блоке 10, содержащем связанное с ним соединительное устройство 10', предохранительный клапан 13 параллельно соединен с последовательно соединенными указанным регулятором 12 и указанным регулятором 11, выход которого может быть открыт в атмосферу «а».
С системой «LT» через одну камеру 1f или несколько таких камер соединен накопительный резервуар 14 (фиг.6) посредством прямого или непрямого соединения.
Указанный регулятор 11 выполнен с возможностью настройки на величину, приспособленную к системе низкого давления и действительную в конце хода поршня.
Указанный регулятор 12 выполнен с возможностью настройки на величину, приспособленную к системе низкого давления и действительную для камеры 1f, причем настройка производится в сочетании с ходом поршня.
Регулятор 11 выполнен с возможностью ручной настройки и/или посредством шагового двигателя, и регулятор 12 также быть выполнен с возможностью настройки вручную и/или посредством другого шагового двигателя.
Указанное устройство 10' выполнено с возможностью испытывать воздействие давления от камеры 1f до первого хода поршня, который происходит посредством воздействия указанного клапана 2.
Во время одного хода поршня устройство 10' обладает возможностью осуществления регулируемого сжатия рабочей среды (воздуха) внутри системы «LT» и связанного с ней резервуара 14, 14а и 14b соответственно, включая один резервуар или несколько резервуаров или резервуаров, взаимодействующих с объемом, относящимся к одной или нескольким камерам 1f.
Указанный регулятор 11 выполнен с возможностью разрешения осуществить предварительную настройку активно максимизированного давления, которое действует в системе низкого давления, с одной камерой 1f или несколькими такими камерами, в конце хода поршня. Избыточное давление может выходить в атмосферу «а».
Указанный регулятор 12 выполнен с возможностью разрешения осуществить предварительную настройку активно минимизированного давления, которое действует в системе низкого давления, с одной камерой 1f или несколькими такими камерами, в начале хода поршня.
Указанный клапан 13 содержит обратный клапан, выполненный с возможностью разрешения осуществить стравливание воздушной системы через клапан 13а (фиг.13) при аварийной остановке.
Указанные накопительные резервуары 14а, 14b (10А: 10В), относящиеся к блоку 10 и устройству 10', встроены в указанный блок 10 или, в качестве альтернативного варианта, присоединены к воздуховоду «С» и системе «LT».
Заданное количество (пять) отдельно регулируемых устройств 1 на фиг.5 по отношению к предназначенной для них системе «LT», которая в этом случае ограничена свободным пространством камер 1f, взаимодействует с одним и тем же блоком 10 и одним и тем же устройством 10'.
На фиг.6 проиллюстрировано, что заданное количество отдельно регулируемых цилиндропоршневых устройств 1А в первой группе по отношению к своей камере 1f и резервуару 14а взаимодействует и соединено с одним и тем же первым соединительным устройством 10А', которое находится в первом блоке 10А.
Заданное количество отдельно регулируемых цилиндропоршневых устройств 1В второй группы по отношению к своей камере 1f и резервуару 14b взаимодействует и соединено с одним и тем же вторым соединительным устройством 10В', которое находится во втором блоке 10В.
Все устройства 1А и 1В, соответственно, связанные с соединительным устройством и взаимодействующие с блоками 10А и 10В, имеют одинаковые или по меньшей мере практически одинаковые размеры.
Таким образом, на фиг.4 проиллюстрировано стандартизованное моноблочное цилиндропоршневое устройство 1 (ср. с фиг.1), которое дополнено моноблочным соединительным устройством 10', согласно настоящему изобретению.
На фиг.5 проиллюстрирована система с пятью одинаковыми устройствами 1, взаимодействующими с моноблочным устройством 10', согласно настоящему изобретению.
На фиг.6 проиллюстрирована система с тремя разными группами одинаковых устройств 1А, 1В и 1C, каждое из которых взаимодействует с предназначенным для него устройством 10А', 10В' и 10С' соответственно.
На фиг.7 проиллюстрирован вид сбоку устройства 10' с местным разрезом, взаимодействующего с одним предназначенным для него блоком 10, согласно описанию настоящего изобретения.
На фиг.8 проиллюстрирован вид сверху блока 10 согласно фиг.7, а на фиг.9 - вертикальный разрез регулятора 11, который входит в состав блока 10 согласно изобретению; на фиг.10 показан вертикальный разрез регулятора 12, который входит в блок 10 согласно изобретению.
Регулятор 11 высокого давления (фиг.9)
Регулятор 11 имеет регулировочный винт 11а (не показан), предназначенный для предварительной установки наибольшего допустимого давления в системе низкого давления.
Такую настройку можно выполнить вручную с последующим стопорением стопорной гайкой 11b или регулировкой питания двигателя.
Использование скользящей/направляющей шайбы 11с позволяет уменьшить трение пружины 11d о вращающийся винт 11а.
Пружина 11d приспособлена для регулировки давления на поршень 11е.
Поршень 11е выполнен с возможностью фиксации пружины 11d, а также кольца 11f квадратного сечения и торцевого уплотнительного кольца 11g.
Нажатие пружиной 11d на поршень 11е и при одновременном давлении на него со стороны поверхности 11h приводит к тому, что когда текущая величина низкого давления в камере 1f или системе «LT» достигает максимального значения и превосходит силу нажатия пружины 11d, между уплотняющей поверхностью кольца 11g и параллельными поверхностями модульной конструкции 11о происходит утечка.
Кольцо 11g образует уплотнительное кольцо или прокладку, которая при использовании проявляет минимально возможную упругость при стравливании системы через канал 11i.
Указанное кольцо 11f представляет собой прокладку или уплотнительное кольцо и служит для центрирования поршня 11е при наименьшем возможном трении, а также уплотнения контакта поршня с камерой, окружающей пружинный блок 11d.
Стравливающий воздушный канал 11j, предназначенный для стравливания в атмосферу «а» избыточного давления в регуляторе 11, использует канал 11i, который расположен между кольцом 11g и кольцом 11f.
Номером 11k обозначен корпус регулятора.
Для повышения/понижения давления в корпусе 11k приспособлены стравливающие отверстия 11m.
Давление от системы низкого давления воздействует на поверхность 11n через канал 11n', на его величину влияют давление камеры низкого давления, а также нажимное усилие пружины 11d.
При доставке винт 11а уперт в торец 11р, при этом цилиндровые устройства оказываются в рабочем состоянии, а винт 11а - открытым до тех пор, пока не возникает избыточное давление, и через канал 11i не происходит стравливание воздуха в атмосферу «а». Затем гайку 11b застопоривают, и система становится точно настроенной.
Регулятор 12 низкого давления (фиг.10)
На фиг.10 в разрезе показана конструкция регулятора 12.
В системе LT всей системы наименьшее допустимое давление настраивают регулировочным винтом 12а.
Настройка может быть выполнена вручную с последующим стопорением стопорной гайкой 12b или регулировкой питания двигателя.
Использование скользящей/направляющей шайбы 12с позволяет уменьшить трение пружины 12d при вращении винта 12а для подстройки величины давления.
Поршень 12е выполнен с возможностью фиксации пружины 12d, взаимодействует с кольцом 12f квадратного сечения и удерживается напротив короткого вала 12g высокого давления.
Сочетание нажатия пружины 12d и воздействия со стороны углубления 12h на поршень 12е приводит к тому, что когда сила нажатия пружины 12d превосходит текущее наименьшее давление в камере 12i низкого давления системы, уплотнительное кольцо 12j открывается в сторону поверхности 12j', и в камеру низкого давления подается системное давление до тех пор, пока сила, действующая со стороны поверхности поршня, на превысит силу нажатия пружины 12d и не прекратит подачу давления «ST» через канал 12о.
Вал 12g удерживает уплотнительное кольцо 12j зафиксированным в клапанном гнезде 12j'.
Вал 12b отцентрован относительно нижней части поршня 12е при помощи углубления 12h.
Нижняя часть направляется с помощью втулки 12k.
В вале 12g над втулкой 12k выполнено несколько отверстий 12g', служащих для максимального увеличения воздушного потока.
В результате такой конструкции созданы условия для очень быстрого вентилирования системы. Это также позволяет регулировать баланс в регуляторе. Такая конструкция регулятора 12 позволяет осуществить быстрый воздухообмен в камере низкого давления системы низкого давления.
Уплотняющее прокладочное кольцо 12f квадратного сечения предназначено для центрирования поршня 12е, а также для максимального уменьшения трения.
Канал 12l позволяет повысить давление в системе низкого давления и соответствующей камере низкого давления.
Номером 12m обозначен корпус регулятора 12.
Возможность повышения/понижения давления в корпусе 12m обеспечена одним или несколькими стравливающими отверстиями 12n.
Давление «ST» действует через отверстие, или канал 12о и в закрытом регуляторе оно воздействует на поверхность 12р, а также на наружную поверхность короткого вала под кольцом 12j, который удерживает регулятор закрытым. При уменьшении давления на поверхность 12р поршня сила усиливается нажатие пружины 12d, и клапан открывается.
На подвергающуюся давлению поверхность 12е' поршня 12е воздействуют давление «LT», пружина 12d, а также через поверхность 12р и наружную поверхность короткого вала - системное давление.
Номером 12q обозначена модульная конструкция.
При доставке винт 12а максимально вывинчен до упора в торец 12r, цилиндровое устройство оказывается в рабочем состоянии, а винт 12а - закрытым до тех пор, пока нагрузка в рабочем оборудовании камеры низкого давления не займет исходное положение, т.е. цилиндр с подвешенной нагрузкой должен поднять ее до исходного положения. Затем стопорную гайку 12b стопорят, и система становится точно настроенной.
Прокладка, или кольцо 12j имеет прямоугольное сечение со скругленными верхней и нижней наружными поверхностями. Это округление улучшает уплотнение с поверхностью 12j'.
Втулка 12k предназначена для удержания короткого вала высокого давления в центрированном положении.
Пружина 12t служит для удержания верхней скругленной части вала 12g в углублении 12h, которое находится в поршне.
Назначением камеры 12i является направление воздействия поршня 12е на пружину 12d таким образом, чтобы могла происходить подача повышенного системного давления в систему «LT».
Скругленные верхние поверхности кольца, или прокладки 12j упираются о скругленную поверхность 12j'.
Скорость воздуха можно увеличить или уменьшить посредством изменения угла стенок впускного отверстия или гнезда.
Когда регулятор открыт, давление «ST» проходит через канал 12о с целью ускорения подачи воздушного потока в систему «LT».
Когда клапан закрыт, давление «ST» воздействует на поверхность 12р, а также на внутреннюю поверхность короткого вала ниже кольца 12j.
Системное давление проходит через первый канал, через второй канал за кольцо 12j в камеру низкого давления системы.
На фиг.11 схематично проиллюстрировано взаимное соединение регулятора 11, регулятора 12 и обратного клапана 13, а также схема выпуска в атмосферу «а» избыточного давления в регуляторе 11.
На фиг.12 показано, что давление на устройство 10' подается через открытый клапан 13а аварийной остановки и воздуховод «ST», а система низкого давления приведена в действие через воздуховод «LT».
Стравливание давления «ST» осуществляют посредством изменения положения в клапане 13а.
При уменьшении давления «ST» клапан 13 открывается и стравливает давление в системе «LT».
Если в камере 1f возникает избыточное давление, которое превышает давление «ST», клапан 13 открывается и выпускает избыточное давление через воздуховод «ST» обратно в резервуар 14.
Через регулятор 12 в модуле 10 также происходит незначительное стравливание давления в атмосферу «а».
Воздуховод регулятора высокого давления, предназначенный для стравливания давления в атмосферу «а», имеет очень незначительный диаметр по отношению к другим размерам модуля 10.
Воздуховод 11i регулятора высокого давления, предназначенный для стравливания давления в атмосферу «а», имеет очень ограниченный диаметр по отношению к другим размерам. Это обусловлено тем, что регулятор 11 должен только контролировать утечку в поршне цилиндра.
Особенности, отраженные в отличительной части пунктов формулы изобретения, обеспечивают основное условие для связывания цилиндропоршневых устройств в группу, давление в которую подают до начала работы системы, как было описано выше.
Следствием сказанного является то, что
каждое цилиндропоршневое устройство в группе может иметь собственное состояние давления, которое можно регулировать посредством различного объема резервуара, а группы цилиндропоршневых устройств могут находиться во взаимодействии с разными резервуарными объемами.
Такое взаимодействие цилиндропоршневых устройств и регулируемый уровень давления обеспечивают преимущество, благодаря которому цилиндропоршневые устройства могут иметь разные уровни давления во время рабочего хода и обратного хода.
Благодаря этому обеспечено преимущество регулировки каждого отдельного цилиндропоршневого устройства и хода его поршня. Изобретение может обеспечить возможность «расширения» трех цилиндропоршневых устройств (состояние перемещения) во время «сжатия» одного такого устройства (состояние возврата в исходное положение) и «расширение» одного цилиндропоршневого устройства во время «сжатия» четырех.
Практическое использование такого взаимодействия заключается в том, что когда все цилиндропоршневые устройства внутри группы «расширяются» одновременно, для выполнения одного хода требуется больший объем резервуара, однако, если указанные устройства регулируются таким образом, что «расширяется» только одно устройство, то остальные цилиндропоршневые устройства группы являются частью необходимого объема резервуара.
Однако практическое использование требует регулировки требуемой силы, так как сила, возникающая при сжатии, должна быть приспособлена к соответствующей требуемой силе.
Безусловно настоящее изобретение не ограничено описанным выше примером вариантом реализации и может быть модифицировано в пределах его сущности, которая выражена в прилагаемой формуле изобретения.
В частности, необходимо отметить, что каждый изображенный блок и/или схема могут сочетаться с любым другим изображенным блоком и/или схемой в рамках одной конструкции, выполненной с возможностью получения необходимого технического результата.