ЦИЛИНДР ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВУХСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ

Заявляемая полезная модель относится к пневматическим системам, в частности к конструкциям пневматических цилиндров, преобразующих энергию сжатого воздуха в механическую энергию.
Известна конструкция горизонтального корпуса [ГОСТ 9931-85 «Корпуса цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов», тип ГПП исполнение 2, черт. 3], который содержит корпус состоящий из цилиндрической обечайки, плоского днища, выполненные из металла одной толщины и фланца. Плоское днище приварено к цилиндрической обечайке корпуса, а корпус закрыт плоским донышком.
Недостатком данной конструкции является то, что обечайка корпуса и плоское днище выполнены из металла одной толщины. В конструкции корпуса не учтено, что при воздействии давления на элементы корпуса, напряжения, возникающие в цилиндрической обечайке, меньше, чем напряжения возникающие в плоском днище. Это приводит к увеличению металлоемкости при изготовлении цилиндрической обечайки и соответственно к увеличению массы корпуса, так как для стабильной работоспособности корпуса необходимо рассчитать прочность плоского донышка, а после, применить для обечайки корпуса металл той же толщины, что и для плоского донышка.
Кроме того, известна конструкция гидро(пневмо) цилиндра [патент РФ на изобретение №2687333, опубликованный 05.04.2019 г.] содержащая цилиндрическую гильзу цилиндра, имеющую внутри камеру цилиндра с поперечным сечением круглой формы и крышки с поперечным сечением круглой формы, соответствующим камере цилиндра, смонтированные на торцах гильзы цилиндра, и поршень, установленный с возможностью свободного перемещения вдоль камеры цилиндра. Вместе с этим, на гильзе цилиндра в утопленном в радиальном направлении внутрь положении по отношению к ее внешней окружной поверхности размещена пара портов, через которые осуществляются подача и выпуск текучей среды под давлением. Также на торцах гильзы цилиндра размещены стопорные элементы, выполненные с возможностью запирания крышек в осевом направлении, причем эти стопорные элементы образованы кольцами, подпружиненными в радиальном направлении, которые могут входить в зацепление с гильзой цилиндра, и выполнены с возможностью монтажа-демонтажа относительно гильзы, обеспечивающей свободный монтаж-демонтаж крышек относительно гильзы цилиндра, и цилиндрические стойки размещены так, что полностью закрывают внешнюю окружную поверхность крышки, а с внутренней стороны задних крышек и передних крышек смонтированы, соответственно, первый демпфер и второй демпфер.
Недостатком вышеописанной конструкции являются сложность изготовления, большая трудоемкость изготовления гидро(пневмо) цилиндра.
Известна конструкция пневмоцилиндра двухстороннего действия с односторонним штоком, без торможения с креплением на проушине [ГОСТ 15608-81 «Пневмоцилиндры поршневые», черт. 6], содержащая корпус, состоящий из цилиндрической обечайки, переднюю крышку и заднюю крышку с проушиной. Во внутрь корпуса установлен поршень соединенный со штоком, который проходит через отверстие в передней крышке. Пневмоцилиндр собран в единую конструкцию посредством стяжек.
Эта конструкция выбрана в качестве прототипа для заявляемой полезной модели.
Недостатком данной конструкции является наличие дополнительных мест утечки сжатого воздуха между корпусом и передней, задней крышками, а также перекос штока и поршня при движении из-за разной длины стяжек (в пределах допусков).
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции пневматического цилиндра, обеспечивающей стабильную работу пневматического цилиндра, плавность хода штока и исключение перекоса штока и поршня относительно корпуса, в сочетании с уменьшением трудозатрат при изготовлении и ремонте пневматического цилиндра.
Поставленная задача в заявляемой полезной модели решается за счет того, что в цилиндрической боковой поверхности поршня установлено первое опорно-направляющее кольцо, взаимодействующее с внутренней цилиндрической поверхностью обечайки корпуса. Во втулке переднего донышка установлено второе опорно-направляющее кольцо, взаимодействующее с цилиндрической поверхностью штока. Переднее донышко имеет проточку, установленную во внутреннюю полость обечайки корпуса, при этом в проточке выполнен паз, в который установлено уплотнение круглого сечения, упирающееся в наклонную поверхность, выполненную на внутренней торцевой грани обечайки корпуса.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что цилиндр пневматический двухстороннего действия, содержит корпус, включающий цилиндрическую обечайку, к которой приварены фланец и плоское донышко, при этом в корпус посредством уплотнительных элементов установлен поршень со штоком, который посредством уплотнительных элементов установлен во втулку, приваренную к переднему донышку, закрепленному с помощью уплотнения и резьбовых соединений к фланцу корпуса, кроме того, в цилиндрической боковой поверхности поршня установлено первое опорно-направляющее кольцо, взаимодействующее с внутренней цилиндрической поверхностью обечайки корпуса, также во втулке переднего донышка установлено второе опорно-направляющее кольцо, взаимодействующее с цилиндрической поверхностью штока, при этом переднее донышко имеет проточку, установленную во внутреннюю полость обечайки корпуса, при этом в проточке выполнен паз, в который установлено уплотнение круглого сечения, упирающееся в наклонную поверхность, выполненную на внутренней торцевой грани обечайки корпуса.
Возможно исполнение, что первое и второе опорно-направляющие кольца выполнены из полимерного материала, в частности из полиуретана или из полимерного композиционного материала, или из бронзы.
Шток установлен в поршень посредством резьбового соединения.
Переднее донышко закреплено к фланцу корпуса посредством шестнадцати резьбовых соединений.
Переднее донышко и втулка жестко соединены между собой четырьмя ребрами, равномерно распределенными по внешней образующей окружности втулки.
Плоское донышко, привариваемое к обечайке корпуса, по толщине больше, чем толщина обечайки корпуса, при этом плоское донышко имеет проточку, установленную во внутреннюю полость обечайки корпуса.
На плоском донышке, приваренном к обечайке корпуса, жестко закреплен кронштейн подвески.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - общий вид цилиндра пневматического двухстороннего действия;
Фиг. 2 - выносной элемент А фиг. 1;
Фиг. 3 - выносной элемент Б фиг. 1.
Цилиндр пневматический двухстороннего действия, содержит корпус 1, включает цилиндрическую обечайку 2, к которой приварены фланец 3 и плоское донышко 4. В корпус 1 посредством уплотнительных элементов 5, 6, 7 установлен поршень 8 со штоком 9, который посредством уплотнительных элементов 10, 11, 12 установлен во втулку 13, приваренную к переднему донышку 14. Переднее донышко 14, с помощью уплотнения 15 и резьбовых соединений 16, закреплено к фланцу 3 корпуса 1. В цилиндрической боковой поверхности 17 поршня 8 установлено первое опорно-направляющее кольцо 18, взаимодействующее с внутренней цилиндрической поверхностью 19 обечайки 2 корпуса 1. Во втулке 13 переднего донышка 14 установлено второе опорно-направляющее кольцо 20, взаимодействующее с цилиндрической поверхностью 21 штока 9. Переднее донышко 14 имеет проточку 22, установленную во внутреннюю полость обечайки 2 корпуса 1. В проточке 22 выполнен паз 23, в который установлено уплотнение 15 круглого сечения, упирающееся в наклонную поверхность 24, выполненную на внутренней торцевой грани 25 обечайки 2 корпуса 1.
Первое 18 и второе 20 опорно-направляющие кольца выполнены из полимерного материала, в частности из полиуретана или из полимерного композиционного материала или из бронзы.
Шток 9 установлен в поршень 8 посредством резьбового соединения.
Переднее донышко 14 закреплено к фланцу 3 корпуса 1 посредством шестнадцати резьбовых соединений 16.
Переднее донышко 14 и втулка 13 жестко соединены между собой четырьмя ребрами 26, равномерно распределенными по внешней образующей окружности 27 втулки 13.
Плоское донышко 4, привариваемое к обечайке 2 корпуса 1, по толщине больше, чем толщина обечайки 2 корпуса 1, при этом плоское донышко 4 имеет проточку 28, установленную во внутреннюю полость обечайки 2 корпуса 1.
На плоском донышке 4, приваренном к обечайке 2 корпуса 1, жестко закреплен кронштейн подвески 29.
Технический результат от заявляемой полезной модели, заключается в том, что при установке в цилиндрической боковой поверхности поршня первого опорно-направляющего кольца, взаимодействующего с внутренней цилиндрической поверхностью обечайки корпуса, совместно с установкой во втулку переднего донышка второго опорно-направляющего кольца, взаимодействующего с цилиндрической поверхностью штока, а также при выполнении проточки в переднем донышке, установленной во внутреннюю полость обечайки корпуса, в которой выполнен паз, с установленным уплотнением круглого сечения, упирающимся в наклонную поверхность, выполненную на внутренней торцевой грани обечайки корпуса, обеспечивается стабильность работы пневматического цилиндра, за счет повышения герметичности цилиндра при рабочем давлении в интервале от 0,4 до 0,7 МПа и исключения перекоса штока и поршня относительно корпуса, также обеспечивается плавность хода штока, в сочетании с уменьшением трудозатрат при изготовлении и ремонте пневматического цилиндра.
Применение в конструкции опорно-направляющих колец, на поршне и штоке, позволяют избежать касания поршня с внутренней цилиндрической поверхностью обечайки корпуса и касания штока с внутренней поверхностью втулки переднего донышка, а применение на переднем донышке уплотнительной системы, когда в переднем донышке имеется проточка, установленная во внутреннюю полость обечайки корпуса, в проточке выполнен паз, в который установлено уплотнение круглого сечения, упирающееся в наклонную поверхность, выполненную на внутренней торцевой грани обечайки корпуса, позволяет разместить уплотнение в клиновидное пространство, которое при креплении переднего донышка, посредством резьбовых соединения и прижатии переднего донышка к корпусу, приводит к уменьшению вышеуказанного клиновидного пространства, что способствует плотному прилеганию уплотнения круглого сечения к ограничивающим его поверхностям, что в свою очередь приводит к герметичности цилиндра, и следовательно к устойчивой, стабильной, постоянной работе пневматического цилиндра.
Изготовление первого и второго опорно-направляющих колец из полимерного материала, в частности из полиуретана или из полимерного композиционного материала, или из бронзы, обеспечивает эксплуатацию пневматического цилиндра при различных температурных режимах.
Установление штока в поршень посредством резьбового соединения, позволяет уменьшить трудозатраты при изготовлении и ремонте пневматического цилиндра.
Закрепление переднего донышка к фланцу корпуса посредством шестнадцати резьбовых соединений, также позволяет обеспечить герметичность пневматического цилиндра при установке переднего донышка в корпус.
Установка на переднее донышко и втулку жестко соединенных четырех ребер, равномерно распределенных по внешней образующей окружности втулки, обеспечивает повышение прочности конструкции пневматического цилиндра при жестком закреплении втулки к переднему донышку.
Выполнение плоского донышка, привариваемого к обечайке корпуса, по толщине больше, чем толщина обечайки корпуса, в сочетании с тем, что плоское донышко имеет проточку, установленную во внутреннюю полость обечайки корпуса, также обеспечивает повышение прочности конструкции пневматического цилиндра в сочетании с уменьшением металлоемкости. При этом сварной шов приварки плоского донышка к обечайке корпуса выполняется с ограничением с тыльной стороны сварного шва (подобие сварного шва выполняемого на подкладочной детали), что позволяет получить прочное, герметичное сварное соединение.
Жесткое закрепление на плоское донышко, приваренное к обечайке корпуса, кронштейна подвески, обеспечивает крепление пневматического цилиндра к конструкции, в которой он непосредственно эксплуатируется, без дополнительных трудозатрат на установку.
В настоящее время на заявляемую конструкцию поглощающего аппарата разработана конструкторская документация и проводятся всесторонние испытания опытных образцов.