Мультипликатор
MULTIPLIER

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидравлических стендах и при осуществлении гидроразрывов в горных массивах различной прочности.
Известен мультипликатор давления одностороннего действия (патент РФ №2450173, F15B 3/00, опубл. 10.05.2012 г., бюл. №13), содержащий плунжерные гидроцилиндры низкого и высокого давления и возвратный гидроцилиндр, плунжеры и корпуса которых соединены между собой с образованием замкнутой силовой цепи, при этом гидроцилиндры низкого и высокого давления расположены соосно. Плунжеры гидроцилиндров низкого и высокого давления выполнены в виде одного силового плунжера постоянного рабочего диаметра, который установлен в корпусе, с торцов закрытом непроходными крышками и имеющем вид гильзы с внутренним центральным опорно - уплотнительным пояском, с образованием рабочих полостей низкого и высокого давления, а возвратный гидроцилиндр расположен соосно силовому плунжеру и его корпус жестко соединен с крышкой, расположенной со стороны полости высокого давления, и входит в расточку силового плунжера с образованием дренажной полости, в которую выходит плунжер возвратного гидроцилиндра. При этом плунжер возвратного гидроцилиндра подпружинен относительно его корпуса.
Общим признаком с предлагаемым решением является наличие соосных полостей высокого и низкого давления.
Недостатком данного устройства является наличие корпуса возвратного гидроцилиндра, силового плунжера и плунжера возвратного гидроцилиндра, перемещающихся по одной оси относительно друг друга, что усложняет конструкцию в целом, а также герметизацию этих элементов и синхронизацию их движения, что негативно сказывается на эффективности устройства. Кроме того, данная конструкция не предусматривает использования в качестве рабочей жидкости высоковязких жидкостей, так как усилие, необходимое для заполнения рабочей жидкостью полости высокого давления, может превысить усилие со стороны рабочей жидкости в полости низкого давления, следовательно, ограничивается область применения устройства.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является мультипликатор (патент РФ №2705498, F15B 3/00, опубл. 07.11.2019 г. в БИ №31), содержащий цилиндр, замкнутый с двух сторон крышками, образующими полость низкого давления, закрепленный на верхней крышке при помощи фланца и шпилек стакан, в котором установлен шток, образующие полость высокого давления, узел шевронных уплотнений, замкнутый кольцом опорным и кольцом нажимным и резиновыми кольцами на штоке, и узел уплотнений на поршне, установленном в цилиндре и жестко закрепленном одним концом на штоке. Между кольцом нажимным и штоком, и между кольцом нажимным и верхней крышкой, замыкающей цилиндр с полостью низкого давления, предусмотрена система уплотнений, препятствующих смешиванию рабочих сред, а крышка, замыкающая узел уплотнений снаружи кольца нажимного, являющегося направляющей штока, выполнена разрезной и в ней сделан выступ с возможностью взаимодействия с проточкой, выполненной на кольце нажимном, между верхней крышкой, замыкающей цилиндр, и фланцем, притягивающим стакан. В конструкцию мультипликатора введена распорная втулка, в торце которой выполнена проточка с возможностью взаимодействия с проточкой в верхней крышке, замыкающей цилиндр. Кольцо нажимное увеличено по высоте и является направляющей для штока, а в отверстии стакана, по которому перемещается шток, выполнен гарантированный зазор по диаметру для предотвращения износа стакана и гарантированного перемещения штока без заклинивания.
Общими признаками этого устройства с предлагаемым являются наличие стакана с крышкой, образующими полость низкого давления с поршнем, жестко установленным на штоке, размещенном в указанном стакане, и цилиндра, один конец которого закрыт, а другой установлен на штоке, при этом внутренняя полость цилиндра является полостью высокого давления.
Недостатком этого устройства является то, что оно работает только на одном типе рабочей жидкости, то есть какую рабочую жидкость подают в полость низкого давления, та же рабочая жидкость через полость высокого давления поступает к выходным отверстиям, что ограничивает область применения данного устройства.
Проблемой предлагаемого решения является расширение области его применения за счет разделения полостей низкого и высокого давления, что позволяет использовать в качестве рабочей жидкости материалы различной вязкости при повышении долговечности насосной системы, стакана и поршня мультипликатора.
Проблема решается тем, что в мультипликаторе, содержащем стакан с крышкой, образующие полость низкого давления с поршнем, жестко установленным на штоке, размещенном в указанном стакане, и цилиндр, один конец которого закрыт, а другой установлен на штоке, при этом внутренняя полость цилиндра является полостью высокого давления, согласно техническому решению стакан установлен дном на фланце и в его дне и во фланце выполнено сквозное отверстие, через которое пропущен шток, при этом с одного конца цилиндр закрыт закрепленным на нем фланцем - штуцером, а с другого конца в нем установлен плунжер с упором его центральной части в шток. При этом стакан с цилиндром закреплены между собой с помощью разъемного соединения фланца и фланца - штуцера.
Разделение полостей низкого и высокого давления в корпусе мультипликатора позволяет производить оперативное заполнение или смену цилиндра с рабочей жидкостью в процессе работы. Кроме этого, такая компоновка позволяет использовать в качестве рабочей жидкости, в том числе, высоковязкие и высоко - абразивные флюиды, благодаря чему значительно расширяется область применения устройства. При этом в насосной системе и полости низкого давления используют обычные жидкости, что повышает ее долговечность, а также долговечность стакана и поршня.
Сущность технического решения поясняется описанием конструкции мультипликатора и чертежом, на котором представлен его общий вид в продольном разрезе в исходном положении.
Мультипликатор состоит из стакана 1, в котором установлен шток 2, пропущенный через центральное отверстие (поз. не обозначено), выполненное в донной части 3 стакана 1, с поршнем 4. Противоположная донной части 3 сторона стакана 1 закрыта крышкой 5 и образует с поршнем 4 и стаканом 1 полость 6 низкого давления, которая через управляющие каналы 7 и 7' подключена к насосной системе 8. Цилиндр 9 одним концом установлен на штоке 2 посредством плунжера 10 с упором его центральной части в шток 2, а с другой стороны закрыт фланцем - штуцером 11, образуя таким образом полость 12 высокого давления. Разъемное соединение 13 фланца 14 и фланца - штуцера 11, например, болтовое, обеспечивает закрепление фланца 14, имеющего центральное отверстие под шток 2, с фланцем - штуцером 11 и фиксацию цилиндра 9. Отводящий трубопровод 15 соединен с фланцем - штуцером 11, имеющим центральное отверстие 16.
Мультипликатор работает следующим образом. Полость 12 высокого давления заполняют рабочей жидкостью, при этом плунжер 10 служит “дном” цилиндра 9. Затем цилиндр 9 устанавливают на штоке 2 и фланце - штуцере 11 и скрепляют с фланцем 14 разъемным соединением 13. К фланцу - штуцеру 11 присоединяют отводящий трубопровод 15. После включения насосной системы 8 жидкость через управляющий канал 7 подают в полость 6 низкого давления и шток 2 начинает перемещаться в сторону донной части 3 стакана 1. За счет этого движения плунжер 10 вытесняет рабочую жидкость из полости 12 высокого давления цилиндра 9 в отводящий трубопровод 15 через центральное отверстие 16. После окончания хода плунжера 10, полость 6 низкого давления подключают через управляющий канал 7' к насосной системе 8 и шток 2 с поршнем 4 перемещают в исходное положение. Далее цилиндр 9 снимают, заново заполняют рабочей жидкостью и повторяют процесс.