гидроцилиндр устройства для регулирования раствора валков прокатной клети

Формула изобретения

1. ГИДРОЦИЛИНДР УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСТВОРА ВАЛКОВ ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ, содержащий корпус, подвижный относительно корпуса поршень и закрепленную на штоке поршня пластину для соединения штока поршня с датчиками положения, установленными на корпусе, отличающийся тем, что между пластиной, имеющей кольцевой выступ, охватывающий цилиндрическую поверхность крышки с возможностью образования щелевого затвора на длине, превышающей конструктивный ход поршня, и штоком зажат внутренний край эластичной мембраны, внешняя периферия которой закреплена на корпусе или его крышке.

2. Гидроцилиндр по п. 1, отличающийся тем, что между торцевой поверхностью корпуса или его крышки, контактирующей с окружающей средой, выполнен сквозной канал со встроенным клапаном, нагруженным в сторону закрытия собственным весом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургическому оборудованию, а именно к средствам изменения или регулирования раствора валков прокатных станов.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в гидравлических нажимных устройствах (ГНУ) прокатных станов, работающих в качестве исполнительного органа систем автоматического регулирования толщины. Силовым элементом ГНУ, непосредственно воздействующим на раствор валков и создающим требуемое усилие прокатки, является гидроцилиндр, располагаемый, например, между подушкой опорного валка и нажимным винтом.

Главное требование к цилиндрам обеспечение высокой надежности и долговечности в условиях чрезвычайно интенсивной (круглосуточной) эксплуатации и высокой концентрации загрязнений в окружающей среде (окалина, капли и пары охлаждающей жидкости). В связи с этим особое значение приобретает защита выдвигающейся из цилиндра поверхности от попадания загрязнений, которые, с одной стороны, приводят непосредственно к преждевременному износу уплотнений и направляющих поверхностей, а с другой, проникая в гидросистему, вызывают повышенный износ или отказы прецизионных гидроаппаратов, управляющих цилиндрами ГНУ, а также остальной контрольно-регулирующей аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гидроцилиндр устройства для регулирования раствора с валков с гидроцилиндром фирмы Schlmann-Silmag" (ФРГ), содержащий корпус, подвижный относительно корпуса поршень, крышку, ограничивающую ход поршня и жестко связанную с корпусом, а также пластину, предназначенную для соединения поршня с датчиками положения, установленными на боковых поверхностях крышки. В крышке корпуса установлена обычная грязесъемная манжета, счищающая своей рабочей кромкой загрязнения с поверхности поршня. Такая конструкция достаточно надежно работает на стане холодной прокатки, в относительно чистой окружающей среде и при нормальной температуре.

В условиях непрерывного стана горячей прокатки с высокой концентрацией загрязнений в окружающей среде и повышенных температурах старение материала манжеты и износ ее кромки в достаточно короткий срок приведут к утрате ею защитных функций, загрязнения начнут проникать в сопряжение поверхности поршня с направляющей втулкой и уплотняющей манжетой, а в конечном счете и в гидросистему с описанными выше последствиями. Другим недостатком данной конструкции является то, что и в этом случае при больших размерах цилиндров необходимо индивидуальное изготовление пресс-форм для грязесъемной манжеты и наличие специального оборудования для производства таких манжет.

Создание гидроцилиндра устройства для регулирования раствора валков, содержащего корпус, подвижный относительно корпуса поршень и закрепленную на штоке поршня пластину для соединения штока поршня с датчиками положения, установленными на корпусе, причем между пластиной, имеющей кольцевой выступ, охватывающий цилиндрическую поверхность с возможностью образования щелевого затвора на длине, превышающей конструктивный ход поршня, и штоком зажат внутренний край плоской эластичной мембраны, внешняя периферия которой закреплена на корпусе или его крышке. Между торцовой поверхностью корпуса или его крышки, контактирующей с окружающей средой, выполнен сквозной канал со встроенным клапаном, нагруженным в сторону закрытия собственным весом. Такое конструктивное выполнение обеспечивает повышение долговечности цилиндра путем улучшения защиты от загрязнений выдвигающейся поверхности штока и упрощение конструкции.

Оснащение устройства плоской эластичной мембраной обеспечивает полную изоляцию пространства под мембраной от окружающей среды, исключает тем самым возможность попадания загрязнений в это пространство и на выдвигающуюся часть поршня.

Кольцевой выступ на пластине, связанный с поршнем, с одной стороны, исключает всякую возможность случайного повреждения мембраны, а с другой, образует с поверхностью зазор, выполняющий функции щелевого затвора, препятствующего проникновению загрязнений в надмембранную полость. Благодаря этому даже при нарушении герметичности мембраны упомянутый щелевой затвор может временно служить достаточной защитой поверхности поршня до очередного профилактического контроля состояния мембраны. Кольцевой выступ пластины существенно повышает ее жесткость, что позволяет свести к минимуму искажение результатов измерения положения поршня из-за деформации пластины под действием трения и вибрации при работе стана, что повышает точность регулирования раствора валка и препятствует возникновению автоколебаний гидронажимного устройства.

Мембрана может быть изготовлена в условиях ремонтной мастерской из листовой резины, т. е. не требует для изготовления дорогостоящих пресс-форм и прессового оборудования.

Наличие сквозного ступенчатого канала с клапаном предотвращает повышение давления в камере под мембраной, например, вследствие накапливания утечек через износившееся уплотнение поршня и исключает тем самым разрывы мембраны.

На чертеже изображен гидроцилиндр, продольный разрез.

В расточке корпуса 1 расположен поршень 2, уплотненный манжетой 3. Шток 4 поршня проходит через отверстие крышки 5, скрепленной с корпусом 1 винтом 6. Шток 4 также уплотнен в отверстии крышки 5 манжетой 7. Поршневая полость 8 между поршнем 2 и дном расточки корпуса 1 и штоковая полость 9 между торцом крышки 5 и поршнем 2 через каналы 10, 11 подключаются к управляющей гидроаппаратуре нажимного устройства. На торце штока 4 закреплена пластина 12, с которой связаны подвижные элементы 13 датчиков 14 перемещения, установленных на боковых поверхностях крышки 5. Между пластиной 12 и торцом штока 4 зажата внутренняя часть плоской кольцевой эластичной мембраны 15. Наружная периферия мембраны 15 с помощью кольца 16 и винтов 17 закреплена на крышке 5. Ступенчатый канал, состоящий из отверстий 18, 19, 20, 21 и 22. выполнен в крышке 5 между ее торцовой поверхностью под мембраной 15 и боковой поверхностью, соприкасающейся с окружающей средой. К кромке 23, образованной пересечением отверстия 20 с дном отверстия 21, собственным весом прижат шариковый клапан 24. При монтаже нижняя часть отверстия 18, отверстие 19 и 20 заполняются жидкостью. Пластина 12 имеет кольцевой выступ 25, охватывающий цилиндрическую поверхность крышки 5 на длине l, большей чем конструктивный ход поршня 2h. Зазор в сопряжении выступа 25 с цилиндрической поверхностью крышки 5 заведомо превышает наибольший зазор между поверхностью штока 4 и отверстием крышки 5.

Устройство работает следующим образом. При работе гидронажимного устройства в полость 10 подводится рабочая жидкость от управляющего сервоклапана (не показан), полость 9 соединяется со сливом или линией подпитки низкого давления. Поршень 2 выдвигается из корпуса 1 в исходное положение на величину h/2 и выполняет задаваемые электронной системой перемещения в обе стороны от исходного положения. Уровень и полярность сигнала, подаваемого электронной системой на сервоклапан, определяются разностью между уровнем сигнала задания на ее входе и сигналом обратной связи, представляющим собой полусумму сигналов датчиков перемещения. Специфическая особенность цилиндра гидронажимного устройства малая величина хода (20-30 мм на станах горячей прокатки) позволяет мембране 15 за счет незначительной деформации компенсировать перемещения штока 4 относительно корпуса 1. Благодаря этому полость между мембраной 15 и крышкой 5 оказывается полностью изолированной от окружающей среды, а выступающая часть штока 4 надежно защищена от окалины, пыли, капель и паров охлаждающей жидкости.

В случае нарушения герметичности манжеты 7 штока 4 накапливающаяся в полости под мембраной 15 жидкость при движении поршня 2 в сторону втягивания штока 4 будет вытеснена наружу через шариковый клапан 24. Таким образом предотвращается нарастание давления в упомянутой полости, исключается разрушение мембраны 15. Выходящая из отверстия 22 жидкость служит обслуживающему персоналу сигналом о потере герметичности манжетой штока 4 и необходимости ее замены.

Изобретение обеспечивает повышение долговечности цилиндра и упрощение конструкции за счет полной изоляции пространства под мембраной от окружающей среды, кольцевой выступ на пластине исключает всякую возможность повреждения мембраны, повышает жесткость пластины, повышает точность регулирования раствора валка.