гидроцилиндр

Формула изобретения

1. Гидроцилиндр для передачи возвратно-поступательного и вращательного движений, содержащий корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса полый шток с установленным на нем в нижней его части поршнем, формирующим в корпусе подпоршневую и надпоршневую полости, перепускную трубу, размещенную в штоке и формирующую в нем кольцевой и осевой каналы для подачи по ним рабочей жидкости под давлением, при этом осевой канал штока подключен к подпоршневой, а кольцевой к надпоршневой полостям корпуса, в стенке корпуса выполнен перепускной канал с клапаном, посредством которого надпоршневая полость корпуса сообщена с подпоршневой в нижнем и промежуточном положениях поршня, причем со стороны верхнего своего конца шток уплотнен относительно корпуса посредством уплотнительного узла, включающего зафиксированную в корпусе посредством болтового соединения гильзу с фланцем и размещенные в кольцевом зазоре между штоком и внутренней поверхностью гильзы снизу вверх опорную втулку, многорядное уплотнение, нажимную втулку и поджимную гайку, отличающийся тем, что на гильзе над фланцем выполнен цилиндрический участок с внутренней резьбой под нажимную гайку, при этом высота нажимной втулки составляет не менее высоты многорядного уплотнения, высота многорядного уплотнения составляет 0,50 - 1,0 диаметра штока, а внутренний диаметр гильзы в месте установки многорядного уплотнения составляет 1,2 - 1,5 диаметра штока.

2. Гидроцилиндр по п. 1, отличающийся тем, что гидроцилиндр содержит по меньшей мере два многорядных уплотнения, между которыми размещена кольцевая втулка, высота которой составляет 1,0 - 1,2 высоты многорядного уплотнения.

3. Гидроцилиндр по п. 2, отличающийся тем, что кольцевая втулка уплотнительного узла выполнена из двух частей, между которыми размещена с зазором относительно штока кольцевая вставка, высота которой равна высоте многорядного уплотнения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к гидроцилиндрам для передачи возвратно-поступательного и вращательного движений.

Известен гидроцилиндр для передачи поступательного движения, содержащий корпус с размещенным в нем полым штоком с поршнем, формирующим в корпусе подпоршневую и надпоршневую полости (см. патент RU 2170859, МПК 7 F 15 В 15/24, 20.07.2001).

Данный гидроцилиндр предназначен только для передачи поступательного движения, что сужает область его использования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидроцилиндр для передачи возвратно-поступательного и вращательного движений, содержащий корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса полый шток с установленным на нем в нижней его части поршнем, формирующим в корпусе подпоршневую и надпоршневую полости, перепускную трубу, размещенную в штоке и формирующую в нем кольцевой и осевой каналы для подачи по ним рабочей жидкости под давлением, при этом осевой канал штока подключен к подпоршневой, а кольцевой - к надпоршневой полости корпуса, в стенке корпуса выполнен перепускной канал с клапаном, посредством которого надпоршневая полость корпуса сообщена с подпоршневой в нижнем и промежуточном положениях поршня, причем со стороны верхнего своего конца шток уплотнен относительно корпуса посредством уплотнительного узла, включающего зафиксированную в корпусе посредством болтового соединения гильзу с фланцем и размещенные в кольцевом зазоре между штоком и внутренней поверхностью гильзы снизу вверх опорную втулку, многорядное уплотнение, нажимную втулку и поджимную гайку (см. Руководство по эксплуатации "Машина бурильно-крановая (БКМ-317) 48101А, Открытое акционерное общество "Завод "Стройдормаш" ОКП 48 3121, 2001, с.16-17).

Данный гидроцилиндр обеспечивает передачу как поступательного, так и вращательного движения. Однако выполнение гидроцилиндра так, как это описано, не позволяет вносить изменения в конструкцию гидроцилиндра без его переделки, что сужает область его использования.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение области использования гидроцилиндра и повышение надежности работы гидроцилиндра.

Указанная задача решается за счет того, что гидроцилиндр для передачи возвратно-поступательного и вращательного движений содержит корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса, полый шток с установленным на нем в нижней его части поршнем, формирующим в корпусе подпоршневую и надпоршневую полости, перепускную трубу, размещенную в штоке и формирующую в нем кольцевой и осевой каналы для подачи по ним рабочей жидкости под давлением, при этом осевой канал штока подключен к подпоршневой, а кольцевой - к надпоршневой полости корпуса, в стенке корпуса выполнен перепускной канал с клапаном, посредством которого надпоршневая полость корпуса сообщена с подпоршневой в нижнем и промежуточном положениях поршня, причем со стороны верхнего своего конца шток уплотнен относительно корпуса посредством уплотнительного узла, включающего зафиксированную в корпусе посредством болтового соединения гильзу с фланцем и размещенные в кольцевом зазоре между штоком и внутренней поверхностью гильзы снизу вверх опорную втулку, многорядное уплотнение, нажимную втулку и поджимную гайку, при этом на гильзе над фланцем выполнен цилиндрический участок с внутренней резьбой под нажимную гайку, при этом высота нажимной втулки составляет не менее высоты многорядного уплотнения, высота многорядного уплотнения составляет от 0,50 до 1,0 диаметра штока, а внутренний диаметр гильзы в месте установки многорядного уплотнения составляет от 1,2 до 1,5 диаметра штока.

Кроме того, гидроцилиндр может содержать по меньшей мере два многорядных уплотнения, между которыми размещена кольцевая втулка, высота которой составляет от 1,0 до 1,2 высоты многорядного уплотнения. Кольцевая втулка уплотнительного узла может быть выполнена из двух частей, между которыми размещена с зазором относительно штока кольцевая вставка, высота которой равна высоте многорядного уплотнения.

Было установлено, что можно повысить надежность работы гидроцилиндра путем выполнения на гильзе над фланцем цилиндрического участка с внутренней резьбой под нажимную гайку, при этом высота нажимной втулки составляет не менее высоты многорядного уплотнения, высота многорядного уплотнения составляет от 0,50 до 1,0 диаметра штока, а внутренний диаметр гильзы в месте установки многорядного уплотнения составляет от 1,2 до 1,5 диаметра штока. Выполнение гидроцилиндра с указанными выше соотношениями размеров позволяет в зависимости от условий эксплуатации менять высоту многорядного уплотнения, а выполнение над фланцем цилиндрического участка с внутренней резьбой позволяет компенсировать изменение высоты многорядного уплотнения. Существенное значение имеет соотношение диаметра гильзы и штока в месте установки многорядного уплотнения. При указанных соотношениях размеров была достигнута надежная работа гидроцилиндра при минимально возможной высоте многорядного уплотнения. Исходя из этого, и были получены зависимости, связывающие между собой диаметр штока, высоту многорядного уплотнения и внутренний диаметр гильзы.

Дополнительные возможности по повышению надежности достигаются за счет того, что нажимная гайка расположена выше фланца. При сборке и разборке гидроцилиндра в этом случае предотвращается случайное повреждение нажимной гайки или штока при фиксации фланца относительно корпуса, например, при срыве гаечного ключа с гайки, которой фиксируют фланец относительно корпуса гидроцилиндра.

Дополнительные возможности по расширению области использования гидроцилиндра, особенно в длинномерных конструкциях, представляются за счет выполнения гидроцилиндра по меньшей мере с двумя многорядными уплотнениями, между которыми размещена кольцевая втулка, высота которой составляет от 1,0 до 1,2 высоты многорядного уплотнения, и за счет выполнения кольцевой втулки уплотнительного узла из двух частей, между которыми размещена с зазором относительно штока кольцевая вставка, высота которой равна высоте многорядного уплотнения. Выполнение гидроцилиндра с двумя и более многорядными уплотнениями позволяет в большей степени предотвратить возможное заклинивание штока в гильзе в результате перекоса штока, которое может возникнуть в процессе эксплуатации. При этом, естественно, повышается герметичность уплотнения штока относительно гильзы. Выполнение втулки с указанной выше высотой позволило найти оптимальное расстояние между многорядными уплотнениями, позволяющее обеспечить надежную работу гидроцилиндра без необоснованного увеличения его высоты. Выполнение кольцевой втулки составной из двух частей с размещением между частями втулки кольцевой вставки позволяет заранее заложить в конструкцию гидроцилиндра возможность установки еще по крайней мере одного многорядного уплотнения, что также позволяет использовать гидроцилиндр в длинномерных конструкциях при различных более или менее легких условиях его эксплуатации без переделки гидроцилиндра.

Таким образом достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - расширение области использования гидроцилиндра и повышение надежности работы гидроцилиндра.

На фиг.1 представлен продольный разрез гидроцилиндра, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - вид Б на фиг.1

Гидроцилиндр для передачи возвратно-поступательного и вращательного движений содержит корпус 1, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса 1, полый шток 2 с установленным на нем в нижней его части поршнем 3, формирующим в корпусе 1 подпоршневую 4 и надпоршневую 5 полости, перепускную трубу 6, размещенную в штоке 2 и формирующую в нем кольцевой 7 и осевой 8 каналы для подачи по ним рабочей жидкости под давлением. Осевой канал 8 штока 2 подключен к подпоршневой 4, а кольцевой 7 - к надпоршневой 5 полости корпуса 1. В стенке корпуса 1 выполнен перепускной канал 9 с клапаном 10, посредством которого надпоршневая полость 5 корпуса 1 сообщена с подпоршневой 4 в нижнем и промежуточном положениях поршня 3. Со стороны верхнего своего конца шток 2 уплотнен относительно корпуса 1 посредством уплотнительного узла, включающего зафиксированную в корпусе 1 посредством болтового соединения гильзу 11 с фланцем 12 и размещенные в кольцевом зазоре между штоком 2 и внутренней поверхностью гильзы 11 снизу вверх опорную втулку 13, многорядное уплотнение 14, нажимную втулку 15 и поджимную гайку 16. На гильзе 11 над фланцем 12 выполнен цилиндрический участок 17 с внутренней резьбой под нажимную гайку 16. Высота h нажимной втулки 15 составляет не менее высоты h₁ многорядного уплотнения 14. Высота h₁ многорядного уплотнения 14 составляет от 0,50 до 1,0 диаметра штока d. Внутренний диаметр d₁ гильзы 11 в месте установки многорядного уплотнения 14 составляет от 1,2 до 1,5 диаметра d штока.

Гидроцилиндр может содержать по меньшей мере два многорядных уплотнения 14, между которыми размещена кольцевая втулка 18, высота h₂ которой составляет от 1,0 до 1,2 высоты h₁ многорядного уплотнения 14. Кольцевая втулка 18 уплотнительного узла может быть выполнена из двух частей, между которыми размещена с зазором относительно штока 2 кольцевая вставка 19, высота h₃ которой равна высоте h₁ многорядного уплотнения 14.

Шток 2 неподвижно закреплен в конструкции машины, например бурильной машины. Через отверстия в верхней части штока 2 рабочая жидкость может поступать в кольцевой 7 или осевой 8 каналы штока 2, что вызывает поступление рабочей жидкости соответственно в надпоршневую 5 и подпоршневую 4 полости. При этом гильза 11 вместе с корпусом 1 в зависимости от того, в какую из полостей 4 или 5 поступает рабочая жидкость, осуществляет возвратно-поступательное перемещение вместе с инструментом, который устанавливают на гидроцилиндре. Наружный профиль корпуса в поперечном сечении имеет квадратную форму, что позволяет с помощью специального оборудования вращать корпус 1 вокруг продольной его оси. При достижении поршнем 3 крайнего нижнего положения срабатывает клапан 10 и через перепускной канал 9 подпоршневая полость 4 сообщается с надпоршневой полостью 5, что вызывает поступление рабочей жидкости из надпоршневой полости 5 в подпоршневую полость 4. В результате перемещение корпуса 1 вверх автоматически прекращается.

Изобретение может быть использовано в горной, нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется передача рабочему инструменту одновременно или поочередно вращательного и возвратно-поступательного перемещения.