Гідроциліндр керування затвором греблі

Реферат: Гідроциліндр керування затвором греблі містить рухомо встановлений на опорній рамі корпус гідроциліндра у вигляді циліндричної обичайки з верхнім та нижнім фланцями, оснащений торцевими кришками з ущільненнями, поршень, демпфуючий пристрій у вигляді втулки із крізними отворами на боковій поверхні та шток, зв'язаний з силовим вушком за допомогою сполучної ланки у вигляді двох напівмуфт з подовжніми фланцями, з'єднаними болтами. Верхній фланець корпуса гідроциліндра виконаний з криволінійною опорною поверхнею, а поршень та втулка демпфуючого пристрою виготовлені роздільними. На зовнішній поверхні втулки виконана кільцева проточка, яка дорівнює відповідній проточці, виконаній концентрично осьовому отвору поршня. Крім цього на кінці штока гідроциліндра, хвостовику силового вушка та у відповідних отворах напівмуфт з'єднувальної ланки виконано нарізь, наприклад трапецоїдну, а подовжні фланці напівмуфт з'єднувальної ланки в площині роз'ємну утворюють подовжні проміжки. UA 107091 U (12) UA 107091 U UA 107091 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі гідротехнічних споруд і може бути використана під час виготовлення гідравлічного рушія затвору греблі, наприклад гідроелектростанції. Для підйому затворів гідротехнічних споруд, а також для регулювання їх положення по висоті застосовують як правило спеціальні гідроциліндри, що мають великий робочий хід та забезпечують регулювання розташування затвору греблі по висоті. Відомий гідроциліндр, що складається з корпусу, штока і поршня з дросельним отвором і клапаном. Відомий гідроциліндр забезпечує регулювання швидкості переміщення поршня із штоком та зв'язаного з ним робочого органу - затвору греблі (див., наприклад, патент України № 60337, МПК 7 F15D 15/22, 2003, бюл. № 10, 2003). Під час використання відомого гідроциліндра для керування роботою затвору гідроспоруди, наприклад греблі гідроелектростанції, у разі аварійного опускання (скидання), затвор, що має великі габаритні розміри і вагу та переміщується з максимально можливою швидкістю, набуває великої кінетичної енергії. В крайньому нижньому положенні можливий удар нижньої кромки затвора по корпусу основи греблі та їх механічне пошкодження. Відома ж конструкція гідроциліндра забезпечує регулювання швидкості під час переміщення затвора, але не усуває можливості удару затвора по корпусу основи в момент аварійного закриття. Відомий також гідроциліндр затвора греблі, у якого поршень забезпечений демпфуючим пристроєм, що забезпечує демпфування (гальмування та плавну зупинку) затвора в кінці робочого ходу. Демпфуючий пристрій виконано у вигляді розташованої на торці поршня втулки з наскрізними отворами на циліндричній поверхні, а в прохідній торцевій кришці гідроциліндра додатково виконане внутрішнє кільцеве проточування, що має однакову з втулкою демпфуючого пристрою довжину. Втулка демпфуючого пристрою утворює зі штоком гідроциліндра та кільцевим проточуванням торцевої кришки рівномірні кільцеві проміжки. В кінці робочого ходу поршня гідроциліндра втулка демпфуючого пристрою заходить в кільцеве проточування торцевої кришки, при цьому відбувається замикання частини робочої рідини штокової порожнини. Робоча рідина під дією високого тиску перетікає крізь отвори в циліндричній поверхні втулки та вищезгадані кільцеві проміжки в трубопровід на зливання, забезпечуючи поступове зменшення швидкості руху поршня гідроциліндра та його плавну зупинку разом із затвором греблі (див. наприклад Патент України № 92576, МПК F16F 5/00, Бюл. № 16, 26.08.2014). За сукупністю суттєвих ознак, а саме наявності корпусу гідроциліндра з торцевими фланцями та торцевими кришками, поршня гідроциліндра з демпфуючим пристроєм у вигляді циліндричної втулки з наскрізними отворами, торцевої кришки з внутрішнім кільцевим проточуванням, рівної з циліндричною втулкою довжини, складена сполучна муфта, яка з'єднує хвостовик силового вушка із кінцем штока гідроциліндра, відомий гідроциліндр затвора греблі є найбільш близьким до заявленої корисної моделі, і може бути прийнятий за найближчий аналог. Істотними недоліками найближчого аналога є: - складність та висока трудомісткість виготовлення поршня гідроциліндра спільно з втулкою демпфуючого пристрою; - розташування опорного фланця гідроциліндра на корпусі гідроциліндра в його середній частині (на відстані від торців) знижують технологічність конструкції і значно збільшують трудомісткість і вартість виготовлення; - гайки і болти, що з'єднують поздовжні фланці напівмуфт сполучної муфти, а також їх різьба у процесі роботи гідроприводу затвору піддаються інтенсивній корозії, що погіршує можливість регулювання довжини робочого ходу гідроциліндра, а також збільшує трудомісткість і час на ремонт та заміну штока гідроциліндра і силового вушка. - гідроциліндр затвора греблі має великий робочий хід штока і відповідно велику довжину корпусу, тому верхня торцева кришка та датчики системи керування гідроприводом, у вертикально встановленого на опорній рамі гідроциліндра, розташовані на досить великій висоті (близько 5-6 метрів). Це так само збільшує трудомісткість і вартість виконання ремонтних робіт та обслуговування гідроциліндра і вимагає використання додаткових майданчиків обслуговування або спеціальних вантажопідйомних засобів. В основу корисної моделі поставлена задача зменшити трудомісткість виготовлення і технічного обслуговування гідроциліндра керування затвором греблі, шляхом вдосконалення конструкції елементів гідроциліндра, і за рахунок технічного результату, що складається в скороченні часу виконання та технологічних операцій з виготовлення деталей гідроциліндра та їх кількості, а також часу на виконання ремонтних робіт. Поставлена задача вирішується тим, що в гідроциліндрі керування затвором греблі, що містить рухомо встановлений на опорній рамі корпус гідроциліндра в вигляді циліндричної обичайки з верхнім та нижнім фланцями і з торцевими кришками з ущільненнями, поршень, 1 UA 107091 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 демпфуючий пристрій у вигляді втулки з наскрізними отворами на бічній поверхні і шток, зв'язаний з силовим вушком за допомогою сполучної ланки у вигляді двох напівмуфт з поздовжніми фланцями, що з'єднані болтами, згідно з корисною моделлю, верхній фланець корпусу гідроциліндра виконаний з криволінійною опорною поверхнею, а поршень і втулка демпфуючого пристрою виготовлені роздільними, при цьому на зовнішній поверхні втулки виконано кільцеве проточування, яке дорівнює відповідному кільцевому проточуванню, що виконане концентрично осьового отвору поршня, а на кінцях штока гідроциліндра та хвостовика силового вушка і у відповідних отворах напівмуфт з'єднувальної ланки виконано нарізь, наприклад трапецоїдну, а поздовжні фланці напівмуфт з'єднувальної ланки в площині роз'єму утворюють поздовжні проміжки. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом існує. Тільки завдяки тому, що в гідроциліндрі керування затвором греблі верхній фланець корпуса гідроциліндра виконаний з криволінійною опорною поверхнею, а поршень та втулка демпфуючого пристрою виготовлені роздільними, при цьому на зовнішній поверхні втулки виконано кільцеве проточування, яке дорівнює відповідному проточуванню, виконаному концентрично осьовому отвору поршня, а на кінці штока гідроциліндра та хвостовику силового вушка і у відповідних отворах напівмуфт з'єднувальної ланки виконано нарізь, наприклад трапецоїдну, а подовжні фланці напівмуфт з'єднувальної ланки в площині роз'ємну утворюють подовжні проміжки, скорочено час виконання та кількість технологічних операцій з виготовлення деталей гідроциліндра, а також часу на виконання ремонтних робіт, зменшено трудомісткість виготовлення та технічного обслуговування гідроциліндра керування затвором греблі. Виконання верхнього фланця корпуса гідроциліндра з криволінійною опорною поверхнею, яка взаємодіє з відповідною поверхнею опорної рами, зменшило висоту розташування верхньої торцевої кришки гідроциліндра та датчиків системи керування гідросистемою, що і дозволило отримати додатковий корисний результат, який полягає в підвищенні безпеки робіт з ремонту та обслуговування гідроциліндра. Корисна модель є промислово придатною, оскільки на ПАТ НКМЗ спроектований та виготовлений гідроциліндр керування затвором греблі гідроелектростанції із застосуванням заявленого технічного рішення. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на: - на фіг. 1 наведено схему гідроциліндра керування затвором; - на фіг. 2 - переріз А - А (на фіг. 1); - на фіг. 3 - місце Б - на фіг. 1; - на фіг. 4 - місце В - на фіг. 2. - на фіг. 5 - місце Γ - на фіг. 2. Гідроциліндр затвора греблі (див. фіг. 1) містить опорну раму 1, що жорстко закріплена на залізобетонній основі греблі, на яку спирається вертикально встановлений корпус гідроциліндра 2 з верхнім та нижнім фланцями 3 і 4 та з верхнею та нижньою торцевими кришками 5 і 6 відповідно. Шток гідроциліндра 7 з'єднаний з силовим вушком 8 за допомогою сполучної ланки 9, яка містить дві напівмуфти, що з'єднані між собою за допомогою болтових з'єднань. Силове вушко 8 з'єднане з підйомним вушком затвора 10 за допомогою шворня 11. Шворінь 11 забезпечений засобом фіксації від випадання. В середині корпуса гідроциліндра 2 (див. фіг. 2) встановлені поршень гідроциліндра 12 з демпфуючим пристроєм 13, що закріплені на штоку гідроциліндра 7 за допомогою гайки. Шток гідроциліндра 7 проходить через центральний отвір нижньої торцевої кришки 6. У нижній торцевій кришці 6 виконано внутрішню кільцеву проточку 14, яка взаємодіє з демпфуючим пристроєм 13. Корпус гідроциліндра 2, його верхня торцева кришка 5 та поршень гідроциліндра 12 утворюють поршневу порожнину 15. Поршнева порожнина 15 вільно сполучена з атмосферою за допомогою отвору, який виконаний у верхній торцевій кришці 5. Корпус гідроциліндра 2, нижня торцева кришка 6, поршень 9 та шток 7 утворюють штокову порожнину 16. Штокова порожнина 16 з'єднана за допомогою оливопроводів 17 з гідросистемою керування гідроциліндром та оливостанцією (фіг. 2 гідросистема керування та оливостанція умовно не показані). Поршень гідроциліндра 12 і нижня торцева кришка 6 оснащені засобами герметизації, що запобігають витіканню та перетіканню гідравлічної робочої рідини, наприклад оливи. Відмітними особливостями заявленої корисної моделі є: - верхній фланець 3 корпуса гідроциліндра 2 (див. фіг. 3) виконаний з криволінійною опорною поверхнею 18, наприклад сферичною, і спирається на підп'ятник опорної рами 1. Оснащення верхнього фланця 3 криволінійною опорною поверхнею 18 забезпечило не тільки самоцентрування гідроциліндра в опорній рамі 1 під час роботи, але підвищило технологічність 2 UA 107091 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 виготовлення корпуса гідроциліндра 2 та скоротило кількість технологічних операцій з виготовлення корпуса гідроциліндра та час їх виконання. - поршень гідроциліндра 12 та циліндрична втулка демпфуючого пристрою 13 виконані роздільними, у вигляді двох окремих деталей (див. фіг. 4). На зовнішній поверхні втулки демпфуючого пристрою 13 виконано кільцеве проточування 19. У поршні гідроциліндра 12 також виконано внутрішнє кільцеве проточування 20, що відповідне до кільцевого проточування 19 та розташоване концентрично відносно центрального отвору поршня 12. З'єднання поршня гідроциліндра 12 та втулки демпфуючого пристрою 13 виконано за допомогою посадки з натягом. Таке виконання поршня гідроциліндра 12 та демпфуючого пристрою 13 забезпечило скорочення часу виконання та кількості технологічних операцій з виготовлення поршня 12 та втулки демпфуючого пристрою 13 і зменшило трудомісткість та вартість їх виготовлення. - на кінці штока гідроциліндра 7 та у відповідному отворі з'єднувальної ланки 9 (см. фіг. 5) виконано трапецоїдну нарізь 21. На кінці хвостовика 8 та в сполученому отворі з'єднувальної ланки 9 також виконано трапецоїдну нарізь 22. Виконання з'єднань кінця штока гідроцілиндра 7 та хвостовика силового вушка 8 з відповідними отворами з'єднувальної ланки 9 різьбовими, забезпечило плавне регулювання довжини штока гідроциліндра. - продовжні фланці 23 і 24 напівмуфт з'єднувальної ланки 9, що з'єднані за допомогою болтових з'єднань 25 утворюють подовжні проміжки 26. Під час проведення ремонтних робіт, коли не можливо розкрутити болтові з'єднання 25, що пошкоджені корозією, за допомогою інструменту, який установлений у проміжок 26, виконують розрізання вищевказаних болтових з'єднань. Це скорочує час виконання ремонтних робіт. Працює заявлена корисна модель таким чином. Під час виконання монтажних робіт, корпус гідроциліндра 2 встановлюють у опорну раму 1. Верхній фланець 3 корпуса гідроциліндра 2 сферичною опорною поверхнею 18 спирається на підп'ятник опорної рами 1. Цим забезпечено розвантаження опорного вузла гідроциліндра від дії бокових сил та скручуючих моментів, що можуть виникати під час підйому та опускання затвору 10. Потрібну довжину штока 7 гідроциліндра встановлюють обертанням в ту чи іншу сторону з'єднувальної ланки 9. За допомогою болтових з'єднань 25 фіксують напівмуфти з'єднувальної ланки 9 від можливого розкручування. Піднімання затвора 10 греблі виконують подаванням робочої рідини (оливи) під тиском по трубопроводу 17 у штокову порожнину 15 гідроциліндра керування затвором греблі. Під дією високого тиску робочої рідини поршень 12 із штоком 7 та силовим вушком 8 і затвором 10 переміщуються вгору. Поршнева порожнина 15 гідроциліндра зв'язана з атмосферою за допомогою отвору, що виконаний у верхній торцевій кришці 5. Після досягнення затвором 10 заданої висоти підйому, подача робочої рідини в штокову порожнину припиняється. За допомогою золотникових клапанів системи керування гідроциліндром забезпечено зупинку та утримання затвору 10 на потрібній висоті. Цим забезпечено подачу потрібного потоку води, що надходить на турбіну гідроелектростанції. Змінюючи положення затвора 10 по висоті, за допомогою гідроциліндра керування затвором, забезпечують регулювання кількості води та відповідно швидкість обертання вала гідравлічної турбіни. У випадку виникнення аварійної ситуації, а також у разі повного знеструмлення привода гідроциліндра керування затвором греблі, опускання (закриття) затвора 10 відбувається під дією власної ваги. Для збільшення швидкості опускання затвора 10, додатково виконують відкачування робочої рідини із штокової порожнини 15. Швидкість опускання затвору при цьому може досягнути до 5,5 м/с. В кінці робочого ходу, під час опускання, відбувається повільне гальмування (демпфування) та зупинка затвора 10 у нижньому положенні без ударів об основу греблі. Зменшення швидкості руху затвора 10 забезпечено наступним чином (див. фіг. 4). В кінці робочого ходу втулка тормозного пристрою 13 заходить в кільцеву проточку 19 в нижній торцевій кришці 6. При цьому відбувається запирання частини робочої рідини із штокової порожнини 15. Робоча рідина стискається і під дією високого тиску, починає перетікати скрізь отвори, кільцевий проміжок між внутрішньою поверхнею втулки демпфуючого пристрою 13 та зовнішньою поверхнею штока 7 в кільцеву проточку 19 нижньої торцевої кришки 6 і далі, по трубопроводу 17, зливається в бак. Таке виконання гідроциліндра керування затвором греблі забезпечило не тільки повільне гальмування та зупинку затвора 10 у випадку аварійного скидання та скоротило час виготовлення його основних елементів і зменшило трудомісткість та вартість виготовлення. 3 UA 107091 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Гідроциліндр керування затвором греблі, що містить рухомо встановлений на опорній рамі корпус гідроциліндра у вигляді циліндричної обичайки з верхнім та нижнім фланцями, оснащений торцевими кришками з ущільненнями, поршень, демпфуючий пристрій у вигляді втулки із крізними отворами на боковій поверхні та шток, зв'язаний з силовим вушком за допомогою сполучної ланки у вигляді двох напівмуфт з подовжніми фланцями, з'єднаними болтами, який відрізняється тим, що верхній фланець корпуса гідроциліндра виконаний з криволінійною опорною поверхнею, а поршень та втулка демпфуючого пристрою виготовлені роздільними, при цьому на зовнішній поверхні втулки виконана кільцева проточка, яка дорівнює відповідній проточці, виконаній концентрично осьовому отвору поршня, крім того на кінці штока гідроциліндра, хвостовику силового вушка та у відповідних отворах напівмуфт з'єднувальної ланки виконано нарізь, наприклад трапецоїдну, а подовжні фланці напівмуфт з'єднувальної ланки в площині роз'ємну утворюють подовжні проміжки. 4 UA 107091 U 5 UA 107091 U 6 UA 107091 U 7 UA 107091 U 8 UA 107091 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9