Пневмогідравлічний акумулятор з компенсатором гідроударів та коливань тиску

Реферат: Пневмогідравлічний акумулятор з компенсатором гідроударів та коливань тиску складається з балона та еластичної мембрани, яка розділяє балон на дві порожнини, верхня з яких заповнена газом, а нижня - робочою рідиною. При цьому балон має верхній штуцер для його зарядження газом та нижній штуцер для підключення до трубопроводу гідросистеми. До нижнього штуцера приєднаний компенсатор гасіння непередбачених механічних коливань тиску робочої рідини та гідроударів, виконаний у вигляді циліндрового жорсткого корпусу більшого діаметра, ніж трубопровід, заповненого вкладишами з пружного матеріалу, переважно кульками з маслобензостійкої гуми. UA 100564 U (54) ПНЕВМОГІДРАВЛІЧНИЙ АКУМУЛЯТОР З КОМПЕНСАТОРОМ ГІДРОУДАРІВ ТА КОЛИВАНЬ ТИСКУ UA 100564 U UA 100564 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до засобів акумулювання енергії робочої рідини, і може бути використана як джерело аварійного живлення окремих гілок гідросистеми при відмові або відключення гідроприводу. Відомий гідроакумулятор встановлений на трубопроводі, який має верхню частину у вигляді перекинутої чаші та нижню кришку, що мають в центрі отвори, через які пролягає трубопровід. Всередині посудини встановлена діафрагма у вигляді рупора, зовнішній край якої затиснутий між верхньою та нижньою частинами корпусу, а внутрішній - між верхньою частиною та кільцем, надітим на трубопровід. Діафрагма розділяє внутрішню порожнину гідроакумулятора на верхню камеру, наповнену газом та нижню камеру для робочої рідини. Корпус гідроакумулятора встановлено на трубопроводі, який має отвори для проходу робочої рідини у гідроакумулятор. Трубка нижньої частини гідроакумулятора, в якій розташована камера для робочої рідини, має канали. Для кріплення гідроакумулятора в положенні, при якому канали з'єднані з отворами в трубопроводі, трубопровід має упор та різьбу, на яку нагвинчується гайка [див. заявку Японії № 61-18041, з класу F15B 1/047, опубліковану у 1987 році в бюлетені "Винаходи країн світу", № 4, стор. 27]. Основним недоліком такого гідроакумулятора є складність конструкції, а також необхідність порушувати цілісність трубопроводу отворами. Зважаючи на те, що гідроакумулятор є допоміжним засобом, гідросистема може працювати і без нього, проте порушення цілісності трубопроводу виключає таку можливість. Найбільш близьким за своєю суттю та ефектом, що досягається, і який приймається за прототип, є найбільш розповсюджений традиційний пневмогідравлічний акумулятор, який складається з балона та еластичної мембрани, яка розділяє балон на дві порожнини, верхня з яких заповнена газом, а нижня - робочою рідиною, причому балон зверху має штуцер для зарядження газом, а знизу - штуцер для підключення до трубопроводу гідросистеми [див. Вспомогательные устройства гидросистемы. Раздел 7.4. Гидравлические аккумуляторы, стор. 10. - Електронний ресурс: http:// gidravl.narod.ru/vspomystr.html] або [див. Типы гидроаккумуляторов, стор. 2-4. - Електронний ресурс: http://www.hydac.com.ru.articlehydroaccumu-lators.html]. Основним недоліком відомого технічного рішення є обмеженість функціонально-технічних властивостей даного пневмогідравлічного акумулятора, оскільки в ньому відсутній компенсатор гідроударів надмірних або коливань тиску робочої рідини, які періодично виникають під час роботи гідроприводів (пульсація гідронасосів, нерівновага навантаження магістралей та робочих органів тощо), що неминуче призводить до передчасного виходу з ладу гідроакумулятора, переважно, через руйнування його еластичної мембрани. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення надійності та експлуатаційних властивостей пневмогідроакумулятора за рахунок гасіння непередбачених механічних коливань тиску робочої рідини та гідроударів шляхом оснащення балона гідрокомпенсатором з боку його підключення до трубопроводу гідросистеми. Поставлена задача вирішується тим, що пневмогідравлічний акумулятор, який складається з балона та еластичної мембрани, яка розділяє балон на дві порожнини, верхня з яких заповнена газом, а нижня - робочою рідиною, причому балон має верхній штуцер для його зарядження газом та нижній штуцер для підключення до трубопроводу гідросистеми, згідно з корисною моделлю, до нижнього штуцера приєднаний компенсатор гасіння непередбачених механічних коливань тиску робочої рідини та гідроударів, виконаний у вигляді циліндрового жорсткого корпусу більшого діаметра, ніж трубопровід, заповненого вкладишами з пружного матеріалу, переважно кульками з маслобензостійкої гуми. Такі компенсатори були розроблені та запатентовані заявником, мають досить просту й надійну конструкцію, дозволяють ефективно гасити гідроудари та коливання тиску робочої рідини в гідросистемах різного призначення [див. патенти України № 20498U, № 24312U, № 34923U, № 34924U, № 83285С2]. Як приклад, в даній пропозиції запропонований пневмогідравлічний акумулятор оснащений компенсатором за патентом України № 24312U, який виконаний у вигляді циліндрового жорсткого корпусу більшого діаметра, ніж трубопровід, з приєднаними до його торців штуцерами, заповненого вкладишами з пружного матеріалу, переважно кульками з мастилобензостійкої гуми, а також всередині корпус розділений на демпферувальні камери не менше ніж двома дисками з отворами для проходження робочої рідини, при цьому в кожному диску є тільки один отвір на його периферії, виконаний у вигляді сегмента, та отвори в суміжних дисках розташовані на діаметрально протилежних їх боках для зміни напряму руху потоку робочої рідини у гідрокомпенсаторі. Завдяки розширеному корпусу компенсатора та багаторазової зміні напряму руху потоку робочої рідини в ньому, рідина постійно омиває та взаємодіє з пружними вкладишами, якими 1 UA 100564 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 заповнена кожна демпфуюча камера. У разі появи гідравлічного удару або непередбачених механічних коливань тиску у гідросистемі, хвиля тиску, що виникає при цьому, повністю гаситься за рахунок дисипації енергії на вході рідини у корпус, зміни напряму її течії, а також внаслідок пружного стиснення вкладишів. Регулювання діапазону частот хвиль, що гасяться, і ступеня зниження їх амплітуди досягається варіюванням розмірами пружних кульок і їх жорсткості. Виконання вкладишів у вигляді пружних кульок гранично спрощує їх конструкцію і технологію виготовлення, проте вони можуть бути й іншої форми. Ще більшою мірою спрощується технологія виготовлення вкладишів довільної форми. Таким чином, оснащення пневмогідроакумулятора компенсатором гідроудару та коливань тиску у гідросистемі дозволяє досягти певного технічного результату, зазначеного у основі поставленої задачі. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з кресленнями, де зображено наступне: фіг. 1 - запропонований пневмогідравлічний акумулятор з компенсатором для гасіння механічних коливань тиску та гідравлічних ударів, встановленим зовні балона, загальний вигляд, частковий розріз; фіг. 2 - те ж саме, з компенсатором, встановленим всередині балона; фіг. 3 - конструкція трубчастого компенсатора, поздовжній розріз; фіг. 4 конструкція тарельчастого компенсатора, поздовжній розріз. Запропонований пневмогідравлічний акумулятор складається з балона 1 та еластичної мембрани 2, яка розділяє балон 1 на дві порожнини, верхня порожнина 3 заповнена газом, переважно, азотом, а нижня порожнина 4 заповнена робочою рідиною. Балон 1 має верхній штуцер 5 для його зарядження газом, та нижній штуцер 6, до якого приєднаний компенсатор 7 гасіння непередбачених механічних коливань тиску робочої рідини та гідроударів, який, в свою чергу, підключений до трубопроводу 8 гідросистеми. Вказаний компенсатор 7 може мати трубчасту (поздовжню) конструкцію та розташовуватися зовні балона 1 (фіг. 1), або тарілчасту (плоску розширену) конструкцію та розташовуватися всередині балона 1 (фіг. 2). Це не ніяким чином не впливає на сутність пропозиції та не змінює властивості пневмогідроакумулятора. Компенсатор 7 складається (як приклад) з циліндричного жорсткого корпусу 9 більшого діаметра, ніж діаметр трубопроводу 8 гідросистеми. Корпус 9 компенсатора 7 може бути і не циліндричним, проте циліндрична його форма найбільш технологічна у виготовленні. Всередині корпус 9 заповнений вкладишами з пружного матеріалу, виконаних, наприклад, у вигляді кульок 10 з мастилобензойстійкої гуми. Всередині корпус 9 також роздільний на демпфуючі камери 11 не менше двома дисками 12 з отвором 13 для проходу робочої рідини. У кожному диску 12 є тільки один отвір 13 на його периферії, виконаний у вигляді сегменту (найбільш технологічно виготовляти). Отвори 13 в суміжних дисках 12 розташовані на діаметрально протилежних їх боках для зміни напряму руху потоку робочої рідини у корпусі 9 компенсатора 7. Запропонований пневмогідравлічний акумулятор з компенсатором гідроударів та коливань тиску працює в такий спосіб. Верхня порожнина 3 заповнена стислим газом з деяким початковим тиском зарядки. В циклі зарядки при подачі в нижню порожнину 4 робочої рідини через компенсатор 7, об'єм верхньої порожнини 3 зменшується, внаслідок чого тиск газу збільшується, сягаючи в кінці зарядки рідиною деякого заданого максимального значення. В циклі розрядки робоча рідина витікає з нижньої порожнини 4 через компенсатор 7 в трубопровід 8, об'єм верхньої порожнини 3 збільшується, тиск газу зменшується до початкового тиску зарядки. При виникненні гідравлічного удару або механічних коливань тиску, хвиля підвищеного тиску робочої рідини, в першу чергу, стикається з першою демпфуючою камерою 11, де частково (пікові навантаження) гаситься за рахунок дисипації енергії в розширеній частині корпусу 9. Далі, частина неврівноваженого потоку робочої рідини, що "проскочила", стикається з кульками 10, які, завдяки своїй піддатливості (пружності матеріалу), розсіюють хвилю енергії ще в більшій мірі. При подальшому просування потоку рідини по корпусу 9 компенсатора 7, через багаторазову зміну напрямку та дії кульок 10, її тиск вирівнюється до прийнятного рівня і сталим рухом потрапляє у нижню порожнину 4. Таким чином, компенсатор 7 дозволяє повністю погасити гідравлічний удар або механічні коливання тиску за рахунок одночасної дії трьох чинників, а саме: дисипації енергії при переході з однієї демпфуючої камери 11 в іншу, багатократної зміни потоку протікання робочої рідини і пружності матеріалу кульок 10. До технічних переваг пропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: урівноваження сил та навантажень у гідросистемі за рахунок оснащення пневмогідроакумулятора компенсатором гідроударів та надмірних коливань тиску; 2 UA 100564 U 5 можливість демпфування пульсацій при роботі гідроприводів з тієї ж причини; покращення експлуатаційних властивостей пневмогідроакумулятора за рахунок нечутливості до гідроударів та надмірних коливань тиску у гідросистемі; підвищення надійності роботи пневмогідроакумулятора внаслідок відсутності впливу коливань тиску на мембрану; збільшення ресурсу роботи с тієї ж причини. Економічний та соціальний ефекти від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок збільшення терміну використання пневмогідроакумулятора без ремонту та заміни зношених деталей. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Пневмогідравлічний акумулятор з компенсатором гідроударів та коливань тиску, який складається з балона та еластичної мембрани, яка розділяє балон на дві порожнини, верхня з яких заповнена газом, а нижня - робочою рідиною, причому балон має верхній штуцер для його зарядження газом та нижній штуцер для підключення до трубопроводу гідросистеми, який відрізняється тим, що до нижнього штуцера приєднаний компенсатор гасіння непередбачених механічних коливань тиску робочої рідини та гідроударів, виконаний у вигляді циліндрового жорсткого корпусу більшого діаметра, ніж трубопровід, заповненого вкладишами з пружного матеріалу, переважно кульками з маслобензостійкої гуми. 3 UA 100564 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 4