Гідростат

1. Гідростат, який містить раму, контейнер з циліндричними стінками, шток для створення тиску, який установлено з можливістю переміщення відносно контейнера, та силовий орган, який відрізняється тим, що гідростату надається кришка, нижня плита та шпильки для утримання кришки відносно нижньої плити, кришка гідростату зроблена з радіальними пазами для розміщення в них шпильок, нижня плита зроблена з отворами для шпильок, що мають форму витягнутих в радіальному напрямі овалів, розташованих відповідно пазам кришки, кришка має ущільнення, яке зроблено з можливістю невеликого вісьового переміщення відносно контейнера, шток встановлено з можливістю переміщення в кришці гідростату, силовому органу надано пристрій для кріплення до нього штоку та маніпуляцій кришкою гідростату. A (54) ГІДРОСТАТ 28680 швидковстановлюємих шпильок і з'єднання в одному блоці функції джерела високого тиску і маніпулятора кришки забезпечуються зниження матеріалоємності і швидкість збирання-розбирання і за рахунок цього підвищується продуктивність процесу і зручність експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що у гідростаті, який має раму, контейнер з циліндричними стінками, шток для створення тиску, встановлений з можливістю переміщення відносно контейнера і силовий орган, відповідно до винаходу, гідростату надається кришка, нижня плита та шпильки для утримання кришки відносно нижньої плити, кришка гідростату зроблена з радіальними пазами для розміщення в них шпильок, нижня плита зроблена з отворами для шпильок, що мають форму витягнутих в радіальному напрямі овалів, розташованих відповідно до пазів кришки, кришка має ущільнення, яке зроблено з можливістю невеликого осьового переміщення відносно контейнера, шток встановлено з можливістю переміщення в кришці гідростату, силовому органу надано пристрій для кріплення до нього штоку та маніпуляцій кришкою гідростату. Інша відзнака складається в тому, що діаметр штоку вибирається з умови забезпечення зусилля, необхідного для створення найбільшого тиску рідини, такого ж порядку, як і зусилля витягнення запирання кришки гідростату, при цьому робочий об'єм циліндричного отвору в кришці гідростату відповідає об'ємній усадці рідини в контейнері. Ще одна відзнака складається в тому, що пристрій для маніпуляцій кришкою наділено траверсою з направляючими, кришка встановлена з можливістю зміщення по направляючим в сторону від вісі і наділена налагодженим на граничний тиск 5…10 МПа керованим зворотним запобіжним клапаном, довжина шпильок вибрана з можливістю забезпечення граничної пружної деформації розтягнення шпильок на величину компенсації нерівномірності затяжки на них гайок при запиранні кришки гідростату. Відзнака складається і в тому, що шпильки наділено розташованими в нижній їх частині сферичними парами з радіусом сфери не менш 3-х діаметрів шпильок, розташованими між шпильками та циліндричною стінкою контейнера пружинами з штовхачами і приводною петлею з гнучкого матеріалу, що охоплює шпильки, один кінець якої закріплений нерухомо, а другий з'єднаний з приводом. Наявність радіальних пазів у кришці контейнера і так само розташованих овальних отворів в нижній плиті дозволяє шпилькам, що стягує їх, повертатися на 2…3° у вертикально-радіальній площині, виходити з пазів кришки та визволяти її без скручення гайок, що підвищує продуктивність роботи на гідростаті. Наявність ущільнення на кришці, яке дозволяє невелике осьове переміщення відносно контейнера, підвищує продуктивність обслуговування установки, тому що не треба кожного разу підтягувати гайки на шпильках, вибираючи зазор, який утворюється при одверненні шпильок в бік. При цьому також підвищується несуча здібність шпильок за рахунок рівномірної затяжки шпильок, тому що величина затяжки встановлюється один раз і фіксу ється контргайками. Наявність пристрою для кріплення штоку і кришки контейнера на штоці силового органу дозволяє з'єднати в одному органі функції джерела високого тиску і маніпулятора кришки, що приводить до зниження матеріалоємності і зміцнення конструкції гідростату. Вибір діаметра штоку, завдяки якому зусилля виконавчого органу, відповідного найбільшому тиску в контейнері, дорівнювалось би зусиллю, необхідному для маніпуляції кришкою контейнера, знижує матеріалоємність пристрою. Цьому ж сприяє вибір робочого об'єму циліндричного отвору, який дорівнює об'ємній усадці робочої рідини у контейнері при найбільшому тиску у кришці. Діаметр штоку знаходитьсяз співвідношення pd2 » FM , 4 Pmax де Рmax - найбільший тиск, d - діаметр штоку, FM - зусилля, необхідне для маніпуляції кришкою, визначене дослідним шляхом. Об'єм циліндричного отвору у кришці визначається з умови pd2 h » kV , 4 де d - діаметр отвору (діаметр штоку), k - коефіцієнт об'ємного стиснення, V - робочий об'єм контейнеру, h - глибина отвору. Наявність траверси з направляючими, які дозволяють зміщати кришку контейнера в бік від вісі пресування, збільшує робочий простір над контейнером без збільшення довжини ходу виконавчого органу, що дає можливість завантажувати у контейнер великі деталі. Вибір довжини шпильок, гранична пружна деформація розтягнення яких компенсувала б осьовий люфт стягуємих деталей при замкненні кришки гідростату, веде до підвищення технологічних можливостей і безпечної експлуатації гідростату за рахунок більш рівномірного навантаження на усі шпильки. Необхідна довжина шпильок знаходиться з умови p ×l D= ³ D1 , S ×E де D - абсолютна деформація шпильки; D1 - величина осьового люфту при навантаженні шпильок; р - найбільше робоче зусилля, припадаюче на шпильку; l - довжина шпильки; S - площа поперечного перерізу шпильки; Е - модуль пружності матеріалу шпильки. Джерела з'явлення осьового люфту при навантаженні шпильок: різноманітна пружна деформація гайок через неточність їх виготовлення, неприлягання контактних поверхонь гайок, шайб, плит за рахунок неточності виготовлення та забруднення. Наявність зворотного запобіжного клапану дозволяє усунути з контейнера газові виділення, які містяться в робочій рідині і просочуємих виробах. 2 28680 З досвіду, знищення газових пробок скрізь ущільнення кришки контейнера відбувається при тиску 5-10 МПа. Сферичні пари, які розташовані під нижньою плитою на шпильках, дозволяють шпилькам краще адаптуватися при навантаженні через наявність невеликої непаралельності між плитою та кришкою, зменшують вертикальне просідання верхніх шайб шпильок при звороті шпильок на 2-3°, що поширює технологічні можливості гідростату за рахунок підвищення несучої здібності шпильок і підвищує продуктивність процесу за рахунок зменшення осьового люфту кришки до затяжки, а також зменшення об'єму робочої рідини, яка доливається у контейнер. Благоприємний розподіл тиску у сферичній парі здійснюється при радіусі сфери, який дорівнює 3-м діаметрам шпильки. Наявність пружини з штовхачами, що розтягують шпильки від контейнера, і петлі гнучкого матеріалу, наприклад, тросу, один кінець якого закріплений нерухомо, а другий вибирається приводом, стягуючи шпильки до центра контейнера, звищує продуктивність праці на гідростаті при розведенні та зведенні шпильок. Гідростат зображений на фіг. 1. Контейнер 1 розміщений вертикально на нижній плиті 2, у який по колу радіально розміщені овальні отвори 3 для шпильок 4, що утримують кришку контейнера. Крім гайок 5, на нижній частині шпильок розташована сферична пара 6, 7, яка дозволяє шпилькам розвертатися у вертикально-радіальній площині відносно вісі контейнера на 3-5° з мінімальним просіданням верхньої шайби відносно кришки 8 контейнера. Кришка контейнера має калібруючу частку 9 з рухомим ущільненням 10, яка зануряється в контейнер, і радіальні пази 11, у які входять шпильки при підготовці гідростату до роботи. Крім того, у кришці зроблено циліндричний отвір 12, в якому ходить ущільнений шток 13 для створення тиску у контейнері. Порожнини циліндру і контейнера роз'єднані регулюючим зворотним клапаном 14, який пропускає робочу рідину з циліндру у контейнер та стримує її там при тиску 5…10 МПа. Шток закріплений в пристрою 15, котрий одночасно зв'язаний зі втулкою 16 для затискування кришки 8, наприклад, по типу байонетного замка. Пристрій 15 рухомо розташований у направляючих 17 траверси 18, котра закріплюється до штоку силового органу 19. Навколо контейнера розташовані пружини 20 (фіг. 2), які упираються в пари шпильок за допомогою скоб 21. Шпильки охоплені гнучким елементом 22, один кінець якого закріплений нерухомо, а другий вибирається лебідкою 23 з фіксацією у проміжних положеннях (фіг. 3). Гідростат працює таким чином. Вихідне положення - на фіг. 1. Шток силового органу переміщує донизу траверсу 18 і шток 13, який через клапан 14 переганяє рідину з порожнини циліндричного отвору 12 в контейнер 1. Внаслідок кришка 8 контейнера піднімається догори та упирається в шайби шпильок 4. Описаний рух штоком 13 повторюється з проміжним доливом робочої рідини у циліндр до досягнення необхідного тиску у контейнері. При цьому зворотний клапан 14 стримує рідину у контейнері аж до тиску 5-10 МПа, щоприводить до знищення повітряних пухирів з робочої порожнини контейнера. Після необхідної витримки виробів під тиском шток 13 витягується з циліндра. Клапан 14 переключається до режиму вільного випуску робочої рідини з контейнера, надлишок якої відбирається. Після цього силовий орган 19 за допомогою втулки 16 встромляє кришку 8 до контейнера 1. Під впливом пружини 20 і скоб 21 (фіг. 2) шпильки 4 повертаються на 3…5° (наскільки дозволяють овальні отвори 3) у вертикально-радіальних площинах, їх поверхи розходяться у радіальних напрямках і виходять з пазів 11 кришки контейнера. За допомогою втулки 16 шток силового органу приєднується до кришки 8 і підіймає її догори, відчиняючи контейнер. При необхідності піднята кришка зміщується по направляючих 17 на траверсу 18 в бік від вісі пресування. Зачинення контейнера виконується у зворотному порядку. Кришка повертається на вісь пресування та встромляється до упора в контейнер за допомогою силового органу. Вибираючи лебідкою гнучкий елемент, наприклад, трос і стягуючи петлю, повертають шпильки в радіальні пази кришки. В майбутньому цикл обробки повторюється. Приклад З використанням описаних пропозицій пропонуємий пристрій реалізований у вигляді дослідної установки для гідростатичної обробки матеріалів під тиском, наприклад, просочення пористих матеріалів та виробів з них. Установка містить гідростат, гідростанцію і трубопроводи (див. фото, фіг. 4). Габарити установки: довжина 2000 мм, ширина 1000 мм, висота 2500 мм. Маса установки 2500 кг. Розмір робочої камери: діаметр 300 мм, висота 550 мм, об'єм 40 л. Найбільший робочий тиск 100 МПа, час набору тиску 30 сек. Пропонуєме рішення може бути використане в різноманітних областях техніки. 3 28680 Фіг. 1 4 28680 Фіг. 2 Фіг. 3 5 28680 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 6