Результат интеллектуальной деятельности: Мультипликатор двойного действия

Изобретение относится к гидросистемам транспортных средств, содержащим системы низкого давления газа, применяемым в преобразователе давления непрерывного действия, например в гидравлических передачах с гидродвигателем или в мультипликаторах с возвратно-поступательным движением, и может найти применение в гидросистемах транспортных средств для преобразования давления газа от бортового источника в источник необходимого давления жидкости.

Известны различные гидросистемы в зависимости от назначения:

1. Самолет Ли-2: техническое описание (пассажирский и транспортный варианты) / Отв. ред. Д.П. Солоухин. - Оборонгиз, 1947. - С. 130-135.

Недостатки:

- в гидравлической системе самолета с обеспечением давления от мотопомпы резервный бак подпитки - гидрокомпенсатор, бак высокого давления - гидроаккумулятор, гидроузлы и коммуникации разнесены по самолету в связи с компоновкой, что приводит к энергетическим потерям при высоком сопротивлении магистралей и нагреву рабочей жидкости.

2. Лаптев Ю.Н. Гидросистемы высоких давлений / Под ред. Ю.Н. Лаптева. - М.: Машиностроение, 1973. - С. 5-7; 8; 9. Рис. 3, 4.

Указанные мультипликаторы обладают прикладными преимуществами или недостатками в зависимости от принятой схемы и не носят универсального значения: в каждом отдельном случае выбирается оптимальный вариант из условий работы, надежности, массы, ресурса и пр.

Основные недостатки:

- устройства предусматривают конструкцию преобразователей давления для стационарных установок, вследствие чего имеют большие размеры и массу;

- устройства не могут быть использованы для непрерывной работы из-за нагрева рабочей жидкости, в противном случае требуются специальные охладители.

В предлагаемом изобретении за прототип принимается гидромультипликатор ГМ-4000 [2. Лаптев Ю.Н. Гидросистемы высоких давлений / Под ред. Ю.Н. Лаптева. - М.: Машиностроение, 1973. - С. 35-37; 50. Рис. 15.] с механизмом реверсирования, системой подпитки в линии низкого давления - гидрокомпенсатором, клапаном-регулятором высокого давления - гидроаккумулятором, фильтром, группой обратных клапанов (всасывания-нагнетания), противочастотными блоками и технологическими штуцерами.

Прототип обладает следующими недостатками наряду с указанными в аналоге [2]:

- система собрана из отдельных узлов, большинство которых выполнены из стали, как и трубопроводы связывающих их коммуникаций, без учета оптимизации теплового баланса и теплопроводности примененных материалов, а при отсутствии в системе устройства охлаждения рабочей жидкости имеет место ускоренный перегрев системы в целом; занижены ее ресурс и удельная мощность;

- обвязка трубопроводами не способствует лучшим динамическим свойствам и частотной устойчивости элементов системы, в частности обратных клапанов, что также снижает надежность и ресурс;

- сопротивления коммуникаций сопровождаются увеличенными потерями энергии при перекладке насоса, что требует повышенной производительности гидроаккумулятора и соответственно массы.

Целью изобретения является создание мультипликатора двойного действия повышенной надежности и ресурса, исключающего перегрев, с улучшенными динамическими свойствами и частотной устойчивостью системы, снижением массы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство скомпоновано в блоке из узлов мультипликатора двойного действия, выполненных из материала с повышенной теплопроводностью и низкой плотностью - Al-сплав - при тепловом взаимодействии встречных потоков газа и рабочей жидкости, располагая при этом холодные газовые полости в центре между нагретыми жидкостными, чем обеспечивается тепловой баланс системы; обратные клапаны содержат демпфирующие полости с дроссельными отверстиями. Применены клапаны повышенной устойчивости к колебаниям с демпфирующей дросселируемой полостью за клапаном. Износостойкость трущихся пар в системе по Al-сплаву обеспечивается подбором твердости соответствующих поверхностей: одна - твердое анодирование, другая - анодное оксидирование с твердостью основного материала.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1-6 представлен мультипликатор двойного действия, преобразующий низкое давление газа в высокое давление жидкости, содержащий мультипликатор 1 с корпусом 2, дифференциальным поршнем 3 с плунжерами 4, 5, механизмом реверсирования 6, блоками клапанов 7, 8 с обратными клапанами 9, полостями всасывания-нагнетания жидкости, попеременно - 10, 11, гидрокомпенсатор 12, гидроаккумулятор 13, фильтр 14, полости входа-выхода газа, попеременно - 15, 16, полость газа 17 - подпорная от давления выхода газа, полость газа 18 - подпорная от давления входа газа, канал 19, связывающий коммуникации линии всасывания с полостями 10, 11 попеременно, канал 20, связывающий коммуникации линии нагнетания с полостями 10, 11 попеременно, полости 21, 22, 23 - для смазки. Клапаны 9 содержат демпфирующие полости П с дроссельными отверстиями d. Устройство по полостям 10, 11 укомплектовано технологическими штуцерами 24, 25 для отработки в составе объекта применения.

Особенности предлагаемого устройства следующие: в центре компоновки устройства расположен мультипликатор 1 как узел с наибольшим тепловым воздействием и теплообменом между расходным газом и конструкцией. Гидрокомпенсатор 12, гидроаккумулятор 13, фильтр 14 максимально приближены к расходным газовым полостям 15, 16 в том же корпусе 2, что и дифференциальный поршень 3; обратные клапаны 9 в составе блоков клапанов 7, 8 компактно и технологично дополняют линии всасывания и нагнетания, а демпфирующие полости П с дроссельными отверстиями d гасят частотные колебания клапана при открытии.

Принцип действия мультипликатора двойного действия.

Обеспечение непрерывной работы мультипликатора аналогично описанному в устройстве с дифференциальным поршнем и реверсивным золотником [2. Лаптев Ю.Н. Гидросистемы высоких давлений / Под ред. Ю.Н. Лаптева. - М.: Машиностроение. - 1973. - С. 7-9; 27-29; 35-38; 50-54.]: функционирование мультипликатора обеспечивается подачей давления газа в полости 15, 16 - попеременно, посредством механизма реверсирования 6; при перемещении поршня 3 - попеременно влево или вправо, плунжерами 4, 5 - попеременно происходит всасывание жидкости через полости гидрокомпенсатора 12, канал 19, клапаны 9 и полости 10; одновременно с тем через противоположную полость 11, клапаны 9, канал 20 и связанные с ними полости гидроаккумулятора 13 и фильтра 14, плунжеры 4, 5 попеременно вытесняют жидкость высокого давления к исполнительному механизму. При движении поршня 3 в противоположную сторону цикл повторяется. Пульсации в линии нагнетания и снижение давления при реверсе мультипликатора выравниваются до допустимых значений гидроаккумулятором 13; гидрокомпенсатор 12 компенсирует температурные изменения объема жидкости при хранении в составе объекта, снижает пульсации давления, а также обеспечивает давление в линии всасывания до требуемых значений открытия обратных клапанов и для исключения кавитации. Фильтр 14 исключает попадание случайных посторонних частиц в гидропривод.

Изобретением достигается повышение компоновочных и эксплуатационных возможностей и упрощение конструкции блока мультипликатора. Технический результат по сравнению с прототипом:

- обеспечен тепловой баланс с устойчивым удержанием температуры жидкости от максимально допустимой ниже на 15°С;

- на порядок повышен ресурс;

- снижена масса до 30%;

- улучшены динамические свойства системы и повышена надежность. Мультипликатор устойчив к ударным и вибрационным нагрузкам. Все перечисленное подтверждено автономными и стендовыми испытаниями в составе объекта.

Таким образом, благодаря блочной компоновке мультипликатора, применению материала с повышенной теплопроводностью и низкой плотностью улучшены эксплуатационные свойства системы: обеспечен тепловой баланс и устойчивый допустимый уровень температуры рабочей жидкости; повышен ресурс; значительно снижена масса; улучшены динамические параметры системы и в целом повышена надежность.

Мультипликатор двойного действия может быть выполнен с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Источники, принятые во внимание

1. Самолет Ли-2: техническое описание (пассажирский и транспортный варианты) / Отв. ред. Д.П. Солоухин. - Оборонгиз, 1947. - С. 130-135.

2. Лаптев Ю.Н. Гидросистемы высоких давлений / Под ред. Ю.Н Лаптева. - М.: Машиностроение, 1973. - С. 5-9, 27-29, 35-38, 50-54. Рис. 3, 4, 15.

3. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов / Т.М. Башта. - М.: Машиностроение. - 1967.

4. Гамынин Н.С. Основы следящего гидравлического привода / Н.С. Гамынин. - М.: Оборонгиз. - 1962.

5. Патент на изобретение RU №2583568 С2, МПК F04B 49/00. Механизм реверсирования мультипликатора с автоматическим управлением возвратно-поступательным движением рабочего цилиндра / Шестаков С.А., Резников Г.С., Ивашин А.Ф., Страхов А.Н. - (08.07.2014). Опубл. 10.05.2016. Бюл. №13.