УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ПОРШНЯ ПНЕВМОГИДРОЦИЛИНДРА ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ Российский патент 1997 года по МПК F15B15/06 

Изобретение относится к устройствам преобразования поступательного движения поршня пневмогидроцилиндра во вращательное для использования его, преимущественно, в области арматуростроения в качестве привода к комбинированному запорному устройству, размещающемуся в общем корпусе и состоящему из совмещенных между собой продольно перемещающегося запорного органа клапана и поворотно перемещающегося запорного органа крана, обеспечивающему два хода рабочей среды с возможностью поочередного использования каждого из них и, при необходимости, одновременного перекрытия обоих ходов.

Известно устройство для преобразования поступательного движения поршня гидроцилиндра во вращательное, которое взято за прототип.

Данное устройство позволяет применять его для приведения в действие арматуры с поворачивающимся запорным органом, но использовать его в качестве привода к комбинированному запорному не представляется возможным.

Техническим результатом от использования является расширение функциональных возможностей устройства преобразования поступательного движения поршня гидроцилиндра во вращательное путем возможности использования его в качестве привода для комбинированного запорного устройства.

На фиг.1 изображен продольный разрез изделия; на фиг.2 продольный разрез переключающего устройство изделия узел 1 (в положениях "а", "б", "в"), изображенный на фиг.1; на фиг. 3 поперечный разрез изделия А-А, изображенный на фиг. 1; на фиг. 4 схема расположения пазов в обойме изделия; на фиг. 5 схема рабочих положений комбинированного запорного органа в продольном сечении в положениях "г", "д", "е". на фиг.6 схема рабочих положений комбинированного запорного органа в поперечном сечении ( в положениях "г", "д", "е"); на фиг. 7 вариант автономного использования устройства.

Устройство преобразования поступательного движения поршня пневмогидроцилиндра во вращательное (см. фиг.1, 2, 3) состоит из верхнего 1 и нижнего 2 корпусов, жестко связанных между собой, поршня 3, расположенного в корпусе 1, и обоймы 4, размещенной в подшипниках 5 нижнего корпуса 2.

В поршне 3 жестко установлен шток 6, в котором также размещены цапфы: верхняя 7 и нижняя 8, состоящая из правой и левой частей. Верхняя цапфа 7 кинематически связана с продольным пазом 9, выполненным в поршне 3, а нижняя цапфа 8 (ее правая и левая части) кинематически связана соответственно с выполненными в обойме 4 правым 10 и левым 11 спиральными пазами посредством переключающего устройства 12, снабженного фиксатором положения 13. При этом правый спиральный паз 20 направлен в противоположную сторону относительно левого спирального паза 11, а с нижних и верхних сторон оба спиральных паза 10 и 11 выполнены плавно переходящими в верхний 14 и нижний 15 продольные пазы обоймы (для правого спирального паза 10) и верхний 16 и нижний 17 продольные пазы обоймы (для левого спирального паза 11 ) (см. фиг. 4.). Шток выполнен в продольном направлении из связанных байонетно и между собой подпружиненных силовой пружиной 18 и кинематически взаимодействующих нижней 19 и верхней 20 его частей.

Шток 6 и обойма 4 посредством двух разделенных между собой муфт 21 и 22 (состоящих каждая из полумуфт) выполнены жестко соединенными, причем шток с продольно перемещающимся запорным органом 23 клапан (являющимся дополнительным запорным органом), а обойма с поворотно перемещающимся запорным органом 24 крана (являющимся основным запорным органом).

Таким образом, шток 6 и обойма 4 (см. фиг.5) совместно составляют (с учетом корпуса 25 арматуры и муфты 21, 22) одно общее комбинированное запорное устройство, имеющее левый 26 и правый 27 патрубки (связанные через соответствующие выполненные в них седла с основным запорным органом 23), а также нижний 28 патрубок (связанный через соответствующее выполненное в нем седло с дополнительным запорным органом 24).

Нижняя часть 19 штока 6 удерживается от поворота через ее продольную прорезь 29 и связанный с ней штифт 30, расположенный в верхней части 20 этого же штока (см. фиг.2).

Переключающее устройство выполнено в виде планки, размещенной в прорези 31 (нижняя часть 19 штока 6), установленной на оси 32, на которой выполнены правая и левая цапфы 8, взаимодействующие с продольными 14, 15, 16, 17 и спиральными 10, 11 пазами обоймы 4, а также правая и левая впадины 33, кинематически взаимодействующей через зуб 34 с фиксатором положения 13, расположенным во впадине 35 (верхней 20 части штока 6) и подпружиненным пружиной 36 относительно дна 37 проточки 38 (выполненной в нижней части 19 штока 6), в которой размещена пружина 18, причем подпружиненный шарик 39 является стопором положения планки 12, входя в ее ответную впадину.

Работа устройства преобразования поступательного движения поршня пневмогидроцилиндра во вращательное обеспечивается подачей давления из управляющей сети в надпоршневую полость, образуемую поршнем 3 в корпусе 1.

За исходное положение для рассмотрения работы устройства возьмем такое его положение, когда поршень 3 находится в крайнем верхнем положении, левая цапфа 8 в левом продольном пазу 16, при этом запорный орган 24, находясь в положении "г" (фиг.5, 6), перекрывает поток рабочей среды, поступающей к патрубку 26, который, таким образом, не имеет возможности поступать в патрубки 27,28, а запорный орган 23, связанный с поршнем 3 через шток 6, будет также находиться в крайнем верхнем положении, причем переключающее устройство 1 с фиксатором 13 находятся в положении "а" (см. фиг.2), пружины 18 и 36 в свободном (разжатом до предварительного поджатия) положении и штифт 30 упирается в верхний торец прорези 29.

Под действием указанного выше давления из управляющей сети поршень 3 перемещает жестко соединенный с ним шток 6 и через муфту 21 связанный с ним запорный орган 23 в крайнее нижнее положение, т.е. до упора его в ответное ему седло корпуса 25 в районе патрубка 28.

При этом цапфа 7, перемещаясь по продольному пазу 9, будет удерживать шток 6 от поворота, т. е. в то время, когда левая цапфа 8, перейдя из продольного паза 16, начнет двигаться по спиральному пазу 11 в обойме 4 (а также и тогда, когда правая цапфа 8 будет двигаться по спиральному пазу 10).

В результате этого шток 6 в конце хода повернет обойму 4 против часовой стрелки на 90^o и войдет в продольный паз 17.

При дальнейшем движении штока и упоре запорного органа 23 в седло корпуса 25 верхняя часть 20 штока 6 перемещается относительно его нижней части 19, сжимая при этом пружины 18 и 36, вводя при этом фиксатор 13 в правую впадину 33 и осуществляя, таким образом, поворот переключающего устройства 12 на оси 32 по часовой стрелке, т.е. тем самым обеспечивается выход левой цапфы 8 из продольного паза 17 и вхождение правой цапфы 8 в продольный паз 15.

В это время положения запорных органов соответствуют положению "д" фиг. 5, 6, а (переключающего устройства 12 с фиксатором 13 "б" фиг. 2).

Таким образом, рабочая среда, поступающая к патрубку 26, имеет возможность поступать в патрубок 27, но не имеет возможности поступать в патрубок 28, т.к. он перекрыт запорным органом 23.

Для обеспечения возможности рабочей среде, поступающей к патрубку 26, поступать в патрубок 28 и не поступать в патрубок 27, т.е. для перевода запорных органов в положение "е" фиг.5, 6, необходимо давление из управляющей сети подать в подпоршневую полость поршня 3, а его надпоршневую полость соединить со сбросом давления.

Под действием указанного выше давления из управляющей сети поршень 3 перемещает соединенный с ним шток вверх, при этом верхняя его часть 20 первоначально двигается относительно неподвижной его нижней части 19 и позволяет разжиматься пружинам 18 и 36, причем последняя выводит зуб 34 фиксатора 13 из зацепления с правой впадиной 33 переключающего устройства 12.

После упора штифта 30 в верхнюю кромку прорези 29 обе части штока будут перемещаться вверх совместно, пружины 18 и 36 восстановят первоначальное разжатое положение (с предварительным поджатием), а правая цапфа 8 войдет в спиральный паз 10 обоймы 4 и, проходу по нему, обеспечит поворот этой же обоймы на 90^o против часовой стрелки, т.к. спиральный паз 10 выполнен направленным в противоположную сторону относительно спирального паза 11, что и обеспечивает поворот обоймы 4 в ту же (против часовой стрелки) сторону при движении штока 6 в верхнем направлении.

Поворот запорного органа 24 (связанного жестко с муфтой 22 с обоймой 4) прекращается с выходом правой цапфы 8 из спирального паза 10 обоймы 4, а после вхождения штока 6 в верхнем направлении, например, посредством упора поршня 3 в верхнюю часть корпуса 1 (его крышку).

Для возвращения устройства в исходное положение, т.е. для организации полного перекрытия потока рабочей среды, подводимого к трубопроводу 26 (исключающего тем самым ее поступление в патрубки 27, 28) и занятия при этом запорными органами положения "г" фиг.5, 6 в том числе, переключающим устройством 12 и фиксаторов 13 положения "а" фиг.2, необходимо снова перегнать поршень 3 в крайнее верхнее положение.

Для занятия устройством исходного положения повторяются описанные выше кинематические взаимодействия всех его подвижных частей, но только в обратном порядке (исходное положение, занимаемое частями устройства, описано выше).

Предлагаемая конструкция нового устройства преобразования поступательного движения поршня пневмогидроцилиндров во вращательное дает также возможность сократить продольный габарит устройства за счет преобразования обратного хода штока 6 и поворота обоймы 4 в прежнем направлении (т.е. 90 + 90^o) путем выполнения в поворачивающейся обойме 4 (взаимодействующей с поступательно перемещающимся штоком 6 через цапфы 8 правой и левой соответственно) второго спирального паза 11, направленного в противоположную сторону относительно имеющегося в обойме спирального паза 10.

Такое их взаимное расположение позволяет повернуться обойме 4 в том же направлении при движении штока 6 в обратном направлении при условии переключения цапфы 8 (правой или левой) посредством переключающего устройства 12 из одного паза в другой (при крайнем нижнем положении штока 6), для чего организован переход обоих спиральных пазов 10,11 в их крайних нижних частях) в продольные 14, 15, 16, 17 с противоположным их расположением относительно друг друга.

Таким образом, сокращая продольный габарит устройства, получаем также и сокращение материалоемкости конструкции.

Устройство также может быть использовано автономно, т.е. только для преобразования поступательного движении во вращательное.

Сущность изобретения: в корпусе размещен поршень со штоком. В обойме выполнены спиральные пазы противоположного направления. Цапфы взаимодействуют со штоком с возможностью исключения его проворота и поочередно взаимодействуют с пазами посредством переключающего устройства. Шток выполнен из двух частей, установленных последовательно и связанных между собой подпружиненным байонетным соединением. Пазы выполнены с плавно сопряженными с ними нижним и верхним осевыми участками. Связанная с обоймой цапфа размещена в штоке, жестко связана с переключающим устройством с возможностью углового перемещения совместно с ним относительно оси устройства для взаимодействия левой или правой частью с одним пазом в нижнем положении штока. Нижняя часть штока связана с продольно перемещающимся запорным органом, обойма - с поворотным запорным органом. Оба органа установлены в одном корпусе. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство преобразования поступательного движения поршня пневмогидроцилиндра во вращательное, содержащее корпус с размещенным в нем поршнем со штоком, обойму с выполненными в ней спиральными пазами противоположного направления, цапфы, взаимодействующие со штоком с возможностью исключения его проворота и поочередно взаимодействующие со спиральными пазами обоймы посредством переключающего устройства, отличающееся тем, что шток выполнен из двух частей, установленных последовательно и связанных между собой при помощи подпружиненного байонетного соединения, спиральные пазы обоймы выполнены с плавно сопряженными с ними нижним и верхним осевыми участками, при этом связанная с обоймой цапфа размещена в штоке, жестко связана с переключающим устройством с возможностью углового перемещения совместно с ним относительно оси устройства для взаимодействия своей левой или правой частью с одним из спиральных пазов обоймы в нижнем положении штока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть штока связана с продольно-перемещающимся запорным органом, а обойма связана с поворотным запорным органом, причем оба запорных органа установлены в одном корпусе.