ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 1997 года по МПК F15B15/10 

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам, предназначенным для управления механизмами с поступательным перемещением штоков рабочих органов, более конкретно, к пневматическим исполнительным механизмам, управляющим трубопроводной арматурой.

Известен пневматический исполнительный механизм (привод) (Гуревич Д.Ф. и Шпаков О.Н. Справочник конструктора трубопроводной арматуры, Л. Машиностроение, 1987, с. 287, рис. 3.64). Привод состоит из корпуса, выполненного из двух половин, газонепроницаемой мембраны, опорной плиты, штока, одной пружины, стойки, в которой размещена гайка для регулировки установочного усилия сжатия пружины.

Недостатком указанного привода являются невозможность использования такой конструкции для регулирования пружин количеством более одной, а также значительные габариты, определяемые размерами пружины.

Известен пневматический исполнительный механизм (патент ЕПВ N 0098436), выбранный в качестве прототипа.

Механизм содержит выполненный из двух половин корпус, соединенный с установленной в нем опорной плитой газонепроницаемой мембраной, выполненной с возможностью возвратно-поступательного движения со стороны закрепленного на ней штока, и винтовые пружины для создания возвратно-поступательного движения, а в верхней и/или нижней половине корпуса выполнены штуцеры для подачи рабочей среды.

Недостатком указанного пневматического исполнительного механизма является невозможность плавного (бесступенчатого) изменения перестановочного усилия сжатия пружин без разборки корпуса механизма, т.е. невозможность корректировки перестановочного диапазона (давления рабочей среды), при котором осуществляется движение штока во время передачи рабочей среды от начала и до окончания его движения.

Настоящее изобретение решает задачу корректировки значения перестановочного усилия как механизма нормально открытого, так и механизма нормально закрытого действия без их разборки. Это позволяет снизить класс точности изготовления деталей механизма, что, в свою очередь, приводит к снижению трудоемкости изготовления изделий в целом. Возможность изменения величин начала и окончания перестановочного диапазона расширяет область применения механизма.

Указанная задача достигается за счет того, что пневматический исполнительный механизм, содержащий выполненный из двух половин корпус, соединенный с установленной в нем опорной плитой газонепроницаемой мембраной, выполненной с возможностью возвратно-поступательного движения со стороны закрепленного на ней штока, и винтовые пружины для создания возвратного усилия, а в верхней и/или нижней половине корпуса выполнены штуцеры для подачи рабочей среды, отличается тем, что в нижней половине корпуса или в стойке, на которой закреплена нижняя половина корпуса, установлена с возможностью аксиального перемещения относительно корпуса опорная втулка, снабженная двумя опорными поверхностями, а в нижней части штока выполнен бурт. Кроме того, между нижней половиной корпуса или стойкой и опорной втулкой размещено неподвижное упругое уплотнение.

На фиг. 1 изображен пневматический исполнительный механизм нормально открытого действия, фиг. 2 нормально закрытого действия.

Пневматический исполнительный механизм содержит корпус, состоящий из двух половин имеющих тарельчатую форму, крышки 1 и нижней половины 2 корпуса, соединенных между собой крепежными элементами. Внутри корпуса расположена газонепроницаемая мембрана 3, которая соединена с опорной плитой 4 крепежным элементом, например, болтом. Между опорной плитой 4 и штоком 6, имеющим бурт 7, размещены промежуточные втулки 8 и 9. Крепежный элемент 5 и шток 6 соединены между собой посредством резьбы. Цилиндрические пружины 10 одним торцом установлены в одной из половин корпуса 1 или 2, другим в опорную плиту 4 через промежуточные опоры 11. Нижняя половина 2 корпуса посредством болтов 12 закреплена на стойке 13, в которой размещена опорная втулка 14, имеющая опорные поверхности 15 и 16 и зафиксированная в стойке 13 посредством резьбы 17 и неподвижного упругого уплотнения 18. Шток 6 в опорной втулке 14 уплотнен с помощью подвижного уплотнительного элемента 19.

Возможно исполнение опорной плиты 4 и промежуточной втулки 8 как единого целого (как один конструктивный элемент).

Представленная на фиг. 1 и 2 конструкция пневматического исполнительного механизма является одним из возможных вариантов его исполнения, другим, например, может быть конструкция, представленная в патенте ЕПВ N 0098436.

В механизме нормально открытого действия (фиг. 1), в котором мембрана 3 в исходном состоянии (при отсутствии давления рабочей среды) находится в верхнем положении, между крепежным элементом 5 и крышкой 1 корпуса имеется гарантированный зазор, а опорная поверхность 16 опорной втулки 14 контактирует с буртом 7 штока 6.

В механизме нормально закрытого действия (фиг. 2), в котором мембрана 3 в исходном состоянии (при отсутствии давления рабочей среды) находится в нижнем положении и промежуточная втулка 9 контактирует с опорной поверхностью 15 опорной втулки 14.

Пневматический исполнительный механизм нормально открытого действия (фиг. 1) работает следующим образом.

Через штуцер в крышке 1 корпуса подается рабочая среда (воздух). Когда давление над газонепроницаемой мембраной 3 превышает усилие противодействия пружин 10, газонепроницаемая мембрана 3 вместе с опорной плитой 4, промежуточными втулками 8 и 9 и штоком 6 начнет перемещаться вниз. С увеличением рабочей среды будет осуществляется дальнейшее перемещение подвижных деталей и будет увеличиваться степень сжатия пружин 10.

Движение подвижных деталей прекращается когда промежуточная втулка 9 достигнет опорной поверхности 15 опорной втулки 14. При этом положении деталей механизм будет находиться в закрытом положении. Между буртом 7 штока 6 и опорной поверхностью 16 опорной втулки 14 образуется зазор на величину совершенного хода.

Величина давлений рабочей среды, при которых начинается и заканчивается движение подвижных деталей, называется перестановочным диапазоном, а соответствующие усилия пружин перестановочным усилием, которые определяются степенью поджатия пружин 10.

Для изменения величины перестановочного усилия необходимо развернуть опорную втулку 14 по резьбе 15 в стойке 13. При этом в соответствии с аксиальным смещением опорной втулки 14 осуществляется смещение штока 6, удерживаемого от перемещения вверх под воздействием пружин 10 буртом 7 контактирующим с опорной поверхностью 16 опорной втулки 14. Опорная втулка 14 от самопроизвольного разворота удерживается неподвижным упругим уплотнением 18.

Для открывания рабочая среда из полости над мембраной 3 сбрасывается через штуцер в крышке 1 корпуса. Давление над мембраной 3 снижается и подвижные детали (газонепроницаемая мембрана 3 вместе с опорной плитой 4, промежуточными втулками 8 и 9 и штоком 6) под воздействием энергии сжатых пружин 10 перемещаются вверх до соприкосновения бурта 7 с опорной поверхностью 16 опорной втулки 14.

Пневматический исполнительный механизм нормально закрытого действия (фиг. 2), принцип действия которого аналогичен описанному выше, работает следующим образом.

Газонепроницаемая мембрана 3 вместе с опорной плитой 4, крепежным элементом 5, промежуточными втулками 8 и 9 и штоком 6 начнет перемещаться вверх когда давление под мембраной 3 превысит значение установочного усилия пружин 10.

Движение подвижных деталей превращается когда бурт 7 штока 6 достигнет опорной поверхности 16 опорной втулки 14. При этом положении деталей механизм будет находиться в открытом положении.

Для закрывания рабочая среда из полости под мембраной 3 сбрасывается через штуцер в нижней половине 2 корпуса. Давление под мембраной 3 снижается и подвижные детали под воздействием энергии сжатых пружин 10 перемещается вниз до соприкосновения промежуточной втулки 9 с опорной поверхностью 15 опорной втулки 14.

Изменение величины перестановочного усилия производится аналогично описанному выше, при этом передача усилия на пружины 10 осуществляется через опорную поверхность 15 опорной втулки 14, промежуточную втулку 9, опорную плиту 4 опоры 11.

Изобретения относится к области машиностроения, и устройствам, предназначенным для управления механизмами с поступательным перемещением штоков рабочих органов. Сущность изобретения: заключается в том, что в пневматическом исполнительном механизме, содержащем корпус, выполненный из двух половин и диафрагму с опорной плитой и штоком в нижней части корпуса (или стойке, на которой закреплена нижняя половина корпуса) установлена с возможностью аксиального перемещения относительно корпуса опорная втулка, снабженная двумя опорными поверхностями, шток в нижней части снабжен буртом, а между нижней половиной корпуса или стойкой и опорной втулкой размещено неподвижное уплотнение, что позволяет без разборки механизмов корректировать перестановочное усилие пружин, снизить класс точности изготовления деталей механизмов, и, следовательно, снизить трудоемкость изготовления изделия в целом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневматический исполнительный механизм, содержащий выполненный из двух половин корпус, соединенный с установленной в нем опорной плитой газонепроницаемой мембраной, выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения со стороны закрепленного на ней штока, и винтовые пружины для создания возвратного усилия, а в верхней и/или нижней половине корпуса выполнены штуцеры для подачи рабочей среды, отличающийся тем, что в нижней половине корпуса или в стойке, на которой закреплена половина корпуса, установлена с возможностью аксиального перемещения относительно корпуса опорная втулка, снабженная двумя опорными поверхностями, а в нижней части штока выполнен бурт. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что между нижней половиной корпуса или стойкой и опорной втулкой размещено неподвижное упругое уплотнение.