ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано в гидравлических и пневматических системах.

Известны запорно-регулирующие устройства, содержащие корпус с седлом и проходным отверстием, запорный орган и систему перемещения, состоящую из пьезоэлемента, одним концом соединенного с корпусом, а другим с запорным органом, например: JP заявка N 608384 A, F 16 K 31/02, 1985, SU, а.с. N 1285248 A1, F 16 K 31/02, 1987; SU, а.с. N 1460510 A1, F 16 K 31/02, 1989.

Недостатком известных конструкций является малый диапазон регулирования расхода рабочей среды и малая надежность, т.к. в них для удержания запорного органа в заданном положении требуется постоянная подача управляющего напряжения.

Известно дроссельно-распределительное устройство по SU а.с. N 750200 A, F 16 K 31/02, 1980, выбранное в качестве прототипа, состоящее из корпуса с входными и выходными каналами, золотника и системы перемещения, выполненной в виде двух упруго укрепленных в корпусе и расположенных симметрично относительно оси золотника резонаторов V-образной формы, углы которых упираются в выемку золотника, а в свободных концах резонатора жестко закреплены пьезоэлементы, которые подключены к источнику питания высокочастотных колебаний.

Недостаток известного устройства - недостаточная надежность. В указанном устройстве передача движения от системы перемещения к золотнику осуществляется путем косых соударений угла V-образного резонатора о выемку золотника, что приводит к большим удельным нагрузкам в зоне контакта резонатора с золотником, т. к. контакт осуществляется по линии, и, как следствие, происходит быстрый износ контактирующих деталей, приводящий к нарушению передачи движения от системы перемещения к золотнику.

Задача изобретения - повышение надежности и увеличение ресурса работы устройства.

Технический результат достигается тем, что запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с входными и выходными каналами для рабочей среды, запорный орган и систему перемещения с пьезоэлементами, снабжено размещенным в корпусе подпружиненным подвижным упором, контактирующим с одним из пьезоэлементов, взаимодействующим с запорным органом, удерживаемым в фиксированном положении другим пьезоэлементом, причем запорный орган подпружинен относительно корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами для рабочей среды, расположенный в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения, запорный орган 4 с возвратной пружиной 5, систему перемещения с пьезоэлементом 6, контактирующим с подвижным упором 7, подпружиненным пружиной 8, и вторым пьезоэлементом 9, удерживающим запорный орган 4 в фиксированном положении.

Устройство работает следующим образом. При одновременной подаче импульса напряжения на пьезоэлементы 6 и 9 происходит резкое удлинение пьезоэлемента 6 и расширение пьезоэлемента 9, в результате чего запорный орган 4 освобождается от усилия удержания фиксирующим пьезоэлементом 9, а пьезоэлемент 6, "отталкиваясь" от подвижного упора 7, продвигает запорный орган на определенную величину в сторону перекрытия проходного сечения выходного канала 3, сжимая при этом пружину 5.

При снятии импульса напряжения пьезоэлемент 9 сжимается и фиксирует запорный орган в выдвинутом на определенную величину положении, а подвижный упор под действием пружины 8, перемещаясь вслед за запорным органом 4, выбирает зазоры между пьезоэлементом 6, упором 7 и запорным органом 4 - устройство снова готово для выполнения следующего цикла перемещения запорного органа на определенный шаг при подаче очередного импульса напряжения на пьезоэлементы.

При подаче импульсов напряжения только на пьезоэлемент 9 - запорный орган 4 освобождается от фиксирующего усилия и под действием пружины 5, усилие которой превышает усилие пружины 8, вместе с пьезоэлементом 6 и упором 7 перемещаются в сторону открытия выходного канала 3. Изменение напряжения и частоты следования импульсов позволяет управлять скоростью и величиной шага перемещения запорного органа.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности устройства и увеличении ресурса работы за счет применения в запорно-регулирующем устройстве подпружиненного упора, контактирующего с одним из пьезоэлементов, и кольцевого фиксирующего пьезоэлемента, что позволяет реализовать передачу усилия от пьезоэлемента к запорному органу по поверхности и в направлении, совпадающем с направлением движения и тем самым снизить удельные нагрузки в зоне контакта.

Изобретение относится к устройствам запорно-регулирующей арматуры и может быть использовано в пневмогидросистемах различных отраслей промышленности для повышения надежности за счет передачи усилия от пьезоэлемента к запорному органу по поверхности и в направлении, совпадающем с направлением движения. Это снижает удельные нагрузки в зоне контакта и увеличивает ресурс работоспособности. В корпусе с входным и выходным каналами для рабочей среды расположен с возможностью осевого перемещения запорный орган с возвратной пружиной. Система перемещения запорного органа включает один пьезоэлемент, контактирующий с подвижным подпружиненным упором, и другой пьезоэлемент, удерживающий запорный орган в фиксированном положении. 1 ил.

Запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с входными и выходными каналами для рабочей среды, запорный орган и систему перемещения с пьезоэлементами, отличающееся тем, что оно снабжено размещенным в корпусе подпружиненным подвижным упором, контактирующим с одним из пьезоэлементов, взаимодействующим с запорным органом, удерживаемым в фиксированном положении другим пьезоэлементом, причем запорный орган подпружинен относительно корпуса.