ЭЛЕКТРОПНЕВМОКЛАПАН Российский патент 2003 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к области пневмогидроарматуры, а именно к электромагнитным распределительным устройствам.

Известны электромагнитные клапаны и похожие по выполняемым функциям устройства, предназначенные для управления пневмогидропривода путем регулирования потока рабочего тела на выходе из силовых цилиндров пневмогидропривода, например [1].

Данное устройство как часть воздушно-динамического рулевого привода содержит поворотный электромагнит, на оси которого укреплен поворотный диск, перфорированный радиальными пазами, основание с каналами, связанными с рабочими полостями привода, на котором установлен неподвижный перфорированный диск, соосно подвижному. Перфорация в дисках выполнена так, что когда электромагнит притягивает якорь к одному из упоров, на одном секторе обоих дисков пазы совпадают, образуя проходное сечение, на другом секторе пазы перекрываются перемычками, закрывая проход воздуха, и наоборот при повороте якоря электромагнита в другую сторону.

Недостатком данного устройства является сложность настройки и невозможность работы на больших давлениях. Это вызвано упругими деформациями подвижного диска и его оси. Ужесточение подвижной системы приводит к увеличению массы и времени срабатывания устройства.

Известен электромагнитный запорный клапан [2] , наиболее близкий к предлагаемому решению. Он содержит электромагнитный привод втяжного соленоидного типа с якорем, выполненным в виде шарика. По оси сердечника выполнен канал подвода рабочего тела, оканчивающийся седлом под шарик, который выполняет роль затвора. При срабатывании электромагнита шарик-затвор притягивается к седлу и перекрывает проходное сечение данного клапана, преодолевая давление рабочей среды.

Недостатками данного устройства являются небольшое проходное сечение, неразгруженность клапана по давлению рабочего тела и его одноканальность, т. е. способность регулировать только одно проходное сечение. Это ограничивает применение данного клапана в качество управляющего органа в пневмогидроприводах.

Задачей данного изобретения является повышение эксплуатационных возможностей электропневмоклапана путем разгрузки от давления рабочего гола, повышения, проходного сечения и обеспечения регулирования двух независимых проходных сечений.

Это достигается тем, что в электропневмоклапане, содержащим корпус с электромагнитным приводом, канал подвода и регулируемый канал сброса рабочего тела, электромагнитный привод выполнен в виде двух, соосно установленных цилиндрических, Ш-образных в осевом сечении сердечников с обмотками управления и пазами и двух якорей, установленных на концах штока с поршнем посредине, корпус выполнен с двумя цилиндрическими полостям, в каждую из которых введен канал подвода и канал сброса рабочего тела, с осевым отверстием для поршня и с радиальным отверстием для дренажа в поперечной стенке между полостями, сердечники установлены в полостях заподлицо с торцами корпуса, пазы на поверхности сердечников соединяют каналы сброса с поршнем, имеющим кольцевую канавку для дренажа и эффективную площадь, равную площади канала сброса, а каждый канал сброса выполнен в виде кольцевого сопла, спрофилированного между внутренними стенками корпуса и наружными стенками сердечника, при этом якори выполнены с диаметром, не меньшим наружного диаметра кольцевых сопел.

В сердечниках выполнены осевые расточки, в которых расположены цилиндрические пружины, опирающиеся на торцы поршня.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства. Электропневмоклапан содержит цилиндрический корпус 1, два сердечника 2 броневого типа, т. е. Ш-образных в осевом сечении, в которых размещены обмотки управления 3. Сердечники размещены в корпусе в цилиндрических полостях, торцы сердечников находятся, заподлицо с торцами корпуса, при этом наружняя поверхность сердечника и внутренняя корпуса ближе к торцам спрофилированы с целью образования кольцевого сопла 4 требуемой площади. По осевой линии устройства расположен шток 5 с центральным поршнем 6. Поршень свободно ходит в отверстии, выполненном в стенке, разделяющей полости с сердечниками друг от друга. В поршне выполнена кольцевая канавка, а в стенке - радиальное дренажное отверстие 7. При этом сечение отверстия должно быть не меньше площади технологических зазоров между поршнем и его посадочным отверстием в стенке корпуса. На концах штока установлены дисковые якори 8 с наружным диаметром, достаточным для перекрытия кольцевого сопла, но не более диаметра корпуса 1. Эффективная площадь поршня выполняется равной площади кольцевого сопла. Каналы 9 для входа воздуха в электропневмоклапан выполнены в зоне установки сердечников, при этом на торцах сердечников выполнены радиальные пазы 10 для свободного прохода воздуха к торцам поршня. На нерабочих торцах сердечников выполнены расточки под цилиндрические пружины 11, а в якорях - отверстия 12.

Устройство работает следующим образом. Электропновмоклапан установлен в цилиндрическом посадочном месте. В каналы 9 постоянно поступает воздух из рабочих полостей регулируемого привода. Воздух обтекает сердечники 2 и выходит в атмосферу через кольцевые сопла и далее по радиальным зазорам между якорем и торцами сердечника через отверстия 12, а также между якорем к торцем корпуса 1. При подаче сигнала на одну из обмоток управления соответствующий якорь притягивается к торцам сердечника и корпуса, перекрывая кольцевое сопло, а с другой стороны якорь наоборот отходит от сопла, образуя максимальное проходное сечение. При всех условиях работы критическим сечением для воздуха являются радиальные зазоры между якорем и торцами сердечника 2 и корпуса 1, поэтому на якори-клапаны действуют силы, уравновешенные силами, действующими на поршень, независимо от давления воздуха. Время срабатывания электропневмоклапана практически не зависит от давления. Для обеспечения полной независимости обоих каналов друг от друга, т.е. для ликвидации перетекания воздуха из одной полости в другую, предназначены кольцевая канавка на поршне и дренажное отверстие 7.

Опытная партия электропневмоклапанов, изготовленных на предприятии, надежно работает при давлениях воздуха от 0 до 20 кгс/cм², со временем срабатывания до 3,5 м/с, регулируя расходы воздуха до 120 л/с, при массе электропневмоклапана 150 г, габаритах: ⊘ 27 мм, L=57 мм, потребляемой мощности 22 Вт.

Таким образом, предлагаемый электропневмоклапан по сравнению с прототипом обеспечивает работоспособность в широком диапазоне давлений для двух каналов управления с высоким быстродействием. Одновременно обеспечивается охлаждение обмоток при обдуве сердечников воздухом.

Источники информации
1. Патент РФ 2092783, МКИ 6 F 42 В 15/00. "Блок рулевого привода управляемости снаряда от 10.10.92 - аналог.

2. Заявка Франции 2167933, MKИ F 16 K 1/14, В 60 K 17/00. Запорный орган для контроля истечения жидкостот 28.09.73 - прототип.

Изобретение относится к электромагнитным распределительным устройствам. Электропневмоклапан содержит корпус с электромагнитным приводом, канал подвода и регулируемый канал сброса рабочего тела. Электромагнитный привод выполнен в виде двух, соосно установленных цилиндрических, Ш-образных в осевом сечении сердечников с обмотками управления и пазами и двух якорей, установленных на концах штока с поршнем посредине. Корпус выполнен с двумя цилиндрическими полостями, в каждую из которых введен канал подвода и канал сброса рабочего тела с осевым отверстием для поршня и с радиальным отверстием для дренажа в поперечной стенке между полостями. Сердечники установлены в полостях заподлицо с торцами корпуса. Пазы на поверхности сердечников соединяют каналы сброса с поршнем, имеющим кольцевую канавку для дренажа и эффективную площадь, равную площади канала сброса. Каждый канал сброса выполнен в виде кольцевого сопла, спрофилированного между внутренними стенками корпуса и наружными стенками сердечника. Якори выполнены с диаметром, не меньшим наружного диаметра сопел. Изобретение повышает эксплуатационные возможности электропневмоклапанов путем разгрузки от давления рабочего тела. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электропневмоклапан, содержащий корпус с электромагнитным приводом, канал подвода и регулируемый канал сброса рабочего тела, отличающийся тем, что электромагнитный привод выполнен в виде двух, соосно установленных цилиндрических, Ш-образных в осевом сечении сердечников с обмотками управления и пазами и двух якорей, установленных на концах штока с поршнем посредине, корпус выполнен с двумя цилиндрическими полостями, в каждую из которых введен канал подвода и канал сброса рабочего тела, с осевым отверстием для поршня и с радиальным отверстием для дренажа в поперечной стенке между полостями, сердечники установлены в полостях заподлицо с торцами корпуса, пазы на поверхности сердечников соединяют каналы сброса с поршнем, имеющим кольцевую канавку для дренажа и эффективную площадь, равную площади канала сброса, а каждый канал сброса выполнен в виде кольцевого сопла, спрофилированного между внутренними стенками корпуса и наружными стенками сердечника, при этом якори выполнены с диаметром, не меньшим наружного диаметра кольцевых сопел. 2. Электропневмоклапан по п. 1, отличающийся тем, что в сердечниках выполнены цилиндрические расточки, в которых расположены цилиндрические пружины, опирающиеся на торцы поршня.