УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕМЕНТ ГИДРОПНЕВМОАВТОМАТИКИ Российский патент 2004 года по МПК F15B13/06 F16K7/10 

Изобретение относится к управляемым средствам воздействия на поток текучей среды и предназначено для создания пневмораспределителя, отвечающего технико-экономическим требованиям автомобильной промышленности.

Известен гидрораспределитель типа В6 (ГОСТ 24679-81) с пилотами управления типа П6 (ТУ2-053-1754-85) Указанный гидрораспределитель содержит корпус, в котором выполнены каналы для подключения напорных и сливных линий. В центральном отверстии корпуса расположен золотник, который через толкатели перемещается пилотными клапанами (В.К.Свешников, А.А.Усов. Станочные гидроприводы. М.: Mашиностроение, 1988).

Известный гидрораспределитель хаpaктеризуется значительной, увеличивающейся во времени величиной объемных потерь, высокой стоимостью.

Известен затвор трубопровода, содержащий корпус с крышкой, золотник, седло и прокладки. Затвор приводится в действие через шпиндель вручную или с помощью электродвигателя через специальную систему перемещающихся шарнирно соединенных тяг. (Л.В.Деев, Н.А.Балахичев Котельные установки и их обслуживание. М.: Высшая школа, 1990).

Известное устройство не обеспечивает полной герметичности, нуждается в постоянном техническом уходе, имеет значительные габариты.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является электромагнитный клапан. Известный клапан содержит корпус с седлом клапана, золотник, одновременно являющийся сердечником электромагнита, электромагнитную систему, запорную пружину. (В.К.Свешников, А.А.Усов. Станочные гидроприводы. М.: Машиностроение, 1988).

Известный электромагнитный клапан обладает низким расходом из-за малого проходного сечения каналов. Увеличение проходных сечений приводит к росту усилия запирания, обеспечиваемого запорной пружиной, а следовательно, к резкому росту массы и стоимости электромагнита.

Целью изобретения является создание массового пневмораспределителя для пневмосистем автомобильного транспорта.

Поставленная цель достигается за счет выполнения золотника в виде герметичной анизотропной оболочки, сообщенной с энергоносителем. Золотниковая пара образована внешней поверхностью герметичной анизотропной оболочки и внутренней профилированной поверхностью корпуса. Управление движением рабочего тела осуществляется за счет изменения геометрических размеров оболочки при варьировании параметров энергоносителя. Внутренняя полость герметичной анизотропной оболочки сообщена с замкнутой эластичной оболочкой. Внутренние полости обоих оболочек заполненной жидкостью, а соотношение эластичности обоих оболочек и жесткости возвратной пружины позволяет замкнутой эластичной оболочке компенсировать тепловые деформации жидкости. Корпус устройства содержит хотя бы две изолированные друг от друга полости. В одной из полостей выполнены каналы для подвода и реверсивного движения рабочего тела, а также расположена герметичная анизотропная оболочка. Во второй находится эластичная оболочка, при этом полость с эластичной оболочкой посредством пилотного клапана поочередно сообщается с источником энергоносителя или атмосферой. Внутренняя поверхность корпуса выполнена профилированной и содержит хотя бы один радиальный и осевой канал. При этом один из радиальных каналов взаимодействует с герметичной анизотропной оболочкой по ее боковой поверхности в задней части. Второй боковой канал вообще не взаимодействует с герметичной анизотропной оболочкой, а осевой канал взаимодействует с торцевой поверхностью герметичной анизотропной оболочки. Внутренние торцевая и боковая поверхности корпуса имеют геометрию, естественным образом обеспечивающую герметичность и отсутствие износа контактирующих поверхностей в зоне силового контакта торцевой и боковой поверхностей оболочки с внутренними торцевой и боковой поверхностями корпуса. Силовой контакт торцевой поверхности герметичной анизотропной оболочки с торцевой поверхностью корпуса обеспечивается за счет внутренней энергии пружины, расположенной внутри и/или вне герметичной анизотропной оболочки. Торцевая поверхность эластичной анизотропной оболочки содержит присоединительный элемент и хотя бы одно кинематическое звено, позволяющее устанавливать внешнюю пружину, датчики обратной связи и объединять заявленные управляющие элементы в последовательные и параллельные секции.

На фиг.1 представлен общий вид заявленного устройства в выключенном состоянии. На фиг.2 представлен общий вид заявленного устройства во включенном состоянии. На фиг.3 представлен общий вид пневмораспределителя при встречно-параллельном включении заявленных устройств и прямом включении пневмоцилиндра. На фиг.4 представлен общий вид пневмораспределителя при встречно-параллельном включении заявленных устройств и реверсивном включении пневмоцилиндра.

Управляющий элемент гидропневмоавтоматики содержит полый корпус 1, в котором выполнена полость 2 с профилированной внутренней поверхностью и полость 3. Внутри полости 2 расположена герметичная анизотропная оболочка 4. Внутри полости 3 расположена эластичная оболочка 5. Оболочки 4 и 5 сообщены между собой посредством канала 6. Внутри оболочки 4 расположена возвратная пружина 7. Полость 2 корпуса 1 содержит два радиальных канала 8 и 9 и осевой канал 10. Полость 3 содержит канал 11. Торцевая поверхность оболочки 4 содержит кинематическое звено 12.

Управляющий элемент гидропневмоавтоматики работает следующим образом. При увеличении внутренней энергии энергоносителя, заключенной в герметичной анизотропной оболочке 1 любым известным способом (за счет увеличения давления, увеличения количества, нагрева, химической реакции и т.д.) последняя начинает деформироваться. Если в начальном положении сечение образующей поверхности герметичной анизотропной оболочки 4 представляет собой цилиндр, то в предельном положении сечение оболочки представляет собой параболическую бочку.

В начальном положении торцевая поверхность герметичной анизотропной оболочки 4 за счет возвратной пружины 7 перекрывает осевой канал 10. При этом каналы 8 и 9 сообщены между собой.

При изменении геометрии герметичной анизотропной оболочки 4 ее торцевая поверхность отходит от канала 10, а боковая поверхность перекрывает канал 9. При этом каналы 10 и 8 оказываются сообщенными между собой.

Поскольку внешняя поверхность герметичной анизотропной оболочки 4 в этом случае попадает под действие полного давления рабочего тела, то возникает необходимость создания внутри оболочки давления, превышающего внешнее. Это может достигаться за счет превышения давления управления над рабочим в самой пневмосистеме, либо искусственно. В последнем случае в полости 3 корпуса 1 располагают эластичную оболочку 5, которую посредством канала 6 сообщают с внутренней полостью герметичной анизотропной оболочки 4. Обе оболочки заполняют жидкостью. Совокупность оболочек 4 и 5 с каналом 6 представляет собой классический усилитель давления, за счет работы которого и обеспечивается требуемое превышение давления управления в оболочке 4 над рабочим давлением в полости 2. В этом случае канал 11 полости 3 посредством пилотного клапана (на схеме условно не показан) сообщают с источником давления рабочего тела.

Посредством кинематического звена 12 заявленный управляющий элемент гидропневмоавтоматики может соединяться в последовательные или параллельные секции с образованием различных конструкций распределителей. Вариант такого объединения с образованием пятилинейного распределителя показан на фиг.3 и фиг.4. При этом на фиг.3 представлен общий вид пневмораспределителя при встречно-параллельном включении заявленных устройств н прямом включении пневмоцилиндра. На фиг.4 представлен общий вид пневмораспределителя при встречно-параллельном включении заявленных устройств и реверсивном включении пневмоцилиндра.

Заявленный элемент трансформируется во все известные элементы гидропневмоавтоматики Действительно:

При подаче рабочего тела через канал 10:

- и создании внутри герметичной анизотропной оболочки 4 дискретного, фиксированного давления и перекрытии одного из каналов 8, 9 заявленный элемент трансформируется в управляемый дроссель с положительной или отрицательной обратной связью между давлением и расходом;

- и сообщении канала 11 с одним из каналов 8 или 9 заявленный элемент трансформируется в регулятор давления, работающий “по входу” или “по выходу”.

- и монотонном, наперед заданном изменении давления в полости 3 заявленный элемент трансформируется в клапан “мягкого пуска” при разгоне привода и управляемый демпфер при торможении привода.

- и выполнении в полости 2 нескольких каналов 9, разнесенных между собой в радиальном и осевом направлении и монотонном или дискретном, наперед заданном изменении давления в полости 3 заявленный элемент трансформируется в силовую систему управления, осуществляющую цикловое управления несколькими приводами по давлению на сбросе.

При подаче рабочего тела через канал 8:

- и монотонном или дискретном, наперед заданном изменении давления в полости 3 заявленный элемент трансформируется в двойной регулятор расхода с обратными расходными характеристиками

- и сообщении канала 11 с каналом 10 заявленный элемент трансформируется в отсечной клапан аварийного отключения разрушенного участка пневмогидросистемы от источника питания.

При подаче рабочего тела через канал 9, при этом канал 8 сообщен с рабочим органом, канал 10 - дренаж, заявленный элемент трансформируется в отсечной клапан аварийного отключения источника питания от разрушенного участка пневмогидросистемы.

Заявленное устройство позволяет реализовать управляемый элемент запорно-регулирующей трубопроводной арматуры, обладающий полной герметичностью и не требующий постоянного технического ухода.

Управляемый элемент гидропневмоавтоматики предназначен для управления потоком текучей среды. Управляющий элемент гидропневмоавтоматики содержит корпус с каналами для подвода и реверсивного движения рабочего тела, золотниковую пару, возвратную пружину, при этом золотник управляющего элемента гидропневмоавтоматики выполнен в виде герметичной анизотропной оболочки, сообщенной с энергоносителем, золотниковая пара образована внешней поверхностью герметичной анизотропной оболочки и внутренней профилированной поверхностью корпуса, а управление движением рабочего тела осуществляется за счет изменения геометрических размеров оболочки при варьировании параметров энергоносителя, при этом корпус содержит хотя бы две изолированные друг от друга полости, в одной из которых выполнены каналы для подвода и реверсивного движения рабочего тела, а также расположена герметичная анизотропная оболочка, а во второй находится эластичная оболочка, причем внутренняя поверхность корпуса, сообщающегося с анизотропной оболочкой, выполнена профилированной и содержит хотя бы два радиальных канала, разнесенных по длине корпуса, и один осевой канал, при этом один из радиальных каналов взаимодействует с герметичной анизотропной оболочкой по ее боковой поверхности в опорной части, второй боковой канал не взаимодействует с герметичной анизотропной оболочкой, а осевой канал взаимодействует с торцевой поверхностью герметичной анизотропной оболочки. Технический результат – повышение надежности. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Управляющий элемент гидропневмоавтоматики, содержащий корпус с каналами для подвода и реверсивного движения рабочего тела, золотниковую пару, возвратную пружину, отличающийся тем, что золотник управляющего элемента гидропневмоавтоматики выполнен в виде герметичной анизотропной оболочки, сообщенной с энергоносителем, золотниковая пара образована внешней поверхностью герметичной анизотропной оболочки и внутренней профилированной поверхностью корпуса, а управление движением рабочего тела осуществляется за счет изменения геометрических размеров оболочки при варьировании параметров энергоносителя, при этом корпус содержит хотя бы две изолированные друг от друга полости, в одной из которых выполнены каналы для подвода и реверсивного движения рабочего тела, а также расположена герметичная анизотропная оболочка, а во второй находится эластичная оболочка, причем внутренняя поверхность корпуса, сообщающегося с анизотропной оболочкой, выполнена профилированной и содержит хотя бы два радиальных канала, разнесенных по длине корпуса, и один осевой канал, при этом один из радиальных каналов взаимодействует с герметичной анизотропной оболочкой по ее боковой поверхности в опорной части, второй боковой канал не взаимодействует с герметичной анизотропной оболочкой, а осевой канал взаимодействует с торцевой поверхностью герметичной анизотропной оболочки.2. Управляющий элемент гидропневмоавтоматики по п.1, отличающийся тем, что внутренние торцевая и боковая поверхности корпуса имеют геометрию, естественным образом обеспечивающую герметичность и отсутствие износа контактирующих поверхностей в зоне силового контакта торцевой и боковой поверхностей оболочки с внутренними торцевой и боковой поверхностями корпуса.3. Управляющий элемент гидропневмоавтоматики пo п.1, отличающийся тем, что силовой контакт торцевой поверхности герметичной анизотропной оболочки с торцевой поверхностью корпуса обеспечивается за счет внутренней энергии пружины, расположенной внутри и/или вне герметичной анизотропной оболочки.4. Управляющий элемент гидронпевмоавтоматики по п.1, отличающийся тем, что торцевая поверхность эластичной анизотропной оболочки содержит присоединительный элемент и хотя бы одно кинематическое звено, позволяющее устанавливать внешнюю пружину, датчики обратной связи и объединять управляющие элементы гидропневмоавтоматики в последовательные и параллельные секции.