ПЯТИЛИНЕЙНЫЙ ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ КЛАПАННЫЙ ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F15B13/42 

Предлагаемое изобретение относится к области пневматических приборов и предназначено для изменения направления и (или) пуска (останова) потоков сжатого воздуха в двух или более внешних пневмолиниях в зависимости от управляющего воздействия (сигнала управления).

Известны пневмораспределители с различными конструкциями распределительных устройств: с цилиндрическим золотником, с плоским золотником, клапанные и крановые.

Пневморасределители с цилиндрическим золотником наряду с клапанными широко применяют в промышленности вследствие простой и технологичной конструкции, широких функциональных возможностей и удобной компоновки.

На рис.4.8, стр.83 книги Е.В. Герц Пневматические устройства и системы в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1981 г. показана конструкция пятилинейного пневмораспределителя с цилиндрическим золотником и пневматическим управлением. Золотник уплотнен специальными Т-образными эластичными уплотнениями, которые в данной конструкции работают в тяжелых условиях, поскольку цилиндрические золотники имеют большие рабочие хода (10 мм и более) и, следовательно, уплотнения подвержены значительному механическому износу, усиливающемуся из-за прохождения уплотнителями через кромки проточек или отверстий при каждом ходе золотника.

Другим недостатком цилиндрического золотника с эластичными уплотнениями является высокое трение, возникающее при движении золотника, особенно в условиях низких температур окружающей среды (минус 30...минус 50°С), что приводит к увеличению времени запаздывания при срабатывании золотника и уменьшению надежности.

Указанные недостатки пневмораспределителей с цилиндрическим золотником и эластичными уплотнениями ограничивают их применение в широком диапазоне температур окружающей среды в устройствах, к которым предъявляются высокие требования по герметичности пневмораспределителя в течение длительного срока службы с ресурсом в несколько миллионов циклов.

Наиболее близким по технической сущности является трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель клапанного типа, состоящий из двух клапанов и поршня управления, расположенных на одном штоке, который поджат пружиной со стороны, противоположной поршню. (Е.В. Герц. Пневматические устройства и системы в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1981 г., стр.82, рис.4.6.). Такая конструкция по сравнению с распределителем с цилиндрическим золотником имеет меньшие рабочие хода клапана, повышает герметичность вследствие незначительного механического износа уплотнителей затворов, снижает трение движения, но не исключает недостатки, заключающиеся в сложности конструкции из-за наличия глухих рабочих камер с труднодоступными для обработки местами (седлами).

Для пятилинейного клапанного пневмораспределителя такая сложность возрастает из-за необходимости объединения двух трехлинейных клапанов в одном общем корпусе. Кроме того, установка упругого уплотнительного кольца круглого сечения в часть корпуса, разделяющую полости клапана и поршня, сохраняет значительное трение по штоку, соединяющему клапан с поршнем управления.

В совокупности указанные недостатки снижают показатели надежности работы пневмораспределителя, особенно в условиях применения при низких температурах окружающей среды от минус 30 до минус 50°С.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и обеспечение работоспособности заявляемого пневмораспределителя в условиях эксплуатации при температурах минус 30...минус 50°С путем снижения трения движения распределительного клапана.

Поставленная задача решается тем, что в пятилинейном двухпозиционном клапанном пневмораспределителе, содержащем корпус, два параллельно расположенных подпружиненных клапана с четырьмя запирающими элементами типа клапан-седло, два пневматических устройства управления клапанами и систему рабочих каналов и пневмолиний, соединяющих клапаны между собой и исполнительным механизмом, согласно изобретению в корпусе для каждого клапана выполнена сквозная с минимальным перепадом ступенчатая цилиндрическая расточка, в большей ступени которой закреплена с помощью пробки разобщающая втулка с наружной кольцевой проточкой, соединяющей радиальные каналы с входной полостью, уплотнениями на внешней посадочной поверхности и торцевыми, концентрично расположенными плоскими седлами, контактирующими с упругими кольцевыми уплотнителями затворов, один из которых, размещенный со стороны расточки меньшей ступени, выполнен в виде самоустанавливающегося дифференциального поршня, подвижно закрепленного на штоке клапана цилиндрическим штифтом с кольцевым зазором, с возможностью одновременного контакта с поверхностью цилиндрической расточки и седловой поверхностью разобщающей втулки, при этом полость между ступенями расточки в корпусе, ограниченная разобщающей втулкой и дифференциальным поршнем, в одном из клапанов сообщена с напорным каналом.

"Плавающий" эффект установки поршня исключает возможность механического заклинивания клапана, "затяжеления" его движения, а замена уплотнительного кольца круглого сечения, устанавливаемого по прототипу, манжетным уплотнением на головке поршня значительно снижает трение движения клапана. Дополнительно конструкция упрощена заменой механической пружины на пневматическую.

На чертеже показаны общий вид, разрез пятилинейного двухпозиционного клапанного пневмораспределителя и схема пневмолиний.

Пневмораспределитель содержит корпус 1 с каналами 2 и 3 управления пневмомеханизмом, с каналами 4 и 5 выпуска в атмосферу, с пневмолинией напора 6, с пневмолинией 7 подачи давления (сигнала) управления клапанами. В корпусе 1 выполнены две параллельно расположенные сквозные с минимальным перепадом ступенчатые расточки 8 и 9. В большей ступени каждой расточки 8 закреплена с помощью пробки 10 разобщающая втулка 11 с уплотнениями 12, наружной канавкой 13, радиальными каналами 14 и торцевыми плоскими седлами 15, к одному из которых прилегает запорный упругий уплотнитель 16 затвора клапана 17 с направляющими штоками, к другому - запорный упругий уплотнитель затвора дифференциального поршня 18 с манжетными уплотнениями 19, закрепленного на штоке клапана 17 цилиндрическим штифтом 20 с кольцевым зазором 21.

Пространства, заключенные между дифференциальными поршнями 18(18а) и крышками 22(22а) образуют полости управления 23(23а), в которые подается давление (сигнал) на перемещение клапанов 17 и 17а. Пространство, ограниченное дифференциальным поршнем 18 и разобщающей втулкой 11, образует напорную полость 24 верхнего клапана, выполняющую дополнительную роль постоянно действующей пневматической пружины. Ускоренный возврат нижнего клапана в исходное положение осуществляется механической пружиной 25. Пространство, ограниченное затвором клапана 17а и внутренней полостью пробки 10а, образует напорную полость 26а нижнего клапана.

Пневмораспределитель работает следующим образом.

При отсутствии давления в пневмолинии управления 7 оба клапана, верхний 17 и нижний 17а, под действием рабочего давления, подаваемого из напорной линии 6, и действиями пневматической пружины 24 и механической пружины 25 перемещаются в крайние правые положения. Запорные уплотнители затворов дифференциальных поршней 18 и 18а отходят от правых седел 15 разобщающих втулок 11 и 11a, а запорные уплотнители затворов клапанов 17 и 17а прижимаются к левым седлам разобщающих втулок 11 и 11а, закрывая их центральные каналы. Подаваемое рабочее давление из пневмолинии напора 6 поступает в напорную полость 24 верхнего клапана и далее в центральный канал разобщающей втулки 11, откуда через радиальные каналы 14, канавку 13 поступает в полость 3 исполнительного пневмомеханизма. Из полости 2 исполнительного механизма воздух вытесняется через канавку 13а, радиальные каналы 14а, центральный канал разобщающей втулки 11а в полость 5 нижнего клапана и в атмосферу.

При подаче давления (сигнала) управления через пневмолинию управления 7 в полости управления 23 и 23а оба клапана 17 и 17а, преодолевая сопротивление пневматической пружины 24 и механической пружины 25, перемещаются в крайние левые положения, уплотнители затворов дифференциальных поршней 18 и 18а прижимаются к правым седлам 15 и 15а разобщающих втулок 11 и 11а, закрывая их центральные каналы, а запорные уплотнители затворов клапанов 17 и 17а отходят от левых седел разобщающих втулок 11 и 11а.

Подаваемое рабочее давление из пневмолинии напора 6 поступает в напорную полость 26а нижнего клапана, далее в центральный канал втулки 11а, каналы 14а, канавку 13а и полость 2 исполнительного механизма, а из полости 3 исполнительного пневмомеханизма воздух вытесняется через седло разобщающей втулки 11 в полость 4 верхнего клапана и в атмосферу.

Пятилинейный клапанный пневмораспределитель позволяет упростить конструкцию и в целом унифицировать ее из-за применения в обоих клапанах одних и тех же деталей, снизить трение перемещения клапанов, а также повысить надежность работы пневмораспределителя в условиях значительных механических воздействий и воздействий температур окружающей среды в диапазоне от + 100 до минус 50°С, что подтверждается актами Л.524.99.42 и 8К.200.3235 по результатам проведенных заводских испытаний пневмораспределителя в составе пневматического дистанционного привода ППД.50.135, устанавливаемого в систему управления пассажирскими дверьми троллейбусов.

Пневмораспределитель предназначен для пневмосистем управления. Пневмораспределитель содержит корпус, два параллельно расположенных подпружиненных клапана с четырьмя запирающими элементами типа клапан-седло, два пневматических устройства управления клапанами и систему рабочих каналов и пневмолиний, соединяющих клапаны между собой и исполнительным механизмом, при этом в корпусе для каждого клапана выполнена сквозная с минимальным перепадом ступенчатая цилиндрическая расточка, в большей ступени которой закреплена с помощью пробки разобщающая втулка с наружной кольцевой проточкой, соединяющей радиальные каналы с входной полостью, уплотнениями на внешней посадочной поверхности и торцевыми, концентрично расположенными плоскими седлами, контактирующими с упругими кольцевыми уплотнителями затворов, один из которых, размещенный со стороны расточки меньшей ступени, выполнен в виде самоустанавливающегося дифференциального поршня, подвижно закрепленного на штоке клапана цилиндрическим штифтом с кольцевым зазором, с возможностью одновременного контакта с поверхностью цилиндрической расточки и седловой поверхностью разобщающей втулки, при этом полость между ступенями расточки в корпусе, ограниченная разобщающей втулкой и дифференциальным поршнем, в одном из клапанов сообщена с напорным каналом. Технический результат - упрощение конструкции. 1 ил.

Пятилинейный двухпозиционный клапанный пневмораспределитель, содержащий корпус, два параллельно расположенных подпружиненных клапана с четырьмя запирающими элементами типа "клапан-седло", два пневматических устройства управления клапанами и систему рабочих каналов и пневмолиний, соединяющих клапаны между собой и исполнительным механизмом, отличающийся тем, что в корпусе для каждого клапана выполнена сквозная с минимальным перепадом ступенчатая цилиндрическая расточка, в большей ступени которой закреплена с помощью пробки разобщающая втулка с наружной кольцевой проточкой, соединяющей радиальные каналы с входной полостью, уплотнениями на внешней посадочной поверхности и торцевыми, концентрично расположенными плоскими седлами, контактирующими с упругими кольцевыми уплотнителями затворов, один из которых, размещенный со стороны расточки меньшей ступени, выполнен в виде самоустанавливающегося дифференциального поршня, подвижно закрепленного на штоке клапана цилиндрическим штифтом с кольцевым зазором, с возможностью одновременного контакта с поверхностью цилиндрической расточки и седловой поверхностью разобщающей втулки, при этом полость между ступенями расточки в корпусе, ограниченная разобщающей втулкой и дифференциальным поршнем, в одном из клапанов сообщена с напорным каналом.