ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДВЕРНОЙ И ЭЛЕКТРОПНЕВМОКЛАПАН ДЛЯ НЕГО Российский патент 2006 года по МПК E05F15/06 F16K31/02 

Изобретение относится к устройствам для дистанционного управления пневмоцилиндрами дверей вагонов метро, с блокировкой произвольного открывания (БПО) дверей одновременно двух сторон вагона и обеспечением преимущества исполнения команды на закрывание дверей (ПКЗ) перед командами на их открывание.

Ближайшим аналогом первого из заявленных изобретений является воздухораспределитель дверной по патентному документу SU 519528 А1, содержащий три двухходовых электромагнитных клапана с элементом ручного управления каждый, а также присоединительную плиту для установки устройства на пневмомагистрали вагона. Существенными недостатками прототипа являются значительное энергопотребление и материалоемкость.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, снижение энергопотребления при полной функциональной и конструктивной взаимозаменяемости предлагаемого устройства с эксплуатируемым в вагонах метро серийным изделием ДВР 87.

Указанный технический результат достигается тем, что в воздухораспределитель дверной, содержащий присоединительную плиту с входным, дренажным и выходными отверстиями и с размещенными на ней тремя электропневмоклапанами (ЭПК), содержащими элементы ручного управления, согласно изобретению дополнительно введен четвертый электропневмоклапан, все клапаны устройства выполнены импульсными трехходовыми с размещенными в основании корпуса каждого ЭПК входным, выходным и дренажными отверстиями, которые в результате соединения всех ЭПК образуют на присоединительной плите устройства дренажное отверстие, совмещенное с выполненным в присоединительной плите отверстием соединения с атмосферой, причем присоединительная плита устройства состоит из двух герметично соединенных пластин, имеющих пневмоканалы в соприкасающихся поверхностях.

Входные отверстия всех клапанов присоединены к имеющемуся в присоединительной плите входному отверстию устройства через пневмоканалы присоединительной плиты.

Обмотки электромагнитов, входящих в устройство ЭПК, выполнены в виде двух изолированных секций с обеспечением ампервитков в соотношении 1,2-2,0, причем секции с большим количеством ампервитков подключены к проводам подачи команды на закрытие дверей.

Секции обмоток электромагнитов клапанов соединены попарно-последовательно с проводами подачи команд на открывание и закрывание дверей.

В качестве ближайшего аналога электропневмоклапана (ЭПК) выбран электромагнитный клапан по патентному документу SU 1576764 А1, содержащий корпус с цилиндрической расточкой, размещенный в корпусе запорный орган с глухим цилиндрическим отверстием и буртиком, взаимодействующий с верхним и нижним седлами, полость над верхним седлом, соединенную сквозным каналом с цилиндрической расточкой корпуса, а также входное, рабочее и дренажное отверстия, причем входное отверстие соединено с отверстием запорного органа, рабочее отверстие соединено напрямую с цилиндрической расточкой корпуса, дренажное отверстие соединено с цилиндрической расточкой корпуса через нижнее седло, а цилиндрическое отверстие запорного органа соединено через дренажные отверстия в нем с рабочим отверстием через верхнее седло. Кроме того, прототип имеет электромагнит, якорь которого воздействует через шток на запорный орган.

Недостатками известного клапана являются:

- отсутствие элемента ручного переключения его состояния;

- необходимость постоянной подачи тока в обмотку электромагнита на время поддержания включенного состояния клапана;

- конструктивная несовместимость без существенных изменений с присоединительной плитой устройства.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении надежности и снижении энергозатрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в электропневмоклапане, содержащем электромагнит в составе корпуса, ярма, центрального стержня, обмотки, якоря, который через шток воздействует на запорный орган, а также корпус клапана с цилиндрической расточкой, возвратную пружину, размещенный в корпусе запорный орган с выточкой и буртиком, взаимодействующим через уплотнительные кольца с верхним и нижним седлами, полость над верхним седлом, соединенную с цилиндрической расточкой корпуса, а также входное, рабочее и дренажное отверстия, причем входное отверстие соединено с выточкой запорного органа, рабочее отверстие соединено напрямую с цилиндрической расточкой корпуса, дренажное отверстие соединено с цилиндрической расточкой корпуса через нижнее седло, а выточка запорного органа соединена через дренажные отверстия в нем с рабочим отверстием электропневмоклапана через верхнее седло, согласно изобретению шток выполнен с выходом над крышкой электромагнита и дополнен упором для возвратной пружины, размещенной на крышке электромагнита, верхний конец штока снабжен элементом ручного переключения, центральный стержень электромагнита выполнен из магнитотвердого материала, основание электромагнита разъемно присоединено к корпусу клапана, якорь выполнен в виде дисковой магнитной перемычки между центральным стержнем и ярмом электромагнита, выполненным в виде кольца, шток нижним концом ввернут в резьбовое отверстие запорного органа, причем дренажное отверстие выполнено на ребре корпуса электропневмоклапана.

Нижнее седло выполнено во введенной в устройство нижней седельной втулке, запрессованной в цилиндрическую расточку корпуса.

В магнитную цепь электромагнита введены полая магнитотвердая вставка в виде полого центрального стержня, верхний конец штока выведен через отверстие магнитотвердой вставки над крышкой электромагнита, снабжен элементом ручного управления и подпружинен имеющейся в устройстве пружиной. Кроме того, входное, рабочее и дренажное отверстия ЭПК выведены на основание корпуса, якорь электромагнита выполнен в виде магнитной перемычки между центральным стержнем и ярмом ЭПК, а обмотка электромагнита выполнена из двух взаимноизолированных секций.

Конструкция предлагаемого ЭПК (далее по тексту - клапан) показана на Фиг.1, на Фиг.2 отражено расположение клапанов на присоединительной плите (вид сверху), на Фиг.3 изображена разметка отверстий на присоединительной плите (вид снизу). На Фиг.4 приведен разрез клапана по плоскости А-А, на Фиг.5 приведен вид сбоку предлагаемого ДВР. Схема соединения обмоток клапанов воздухораспределителя с электрическими управляющими магистралями вагона изображена на Фиг.6.

Клапан Фиг.1 содержит корпус 1, запорный орган 2 с выточкой 3, дренажными отверстиями 4, буртиком 5 и уплотнительными кольцами 6. Верхнее кольцо 6 перекрывает седло 7, выполненное в верхней седельной втулке 8, а нижнее кольцо 6 перекрывает седло 9, выполненное в нижней седельной втулке 10. В торец органа 2 упирается шток 11, скользящий в уплотнительном кольце 12, а орган 2 скользит в нижней части в кольце 13. Внутри корпуса образованы верхняя 14, средняя 15 и нижняя 16 рабочие полости. Полость 15 соединена с выходным отверстием 17 для подключения через внешние пневмомагистрали к пневмоцилиндрам дверей, а полость 16 - с отверстием и выточкой 19 для дренажа газа в атмосферу. Снизу по центральной оси клапана выполнено входное /питательное/ отверстие 18 для подвода избыточного давления из магистрали. В нижнем торце корпуса отверстия 17, 18 и 19 снабжены уплотнительными кольцами 21.

К верхнему торцу корпуса 1 элементами 22 присоединен электромагнит с импульсным управлением в составе корпусного основания 23, обмотки 24, полого центрального стержня 25 из магнитотвердого материала и якоря 26, закрепленного на штоке 11 элементами 27. Ярмо 28 служит магнитной перемычкой между основанием 23 и якорем 26. Электромагнит закрыт крышкой 29, присоединенной к основанию 23 элементами 30. Над крышкой 29 размещена возвратная пружина 31, воздействующая через упор 32 на шток 11. Над упором 32 к штоку 11 прикреплено коромысло 33 с помощью оси 34. На верхнем конце штока 11 предусмотрен элемент ручного переключения ЭПК в виде нажимной кнопки 35.

Для крепления клапана к присоединительной плите устройства в нижнем торце корпуса 1 ЭПК выполнены резьбовые крепежные отверстия 0. В верхнем положении якорь 26 вместе со штоком 11 и элементом 2 удерживаются усилием возвратных пружин 20 и 31.

Магнитодвижущая сила, создаваемая центральным стержнем 25, недостаточна для преодоления усилия пружин 20 и 31 из-за большого магнитного сопротивления в зазоре между якорем 26 и элементами 25 и 28. В этом положении полость 15 и отверстие 17 соединены с полостью 16, каналом 19. Полость 14 через отверстия 4, выточку 3 находится под избыточным давлением, подаваемым через отверстие 18.

Для переключения клапана необходимо подать в обмотку 24 импульс тока в полярности, обеспечивающей суммирование магнитных потоков от стержня 25 и обмотки 24. Суммарный магнитный поток обеспечивает преодоление возвратной силы пружин 20 и 31 и создает усилие притяжения якоря 26 к элементам 25 и 28. После снятия импульса тока с обмотки 24 якорь 26 удерживается в нижнем положении за счет возросшего магнитного потока, создаваемого стержнем 25 по причине уменьшения воздушного зазора в магнитной цепи. При этом полости 14 и 15 соединяются за счет отхода буртика 5 с уплотнительными кольцами 6 от седла 7.

Возврат якоря 26 в верхнее положение возможен путем подачи импульса тока в обмотку 24 в полярности, обеспечивающей взаимокомпенсацию магнитных потоков стержня 25 и обмотки 24. При этом усилием возвратных пружин 20 и 31 элементы 2, 11, 26 переходят в верхнее положение и останутся в этом положении после снятия импульса тока с обмотки 24. Для упрощения схемы подключения клапана к управляющим цепям вагона обмотка 24 выполнена из двух изолированных секций. Элементы 33, 34 и 35 необходимы для ручного переключения клапана из одного состояния в другое в составе ДВР. Исполнение седел 7 и 9 в съемных втулках 8 и 10 повышает технологичность конструкции, поскольку обеспечивается изготовление всех деталей клапана на токарных станках с числовым программным управлением.

На Фиг.2 показано соединение 4-х клапанов на присоединительной плите 37 (вид сверху). Клапаны 36 связаны между собой винтами 38 через проушины 39 и закреплены к плите 37 винтами 40 (см. Фиг.3, вид снизу). Плита 37 состоит из двух пластин, в которых выполнены каналы 42 и 43. В нижней пластине основания 37 имеются отверстия 44...49 для присоединения воздухораспределителя к внешним пневмомагистралям, крепежные отверстия 50 (Фиг.3 не видны) для винтов 41, а также отверстия 51 для присоединения ДВР к пневмомагистралям вагона.

В верхней пластине основания 37 кроме отверстий 50 и 51 выполнены отверстия 52...59 соединения с выходами 17, 18 и 19 клапанов 36. Соединение нижней и верхней пластин основания 37 осуществляется герметично, так же как и прилегающих друг к другу поверхностей клапанов 36 и плиты 37. В итоге из каналов 19 клапанов 36 образуется одно дренажное отверстие 49 для сброса избыточного давления в атмосферу, а через каналы 42 все отверстия 20 клапанов 36 присоединены к магистрали избыточного давления через питательное отверстие 48. К отверстиям 44...47 через каналы 43 подключены выходные отверстия 17 клапанов 36. На Фиг.3 нижняя пластина плиты 37 условно показана прозрачной. На Фиг.4 показано взаиморазмещение полостей 15, 16, отверстий 17 и канала 19 в клапане Фиг.1 (разрез по плоскости А-А). На Фиг.5 показан вид сбоку на устройство в сборе. Предложенная конструкция полностью взаимозаменяема с ДВР 87. Обеспечение блокировки от произвольного двухстороннего открывания дверей и преимущественное исполнение команды на их закрывание организованы электрическим включением и выбором параметров обмоток 24, а также предложенной конструкцией клапанов и устройства.

Схема соединения секций обмоток и управляющих электрических линий показана на Фиг.6. Подача одного из сигналов ОП и ОЛ обеспечивает:

ОП - открывание правых и закрывание левых дверей вагона;

ОЛ - строго наоборот предыдущему.

Для выполнения функций БПО и ПКЗ в устройстве секции обмоток электромагнитов соединены попарно-последовательно:

ОЛ-1 и ЗП-1 - к проводам подачи команды ОЛ;

ОП-1 и ЗЛ-1 - к проводам подачи команды ОП;

ОЛ-2 и ЗП-2 - к проводам подачи команды ЗД (закрывание дверей) параллельно с парой секций ОП-2 и ЗЛ-2.

При одновременной подаче сигналов ОП и ОЛ состояние устройства не меняется из-за наличия магнитотвердых вставок в клапанах и взаимокомпенсации магнитных потоков от обмоток.

При подаче команды ЗД происходит закрывание всех дверей вагона независимо от наличия (отсутствия) команд ОП и ОЛ в любой комбинации за счет обеспечения большего магнитного потока в обмотках при подаче команды ЗД. Для этого число ампервитков секций, подключенных к проводам подачи команды ЗД, в 1,2-2,0 раза больше ампервитков остальных секций обмоток клапанов.

По сравнению с прототипами и другими известными техническими решениями предложенный вариант позволяет реализовать ряд преимуществ:

- отсутствие ненадежных, нетехнологичных и материалоемких двухпоршневых воздухораспределителей:

- более ремонтопригодная и компактная модульная конструкция как клапанов, так и устройства в сборе:

- существенно меньшее энергопотребление как по электрическим цепям, так и по пневматике.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ

к заявке «Воздухораспределитель дверной и электропневмоклапан для него»

Фиг.1.

1 - корпус

2 - запорный орган

3 - выточка запорного органа

4 - дренажные отверстия

5 - буртик запорного органа

6 - кольца уплотнительные

7 - седло верхнее

8 - втулка верхняя седельная

9 - седло нижнее

10 - втулка седельная нижняя

11 - шток

12, 13 - кольца уплотнительные

14, 15, 16 - верхняя, средняя и нижняя рабочие полости

17 - отверстие для соединения с пневмоцилиндром

18 - отверстие входное

19 - канал дренажный

20 - пружина запорного органа

21 - кольца уплотнительные

22 - элементы крепежа электромагнита к корпусу

23 - основание электромагнита

24 - обмотка электромагнита

25 - стержень центральный

26 - якорь электромагнита

27 - элементы крепления якоря

28 - ярмо электромагнита

29 - крышка электромагнита

30 - элементы крепления

31 - пружина возвратная

32 - упор для пружины

33 - коромысло

34 - ось коромысла

35 - кнопка ручного включения

0 - отверстия крепежные

Фиг.2.

36 - электропневмоклапаны

37 - плита присоединительная

38 - винты крепежные

39 - проушины

40 - упор для коромысла

Фиг.3

41 - элементы крепления

42, 43 - пневмоканалы

44...49 - выходные отверстия плиты

50 - отверстия для крепления клапанов

51 - отверстия для крепления ДВР к объекту

52...59 - отверстия для пневмосоединений с клапанами

Фиг.6.

ОЛ - линия подачи команды на открытие дверей левой стороны

ОП - то же правой стороны

ЗД - линия подачи команды на закрытие дверей

ОЛ-1, ОЛ-2 - секции обмоток клапана открытия дверей левой стороны

ОП-1, ОП-2 - то же дверей правой стороны

ЗП-1, ЗП-2 - секции обмоток клапана для закрытия дверей правой стороны

ЗЛ-1, ЗЛ-2 - то же левой стороны

Изобретение относится к устройствам для дистанционного управления пневмоцилиндрами дверей вагонов метро с блокировкой произвольного открывания (БПО) и обеспечением преимущества исполнения команды на закрывание (ПКЗ) дверей. Исполнение функций БПО и ПКЗ обеспечено электрически. В состав устройства входят четыре взаимозаменяемых трехходовых импульсных электропневмоклапана (ЭПК) с размещенными в основании корпуса каждого ЭПК входным, выходным и дренажными отверстиями. Отверстия в результате соединения всех ЭПК образуют на присоединительной плите устройства дренажное отверстие, совмещенное с выполненным в присоединительной плите отверстием соединения с атмосферой. Присоединительная плита устройства состоит из двух герметично соединенных пластин, имеющих пневмоканалы в соприкасающихся поверхностях. Данная конструкция обеспечивает повышение надежности, снижение энергопотребления при сохранении функциональной и конструктивной взаимозаменяемости. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Воздухораспределитель дверной, содержащий присоединительную плиту с входным, дренажным и выходными отверстиями и с размещенными на ней тремя электропневмоклапанами (ЭПК), содержащими элементы ручного управления, отличающийся тем, что в устройство введен четвертый ЭПК, все клапаны устройства выполнены импульсными трехходовыми с размещенными в основании корпуса каждого ЭПК входным, выходным и дренажными отверстиями, которые в результате соединения всех ЭПК образуют на присоединительной плите устройства дренажное отверстие, совмещенное с выполненным в присоединительной плите отверстием соединения с атмосферой, причем присоединительная плита устройства состоит из двух герметично соединенных пластин, имеющих пневмоканалы в соприкасающихся поверхностях.2. Воздухораспределитель по п.1, отличающийся тем, что входные отверстия всех клапанов присоединены к имеющемуся в присоединительной плите входному отверстию устройства через пневмоканалы присоединительной плиты.3. Воздухораспределитель по п.1, отличающийся тем, что обмотки электромагнитов, входящих в устройство ЭПК, выполнены в виде двух изолированных секций с обеспечением ампервитков в соотношении 1,2-2,0, причем секции с большим количеством ампервитков подключены к проводам подачи команды на закрытие дверей.4. Воздухораспределитель по п.1, отличающийся тем, что секции обмоток электромагнитов клапанов соединены попарно-последовательно с проводами подачи команд на открывание и закрывание дверей.5. Электропневмоклапан для воздухораспределителя дверного, содержащий электромагнит в составе корпуса, ярма, центрального стержня, обмотки, якоря, который через шток воздействует на запорный орган, а также корпус клапана с цилиндрической расточкой, возвратную пружину, размещенный в корпусе запорный орган с выточкой и буртиком, взаимодействующим через уплотнительные кольца с верхним и нижним седлами, полость над верхним седлом, соединенную с цилиндрической расточкой корпуса, а также входное, рабочее и дренажное отверстия, причем входное отверстие соединено с выточкой запорного органа, рабочее отверстие соединено напрямую с цилиндрической расточкой корпуса, дренажное отверстие соединено с цилиндрической расточкой корпуса через нижнее седло, а выточка запорного органа соединена через дренажные отверстия в нем с рабочим отверстием электропневмоклапана через верхнее седло, отличающийся тем, что шток выполнен с выходом над крышкой электромагнита и дополнен упором для возвратной пружины, размещенной на крышке электромагнита, верхний конец штока снабжен элементом ручного переключения, центральный стержень электромагнита выполнен из магнитотвердого материала, основание электромагнита разъемно присоединено к корпусу клапана, якорь выполнен в виде дисковой магнитной перемычки между центральным стержнем и ярмом электромагнита, выполненным в виде кольца, шток нижним концом ввернут в резьбовое отверстие запорного органа, причем дренажное отверстие выполнено на ребре корпуса электропневмоклапана.6. Электропневмоклапан по п.5, отличающийся тем, что нижнее седло выполнено во введенной в устройство нижней седельной втулке, запрессованной в цилиндрическую расточку корпуса.