ГАЗОВЫЙ ПРИВОД С ЭКОНОМИЧНЫМ КЛАПАННЫМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ Российский патент 2012 года по МПК F15B11/64 

Изобретение относится к системам газовой автоматики, а более конкретно к их исполнительным газовым приводам.

Известны одно- и двухсторонние следящие газовые (гидравлические) приводы с одной и двумя рабочими полостями, давление в которых изменяется с помощью экономичных золотниковых распределителей, обеспечивающих впуск газа в рабочие полости при отсутствии выпуска, а выпуск при отсутствии впуска (см. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. / Т.М.Башта - М.: Машиностроение, - 1967, с.306, рис.237, с.307, рис.239).

Достоинством данных приводов является малый потребляемый расход рабочего тела. Недостатки заключаются в наличии непроизводительных утечек и перетечек через зазоры золотниковой пары «плунжер-втулка», в возможности заклинивания этой пары при использовании в качестве рабочего тела высокотемпературных загрязненных продуктов сгорания топлива и трудоемкости изготовления высокочувствительных приводов с нулевым перекрытием проходных окон втулки поясками плунжера.

Данные недостатки в значительной степени устраняются в известном следящем газовом приводе с экономичным клапанным распределителем, содержащим подвижный корпус с цилиндрической камерой, поршень со штоком, разделяющий камеру на расположенную со стороны штока вспомогательную полость, сообщенную с источником газа, а с противоположной стороны рабочую полость, клапанный распределитель с расположенными соосно с цилиндрической камерой впускным и выпускным распределительными клапанами, отделяющими рабочую полость от источника газа с помощью впускного седла и впускного затвора, а от атмосферы с помощью выпускного седла и выпускного затвора, соединенного с впускным затвором (см. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, - 1967, с.313, рис.246).

Для обеспечения двухстороннего действия в данном одностороннем приводе используется дифференциальный поршень с толстым штоком, а положительная кинематическая обратная связь по перемещению затворов распределителя и корпуса привода преобразуется в отрицательную с помощью системы механических поворотных звеньев, соединенных с подвижным звеном устройства управления, расположенным с противоположной стороны от штока поршня.

Недостатком данного привода, выбранного в качестве прототипа, является трудоемкость изготовления и сборки клапанного распределителя с подвижным впускным затвором, расположенным внутри подвижного седла.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости изготовления следящих газовых приводов с экономичным клапанным распределителем за счет использования более технологичного распределителя.

Решение данной задачи достигается тем, что в известном следящем газовом приводе с экономичным клапанным распределителем, содержащем подвижный корпус с цилиндрической камерой, поршень со штоком, разделяющий камеру на расположенную со стороны штока вспомогательную полость, сообщенную с источником газа, а с противоположной стороны рабочую полость, клапанный распределитель с расположенными соосно с цилиндрической камерой впускным и выпускным распределительными клапанами, отделяющими рабочую полость от источника газа с помощью впускного седла и впускного затвора, а от атмосферы с помощью выпускного седла и выпускного затвора, соединенного с впускным затвором, двухстороннее устройство управления с подвижным звеном, выпускное седло клапанного распределителя выполнено в торце дополнительно введенного со стороны штока поршня толкателя и сообщено с атмосферой каналом в этом толкателе, соединенным с подвижным звеном устройства управления и взаимодействующим кинематически с выпускным затвором, составляющим одно целое с впускным затвором.

Решение данной задачи достигается также и тем, что в описанном выше следящем газовом приводе с экономичным клапанным распределителем вспомогательная полость сообщается с источником газа и атмосферой с помощью такого же клапанного распределителя, что и рабочая полость.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана схема следящего газового привода с экономичным клапанным распределителем.

Следящий газовый привод с экономичным клапанным распределителем содержит подвижный корпус 1 с цилиндрической камерой 2, поршень 3 со штоком 4, разделяющий камеру на расположенную со стороны штока вспомогательную полость 5, сообщенную с источником газа, а с противоположной стороны рабочую полость 6, клапанный распределитель 7 с расположенными соосно с цилиндрической камерой 2 впускным 8 и выпускным 9 распределительными клапанами, отделяющими рабочую полость 6 от источника газа с помощью впускного седла 10 и впускного затвора 11, а от атмосферы с помощью выпускного седла 12 и выпускного затвора 13, соединенного с впускным затвором 11, двухстороннее устройство управления (УУ) 14 с подвижным звеном 15. Выпускное седло 12 клапанного распределителя 7 выполнено в торце дополнительно введенного со стороны штока 4 поршня 3 толкателя 16 и сообщено с атмосферой каналом 17 в этом толкателе, соединенным с подвижным звеном 15 устройства управления 14 и взаимодействующим кинематически с выпускным затвором 13, составляющим одно целое с впускным затвором 11.

Для обеспечения двухстороннего действия данного прямоходового одностороннего газового привода также используется дифференциальный поршень 3 с толстым штоком 4, а расположение толкателя 16 со стороны штока 4 поршня 3 обеспечивает отрицательную кинематическую обратную связь по перемещению затворов 11, 13 и корпуса 1 без использования дополнительной системы механических поворотных звеньев.

Описанное выше устройство с подвижным корпусом 1 и неподвижным поршнем 3 работает следующим образом.

При перемещении подвижным звеном 15 толкателя 16 от нейтрального положения в положительном направлении в некоторое положение с координатой x, этот толкатель перемещает впускной затвор 11, вызывая повышение давления в рабочей полости 6 и перемещение корпуса 1 вместе с жестко связанным с ним впускным седлом 10 в том же направлении в положение с координатой Xц, при котором результирующая сила давления на корпус 1 уравновесит действующую на него силу внешней нагрузки, а площади впуска газа в рабочую полость 6 и выпуска из нее станут равными нулю. Это положение благодаря отрицательной кинематической обратной связи будет устойчивым, поскольку дальнейшее движение корпуса 1 вместе с впускным затвором 11 от данного положения приводит к понижению давления в рабочей полости 6, вследствие выпуска из нее газа через отверстие между выпускным затвором 13 и выпускным седлом 12 при отсутствии впуска, а движение корпуса 1 в обратном направлении от этого положения приводит к повышению давления в рабочей полости 6, вследствие впуска в нее газа через отверстие между впускным седлом 10 и впускным затвором 11 при отсутствии выпуска.

Перемещение подвижного звена 15 вместе с выпускным седлом 12 от нейтрального положения в отрицательном направлении вызовет понижение давления в заполненной рабочей полости 6 и перемещение корпуса 1 вместе с впускным седлом 10 и затворами 11, 13 в соответствующее устойчивое положение, при котором также результирующая сила давления на корпус уравновесит силу нагрузки, а площади впуска и выпуска станут равными нулю.

Наличие впуска газа в рабочую полость 6 при отсутствии выпуска и выпуска при отсутствии впуска в процессе функционирования данного одностороннего следящего привода свидетельствует о его экономичности, которая, как и у прототипа, оказывается особенно высокой при использовании в качестве рабочего тела несжимаемой жидкости.

Следует отметить, что если в рассмотренном следящем газовом приводе закрепить корпус на неподвижном основании и выполнить поршень подвижным, то замкнутый кинематической обратной связью следящий привод превращается в разомкнутый, работающий чаще всего в релейном двухпозиционном режиме с позиционированием поршня на упорах и различными временами перемещения поршня в прямом и обратном направлениях.

Наиболее высокую симметричность по временам срабатывания обеспечивают замкнутые обратной связью и разомкнутые двухсторонние газовые приводы, которые для снижения трудоемкости изготовления могут быть снабжены описанными выше экономичными клапанными распределителями.

На фиг.2 показана схема двухстороннего следящего газового привода, отличающегося от аналогов тем, что в описанном выше следящем газовом приводе с экономичным клапанным распределителем, содержащем подвижный корпус 1 с цилиндрической камерой 2, поршень 3 со штоком 4, разделяющий камеру 2 на расположенную со стороны штока 4 вспомогательную полость 5, а с противоположной стороны рабочую полость 6, сообщенную с источником газа и атмосферой с помощью клапанного распределителя 7, вспомогательная полость 5 сообщена с источником газа и атмосферой с помощью такого же клапанного распределителя 8, что и рабочая полость.

В заявленных устройствах используется более технологичный экономичный клапанный распределитель, в котором составляющие одно целое впускной и выпускной затворы, как и в известных приводах с неэкономичными клапанными распределителями, могут быть выполнены в виде простого шарика, обладающего к тому же способностью самоустанавливаться потоком газа на впускном и выпускном седлах, что снижает требования к точности изготовления деталей распределителя и повышает надежность функционирования газовых приводов.

Привод предназначен для систем газовой автоматики. Привод содержит подвижный корпус с цилиндрической камерой, поршень со штоком, разделяющий камеру на расположенную со стороны штока вспомогательную полость, сообщенную с источником газа, а с противоположной стороны рабочую полость, клапанный распределитель с расположенными соосно с цилиндрической камерой впускным и выпускным распределительными клапанами, отделяющими рабочую полость от источника газа с помощью впускного седла и впускного затвора, а от атмосферы с помощью выпускного седла и выпускного затвора, соединенного с впускным затвором, двухстороннее устройство управления с подвижным звеном. Выпускное седло клапанного распределителя выполнено в торце дополнительно введенного со стороны штока поршня толкателя и сообщено с атмосферой каналом в этом толкателе, соединенным с подвижным звеном устройства управления и взаимодействующим кинематически с выпускным затвором, составляющим одно целое с впускным затвором. Технический результат - снижение трудоемкости изготовления газовых приводов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газовый привод с экономичным клапанным распределителем, содержащий подвижный корпус с цилиндрической камерой, поршень со штоком, разделяющий камеру на расположенную со стороны штока вспомогательную полость, сообщенную с источником газа, а с противоположной стороны рабочую полость, клапанный распределитель с расположенными соосно с цилиндрической камерой впускным и выпускным распределительными клапанами, отделяющими рабочую полость от источника газа с помощью впускного седла и впускного затвора, а от атмосферы с помощью выпускного седла и выпускного затвора, соединенного с впускным затвором, двухстороннее устройство управления с подвижным звеном, отличающийся тем, что выпускное седло клапанного распределителя выполнено в торце дополнительно введенного со стороны штока поршня толкателя и сообщено с атмосферой каналом в этом толкателе, соединенным с подвижным звеном устройства управления и взаимодействующим кинематически с выпускным затвором, составляющим одно целое с впускным затвором.

2. Газовый привод по п.1, отличающийся тем, что вспомогательная полость сообщена с источником газа и атмосферой с помощью такого же клапанного распределителя, что и рабочая полость.