РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2020 года по МПК F16K11/44 F16K31/122 F15B11/24 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к регулирующему клапану для текучей среды, например, регулирующему клапану для текучей среды, размещаемому между переключающим клапаном, соединенным с источником давления текучей среды, и цилиндром двойного действия, включающим в себя первую и вторую напорные камеры.

Уровень техники

[0002]

В общем, напорный цилиндр двойного действия для текучей среды давно известен, в котором две напорные камеры, отделенные друг от друга поршнем, имеют соответствующие воздухоподающие/отводящие отверстия, и воздухоподающие/отводящие отверстия поочередно соединяются с источником давления текучей среды посредством, например, переключения электромагнитного клапана, соединенного с источником давления текучей среды, в результате чего поршень перемещается возвратно поступательно при прикладывании к нему давления текучей среды.

Обычно, в таком напорном цилиндре двойного действия для текучей среды, когда поршень перемещается возвратно поступательно при прикладывании к нему давления текучей среды, сжатая текучая среда в одной из напорных камер, которая находится на выпускной стороне, отводится в атмосферу по мере того, как напорная камера сжимается с перемещением поршня.

Хотя с точки зрения энергосбережения сжатый воздух, который отводится из напорной камеры с перемещением такого привода на сжатой текучей среде, желательно используется повторно насколько возможно.

[0003]

Соответственно, патентная литература 1 предлагает установку пневматического цилиндра, в которой выпускной воздух из напорной камеры на стороне штока рециркулирует в напорную камеру на стороне головки и используется повторно, когда шток цилиндра двойного действия перемещается вперед. Эта установка использует в качестве переключающего клапана, соединенного с источником сжатого воздуха, четырехходовой двухпозиционный переключающий клапан, имеющий функцию подачи и отведения сжатого воздуха в и из цилиндра и функцию рециркуляции выпускаемого воздуха.

Список противопоставленных материалов

Патентная литература

[0004]

Патентная литература 1: японская нерассмотренная опубликованная патентная заявка № 8-42511

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

[0005]

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении регулирующего клапана для текучей среды, имеющего конфигурацию, подходящую для повторного использования выпускаемого воздуха, который извлекается из напорной камеры привода на сжатой текучей среде, путем соединения регулирующего клапана для текучей среды с напорной камерой.

Решение проблемы

[0006]

Для решения вышеописанной проблемы регулирующий клапан для текучей среды согласно настоящему изобретению подлежит обеспечению между переключающим клапаном, соединенным с источником текучей среды под давлением, и напорным цилиндром двойного действия для текучей среды, включающим в себя первую напорную камеру, предусмотренную на стороне головки, и вторую напорную камеру, предусмотренную на стороне штока, в котором, когда напорный цилиндр для текучей среды приводится в действие посредством переключения переключающего клапана, сжатая текучая среда, которая отводится из второй напорной камеры напорного цилиндра для текучей среды, рециркулирует в первую напорную камеру. Регулирующий клапан для текучей среды включает в себя первое отверстие, соединяемое с переключающим клапаном, второе отверстие, соединяемое со второй напорной камерой, третье отверстие, соединяемое с первой напорной камерой, канал подачи воздуха, обеспечивающий сообщение первого отверстия и второго отверстия друг с другом, канал выпуска воздуха, обеспечивающий сообщение второго отверстия и третьего отверстия друг с другом, первый обратный клапан, предусмотренный в канале подачи воздуха и обеспечивающий поток сжатой текучей среды со стороны первого отверстия к стороне второго отверстия, в то же время предотвращая поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия к стороне первого отверстия, второй обратный клапан, предусмотренный в канале выпуска воздуха и обеспечивающий поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия к стороне третьего отверстия, в то же время предотвращая поток сжатой текучей среды со стороны третьего отверстия к стороне второго отверстия, клапанный элемент, который открывает и закрывает канал из второго отверстия в третье отверстие, и клапанное отверстие, через которое клапанный элемент продолжается таким образом, чтобы скользить в осевом направлении клапанного элемента. Канал выпуска воздуха является зазором, предусмотренным между клапанным отверстием и клапанным элементом. Клапанный элемент имеет первую принимающую давление поверхность, которая вызывает действие давления текучей среды в первом отверстии в направлении закрытия клапанного элемента, и вторую принимающую давление поверхность, которая вызывает действие давления текучей среды во втором отверстии в направлении открытия клапанного элемента.

[0007]

Другой регулирующий клапан для текучей среды согласно настоящему изобретению включает в себя первое отверстие, второе отверстие и третье отверстие, через которые протекает сжатая текучая среда; канал подачи воздуха, обеспечивающий сообщение первого отверстия и второго отверстия друг с другом; канал выпуска воздуха, обеспечивающий сообщение второго отверстия и третьего отверстия друг с другом; первый обратный клапан, предусмотренный в канале подачи воздуха и обеспечивающий поток сжатой текучей среды со стороны первого отверстия к стороне второго отверстия, в то же время предотвращая поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия к стороне первого отверстия; второй обратный клапан, предусмотренный в канале выпуска воздуха и обеспечивающий поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия к стороне третьего отверстия, в то же время предотвращая поток сжатой текучей среды со стороны третьего отверстия к стороне второго отверстия; клапанный элемент, который открывает и закрывает канал из второго отверстия в третье отверстие; и участок операции открытия/закрытия, вызывающий открывание и закрывание клапанного элемента. Участок операции открытия/закрытия имеет первую принимающую давление поверхность, предусмотренную на клапанном элементе и которая вызывает действие давления текучей среды в первом отверстии в направлении закрытия клапанного элемента, и вторую принимающую давление­ поверхность, также предусмотренную на клапанном элементе и которая вызывает действие давления текучей среды во втором отверстии в направлении открытия клапанного элемента. В этом случае, предпочтительно, чтобы регулирующий клапан для текучей среды имел клапанное отверстие, через которое клапанный элемент продолжается таким образом, чтобы скользить в осевом направлении клапанного элемента, и чтобы канал выпуска воздуха являлся зазором, предусмотренным между клапанным отверстием и клапанным элементом.

[0008]

Более того, в этом случае предпочтительно, чтобы клапанный элемент имел форму штока по существу круглого сечения; имел на двух концах в осевом направлении первый конец на ближней стороне и второй конец на дальней стороне соответственно; и включал в себя участок вала, расположенный на стороне первого конца, и участок клапана, выполненный заодно со стороной второго конца участка вала, причем участок клапана имеет вторую принимающую давление поверхность.

В этом случае, более предпочтительно, чтобы участок вала клапанного элемента включал в себя поршень, и чтобы первая принимающая давление поверхность, расположенная на стороне первого конца поршня, образовывала напорную камеру поршня, с которой соединен канал управления, который обеспечивает подачу сжатой текучей среды из первого отверстия в напорную камеру поршня.

[0009]

Более того, предпочтительно, чтобы участок клапана включал в себя часть большого­ диаметра, выполненную заодно с участком вала, и часть малого диаметра, выполненную заодно со стороной второго конца части большого диаметра, и имел наибольший диаметр меньше наибольшего диаметра части большого диаметра, причем уплотняющий элемент установлен между частью большого диаметра и частью малого­ диаметра; чтобы клапанное отверстие имело дроссельную часть, предусмотренную между вторым отверстием и каналом выпуска воздуха, и через которую продолжается часть малого диаметра участка клапана; и чтобы дроссельная часть имела седло клапана, причем уплотняющий элемент соприкасается с и перемещается от седла клапана.

В этом случае, предпочтительно, чтобы регулирующий клапан для текучей среды включал в себя участок регулирования скорости потока для регулирования скорости потока выпускаемого воздуха, который протекает из второго отверстия в выпускной канал в отверстии участка клапана; чтобы участок регулирования скорости потока включал в себя наклонную кулачковую поверхность, продолжающуюся спирально вокруг участка вала клапанного элемента, и ограничительный язычок, также предусмотренный вокруг участка вала клапанного элемента, причем ограничительный язычок соприкасается с наклонной кулачковой поверхностью, в то же время предотвращая перемещение клапанного элемента в сторону первого конца в отверстии участка клапана; чтобы наклонная кулачковая поверхность и ограничительный язычок были выполнены с возможность поворота друг относительно друга и вокруг оси клапанного элемента; и чтобы часть малого диаметра участка клапана имела сужающуюся форму, чей диаметр постепенно уменьшается ко второму концу.

Более того, более предпочтительно, чтобы участок вала клапанного элемента включал в себя поршень, и первая принимающая давление поверхность, расположенная на стороне первого конца поршня, образовывала напорную камеру поршня, с которой соединен канал управления, который обеспечивает подачу сжатой текучей среды из первого отверстия в напорную камеру поршня; чтобы наклонная кулачковая поверхность была обращена к поршню со стороны первого конца поршня; и чтобы клапанный элемент продолжался через клапанное отверстие таким образом, чтобы быть выполненным с возможность поворота в периферическом направлении, и ограничительный язычок выступал из внешней окружности участка вала к внутренней стороне напорной камеры поршня.

Полезные эффекты изобретения

[0010]

Согласно настоящему изобретению, когда второе отверстие соединено с напорной камерой привода на сжатой текучей среде, сжатая текучая среда может быть подана из первого отверстия в напорную камеру через второе отверстие. Более того, выпускаемый воздух из напорной камеры может быть извлечен из третьего отверстия через второе отверстие и может быть использован повторно. Например, если второе отверстие соединено с напорной камерой на стороне штока цилиндра двойного действия для текучей среды, в то время как третье отверстие соединено с напорной камерой на стороне головки, выпускаемый воздух из напорной камеры на стороне штока может рециркулировать в напорную камеру на стороне головки, когда шток перемещается вперед, в результате чего потребление сжатой текучей среды может быть исключено.

Краткое описание чертежей

[0011]

[Фиг. 1] Фиг. 1 вид в сечении клапана регулирования скорости потока согласно настоящему изобретению, причем его клапанный элемент находится в открытом состоянии.

[Фиг. 2] Фиг. 2 увеличенная часть, включающая в себя участок клапана, изображенный на Фиг. 1.

[Фиг. 3] Фиг. 3 вид в сечении клапана регулирования скорости потока согласно настоящему изобретению, причем его клапанный элемент находится в закрытом состоянии.

[Фиг. 4] Фиг. 4 вид спереди участка регулирования скорости потока и связанных элементов, предусмотренных вокруг них.

[Фиг. 5] Фиг. 5 электрическая схема, изображающая пример цепи управления, в которой напорный цилиндр двойного действия для текучей среды управляется, используя регулирующий клапан для текучей среды согласно настоящему изобретению.

[Фиг. 6] Фиг. 6 график, изображающий соответствие между давлением текучей среды в каждой из напорной камеры на стороне головки и напорной камеры на стороне штока и длиной хода поршня, когда сжатая текучая среда рециркулирует из напорной камеры на стороне головки в напорную камеру на стороне штока.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

[0012]

Вариант осуществления регулирующего клапана для текучей среды согласно настоящему изобретению теперь будет описан подробно со ссылкой на чертежи. Регулирующий клапан для текучей среды согласно настоящему изобретению подлежит соединению с напорной камерой привода на сжатой текучей среде и таким образом использованию для извлечения и повторного использования выпускаемого воздуха из напорной камеры. Здесь, будет описан пример, изображенный на Фиг. 5, в котором регулирующий клапан 10 для текучей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения соединен с напорным цилиндром 1 двойного действия для текучей среды, включающего в себя поршень 1c и шток 1d, и когда поршень 1c перемещается вперед, выпускаемый воздух, который отводится из второй напорной камеры 1b, предусмотренной на стороне штока напорного цилиндра 1 для текучей среды, рециркулирует в первую напорную камеру 1a, предусмотренную на сторона головки, в результате чего выпускаемый воздух используется повторно.

[0013]

Как изображено на Фиг. 1-5, регулирующий клапан 10 для текучей среды включает в себя первое отверстие 11 для соединения с переключающим клапаном 3, второе отверстие 12 для соединения со второй напорной камерой 1b, третье отверстие 13 для соединения с первой напорной камерой 1a, канал 14 подачи воздуха, который обеспечивает сообщение первого отверстия 11 и второго отверстия 12 друг с другом, и канал 15 выпуска воздуха, который обеспечивает сообщение второго отверстия 12 и третьего отверстия 13 друг с другом.

[0014]

Отверстия 11-13 с первого по третье, канал 14 подачи воздуха и канал 15 выпуска воздуха обеспечены в корпусе 50 клапана. Корпус 50 клапана включает в себя главный блок 51. Главный блок 51 включает в себя цилиндрический магистральный участок 51a, имеющий ось L (ось, продолжающуюся вертикально на Фиг. 1 и 3, и чья верхняя сторона обозначена стороной первого конца, и чья нижняя сторона обозначена стороной второго конца), и цилиндрические первый и второй отводные участки 51b и 51c, продолжающиеся из боковой стенки магистрального участка 51a. Корпус 50 клапана дополнительно включает в себя блок 52 первого отверстия, воздухонепроницаемо установленный на первом отводном участке 51b и включающий в себя первое отверстие 11, и блок 53 второго отверстия, воздухонепроницаемо установленный на стороне второго конца магистрального участка 51a и включающий в себя второе отверстие 12. Третье отверстие 13 обеспечено во втором отводном участке 51c. Более того, торцевая заглушка 54 обеспечена на стороне первого конца магистрального участка 51a таким образом, чтобы быть выполненной с возможность поворота вокруг оси L.

[0015]

Канал 14 подачи воздуха включает в себя первый канал 14a подачи воздуха, проходящий через блок 52 первого отверстия, второй канал 14b подачи воздуха, проходящий через первый отводной участок 51b, и третий канал 14c подачи воздуха, предусмотренный на стороне второго конца магистрального участка 51a. Третий канал 14c подачи воздуха снабжен первым обратным клапаном 20, который обеспечивает поток сжатой текучей среды, подаваемой от источника 2 текучей среды под давлением, со стороны первого отверстия 11 к стороне второго отверстия 12, но предотвращает поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия 12 к стороне первого отверстия 11.

[0016]

Канал 15 выпуска воздуха включает в себя первый канал 15a выпуска воздуха, проходящий через второй отводной участок 51c, и второй канал 15b выпуска воздуха, предусмотренный на стороне второго конца отверстия 22 установки штока, которое будет описано ниже. Второй канал 15b выпуска воздуха снабжен вторым обратным клапаном 21, который обеспечивает поток со стороны второго отверстия 12 к стороне третьего отверстия 13, но предотвращает поток со стороны третьего отверстия 13 к стороне второго отверстия 12.

[0017]

Магистральный участок 51a снабжен внутри отверстием 22 установки штока, служащим в качестве клапанные отверстия, ограниченного внутренней периферической стенкой 51d магистрального участка 51a. Отверстие 22 установки штока проходит через магистральный участок 51a в направлении длинной стороны (направлении осевой линии L). Магистральный участок 51a дополнительно снабжен внутри клапанным элементом 30, который выполнен с возможностью скольжения в направлении осевой линии L в отверстии 22 установки штока. Клапанный элемент 30 обеспечен для открытия и закрытия канала из второго отверстия 12 в канал 15b выпуска воздуха, то есть канала из второго отверстия 12 в третьей отверстие 13. Клапанный элемент 30 имеет форму штока по существу круглого сечения и выполнен с возможность поворота около осевой линии L в отверстии 22 установки штока. Клапанный элемент 30 включает в себя участок 32 вала, расположенный на стороне первого конца, то есть ближней стороне; и участок 31 клапана, расположенный на стороне второго конца, то есть дальней стороне, в направлении его осевой линии L. Участок 32 вала имеет первую принимающую давление поверхность, которая вызывает действие давления текучей среды в первом отверстии 11 в направлении закрытия клапанного элемента 30 (направление второго­ конца). Участок 31 клапана имеет вторую принимающую давление поверхность, которая вызывает действие давления текучей среды во втором отверстии 12 в направлении открытия клапанного элемента 30 (направление первого конца). Независимо от открытия и закрытия клапанного элемента 30, принимающая давление площадь первой принимающей давление поверхности в направлении осевой линии L всегда больше принимающей давление площади второй принимающей давление поверхности в направлении осевой линии L.

[0018]

Отверстие 22 установки штока включает в себя участок 22a установки вала, расположенный на стороне первого конца и через который продолжается участок 32 вала, и участок 22b установки клапана, расположенный на стороне второго конца и через которой продолжается участок 31 клапана. Участок 22a установки вала и участок 22b установки клапана воздухонепроницаемо отделены друг от друга посредством уплотняющего элемента 60, предусмотренного на разделительной стенке 23, которая разделяет их друг от друга. Участок 22b установки клапана имеет диаметр канала, превышающий наибольший диаметр участка 31 клапана (диаметр части 33 большого­ диаметра, описанной ниже). Зазор, предусмотренный между внутренней периферической стенкой 51d участка 22b установки клапана и внешней периферической поверхностью участка 31 клапана (то есть внешней периферической поверхностью части 33 большого диаметра) выполняет функцию второго канала 15b выпуска воздуха.

[0019]

Магистральный участок 51a имеет канавку 57 на его внешней периферической поверхности на стороне второго конца. Первый обратный клапан 20 установлен в канавке 57. Участок 22b установки клапана отверстия 22 установки штока имеет кольцевой выступ 48 в положении на стороне второго конца (то есть на стороне вблизи второго отверстия 12) относительно второго обратного клапана 21. Выступ 48 выступает внутрь (в радиальном направлении) из внутренней периферической стенки 51d. Поверхность выступа 48, которая обращена к стороне первого конца, образует седло 44 клапана. Участок 31 клапана соприкасается с и перемещается от седла 44 клапана. Внутренний периметр выступа 48 образует дроссельную часть 46, в которую выполнена с возможностью вставки часть 34 малого диаметра, которая будет описана ниже, участка 31 клапана.

[0020]

Участок 31 клапана включает в себя часть 33 большого­ диаметра, которая выполнена заодно с участком 32 вала и имеет круглую столбчатую форму, и часть 34 малого диаметра, которая выполнена заодно со стороной второго конца части 33 большого­ диаметра и чей наибольший диаметр меньше наибольшего диаметра части 33 большого­ диаметра. Часть 33 большого диаметра имеет канавку 58 на ее внешней периферической поверхности. Второй обратный клапан 21, описанный выше, установлен в канавку 58. Часть 34 малого диаметра имеет сужающуюся форму, чей диаметр постепенно уменьшается ко второму концу, и имеет дальнюю торцевую поверхность 36a на ее конце. Направление осевой линии L клапанного элемента 30 соответствует направлению, перпендикулярному дальней торцевой поверхности 36a. Соединение, то есть граница, между частью 33 большого­ диаметра и частью 34 малого диаметра имеет канавку 36b, образующую ступень. Уплотняющий элемент 35 установлен в канавку 36b.

[0021]

Уплотняющий элемент 35 обеспечен на участке 31 клапана таким образом, чтобы соприкасаться с седлом 44 клапана, когда клапанного элемента 30 перемещается к стороне второго конца и отстоять от седла 44 клапана, когда клапанного элемента 30 перемещается к стороне первого конца. Следовательно, сравнивая состояние, где уплотняющий элемент 35 и седло 44 клапана соприкасаются друг с другом, и состояние, где уплотняющий элемент 35 и седло 44 клапана отстоят друг от друга, то есть сравнивая участок 31 клапана, который находится в закрытом состоянии, и участок 31 клапана, который находится в открытом состоянии, участок 31 клапана, который находится в открытом состоянии, имеет большую площадь (принимающую давление площадь) на его второй принимающей давление поверхности, на которую давление текучей среды действует в направлении первого конца. Следовательно, поджимающее усилие, действующее на клапанный элемент 30 в направлении первого конца, увеличивается, и чувствительность после открытия участка 31 клапана улучшается.

[0022]

Участок 32 вала включает в себя корпусную часть 38, выполненную заодно со стороной первого конца части 33 большого­ диаметра и имеющую больший диаметр, чем часть 33 большого диаметра, и стержневую часть 39, выполненную заодно со стороной первого конца корпусной части 38 и выступающую из отверстия, предусмотренного на стороне первого конца магистрального участка 51a. Корпусная часть 38 включает в себя поршень 37, на внешней окружности которого обеспечен уплотняющий элемент 62. Поршень 37 разделяет участок 22a установки вала отверстия 22 установки штока, описанный выше, на камеру 70a первой секции, предусмотренную на стороне первого конца, и камеру 70b второй секции, предусмотренную на стороне второго конца. В настоящем варианте осуществления, уплотняющий элемент 62, предусмотренный на поршне 37, выполняет функцию обратного клапана, который обеспечивает поток текучей среды со стороны камеры 70b второй секции к стороне камеры 70a первой секции, но предотвращает поток текучей среды со стороны камеры 70a первой секции к стороне камеры 70b второй секции. Следовательно, камера 70a первой секции выполняет функцию напорной камеры поршня для перемещения поршня 37 в направлении второго конца, тогда как камера 70b второй секции открыта в атмосферу.

[0023]

Стержневая часть 39 установлена в установочное отверстие 59, предусмотренной в торцевой заглушке 54. Торцевая заглушка 54 зафиксирована относительно стержневой части 39 в направлении вокруг осевой линии L. То есть, когда торцевая заглушка 54 поворачивается вокруг осевой линии L, стержневая часть 39 также поворачивается. Кольцевой статор 41 (кольцевой кулачок, имеющий кулачковую поверхность 41a, которая наклонена спирально) установлен в участок 22a установки вала и зафиксирован в положении на стороне первого конца относительно поршня 37. Участок 32 вала клапанного элемента 30 продолжается через статор 41 таким образом, что выполнен с возможностью скольжения в направлении осевой линии L и выполнен с возможность поворота вокруг осевой линии L. Как изображено на Фиг. 4, поверхность статора 41, которая расположена на стороне второго конца, образует наклонную кулачковую поверхность 41a, продолжающуюся вокруг участка 32 вала. Наклонная кулачковая поверхность 41a обращена к поршню 37 и продолжается спирально вокруг осевой линии L. Корпусная часть 38 участка 32 вала имеет ограничительный язычок 43, выступающий из его внешней периферической стенки и продолжающийся из торцевой поверхности 37a первого конца поршня 37 к статору 41.

[0024]

Когда торцевая заглушка 54 поворачивается, корпусная часть 38 поворачивается вместе с торцевой заглушкой 54, причем статор 41 прикреплен к магистральному участку 51a. Следовательно, ограничительный язычок 43, выступающий из корпусной части 38, поворачивается относительно статора 41 и вокруг осевой линии L. Отметим, что наклонная кулачковая поверхность 41a статора 41 продолжается спирально и образует наклонную поверхность. Следовательно, регулируя положение, до которого торцевая заглушка 54 поворачивается, можно регулировать положение, где ограничительный язычок 43 соприкасается с наклонной кулачковой поверхностью 41a, то есть длину хода поршня 37 в направлении первого конца. Следовательно, можно регулировать величину снижения дроссельной части 46, когда клапанный элемент 30 перемещается в открытое положение на стороне первого конца, то есть скорость потока текучей среды, текущей из второго отверстия 12 и проходящей через дроссельную часть 46 в канал 15 выпуска воздуха. Таким образом, наклонная кулачковая поверхность 41a и ограничительный язычок 43 образуют участок 47 регулирования скорости потока согласно настоящему изобретению.

Отметим, что кольцевая заглушка 42 воздухонепроницаемо установлена на участке 22a установки вала, в то же время располагаясь смежно со стороной первого конца статора 41, и участок 32 вала клапанного элемента 30 продолжается воздухонепроницаемо через заглушку 42 таким образом, чтобы скользить в направлении осевой линии L и выполненным с возможность поворота вокруг осевой линии L.

[0025]

Камера 70a первой секции и второй канал 14b подачи воздуха соединены друг с другом каналом 71 управления, который обеспечивает подачу сжатой текучей среды из первого отверстия 11. Следовательно, когда сжатая текучая среда, подаваемая в первое отверстие 11, протекает через канал 14 подачи воздуха во второе отверстие 12, некоторая часть сжатой текучей среды подается в камеру 70a первой секции через канал 71 управления. Затем давление сжатой текучей среды, подаваемой в камеру 70a первой секции, действует на первую принимающую давление поверхность, расположенную на стороне первого конца относительно поршня 37. Следовательно, поршень 37 перемещается в направлении второго конца, то есть в направлении, в котором клапанный элемент 30 закрыт.

[0026]

Камера 70b второй секции снабжена пружиной 25 сжатия, которая прикладывает поджимающее усилие, действующее в направлении первого конца (то есть направлении открытия клапанного элемента 30) на поршень 37. Пружина 25 сжатия обеспечена в сжатом состоянии между принимающей пружину частью 24, которая прикреплена к соединению между участком 22a установки вала и участком 22b установки клапана (то есть разделительной стенке 23), и торцевой поверхностью 37b второго конца поршня 37.

Таким образом, первая принимающая давление поверхность участка 32 вала, вторая принимающая давление поверхность участка 31 клапана и пружина 25 сжатия образуют участок операции открытия/закрытия согласно настоящему изобретению.

Модуль упругости пружины 25 сжатия должен быть определен соответственно на основе таких факторов, как прикладываемое давление сжатой текучей среды, требуемые характеристики присоединяемого привода на сжатой текучей среде и так далее. Отметим, что, когда участок 31 клапана опирается и находится в закрытом состоянии, сумма поджимающих усилий в направлении первого конца, которые созданы пружиной 25 сжатия и давлением текучей среды, действующим на вторую принимающую давление поверхность, задана меньшей, чем поджимающее усилие в направлении второго конца, которое создано давлением текучей среды, действующим на первую принимающую давление поверхность.

Пружина 25 сжатия необязательно должна быть обеспечена и может быть исключена. В этом случае, клапанный элемент 30 может перемещаться в направлении открытия, используя только давление текучей среды во втором отверстии 12, которое действует на вторую принимающую давление поверхность.

[0027]

Теперь будут описаны конкретные режимы работы двойного регулирующего клапана 10 для текучей среды, как изображено на Фиг. 5, в котором регулирующий клапан 10 для текучей среды соединен с напорным цилиндром 1 двойного действия для текучей среды, включающим в себя поршень 1c и шток 1d, в результате чего, когда поршень 1c перемещается вперед, выпускаемый воздух, отводимый из второй напорной камеры 1b, предусмотренной на стороне штока напорного цилиндра 1 для текучей среды, рециркулирует в первую напорную камеру 1a, предусмотренную на стороне головки.

В этом случае, регулирующий клапан 10 для текучей среды присоединен между переключающим клапаном 3, который соединен с источником 2 текучей среды под давлением, и напорным цилиндром 1 для текучей среды, который включает в себя первую напорную камеру 1a на стороне головки и вторую напорную камеру 1b на стороне штока. Переключающий клапан 3 и напорный цилиндр 1 для текучей среды соединены друг с другом первым каналом 4a, соединяющим переключающий клапан 3 и первое отверстие 11 регулирующего клапана 10 для текучей среды друг с другом, вторым каналом 4b, соединяющим вторую напорную камеру 1b и второе отверстие 12 регулирующего клапана 10 для текучей среды друг с другом, третьим каналом 4c, соединяющим первую напорную камеру 1a и переключающий клапан 3 друг с другом, и четвертым каналом 4d, соединяющим третий канал 4c и третье отверстие регулирующего клапана 10 для текучей среды друг с другом. Третий канал 4c снабжен дроссельным клапаном 5 в положении между его соединением с четвертым каналом 4d и первой напорной камерой 1a. Дроссельный клапан 5 является дозирующего типа для регулирования скорости потока сжатой текучей среды, которая отводится из первой напорной камеры 1a.

[0028]

Положение переключающего клапана 3 выполнено с возможностью переключения по выбору между первым положением, где сжатая текучая среда из источника 2 текучей среды под давлением подается во вторую напорную камеру 1b, и вторым положением, где сжатая текучая среда из источника 2 текучей среды под давлением подается в первую напорную камеру 1a.

Следовательно, сначала будет описан случай, где переключающий клапан 3 переводится в первое положение, то есть случай, где шток 1d напорного цилиндра 1 для текучей среды перемещается обратно.

[0029]

Сжатая текучая среда, подаваемая из источника 2 текучей среды под давлением, подается в первое отверстие 11 регулирующего клапана 10 для текучей среды, описанного выше, через первый канал 4a. Сжатая текучая среда, подаваемая в первое отверстие 11, протекает через первый канал 14a подачи воздуха и второй канал 14b подачи воздуха в таком порядке, и некоторая часть сжатой текучей среды подается в канал 71 управления, описанный выше, в то время как остальная часть подается в третий канал 14c подачи воздуха. Сжатая текучая среда, подаваемая в третий канал 14c подачи воздуха, протекает через первый обратный клапан 20, выводится из второго отверстия 12 и подается во вторую напорную камеру 1b напорного цилиндра 1 для текучей среды. При этом, сжатый воздух в первой напорной камере 1b напорного цилиндра 1 для текучей среды выпускается в атмосферу через дроссельный клапан 5 и переключающий клапан 3.

[0030]

Сжатая текучая среда, текущая в канал 71 управления, подается в камеру 70a первой секции, служащую в качестве напорной камеры поршня, описанной выше. На этом этапе, давление сжатой текучей среды, которая подается в камеру 70a первой секции, и давление сжатой текучей среды, которая отводится из второго отверстия 12, по существу одинаковы.

Однако поскольку существует различие в принимающей давление площади, поджимающее усилие, созданное в направлении первого конца (в направлении открытия клапанного элемента 30) давлением текучей среды, действующим на вторую принимающую давление поверхность участка 31 клапана, меньше поджимающего усилия, созданного в направлении второго конца (в направлении закрытия клапанного элемента 30) давлением текучей среды, действующим на первую принимающую давление поверхность участка 32 вала. Более того, различие между поджимающими усилиями, созданными соответствующими давлениями текучей среды всегда задано большим, чем поджимающее усилие, созданное в направлении первого конца пружиной 25 сжатия, причем участок 31 клапана опирается и находится в закрытом состоянии. Следовательно, как изображено на Фиг. 3, в то время как клапанный элемент 30 опирается на седло 44 клапана, канал между вторым отверстием 12 и каналом 15 выпуска воздуха, то есть канал из второго отверстия 12 в третье отверстие 13 закрыт.

[0031]

Теперь будет описан случай, где переключающий клапан 3 переводится во второе положение, как изображено на Фиг. 5, то есть случай, где шток 1d напорного цилиндра 1 для текучей среды перемещается вперед. В этом случае, первый канал 4a открыт в атмосферу через переключающий клапан 3. Следовательно, в регулирующем клапане 10 для текучей среды участок канала 14 подачи воздуха, который продолжается из первого отверстия 11 до первого обратного клапана 20, канал 71 управления и камера 70a первой секции также открыты в атмосферу. Напротив, течение сжатой текучей среды на участке от первого обратного клапана 20 до второй напорной камеры 1b напорного цилиндра 1 для текучей среды предотвращается к стороне первого отверстия 11 посредством первого обратного клапана 20. Следовательно, давление сжатой текучей среды действует на вторую принимающую давление поверхность участка 31 клапана и поджимает клапанный элемент 30 в направлении открытия. Одновременно, пружина 25 сжатия поджимает клапанный элемент 30 в направлении открытия. Следовательно, как изображено на Фиг. 1, клапанный элемент 30 отстоит от седла 44 клапана, и канал между вторым отверстием 12 и каналом 15 выпуска воздуха, то есть канал из второго отверстия 12 в третье отверстие 13, открыт.

[0032]

При этом, первая напорная камера 1a сообщается с источником 2 текучей среды под­ давлением. Следовательно, сжатая текучая среда подается в первую напорную камеру 1a, предусмотренную на стороне головки. Соответственно, как изображено на Фиг. 6, давление в первой напорной камере 1a, предусмотренной на стороне головки, быстро увеличивается до заданного значения, и поршень 1c напорного цилиндра 1 для текучей среды начинает перемещаться к стороне штока (правая сторона на Фиг. 5).

Затем с перемещением поршня 1c к стороне штока, объем второй напорной камеры 1b уменьшается, и давление во второй напорной камере 1b немного увеличивается. Однако, поскольку принимающая давление площадь поршня 1c на стороне первой напорной камеры 1a превышает принимающую давление площадь поршня 1c на стороне второй напорной камеры 1b на площадь поперечного сечения штока 1d, поршень 1c продолжает перемещаться к стороне штока. Во время этого процесса, сжатая текучая среда, отводимая из второй напорной камеры 1b, протекает из канала 15 выпуска воздуха, проходит через третье отверстие 13 и протекает в четвертый канал 4d. Однако, поскольку давление сжатой текучей среды, отводимой из второй напорной камеры 1b, немного превышает давление в первой напорной камере 1a, как описано выше, сжатая текучая среда в четвертом канале 4d рециркулирует в первую напорную камеру 1a через третий канал 4c. Чтобы отрегулировать скорость, с которой шток 1d перемещается вперед, необходимо отрегулировать посредством поворота торцевой заглушки 54 только величину снижения дроссельной части 46, то есть скорость потока выпускаемого воздуха из второй напорной камеры 1b, который протекает через дроссельную часть 46.

[0033]

Как описано выше, клапан 10 регулирования скорости потока согласно настоящему варианту осуществления выполнен так, что сжатая текучая среда может быть подана из первого отверстия 11 во вторую напорную камеру 1b через второе отверстие 12 посредством соединения второго отверстия 12 со второй напорной камерой 1b напорного цилиндра 1 для текучей среды, служащего в качестве привода на сжатой текучей среде, и так, что выпускаемый воздух, отводимый из второй напорной камеры 1b, может быть извлечен из третьего отверстия 13 через второе отверстие 12. Следовательно, выпускаемый воздух может быть эффективно использован повторно. В частности, в напорном цилиндре 1 двойного действия для текучей среды, описанном выше, посредством соединения второго отверстия 12 со второй напорной камерой 1b, в то же время соединяя третье отверстие 13 с первой напорной камерой 1a, выпускаемый воздух из второй напорной камеры 1b может быть рециркулирован в первую напорную камеру 1a, когда шток 1d перемещается вперед, в результате чего потребление сжатой текучей среды может быть исключено.

Более того, поскольку клапанный элемент 30 выполнен с возможностью открытия и закрытия, используя сжатый воздух для приведения в действие напорного цилиндра 1 для текучей среды, расходы на изготовление и эксплуатационные расходы могут быть снижены.

[0034] В клапане 10 регулирования скорости потока согласно настоящему варианту осуществления, штокообразный участок 31 клапана включает в себя часть 33 большого­ диаметра и часть 34 малого диаметра, и уплотняющий элемент 35, который соприкасается с и перемещается от седла 44 клапана, обеспечен на границе между ними. Следовательно, сравнивая состояние, где уплотняющий элемент 35 и седло 44 клапана соприкасаются друг с другом, и состояние, где уплотняющий элемент 35 и седло 44 клапана отстоят друг от друга, то есть сравнивая участок 31 клапана, который находится в закрытом состоянии, и участок 31 клапана, который находится в открытом состоянии, участок 31 клапана, который находится в последнем состоянии, имеет большую площадь (принимающую давление площадь) на его второй принимающей давление поверхности, на которую давление текучей среды действует в направлении первого конца. Следовательно, поджимающее усилие, действующее на клапанный элемент 30 в направлении первого конца, увеличивается, и чувствительность после открытия участка 31 клапана улучшается.

Более того, в клапане 10 регулирования скорости потока согласно настоящему варианту осуществления, участок 31 клапана является игольчатым клапаном, и наклонная кулачковая поверхность 41a статора 41, которая продолжается спирально, и ограничительный язычок 43, который находится в соприкосновении с ним, выполнены с возможность поворота друг относительно друга вокруг осевой линии L. Следовательно, посредством поворота клапанного элемента 30, и таким образом регулирования положения, где наклонная кулачковая поверхность 41a и ограничительный язычок 43 соприкасаются друг с другом, скорость потока выпускаемого воздуха в дроссельной части 46, когда клапанный элемент 30 находится в открытом состоянии, может быть легко отрегулирована.

[0035]

Несмотря на то, что вариант осуществления клапана 10 регулирования скорости потока согласно настоящему изобретению был описан подробно выше, настоящее изобретение не ограничено вышеприведенным вариантом осуществления, и различные изменения конструкции могут быть выполнены без отступления от сущности настоящего изобретения. Например, несмотря на то, что участок 31 клапана согласно вышеприведенному варианту осуществления является игольчатым клапаном, участок 31 клапана необязательно ограничен этим и может являться клапаном любого другого типа, таким как тарельчатый клапан.

Более того, несмотря на то, что настоящий вариант осуществления относится к случаю, где наклонная кулачковая поверхность 41a зафиксирована относительно отверстия 22 установки штока, и ограничительный язычок 43, приводимый в соприкосновение с ней, прикреплен к клапанному элементу 30, наклонная кулачковая поверхность 41a может быть альтернативно зафиксирована относительно клапанного элемента 30, и ограничительный язычок 43 может быть прикреплен к отверстию установки штока.

Список ссылочных позиций

[0036]

1 напорный цилиндр для текучей среды

1a первая напорная камера

1b вторая напорная камера

2 источник текучей среды под давлением

3 переключающий клапан

10 регулирующий клапан для текучей среды

11 первое отверстие

12 второе отверстие

13 третье отверстие

14 канал подачи воздуха

15 канал выпуска воздуха

15b второй канал выпуска воздуха (зазор)

20 первый обратный клапан

21 второй обратный клапан

22 отверстие установки штока (клапанное отверстие)

30 клапанный элемент

31 участок клапана

32 участок вала

33 часть большого диаметра

34 часть малого диаметра

35 уплотняющий элемент

37 поршень

41 статор

41a наклонная кулачковая поверхность

43 ограничительный язычок

44 седло клапана

46 дроссельная часть

47 участок регулирования скорости потока

70a камера первой секции (напорная камера поршня)

71 канал управления

Регулирующий клапан для текучей среды включает в себя канал 14 подачи воздуха, обеспечивающий сообщение первого отверстия 11 и второго отверстия 12 друг с другом, канал 15 выпуска воздуха, обеспечивающий сообщение второго отверстия 12 и третьего отверстия 13 друг с другом, первый обратный клапан 20, предусмотренный в канале 14 подачи воздуха, второй обратный клапан 21, предусмотренный в канале 15 выпуска воздуха, клапанный элемент 30, который открывает и закрывает канал из второго отверстия 12 в третье отверстие 13, и клапанное отверстие 22, через которое клапанный элемент 30 продолжается таким образом, чтобы скользить в осевом направлении клапанного элемента 30. Канал 15 выпуска воздуха является зазором 15b, предусмотренным между клапанным отверстием 22 и клапанным элементом 30. Клапанный элемент 30 имеет первую принимающую давление поверхность, которая вызывает действие давления текучей среды в первом отверстии 11 в направлении закрытия клапанного элемента 30, и вторую принимающую давление поверхность, которая вызывает действие давления текучей среды во втором отверстии 12 в направлении открытия клапанного элемента 30. Это позволяет создать конструкцию клапана, подходящую для повторного использования выпускаемого воздуха, который извлекается из напорной камеры привода на сжатой текучей среде посредством соединения регулирующего клапана для текучей среды с напорной камерой. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Регулирующий клапан для текучей среды, обеспечиваемый между переключающим клапаном, соединенным с источником текучей среды под давлением, и напорным цилиндром двойного действия для текучей среды, содержащим первую напорную камеру, предусмотренную на стороне головки, и вторую напорную камеру, предусмотренную на стороне штока, при этом при приведении напорного цилиндра для текучей среды в действие посредством переключения переключающего клапана, сжатая текучая среда, которая отводится из второй напорной камеры напорного цилиндра для текучей среды, подвергается рециркуляции в первую напорную камеру, причем регулирующий клапан для текучей среды содержит:

первое отверстие, соединяемое с переключающим клапаном;

второе отверстие, соединяемое со второй напорной камерой;

третье отверстие, соединяемое с первой напорной камерой;

канал подачи воздуха, обеспечивающий сообщение первого отверстия и второго отверстия друг с другом;

канал выпуска воздуха, обеспечивающий сообщение второго отверстия и третьего отверстия друг с другом;

первый обратный клапан, предусмотренный в канале подачи воздуха и обеспечивающий поток сжатой текучей среды со стороны первого отверстия к стороне второго отверстия, в то же время предотвращая поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия к стороне первого отверстия;

второй обратный клапан, предусмотренный в канале выпуска воздуха и обеспечивающий поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия к стороне третьего отверстия, в то же время предотвращая поток сжатой текучей среды со стороны третьего отверстия к стороне второго отверстия;

клапанный элемент, который открывает и закрывает канал из второго отверстия в третье отверстие; и

клапанное отверстие, через которое клапанный элемент продолжается таким образом, чтобы быть скользящим в осевом направлении клапанного элемента,

при этом канал выпуска воздуха является зазором, предусмотренным между клапанным отверстием и клапанным элементом, и

клапанный элемент имеет первую принимающую давление поверхность, которая вызывает действие давления текучей среды в первом отверстии в направлении закрытия клапанного элемента, и вторую принимающую давление поверхность, которая вызывает действие давления текучей среды во втором отверстии в направлении открытия клапанного элемента.

2. Регулирующий клапан для текучей среды, содержащий:

первое отверстие, второе отверстие и третье отверстие, через которые протекает сжатая текучая среда;

канал подачи воздуха, обеспечивающий сообщение первого отверстия и второго отверстия друг с другом;

канал выпуска воздуха, обеспечивающий сообщение второго отверстия и третьего отверстия друг с другом;

первый обратный клапан, предусмотренный в канале подачи воздуха и обеспечивающий поток сжатой текучей среды со стороны первого отверстия к стороне второго отверстия, в то же время предотвращая поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия к стороне первого отверстия;

второй обратный клапан, предусмотренный в канале выпуска воздуха и обеспечивающий поток сжатой текучей среды со стороны второго отверстия к стороне третьего отверстия, в то же время предотвращая поток сжатой текучей среды со стороны третьего отверстия к стороне второго отверстия;

клапанный элемент, который открывает и закрывает канал из второго отверстия в третье отверстие; и

участок операции открытия/закрытия, вызывающий открывание и закрывание клапанного элемента,

при этом участок операции открытия/закрытия имеет первую принимающую давление поверхность, предусмотренную на клапанном элементе и которая вызывает действие давления текучей среды в первом отверстии в направлении закрытия клапанного элемента, и вторую принимающую давление поверхность, также предусмотренную на клапанном элементе и которая вызывает действие давления текучей среды во втором отверстии в направлении открытия клапанного элемента.

3. Регулирующий клапан для текучей среды по п.2,

в котором регулирующий клапан для текучей среды имеет клапанное отверстие, через которое клапанный элемент продолжается таким образом, чтобы быть скользящим в осевом направлении клапанного элемента, и канал выпуска воздуха является зазором, предусмотренным между клапанным отверстием и клапанным элементом.

4. Регулирующий клапан для текучей среды по п.1 или 3,

в котором клапанный элемент имеет форму штока по существу круглого сечения; имеет на двух концах в осевом направлении первый конец на ближней стороне и второй конец на дальней стороне, соответственно; и содержит участок вала, расположенный на стороне первого конца и участок клапана, выполненный заодно со стороной второго конца участка вала, причем участок клапана содержит вторую принимающую давление поверхность.

5. Регулирующий клапан для текучей среды по п.4,

в котором участок вала клапанного элемента включает в себя поршень, и первая принимающая давление поверхность, расположенная на стороне первого конца поршня, образует напорную камеру поршня, с которой соединен канал управления, который обеспечивает подачу сжатой текучей среды из первого отверстия в напорную камеру поршня.

6. Регулирующий клапан для текучей среды по п.4,

в котором участок клапана включает в себя часть большого диаметра, выполненную заодно с участком вала, и часть малого диаметра, выполненную заодно со стороной второго конца части большого диаметра и имеющую наибольший диаметр меньше наибольшего диаметра части большого диаметра, причем уплотняющий элемент установлен между частью большого диаметра и частью малого диаметра,

при этом клапанное отверстие содержит дроссельную часть, предусмотренную между вторым отверстием и каналом выпуска воздуха и через которую продолжается часть малого диаметра участка клапана, и

дроссельная часть содержит седло клапана, причем уплотняющий элемент соприкасается с и перемещается от седла клапана.

7. Регулирующий клапан для текучей среды по п.6,

в котором регулирующий клапан для текучей среды содержит участок регулирования скорости потока для регулирования скорости потока выпускаемого воздуха, который протекает из второго отверстия в выпускной канал в отверстии участка клапана,

при этом участок регулирования скорости потока содержит наклонную кулачковую поверхность, продолжающуюся спирально вокруг участка вала клапанного элемента, и ограничительный язычок, также предусмотренный вокруг участка вала клапанного элемента, причем ограничительный язычок соприкасается с наклонной кулачковой поверхностью, в то же время предотвращая перемещение клапанного элемента в сторону первого конца в отверстии участка клапана, в котором наклонная кулачковая поверхность и ограничительный язычок выполнены с возможностью поворота друг относительно друга и вокруг оси клапанного элемента, и

причем часть малого диаметра участка клапана имеет сужающуюся форму, диаметр которой постепенно уменьшается ко второму концу.

8. Регулирующий клапан для текучей среды по п.7,

в котором участок вала клапанного элемента содержит поршень, и первая принимающая давление поверхность, расположенная на стороне первого конца поршня, образует напорную камеру поршня, с которой соединен канал управления, который обеспечивает подачу сжатой текучей среды из первого отверстия в напорную камеру поршня,

при этом наклонная кулачковая поверхность обращена к поршню со стороны первого конца поршня, и

причем клапанный элемент продолжается через клапанное отверстие таким образом, чтобы быть поворачиваемым в периферическом направлении, и ограничительный язычок выступает из внешней окружности участка вала к внутренней стороне напорной камеры поршня.