МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ПРИВОД, УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДОЙ Российский патент 2020 года по МПК F15B15/06 F15B11/12 F16K31/124 

Область техники

Изобретение относится к устройству для создания движения вращения, предпочтительно с несколькими определенными угловыми положениями остановки. Такое устройство можно применять, например, для управления одним или несколькими вентилями. Авторы изобретения предлагают также систему для управления прохождением текучей среды в канале, и машину синтеза или очистки элементов, содержащую устройство управления в соответствии с изобретением.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время известны устройства для создания движения вращения, применяемые, например, для управления вентилями.

Например, в документе WO2013/127439 A1 описано устройство на сжатом воздухе для управления вентилями. Это устройство содержит первый и второй вращающиеся домкраты с пластинами, связанные между собой посредством взаимной посадки. Обычно питание этих двух домкратов производят сжатым воздухом в качестве управляющей текучей среды. Использование двух домкратов этого устройства позволяет задавать три положения управляемого вентиля, например, три разные ориентации, соответствующие углам 0°, 90° и 180°.

Устройство, описанное в документе WO2013/127439 A1, имеет ряд недостатков. В нем отмечается существенная и для некоторых случаев применения недопустимая утечка сжатого воздуха. С другой стороны, его различные элементы являются сложными в изготовлении, и устройство в целом является сложным в применении.

В документе US 2001/0029835 А1 описано, например, устройство на сжатом воздухе, позволяющее задавать три положения с одной осью за счет преобразования движения, создаваемого линейными домкратами, в движение вращения.

Устройство, описанное в документе US 2001/0029835 А1, имеет ряд недостатков. Сложная архитектура, предусматривающая взаимное расположение домкрата и элемента, преобразующего линейное движение во вращательное движение, оказывается сложной в применении из-за проблемы герметичности на уровне системы преобразования линейного движения во вращательное движение.

Раскрытие изобретения

Одной из задач настоящего изобретения является реализация устройства для создания движения вращения, которое является более легким в изготовлении и в применении. Для этого авторами изобретения предложено устройство для создания движения вращения вокруг продольного направления для управления вентилем, содержащее вдоль упомянутого продольного направления:

- первый линейный домкрат, содержащий первый картер и первый поршень, выполненный с возможностью осуществления поступательного движения вдоль упомянутого продольного направления в упомянутом первом картере, при этом упомянутый первый домкрат выполнен с возможностью питания управляющей текучей средой;

- второй линейный упомянут, содержащий второй картер и второй поршень, выполненный с возможностью осуществления поступательного движения вдоль упомянутого продольного направления в упомянутом втором картере, при этом упомянутый второй домкрат выполнен с возможностью питания управляющей текучей средой;

- механизм преобразования линейного движения во вращательное движение для преобразования поступательного движения второго поршня вдоль упомянутого продольного направления в движение вращения вокруг упомянутого продольного направления;

при этом упомянутые первый и второй домкраты выполнены таким образом, что первый домкрат может воздействовать на второй домкрат;

отличающееся тем, что:

- упомянутый первый поршень содержит первый диск, ограничивающий первую и вторую камеры в упомянутом первом картере;

- упомянутый первый домкрат содержит первый и второй входы, чтобы питать соответственно упомянутые первую и вторую камеры упомянутой управляющей текучей средой и чтобы сообщать поступательное движение упомянутому первому поршню за счет разности давления между упомянутыми первой и второй камерами;

тем, что:

- упомянутый второй поршень содержит второй диск, ограничивающий третью и четвертую камеры в упомянутом втором картере;

- упомянутый второй домкрат содержит третий и четвертый входы, чтобы питать соответственно упомянутые третью и четвертую камеры, упомянутой управляющей текучей средой и чтобы сообщать поступательное движение упомянутому второму поршню за счет разности давления между упомянутыми третьей и четвертой камерами;

и тем, что:

- упомянутый механизм преобразования содержит вращающийся элемент, отличный от второго поршня, для преобразования поступательного движения второго поршня в движение вращения, при этом упомянутый вращающийся элемент находится снаружи первого и второго картеров.

Продольное направление можно, например, определить как направление, вдоль которого или параллельно которому могут перемещаться первый и второй поршни.

Первый и второй домкраты заявленного устройства являются линейными. Они отличаются более высокой степенью герметичности, чем вращающиеся домкраты с пластинами, которые используют управляющую текучую среду. В конечном итоге, заявленное устройство характеризуется меньшей утечкой управляющей текучей среды. Поскольку линейные домкраты являются более герметичными, чем вращающиеся домкраты, отпадает необходимость в применении дополнительных герметичных кожухов для заявленного устройства и в использовании очень сложных уплотнительных деталей. Действительно, в заявленном устройстве можно добиться хороших характеристик герметичности, применяя простые уплотнительные элементы, такие как О-образные кольца (или тороидальные прокладки), которые имеются в наличии в продаже и являются недорогими. Изготовление заявленного устройства требует меньше мер предосторожности во время сборки различных элементов при такой же степени герметичности. Кроме того, линейные домкраты легче изготавливать, чем вращающиеся домкраты. В частности, линейные домкраты сами по себе являются более простыми в изготовлении, чем вращающиеся домкраты. Это позволяет обойтись без покупки домкратов для заявленного устройства и, следовательно, не зависеть от поставщиков. Эти различные причины позволяют получить устройство управления, более простое в изготовлении и в применении, чем устройство, описанное в документе WO2013/127439 A1.

Заявленное устройство имеет также другие преимущества. Будучи более легким в изготовлении и требуя меньше деталей, предназначенных для обеспечения более высоких уровней герметичности, заявленное устройство является менее дорогим. Оно позволяет также работать с менее высокими давлениями для управляющей текучей среды. Например, авторы изобретения установили, что при давлении в 4,5 бар при помощи заявленного устройства можно получать выходной крутящий момент, эквивалентный устройству из документа WO2013/127439 A1, применяемому при 6 бар; таким образом, это дает уменьшение давления примерно в 25% при одном и том же габарите. Этот признак облегчает также проектирование заявленного устройства. Для управления заявленным устройством нет необходимости в сложной логике управления. Каждый домкрат может иметь только две конфигурации или два рабочих состояния. Эти две конфигурации можно назвать «выпущенный шток/убранный шток» или ʺIN/OUTʺ. Заявленное устройство управления позволяет задавать вращения в двух направлениях, а не только в одном направлении. Благодаря этому признаку, заявленное устройство можно использовать для разных случаев применения. Заявленное устройство является малогабаритным. Его можно использовать для управления вентилями в коррозийной, радиоактивной, влажной, а также ограниченной окружающей среде. Больше нет необходимости в применении электромагнитных экранов для защиты электронных элементов, например, таких как датчики.

Заявленное устройство имеет также другие преимущества по сравнении с устройством, описанным в документе US 2001/0029835 А1, в котором устройство требует взаимосвязанной установки системы преобразования линейного движения в движение вращения вместе с поршнем внутри одного картера, а также питания текучей средой одной камеры поршня через вторую камеру. Заявленное устройство требует наличия четырех динамических уплотнений, тогда как устройство по US 2001/0029835 А1 требует наличия шести динамических уплотнений. Сокращение числа динамических уплотнений делает устройство более надежным с точки зрения герметичности и более простым с точки зрения его изготовления и его сборки.

Заявленное устройство не требует сложной архитектуры, описанной в документе US 2001/0029835 А1, и является совместимым с использованием имеющихся в продаже домкратов, для которых добавление системы преобразования линейного движения во вращательное движение не требует изменения линейных домкратов.

Заявленное устройство имеет четыре камеры, оснащенные механизмом контроля давления текучей среды для обеспечения возможности приведения в действие поршней домкратов независимо друг от друга. Все четыре камеры заявленного устройства являются разными и отличными друг от друга и получают питание управляющей текучей средой раздельно. Это является определенным преимуществом по сравнению с документом US 2001/0029835 А1, где устройство имеет только три камеры, обеспечивающие управление двумя поршнями. Таким образом, невозможно управлять двумя поршнями независимо при всех движениях вращения выходного вала. Независимое управление домкратами особенно необходимо для управления вентилем, чтобы получать хорошо контролируемые движения домкратов при преобразовании в движение вращения с высокими угловыми скоростями вращения.

Заявленное устройство можно назвать приводным механизмом или приводом для одного или нескольких вентилей. Предпочтительно заявленное устройство содержит вдоль продольного направления следующие элементы в следующем порядке: первый домкрат, второй домкрат и механизм преобразования. При этом можно реализовать исключительно простые и компактные механизм преобразования и, следовательно, заявленное устройство. Вращающийся элемент, содержащийся в механизме преобразования, выполнен отдельно от первого поршня.

Согласно возможному варианту выполнения, механизм преобразования содержит третий картер. Вращающийся элемент находится в третьем картере. Механизм преобразования содержит третий картер, отличный от первого и второго картеров.

Предпочтительно этот вращающийся элемент содержит по меньшей мере один полый участок. Это позволяет предусмотреть исключительно простое взаимодействие между механизмом преобразования и вторым домкратом, причем последний может, например, иметь по меньшей мере один участок, который может заходить в упомянутый по меньшей мере один полый участок вращающегося элемента.

Предпочтительно упомянутый вращающийся элемент содержит канавку по меньшей мере на участке своей наружной поверхности. Используя форму упомянутой канавки, которая не является прямой и параллельной продольному направлению, можно получить простой и легкий в применении механизм преобразования. Вращающийся элемент может содержать более одной канавки по меньшей мере на участке своей наружной поверхности. Предпочтительно он содержит две канавки. Предпочтительно канавка или канавки имеют геликоидальную форму вдоль упомянутого участка наружной поверхности вращающегося элемента вокруг продольного направления заявленного устройства.

Предпочтительно заявленное устройство содержит на уровне второго поршня палец, расположенный в направлении, по существу перпендикулярном к упомянутому продольному направлению, и выполненный с возможностью захождения в канавку или в канавки упомянутого вращающегося элемента, когда последний содержит их, для механического соединения упомянутого второго поршня с упомянутым вращающимся элементом. Палец может быть неотъемлемой частью второго поршня, который в этом случае содержит такой палец. Когда палец не является неотъемлемой частью второго поршня, он с ним механически соединен и предпочтительно закреплен. Например, палец может представлять собой цилиндрический штифт.

Кроме того, заявленное устройство может содержать соединительный вращающийся элемент для соединения с упомянутым по меньшей мере одним управляемым вентилем, при этом упомянутый соединительный элемент механически соединен с элементом упомянутого механизма преобразования. Например, соединительный элемент может быть соединен с вращающимся элементом механизма преобразования, если последний содержит такой элемент.

Предпочтительно заявленное устройство выполнено с возможностью задавать выходному валу по меньшей мере три разных угловых положения, отстоящих друг от друга на 90°.

Как правило, второй домкрат имеет в два раза больший ход, чем упомянутый первый домкрат.

Предпочтительно упомянутый первый диск имеет площадь, превышающую площадь упомянутого второго диска. Иначе говоря, в этом предпочтительном варианте выполнения площадь первого диска больше площади второго диска. При этом первый поршень может, например и предпочтительно, иметь в два раза большую силу, чем второй поршень, при одинаковом давлении управляющей текучей среды. Предпочтительно площадь первого диска в два раза превышает площадь второго диска.

Заявленное устройство может содержать третий линейный домкрат, связанный с одним среди первого и второго домкратов таким образом, чтобы конфигурация упомянутого третьего домкрата могла влиять на конфигурацию по меньшей мере одного среди первого и второго домкратов. Это позволяет очень просто получить устройство управления вентилем(ями), которое может задавать более трех разных ориентаций упомянутому (или упомянутым) вентилю(ям). Заявленное устройство может иметь более трех линейных домкратов. В этом случае можно получать дополнительные ориентации управляемого вентиля или управляемых вентилей. Например, заявленное устройство может содержать четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, десять линейных домкратов.

Предпочтительно заявленное устройство выполнено с возможностью задавать выходному валу по меньшей мере четыре разных угловых положения, отстоящих друг от друга на 90°.

Как правило, первый и второй домкраты содержат по меньшей мере один (как правило, два) вход для своего питания управляющей текучей средой. В качестве примеров управляющей текучей среды можно указать сжатый воздух, инертный газ, масло или любую другую текучую среду.

Авторами изобретения предложена также система для управления прохождением текучей среды в канале, содержащая:

- по меньшей мере один вентиль для управления упомянутым прохождением упомянутой текучей среды в упомянутом канале;

- по меньшей мере одно описанное выше устройство, при этом каждое упомянутое по меньшей мере одно устройство связано с каждым упомянутым по меньшей мере одним вентилем для его управления.

В этой системе можно применять различные предпочтительные варианты выполнения заявленного устройства. Преимущества устройства и этих различных вариантов выполнения относятся также к этой системе. В частности, можно получить систему с высоким уровнем герметичности, которая является простой в применении.

Авторы изобретения разработали также машину синтеза или очистки элементов, содержащую:

- описанную выше систему,

- блок управления описанным выше устройством этой системы,

- канал, в котором управляют прохождением текучей среды,

при этом в упомянутом канале находится по меньшей мере один вентиль системы.

В этой машине синтеза или очистки элементов можно применять различные предпочтительные варианты выполнения заявленных устройства и системы. Преимущества заявленных устройства и системы, а также этих различных вариантов выполнения этого устройства и этой системы относятся также к этой машине. В частности, можно получить машину с высоким уровнем герметичности, которая является простой в применении.

Предпочтительно упомянутый канал является каналом кассеты одноразового использования.

Краткое описание фигур

Вышеприведенные, а также другие отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания конкретных вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1-3 изображает различные виды одного и того же варианта выполнения заявленного устройства.

Фиг. 4 - пример соединительного элемента для соединения с управляемым вентилем.

Фиг. 5 иллюстрирует принцип работы заявленного устройства в предпочтительном варианте выполнения.

Фиг. 6 иллюстрирует принцип работы заявленного устройства в другом возможном варианте выполнения.

Фиг. 7 - сборку из пяти заявленных устройств.

Чертежи на фигурах представлены не в масштабе. В целом, на фигурах аналогичные элементы имеют одинаковые обозначения. Наличие цифровых позиций на фигурах не следует рассматривать как ограничительное, в том числе, если эти позиции указаны в формуле изобретения.

Подробное описание некоторых вариантов выполнения изобретения

На фиг. 1-3 представлены различные виды примера выполнения заявленного устройства 100. Вдоль продольного направления, показанного стрелкой на фиг. 1, устройство 100 содержит первый 1 и второй 2 домкраты. Эти два домкрата (1,2) связаны таким образом, что конфигурация (или рабочее состояние) первого домкрата 1 может влиять на конфигурацию (или рабочее состояние) второго домкрата 2. Можно также сказать, что первый и второй домкраты (1,2) связаны таким образом, что первый домкрат 1 может влиять на второй домкрат 2 и, в частности, на рабочее состояние второго домкрата 2. Например, первый и второй домкраты (1,2) могут быть связаны механически. Это будет более ясно показано при описании работы заявленного устройства 100 со ссылками на фиг. 5.

Первый 1 (соответственно второй 2) домкрат является линейным домкратом, содержащим первый 11 (соответственно второй 12) поршень. Первым и вторым поршнями (11,12) можно управлять при помощи управляющей текучей среды. В качестве примеров управляющей текучей среды можно указать: сжатый воздух, инертный газ, масло или любую другую текучую среду. Специалисту в данной области известны примеры линейных домкратов. Как правило, первый 1 (соответственно второй 2) домкрат содержит первый 21 (соответственно второй 22) картер, в котором может перемещаться скольжением первый 11 (соответственно второй 12) поршень.

Заявленное устройство 100 содержит также механизм 7 (или элемент) преобразования линейного движения во вращательное движение для преобразования поступательного движения второго поршня 12 в движение вращения. Таким образом, когда второй поршень 12 совершает линейное движение, механизм 7 преобразования позволяет преобразовать это движение таким образом, чтобы соединенный с ним элемент совершал движение вращения. Как правило, механизм 7 преобразования содержит третий картер 23.

Предпочтительно механизм 7 преобразования содержит вращающийся элемент 31 для преобразования поступательного движения второго поршня 12 в движение вращения. Этот предпочтительный вариант выполнения представлен на фиг. 1. Вращающийся элемент является элементом, который может совершать движение вращения. Предпочтительно вращающийся элемент 31 установлен в третьем картере 23.

Как показано на фиг. 1-3, предпочтительно вращающийся элемент 31 содержит полый участок. В предпочтительном варианте выполнения, показанном на этой фигуре, второй поршень 12 может заходить в полость 35 этого полого участка вращающегося элемента 31. Предпочтительно вращающийся элемент 31 является неподвижным в направлении поступательного движения.

Как показано также на фиг. 1-3, предпочтительно вращающийся элемент 31 содержит одну или несколько канавок 40 по меньшей мере на участке своей наружной поверхности. В предпочтительном варианте выполнения, показанном на фиг. 1, вращающийся элемент 31 содержит две канавки 40. Предпочтительно эта канавка или эти канавки являются геликоидальными вдоль продольного направления. В примере, представленном на фиг. 1-3, вращающийся элемент 31 имеет симметрию вращения вокруг оси симметрии, и обе канавки 40 упомянутого вращающегося элемента 31 описывают траекторию в виде спирали вокруг этой оси симметрии. В примере, представленном на фиг. 1-3, где первый домкрат 1, второй домкрат 2 и механизм 7 преобразования расположены в линию, ось симметрии вращающегося элемента 31 совпадает с продольным направлением (стрелка на фиг.1).

Как показано на фиг. 1-3, заявленное устройство 100 предпочтительно содержит палец 5 на уровне второго поршня 12. Палец 5 можно также назвать механической деталью или механическим элементом. Предпочтительно этот палец 5 механически соединен, например, закреплен на втором поршне 12. Для соединения пальца 5 с вторым поршнем 12 можно, например, выполнить в этом поршне 12 отверстие, вставить в него палец 12 и затем заблокировать его, например, посредством механического сжатия (или завинчивания, или приклеивания пальца 5 на втором поршне 12). Следует отметить, что блокировка пальца 5 на втором поршне 12 не является обязательной. Палец 5 можно установить с некоторым зазором в отверстии второго поршня 12; в этом случае палец 5 удерживается на месте, например, стенками канавок, выполненных в третьем картере 23. Палец 5 расположен в направлении, по существу перпендикулярном к упомянутому продольному направлению, и выполнен с возможностью захождения в две канавки 40 вращающегося элемента 31 для механического соединения второго поршня 12 с упомянутым вращающимся элементом 31. Действительно, второй поршень 12 может заходить в полость полого участка вращающегося элемента 31, и палец 5 позволяет механически соединить второй поршень 12 с вращающимся элементом 31 следующим образом. Когда второй поршень 12 находится в полости вращающегося элемента 31 и совершает относительно него поступательное движение, палец 5, два конца которого находятся в геликоидальных канавках 40 вращающегося элемента 31, тоже совершает поступательное движение, заставляя вращаться вращающийся элемент 31.

Внутри третьего картера 23 можно предусмотреть внутренние (предпочтительно линейные) канавки, чтобы палец 5 мог перемещаться вдоль них скольжением, когда он совершает поступательное движение относительно третьего картера 23. Предпочтительно палец 5 оснащен шарикоподшипниками на своих концах для обеспечения его более легкого перемещения внутри третьего картера 23. Такие подшипники качения показаны на фиг.1. Шарикоподшипники можно заменить, например, кольцами скольжения. Шарикоподшипники или кольца скольжения не являются обязательными. Палец 5, который может иметь форму штифта, может перемещаться скольжением напрямую без подшипников качения в канаве или канавках третьего картера 23. Канавки в третьем картере 23 препятствуют вращению пальца 5 во время поступательного движения. Можно также применять другие решения, например, блокировку вращения второго поршня 12 посредством использования шестигранного стержня, квадратного стержня, трехгранного стержня или не круглой пластины. Согласно другому возможному варианту, можно предусмотреть прямую канавку 40 во вращающемся элементе 31 и геликоидальную канавку в третьем картере 23.

Для соединения второго поршня 12 с вращающимся элементом 31 можно предусмотреть другие формы пальца, отличные от показанных на фиг. 1-3. Точно так же, можно предусмотреть другие средства соединения между вторым домкратом 2 и механизмом 7 преобразования.

Предпочтительно заявленное устройство 100 содержит уплотнительные детали, такие как прокладки (например, О-образные или четырехгранные кольца) для обеспечения герметичности между различными элементами. Как показано на фиг. 1, заявленное устройство 100 может также содержать одну или несколько промежуточных деталей, расположенных по существу перпендикулярно к продольному направлению.

Предпочтительно заявленное устройство 100 содержит соединительный вращающийся элемент 9, выполненный с возможностью посадки на управляемый вентиль. Пример соединительного элемента 9 показан на фиг. 4. Этот соединительный элемент 9 механически связан с механизмом 7 преобразования. Например, соединительный элемент 9 соединен с вращающимся элементом 31. В примере, показанном на фиг. 4, правую часть соединительного элемента 9 соединяют с вращающимся элементом 31, тогда как его левая часть предназначена для соединения, например, с управляемым вентилем. Предпочтительно левая часть соединительного элемента 9 выполнена с возможностью взаимодействовать с Т-образным краном, при этом ветви Т заходят в выемки, которые показаны на левой части соединительного элемента 9 на фиг. 4.

Вдоль продольного направления заявленное устройство 100 имеет, например, размер, составляющий от 4 до 10 см. Вместе с тем, возможны и другие размеры. Так, можно предусмотреть устройство 100 длиной в несколько десятков сантиметров. Например, первый 21, второй 22 и третий 23 картеры имеют, каждый, размер, составляющий от 5 см³ до 15 см³. Вместе с тем можно предусмотреть другие размеры (например, картеры на 1000см³), например, чтобы вращать трехходовые вентили в промышленных установках. Для выполнения заявленного устройства 100 можно предусмотреть различные материалы. Предпочтительно наружные кожухи, например, такие как первый 21, второй 22 и третий 23 картеры, выполнены из алюминия. Предпочтительно первый 11 и второй 12 поршни, а также палец 5 выполнены из нержавеющей стали. Предпочтительно вращающийся элемент 31 механизма 7 преобразования, показанного на фиг. 1-3, выполнен из бронзы и предпочтительно является самосмазывающимся.

Предпочтительно первый 1 и второй 2 домкраты могут питаться управляющей текучей средой для управления этими домкратами. Для этого предпочтительно каждый домкрат (1,2) имеет вход (61,63) управляющей текучей среды и выход (62,64) управляющей текучей среды. Управляющую текучую среду можно направлять в нижнюю часть или в верхнюю часть картеров (21,22), чтобы задавать движение поршням (11,12).

Когда управляющая текучая среда является сжатым воздухом, как правило, рабочие давления составляют от 2 до 10 бар. Предпочтительно, когда управляющая текучая среда является сжатым воздухом, ее доставляют в первый 1 и второй 2 домкраты через системы клапанов сжатого воздуха. Для управления нагнетанием сжатого воздуха в первый 1 и второй 2 домкраты можно, например, использовать два соленоидных клапана, управляемых напряжением 24В.

Предпочтительно соотношение площадей первого 41 и второго 42 дисков первого 11 и второго 12 поршней превышает 1 и еще предпочтительнее равно 2. В этом последнем случае сила, которой может действовать первый поршень 11, в два раза превышает силу, которой может действовать второй поршень 12, при одинаковом давлении управляющей текучей среды.

На фиг. 5 представлен возможный принцип работы заявленного устройства 100. Благодаря заявленному устройству 100, можно задавать три разных положения для управляемого вентиля, например, -90°, 0° и +90°.

В левой части фиг. 5 показана первая конфигурация заявленного устройства 100, называемая в дальнейшем положением на -90°. При этом положении первый поршень 11 поднят до максимума. Верхняя поверхность первого диска 41 первого поршня 11 входит в контакт с верхней внутренней стенкой первого картера 21. При этом положении «-90°» второй поршень 12 тоже поднят до максимума. Верхняя поверхность второго диска 42 второго поршня 12 входит в контакт с верхней внутренней стенкой второго картера 22. В конечном итоге палец 5 тоже оказывается поднятым до максимума. Для получения варианта работы, показанного в левой части фиг. 5, первый (соответственно второй) домкрат 1 (соответственно 2) получает питание управляющей текучей средой через второй вход 62 (соответственно 64).

В центральной части фиг. 5 показана вторая конфигурация заявленного устройства 100, называемая в дальнейшем положением на 0°. При этом положении первый поршень 11 опущен до максимума. Нижняя поверхность первого диска 41 первого поршня 11 входит в контакт с нижней внутренней стенкой первого картера 21. С другой стороны, управляющая текучая среда толкает второй поршень 12 вверх, но он оказывается заблокированным в своем движении вверх первым поршнем 11. Предпочтительно первый поршень 11 блокирует второй поршень 12 на половине хода. Следовательно, возникает положение равновесия второго поршня 12, которое является результатом равновесия между действием силы вверх со стороны управляющей текучей среды на второй диск 42 и действием силы вниз со стороны первого поршня 11. Палец 5, соединенный с вторым поршнем 12, находится при этом в промежуточном положении, например, на половине хода, если второй поршень 12 заблокирован на половине хода. Для получения варианта работы, показанного в центральной части фиг. 5, первый (соответственно второй) домкрат 1 (соответственно 2) получает, например, питание управляющей текучей средой через первый (соответственно второй) вход 61 (соответственно 64).

В правой части фиг. 5 показана третья конфигурация заявленного устройства 100, называемая в дальнейшем положением на +90°. При этом положении первый поршень 11 опять опущен или вытолкнут до максимума. Нижняя поверхность первого диска 41 первого поршня 11 входит в контакт с нижней внутренней стенкой первого картера 21. Второй поршень 12 тоже вытолкнут полностью вниз в данном случае управляющей текучей средой. Таким образом, нижняя поверхность второго диска 42 второго поршня 12 входит в контакт с нижней внутренней стенкой второго картера 22. Палец 5, соединенный с вторым поршнем 12, опущен в нижнее положение конца хода. Для получения варианта работы, показанного в правой части фиг. 5, первый (соответственно второй) домкрат 1 (соответственно 2) получает, например, питание управляющей текучей средой через первый вход 61 (соответственно 63).

Чтобы перейти от конфигурации устройства, называемой положением на 90°, к положению, называемому положением на 0°, первый поршень 11 удерживается в опущенном положении или вытолкнут до максимума вниз управляющей текучей средой, нагнетаемой через вход 61 управляющей текучей среды. При этом нижняя поверхность первого диска 41 первого поршня 11 входит в контакт с нижней внутренней стенкой первого картера 21. Второй поршень 12 выталкивается вверх управляющей текучей средой, нагнетаемой через вход 64 управляющей текучей среды. При этом диск 42 второго поршня 12 блокируется на половине хода первым поршнем 11. Следовательно, возникает положение равновесия второго поршня 12, которое является результатом равновесия между действием силы вверх со стороны управляющей текучей среды на второй диск 42 и действием силы вниз со стороны первого поршня 11. Палец 5, соединенный с вторым поршнем 12, находится в промежуточном положении, например, на половине хода, если второй поршень 12 заблокирован на половине хода.

Чтобы перейти от конфигурации устройства, называемой положением на 0°, к положению, называемому положением на -90°, первый поршень 11 поднимается или выталкивается до максимума вверх управляющей текучей средой, нагнетаемой через вход 62 управляющей текучей среды. При этом верхняя поверхность первого диска 41 первого поршня 11 входит в контакт с верхней внутренней стенкой первого картера 21. Второй поршень 12 выталкивается вверх управляющей текучей средой, нагнетаемой через вход 64 управляющей текучей среды. Верхняя поверхность второго диска 42 второго поршня 12 входит при этом в контакт с верхней внутренней стенкой второго картера 22. Палец 5 при этом оказывается поднятым до максимума и позволяет достичь положения на -90°.

Чтобы перейти от конфигурации устройства, называемой положением на -90°, к положению, называемому положением на +90°, второй поршень 12 полностью выталкивается вниз управляющей текучей средой, нагнетаемой через вход 63 управляющей текучей среды. При этом нижняя поверхность второго диска 42 второго поршня 12 входит в контакт с нижней внутренней стенкой второго картера 22. Палец 5, соединенный с вторым поршнем 12, перемещается в нижнее положение до конца хода и позволяет достичь положения на +90°. Первый поршень 11 не обязательно опускается или выталкивается до максимума. Нижняя поверхность первого диска 41 первого поршня 11 не обязательно входит в контакт с нижней внутренней стенкой первого картера 21, чтобы достичь положения на +90°.

Чтобы перейти от конфигурации устройства, называемой положением на +90°, к положению, называемому положением на -90°, первый поршень 11 поднимается или выталкивается до максимума вверх, если он там еще не находится, управляющей текучей средой, нагнетаемой через вход 62 управляющей текучей среды. При этом верхняя поверхность первого диска 41 первого поршня 11 входит в контакт с верхней внутренней стенкой первого картера 21. Второй поршень 12 выталкивается вверх управляющей текучей средой, нагнетаемой через вход 64 управляющей текучей среды. Верхняя поверхность второго диска 42 второго поршня 12 входит при этом в контакт с верхней внутренней стенкой второго картера 22. Палец 5 при этом оказывается поднятым до максимума и позволяет достичь положения на -90°. Чтобы перейти к положению на -90° из положения на +90°, предпочтительно первый поршень 11 приводят в движение, прежде чем второй поршень 12 начнет толкать первый поршень 11 вверх. Таким образом, можно перейти к положению на -90° из положения на +90° за счет одного непрерывного движения, благодаря предварительному подъему первого поршня 11 в верхнее положение и подъему второго поршня 12, соответствующему его полному ходу.

Для трех конфигураций заявленного устройства 100 можно предусмотреть другие угловые положения, отличные от положений, показанных на фиг. 5.

В первом домкрате 1 первый диск 41 первого поршня 11 ограничивает первую и вторую камеры в первом картере 21. Первая камера выполнена с возможностью получать питание сжатым воздухом через вход 61 управляющей текучей среды. Вторая камера выполнена с возможностью получать питание сжатым воздухом через вход 62 управляющей текучей среды. Во втором домкрате 2 второй диск 42 второго поршня 12 ограничивает третью и четвертую камеры во втором картере 22. Третья камера выполнена с возможностью получать питание сжатым воздухом через вход 63 управляющей текучей среды. Четвертая камера выполнена с возможностью получать питание сжатым воздухом через вход 64 управляющей текучей среды. Первая, вторая, третья и четвертая камеры являются разными и не позволяют управляющей текучей среде переходить от одной камеры к другой.

Заявленное устройство 100 может содержать более двух линейных домкратов. В частности, заявленное устройство 100 может содержать третий линейный домкрат 3, связанный, например, с первый домкратом 1. На фиг. 6 представлен пример устройства 100, содержащего три линейных домкрата, при этом третий линейный домкрат 3 содержит третий поршень 13. Используя более двух линейных домкратов, можно реализовать устройство 100 с более чем тремя разными конфигурациями или положениями. Например, используя три линейных домкрата, можно получить устройство 100 с четырьмя разными конфигурациями или положениями. В случае, представленном на фиг. 6, можно получить следующие положения: 0°, 90°, 180° и 270°. В целом, в случае заявленного устройства 100 домкрат 1 может ограничивать (или не ограничивать) ход другого домкрата 2, который, в свою очередь, может ограничивать (или не ограничивать) ход еще одного домкрата 3 и так далее.

На фиг. 7 представлено еще одно предложение авторов изобретения: сборка из пяти описанных выше устройств 100. Как показано на этой фигуре, предпочтительно каждое устройство 100 связано с соединительным элементом 9. Предпочтительно различные устройства 100 установлены параллельно и соединены, каждое, например, с управляемым вентилем.

Авторы изобретения предложили также систему для управления текучей средой в канале, содержащую по меньшей мере один вентиль для управления прохождением упомянутой текучей среды в канале и по меньшей мере одно описанное выше устройство 100. Если вернуться к сборке, показанной на фиг. 7, то можно, например, получить систему для управления пятью вентилями. Когда каждое устройство 100 содержит два домкрата (1,2), можно получить три положения каждого вентиля.

Наконец, авторами изобретения предложена машина синтеза или очистки элементов (например, радиоактивных элементов), содержащая систему, описанную в предыдущем параграфе, блок управления устройством или устройствами упомянутой системы, и канал, при этом управляемый вентиль или управляемые вентили находится(ятся) в упомянутом канале. При этом различные вентили определяют разные сечения канала. В такой машине каждый вентиль может управляться индивидуально и может совершать вращения в двух направлениях, не делая остановок в промежуточном положении. На текучую среду, содержащуюся в резервуаре, можно воздействовать давлением, чтобы направить ее в упомянутый канал через вентиль, управляемый описанным выше устройством 100, при этом упомянутый вентиль управляет прохождением упомянутой текучей среды в секции канала. В зависимости от соответствующих положений каждого из вентилей машины синтеза, управляемых заявленным устройством, упомянутую текучую среду можно направлять от одной секции к другой секции канала, и она может проходить или не проходить через элементы, выполненные с возможностью обработки текучей среды. Упомянутые вентили могут приводиться во вращение в двух направлениях, при этом упомянутая текучая среда может проходить из первой секции во вторую секцию, затем, при необходимости, опять переходить в упомянутую первую секцию.

Настоящее изобретение было описано в связи с конкретными вариантами выполнения, которые носят число иллюстративный характер и которые не следует рассматривать как ограничительные. В целом, настоящее изобретение не ограничивается показанными на фигурах и/или описанными выше примерами. Использование глаголов «содержать», «включать в себя» или любой другой их версии, а также их спряжений ни в коем случае не исключает наличие других элементов, отличных от упомянутых. Использование неопределенного артикля или определенного артикля единственного числа для описания элемента не исключает присутствия нескольких таких элементов. Цифровые позиции, указанные в формуле изобретения, не ограничивают ее объема.

В нескольких словах изобретение можно представить следующим образом. Устройство 100 для создания движения вращения (например, с целью управления одним или несколькими вентилями), содержащее в продольном направлении первый 1 и второй 2 домкраты, отличающееся тем, что: упомянутый первый домкрат 1 является линейным домкратом, содержащим первый поршень 11, тем, что упомянутый второй домкрат 2 является линейным домкратом, содержащим второй поршень 12; и тем, что упомянутое устройство 100 дополнительно содержит механизм 7 преобразования линейного движения во вращательное движение для преобразования поступательного движения второго поршня 12 в движение вращения.

Привод или устройство (100) для создания движения вращения, содержащее вдоль упомянутого продольного направления: первый (1) и второй (2) домкраты, отличающееся тем, что: упомянутый первый домкрат (1) является линейным домкратом и содержит первый поршень (11), тем, что упомянутый второй домкрат (2) является линейным домкратом и содержит второй поршень (12), и тем, что упомянутое устройство (100) дополнительно содержит механизм (7) преобразования линейного движения во вращательное движение для преобразования поступательного движения второго поршня (12) в движение вращения. Технический результат – повышение надежности и упрощение изготовления привода. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство (100) для создания движения вращения вокруг продольного направления для управления вентилем, содержащее вдоль упомянутого продольного направления:

- первый линейный домкрат (1), содержащий первый картер (21) и первый поршень (11), выполненный с возможностью осуществления поступательного движения вдоль упомянутого продольного направления в упомянутом первом картере (21), при этом упомянутый первый домкрат (1) выполнен с возможностью питания управляющей текучей средой;

- второй линейный домкрат (2), содержащий второй картер (22) и второй поршень (12), выполненный с возможностью осуществления поступательного движения вдоль упомянутого продольного направления в упомянутом втором картере (22), при этом упомянутый второй домкрат (2) выполнен с возможностью питания управляющей текучей средой;

- механизм (7) преобразования линейного движения во вращательное движение, содержащий третий картер (23) для преобразования поступательного движения второго поршня (12) вдоль упомянутого продольного направления в движение вращения вокруг упомянутого продольного направления;

при этом упомянутые первый (1) и второй (2) домкраты выполнены с возможностью воздействия первого домкрата (1) на второй домкрат (2);

отличающееся тем, что:

- упомянутый первый поршень (11) содержит первый диск (41), ограничивающий первую и вторую камеры в упомянутом первом картере (21);

- упомянутый первый домкрат (1) содержит первый и второй входы (61; 62) для запитывания соответственно упомянутых первой и второй камер упомянутой управляющей текучей средой и для сообщения поступательного движения упомянутому первому поршню (11) за счет разности давления между упомянутыми первой и второй камерами;

причем:

- упомянутый второй поршень (12) содержит второй диск (42), ограничивающий третью и четвертую камеры в упомянутом втором картере (22) и палец (5), проходящий, по существу, перпендикулярно указанному продольному направлению;

- упомянутый второй домкрат (2) содержит третий и четвертый входы (63; 64), для запитывания соответственно упомянутые третьей и четвертой камер упомянутой управляющей текучей средой и для сообщения поступательного движения упомянутому второму поршню (12) за счет разности давления между упомянутыми третьей и четвертой камерами;

причем:

- упомянутый механизм (7) преобразования содержит вращающийся элемент (31), отличный от второго поршня (12), для преобразования поступательного движения второго поршня (12) в движение вращения, при этом упомянутый вращающийся элемент (31): находится внутри третьего картера (23) и снаружи первого и второго картеров (21; 22);

содержит по меньшей мере один полый участок, содержащий полость (35) и содержащий

на по меньшей мере части наружной поверхности указанного вращающегося элемента (31)две геликоидальные канавки (40) вдоль указанного продольного направления, причем

- второй поршень (12) выполнен с возможностью прохождения в полость (35) указанной полой части вращающегося элемента (31),

- палец (5) выполнен с возможностью быть вставленным в указанные две геликоидальные канавки (40) вращающегося элемента (31) для механического сцепления второго поршня (12) с вращающимся элементом (31),

- указанный третий картер (23) содержит внутренние линейные канавки для обеспечения скольжения пальца (5) вдоль указанных внутренних канавок, когда палец (5) описывает прямолинейное движение относительно третьего картера (23).

2. Устройство (100) по п.1, отличающееся тем, что указанные линейные канавки в третьем картере (23) предотвращают вращение пальца (5) в процессе поступательного движения.

3. Устройство (100) по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее соединительный вращающийся элемент (9) для соединения с упомянутым по меньшей мере одним управляемым вентилем, при этом упомянутый соединительный элемент (9) механически соединен с элементом упомянутого механизма (7) преобразования.

4. Устройство (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что выполнено с возможностью задавать выходному валу по меньшей мере три разных угловых положения, отстоящих друг от друга на 90°.

5. Устройство (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что упомянутый второй домкрат (2) имеет в два раза больший ход, чем упомянутый первый домкрат (1).

6. Устройство (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что упомянутый первый диск (41) имеет площадь, превышающую площадь упомянутого второго диска (42).

7. Устройство (100) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что площадь упомянутого первого диска (41) в два раза превышает площадь упомянутого второго диска (42).

8. Устройство (100) по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее третий линейный домкрат (3), связанный с по меньшей мере одним из первого (1) и второго (2) домкратов таким образом, чтобы конфигурация упомянутого третьего домкрата (3) могла влиять на конфигурацию по меньшей мере одного среди первого (1) и второго (2) домкратов.

9. Устройство (100) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что выполнено с возможностью задавать выходному валу по меньшей мере четыре разных угловых положения, отстоящих друг от друга на 90°.

10. Система для управления прохождением текучей среды в канале, содержащая:

- по меньшей мере один вентиль для управления упомянутым прохождением упомянутой текучей среды в упомянутом канале;

- по меньшей мере одно устройство (100) по любому из предыдущих пунктов, при этом каждое упомянутое по меньшей мере одно устройство (100) связано с каждым упомянутым по меньшей мере одним вентилем для его управления.

11. Машина синтеза или очистки элементов, содержащая:

- систему по предыдущему пункту,

- блок управления упомянутым по меньшей мере одним устройством (100),

- упомянутый канал,

при этом в упомянутом канале находится по меньшей мере один вентиль.

12. Машина синтеза или очистки элементов по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что упомянутый канал является каналом кассеты одноразового использования.