Пневматический (гидравлический) механизм

 

Использование: в механизмах, предназначенных для осуществления следящего движения объектов регулирования и регулирующей арматуры. Сущность изобретения: ротор струйного двигателя установлен на одностороннем выходном валу в корпусе. Каждый из выполненных в роторе подводов связан наклонным и радиальным пересекающимися каналами с одним из сопл, размещенных на плечах ротора. Подводы направлены в одну сторону, противоположную выходному валу, и выполнены в виде разделенных кольцевой перемычкой центрального и кольцевого отверстий. В отверстиях размещены выполненные в корпусе центральный и охватывающий перемычку кольцевые патрубки, каналы которых связаны с устройством подвода рабочей среды. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к пневмогидромашиностроению, в частности к механизмам, предназначенным для осуществления следящего движения объектов регулирования в составе пневматических (гидравлических) следящих приводов запорной и регулирующей аппаратуры магистральных трубопроводов.

Известен пневматический (гидравлический) механизм, содержащий устройство подачи рабочей среды и струйный двигатель, ротор которого установлен на валу в корпусе, а каждый из подвалов связан каналами с одним из сопл, размещенных на плечах ротора [1].

Техническими недостатками данного механизма являются большая инерционность ротора, а также сложность конструкции устройства подвода рабочей среды.

Известен также, наиболее близкий к заявленному, пневматический (гидравлический) механизм, содержащий устройство подачи рабочей среды и струйный двигатель, ротор которого установлен на одностороннем валу в корпусе, а каждый из выполненных в роторе подводов связан наклонным и реальным пересекающимися каналами с одним из сопл, размещенных на плечах ротора [2].

Техническими недостатками данного механизма являются также большая сложность конструкции золотникового устройства подачи рабочей среды через вращающийся выходной вал, а также большие утечки рабочей среды, обусловленные конфигурацией зазоров в области подводов, что приводит к снижению КПД, быстродействия и чувствительности механизма и всего следящего привода, к опасному воздействию на объект регулирования.

Изобретение предназначено для получения технического результата, заключающегося в том, что упрощается конструкция устройства подачи рабочей среды, упрощаются процессы сборки и обслуживания механизма, снижаются утечки рабочей среды, особенно в направлении быстровращающегося выходного вала и соответственно повышаются КПД, быстродействие и чувствительность.

Сущность изобретения заключается в том, что в пневматическом (гидравлическом) механизме, содержащем устройство подачи рабочей среды и струйный двигатель, ротор которого установлен на одностороннем валу в корпусе, а каждый из выполненных в роторе подводов связан наклонным и радиальным пересекающимися каналами с одним из сопл, размещенных на плечах ротора, для достижения указанного технического результата все подводы направлены в одну сторону, противоположную выходному валу, и выполнены в виде разделенных кольцевой перемычкой центрального и кольцевого отверстий, а в последних размещены дополнительно выполненные в корпусе центральный и охватывающий указанную кольцевую перемычку кольцевой патрубки, каналы которых связаны с устройством подачи рабочей среды, причем в частных случаях сопла на плечах ротора направлены в одну сторону, центральный патрубок снабжен встроенным в его канал соплом, кольцевой патрубок снабжен встроенным в его канал кольцевым соплом, кроме того, устройство подачи рабочей среды снабжено переключателем с концевыми выключателями в виде двух герконов и подвижного магнита, кинематически связанного с выходным валом.

Причинно-следственная связь между достигаемым техническим результатом и совокупностью признаков заключается в том, что конструкция устройства подачи рабочей среды упрощается, поскольку оно взаимодействует с ротором только с одной стороны и не взаимодействует с передающим нагрузку выходным валом, одновременно упрощается сборка и обслуживание элементов соединения ротора с устройством подачи рабочей среды с одной стороны и выходного вала с объектом регулирования с другой стороны, поскольку исключаются сложные операции стыковки подводов с выходным валом, кроме того, в механизме уменьшаются утечки рабочей среды, поскольку потоки в подводах имеют одинаковое направление и разделены двумя продольными и одним торцовым зазорами, образованными кольцевой перемычкой между патрубками, причем практически полностью исключены утечки в направлении выходного вала и объекта регулирования. Наличие устройства переключения направлено на гарантированное и быстрое переключение потоков в каналах ротора, т.е. на повышение быстродействия при изменении режима работы.

На фиг. 1 изображен продольный разрез механизма; на фиг. 2 - механизм, поперечный разрез; на фиг. 3 - выполнение патрубков с соплами; на фиг. 4 - принципиальная схема следящего привода, в котором целесообразно использовать данный механизм; на фиг. 5 - схема концевых выключателей.

Пневматический (гидравлический) механизм содержит устройство подачи рабочей среды с магистралями 1 и 2, и распределителем 3 и струйный двигатель, ротор 4 которого установлен на одностороннем выходном валу 5 в корпусе 6, а каждый из выполненных в роторе 4 подводов связан наклонным и радиальным пересекающимися каналами 7,8 и 9,10 с одним из сопл 11 и 12, размещенных на плечах 13 и 14 ротора 4. Все подводы направлены в одну сторону, противоположную валу 5, и выполнены в виде разделенных кольцевой перемычкой 15 центрального 16 и кольцевого 17 отверстий, а в последних размещены дополнительно выполненные в корпусе 6 (например, на крышке, фланце, или стенке) центральный 18 и охватывающий перемычку 15 кольцевой 19 патрубки, каналы 20 и 21 которых связаны магистралями 1 и 2 с распределителем 3. Сопла 11 и 12 направлены в одну сторону, в каналы 20 и 21 встроены сопло 22 и кольцевое сопло 23 соответственно. Устройство подачи рабочей среды снабжено переключателем 24 с концевыми выключателями в виде герконов 25 и 26 и подвижного магнита 27, кинематически связанного с валом 5. Для привода объекта регулирования и магнита 27 служит редуктор 28 и шариковая винтовая передача с винтом 29 и гайкой 30. К распределителю 3 подключены через сумматор 31 задатчик и датчик 32 обратной связи. Магнит 27 установлен на рычаге 33.

Пневматический (гидравлический) механизм работает следующим образом.

При отсутствии рассогласования на сумматоре 31 распределитель 3 находится в среднем положении и рабочая среда, например горячий газ, поступает одинаково в каналы 20 и 21 и вытекает через сопла 11 и 12. Вытекая из сопл 11 и 12 газ создает реактивные силы, которые равны между собой в силу симметрии ротора 4 и равенства расходов газа, вытекающего через сопла 11 и 12.

При появлении рассогласования в приводе на выходе сумматора 31 появляется напряжение, на распределителе 3 - переключающее воздействие. В результате расход газа через один из патрубков 18 и 19 и одно из сопл 11 и 12 увеличивается, а через другое уменьшается, возникают разности реактивных сил и моментов на валу 5 ротора 4. Эта разность моментов является движущим моментом струйного двигателя, под действием которого вращение передается через редуктор 28 на ходовой винт 29 и через гайку 30 объекту регулирования, датчику 32 и магниту 27. Информация об угле поворота передается в виде напряжения обратной связи U_ос и сравнивается сумматором 31 с сигналом задатчика U_вх, для формирования сигнала рассогласования. Повышение устойчивости привода может быть обеспечено за счет дополнительного введения цепи обратной связи по скорости с тахогенератором. После достижения крайнего положения объектом регулирования в результате взаимодействия магнита 28 с одним из герконов формируется сигнал, необходимый для быстрого перемещения распределителя 3 в среднее положение. При этом расходы газа через сопла 11 и 12 выравниваются и разность реактивных сил, а также моментов на роторе 4 вновь равна нулю. Сигналы могут быть использованы также для непосредственного выключения источника газа.

Формула изобретения

1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ (ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ) МЕХАНИЗМ, содержащий устройство подачи рабочей среды и струйный двигатель, ротор которого установлен на одностороннем выходном валу в корпусе, а каждый из выполненных в роторе подводов связан канлонным и радиальным пересекающимися каналами с одним из сопл, размещенных на плечах ротора, отличающийся тем, что все подводы направлены в одну сторону, противоположную выходному валу, и выполнены в виде разделенных кольцевой перемычкой центрального и кольцевого отверстий, а в последних размещены дополнительно выполненные в корпусе центральный и схватывающий указанную кольцевую перемычку кольцевой патрубки, каналы которых связаны с устройством подвода рабочей среды.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что сопла на плечах ротора направлены в одну сторону.

3. Механизм по пп.1 и 2, отличающийся тем, что центральный патрубок снабжен встроенным в его канал соплом.

4. Механизм по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что кольцевой патрубок снабжен встроенным в его канал кольцевым соплом.

5. Механизм по пп.1 - 4, отличающийся тем, что устройство подачи рабочей среды снабжено переключателем с конечными выключателями в виде двух герконов и подвижного магнита, кинематически связанного с выходным валом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5