Устройство для импульсной подачи защитного газа или жидкости

 

Использование: устройство для импульсной подачи защитного газа или жидкости используется для обеспечения импульсно пепеременной подачи рабочей среды на низких и высоких частотах в различных устройствах, например при сварке различных сталей, сплавов алюминия в среде защитных газов, при создании систем жизнеобеспечения в земной и космической медицине, а также при создании контрастного душа. Сущность: устройство для импульсной подачи защитного газа или жидкости содержит корпус с двумя впускными и одним выпускным каналами, камеру смешения и подвижный клапанный элемент с приводом его перемещения. Камера смещения образована полым цилиндрическим корпусом и втулками, в которых с возможностью осевого перемещения установлены регулировочные винты-штуцера впускных каналов. Установленный в камере смешения клапанный элемент имеет цилиндрическую часть с центральной кольцевой проточкой и с продольными канавками по разные стороны от проточки, выполненные со смещением на заданный угол, и две торцевые конические части. Регулировочные винты устанавливаются и фиксируются относительно втулок, создавая заданный объем поступления каждого из газов. Защитный газ или жидкость под давлением поступает через штуцера, осевые отверстия винтов, полости втулок и продольные канавки в кольцевую проточку. Регулируя положение каждого из винтов и перемещение клапанного элемента, осуществляют надежное управление составом смеси и подачей порционного количества компонентов смеси. 3 ил.

Изобретение относится к сварке металлов в газозащитной среде и может быть использовано в медицине для обеспечения, например, жизнедеятельности человека, и в сантехнике для создания контрастного душа и т.д.

Известно устройство для импульсной подачи защитного газа, содержащее горелку, магистрали для подвода газов, вентиль, пульсатор, выполненный в виде цилиндрического корпуса и колеблющегося поршня (заявка Великобритании N 1372518, кл. В 23 К 9/00 1974). Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности попеременной подачи различных газов, регулирования частоты и длительности пульсации каждого газа.

Известно устройство для дозировки, в котором внутри цилиндрического корпуса находится конический клапан, осевое перемещение которого обеспечивается магнитным кольцом, расположенным снаружи корпуса (заявка Японии N 47-16023, F 16 K 11/04 1972). Недостатками известного устройства являются значительные габариты и недостаточная частота перемещения конического клапана.

Известно устройство, в котором несколько каналов для подачи рабочей среды снабжены каждый своим клапаном конической формы, при этом каналы открываются и закрываются при помощи электромагнитных приводов, а количество клапанов и их размеры задают требуемую точность регулирования расхода рабочей среды (патент Франции N 2482241, G 05 D 7/00, F 16 K 11/24 от 1985). Недостатком известного технического решения является смежность и значительные габаритные размеры.

Наиболее близким аналогом является устройство для дозированного смешения двух газов. В корпусе известного устройства каждый из двух компонентов подается по отдельному каналу к камере смещения, подвижный клапанный элемент, открывающий и закрывающий поочередно впускные каналы, имеет центральную цилиндрическую часть и две торцевые конические части, с целью выбора количественного соотношения газов клапанный элемент перемещается в осевом направлении [1] Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что перемещение клапанного элемента обеспечивается электромагнитным приводом, и как следствие этого, клапанный элемент, являющийся сердечником для электромагнитных катушек, имеет конструктивные особенности, такие как: диаметр цилиндрической части клапанного элемента равен внутреннему диаметру камеры смешения; наличие в цилиндрической части проточки для смешения компонентов; наличие продольных канавок для подачи каждого из компонентов, выполненных в цилиндрической части по разные стороны от центральной проточки и смещенных относительно друг друга на заданный угол; наличие регулировочных винтов, подвижных относительно корпуса и имеющих осевое отверстие для подачи компонента смеси и выполнение конца каждого винта в виде штуцера, при этом материал, из которого изготовлены винты имеет модуль упругости выше, чем материал клапанного элемента-сердечника.

Камера смешения образована полым цилиндрическим корпусом и втулками, а установленные во втулках регулировочные винты, перемещаясь по оси, позволяют регулировать объем подаваемых к камере смешения компонентов.

Сущность изобретения по сравнению с прототипом заключается в том, что оно выполнено гораздо проще, позволяет осуществлять надежный контроль за объемом каждого из подаваемых газов, а следовательно, и контроль за составом смеси.

Конструктивно это достигается тем, что в устройстве для импульсной подачи защитного газа или жидкости, содержащим корпус с двумя впускными и одним выпускным каналами со штуцерами на каждом канале, камеру смешения, подвижный в осевом направлении клапанный элемент с цилиндрической центральной частью и двумя торцевыми коническими частями, привод перемещения клапанного элемента, корпус снабжен со стороны впускных каналов втулками; камера смешения образована полым цилиндрическим корпусом и втулками, цилиндрическая часть клапанного элемента выполнена с диаметром, равным внутреннему диаметру полого цилиндрического корпуса, в цилиндрической части клапанного элемента выполнена кольцевая проточка, по разные стороны от проточки со смещением на заданный угол выполнены в виде регулировочных винтов с осевым отверстием в каждом винте, установленных во втулках с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, причем винты выполнены из материала с модулем упругости материала клапанного элемента.

Конструктивная простота обеспечивается за счет выполнения камеры смешивания газов или жидкости в виде проточки в центральной части сердечника. Кроме того, канавки на цилиндрических поверхностях сердечника выполнены продольными со смещением их относительно друг друга на заданный угол, который обеспечивает хорошее смешивание различных газов (или холодной и горячей воды), поскольку они поступают противотоком и, равномерно смешиваясь по периферии кольцевой проточки сердечника, затем заполняют весь объем, чему способствует дальнейшее перемещение сердечника в ту или иную сторону и подача газов (жидкости) под давлением.

Наличие в устройстве механизма регулирования хода сердечника позволяет осуществлять надежный контроль за объемом каждого из подаваемых газов (жидкости), а, следовательно, регулировать состав смеси.

Надежность устройства обеспечена благодаря выполнению конусов сердечника под углом ≥90^о, а винтов из материала, модуль упругости которого выше материала сердечника, что устраняет залипание сердечника с отверстиями винтов.

На фиг. 1 представлена схема устройства для импульсной подачи защитного газа или воды; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез по Б-Б на фиг.1.

Устройство содержит привод перемещения клапанного элемента, состоящий из импульсного источника тока 1, электромагнитных катушек 2, размещенных на втулках 3 с внутренней резьбовой цилиндрической поверхностью и полостью 4 и отверстием 5. Втулки 3 соединены между собой цилиндрическим полым корпусом 6 со штуцером 7 для выхода газов или их смеси, внутри которого размещен с возможностью осевого перемещения сердечник 8 с центральной проточкой 9 и двумя цилиндрическими 10 и коническими 11 поверхностями, причем на цилиндрических поверхностям 10 сердечника 8 выполнены продольные канавки 12. Продольные канавки 12 в одной цилиндрической части сердечника 8 смещены относительно канавок, расположенных в противоположной цилиндрической части на угол α, обеспечивающий одновременное и полное заполнение проточки 9 сердечника 8 разнородными газами или горячей и холодной водой (или другими жидкостями).

Во внутренние резьбовые поверхности обеих втулок 3 и их отверстия 5 вмонтирован механизм регулирования сердечника 8, состоящий из двух винтов 13, выполненных из материалов (например, латунь или бронза), модуль упругости которых выше, чем у материала поршня, при этом головки и стволы винтов снабжены резьбой, с центральным отверстием 14 и штуцером 15 на конце каждого из винтов 13 для подачи газа(ов). Оба винта 13 механизма регулирования хода сердечника 8 имеют возможность осевого перемещения по резьбе втулок 3 благодаря наличию на винтах 13 лысок 16. Фиксация заданного положения каждого из винтов 13 осуществляется с помощью гаек 17.

Для исключения заклинивания (залипания) при контакте конусной части 11 сердечника 8 с отверстием 14 механизма регулирования хода сердечника, оба конуса 11 сердечника 8 выполнены под углом 90^о.

Устройство для импульсной подачи защитного газа или воды работает следующим образом. Перед началом подачи газа(ов) или воды в полости хода сердечника оба винта 13 механизма регулирования сердечника выставляют на заданное расстояние путем освобождения гаек 17 и осевого перемещения винтов 13 по резьбе втулок 3 с помощью гаечного ключа (на фиг.1 не показано) через лыски 16. Затем гайками 17 фиксируют положение винтов, создавая, таким образом, заданный объем поступления каждого из газов или воды в области хода сердечника. Защитный газ или воду под давлением подают через штуцера 15 и отверстия 14 в полости 4 втулок 3 или напрямую в полость цилиндрического корпуса в зависимости от поставленной задачи и установки винтов. Поочередным включением катушек 2 устанавливают необходимый закон перемещения сердечника 8 для подачи газа(ов) или воды. В крайнем положении (закрытом) сердечник 8 перекрывает одно из отверстий 14 винта 13 механизма регулирования хода сердечника, а, следовательно, и подвод через штуцера 15 защитного газа Г₁ или Г₂ или жидкости. При смещении сердечника 8 газы Г₁ и Г₂ (или жидкость) через канавки 12 начинают поступать в проточку 9 сердечника 8, где происходит их смешивание, благодаря встречному потоку газов Г₁ и Г₂ (или холодной и горячей) воды, конструктивному решению расположения канавок со смещением их на угол α одной цилиндрической части сердечника относительно противоположной и благодаря движению сердечника. Чем больше открывается отверстие 14 винта 13 при движении сердечника 8, а следовательно, больше поток поступления одного из защитных газов или холодной или горячей воды, тем больше перекрывается поток подачи другого защитного газа (воды).

Изменяя частоту импульсов тока в обмотках соленоидов и регулируя положение каждого из винтов, осуществляют контроль за объемом подаваемых газов (или жидкости), а, следовательно, осуществляют надежное управление составом смеси или подачей порционного количества того или иного газа или холодной и горячей воды. На надежность управления составом смеси оказывает влияние и выполнение конусной части поршня с углом ≥90^о и материал винтов, повышенный модуль упругости которых по сравнению с материалом сердечника предотвращает залипание сердечника при контакте с отверстием винта.

Данное устройство позволяет обеспечить импульсную попеременную подачу газов как на низких, так и на высоких частотах (свыше 10 Гц) и может быть использовано в различных устройствах, где необходимо создать защитную газовую среду и прежде всего при сварке. Так при дуговой и лазерной сварке сталей ЭП678, ДИЗ2, алюминиевых АМг6, 1201 и титановых ВТ6, ВТ20 сплавов в смесях А₂ и Не, СО₂ + А₂, СО₂ + Не качество защиты металла шва повышается за счет использования данного устройства для импульсной подачи защитных газов.

Используя такие газы как кислород и азот в предложенном устройстве, можно решить задачи жизнеобеспечения в земной и космической медицине. Данное устройство позволяет использовать его и в медицинских целях при смешивании холодной и горячей воды и создании контрастного душа.

Таким образом, предлагаемое устройство просто в изготовлении, надежно в работе и может быть широко использовано в различных областях техники.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧИ ЗАЩИТНОГО ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ, содержащее корпус с двумя впускными и одним выпускным каналами со штуцерами на каждом канале, камеру смешения, подвижный в осевом направлении клапанный элемент с цилиндрической центральной частью и двумя торцевыми коническими частями, привод перемещения клапанного элемента, отличающееся тем, что корпус снабжен со стороны впускных каналов втулками, камера смещения образована полым цилиндрическим корпусом и втулками, цилиндрическая часть клапанного элемента выполнена с диаметром, равным внутреннему диаметру полого цилиндрического корпуса, в цилиндрической части клапанного элемента выполнена кольцевая проточка, по разные стороны от проточки со смещением на заданный угол выполнены продольные канавки, штуцеры на впускных каналах выполнены в виде регулировочных винтов с осевым отверстием в каждом винте, установленных во втулках с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, причем винты выполнены из материала с модулем упругости больше модуля упругости клапанного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3