Пневматический поворотный привод

 

Использование: пневматические поворотные шиберные приводы. Сущность изобретения заключается в выполнении поворотного привода многокамерным с изолированными роторами с общей осью вращения, взаимодействующими между собой при помощи постоянных магнитов, установленных в каждом роторе, при этом одна из камер заполнена гидравлической жидкостью, а его полости сообщены между собой трубопроводом через дроссели с обратными клапанами. 2 з.п ф-лы, 4 ил.

Предполагаемое изобретение относится к области пневматических приводов, а именно к поворотным шиберным /лопастным/ приводам.

Известны пневматические поворотные приводы по патенту EP N 136492 B (см. каталог формы FESTO i72-Австрия, Тур DSR, FWSR, FSR, HSR Die Roties leicht in der Drehung). Достоинством его является простая конструкция. Этот привод является наиболее близким прототипом. Его недостатками являются наличие подвижного уплотнения выходного вала для обеспечения герметичности, недостаточная плавность хода, особенно при переменной нагрузке, и невозможность точной остановки (точного позиционирования) и фиксации ротора-шибера, (например, при исчезновении питающего давления сжатого воздуха) при любом промежуточном угле поворота. Эти недостатки связаны со свойством сжимаемости воздуха как рабочей среды.

Задачей предполагаемого изобретения является устранение этих недостатков.

Указанная цель достигается тем, что поворотный ротор-шибер выполнен с двумя цапфами, размещенными с возможностью вращения в углублениях торцовых стенок герметичной кольцевой полости, а в теле ротора-шибера размещен постоянный магнит, привод снабжен дополнительным устройством торможения, позиционирования и фиксации выходного вала, выполненным в виде дополнительной герметичной кольцевой полости с неподвижной перегородкой, с размещенным в ней и уплотненным относительно нее дополнительным ротором-шибером с двумя цапфами, размещенными с возможностью вращения в углублениях торцовых стенок дополнительной кольцевой полости, причем обе части этой полости по обе стороны от дополнительного ротора-шибера заполнены рабочей жидкостью и соединены между собой трубопроводом через последовательно размещенные два регулируемых дросселя и гидрораспределитель, а параллельно каждому из этих дросселей установлено по одному обратному клапану, имеющему по отношению друг к другу противоположное направление проводимости, корпус выполнен из магнитопроницаемого материала, в теле дополнительного ротора-шибера размещен постоянный магнит, выходной вал выполнен с рычагом и с двумя опорами в корпусе, а на плече рычага размещен постоянный магнит, причем все три постоянных магнита направлены разноименными полюсами друг к другу и установлены на одном и том же плече относительно общей геометрической оси вращения основного, дополнительного роторов-шиберов и рычага выходного вала, плоскости поворота которых параллельны друг другу. Схема и работа предлагаемого привода поясняется на фиг. 1-4.

Предлагаемый привод содержит корпус-статор 1 с основной кольцевой полостью 2 и неподвижной перегородкой 3, основной поворотный ротор-шибер 4, размещаемый в кольцевой полости 2 и уплотненный относительно нее с помощью уплотнения 5. Поворотный ротор-шибер 2 выполнен с двумя цапфами 6, 7, размещенными с возможностью вращения в углублениях торцовых стенок герметичной полости 2. Ротор-шибер 4 разделяет кольцевую полость 2 на две части 8 и 9. В теле ротора-шибера 4 размещен постоянный магнит 10. Привод снабжен устройством торможения, позиционирования и фиксации выходного вала, выполненным в виде дополнительной герметичной кольцевой полости 11 с неподвижной перегородкой 12 и с размещенным в ней и уплотненным относительно нее с помощью уплотнения 13 дополнительным ротором-шибером 14 с двумя цапфами 15, 16, размещенными с возможностью вращения в углублениях торцовых стенок полости 11, причем обе части этой полости 17, 18 по обе стороны от ротора-шибера 14 заполнены рабочей жидкостью 19 и соединены между собой трубопроводом 20 через последовательно размещенные два регулируемых дросселя 21, 22 и гидрорасделитель 23, а параллельно каждому из этих дросселей установлено по одному клапану 24, 25, имеющему по отношению друг к другу противоположное направление проводимости. В теле ротора-шибера 14 размещен постоянный магнит 26. Выходной вал 27 выполнен с рычагом 28 и с двумя опорами 29, 30 в корпусе 1, а на плече рычага 28 размещен постоянный магнит 31. Все три постоянных магнита 10, 26, 31 направлены разноименными полюсами друг к другу и установлены на одном и том же плече относительно общей геометрической оси вращения не связанных между собой основного 4, дополнительного 14 роторов-шиберов и рычага 28 выходного вала 27, плоскости которых параллельны друг другу. Кольцевые полости 2 и 11 имеют по два входных отверстия, соответственно 32,33 и 34,35. Корпус 1, неподвижные перегородки 3 и 12 ограничивают поворот шиберов 4, 14 и рычага 28 выходного вала 27 в пределах одного оборота.

Управление приводом осуществляется с помощью двух нормально открытых пневмораспределителей (3/2) 36, 37 с пневматическим или (электрическим) управлением, (через входы соответственно 38, 39), выходы которых подведены соответственно к входным отверстиям 32, 33 кольцевой полости 2. Гидрораспределитель 23 (2/2) является нормально закрытым с пневматическим (или электрическим) управлением (через вход 40).

Для уменьшения скольжения относительно друг друга роторов-шиберов 4, 14 и рычага 28 выходного вала 27 с постоянными магнитами 10, 26 и 31 (соответственно), представляющих собой вместе бесконтактную магнитную муфту, основная кольцевая полость 2 с роторо-шибером 4 размещена между кольцевой полостью 11 и выходным валом 27 с рычагом 28. Для увеличения сил сцепления бесконтактной магнитной муфты и развиваемого усилия (или момента) на выходном валу 27 основной ротор-шибер 4 выполнен Т-образной формы, в широкой его части 41 размещен постоянный магнит 10, а узкая его часть снабжена двумя цапфами 6 и 7.

Работает предлагаемый пневматический поворотный привод следующим образом.

Источником энергии в нем является источник сжатого воздуха, давление питания Pпит, от которого подведено к нормально открытым пневмораспределителям (3/2) 36, 37. При отсутствии сигналов ("0") в линиях управления 38, 39 давление на их выходах 32, 33 и в обеих частях 8 и 9 кольцевой полости 2 равно Pпит. Ротор-шибер 4 имеет одинаковую эффективную площадь с обеих сторон и поэтому при равенстве давлений в полостях 8 и 9 может находиться в равновесии и быть неподвижным при любом угле поворота относительно перегородки 3. Передача движения от ротора-шибера 4 к выходному валу 27 с рычагом 28 осуществляется с помощью бесконтактной магнитной муфты, состоящей из постоянных магнитов 10, 26 и 31. При подаче управляющего сигнала ("1") к одному из пневмораспределителей, например 36, в линию 38, на его выходе 32 устанавливается давление, равное атмосферному ("0") и давление из полости 8 начинает стравливаться в атмосферу через пневмораспределитель 36. При этом за счет разности давлений в полостях 8 и 9 ротор-шибер 4 начинает поворачиваться против часовой стрелки и с помощью бесконтактной магнитной муфты увлекает за собой рычаг 28 и поворачивает выходной вал 27, которые отслеживают (с помощью постоянных магнитов 10 и 3) его движение. Однако в состав бесконтактной муфты входит и постоянный магнит 26, укрепленный на роторе-шибере 14, находящимся в полости 11, обе части которой заполнены рабочей жидкостью 19. Поэтому при своем движении ротор-шибер 4 заставляет поворачиваться и ротор-шибер 14 и отслеживать свое движение. При своем движении ротор-шибер 14 перегоняет рабочую жидкость 19 по трубопроводу 20 из полости 17 в полость 18 через гидрораспределитель 23 и дроссели 21, 22 с обратными клапанами 24, 25. Для прохождения рабочей жидкости 19 через гидрораспределитель 23 на его вход 40 должна быть подана команда "1", равная Pпит. Перетекание рабочей жидкости из одной полости в другую обеспечивает плавность поворота выходного вала 27 даже при переменной нагрузке. При установлении сигнала "0" на входе 39 гидрораспределителя 23 прекращается возможность перетекания рабочей жидкости между полостями 8 и 9, обеспечивая возможность точного позиционирования выходного вала 27 за счет несжимаемости жидкости (по углу поворота при использовании соответствующего точного датчика этого угла). Кроме того, при исчезновении питающего давления сжатого воздуха за счет прекращения возможности перетекания рабочей жидкости через гидрораспределитель 23 осуществляется надежная фиксация роторов-шиберов 4, 14 и выходного вала 27 с рычагом 28. Предлагаемый привод не требует, в отличие от известных, применения пневматических демпферов для предотвращения ударов ротора-шибера 4 о перегородку 3 и ротора-шибера 14 о перегородку 12.

Дроссели 21, 22 с обратными клапанами 24, 25 соответственно служат для плавного и раздельного регулирования скоростей поворота выходного вала 27 по часовой стрелке и против часовой стрелки.

В предлагаемом приводе отсутствует подвижное уплотнение выходного вала 27, исключена опасность утечки рабочих тел в атмосферу как сжатого воздуха, так и рабочей жидкости (что обеспечивается полной герметичностью кольцевых камер полостей 2 и 11), обеспечена плавность поворота выходного вала 27 при переменной нагрузке и возможность его точного позиционирования и фиксации при любом угле поворота.

Формула изобретения

1. Пневматический поворотный привод, содержащий корпус-статор с кольцевой полостью и неподвижной перегородкой, поворотный ротор-шибер, размещенный в кольцевой полости и уплотненный относительно нее, и выходной вал, отличающийся тем, что поворотный ротор-шибер выполнен с двумя цапфами, размещенными с возможностью вращения в углублениях торцовых стенок герметичной кольцевой полости, а в теле ротора-шибера размещен постоянный магнит, привод снабжен дополнительным устройством торможения, позиционирования и фиксации выходного вала, выполненным в виде дополнительной кольцевой полости с неподвижной перегородкой, с размещенным в ней и уплотненным относительно нее дополнительным ротором-шибером с двумя цапфами, размещенными с возможностью вращения в углублениях торцовых стенок дополнительной кольцевой полости, причем обе части этой полости по обе стороны от дополнительного ротора-шибера заполнены рабочей жидкостью и соединены между собой трубопроводом через последовательно размещенные два регулируемых дросселя и гидрораспределитель, а параллельно каждому из этих дросселей установлено по одному обратному клапану, имеющему по отношению друг к другу противоположное направление проводимости, корпус выполнен из магнитопроницаемого материала, в теле дополнительного ротора-шибера размещен постоянный магнит, выходной вал выполнен с рычагом и с двумя опорами в корпусе, а на плече рычага размещен постоянный магнит, причем все три постоянных магнита направлены равноименными полюсами друг к другу и установлены на одном и том же плече относительно общей геометрической оси вращения основного, дополнительного роторов-шиберов и рычага выходного вала, плоскости поворота которых параллельны друг другу.

2. Пневматический поворотный привод по п.1, отличающийся тем, что основная кольцевая полость с ротором-шибером размещена между устройством торможения, позиционирования и фиксации выходного вала и выходным валом.

3. Пневматический поворотный привод по п.1, отличающийся тем, что основной ротор-шибер выполнен Т-образной формы, в его широкой части размещен постоянный магнит, а узкая часть снабжена двумя цапфами, размещенными с возможностью вращения в углублениях торцовых стенок основной герметичной кольцевой полости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4