Пневматический исполнительный механизм

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к механизмам с поступательным перемещением штоков рабочих органов. Сущность изобретения заключается в том, что в пневматическом исполнительном механизме, включающем мембрану с опорным диском, опорный диск выполнен с расточками для размещения съемных опор для возвратных пружин. При этом съемные опоры выполнены с разновеликими опорными поверхностями. Кроме того, механизм регулирования установочного усилия пружин может быть выполнен в виде резьбовой пары, выполненной на съемной опоре. 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, к устройствам, предназначенным для управления механизмами с поступательным перемещением штоков рабочих органов, более конкретно, к пневматическим исполнительным механизмам, управляющим трубопроводной арматурой.

Известен пневматический исполнительный механизм (привод) /1/. Привод состоит из корпуса, выполненного из двух половин, газонепроницаемой мембраны, опорной плиты, штока, пружины, стойки.

Недостатками указанного привода являются значительные габариты, определяемые размерами пружины, и возможность только одного исполнения: или нормально закрытого, или нормально открытого.

Известен пневматический исполнительный механизм /2/, выбранный в качестве прототипа. Механизм содержит выполненный из двух половин корпус, соединенный с установленной в нем опорной плитой газонепроницаемой мембраной, выполненной с возможностью возвратно-поступательного движения со стороны закрепленного на ней и герметично уплотненного относительно нижней половины корпуса штока, и винтовые пружины для создания возвратного усилия, один торец которых установлен на одной из половин корпуса, а в верхней и/или нижней половине корпуса выполнены штуцеры для подачи рабочей среды.

Недостатком указанного пневматического исполнительного механизма является большая металлоемкость и трудоемкость изготовления опорной плиты. Кроме этого, возможность изменения сжатия пружин ограничена диаметром опорной плиты, что в свою очередь уменьшает количество значений перестановочных усилий пневматического исполнительного механизма.

Настоящее изобретение снижает металлоемкость и трудоемкость изготовления опорной плиты 4 и обеспечивает возможность неограниченного изменения сжатия пружин, а следовательно, и бесконечное количество значений перестановочных усилий пневматического исполнительного механизма.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что пневматический исполнительный механизм, содержащий выполненный из двух половин корпус, соединенный с установленной в нем опорной плитой газонепроницаемой мембранной, выполненной с возможностью возвратно-поступательного движения со стороны закрепленного на ней и герметично уплотненного относительно нижней половины корпуса штока, и пружины для создания возвратного усилия, один торец которых установлен на одной из половин корпуса, а в верхней и/или нижней половине корпуса выполнены штуцеры для подачи рабочей среды, отличается тем, что второй торец пружин установлен в опорах втулок, закрепленных своими выступами в отверстиях, выполненных в опорной плите. Кроме этого, заявляемое изобретение отличается тем, что каждая опора втулки снабжена вторым выступом и двумя опорными поверхностями, расположенными на разных расстояниях от выступов, и тем, что на каждой опоре втулки закреплена с возможностью перемещения вдоль оси выступа и фиксации относительно выступа в нескольких, но не менее двух, положениях гайка с опорной поверхностью.

На фиг.1 изображен пневматический исполнительный механизм нормально открытого исполнения с опорами для установки пружин, выполненными с двумя выступами для закрепления в опорной плите; на фиг.2 пневматический исполнительный механизм нормально закрытого исполнения с опорами для установки пружин, выполненными с двумя выступами для закрепления в опорной плите; на фиг. 3 пневматический исполнительный механизм нормально открытого исполнения с закрепленными в опорной плите опорами, имеющими наружную резьбу, и гайками с опорными поверхностями с внутренней резьбой, зафиксированными на этих опорах на расстоянии от опорной плиты; на фиг.4 пневматический исполнительный механизм нормально закрытого исполнения с закрепленными в опорной плите опорами, имеющими наружную резьбу, и гайками с опорными поверхностями, зафиксированными на этих опорах на расстоянии от опорной плиты.

Пневматический исполнительный механизм содержит корпус, состоящий из двух половин: крышки 1 тарельчатой формы и нижней половины 2 тарельчатой формы. Крышка 1 и нижняя половина 2 корпуса соединены крепежными элементами. Внутри корпуса расположена газонепроницаемая мембрана 3, которая соединена с опорной плитой 4 крепежным элементом 5, например болтом. Между опорной плитой 4 и штоком 6 размещены промежуточные втулки 7. Крепежный элемент 5 и шток 6 соединены посредством резьбы. Цилиндрические пружины 8 одним торцом установлены в одной из половин корпуса, другим на опорную поверхность 9 опорной втулки 10. На опорной втулке 10 выполнены выступы 11 (фиг.1) и 12 (фиг. 2). Расстояния от опорной поверхности 9 до выступа 11 и от опорной поверхности 9 до выступа 12 различны.

В опорной плите 4 выполнено отверстие 13, в которое установлена опора 10 выступом 11 (фиг. 1) или 12 (фиг.2) в зависимости от необходимого усилия сжатия цилиндрических пружин 8.

Количество отверстий 13, опор 10 равно количеству установленных цилиндрических пружин 8.

Нижняя половина 2 корпуса закреплена к стойке 14, внутри которой расположен шток 6. В крышке 1 и/или нижней половине 2 корпуса выполнены штуцеры 15 для подачи рабочей среды (воздуха).

В этом случае (фиг.1,2) возможны только две степени поджатия каждой пружины 8. Но различные значения необходимых перестановочных усилий пневматического исполнительного механизма могут быть достигнуты также за счет изменения количества установленных пружин.

Для управления разными видами трубопроводной арматуры необходимы различные перестановочные усилия пневматического исполнительного механизма, что в свою очередь требует и множества степеней сжатия пружины, т.е. практически бесступенчатого регулирования.

С этой целью на опоре 10 (фиг.3,4), имеющей на наружной поверхности резьбу, закреплена с помощью стопорного винта 16 гайка 17 с опорной поверхностью 9.

Пневматический исполнительный механизм работает следующим образом.

Нормально открытое исполнение механизма (фиг.1,3). Через штуцер 15 в крышке 1 корпуса подается рабочая среда (воздух). Когда давление над газонепроницаемой мембраной 3 превышает значение, при котором давление сжатого воздуха на мембрану 3 равно силе противодействия пружин 8, газонепроницаемая мембрана 3 вместе с опорной плитой 4, опорами 10, штоком 6, крепежным элементом 5 и промежуточными втулками 7 перемещается вниз. Под воздействием давления воздуха пружины 8 сжимаются. При этом с увеличением хода опорной плиты 4 увеличивается степень сжатия пружины 8, что является следствием увеличения давления сжатого воздуха над мембраной 3. Движение вниз прекращается, когда промежуточная втулка 7 достигнет нижней половины 2 корпуса или стойки 14. Механизм находится в закрытом положении. Для открывания механизма сжатый воздух в полости над мембраной 3 "сбрасывается" через штуцер 15 в крышке 1 корпуса. Давление в этой полости снижается и под воздействием энергии сжатых пружин 8 мембрана 3 вместе с опорной плитой 4, опорами 10, штоком 6, крепежным элементом 5 и промежуточными втулками 7 перемещается вверх до соприкосновения крепежного элемента 5 с крышкой 1 корпуса. Механизм находится в открытом положении.

Нормальное закрытое исполнение механизма (фиг.2,4). Через штуцер 15 в нижней половине 2 корпуса подается рабочая среда (воздух). Когда давление под газонепроницаемой мембраной 3 превышает значение, при котором давление сжатого воздуха на мембрану равно силе противодействия пружины 8, газонепроницаемая мембрана 3 вместе с опорной плитой 4, опорами 10, штоком 6, крепежным элементом 5 и промежуточной втулкой 7 перемещается вверх. С ростом давления в полости под мембраной 3 движение вверх продолжается до тех пор, пока крепежный элемент 5 не достигнет крышки 1 корпуса. Механизм находится в открытом положении. Для закрывания сжатый воздух под мембраной 3 "сбрасывается" через штуцер 15 в нижней половине 2 корпуса в окружающую атмосферу. Под воздействием энергии сжатых пружин 8 мембрана 3 с опорной плитой 4 через опоры 10 вместе со штоком 6, крепежным элементом 5 и промежуточными втулками 7 перемещается вниз до соприкосновения втулки 7 со стойкой 14.

В обоих случаях (фиг.1,2) опора может быть установлена в отверстие 13 выступом 11 или выступом 12.

Для изменения перестановочного усилия механизма, т.е. усилия, при котором осуществляется движение штока 6, например на фиг.1 необходимо опоры 10 установить в отверстие 13 выступом 12. При этом изменится расстояние от крышки 1 или нижней половины 2 корпуса до опорной поверхности 9 опор 10. Следовательно, изменится и степень сжатия пружин 8.

Перестановочное усилие механизма может быть изменено также количеством устанавливаемых по окружности пружин 8. Их может быть 2,3,4,6.

Изменение перестановочного усилия пневматического исполнительного механизма может быть осуществлено также следующим образом (фиг.3,4): необходимо отвернуть стопорный винт 16 и переместить гайку 17 с опорной поверхностью 9 по резьбе опоры 10 на требуемое расстояние, после чего зафиксировать положение гайки 17 и, следовательно, опорной поверхности 9 относительно опоры 10 с помощью стопорного винта 16. Перемещая гайку 17 с опорной поверхностью 9 по опоре 10, с помощью такого конструктивного решения можно в широком диапазоне плавно изменить усилие сжатия пружины 8.

Формула изобретения

1. Пневматический исполнительный механизм, содержащий выполненный из двух половин корпус, установленную в нем газонепроницаемую мембрану с опорной плитой и штоком, уплотненным относительно корпуса, штуцеры для подачи рабочей среды, а также пружины, один конец которых установлен на одной из половин корпуса, а второй на одной из опорных поверхностей, отличающийся тем, что опорная поверхность выполнена в виде выступа на съемной опоре, установленной на опорной плите.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что съемная опора снабжена дополнительной опорной поверхностью, выполненной в виде второго выступа, размещенного оппозитно относительно первого и не равного ему по высоте.

3. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что на каждой съемной опоре закреплена с возможностью перемещения вдоль ее оси и фиксации относительно опоры в нескольких, но не менее двух, положениях гайка с опорной поверхностью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4