Пневмопривод для управления регулирующим органом поворотного типа

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для управления регулирующим органом поворотного типа. Пневмопривод содержит корпус. В нем соосно напротив друг друга размещены два поршня. Поршни выполнены в виде стакана с днищем и цилиндром. Поршни установлены с возможностью взаимодействия с ограничительными элементами. Эти элементы расположены в прямых пазах цилиндра поршня. Соосно с поршнем между ними расположен цилиндрический наконечник с противоположными пазами на боковой поверхности. В пазах перпендикулярно оси корпуса расположен приводной вал с зубчатыми колесами. Зубчатые колеса находятся в зацеплении с зубчатыми сегментами, расположенными X-образно в пазах наконечника. Наконечник с помощью стоек с роликами кинематически связан с винтовыми пазами, выполненными на цилиндре поршня. Изобретение направлено на получение максимального выходного крутящего момента в заданных габаритах поршня. 4 ил.

 

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано в устройствах, предназначенных для управления регулирующим органом поворотного типа, например заслонкой.

Известны пневмоприводы с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение регулирующего органа с помощью тел качения, взаимодействующих с винтовыми пазами (SU 861822 А, 07.09.1981 г.).

Известен пневмопривод (патент №RU 2328647 С1, МПК F16K 31/383 от 25.12.2006 г.), содержащий корпус с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения поршнем, выполненным в виде стакана с днищем, цилиндром с прямыми и винтовыми пазами, установленными с возможностью взаимодействия с ограничительными элементами, расположенными в прямых пазах, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение регулирующего органа, состоящий из приводного вала и наконечника со стойками, кинематически с помощью стоек через винтовые пазы связанный с поршнем.

В известном приводе величина входного крутящего момента определяется следующим соотношением: M=P·R·t_gΨ, где P - усилие, создаваемое поршнем, R - радиус поршня, Ψ - угол подъема винтового паза (фиг.4). Из этой зависимости следует, что для максимального крутящего момента привода при неизменных габаритах поршня необходимо увеличивать угол подъема винтового паза Ψ. Однако, учитывая то обстоятельство, что если угловое в окружном направлении расположение винтового паза 90° и соответствует углу поворота приводного вала, то увеличение угла подъема винтового паза приводит к увеличению высоты подъема винтового паза и, соответственно, высоты цилиндра поршня, хода поршня. Увеличение высоты цилиндра поршня влечет за собой увеличение габаритов и массы пневмопривода.

Увеличение хода поршня требует повышенного расхода рабочего тела - воздуха. Эта характеристика пневмопривода становится весьма существенной, если в производственной цепочке, например, в химическом или красильном производстве используются несколько десятков или сотен пневмоприводов.

Таким образом, получение максимального выходного крутящего момента в известном приводе связано с увеличением его габаритов, массы, увеличением расхода рабочего тела.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что пневмопривод для управления регулирующим органом поворотного типа, содержащий корпус с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения поршнем, выполненным в виде стакана с днищем, цилиндром с прямыми и винтовыми пазами, установленным с возможностью взаимодействия с ограничительными элементами, расположенными в прямых пазах, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение регулирующего органа, состоящий из приводного вала и наконечника со стойками, кинематически с помощью стоек через винтовые пазы связанный с поршнем, снабжен дополнительным поршнем, аналогичным основному, но с противоположным направлением винтовых пазов, установленным соосно с противоположной стороны корпуса, наконечник выполнен в виде цилиндра с противоположными пазами на боковой поверхности, а приводной вал расположен перпендикулярно продольной оси корпуса внутри пазов и снабжен зубчатыми колесами, взаимодействующими с зубчатыми сегментами, причем сегменты расположены X-образно в пазах на цилиндре наконечника.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид привода; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, поясняющее расположение роликов в прямом и винтовом пазу; на фиг.3-сечение Б-Б на фиг.1, расположение зубчатого сегмента и пазов цилиндра.

На фиг.4 приведена развертка винтового паза, где точки O₁ и O₂ соответствуют крайним положениям роликов в винтовом пазу; отрезок O₂O₃ соответствует высоте подъема винтового паза; O₁O₃ - длина дуги на цилиндре поршня, соответствующая углу поворота наконечника, Ψ - угол подъема винтового паза.

В корпусе 1 пневмопривода установлены аналогичные по конструкции поршни 2 и 15, каждый из которых выполнен в виде стакана, состоящего из днища 3 и цилиндра 4. В цилиндре 4 выполнены прямые 5 и винтовые 6, 10 пазы. Винтовые пазы 6 и 10 поршней 2 и 15 имеют противоположное направление вращения. От разворота поршни 2 и 15 фиксируются роликами 7, расположенными в прямых пазах 5, закрепленными на корпусе 1 и являющимися ограничительными элементами. В винтовых пазах 6 и 10 расположены ролики 16, закрепленные на стойках 9 наконечника 8.

На цилиндрической поверхности наконечника 8 имеются выполненные напротив пазы 11, на внутренней поверхности которых закреплены расположенные X-образно зубчатые сегменты.

Приводной вал 12 установлен на корпусе 1 перпендикулярно продольной оси корпуса и проходит внутри пазов 11. На валу 12 закреплены зубчатые колеса 13, которые находятся в зацеплении с зубчатыми сегментами 14.

Привод работает следующим образом.

При подаче давления в полость C поршни 2 и 15 перемещаются навстречу друг другу. Ролики 16, перемещаясь по винтовым пазам 6 и 10 в цилиндре 4, передают вращение через стойки 9 наконечнику 8. Противоположное направление винтовых пазов 6 и 10 обеспечивает вращение наконечника в одну сторону. Наконечник 8 через установленные на нем X-образно зубчатые сегменты 14, находящиеся в зацеплении с зубчатым колесом 13, передает вращение приводному валу 12.

Наличие зубчатого зацепления между приводным валом и наконечником позволяет путем подбора передаточного отношения, выполняя условие поворота приводного вала на необходимый угол, например 90°, получать значительно меньшие угловые в окружном направлении перемещения наконечника.

Это, в свою очередь, дает возможность без изменения габаритов поршня, а лишь увеличив угол наклона винтового паза, получить увеличенный крутящий момент.

Изобретение может быть использовано в устройствах, предназначенных для управления регулирующим органом (например, заслонкой), установленных в магистральных сетях.

Пневмопривод для управления регулирующим органом поворотного типа, содержащий корпус с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения поршнем, выполненным в виде стакана с днищем, цилиндром с прямыми и винтовыми пазами, установленным с возможностью взаимодействия с ограничительными элементами, расположенными в прямых пазах, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение регулирующего органа, состоящий из приводного вала и наконечника со стойками, кинематически с помощью стоек через винтовые пары связанный с поршнем, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным поршнем, аналогичным основному, но с противоположным направлением винтовых пазов, установленным соосно с противоположной стороны корпуса, наконечник выполнен в виде цилиндра с противоположными пазами на боковой поверхности, а приводной вал расположен перпендикулярно продольной оси корпуса внутри пазов и снабжен зубчатыми колесами, взаимодействующими с зубчатыми сегментами, причем сегменты расположены X-образно в пазах на цилиндре наконечника.