Устройство для подачи рабочей среды

Устройство предназначено для управления подачей рабочей среды. В центральной полости корпуса устройства между торцевыми стенками с седлами установлен запорный орган (ЗО) с управляющим поршнем. Центральная полость соединяется с выходом и через отверстия в седлах - либо с первым, либо со вторым входным каналом в зависимости от величины управляющего давления. На боковой поверхности центральной полости расположено выходное отверстие с выходным каналом или равноудаленно друг от друга несколько выходных отверстий с выходными каналами. Между боковой поверхностью центральной полости и боковой поверхностью ЗО имеется радиальный зазор (зазоры), расположенный в месте нахождения выходного (выходных) отверстия и имеющий величину: , где: ₁ - радиальный зазор; =3,1415; d - внутренний диаметр выходного канала; П - периметр выходного отверстия, Зазор (зазоры) равномерно сужается до минимальной величины в месте максимально удаленном от выходного (выходных) отверстия. В результате выходные потоки рабочей среды направлены в противоположные стороны. Уменьшен износ подвижных деталей от воздействия газодинамических сил. Уменьшены вес и габариты. 1 з.п.ф., 4 ил.

Полезная модель относится к устройствам для управления подачей рабочей среды и может использоваться в машиностроении.

Известно техническое решение (прототип), содержащее поршневое распределительное устройство с цилиндрическим запорным органом, расположенным в корпусе и управляемым посредством подачи командного давления в над- и подпоршневую полости. Корпус перегорожен двумя торцевыми стенками, между которыми расположен поршень, взаимодействующий торцами с седлами, выполненными в корпусе.

Полости корпуса, расположенные по разные стороны, соединены входными каналами, а центральная полость через отверстие в боковой стенке соединена с выходом (см. авторское свидетельство СССР 489902 МПК F16К 31/383, 1973 г).

Недостатком данного устройства является то, что оно имеет значительные габариты и массу, а так же в процессе перемещения запорного органа (поршня) на него действуют значительные газодинамические силы, приложенные к запорному органу в радиальном направлении. В результате при длительной работе устройства от воздействия данных газодинамических сил неизбежен значительный износ подвижных деталей устройства.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является снижение массо-габаритных характеристик устройства и повышение надежности работы за счет разложения газодинамических сил от воздействия рабочей среды на отдельные составляющие, направленные в противоположные стороны, с целью освобождения (разгружения) запорного органа от действия радиальных сил.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для подачи рабочей среды, содержащем

корпус с входными каналами, запорный орган с управляющим поршнем, расположенный в центральной полости корпуса, имеющего две торцевые стенки с седлами, между которыми установлен запорный орган, центральная полость соединена с выходом устройства и через входные отверстия в седлах, имеет возможность соединения либо с первым, либо со вторым входным каналом устройства, на боковой поверхности центральной полости выполнено выходное отверстие с выходным каналом, а между боковой поверхностью центральной полости корпуса и боковой поверхностью запорного органа в месте расположения выходного отверстия, выполнен радиальный зазор, имеющий величину:

,

где: ₁ - радиальный зазор;

=3,1415;

d - внутренний диаметр выходного канала;

П - периметр выходного отверстия,

и равномерно сужающийся до минимальной величины в месте, максимально удаленном от выходного отверстия.

Кроме того, устройство может иметь на боковой поверхности центральной полости несколько равноудаленных друг от друга выходных отверстий с выходными каналами, а между боковой поверхностью центральной полости корпуса и боковой поверхностью запорного органа в месте расположения выходных отверстии могут быть выполнены радиальные зазоры, имеющие величину ₁ и равномерно сужающиеся до минимальных размеров в местах, максимально удаленных от выходных отверстий.

Отличительные признаки, а именно:

- выполнение на боковой поверхности центральной полости выходного отверстия с выходным каналом с обеспечением радиального зазора между боковой поверхностью центральной полости корпуса и боковой поверхностью запорного органа в месте расположения выходного отверстия, имеющего величину:

,

где: ₁ - радиальный зазор;

=3,1415;

d - внутренний диаметр выходного канала;

П - периметр выходного отверстия,

и равномерно сужающегося до минимальной величины в месте, максимально удаленном от выходного отверстия позволяет выполнить устройство с минимальными габаритами и, соответственно, минимальной массой;

- выполнение на боковой поверхности центральной полости равноудалено друг от друга нескольких выходных отверстий с выходными каналами, а между боковой поверхностью центральной полости корпуса и боковой поверхностью запорного органа в месте расположения выходных отверстии радиальных зазоров, имеющих величину ₁, равномерно сужающихся до минимальных размеров в местах, максимально удаленных от выходных отверстий, позволяет уменьшить износ деталей устройства от воздействия радиальных сил от давления рабочей среды путем направления выходных потоков рабочей среды в противоположные стороны.

Предложенная полезная модель иллюстрируется следующими чертежами:

На фиг.1 показана схема устройства для подачи рабочей среды с одним выходным каналом.

На фиг.2 показан разрез устройства фиг.1 для подачи рабочей среды в месте расположения запорного органа.

На фиг.3 показана схема устройства для подачи рабочей среды с двумя выходными каналами.

На фиг.4 показан разрез устройства фиг.3 для подачи рабочей среды в месте расположения запорного органа.

Устройство для подачи рабочей среды содержит (см. фиг.1) корпус 1 с входными каналами 2 и 3, запорный орган (ЗО) 4 с управляющим поршнем 5, расположенный в центральной полости корпуса, перегороженного двумя торцевыми стенками 6 и 7 с седлами 8 и 9, между которыми установлен запорный орган 4. Центральная полость через отверстия в седлах 8 и 9 (на торцевых стенках 6 и 7) имеет возможность соединения, либо с первым 2, либо со вторым 3 входным каналом, а через выходное отверстие 10 (см. фиг.2), расположенное на боковой поверхности центральной полости корпуса 1, соединено с выходным каналом 11. Для получения минимальных габаритных размеров и массы устройства выходное отверстие 10 может быть выполнено различной формы (круглое, прямоугольное, овальное и др.) с обеспечением радиального зазора ₁ (в месте расположения выходного отверстия 10) величиной:

,

где: ₁ - радиальный зазор между боковой поверхностью запорного органа 4 и внутренней боковой поверхностью центральной полости корпуса 1;

=3,1415;

d - внутренний диаметр выходного канала 11;

П - периметр выходного отверстия 10,

и равномерно сужающийся до минимальной величины в месте, максимально удаленном от выходного отверстия 10.

Для подачи командного давления Р_УПР в устройстве выполнен канал управления 12.

Устройство для подачи рабочей среды с двумя выходными каналами (см. фиг.3 и фиг.4) отличается тем, что на боковой поверхности центральной полости корпуса выполнено два выходных отверстия 10 и 11, равноудаленных друг от друга. Выходных отверстия 10 и 13 соединены с выходными каналами 11 и 14, а между боковой поверхностью центральной полости корпуса 1 и боковой поверхностью запорного органа 4 в месте расположения выходных отверстии 10 и 13 выполнены радиальные зазоры, имеющие величину ₁, равномерно сужающиеся до минимальных размеров в местах, максимально удаленных от выходных отверстий 10 и 13. Для получения минимальных габаритных размеров и массы устройства выходные отверстия 10 и 13 также могут быть выполнены различной формы (круглые, прямоугольные, овальные и др.).

Устройство для подачи рабочей среды (см. фиг.1) работает следующим образом:

Рабочая среда, например сжатый воздух, подается во входной канал 2 с давлением P_ВХ1, а во входной канал 3 с давлением Р_ВХ2=Р_Н,

где P_ВХ1 - высокое давление от воздуховода или от другого источника высокого давления;

Р _ВХ2=Р_Н - низкое давление, например, давление окружающей среды.

При отсутствии командного давления Р_УПР (Р_УПРР_Н) в канале управления 12 запорный орган 4 с управляющим поршнем 5 под действием газодинамических сил, действующих на ЗО 4 от входного давления P_ВХ1 совершает перемещение (рабочий ход) и прижимается к седлу 9. При этом входной канал 2 с давлением Р_ВХ1 соединяется через выходное отверстие 10 с выходным каналам 11. Выходное давление Р_ВЫХ в канале 11 при этом равно давлению Р_ВХ1 (Р_ВЫХ =Р_ВХ1).

При подаче командного давления Р_УПР (Р_УПР/P_ВХ1) в канал управления 12 запорный орган 4 с управляющим поршнем 5 под действием разности газодинамических сил, действующих на поршень 5 и на запорный орган 4, совершает обратное перемещение (рабочий ход) и прижимается к седлу 8. При этом входной канал 3 с давлением Р_ВХ2 соединяется через выходное отверстие 10 (см. фиг.2) с выходным каналом 11. Выходное давление Р_ВЫХ в канале 11 при этом равно давлению Р_ВХ2 (Р_ВЫХ=Р_ВХ2 ). Данная конструкция устройства обеспечивает минимальную массу и габаритные размеры.

Работа устройства для подачи рабочей среды, представленного на фиг.3 и фиг.4, отличается тем, что выход среды осуществляется в равноудаленные друг от друга выходные отверстия 10 и 13, соединенные с выходными каналами 11 и 14. В данном варианте конструкции выходные потоки рабочей среды направлены в противоположные стороны.

Таким образом, предлагаемая полезная модель выполняется с минимальными массо-габаритными характеристиками, а также разгружена от действия радиальных сил, возникающих от газодинамических воздействий рабочей среды, что повышает надежность устройства.

1. Устройство для подачи рабочей среды, содержащее корпус с входными каналами, запорный орган с управляющим поршнем, расположенный в центральной полости корпуса, имеющего две торцевые стенки с седлами, между которыми установлен запорный орган, центральная полость соединена с выходом устройства и через входные отверстия в седлах имеет возможность соединения либо с первым, либо со вторым входным каналом устройства,

отличающееся тем, что на боковой поверхности центральной полости выполнено выходное отверстие с выходным каналом, а между боковой поверхностью центральной полости корпуса и боковой поверхностью запорного органа в месте расположения выходного отверстия выполнен радиальный зазор, имеющий величину:

,

где ₁ - радиальный зазор;

- 3,1415;

D - внутренний диаметр выходного канала;

П - периметр выходного отверстия,

и равномерно сужающийся до минимальной величины в месте, максимально удаленном от выходного отверстия.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на боковой поверхности центральной полости равноудаленно друг от друга выполнено несколько выходных отверстий с выходными каналами, а между боковой поверхностью центральной полости корпуса и боковой поверхностью запорного органа в месте расположения выходных отверстий выполнены радиальные зазоры, имеющие величину ₁ и равномерно сужающиеся до минимальных размеров в местах, максимально удаленных от выходных отверстий.