Многоходовой клапанный распределитель
Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к многоходовым клапанным распределителям, применяемым для изменения направления потоков рабочей среды в пневматических системах управления.
Многоходовой клапанный распределитель включает корпус, патрубок подвода рабочей среды, два выходных патрубка и дренажный патрубок, пилотный клапан с электромагнитным приводом, основной затвор с пневмоприводом, управляющую полость, а также каналы и трубки, обеспечивающие соединение входного и выходных патрубков, при этом управляющая полость, пилотный клапан с электромагнитным приводом, основной затвор с пневмоприводом и входной патрубок расположены вдоль оси корпуса, причем основной затвор соединен с поршнем пневмопривода при помощи полого штока и включает полый цилиндрический золотник, имеющий два пояса радиальных отверстий (каналов), через которые осуществляется поочередное соединение входного патрубка с выходными патрубками, а на его внешней поверхности закреплены два седла, между которыми подвижно размещен кольцевой клапан, уплотнительные кромки седел которых направлены навстречу друг другу и к торцовым поверхностям кольцевого клапана, кроме того, имеются два неподвижных седла, закрепленных на корпусе, которые расположены концентрично относительно седел подвижного полого цилиндрического золотника, и контактируют с торцовыми поверхностями кольцевого клапана на большем диаметре, чем седла указанного золотника, причем кольцевой клапан может перемещаться вдоль оси золотника и вместе с золотником вдоль оси корпуса, при этом в одном из крайних положений основного затвора один из поясов радиальных отверстий закрыт за счет зажатия торцовых поверхностей кольцевого клапана между неподвижным седлом корпуса и седлом подвижного золотника, а другой пояс открыт, обеспечивая соединение входного патрубка с одним из выходных и одновременным соединением второго выходного патрубка с дренажным через кольцевой зазор между торцовой поверхностью кольцевого клапана и подвижным седлом золотника.
Такое решение позволяет упростить конструкцию предлагаемого распределителя, повысить его надежность и улучшить технологию его изготовления.
Многоходовой клапанный распределитель найдет применение в системах управления потоками газообразных сред в трубопроводах в различных энергетических установках.
Область техники
Полезная модель относится к машиностроению и предназначена для изменения направления потоков рабочей среды в пневматических системах управления.
Предшествующий уровень техники
Известен многоходовой пневматический распределитель, содержащий корпус с входным, двумя выходными и двумя дренажными патрубками, пилотный клапан с электромагнитным приводом, две полости, в каждой из которых установлен перекидной двухседельный затвор.
Затвор через шток жестко соединен с пневмоприводом, герметично установленным в полости, образуя неподвижную рабочую камеру и непарные полости.
Перемещение двухседельных затворов, осуществляющих открытие и закрытие основных расходных магистралей осуществляется под действием силы давления рабочей среды, поступающего в ту или иную напорную полость по специальным каналам. Перераспределение входного давления в ту или другую напорные полости осуществляется по команде пилотного клапана.
Каналы, соединяющие напорные полости, выполнены таким образом, что напорная полость первого затвора питается от входного давления, а напорная полость второго затвора - из полости рабочей камеры первого затвора. (см. кн. А.Л.Пржиалковский, С.Х. Щучинский, «Электромагнитные клапаны», Маш., Ленинград., 1967 г., стр.101,.). Прототип предлагаемой полезной модели.
Недостатком прототипа является сложная конструкция, наличие зависимой связи между двумя затворами, снижение надежности его работы и технология его изготовления. Прототип также имеет повышенные массовые характеристики.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является создание клапанного распределителя, обладающего наилучшей компоновкой многоходового клапанного распределителя, меньшими габаритами и повышенной надежностью.
Эта задача решена за счет того, что в многоходовом клапанном распределителе, включающем корпус, патрубок подвода рабочей среды, два выходных патрубка и дренажный патрубок, пилотный клапан с электромагнитным приводом, основной затвор с пневмоприводом, управляющую полость, а также каналы и трубки, обеспечивающие соединение входного и выходных патрубков, при этом управляющая полость, пилотный клапан с электромагнитным приводом, основной затвор с пневмоприводом и входной патрубок расположены вдоль оси корпуса, причем основной затвор соединен с поршнем пневмопривода при помощи полого штока и включает полый цилиндрический золотник, имеющий два пояса радиальных отверстий (каналов), через которые осуществляется поочередное соединение входного патрубка с выходными патрубками, а на его внешней поверхности закреплены два седла, между которыми подвижно размещен кольцевой клапан, уплотнительные кромки седел которых направлены навстречу друг другу и к торцовым поверхностям кольцевого клапана, кроме того, имеются два неподвижных седла, закрепленных на корпусе, которые расположены концентрично относительно седел подвижного полого цилиндрического золотника, и контактируют с торцовыми поверхностями кольцевого клапана на большем диаметре, чем седла указанного золотника, причем кольцевой клапан может перемещаться вдоль оси золотника и вместе с золотником вдоль оси корпуса, при этом в одном из крайних положений основного затвора один из поясов радиальных отверстий закрыт за счет зажатия торцовых поверхностей кольцевого клапана между неподвижным седлом корпуса и седлом подвижного золотника, а другой пояс открыт, обеспечивая соединение входного патрубка с одним из выходных и одновременным соединением второго выходного патрубка с дренажным через кольцевой зазор между торцовой поверхностью кольцевого клапана и подвижным седлом золотника. Другими отличиями являются:
- полый цилиндрический золотник выполнен за одно целое с полым поршнем;
- соединение полости входного патрубка с управляющей полостью пилотного клапана выполнено с помощью трубки, один конец которой установлен в полом штоке с кольцевым зазором, в который вставлен уплотнительная прокладка другой конец вставлен герметично через отверстие в крышке пневмопривода в управляющую полость, и ее торец является седлом золотника пилотного клапана;
- кольцевой клапан выполнен из упругого эластичного материала, например, из фторопласта.
Технический результат состоит в том, что предложенное решение упрощает конструкцию распределителя, повышает его надежность и улучшает технологию изготовления.
На фиг. изображена принципиальная схема многоходового клапанного распределителя (левое и правое положение).
Пример осуществления полезной модели
Как показано на фиг.1 (левое рабочее положение) многоходовой клапанный распределитель содержит корпус 1, имеющий входной 2, два выходных 3 и 4 и дренажный 5 патрубки. Он также включает пилотный клапан 6, пневмопривод 7, жестко соединенный с основным затвором 8, управляющую полость 9 и вторую полость 10, из которой рабочее тело (сжатый газ) подается в элементы конструкции распределителя. Пилотный клапан 6 управляется электромагнитом 11, шток которого соединен с затвором 12. Этот затвор под действием пружины 13 или штока 14 может перемещаться в осевом направлении между седлами 15 и 16. Пружина 13 поджимает затвор 12 к седлу 15 дренажного отверстия 17, а шток 14 поджимает его к седлу 16 канала, выполненного в, трубке 18 и подводящего сжатый газ по каналу d1 в управляющую полость 9. Эта полость через отверстие 19, выполненное в стенке 20 пневмопривода 7 может соединяться с надпоршневой полостью 21 и дренажным отверстием 17. Между стенкой 20 и поршнем 22 размещена пружина 23.
Основной затвор 8 соединен с поршнем 22 полым штоком 24. Затвор 8 включает полый подвижный цилиндрический золотник 25, имеющий два пояса радиальных отверстий 26 и 27, через которые поочередно осуществляется соединение выходных патрубков 3 и 4 с входным патрубком 2. На внешней поверхности подвижного золотника закреплены два седла 28 и 29, между которыми подвижно размещен кольцевой клапан 30 и может перемещаться вдоль оси золотника и вместе с золотником вдоль оси корпуса 1.
Уплотнительные кромки седел 28 и 29 направлены навстречу друг к другу и к торцовым поверхностям 31 и 32 кольцевого клапана 30. В конструкцию основного затвора 8 входят два неподвижных седла 33 и 34, закрепленные на корпусе 1. Эти седла расположены концентрично относительно седел подвижного золотника 25 и контактируют с ним по торцовым поверхностям 31 и 32 на большем диаметре, чем седла 28 и 29. Следует заметить, что полый подвижный цилиндрический золотник 25 выполнен за одно целое с полым поршнем 22.
Трубка 18 вставлена в полый шток 24 с кольцевым зазором, в который вставлена уплотнительная прокладка 35. Концевой участок подвижного золотника 25 входит в полость 10 через отверстие в перегородке 36, при этом между сопрягаемыми поверхностями установлена уплотнительная прокладка 37.
В этой конструкции переключателя основные его элементы - пилотный клапан, управляющая полость, основной затвор с пневмоприводом - установлены внутри корпуса вдоль оси.
Кроме того, выполнение основного затвора в виде полого цилиндрического золотника с двумя поясами радиальных отверстий, двух седел, установленных на его внешней поверхности, между которыми перемещается кольцевой клапан, и двух неподвижных седел, концетрично установленных относительно седел подвижного золотника, позволило создать компактный переключатель, который в процессе двух переключений осуществляет перераспределение потоков рабочей среды между двумя выходными патрубками с одновременным соединением одного из них с дренажным патрубком.
Такое техническое решение позволяет упростить конструкцию распределителя, повысить надежность его работы и улучшить технологию изготовления.
Работа устройства
При подаче рабочего давления Рвх во входной патрубок 2 затвор 12 торцем прижимается дополнительной к усилию пружины 13 силой, создаваемой давлением Рвх, перекрывая дренажное отверстие 17. Одновременно через отверстие 19 давление Рвх создает дополнительное к пружине 23 усилие на поршень 22 подвижного золотника 25. В результате этого между торцевой поверхностью 31 кольцевого клапана 30 и седлом 28 подвижного золотника 25, а также между торцевой поверхностью 32 кольцевого клапана 30 и седлом 34 неподвижного корпуса создается герметичный стык.
При такой комбинации взаимного расположения подвижных деталей сжатый газ из входного патрубка 2 поступает в нижний пояс радиальных отверстий 26, проходит осевой зазор между торцевой поверхностью 32 кольцевого клапана 30 и неподвижным седлом 34 корпуса и далее выходит к потребителю через выходной патрубок 3. Зазор между торцевой поверхностью кольцевого клапана 30 и неподвижным седлом 33 корпуса соединяет выходной патрубок 4 с дренажным патрубком 5.
При включении электромагнита 11 и наличия входного давления Рвх в полости 10 затвор 12 перемещается от седла 15 к седлу 16. При этом открывается дренажное отверстие 17 и закрывается канал d1 в трубке 18, предотвращая поступление входного давления Рвх в полость над поршнем 21 подвижного золотника 25. При закрытии канала d1 в трубке 18 оставшийся сжатый газ дренажируется через отверстие 19 и отверстие 17. В результате этого происходит резкое снижение силы, действующей на поршень 22, направленной противоположно силе, создаваемой давление Рвх. Равновесие сил на подвижные элементы конструкции - кольцевой клапан 30, подвижный золотник 25 и поршень 22 нарушается, и они начинают перемещаться вверх (в плоскости фиг. второе положение) до момента пока кольцевой клапан 30 не сядет торцевой поверхностью 31 на неподвижное седло 33, а подвижный золотник 25 с поршнем 22 продолжит движение относительно уже неподвижного кольцевого клапана 30 до посадки седла 29 подвижного золотника 25 на торцевую поверхность 32 кольцевого клапана 30. При этом произойдет разгерметизация стыка между торцевой поверхностью 31 кольцевого клапана 30 и подвижным седлом 28 подвижного золотника 25. Верхний пояс радиальных отверстий 27 соединяет входной патрубок 2 с выходным патрубком 4, а выходной патрубок 3 соединяется с дренажным патрубком 5. При этом стык между торцевыми поверхностями кольцевого клапана 30 и неподвижным седлом 33 и подвижным седлом 20 подвижного золотника 25 герметизируется.
При такой комбинации взаимного расположения подвижных элементов сжатый газ выводится через патрубок 4, а из патрубка 3 отработанный газ дренажируется.
Промышленная применение
Многоходовой клапанный распределитель найдет применение в системах управления потоками газообразных сред в трубопроводах в различных энергетических установках.
1. Многоходовой клапанный распределитель, включающий корпус, патрубок подвода рабочей среды, два выходных патрубка и дренажный патрубок, пилотный клапан с электромагнитным приводом, основной затвор с пневмоприводом, управляющую полость, а также каналы и трубки, обеспечивающие соединение входного и выходных патрубков, отличающийся тем, что управляющая полость, пилотный клапан с электромагнитным приводом, основной затвор с пневмоприводом и входной патрубок расположены вдоль оси корпуса, при этом основной затвор соединен с поршнем пневмопривода при помощи полого штока и включает полый цилиндрический золотник, имеющий два пояса радиальных отверстий (каналов), через которые осуществляется поочередное соединение входного патрубка с выходными патрубками, а на его внешней поверхности закреплены два седла, между которыми подвижно размещен кольцевой клапан, уплотнительные кромки седел которых направлены навстречу друг другу и к торцовым поверхностям кольцевого клапана, кроме того, имеются два неподвижных седла, закрепленных на корпусе, которые расположены концентрично относительно седел подвижного полого цилиндрического золотника и контактируют с торцовыми поверхностями кольцевого клапана на большем диаметре, чем седла указанного золотника, причем кольцевой клапан может перемещаться вдоль оси золотника и вместе с золотником вдоль оси корпуса, при этом в одном из крайних положений основного затвора один из поясов радиальных отверстий закрыт за счет зажатия торцовых поверхностей кольцевого клапана между неподвижным седлом корпуса и седлом подвижного золотника, а другой пояс открыт, обеспечивая соединение входного патрубка с одним из выходных и одновременным соединением второго выходного патрубка с дренажным через кольцевой зазор между торцовой поверхностью кольцевого клапана и подвижным седлом золотника.
2. Распределитель по п.1, отличающийся тем, что полый цилиндрический золотник выполнен за одно целое с полым поршнем.
3. Распределитель по п.1, отличающийся тем, что соединение полости входного патрубка с управляющей полостью пилотного клапана выполнено с помощью трубки, один конец которой установлен в полом штоке с кольцевым зазором, в который вставлена уплотнительная прокладка, а другой конец вставлен герметично через отверстие в крышке пневмопривода в управляющую полость, и ее торец является седлом золотника пилотного клапана.
4. Распределитель по п.1, отличающийся тем, что кольцевой клапан выполнен из упругого эластичного материала, например из фторопласта.
