Устройство для импульсной подачи защитного газа или жидкости

 

Использование: устройство для импульсной подачи защитного газа или жидкости используется для обеспечения импульсно пепеременной подачи рабочей среды на низких и высоких частотах в различных устройствах, например при сварке различных сталей, сплавов алюминия в среде защитных газов, при создании систем жизнеобеспечения в земной и космической медицине, а также при создании контрастного душа. Сущность: устройство для импульсной подачи защитного газа или жидкости содержит корпус с двумя впускными и одним выпускным каналами, камеру смешения и подвижный клапанный элемент с приводом его перемещения. Камера смещения образована полым цилиндрическим корпусом и втулками, в которых с возможностью осевого перемещения установлены регулировочные винты-штуцера впускных каналов. Установленный в камере смешения клапанный элемент имеет цилиндрическую часть с центральной кольцевой проточкой и с продольными канавками по разные стороны от проточки, выполненные со смещением на заданный угол, и две торцевые конические части. Регулировочные винты устанавливаются и фиксируются относительно втулок, создавая заданный объем поступления каждого из газов. Защитный газ или жидкость под давлением поступает через штуцера, осевые отверстия винтов, полости втулок и продольные канавки в кольцевую проточку. Регулируя положение каждого из винтов и перемещение клапанного элемента, осуществляют надежное управление составом смеси и подачей порционного количества компонентов смеси. 3 ил.

Изобретение относится к сварке металлов в газозащитной среде и может быть использовано в медицине для обеспечения, например, жизнедеятельности человека, и в сантехнике для создания контрастного душа и т.д.

Известно устройство для импульсной подачи защитного газа, содержащее горелку, магистрали для подвода газов, вентиль, пульсатор, выполненный в виде цилиндрического корпуса и колеблющегося поршня (заявка Великобритании N 1372518, кл. В 23 К 9/00 1974). Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности попеременной подачи различных газов, регулирования частоты и длительности пульсации каждого газа.

Известно устройство для дозировки, в котором внутри цилиндрического корпуса находится конический клапан, осевое перемещение которого обеспечивается магнитным кольцом, расположенным снаружи корпуса (заявка Японии N 47-16023, F 16 K 11/04 1972). Недостатками известного устройства являются значительные габариты и недостаточная частота перемещения конического клапана.

Известно устройство, в котором несколько каналов для подачи рабочей среды снабжены каждый своим клапаном конической формы, при этом каналы открываются и закрываются при помощи электромагнитных приводов, а количество клапанов и их размеры задают требуемую точность регулирования расхода рабочей среды (патент Франции N 2482241, G 05 D 7/00, F 16 K 11/24 от 1985). Недостатком известного технического решения является смежность и значительные габаритные размеры.

Наиболее близким аналогом является устройство для дозированного смешения двух газов. В корпусе известного устройства каждый из двух компонентов подается по отдельному каналу к камере смещения, подвижный клапанный элемент, открывающий и закрывающий поочередно впускные каналы, имеет центральную цилиндрическую часть и две торцевые конические части, с целью выбора количественного соотношения газов клапанный элемент перемещается в осевом направлении [1] Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что перемещение клапанного элемента обеспечивается электромагнитным приводом, и как следствие этого, клапанный элемент, являющийся сердечником для электромагнитных катушек, имеет конструктивные особенности, такие как: диаметр цилиндрической части клапанного элемента равен внутреннему диаметру камеры смешения; наличие в цилиндрической части проточки для смешения компонентов; наличие продольных канавок для подачи каждого из компонентов, выполненных в цилиндрической части по разные стороны от центральной проточки и смещенных относительно друг друга на заданный угол; наличие регулировочных винтов, подвижных относительно корпуса и имеющих осевое отверстие для подачи компонента смеси и выполнение конца каждого винта в виде штуцера, при этом материал, из которого изготовлены винты имеет модуль упругости выше, чем материал клапанного элемента-сердечника.

Камера смешения образована полым цилиндрическим корпусом и втулками, а установленные во втулках регулировочные винты, перемещаясь по оси, позволяют регулировать объем подаваемых к камере смешения компонентов.

Сущность изобретения по сравнению с прототипом заключается в том, что оно выполнено гораздо проще, позволяет осуществлять надежный контроль за объемом каждого из подаваемых газов, а следовательно, и контроль за составом смеси.

Конструктивно это достигается тем, что в устройстве для импульсной подачи защитного газа или жидкости, содержащим корпус с двумя впускными и одним выпускным каналами со штуцерами на каждом канале, камеру смешения, подвижный в осевом направлении клапанный элемент с цилиндрической центральной частью и двумя торцевыми коническими частями, привод перемещения клапанного элемента, корпус снабжен со стороны впускных каналов втулками; камера смешения образована полым цилиндрическим корпусом и втулками, цилиндрическая часть клапанного элемента выполнена с диаметром, равным внутреннему диаметру полого цилиндрического корпуса, в цилиндрической части клапанного элемента выполнена кольцевая проточка, по разные стороны от проточки со смещением на заданный угол выполнены в виде регулировочных винтов с осевым отверстием в каждом винте, установленных во втулках с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, причем винты выполнены из материала с модулем упругости материала клапанного элемента.

Конструктивная простота обеспечивается за счет выполнения камеры смешивания газов или жидкости в виде проточки в центральной части сердечника. Кроме того, канавки на цилиндрических поверхностях сердечника выполнены продольными со смещением их относительно друг друга на заданный угол, который обеспечивает хорошее смешивание различных газов (или холодной и горячей воды), поскольку они поступают противотоком и, равномерно смешиваясь по периферии кольцевой проточки сердечника, затем заполняют весь объем, чему способствует дальнейшее перемещение сердечника в ту или иную сторону и подача газов (жидкости) под давлением.

Наличие в устройстве механизма регулирования хода сердечника позволяет осуществлять надежный контроль за объемом каждого из подаваемых газов (жидкости), а, следовательно, регулировать состав смеси.

Надежность устройства обеспечена благодаря выполнению конусов сердечника под углом 90^о, а винтов из материала, модуль упругости которого выше материала сердечника, что устраняет залипание сердечника с отверстиями винтов.

На фиг. 1 представлена схема устройства для импульсной подачи защитного газа или воды; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез по Б-Б на фиг.1.

Устройство содержит привод перемещения клапанного элемента, состоящий из импульсного источника тока 1, электромагнитных катушек 2, размещенных на втулках 3 с внутренней резьбовой цилиндрической поверхностью и полостью 4 и отверстием 5. Втулки 3 соединены между собой цилиндрическим полым корпусом 6 со штуцером 7 для выхода газов или их смеси, внутри которого размещен с возможностью осевого перемещения сердечник 8 с центральной проточкой 9 и двумя цилиндрическими 10 и коническими 11 поверхностями, причем на цилиндрических поверхностям 10 сердечника 8 выполнены продольные канавки 12. Продольные канавки 12 в одной цилиндрической части сердечника 8 смещены относительно канавок, расположенных в противоположной цилиндрической части на угол , обеспечивающий одновременное и полное заполнение проточки 9 сердечника 8 разнородными газами или горячей и холодной водой (или другими жидкостями).

Во внутренние резьбовые поверхности обеих втулок 3 и их отверстия 5 вмонтирован механизм регулирования сердечника 8, состоящий из двух винтов 13, выполненных из материалов (например, латунь или бронза), модуль упругости которых выше, чем у материала поршня, при этом головки и стволы винтов снабжены резьбой, с центральным отверстием 14 и штуцером 15 на конце каждого из винтов 13 для подачи газа(ов). Оба винта 13 механизма регулирования хода сердечника 8 имеют возможность осевого перемещения по резьбе втулок 3 благодаря наличию на винтах 13 лысок 16. Фиксация заданного положения каждого из винтов 13 осуществляется с помощью гаек 17.

Для исключения заклинивания (залипания) при контакте конусной части 11 сердечника 8 с отверстием 14 механизма регулирования хода сердечника, оба конуса 11 сердечника 8 выполнены под углом 90^о.

Устройство для импульсной подачи защитного газа или воды работает следующим образом. Перед началом подачи газа(ов) или воды в полости хода сердечника оба винта 13 механизма регулирования сердечника выставляют на заданное расстояние путем освобождения гаек 17 и осевого перемещения винтов 13 по резьбе втулок 3 с помощью гаечного ключа (на фиг.1 не показано) через лыски 16. Затем гайками 17 фиксируют положение винтов, создавая, таким образом, заданный объем поступления каждого из газов или воды в области хода сердечника. Защитный газ или воду под давлением подают через штуцера 15 и отверстия 14 в полости 4 втулок 3 или напрямую в полость цилиндрического корпуса в зависимости от поставленной задачи и установки винтов. Поочередным включением катушек 2 устанавливают необходимый закон перемещения сердечника 8 для подачи газа(ов) или воды. В крайнем положении (закрытом) сердечник 8 перекрывает одно из отверстий 14 винта 13 механизма регулирования хода сердечника, а, следовательно, и подвод через штуцера 15 защитного газа Г₁ или Г₂ или жидкости. При смещении сердечника 8 газы Г₁ и Г₂ (или жидкость) через канавки 12 начинают поступать в проточку 9 сердечника 8, где происходит их смешивание, благодаря встречному потоку газов Г₁ и Г₂ (или холодной и горячей) воды, конструктивному решению расположения канавок со смещением их на угол одной цилиндрической части сердечника относительно противоположной и благодаря движению сердечника. Чем больше открывается отверстие 14 винта 13 при движении сердечника 8, а следовательно, больше поток поступления одного из защитных газов или холодной или горячей воды, тем больше перекрывается поток подачи другого защитного газа (воды).

Изменяя частоту импульсов тока в обмотках соленоидов и регулируя положение каждого из винтов, осуществляют контроль за объемом подаваемых газов (или жидкости), а, следовательно, осуществляют надежное управление составом смеси или подачей порционного количества того или иного газа или холодной и горячей воды. На надежность управления составом смеси оказывает влияние и выполнение конусной части поршня с углом 90^о и материал винтов, повышенный модуль упругости которых по сравнению с материалом сердечника предотвращает залипание сердечника при контакте с отверстием винта.

Данное устройство позволяет обеспечить импульсную попеременную подачу газов как на низких, так и на высоких частотах (свыше 10 Гц) и может быть использовано в различных устройствах, где необходимо создать защитную газовую среду и прежде всего при сварке. Так при дуговой и лазерной сварке сталей ЭП678, ДИЗ2, алюминиевых АМг6, 1201 и титановых ВТ6, ВТ20 сплавов в смесях А₂ и Не, СО₂ + А₂, СО₂ + Не качество защиты металла шва повышается за счет использования данного устройства для импульсной подачи защитных газов.

Используя такие газы как кислород и азот в предложенном устройстве, можно решить задачи жизнеобеспечения в земной и космической медицине. Данное устройство позволяет использовать его и в медицинских целях при смешивании холодной и горячей воды и создании контрастного душа.

Таким образом, предлагаемое устройство просто в изготовлении, надежно в работе и может быть широко использовано в различных областях техники.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧИ ЗАЩИТНОГО ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ, содержащее корпус с двумя впускными и одним выпускным каналами со штуцерами на каждом канале, камеру смешения, подвижный в осевом направлении клапанный элемент с цилиндрической центральной частью и двумя торцевыми коническими частями, привод перемещения клапанного элемента, отличающееся тем, что корпус снабжен со стороны впускных каналов втулками, камера смещения образована полым цилиндрическим корпусом и втулками, цилиндрическая часть клапанного элемента выполнена с диаметром, равным внутреннему диаметру полого цилиндрического корпуса, в цилиндрической части клапанного элемента выполнена кольцевая проточка, по разные стороны от проточки со смещением на заданный угол выполнены продольные канавки, штуцеры на впускных каналах выполнены в виде регулировочных винтов с осевым отверстием в каждом винте, установленных во втулках с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, причем винты выполнены из материала с модулем упругости больше модуля упругости клапанного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3