ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ
AIR PRESSURE CONTROL VALVE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пневмопневмоавтоматике, и может быть использовано при создании устройств для управления подачей рабочей жидкости к исполнительным сервомеханизмам в пневмоприводах различных машин.
Известен пневмораспределитель фирмы «Bifold Fliud Power», содержащий корпус, в котором выполнены каналы для входа, выхода, дренажа рабочей жидкости, а также каналы для управления открытым и закрытым положением пневмораспределителя, при этом внутри корпуса установлен подпружиненный поршень со штоком, взаимодействующим с исполнительным механизмом, установленным в корпусе и представляющим собой профилированную гильзу, внутри которой установлен с возможностью осевого перемещения профилированный шток с рабочими поверхностями, взаимодействующими с ответными поверхностями на профилированной гильзе и на подпружиненном поршне (https://bifold.co.uk/item/FP15EL20432V.aspx. MITK:F15В 13/02 - прототип).
Основными недостатками являются следующие. Уплотнительные элементы, выполненные из неметаллических материалов, проходя при перемещении штока через каналы подвода и отвода рабочего тела, выполненные в виде локальных каналов, открывающихся в соответствующие полости, в процессе эксплуатации деформируются и теряют свою форму. Это приводит к изменению характеристик и преждевременному выходу распределителя из строя, что, в свою очередь, снижает надежность работы всего устройства, в котором установлен указанный пневмораспределитель.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности и срока работы пневмораспределителя и систем, в которых он установлен.
Решение указанной задачи достигается тем, что, в предложенном пневмораспределителе, содержащем корпус, выполненный в виде геометрического тела с плоскими гранями, преимущественно, параллелепипеда, и состоящего, по крайней мере, из центральной полой профилированной части и двух крышек, установленных с его торцов, в котором выполнены каналы для входа, выхода, дренажа рабочего тела, а также каналы подвода управляющего давления для управления открытым и закрытым положением пневмораспределителя, причем входные и/или выходные части упомянутых каналов располагаются на его сторонах, при этом внутри корпуса пневмораспределителя в профилированном цилиндре размещен с возможностью перемещения и перекрытия упомянутых каналов профилированный подпружиненный поршень со штоком, на котором установлены уплотнительные элементы, взаимодействующие своими поверхностями с ответными поверхностями цилиндра, согласно изобретению, поршень штока установлен в полости крышки, установленной с торца корпуса, при этом цилиндр для размещения штока выполнен непосредственно как элемент центральной части указанного корпуса, причем внутренняя поверхность упомянутого цилиндра для размещения штока выполнена профилированной, состоящей из чередующихся цилиндрических поверхностей большего и меньшего диаметров, преимущественно, не более двух, сопряженных между собой при помощи конических поверхностей в виде диффузоров и конфузоров, с образованием в местах сопряжений криволинейных поверхностей переходов, причем полости входа, выхода и дренажа рабочего тела открываются в полости, образованные цилиндрическими поверхностями большего диаметра внутренней части корпуса пневмораспределителя, при этом поверхность штока выполнена профилированной, содержащей цилиндрические участки, сопряженные при помощи профилированных участков в виде катушек, содержащих конические и цилиндрические поверхности, сопряженные между собой, причем уплотнительные элементы профилированного штока установлены в непосредственной близости от мест перехода цилиндрических поверхностей штока в конические поверхности упомянутых катушек, при этом указанный профилированный шток взаимодействует своими уплотнительными элементами с ответными внутренними профилированными поверхностями упомянутого цилиндра для размещения штока, при этом цилиндрические поверхности упомянутых катушек располагаются в полостях, образованных цилиндрическими поверхностями большего диаметра внутренней части корпуса пневмораспределителя, а цилиндрические участки профилированного штока располагаются в цилиндрических поверхностях меньшего диаметра внутреннего цилиндра корпуса пневмораспределителя и взаимодействуют с ними при помощи упомянутых уплотнений.
В варианте исполнения, одна крышка выполнена с профилированной полостью для размещения поршня и каналом подвода управляющего давления, а другая крышка выполнена в виде конической заглушки.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез предложенного пневмораспределителя в исходном положении, на фиг. 2 - показан продольный разрез предложенного пневмораспределителя в рабочем положении, при подводе управляющего давления, на фиг. 3 - показан вид распределителя слева.
Корпус 1 пневмораспределителя выполнен в виде геометрического тела с плоскими гранями, для удобства плиточного монтажа, и центральной полой профилированной частью. С одной стороны на корпусе при помощи винтов установлена полая крышка 2, с другой - заглушка 3. Внутри полости крышки 2 корпуса 1 установлен профилированный поршень 4, связанный с профилированным штоком 5, который установлен внутри корпуса 1. На профилированном штоке 5 установлены уплотнительные элементы 6 и на профилированном поршне 4 установлены уплотнительные элементы 7. Поршень 4 со штоком 5 подпружинен при помощи пружины 8, установленной между нижней частью поршня 4 и корпусом 1. В крышке 2 выполнен канал 9 для подачи управляющего давления и перемещения поршня 4 со штоком 5 из одного крайнего левого положения в другое крайнее - правое. В корпусе 1 выполнены канал 10 для подачи рабочего давления, каналы 11 и 12 для отвода рабочего давления, каналы 13 и 14 для дренажа рабочего тела. Входные и выходные части упомянутых каналов выполнены с обеих противоположных сторон, для удобства установки распределителя на плиту.
Предложенный пневмораспределитель работает следующим образом.
В исходном положении, поршень 4 со штоком 5, под действием пружины 8, находится в крайнем левом положении, при котором полости каналов 10 для подачи рабочего давления и 11 отвода рабочего давления, и полости каналов отвода рабочего давления 12 и каналы 13 дренажа рабочего тела соединены, а полости каналов 10 для подачи рабочего давления и каналов 12 для отвода рабочего давления, полости каналов 11 для отвода рабочего давления и каналов 14 дренажа рабочего тела разъединены.
При подаче управляющего давления в канал 9, поршень 4 со штоком 5 перемещается в крайнее правое положение, и производит переключение упомянутых каналов, при этом пружина 8 под действием управляющего давления на поршень 4, сжимается.
В этом случае, полости каналов 10 для подачи рабочего давления и 11 отвода рабочего давления, и полости каналов отвода рабочего давления 12 и каналы 13 дренажа рабочего тела будут разъединены, а полости каналов 10 для подачи рабочего давления и каналов 12 для отвода рабочего давления, полости каналов 11 для отвода рабочего давления и каналов 14 дренажа рабочего тела будут соединены.
При сбрасывании управляющего давления из канала 9, поршень 4, под действием пружины 8, вместе со штоком 5 возвращается в исходное положение, перекрывая упомянутые каналы соответствующим образом. Далее цикл повторяется.
При перемещении штока 5, одни уплотнения 6 плавно выходят по коническим поверхностям, а следующие уплотнения 6, так же по своим коническим поверхностям, заходят на свой уплотнительный диаметр, без повреждения наружного диаметра уплотнения.
Пример практического выполнения.
Заявителем и авторами разработан и успешно испытан трехлинейный, двухпозиционный пневматический распределитель предложенной конструкции с пилотным пневматическим управлением, предназначенный для управления потоком газов пневматической системы при давлении 3,2 МПа. давления управления распределителем - 3,2МПа.
Испытания показали работоспособность предложенного пневмораспределителя и правильность заложенных конструкторско-технологических решений.
Приведенные иллюстрации и описание признаков изобретения не охватывают весь спектр возможных модификаций и эквивалентных изменений, очевидных для специалиста в данной области. Следует понимать, что прилагаемая формула изобретения охватывает все возможные модификации и изменения, которые попадают в рамки сущности настоящего изобретения.
Использование предложенного технического решения позволит повысить надежность работы пневмораспределителя и увеличить срок его службы.