КЛАПАН УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ
FLOW CONTROL VALVE

Область изобретения
[0001]
Настоящее изобретение относится к клапану управления потоком, который регулирует расход, давление и т.п. текучей среды под давлением, подаваемой в привод или отводимой из привода, такого как гидравлический или пневматический цилиндр.
Предшествующий уровень техники
[0002]
Из патентной литературы, например, из патентных источников 1 и 2, известны клапаны клапану управления потоком, которые регулируют расход, давление и т.п. текучей среды под давлением, подаваемой в привод или отводимой из привода, имеющие разные конфигурации.
[0003]
Клапан управления потоком такого типа сконфигурирован так, чтобы выполнять разные функции в соответствии со своим предназначением в качестве клапана регулирования потока, который осуществляет управление потоком на входе, при котором расход во время нагнетания воздуха ограничен, а расход во время выпуска воздуха не ограничен; управление потоком на выходе, при котором расход во время нагнетания не ограничен. а расход во время выпуска ограничен; в качестве клапана управления потоком, который осуществляет быстрый выпуск во время выпуска воздуха для предотвращения оперативных задержек и т.д., обычно путем комбинирования игольчатого клапана, который ограничивает расход или давление текучей среды под давлением, сужая проточный канал; клапана управления потоком, который открывает и закрывает проточный канал за счет взаимодействия между давлением текучей среды и силой пружины, обратного клапана, который пропускает текучую среду под давлением только в оном направлении и т.д.
[0004]
Однако в вышеупомянутых известных клапанах управления потоком игольчатый клапан, клапан управления расходом, обратный клапан и т.д., по отдельности встраиваются в корпус клапана, поэтому многие из них являются сложными по конструкции и большими по размеру и возникает проблема, заключающиеся в том, что их неудобно регулировать и обслуживать, и они не являются дружественными к пользователю. Имеется потребность в создании клапана управления потоком уменьшенного размера и удобного в эксплуатации.
[0005]
Поэтому, как описано в патентном источнике 3, заявитель по настоящей заявке предложил клапан управления потоком, в котором функция игольчатого клапана и функция клапана управления расходом в собранном состоянии встроены соосно в корпус клапана и который по сравнению с известными клапанами управления потоком имеет простую конструкцию, небольшой размер, удобен в эксплуатации и имеет рациональную структуру.
Однако, когда этот клапан управления потоком применяется в случаях, в которых привод должен иметь более высокую отзывчивость, чем обычно, чтобы предотвратить задержки срабатывания привода, работающего на текучей среде под давлением, необходимо дополнительно улучшить способность этого клапана управлять потоком текучей среды.
Перечень ссылок
Патентная литература
[0006]
Патентный источник 1: не прошедшая экспертизу опубликованная заявка на патент Японии № 2000-320503.
Патентный источник 2: не прошедшая экспертизу опубликованная заявка на патент Японии № 2000-322128.
Патентный источник 3; Международная публикация № 2015/029866
Краткое описание изобретения
Техническая задача
[0007]
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание клапана управления потоком, имеющего простую конструкцию, уменьшенные размеры, и обладающий улучшенными возможностями по управлению потоком, когда он включен в цепь текучей среды под давлением.
[0008]
Для достижения поставленной цели клапан управления потоком по настоящему изобретению содержит первое отверстие и второе отверстие, выполненные в корпусе клапана, а также первый проточный канал и второй проточный канал, которые параллельно соединяют первое отверстие и второе отверстие. В первом проточном канале имеется отверстие и механизм затворного клапана, который временно открывает первый проточный канал, когда текучая среда под давлением подается на первое отверстие. Во втором канале имеется механизм дроссельного клапана, который ограниченно открывает второй проточный канал. Механизм открывающего и закрывающего капана имеет часть открывающего и закрывающего клапана, содержащую седло открывающего и закрывающего клапана, которое окружает первый проточный канал и тело открывающего и закрывающего клапана, которое входит в контакт и выходит из контакта с седлом открывающего и закрывающего клапана, чтобы открывать и закрывать первый поточный канал; средство генерирования силы открывания клапана, которое генерирует силу открывания клапана в теле открывающего и закрывающего клапана, и механизм задержки закрывания клапана, который закрывает открытый открывающий и закрывающий клапан после истечения времени задержки. Механизм дроссельного клапана имеет часть дроссельного клапана, содержащую дроссельное отверстие, которое является частью второго проточного канала, и иглу, вставленную в это дроссельное отверстие. Часть открывающего и закрывающего клапана и часть дроссельного клапана расположены соосно на оси, проходящей внутри корпуса клапана. Проходное сечение, когда открывающий и закрывающий клапан временно открывает первый проточный канал, больше, чем проходное сечение, когда часть дроссельного клапана ограниченно открывает второй проточный канал.
[0009]
В конкретной конфигурации настоящего изобретения механизм задержки закрывания клапана имеет первую часть, соединенную с отверстием, и тело закрывающего клапана, первую камеру давления, к которой обращен первый поршень, и проточный канал задержки, соединяющий первую камеру давления и первое отверстие; в проточном канале задержки сформирован дроссельный участок, и когда сила закрывания клапана, генерируемая на первом поршне под действием среды под давлением, подаваемой в первую камеру давления через проточный канал задержки, превышает силу открывания клапана, генерируемую в теле открывающего и закрывающего клапана средством генерирования силы открывания клапана, тело открывающего и закрывающего клапана прижимается к седлу открывающего и закрывающего клапана за счет смещения первого поршня, чтобы закрыть первый проточный канал.
[0010]
Предпочтительно в настоящем изобретении внутренний корпус расположено в корпусе клапана так, чтобы иметь возможность смещаться вдоль оси; тело открывающего и закрывающего клапана и первый поршень сформированы во внутреннем корпусе, и седло открывающего и закрывающего клапана сформировано в корпусе клапана.
[0011]
Шток клапана может быть расположен внутри внутреннего корпуса с возможностью смещения вдоль оси; игла может быть сформирована в штоке клапана, а дроссельное отверстие может быть сформировано во внутреннем корпусе. В этом случае, предпочтительно, шток клапана снабжен вторым поршнем, второй поршень обращен ко второй камере давления, сформированной внутри внутреннего корпуса, вторая камера давления сообщается со вторым отверстием через проводящее отверстие, сформированное внутри штока клапана, и когда давление текучей среды во втором отверстии подается во вторую камеру давления через проводящее отверстие, второй поршень смещается под действием текучей среды под давлением, и игла закрывает дроссельное отверстие.
[0012]
Предпочтительно между внутренним корпусом и штоком клапана расположена пружина открывания иглы, которая постоянно поджимает шток клапана к положению, в котором игла ограниченно открывает дроссельное отверстие.
[0013]
Настоящее изобретение далее может содержать третий поточный канал, соединяющий первое отверстие и второе отверстие. Третий проточный канал может быть снабжен первым обратным клапаном, препятствующий направленному вперед потоку текучей среды под давлением от первого отверстия ко второму отверстию и разрешающий направленный назад поток текучей среды под давлением от второго отверстия к первому отверстию.
[0014]
В одной конфигурации настоящего изобретения средством генерирования силы открывания клапана является поверхность, принимающая давление, открывающее клапан, сформированная в корпусе открывающего и закрывающего клапана, и на эту поверхность, принимающую давление, открывающее клапан, действует давление текучей среды, подаваемой в первое отверстие, для генерирования силы, открывающей клапан.
[0015]
В другой конфигурации настоящего изобретения, средством генерирования силы открывания клапана является пружина, открывающая клапан, установленная между корпусом клапана и корпусом открывающего и закрывающего клапана, которая поджимает корпус открывающего и закрывающего клапана в направлении открывания клапана.
Положительные эффекты изобретения
[0016]
Клапан управления потоком по настоящему изобретению позволяет упростить конструкцию и уменьшить размеры за счет сочетания функций игольчатого клапана, клапана управления расходом, обратного клапана и т.п. в одном корпусе клапана, и может улучшить способность управления потоком и отзывчивость за счет наличия механизма клапана открывания и закрывания, который временно открывает проточный канал, когда на первое отверстие подается давление.
Краткое описание чертежей
[0017]
Фиг. 1 - сечение клапана управления потоком в состоянии, в котором клапан по первому варианту настоящего изобретения соединен с цепью текучей среды под давлением, а цилиндр, приводимый в действие текучей средой под давлением (далее - "цилиндр"), находится в выдвинутом состоянии.
Фиг. 2 - основная часть фиг. 1 в увеличенном масштабе.
Фиг. 3 - основная часть фиг. 1 в увеличенном масштабе.
Фиг. 4 - сечение, показывающее рабочее состояние клапана управления потоком сразу после того, как цилиндр начал рабочий ход (ход втягивания) в цепи текучей среды под давлением.
Фиг. 5 - сечение, показывающее рабочее состояние клапана управления потоком, когда цилиндр находится в промежуточной точке рабочего хода в цепи текучей среды под давлением.
Фиг. 6 - сечение, показывающее рабочее состояние клапана управления потоком, когда цилиндр достигает конца рабочего хода в цепи текучей среды под давлением.
Фиг. 7 - схема цепи, на которой символом показан клапан управления потоком.
Фиг. 8 - Диаграмма, схематически показывающая соотношение между изменением давления в камере на стороне штока и в камере на стороне головки и работой поршня, когда цилиндр выполняет рабочий ход.
Фиг. 9 - сечение второго варианта клапана управления потоком по настоящему изобретению.
Фиг. 10 - сечение третьего варианта клапана по настоящему изобретению.
Описание вариантов
[0018]
На фиг. 1-6 показаны сечения, на которых клапан 1А управления потоком по первому варианту настоящего изобретения соединен с цепью текучей среды под давлением, а на фиг. 7 показан клапан 1А управления потоком с помощью символов.
Клапан 1А управления потоком является клапаном управления потоком на входе, который регулирует расход текучей среды под давлением, подаваемой от источника 4 текучей среды под давлением через электромагнитный клапан 3 и подает его на привод 2, приводимый в действие текучей средой под давлением.
На фиг. 1-7 привод 2, приводимый в действие текучей средой под давлением, является пневматическим цилиндром, электромагнитны клапан 3 является пятилинейным распределителем, а текучей средой под давлением является сжатый воздух. Позицией 5 обозначен контроллер скорости, и контроллер скорости содержит обратный клапан 5а и регулируемый дроссельный клапан 5.
[0019]
Как показано на фиг. 1-3, клапан 1А управления потоком имеет корпус 10 клапана, имеющий по существу цилиндрическую форму, проходящую вдоль оси L. Корпус 10 клапана имеет полую первую часть 10а и полую вторую часть 10b, соединенную с нижним концом первой части 10а корпуса. В нижеследующем описании верхний конец корпуса 10 клапана именуется первым концом 11a, а нижний конец корпуса 10 клапана именуется вторым концом 11b.
[0020]
На боковой поверхности первой части 10a сформирован полый участок 12, образующий отверстие и проходящий ортогонально к оси L, на конце образующего отверстие участка 12 сформировано первое отверстие 13a, а на нижнем конце второй части 10 корпуса, то есть на втором конце 11b сформировано второе отверстие 13b, открывающееся в направлении оси L. Внутри второй части 10b корпуса в положении оси L соосно со второй частью 10b корпуса расположен цилиндрический элемент 14 для формирования проточного канала. Цилиндрический элемент 14 образует часть второй части 10b корпуса и, таким образом, является частью корпуса 10 клапана.
[0021]
К первому отверстию 13a прикреплен простой трубный соединитель. Что касается трубного соединителя 15, когда один конец трубы 6, соединенной с цилиндром 2, вставлен в трубный соединитель 15, множество запирающих деталей 15a врезаются во внешнюю периферию трубы 6 и, таким образом, запирают трубу 6, предотвращая высвобождение трубы 6, а когда в трубное соединение 15 вталкивается освобождающая втулка 15b, конец этой освобождающей втулки 15b раздвигает запирающие детали 15a наружу и выводит эти запирающие детали 15a из зацепления с трубой 6 так, чтобы трубу 6 можно было вытянуть.
[0022]
К верхнему концу, то есть к первому концу 11a первой части 10a корпуса воздухонепроницаемо, в положении снаружи от концевой части внутреннего корпуса 20 прикреплена концевая пластина 24 так, чтобы покрывать концевую часть внутреннего корпуса 20. Верхний конец штока 22 клапана воздухонепроницаемо проходит сквозь верхнюю пластину 24 и выступает наружу из концевой пластины 24. Между штоком 22 клапана и концевой пластиной 24 расположен уплотняющий элемент 25.
[0024]
Внутри корпуса 10 клапана сформирован проточный канал 26 для текучей среды, соединяющий первое отверстие 13a и второе отверстие 13b. Проточный канал 26 разделяется на первый проточный канал 27, второй проточный канал 28 и третий проточный канал 29, который проходят параллельно друг другу между первым объединяющим отверстием 26a, соединенным с первым отверстием 13a, и вторым объединяющим отверстием 26b, соединенным со вторым отверстием 13b.
[0025]
Первый проточный канал 27 ведет от первого объединяющего отверстия 26a через первое кольцевое проточное отверстие 31, сформированное между внутренней периферийной поверхностью первой части 10a корпуса и внешней периферийной поверхностью внутреннего корпуса 20, открывающее и закрывающее отверстие 32 на верхнем конце цилиндрического элемента 14, и центральное отверстие 33, ведущее к открывающему и закрывающему отверстию 32, и сообщается со вторым объединяющим отверстием 26b. Первый проточный канал 27 предназначен для временного открывания проточного канала 26 в полностью открытое состояние или в состояние, близкое к полностью открытому состоянию, на начальном этапе, когда текучая среда под давлением подается на цилиндр 2. Для этого в первом канале 27 имеется механизм 34 открывающего и закрывающего клапана и механизм 35 задержки закрывания клапана для закрывания и открывания первого проточного канала после истечения времени задержки.
[0026]
Второй проточный канал 28 ведет от первого кольцевого проточного отверстия 31 через множество отводящих отверстий 38, сформированных радиально во внутреннем корпусе 20, отверстие 39 для установки штока во внутреннем корпусе 20, дроссельное отверстие 40, ведущее в отверстие 39 для установки штока, и центральное отверстие 33 в цилиндрическом элементе 14, и сообщается со вторым объединяющим отверстием 26b. Второй канал 28 предназначен для управления потоком на входе, ограничивая подачу текучей среды под давлением на цилиндр 2. Для этого во втором канале 28 имеется механизм 41 дроссельного клапана.
[0027]
Третий проточный канал 29 ведет от первого кольцевого проточного отверстия 31 через второй кольцевой проточный канал 43, сформированный между внутренней периферийной поверхностью второй части 10b корпуса и внешней периферийной поверхностью цилиндрического элемента 14, во второе объединяющее отверстие 26b. Третий проточный канал 29 закрыт, когда текучая среда под давлением подается на цилиндр 2, и является каналом для сброса текучей среды под давлением в безнапорном состоянии, когда текучая среда под давлением выпускается из цилиндра 2. Для этого третий канал 29 имеет первый обратный клапан 44.
[0028]
Первый обратный клапан 44 образован однонаправленным уплотняющим элементом, имеющим Y-образное сечение и, за счет ориентации манжеты 44a в направлении первого отверстия 13a, препятствует направленному вперед потоку текучей среды под давлением от первого отверстия 13a ко второму отверстию 13b и допускает обратный поток текучей среды под давлением от второго отверстия 13b к первому отверстию 13a.
[0029]
Механизм 34 открывающего и закрывающего клапана, имеющийся в первом проточном канале 27 имеет часть 46 открывающего и закрывающего клапана, содержащую кольцевое отверстие и седло 46a закрывающего клапана, окружающее отверстие и закрывающее отверстие 32 и тело 46b открывающего и закрывающего клапана, который входит в контакт и выходит из контакта с седлом 46a открывающего и закрывающего клапана чтобы открывать и закрывать отверстие 32 открывающего и закрывающего клапана, то есть, первый канал 27, и средство 47 генерирования силы, открывающей клапан, которое генерирует силу, открывающую клапан, в теле 46b открывающего и закрывающего клапана.
Седло 46a открывающего и закрывающего клапана сформировано на цилиндрическом элементе 14, а тело 46a открывающего и закрывающего клапана сформировано на нижнем конце внутреннего корпуса 20.
[0030]
К телу 46b открывающего и закрывающего клапана прикреплено уплотнение 46c открывающего и закрывающего клапана, которое входит в контакт и выходит из контакта с седлом 46a открывающего и закрывающего клапана. Диаметр уплотнения, когда уплотнение 46c открывающего и закрывающего клапана находится в контакте с седлом 46a открывающего и закрывающего клапана, меньше, чем диаметр уплотнения участка, когда первый уплотняющий элемент 21 находится в контакте с внутренней периферийной поверхностью первой части 10a корпуса. Благодаря такому соотношению диаметров уплотнения на внешней периферийной поверхности части тела 46b открывающего и закрывающего клапана, расположенной между уплотнением 46c открывающего и закрывающего клапана и первым уплотняющим элементом, образуется поверхность 49, принимающая давление, открывающее клапан. Когда текучая среда под давлением из первого отверстия 13a действует на поверхность 49, принимающую давление, открывающее клапан, генерируется сила тяги, направленная вверх (в направлении открывания клапана), то есть в теле 46b открывающего и закрывающего клапана генерируется сила, открывающая клапан. Благодаря этой силе, открывающей клапан, уплотнение 46c открывающего и закрывающего клапана на теле 46a открывающего и закрывающего клапана отходит от седла 46a открывающего и закрывающего клапана и открывает первый проточный канал 27. Следовательно, в этом варианте поверхность 49, принимающая давление, открывающее клапан, является по существу средством 47, генерирующим силу, открывающую клапан.
[0031]
Хотя уплотнение 46c открывающего и закрывающего клапана на теле 46b открывающего и закрывающего клапана фактически входит в контакт и выходит из контакта с седлом 46a открывающего и закрывающего клапана, поскольку уплотнение 46c открывающего и закрывающего клапана является частью тела 46b открывающего и закрывающего клапана, в нижеследующем описании тело 46b открывающего и закрывающего клапана может описываться как входящее в контакт и выходящее из контакта с седлом 46a открывающего и закрывающего клапана.
[0032]
Механизм 35 задержки закрывания клапана имеет первый поршень 52, сформированный на верхнем конце внутреннего корпуса 20, первую камеру 53 давления, определенную между первым поршнем 52 и концевой пластиной 24 на верхнем конце корпуса 10 клапана, и канал 54 задержки, соединяющий первую камеру 53 давления с первым отверстием 13a.
[0033]
Первый поршень 52 образован путем воздухонепроницаемого крепления закрывающей пластины 55, которая закрывает верхний концевой участок полого внутреннего корпуса 20, к верхнему концевому участку. Уплотняющий элемент 56 поршня, который определяет нижний конец первой камеры 53 давления, расположен между внешней периферией первого поршня 52 и внутренней периферией корпуса 10 клапана.
Первый поршень 52 имеет поверхность 52a, принимающую давление, закрывающее клапан, обращенную к первой камере 53 давления. Текучая среда под давлением в первой камере 53 давления действует на поверхность 53a, принимающую давление, закрывающее клапан, тем самым генерируя силу, направленную вниз (в направлении закрывания клапана). Принимающая давление площадь поверхности 52a, принимающей давление, закрывающее клапан, больше, чем принимающая давление площадь поверхности 49, принимающей давление, открывающее клапан.
[0034]
Открывающая камера 57, сформированная между уплотняющим элементом 56 первого поршня 52 и первым уплотняющим элементом 21, может быть открыта в атмосферу через другой сквозное отверстие, сообщающееся с открывающей камерой 57.
[0035]
Проточный канал 54 задержки имеет первое отверстие 54a проточного канала задержки, ведущее к первому отверстию 13a, второе отверстие 54b проточного канала задержки, ведущее к первой камере 53 давления, и передающее отверстие 54, сформированное между первым отверстием 54a проточного канала задержки и вторым отверстием 54 проточного канала задержки.
[0036]
Передающее отверстие 54c является удлиненным отверстием, соосно соединенным с концом 54d первого отверстия 54a проточного канала задержки. Внутри передающего отверстия 54c расположен полый цилиндрический приемник 62 тела клапана Передающее отверстие 54 открыто в атмосферу через открывающее отверстие 63, сформированное в приемнике 62 тела клапана.
[0037]
Сферическое тело 61 обратного клапана расположено между открытым концом 54d первого отверстия 54a проточного канала задержки и приемником 62 тела клапана с возможностью перемещения между положением закрывания клапана (показанным на фиг. 1 и 3), в котором тело 61 обратного клапана входит в контакт с концом 54d отверстия, чтобы закрыть конец 54d отверстия, и положением открывания клапана (фиг. 4), в котором тело 61 обратного клапана выходит из контакта с концом 54d отверстия, чтобы открыть конец 54d отверстия. Между телом 61 обратного клапана и приемником 62 тела клапана установлена пружина 64 сжатия. Тело 61 обратного клапана постоянно поджимается пружиной 64 сжатия в направлении, в котором оно входит в контакт с концом 54d первого отверстия 54a проточного канала задержки.
[0038]
Положение, в котором второе отверстие 54b проточного нала задержки сообщается с передающим отверстием 54c является частью боковой поверхности передающего отверстия 54, ы которое вставлен приемник 62 тела клапана. Дроссельный участок 59, то есть кольцевой зазор, сформирован между внешней периферийной поверхностью приемника 62 тела клапана и внутренней периферийной поверхностью передающего отверстия 54c.
[0039]
Следовательно, когда тело 61 обратного клапана находится в положении закрывания клапана, первое отверстие 54a проточного канала задержки закрыто и второе отверстие 54b сообщается с атмосферой через дроссельный участок 59, передающее отверстие 54c и открывающее отверстие 63 приемника 62 тела клапана. Когда тело 61 обратного клапана находится в положении открывания клапана, открывающее отверстие 63 закрыто, и первое отверстие 54a проточного канала задержки и второе отверстие 54b проточного канала задержки сообщаются друг с другом через передающее отверстие 54c и дроссельный участок 59.
[0040]
Механизм 35 задержки закрывания клапана работает следующим образом. После того как тело 46b открывающего и закрывающего клапана откроет первый проточный канал 27 (см. фиг. 4) под действием текучей среды под давлением, поступающей из первого отверстия 13a, текучая среда под давлением из первого отверстия 13a течет через первое отверстие 54a проточного канала задержки, выталкивает тело 61 обратного клапана в открытое положение, и постепенно течет в первую камеру 53 давления в состоянии, когда расход ограничен дроссельным участком 59. Соответственно, давление текучей среды в первой камере давления 53 постепенно растет. Когда сила, действующая в направлении закрывания клапана (сила закрывания клапана), генерируемая на первом поршне 52 в результате действия текучей среды под давлением, становится больше силы открывания клапана на теле 46b открывающего и закрывающего клапана, генерируемой поверхностью 49, принимающей давление открывания клапана, внутренний корпус 20 опускается (на чертеже), тело 46b открывающего и закрывающего клапана входит в контакт с седлом 46a открывающего и закрывающего клапана, и первый проточный канал 27 закрывается (см. фиг. 5). В результате тело 46b открывающего и закрывающего клапана временно открывает первый проточный канал 27 только на начальном этапе, когда текучая среда под давлением подается цилиндр 2.
[0041]
Когда первое отверстие 13a открыто в атмосферу и текучая среда под давлением выпускается, давление текучей среды в первом отверстии 13a и в первом отверстии 54a проточного канала задержки снижается. Следовательно, тело 61 обратного клапана выталкивается пружиной 64 сжатия и смещается в положение закрывания клапана, и второе отверстие 54b проточного канала задержки сообщается с атмосферой через камеру 60 обратного клапана и отверстие 63 открывания. Следовательно, текучая среда под давлением в первой камере 53 давления выпускается в атмосферу через отверстие 63 открывания.
[0042]
Механизм 41 дроссельного клапана, сформированный во втором проточном канале 28 имеет участок 67 дроссельного клапана, содержащий дроссельное отверстие 40, сформированное во внутреннем корпусе 20 и иглу 68, которая вставлена в дроссельное отверстие 40 и ограниченно открывает дроссельное отверстие 40. Игла 68 сформирована на концевом участке тока 22 клапана.
Седло 69 дроссельного клапана сформировано на конце дроссельного отверстия 40, и уплотнение 70 дроссельного клапана, которое входит в контакт и выходит из контакта с седлом 69 дроссельного клапана для открывания и закрывания второго проточного канала 28, прикреплено к внешней периферии иглы 68.
[0043]
Внутренний корпус 20 и шток 22 клапана имеют механизм 72 управления открыванием и закрыванием, который открывает и закрывает иглу 68 и механизм 73 регулировки степени открывания, которые регулирует степень открывания иглы 68.
[0044]
Механизм 72 управления открыванием и закрыванием имеет второй поршень 75, сформированный в штоке 22 клапан. Второй поршень 75 расположен в полом отверстии 20a внутреннего корпуса 20 с расположенным между ними уплотняющим элементом 76, с возможностью скольжения вдоль оси L. Между поверхностью 75a, принимающей давление второго поршня 75 и закрывающей пластиной 55 определена вторая камера 77 давления. Между задней поверхностью второго поршня 75 и трубкой 78 для размещения пружины, прикрепленной к внутреннему корпусу 20, расположена пружина 79 открывания иглы. Пружина 79 открывания иглы постоянно поджимает второй поршень 75 в направлении, в котором уплотнение 70 иглы 68 дроссельного клапана отходит от седла 69 дроссельного клапана (в направлении открывания клапана). Внутри штока 22 клапана сформировано проводящее отверстие 80 для подачи текучей среды под давлением из второго отверстия 13b во вторую камеру 77 давления. Одина конец 80a проводящего отверстия 80 открыт на конце штока 22 клапана, а другой конец сообщается со второй камерой 77 давления через коммуникационное отверстие 80b.
[0045]
Когда текучая среда под давлением от первого отверстия 13a ограниченно поступает на второе отверстие 13b через участок 67 дроссельного клапана, и тем самым давление текучей среды на втором отверстии 13b растет, текучая среда под давлением на стороне второго отверстия 13b поступает во вторую камеру 77 давления через проводящее отверстие 80. Когда сила, действующая в направлении закрывания клапана, становится больше силы пружины 79, открывающей иглу, в направлении открывания клапана, уплотнение 70 илы 68 дроссельного клапана входит в контакт с седлом 69 дроссельного клапана так, что участок 67 дроссельного клапана закрывается (см. фиг. 6).
[0046]
Механизм 73 регулирования степени открывания имеет ручку 84 для вращения штока 22 клапана и кулачковый механизм 85 для смещения штока 22 клапана в направлении оси L в соответствии с вращением штока 22 клапана.
[0047]
Ручка 84 является цилиндрическим элементом, имеющим форму колпачка, и прикреплена к первому концу 11a корпуса 10 клапана так, чтобы иметь возможность вращения вокруг оси, в то же время закрывая участок верхнего конца корпуса 10 клапана, концевую пластину 24 и шток 22 клапана. Участок верхнего конца штока 22 клапана вставлен в запирающее отверстие 84a, сформированное внутри ручки 84. Запирающее отверстие 84a является некруглым отверстием, имеющим плоский участок на части стенки отверстия, а верхний концевой участок штока 22 клапана также имеет плоский участок на части его периферии. Эти плоские участки вводят в контакт друг с другом так, чтобы они вошли в зацепление друг с другом, благодаря чему ручка 84 и шток 22 клапана соединяются друг с другом так, чтобы иметь возможность относительного перемещения в направлении оси, но быть зафиксированными относительно друг друга в направлении вращения.
Однако вместо плоских участков в запирающем отверстии 84a и на штоке 22 клапана можно использовать шпонку и шпоночную канавку.
[0048]
Кулачковый механизм 85 имеет трубчатый кулачковый элемент 87, закрепленный внутри внутреннего корпуса 20, спиральную кулачковую поверхность 88, сформированную на нижней поверхности кулачкового элемента 87 так, чтобы окружать шток 22 клапана, и упорный элемент 89, сформированный на боковой поверхности штока 22 клапана. Верхний конец упорного элемента 89 упирается в часть кулачковой поверхности 88, в результате чего задается степень открывания (начальная степень открывания) во время ограничения расхода на участке 67 дроссельного клапана. Упорный элемент 89 приводится в контакт с кулачковой поверхностью 88 силой пружины 79 открывания иглы.
[0049]
Кулачковая поверхность 88 имеет такую длину, чтобы не окружать шток 22 клапана, и наклонена в направлении, в котором ее высота постепенно уменьшается по часовой стрелке, то есть, в направлении приближения к дроссельному отверстию 40. Следовательно, степень введения иглы 68 в дроссельное отверстие 40 меняется, и начальная степени открывания участка 67 дроссельного клапана регулируется.
[0050]
Ручку 84 можно запирать в произвольном угловом положении, и начальную степень открывания участка 67 дроссельного клапана можно задавать произвольно между минимальной степенью открывания и максимальной степенью открывания в соответствии с углом поворота ручки 84.
[0051]
Проходное сечение, когда тело 46b открывающего и закрывающего клапана в участке 46 открывающего и закрывающего клапана первого проточного канала 27 больше, чем проходное сечение (начальная степень открывания), когда игла 68 ограниченно открывает дроссельное отверстие 40 в участке 67 дроссельного клапана второго проточного канала 28.
Позицией 90 на чертежах обозначен уплотняющий элемент, который создает уплотнение между штоком 22 клапана и закрывающей пластиной 55.
[0052]
Далее со ссылками на фиг. 1-6 и 8 следует описание примера работы клапана 1A управления потоком и цилиндра 2 в случае управления скоростью цилиндра 2 с помощью клапана 1A управления потоком, имеющим вышеописанную конфигурацию.
В этом варианте ход рабочего поршня 7 и штока 8 поршня (далее именуемых просто "рабочий поршень 7") цилиндра 2 втягивающегося из выдвинутого положения, является рабочим ходом, а ход выдвижения из убранного положения, является обратным ходом.
Однако нет необходимости упоминать, что ход выдвижения может быть рабочим ходом, а ход втягивания может быть обратным ходом.
[0053]
На фиг. 1-3 показан случай, когда электромагнитный клапан 3 находится в первом положении 3a, поскольку питание на электромагнитный клапан 3 не подается и цилиндр 2, находится в выдвинутом положении. В это время текучая среда под давлением подается в камеру 2a на стороне головки цилиндра 2 через контроллер 5 скорости, а камера 2b на стороне штока открыта в атмосферу через клапан 1A управления потоком. Клапан 1A управления потоком находится в нормальном положении. В первом проточном канале 27 клапана 1A управления потоком уплотнение 46c закрывающего тела 46b открывающего и закрывающего клапана находится в контакте с седлом 46a открывающего и закрывающего клапана, поэтому первый проточный канал закрыт. Во втором проточном канале 28 шток 22 клапана отжимается в направлении открывания клапана пружиной 70 открывания иглы так, что игла 68 участка 67 дроссельного клапана занимает начальное положение, в котором она ограниченно открывает дроссельное отверстие 40.
[0054]
Из этого состояния, как показано на фиг. 4, электромагнитный клапан 3 при подаче на него питания переходит во второе положение 3b, текучая среда под давлением подается на первое отверстие 13a клапана 1A управления потоком, и камера 2a на стороне головки цилиндра 2 открывается в атмосферу через контроллер 5 скорости. Текучая среда под давлением в первом отверстии 13a воздействует на поверхность 49, принимающую давление открывания клапана тела 46b открывающего и закрывающего клапана для генерирования усилия в направлении открывания клапана, т.е., силы открывания клапана. Следовательно, благодаря силе открывания клапана, внутренний корпус 20 смещается вверх интегрально со штоком 22 клапана, тело 46b открывающего и закрывающего клапана отходит от седла 46a открывающего и закрывающего клапана, и первый проточный канал открывается. Таким образом, текучая среда под давлением течет по первому проточному каналу 27 ко второму отверстию 13b по существу свободным потоком и поступает в камеру 2b на стороне штока цилиндра 2.
[0055]
0
В результате, как показано на фиг. 8, давление в камере 2b на стороне штока начинает быстро расти с момента t0 и рабочий поршень 7 начинает с высокой скоростью убираться с момента t2, когда давление в камере 2b на стороне штока достигает заданной величины P. Рабочий поршень 7 начинает работать гораздо быстрее, чем рабочий поршень 7 в случае, когда рабочая среда под давлением подается в состоянии, когда расход ограничен с самого начала и, поэтому привод обладает прекрасной отзывчивостью.
[0056]
С другой стороны, поскольку текучая среда под давлением в камере 2b на стороне штока течет из второго отверстия 13b через центральное отверстие 33 и проводящее отверстие 89 во вторую камеру 77 давления, давление текучей среды во второй камере 77 давления повышается. Когда это давление текучей среды становится выше, чем управляющее давление Pa в момент t1, сила, действующая в направлении закрывания клапана на второй поршень 75 превышает силу пружины 79 открывания иглы, действующую в направлении открывания клапана, в результате чего шток 22 клапана выталкивается вниз, преодолевая силу пружины 70, действующую в направлении открывания клапана, и игла 68 временно перекрывает дроссельное отверстие 40.
[0057] Поскольку текучая среда под давлением от первого отверстия 13a постепенно поступает в первую камеру 53 давления через проточный канал 54 задержки в механизме 35 задержки закрывания клапана в состоянии, когда расход ограничен дроссельным участком 59, давление в первой камере 53 давления также повышается постепенно. Когда направленная вниз сила закрывания клапана, генерируемая в первом поршне 52 под действием текучей среды под давлением, становится больше, чем направленная вверх сила открывания клапана, действующая на тело 46b открывающего и закрывающего клапана, как показано на фиг. 5, внутренний корпус 20 опускается (на чертеже) и тело 46b открывающего и закрывающего клапана входит в контакт с седлом 46a открывающего и закрывающего клапана, и первый проточный канал 37 закрывается.
[0058]
Как показано на фиг. 8, когда первый проточный канал 27 закрыт в момент t3, поршень 7 продолжает двигаться под действием силы расширения текучей среды под высоким давлением (сжатого воздуха), заключенной в камере 2b на стороне штока и, соответственно, давление в камере 2b на стороне штока начинает быстро и нелинейно снижаться, и в то же время скорость рабочего поршня 7 также уменьшается. Когда давление текучей среды в камере 2b на стороне штока снижается ниже управляющего давления Pa в момент t4, давление текучей среды во второй камере 77 давления также снижается так, что шток 22 клапана выталкивается вверх силой пружины 79 открывания иглы, в результате чего игла 68 открывает дроссельное отверстие 40. Текучая среда под давлением из первого отверстия 13a течет на второе отверстие 13b в состоянии, когда расход ограничен только вторым проточным каналом 28 и постепенно подается в камеру 2b на стороне штока цилиндра 2. Следовательно, рабочий поршень 7 движется в убранное положение с малой, по существу постоянной скоростью и достигает убранного положения в момент t5, на чем рабочий процесс завершается. Немного позже давление текучей среды в камере 2b на стороне шток достигает управляющего давления Pa, а давление текучей среды в камере 2a на стороне головки становится равным нулю.
[0059]
Таким образом, когда рабочий процесс рабочего поршня 7 завершен и давление в камере 2b на стороне штока достигает управляющего давления Pa, давление текучей среды во втором отверстии 13b и во второй камере 77 давления повышается. Следовательно, как показано на фиг. 6, шток 22 клапана и игла 68 опускаются, седло 70 дроссельного клапана входит в контакт с седлом 69 дроссельного клапана, и второй проточный канал 28 закрывается.
[0060]
Далее, когда из состояния, показанного на фиг. 6, электромагнитный клапан 3 вновь переключается в первое положение 3a, со ссылкой на фиг. 1, камера 2 на стороне штока цилиндра 2 открывается в атмосферу через клапан 1A управления потоком, и текучая среда под давлением поступает в камеру 2a на стороне головки через контроллер 5 скорости. В это время текучая среда под давлением в камере 2 на стороне штока течет по третьему каналу 29 через второе отверстие 13b клапана 1A управления потоком, выталкивает в открытое состояние обратный клапан 44, течет в состоянии свободного потока их третьего канала 29 на первое отверстие 13a, и выходит в атмосферу через первое отверстие 13a и электромагнитный клапан 3. Соответственно, рабочий поршень 7 цилиндра 2 выполняет ход выдвижения со скоростью, соответствующей расходу текучей среды под давлением, поступающей через контроллер 5 скорости, и перемещается в выдвинутое положение.
[0061]
Когда рабочий поршень 7 выдвигается и давление во втором отверстии 13b падает, давление во второй камере 77 давления также снижается так, что шток 22 клапана выталкивается пружиной 79 открывания иглы и поднимается, и уплотнение 70 иглы 68 дроссельного клапана отходит от седла 68 дроссельного клапана, в результате чего второй проточный канал 28 открывается. В проточном канале 54 задержки тело 61 обратного клапана выталкивается пружиной 64 сжатия в положение закрытия клапана и текучая среда в первой камере 53 давления сбрасывается в атмосферу через отверстие 63 открывания. Эта последовательность операций переводит клапан A1 управления потоком в нормальное положение, показанное на фиг. 1.
[0062]
Возможно, что когда в начале хода выдвижения цилиндра 2, текучая среда под давлением начинает вытесняться из камеры 2b на стороне штока через клапан 1A управления потоком, в зависимости от площади сечения дроссельного участка 59 проточного канала 54 задержки, текучая среда под давлением быстро выходит из первой камеры 53 давления, в результате чего тело 46b клапана открывания и закрывания выталкивается вверх текучей средой под давлением (выпускаемой текучей средой), текущей на второе отверстие 13, и отойдет от седла 46a клапана открывания и закрывания, и первый проточный канал 27 откроется.
[0063]
Поскольку открытое тело 46b клапана само не закрывается, даже после этого, чтобы не допустить такой ситуации между закрывающей пластиной 55 и концевой пластиной 24 можно вставить пружину закрывания клапана, которая прижимает внутренний корпус 20 в направлении закрывания клапана так, чтобы тело 46b всегда занимало положение закрывания клапана в нормальное время. В этом случае, поскольку сила такой пружины закрывания клапана действует в направлении, противоположном силе открывания, действующей на тело 46b клапана открывания и закрывания, отзывчивость в начале рабочего процесса будет немного ниже, чем в случае отсутствия такой пружины закрывания клапана. Однако по сравнению со случаем, когда расход ограничивается с самого начала только вторым проточным каналом 28, отзывчивость остается хорошей.
[0064]
Однако даже в случае отсутствия пружины закрывания клапана, если тело 46b клапана открывания и закрывания остается открытым в нормальное время, следующих рабочий ход начинается из состояния, в котором тело 46b клапана открывания и закрывания открывает первый проточный канал 27, поэтому процесс открывания тела 46b клапана открывания и закрывания становится ненужным и реакция становится быстрой.
[0065]
На фиг. 9 показан клапан управления потоком по второму варианту настоящего изобретения. Клапан 1 управления потоком по второму варианту отличается от клапана 1A управления потоком тем, что первое отверстие 54a проточного канала задержки и второе отверстие 54b проточного канала 54 задержки всегда сообщаются друг с другом через дроссельный участок 59. То есть, имеющий форму колонны закрывающий элемент 91 закреплен внутри передающего отверстия 54c, проходящего между первым отверстием 54a проточного канала задержки и вторым отверстием 54 второго канала задержки, а дроссельный участок 59 сформирован между внешней периферийной поверхностью закрывающего элемента 91 и внутренней периферийной поверхностью передающего отверстия 54.
[0066] Следовательно, в клапане 1B управления потоком по второму варианту настоящего изобретения текучая среда под давлением, подаваемая на первое отверстие 13a, течет в первую камеру 53 давления через первое отверстие 54a проточного канала задержки, дроссельный участок 59, второе отверстие 54 проточного канала задержки, и текучая среда под давлением, выходящая из первой камеры 53 давления, выпускается из первого отверстия 13a через второе отверстие 54 проточного канала задержки, дроссельный участок 59 и первое отверстие 54a проточного канала задержки.
[0067]
Дроссельный участок 59 может быть регулируемым дросселем, проходное сечение которого можно регулировать. Это также относится к дроссельному участку 59 клапана 1A управления потоком по первому варианту.
[0068]
Поскольку конфигурация и работа клапана 1B управления потоком, за исключением указанного выше, по существу не отличаются от конфигурации и работы клапана 1A управления потоком по первому варианту, основные компоненты обоих вариантов обозначены одними и теми же ссылочными позициями и подробное описание конфигурации и работы второго варианта опускается.
[0069]
На фиг. 10 показан третий вариант клапана управления потоком по настоящему изобретению. Клапан 1C управления потоком по третьему варианту отличается от клапана 1A управления потоком по первому варианту тем, что клапан 1С управления потоком по третьему варианту не имеет третьего проточного канала 29 и первого обратного клапана 44 в третьем проточном канале 29, которые имеются в клапане 1A управления потоком по первому варианту, и тем, что пружина 92 открывания клапана установлена между телом 46b клапана открывания и закрывания и корпусом 10 клапана, и тело 46b клапана открывания и закрывания поджимается пружиной 92 в направлении, в котором тело 46b клапана открывания и закрывания отходит от седла 46a клапана открывания и закрывания (в направлении открывания клапана), в результате чего тело 46b клапана открывания и закрывания занимает положение открывания клапана и открывает первый проточный канал 27 в нормальное время. Следовательно, в третьем варианте средством 47 генерирования силы открывания клапана является пружина 92 открывания клапана.
[0070]
В этом клапане 1С управления потоком, когда текучая среда под давлением подается на первое отверстие 13a, эта текучая среда под давлением не проходит через процесс открывания тела 46b клапана открывания и закрывания и течет на второе отверстие 13b по первому проточному каналу 27, который открыт с самого начала. Поэтому, реакция превосходит реакцию клапана 1A управления потоком по первому варианту.
Текучая среда под давлением, выпускаемая из цилиндра, течет из второго отверстия 13b через открытый первый канал 27 к первому отверстию 13a в состоянии свободного потока.
Однако клапан 1C управления потоком может иметь третий проточный канал 29 и первый обратный клапан 44, которые имеются в клапане 1A управления потоком по первому варианту. В этом случае текучая среда под давлением, выпускаемая из цилиндра, течет из второго отверстия 13b и через открытый первый проточный канал 27, и через обратный клапан 44 третьего проточного канала, к первому отверстию 13a.
[0071]
Поскольку конфигурация и работа клапана 1C управления потоком, за исключением указанного выше, по существу не отличаются от конфигурации и работы клапана 1А управления потоком по первому варианту, основные компоненты обоих вариантов обозначены одними и теми же ссылочными позициями и подробное описание конфигурации и работы третьего варианта опускается.
[0072]
Таким образом, описанный клапан управления потоком позволяет упростить конструкцию и уменьшить размеры и выполнять функции игольчатого клапана, клапана управления расходом, обратного клапана и пр., в одном корпусе, и позволяет улучшить возможности управления потоком и отзывчивость за счет создания механизма открывания и закрывания клапана, который временно открывает проточный канал, когда текучая среда под давлением подается на первое отверстие.
Перечень позиций
[0073]
1A, 1B, 1C - клапан управления потоком
10 - корпус клапана
13a - первое отверстие
13b- второе отверстие
20 - внутренний корпус
22 - шток клапана
27 - первый проточный канал
28 - второй проточный канал
29 - третий проточный канал
34 - механизм клапана открывания и закрывания
35 - механизм задержки закрывания клапана
40 - дроссельное отверстие
41 - механизм дроссельного клапана
44 - первый обратный клапан
46 - участок клапана открывания и закрывания
46a - седло клапана открывания и закрывания
46b - тело клапана открывания и закрывания
49 - поверхность, принимающая давление
52 - первый поршень
53 - первая камера давления
54 - проточный канал задержки
59 - участок дросселя
67 - участок дроссельного клапана
68 - игла
75 - второй поршень
79 - пружина открывания иглы
80 - проводящее отверстие
92 - пружина открывания клапана
L - ось L.