ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к пневмоприводам и может использоваться, например, для управления пневмооболочками, пневмоцилиндрами робототехнических и медицинских устройств.
Известен, например, электромагнитный клапан, содержащий размещенный в полости корпуса запорный орган, связанный с сердечником электромагнита, внешний магнитопровод которого закреплен на стопе с образованием зазора между составляющими магнитопровод элементами, и устройство для индикации положения запорного органа, причем клапан снабжен прокладкой из немагнитного материала, размещенной в зазоре внешнего магнитопровода, причем образующие зазор элементы установлены с возможностью изменения расстояния между обращенными одна к другой поверхностями (патент РФ на ИЗ №2100681).
Недостатком известного электромагнитного клапана является возможность протечек воздуха при повышении быстродействия клапана.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является пневмораспределитель, содержащий корпус, в котором установлены один или несколько клапанов, каждый из которых включает запорный орган с отключающей пружиной и электромагнитным приводом в виде цилиндрического магнитопровода, катушки, стопа и подвижного якоря, причем воздуховоды для подвода рабочей среды выполнены общими для всех клапанов, при этом в каждом из клапанов между запорным органом и якорем установлена магнитопроводная мембрана, разделяющая рабочую полость клапана и полость, в которой расположен электромагнитный привод, а якорь размещен в антифрикционной втулке (патент РФ на ИЗ №2164633).
Однако известное решение не обеспечивает эффективного управления рабочим телом пневмосистемы, так как повышение быстродействия пневмораспределителя, за счет конструкции стопа в форме усеченного конуса и якоря с конусным отверстием, повторяющим форму стопа, не позволяет добиться снижения затрат энергии электромагнита из-за жесткого соединения якоря и клапана и, как следствие, неплотного прилегания уплотнений клапана к седлам. Устранения протечек воздуха добиваются повышением усилия прижатия клапана к седлу, то есть увеличением энергоемкости магнита, ударных нагрузок и, как следствие, снижением виброизоляции электромагнита. Встроенные глушители в виде набора металлических сеток усложняют конструкцию, увеличивают габариты и уменьшают расход воздуха.
Задачей полезной модели является повышение эффективности управления рабочим телом пневмосистемы.
Поставленная задача решается предлагаемый пневмораспределителем, содержащим корпус с воздуховодами, в котором размещено несколько электромагнитных клапанов, соединенными двумя общими для всех клапанов радиальными воздуховодами для подвода высокого и низкого давлений, и установлены нагруженные пружинами запорные клапаны, жестко соединенные с якорями электромагнитов, пневмораспределитель снабжен клапанами, закрепленными на центрирующей мембране и имеющими с одной стороны седло, а с другой стороны - уплотнение, при этом открывание клапана осуществляется за счет перемещения эластичного толкателя, имеющего кольцевые проточки и мембрану, разделяющую рабочую полость клапана и полость, в которой работает электромагнитный привод, нагруженный двумя пружинами, при этом воздуховоды для управления исполнительными органами пневмосистемы размещены горизонтально за счет торцевых втулок, снабженных седлом и радиальными сквозными отверстиями с криволинейными цилиндрическими каналами для подвода низкого давления и двумя боковыми отверстиями также с криволинейными цилиндрическими каналами, параллельными оси вращения втулки и соединяющими источники высокого и низкого давлений с исполнительными органами.
Наличие в конструкции пневмораспределителя клапанов, закрепленных на центрирующей мембране и имеющих с одной стороны седло, а с дугой стороны - уплотнение, позволяет уменьшить габариты торцевых втулок и гарантирует плотное прилегание седел к уплотнению. Открывание клапана за счет перемещения эластичного толкателя, имеющего кольцевые проточки, позволяющие ему изгибаться, и мембрану, разделяющую рабочую полость клапана и полость, в которой работает электромагнитный привод, способствует совпадению плоскости седел с плоскостью уплотнений. Изгиб эластичного толкателя, его подвес на мембранах компенсирует неточность технологии изготовления, сборки и настройки пневмораспределителя. При этом механический шум от работы электромагнита гасится двумя пружинами разной жесткости и мембраной толкателя и не смешивается с аэродинамическим шумом при открытии клапанов. Торцевые втулки снабжены седлом для уменьшения габаритов и возможности подсоединения исполнительных устройств в торце пневмораспределителя. Радиальные сквозные отверстия с криволинейными цилиндрическими каналами для подвода низкого давления и двумя боковыми отверстиями также с криволинейными цилиндрическими каналами, параллельными оси вращения втулки и соединяющими источники высокого и низкого давлений с исполнительными органами служат для уменьшения аэродинамического шума при срабатывании клапанов. В отличие от глушителей с сеткой, тканью они не увеличивают аэродинамическое сопротивление воздуховодов. Искривление воздуховодов гасит шум, возникающий между седлом клапана и уплотнением корпуса при подаче напряжения на обмотку электромагнита и соединении источника сжатого воздуха с исполнительным устройством. Также снижение шума обеспечивают криволинейными цилиндрическими каналами в воздуховоде низкого давления при сбрасывании напряжения на обмотке электромагнита. Воздух из исполнительных устройств, протекая по криволинейным цилиндрическим каналам, вызывает значительно меньше шума.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан предлагаемый пневмораспределитель, в разрезе, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, представляющее собой отдельный электромагнитный клапан.
Пневмораспределитель (фиг. 1, 2) состоит из корпуса 1 с воздуховодами для подвода высокого давления воздуха 2, низкого давления 3 и воздуховодами исполнительных устройств 4, клапанов 5, имеющих с одной стороны уплотнение 6, а с другой стороны - седло 7, закрепленных на центрирующей мембране 8, пружин 9 и 10, эластичного толкателя 11, жесткого толкателя 12, стопа 13, якоря 14, фланца 15, обмотки электромагнита 16, уплотнений корпуса 17, торцевой втулки 18 с радиальными сквозными отверстиями с криволинейными цилиндрическими каналами для подвода низкого давления 19 и двумя боковыми отверстиями с криволинейными цилиндрическими каналами 20.
Пневмораспределитель работает следующим образом.
При отсутствии напряжения на обмотке катушки электромагнита 16 запирающая пружина 9, воздействуя на клапан 5, прижимает седло 7 клапана к уплотнению 17 корпуса, в результате чего в рабочую полость пневмораспределителя 4 не поступает сжатый воздух по воздуховоду высокого давления 2 от источника сжатого воздуха (компрессора). При этом воздуховод исполнительного устройства 4 соединяется через торцевую втулку 18 посредством двух боковых отверстий с криволинейными цилиндрическими каналами 20 и радиальных сквозных отверстий с криволинейными цилиндрическими каналами 19 с воздуховодом низкого давления 3. В свою очередь пружина 10 прижимает якорь 14 к жесткому толкателю 12, который размещен в стопе 13 и прижимает эластичный толкатель 11 к клапану 5. При подключении обмотки катушки электромагнита 16 к источнику постоянного тока создается магнитный поток, который замыкается через корпус 1 электромагнита, фланец 15, якорь 14, стоп 13. Этот магнитный поток создает усилие, притягивающее якорь 14 к стопу 13. Вследствие чего, запирающая пружина 9 сжимается, клапан 5 прижимается уплотнительным кольцом 6 к седлу торцевой втулки 18, а якорь 14 притягивается к стопу 13, но не упирается в стоп. Центрирующая мембрана 8 центрирует клапан 5, а эластичный толкатель 11 за счет кольцевых проточек и мембраны деформируется и обеспечивает осесимметричное прижатие уплотнительного кольца 6 клапана 5 к седлу торцевой втулки 18. При этом воздуховод исполнительного устройства 4 соединяется через рабочую торцевую втулку 18 посредством двух боковых отверстий с криволинейными цилиндрическими каналами 20 с воздуховодом высокого давления воздуха 2.
Пневмораспределитель имеет меньшую силу прижатия клапана к седлу, поэтому более эффективно управляет рабочим телом пневмосистемы, то есть обладает более высоким быстродействием, имеет малые габариты и компактное исполнение. Конструкция воздуховодов с криволинейными цилиндрическими каналами предусматривает пониженные уровни механического и аэродинамического шумов. Подсоединение исполнительных устройств в торце пневмораспределителя позволяет собрать компактный плоский блок, управляющий требуемым количеством пневмооболочек и пневмоцилиндров в пневмосистемах биомеханических устройств. Механическая система управления рабочим телом и работа электромагнитного привода в условиях виброизоляции за счет пружин и эластичного толкателя повышает износостойкость и делают пневмораспределитель долговечным в эксплуатации.