Пневмораспределитель с электромагнитным клапаном

Полезная модель относится к устройству управления пневматическим приводом с цилиндром одностороннего действия с пружинным возвратом или с цилиндром двухстороннего действия, и может использоваться в пневмоприводах различных объектов с поступательным и вращательным движением исполнительных частей, например, в приводах контакторов высокого напряжения локомотивов.
Известен нормально закрытый электромагнитный клапан (патент RU №148241 от 02.04.2014), содержащий корпус с соленоидом и внутренней гильзой, якорь во внутренней гильзе, входную втулку с седлом и выходную втулку с отверстиями в них, при этом якорь выполнен в виде стержня с продольными пазами на внешней поверхности и с внутренними отверстиями с торцов, в одном из которых установлен уплотнительный элемент из резинотехнического материала, а в другом - пружину, поджимающую уплотнительный элемент к седлу.
Недостаток данного клапана - в значительном сопротивлении протеканию через него газа или жидкости.
Известен нормально закрытый электромагнитный клапан (патент RU №2277664 от 14.12.2004) с ручным рычажным дублером (патент RU №2311955 от 03.07.2006), который позволяет открывать клапан при отсутствии электрического тока.
Данные клапаны также имеют большое сопротивление протеканию газа или жидкости, а рычажный дублер требует увеличенного времени переключения клапана.
Известен нормально закрытый трехходовой клапан (https://www.italgaz.com.ua/wiki/solenoid-valve.html), имеющий корпус с резьбовым отверстием для подключения линий с текучей средой под давлением, переходящим в отверстие с седлом, выходное резьбовое отверстие и резьбовое отверстие для подсоединения соленоида с якорем и с уплотнительным элементом на одном конце якоря, поджимаемым пружинной к седлу в корпусе. Текучая среда может выводиться из выходного отверстия при закрытом клапане через соленоид вдоль якоря и через выхлопное отверстие, закрываемое вторым уплотнительным элементом при включении соленоида и перемещении якоря для открытия клапана.
Аналогичный нормально закрытый электромагнитный клапан (патент RU №2625072 от 16.09.2016) имеет рычажный ручной дублер.
Известен пнемораспределитель с электромагнитным управлением трехходовой с ручным дублером (http://kampm.ru/articles/111/114/831/), содержащий: корпус пневмораспределителя с первым отверстием для присоединения пневмолинии сжатого воздуха и вторым отверстием для подсоединения корпуса к рабочей полости пневмоцилиндра, электромагнитный клапан с корпусом, с соленоидом, с гильзой внутри соленоида и якорем в виде стержня из магнитомягкого материала, размещенным в гильзе соленоида, имеющий продольные пазы на наружной поверхности якоря и центральное отверстие в якоре, соединенные между собой поперечными каналами, первый и второй упругие уплотнительные элементы, размещенные по концам якоря; седло, выполненное вокруг центрального отверстия в корпусе пневмораспределителя, соединенного с первым отверстием.
Существенный недостаток известного пневмораспределителя - большое сопротивление выпуску воздуха из полости пневмоцилиндра в атмосферу через пазы на наружной поверхности якоря.
Известен клапан быстрого выхлопа, используемый в системах управления пневматическими приводами и устанавливаемый в пневматической линии между пневмоцилиндром и двухпозиционным пневмораспределителем [патент CN №204187023 U от 09.10.2014 г.].
Известен клапан быстрого выхлопа серии VSO [http://catalog.camozzi.ru/, с. 791], устанавливаемый в пневматической линии между пневмоцилиндром и двухпозиционным пневмораспределителем.
Недостаток известных клапанов быстрого выхлопа - в трудоемкости монтажа, поскольку они устанавливаются в пневмолиниях и не приспособлены для присоединения непосредственно к пневмораспределителю.
Известен электромагнитный пневматический клапан (патент на ИЗ RU №2241167 от 16.04.2003, прототип), имеющий: корпус с первым отверстием для присоединения пневмоцилиндра сжатого воздуха и вторым отверстием для подсоединения к рабочей полости пневмоцилиндра; электромагнитный клапан с соленоидом и якорем в виде стержня из магнитомягкого материала, размещенным в центральном отверстии соленоида, имеющий продольные пазы на наружной поверхности якоря и центральное отверстие в якоре, соединенные между собой каналам, по концам которого размещены первый и второй упругие элементы, пружину, установленную в центральном отверстии в якоре между первым и вторым упругими элементами, пробку, закрепленную в гильзе соленоида, имеющую сквозное центральное отверстие, первое соединенное с атмосферой и кольцевое седло, вокруг центрального отверстия, взаимодействующие с первым упругим элементом якоря при включении соленоида, соединитель корпуса с электромагнитным клапаном, центральное отверстие со вторым кольцевым седлом, взаимодействующим со вторым упругим элементом якоря, соединенное каналом с первым отверстием в корпусе, пружину, поднимающую якорь и второй упругий элемент ко второму кольцевому седлу; полость под якорем, соединяемую через выходной канал с рабочей полостью управляемого пневмоцилиндра.
Недостаток известного пневматического клапана - в том, что вследствие большого сопротивления течению воздуха через пазы на наружной поверхности якоря и отверстие в пробке гильзы соленоида клапан не обеспечивает быстрый выпуск воздуха из управляемой рабочей полости пневмоцилиндра.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, - обеспечение быстрого выпуска воздуха из управляемой рабочей полости пневмоцилиндра.
Техническая задача решена в блоке двухпозиционного пневмораспределителя, содержащем: корпус с первым отверстием для присоединения пневмоцилиндра сжатого воздуха и вторым отверстием для подсоединения к рабочей полости пневмоцилиндра, имеющий цилиндрическую полость, закрытую пробкой, высота которой меньше глубины полости с центральным сквозным отверстием, с кольцевым седлом на пробке внутри полости, с кольцевой проточкой на части наружной поверхности, размещенной в полости между ее торцом и кольцевым седлом; эластичный клапан с манжетой по его периферии, примыкающий к цилиндрической полости, установленной с возможностью пропускания сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра при включенном соленоиде, электромагнитный клапан с соленоидом и якорем в виде стержня из магнитомягкого материала, размещенным в центральном отверстии соленоида, имеющий продольные пазы на наружной поверхности якоря и центральное отверстие в якоре, соединенные между собой каналам, по концам которого размещены первый и второй упругие элементы, пружину, установленную в центральном отверстии в якоре между первым и вторым упругими элементами, пробку, закрепленную в центральном отверстии соленоида, имеющую сквозное центральное отверстие, первое соединенное с атмосферой и кольцевое седло, вокруг центрального отверстия, взаимодействующие с первым упругим элементом якоря при включении соленоида, соединитель корпуса с электромагнитным клапаном, с центральным отверстием, соединенным каналом с первым отверстием в корпусе, со вторым кольцевым седлом, взаимодействующим со вторым упругим элементом якоря, пружину, установленную между якорем и соленоидом, поджимающую якорь и второй упругий элемент ко второму кольцевому седлу; полость под якорем в соединителе корпуса с электромагнитным клапаном, соединяемую через выходной канал с рабочей полостью управляемого пневмоцилиндра, а через продольные пазы на наружной поверхности якоря и через сквозное центральное отверстие в пробке - с атмосферой, при этом корпус имеет: второе кольцевое седло выполнено в соединителе, пружина, поджимающая якорь и второй упругий элемент, установлена между якорем и соленоидом, полость под якорем, соединяемая с рабочей полостью управляемого пневмоцилиндра, выполнена в соединителе корпуса с электромагнитным клапаном.
Решение технической задачи, - обеспечение быстрого выпуска воздуха из управляемой рабочей поости пневмоцилиндра, - достигается следующей совокупностью отличительных признаков блока: корпус пневмораспределителя имеет цилиндрическую полость, закрытую пробкой с центральным сквозным отверстием, высота которой меньше глубины полости, с кольцевым седлом на пробке, размещенным внутри полости, с кольцевой областью между частью наружной поверхности пробки и цилиндрической поверхностью полости; размещенный в цилиндрической полости между ее торцом и кольцевым седлом на пробке эластичный клапан с манжетой по его периферии, примыкающей к цилиндрической полости, установленный с возможностью пропускания сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра при включенном соленоиде; второе кольцевое седло с центральным отверстием расположено в проставке, пружина, поджимающая якорь и второй упругий уплотнительный элемент ко второму кольцевому седлу, установлена между якорем и корпусом электромагнитного клапана, полость под якорем, соединяемая с рабочей полостью управляемого пневмоцилиндра, выполнена в проставке между корпусом пневмораспределителя и корпусом электромагнитного клапана; в проставке между корпусом пневмораспределителя и корпусом электромагнитного клапана установлен ручной дублер, взаимодействующий с якорем.
Данная совокупность отличительных признаков не найдена в процессе проведенного патентно-информационного поиска, следовательно, полезная модель соответствует критерию «новизна».
На фигуре 1 показан пневмораспределитель с электромагнитным клапаном.
На фигуре 2 показано осевое сечение пневмораспределителя с электромагнитным клапаном, показанного на фиг. 1.
Пневмораспределитель с электромагнитным клапаном (фиг. 1, 2) содержит: корпус 1 пневмораспределителя с первым отверстием 2 для присоединения пневмолинии сжатого воздуха и вторым отверстием 3 для подсоединения корпуса 1 к рабочей полости пневмоцилиндра (не показан), имеющий цилиндрическую полость 4 (фиг. 2) в корпусе 1 пневмораспределителя, закрытую пробкой 5 с центральным сквозным отверстием 6, высота которой меньше глубины полости 4, с кольцевым седлом 7 на пробке 5, размещенным внутри полости 4 вокруг центрального сквозного отверстия 6, с кольцевой полостью 8 между частью наружной поверхности 9 пробки 4 и поверхностью цилиндрической полости 4; размещенный в цилиндрической полости 4 между ее торцом 10 и кольцевым седлом 7 эластичный клапан 11 с манжетой 12, примыкающей к цилиндрической полости 4, установленный с возможностью пропускания сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра; второе отверстие 3 для подсоединения корпуса 1 к рабочей полости пневмоцилиндра, входящее в кольцевую полость 8 между наружной поверхностью 9 пробки 5 и поверхностью цилиндрической полости 4; электромагнитный клапан 13 с корпусом 14, с соленоидом 15, с гильзой 16 внутри соленоида 15 и якорем 17 в виде трубки из магнитомягкого материала, размещенным в гильзе 16, имеющий продольные пазы 18 на наружной поверхности якоря 17 и центральное отверстие 19 в якоре 17, соединенные между собой поперечными каналами 20, первый упругий уплотнительный элемент 21 и второй упругий уплотнительный элемент 22, размещенные в отверстии 19 по концам якоря 17, пружину 23, установленную в центральном отверстии 19 якоря 17 между первым и вторым упругими уплотнительными элементами 21 и 22, пробку 24, закрепленную в гильзе 16, имеющую сквозное центральное отверстие 25, первое кольцевое седло 26 вокруг соединенного с атмосферой центрального отверстия 25 пробки 24, взаимодействующее с первым упругим уплотнительным элементом 21 якоря 17 при включении соленоида 15, проставку 27 между корпусом 1 пневмораспределителя и корпусом 14 электромагнитного клапана 13, имеющую второе кольцевое седло 28, взаимодействующее со вторым упругим уплотнительным элементом 22 якоря 17, и центральное отверстие 29, соединенное первым каналом 30 с первым отверстием 2 в корпусе 1 пневмораспределителя.
Для упрощения конструкции корпуса 1 пневмораспределителя в проставке 27 под якорем 17 вокруг второго кольцевого седла 28 имеется полость 31, соединенная через смещенное отверстие 32 в проставке 27 и через второй канал 33 и отверстие 3 в корпусе 1 с рабочей полостью управляемого пневмоцилиндра, а через продольные пазы 18 на наружной поверхности якоря 17 и через сквозное центральное отверстие 25 пробки 24 соединяется с атмосферой, при этом между якорем 17 и корпусом 14 электромагнитного клапана 13 установлена пружина 34, поджимающая установленный в якоре 17 второй упругий уплотнительный элемент 22 ко второму кольцевому седлу 28.
Для включения пневмораспределителя при отсутствии напряжения в электрической сети в проставке 27 установлен ручной дублер 35 (фиг. 1), взаимодействующий с якорем 17.
Для повышения надежности электрического соединения соленоида 15 с электрической сетью и снижения трудоемкости электромонтажа соединения к корпусу 14 электромагнитного клапана 13 двухпозиционного пневмораспределителя в качестве электроразъема используется интерфейсный модуль 36 WAGO.
При включении соленоида 15 и подаче сжатого воздуха через отверстие 2 канал 30 и отверстие 29 якорь 17 перемещается, первый упругий элемент 21 прижимается к седлу 26, закрывает центральное отверстие 25, предотвращая перепуск в атмосферу воздуха под давлением, подаваемого через отверстие 2.
Сжатый воздух через полость 31, отверстие 32 в проставке 27 и через отверстие 32 и канал 33 в корпусе поступает под торец 10 полости 4, сдвигает клапан 11, который закрывает отверстие 6 в пробке 5, при этом воздух под давлением отжимает лепестковую часть манжеты 12, и через кольцевую полость 8 и отверстие 3 поступает в рабочую полость пневмоцилиндра и перемещает поршень пневмоцилиндра (не показан).
Для совершения быстрого возратного хода поршня пневмоцилиндра соленоид должен быть обесточен, пружина 34 перемещает якорь 17, поджимает уплотнительный элемент 22 к седлу 28, закрывая доступ сжатого воздуха из отверстия 2 в полость 31 и отжимает уплотнительный элемент 21 от седла 26, открывая отверстие 25 для соединения полости между клапаном 11 и торцом 10 с атмосферой. Воздух из рабочей полости пневмоцилиндра под действием возвращающей силы на его поршень вытесняется через отверстие 3 в корпусе 1 и кольцевую полость 8, воздействует на манжету, перемещает эластичный клапан 11 к торцу 10, открывая канал быстрого выпуска воздуха из кольцевой полости 8 через отверстие 6 в пробке 5 в атмосферу. Рабочий цикл пневмораспределителя и пневмоцилиндра завершается.