пневмопривод для управления регулирующим органом поворотного типа

Формула изобретения

Пневмопривод для управления регулирующим органом поворотного типа, содержащий корпус с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения поршнем, выполненным в виде стакана с днищем, цилиндром с прямыми и винтовыми пазами, установленным с возможностью взаимодействия с ограничительными элементами, расположенными в прямых пазах, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение регулирующего органа, состоящий из приводного вала и наконечника со стойками, кинематически с помощью стоек через винтовые пары связанный с поршнем, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным поршнем, аналогичным основному, но с противоположным направлением винтовых пазов, установленным соосно с противоположной стороны корпуса, наконечник выполнен в виде цилиндра с противоположными пазами на боковой поверхности, а приводной вал расположен перпендикулярно продольной оси корпуса внутри пазов и снабжен зубчатыми колесами, взаимодействующими с зубчатыми сегментами, причем сегменты расположены X-образно в пазах на цилиндре наконечника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано в устройствах, предназначенных для управления регулирующим органом поворотного типа, например заслонкой.

Известны пневмоприводы с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение регулирующего органа с помощью тел качения, взаимодействующих с винтовыми пазами (SU 861822 А, 07.09.1981 г.).

Известен пневмопривод (патент № RU 2328647 С1, МПК F16K 31/383 от 25.12.2006 г.), содержащий корпус с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения поршнем, выполненным в виде стакана с днищем, цилиндром с прямыми и винтовыми пазами, установленными с возможностью взаимодействия с ограничительными элементами, расположенными в прямых пазах, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение регулирующего органа, состоящий из приводного вала и наконечника со стойками, кинематически с помощью стоек через винтовые пазы связанный с поршнем.

В известном приводе величина входного крутящего момента определяется следующим соотношением: M=P·R·t_g , где P - усилие, создаваемое поршнем, R - радиус поршня, - угол подъема винтового паза (фиг.4). Из этой зависимости следует, что для максимального крутящего момента привода при неизменных габаритах поршня необходимо увеличивать угол подъема винтового паза . Однако, учитывая то обстоятельство, что если угловое в окружном направлении расположение винтового паза 90° и соответствует углу поворота приводного вала, то увеличение угла подъема винтового паза приводит к увеличению высоты подъема винтового паза и, соответственно, высоты цилиндра поршня, хода поршня. Увеличение высоты цилиндра поршня влечет за собой увеличение габаритов и массы пневмопривода.

Увеличение хода поршня требует повышенного расхода рабочего тела - воздуха. Эта характеристика пневмопривода становится весьма существенной, если в производственной цепочке, например, в химическом или красильном производстве используются несколько десятков или сотен пневмоприводов.

Таким образом, получение максимального выходного крутящего момента в известном приводе связано с увеличением его габаритов, массы, увеличением расхода рабочего тела.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что пневмопривод для управления регулирующим органом поворотного типа, содержащий корпус с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения поршнем, выполненным в виде стакана с днищем, цилиндром с прямыми и винтовыми пазами, установленным с возможностью взаимодействия с ограничительными элементами, расположенными в прямых пазах, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение регулирующего органа, состоящий из приводного вала и наконечника со стойками, кинематически с помощью стоек через винтовые пазы связанный с поршнем, снабжен дополнительным поршнем, аналогичным основному, но с противоположным направлением винтовых пазов, установленным соосно с противоположной стороны корпуса, наконечник выполнен в виде цилиндра с противоположными пазами на боковой поверхности, а приводной вал расположен перпендикулярно продольной оси корпуса внутри пазов и снабжен зубчатыми колесами, взаимодействующими с зубчатыми сегментами, причем сегменты расположены X-образно в пазах на цилиндре наконечника.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид привода; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, поясняющее расположение роликов в прямом и винтовом пазу; на фиг.3-сечение Б-Б на фиг.1, расположение зубчатого сегмента и пазов цилиндра.

На фиг.4 приведена развертка винтового паза, где точки O ₁ и O₂ соответствуют крайним положениям роликов в винтовом пазу; отрезок O₂O₃ соответствует высоте подъема винтового паза; O₁O₃ - длина дуги на цилиндре поршня, соответствующая углу поворота наконечника, - угол подъема винтового паза.

В корпусе 1 пневмопривода установлены аналогичные по конструкции поршни 2 и 15, каждый из которых выполнен в виде стакана, состоящего из днища 3 и цилиндра 4. В цилиндре 4 выполнены прямые 5 и винтовые 6, 10 пазы. Винтовые пазы 6 и 10 поршней 2 и 15 имеют противоположное направление вращения. От разворота поршни 2 и 15 фиксируются роликами 7, расположенными в прямых пазах 5, закрепленными на корпусе 1 и являющимися ограничительными элементами. В винтовых пазах 6 и 10 расположены ролики 16, закрепленные на стойках 9 наконечника 8.

На цилиндрической поверхности наконечника 8 имеются выполненные напротив пазы 11, на внутренней поверхности которых закреплены расположенные X-образно зубчатые сегменты.

Приводной вал 12 установлен на корпусе 1 перпендикулярно продольной оси корпуса и проходит внутри пазов 11. На валу 12 закреплены зубчатые колеса 13, которые находятся в зацеплении с зубчатыми сегментами 14.

Привод работает следующим образом.

При подаче давления в полость C поршни 2 и 15 перемещаются навстречу друг другу. Ролики 16, перемещаясь по винтовым пазам 6 и 10 в цилиндре 4, передают вращение через стойки 9 наконечнику 8. Противоположное направление винтовых пазов 6 и 10 обеспечивает вращение наконечника в одну сторону. Наконечник 8 через установленные на нем X-образно зубчатые сегменты 14, находящиеся в зацеплении с зубчатым колесом 13, передает вращение приводному валу 12.

Наличие зубчатого зацепления между приводным валом и наконечником позволяет путем подбора передаточного отношения, выполняя условие поворота приводного вала на необходимый угол, например 90°, получать значительно меньшие угловые в окружном направлении перемещения наконечника.

Это, в свою очередь, дает возможность без изменения габаритов поршня, а лишь увеличив угол наклона винтового паза, получить увеличенный крутящий момент.

Изобретение может быть использовано в устройствах, предназначенных для управления регулирующим органом (например, заслонкой), установленных в магистральных сетях.