RU118359U1

RU118359U1 - SMALL Pneumatic Actuator

Info

Publication number: RU118359U1
Application number: RU2012112268/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Павлович Кузнецов; Александр Борисович Чуваков
Original assignee: Юрий Павлович Кузнецов; Александр Борисович Чуваков
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-07-20

Abstract

Малоразмерный пневмопривод, содержащий корпус с проточной частью, пневмодвигатель с приводным валом и регулятор частоты вращения приводного вала, включающий в себя регулировочную камеру со сквозными окнами, расположенную в пределах проточной части и закрепленную на приводном валу, и орган регулирования, причем регулировочная камера содержит цилиндрическую стенку, соосную приводному валу, и две боковые стенки, выполненные в виде дисков, образующих пространство регулировочной камеры, а орган регулирования выполнен в виде упругого кольца, размещенного в пределах указанного пространства, отличающийся тем, что упругое кольцо установлено с прилеганием к наружной поверхности вышеупомянутой цилиндрической стенки, вышеупомянутые сквозные окна выполнены по меньшей мере в одном из дисков, а обращенные друг к другу боковые поверхности дисков на участке, простирающемся в диаметральном направлении от сечения наружной поверхности цилиндрической стенки до периферийного цилиндрического сечения регулировочной камеры, имеют геометрическую форму профиля, при которой величина зазора между указанными боковыми поверхностями дисков в цилиндрическом сечении любого диаметра эквивалентна ширине упругого кольца, растянутого до указанного диаметра эквидистантно наружной поверхности цилиндрической стенки. Small-sized pneumatic actuator comprising a housing with a flow path, a pneumatic motor with a drive shaft and a drive shaft speed regulator, which includes an adjustment chamber with through windows located within the flow path and fixed to the drive shaft, and a control element, and the adjustment chamber contains a cylindrical wall coaxial to the drive shaft, and two side walls made in the form of disks forming the space of the adjusting chamber, and the regulator is made in the form of an elastic ring located within the specified space, characterized in that the elastic ring is installed abutting against the outer surface of the above-mentioned cylindrical wall , the aforementioned through windows are made in at least one of the discs, and the side surfaces of the discs facing each other in a section extending in the diametrical direction from the section of the outer surface of the cylindrical wall to the peripheral cylindrical section are adjustable inlet chambers, have a geometric profile, in which the size of the gap between the indicated lateral surfaces of the disks in a cylindrical section of any diameter is equivalent to the width of the elastic ring stretched to the specified diameter equidistantly to the outer surface of the cylindrical wall.

Description

Полезная модель относится к области малоразмерных пневмоприводов, применяемых, в частности, в ручных пневматических шлифовальных машинах.The utility model relates to the field of small-sized pneumatic actuators used, in particular, in manual pneumatic grinders.

В пневматических шлифовальных машинах регуляторы частоты вращения приводного вала, называемые далее регуляторами, предназначены для обеспечения эффективной работы малоразмерных пневмоприводов путем стабилизации частоты вращения приводного вала под изменяющейся нагрузкой. Регуляторы должны обладать высоким быстродействием, быть аэродинамически эффективными, технологичными, компактными и надежными.In pneumatic grinders, drive shaft speed controllers, hereinafter referred to as controllers, are designed to ensure the efficient operation of small-sized pneumatic drives by stabilizing the drive shaft speed under varying loads. Regulators must have high speed, be aerodynamically efficient, technological, compact and reliable.

Регуляторы реализуют принцип отрицательной обратной связи между мощностью пневмодвигателя и частотой вращения приводного вала. Для малоразмерных пневмоприводов наибольшим быстродействием обладают регуляторы, оказывающие воздействие на мощность пневмодвигателя путем изменения положения или конфигурации органа регулирования под воздействием центробежных сил. В большинстве известных конструкций механизм действия регулятора основан на изменении площади проходного сечения проточной части в зависимости от частоты вращения приводного вала. Предпочтительным является размещение регуляторов в пределах корпуса малоразмерного пневмопривода.Regulators implement the principle of negative feedback between the power of the air motor and the speed of the drive shaft. For small pneumatic actuators, regulators have the highest speed, affecting the power of the air motor by changing the position or configuration of the regulator under the influence of centrifugal forces. In most known constructions, the mechanism of action of the regulator is based on a change in the area of the flow section of the flow part depending on the speed of rotation of the drive shaft. It is preferable to place the regulators within the housing of a small pneumatic actuator.

Известен турбинный пневмодвигатель (см. Авт. св. №1809129, F01D 21/02. Турбинный пневмодвигатель / Котляр И.В. и др. Опубл. 15.04.1993), который включает в себя регулятор, в состав которого входят регулировочная камера цилиндрической формы, датчик и подпружиненный исполнительный элемент, выполненный в виде золотника. Рассматриваемая конструкция громоздка и нетехнологична, а наличие в ней нескольких взаимно перемещающихся механических пар делает ее недостаточно надежной.Known turbine air motor (see Aut. St. No. 1809129, F01D 21/02. Turbine air motor / Kotlyar IV and other publ. 04/15/1993), which includes a regulator, which includes an adjustment chamber of cylindrical shape , a sensor and a spring-loaded actuating element made in the form of a spool. The structure under consideration is cumbersome and non-technological, and the presence of several mutually moving mechanical pairs in it makes it not reliable enough.

Наиболее близка к заявляемой полезной модели конструкция (см. Патент РФ на полезную модель №109217, F01D 21/00. Малоразмерный пневмопривод / Кузнецов Ю.П. и др. Опубл. 10.10.2011), которая выбрана за прототип. Малоразмерный пневмопривод содержит корпус с проточной частью, пневмодвигатель с приводным валом и регулятор частоты вращения, включающий в себя регулировочную камеру со сквозными окнами, расположенную в пределах проточной части и закрепленную на приводном валу, и орган регулирования, причем регулировочная камера содержит цилиндрическую стенку, соосную приводному валу, и две боковые стенки, выполненные в виде дисков, образующих пространство регулировочной камеры, а орган регулирования выполнен в виде упругого кольца, размещенного в пределах указанного пространства.The closest to the claimed utility model design (see RF Patent for utility model No. 109217, F01D 21/00. Small-sized pneumatic actuator / Kuznetsov Yu.P. et al. Publish. 10.10.2011), which is selected for the prototype. The small-sized pneumatic actuator contains a housing with a flowing part, a pneumatic motor with a drive shaft and a speed controller, including an adjustment chamber with through-holes located within the flowing part and mounted on the drive shaft, and a control element, wherein the adjustment chamber contains a cylindrical wall coaxial to the drive the shaft, and two side walls made in the form of disks forming the space of the adjustment chamber, and the regulatory body is made in the form of an elastic ring placed in within the specified space.

Диаметр цилиндрической стенки регулировочной камеры в прототипе соответствует периферийному диаметру дисков. Сквозные окна, обеспечивающие проход воздуха через проточную часть, выполнены в цилиндрической стенке регулировочной камеры и в диске, обращенном к пневмодвигателю. Орган регулирования выполнен в виде упругого кольца и установлен с прилеганием к внутренней поверхности цилиндрической стенки регулировочной камеры напротив выполненных в ней сквозных окон. Упругое кольцо занимает в регулировочной камере положение напротив сквозных окон, осуществляя их частичное перекрытие.The diameter of the cylindrical wall of the adjustment chamber in the prototype corresponds to the peripheral diameter of the disks. Through windows that allow air to pass through the flow part are made in the cylindrical wall of the control chamber and in the disk facing the air motor. The regulatory body is made in the form of an elastic ring and is mounted adjacent to the through walls of the adjustment chamber to the inner surface of the cylindrical wall. The elastic ring occupies a position in the control chamber opposite the through windows, partially overlapping them.

Механизм действия регулятора основан на возможности изменения площади проходного сечения проточной части упругим кольцом в зависимости от частоты вращения приводного вала. При работе малоразмерного пневмопривода регулировочная камера вращается совместно с приводным валом. Взаимодействие внутренней поверхности цилиндрической стенки регулировочной камеры с поверхностью упругого кольца передает вращение последнему, а центробежные силы прижимают упругое кольцо к внутренней поверхности цилиндрической стенки регулировочной камеры. Это вызывает поперечную деформацию упругого кольца, которая влияет на площадь проходного сечения проточной части, тем больше, чем больше частота вращения приводного вала. Таким образом, упругое кольцо, находящееся под воздействием центробежных сил, совмещает в себе датчик частоты вращения и исполнительный элемент.The mechanism of action of the controller is based on the possibility of changing the area of the flow passage through the elastic ring depending on the speed of the drive shaft. During operation of a small-sized pneumatic actuator, the adjustment chamber rotates together with the drive shaft. The interaction of the inner surface of the cylindrical wall of the adjustment chamber with the surface of the elastic ring transmits rotation to the latter, and centrifugal forces press the elastic ring against the inner surface of the cylindrical wall of the adjustment chamber. This causes a transverse deformation of the elastic ring, which affects the flow area of the flow part, the greater, the greater the frequency of rotation of the drive shaft. Thus, the elastic ring, under the influence of centrifugal forces, combines a speed sensor and an actuator.

На номинальных режимах работы увеличение ширины упругого кольца минимально, соответственно, величина площади поперечного сечения сквозных окон, перекрытой упругим кольцом, незначительна. При увеличении частоты вращения приводного вала центробежные силы, действующие на упругое кольцо, возрастают и увеличивают поперечную деформацию последнего. Соответственно, ширина упругого кольца увеличивается, величина перекрытой площади поперечного сечения сквозных окон возрастает, а площадь проходного сечения проточной части снижается. При достижении приводным валом предельно допустимой частоты вращения перекрытие сквозных окон упругим кольцом достигает величины, существенно снижающей площадь проходного сечения проточной части. Вследствие этого, перепад давлений на пневмодвигателе, а вместе с ним и мощность последнего начинает резко падать. В результате частота вращения приводного вала возвращается к предельно допустимому значению.At nominal operating modes, the increase in the width of the elastic ring is minimal, respectively, the cross-sectional area of the through windows overlapped by the elastic ring is negligible. With increasing speed of the drive shaft, the centrifugal forces acting on the elastic ring increase and increase the lateral deformation of the latter. Accordingly, the width of the elastic ring increases, the overlapped cross-sectional area of the through-windows increases, and the flow-through area of the flow part decreases. When the drive shaft reaches the maximum permissible rotational speed, the overlap of the through-windows with an elastic ring reaches a value that significantly reduces the area of the flow-through passage. As a result of this, the pressure drop across the air motor, and with it the power of the latter, begins to drop sharply. As a result, the speed of the drive shaft returns to its maximum permissible value.

Недостатком конструкции является малая абсолютная величина поперечной деформации упругого кольца под воздействием сил инерции, не позволяющая оказывать эффективное воздействие на площадь проходного сечения проточной части при относительно низких частотах вращения приводного вала. Это является причиной невозможности применения описанной конструкции малоразмерного пневмопривода в тихоходных пневматических машинах с частотой вращения менее 25000 об/мин и диаметром проточной части менее 60 мм.The design drawback is the small absolute value of the transverse deformation of the elastic ring under the influence of inertia, which does not allow to have an effective effect on the area of the passage section of the flow part at relatively low rotational speeds of the drive shaft. This is the reason for the impossibility of using the described design of a small-sized pneumatic drive in low-speed pneumatic machines with a rotation frequency of less than 25,000 rpm and a diameter of the flow part of less than 60 mm.

Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, - расширение диапазона технических параметров малоразмерного пневмопривода.The problem solved by the proposed utility model is to expand the range of technical parameters of a small-sized pneumatic actuator.

Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении эффективности работы тихоходных малоразмерных пневмоприводов под изменяющейся нагрузкой.The technical result from the use of a utility model is to increase the efficiency of low-speed small-sized pneumatic drives under varying load.

Указанный результат достигается тем, что в малоразмерном пневмоприводе, содержащем корпус с проточной частью, пневмодвигатель с приводным валом и регулятор частоты вращения приводного вала, включающий в себя регулировочную камеру со сквозными окнами, расположенную в пределах проточной части и закрепленную на приводном валу, и орган регулирования, причем регулировочная камера содержит цилиндрическую стенку, соосную приводному валу, и две боковые стенки, выполненные в виде дисков, образующих пространство регулировочной камеры, а орган регулирования выполнен в виде упругого кольца, размещенного в пределах указанного пространства, упругое кольцо установлено с прилеганием к наружной поверхности вышеупомянутой цилиндрической стенки, вышеупомянутые сквозные окна выполнены по меньшей мере в одном из дисков, а обращенные друг к другу боковые поверхности дисков на участке, простирающемся в диаметральном направлении от сечения наружной поверхности цилиндрической стенки до периферийного цилиндрического сечения регулировочной камеры, имеют геометрическую форму профиля, при которой величина зазора между указанными боковыми поверхностями дисков в цилиндрическом сечении любого диаметра эквивалентна ширине упругого кольца, растянутого до указанного диаметра эквидистантно наружной поверхности цилиндрической стенки.This result is achieved by the fact that in a small-sized pneumatic actuator containing a housing with a flow part, a pneumatic motor with a drive shaft and a speed controller of the drive shaft, including an adjustment chamber with through windows located within the flow part and mounted on the drive shaft, and a control moreover, the adjustment chamber contains a cylindrical wall coaxial to the drive shaft, and two side walls made in the form of disks forming the space of the adjustment chamber, and the body regulation is made in the form of an elastic ring located within the specified space, the elastic ring is mounted abutting the outer surface of the aforementioned cylindrical wall, the aforementioned through-windows are made in at least one of the disks, and the side surfaces of the disks facing each other in a section extending in diametric direction from the cross section of the outer surface of the cylindrical wall to the peripheral cylindrical section of the adjustment chamber, have a geometric profile shape, p and wherein the magnitude of the clearance between said lateral surfaces of discs in a cylindrical section of any diameter equivalent to the width of the elastic ring is stretched to a specified diameter equidistantly outer surface of the cylindrical wall.

На фиг.1 приведено продольное сечение малоразмерного пневмопривода. На фиг.2 приведено местное сечение «А» на фиг.1, изображающее положение конструктивных элементов регулятора в момент запуска малоразмерного пневмопривода. На фиг.3 приведено местное сечение «А» на фиг.1, изображающее положение конструктивных элементов регулятора в момент достижения малоразмерным пневмоприводом предельно допустимой частоты вращения.Figure 1 shows a longitudinal section of a small pneumatic actuator. Figure 2 shows the local section "A" in figure 1, depicting the position of the structural elements of the controller at the time of launch of the small-sized pneumatic actuator. Figure 3 shows the local section "A" in figure 1, depicting the position of the structural elements of the regulator at the time the small-sized pneumatic actuator reaches the maximum permissible rotational speed.

Малоразмерный пневмопривод содержит корпус 1 с проточной частью 2 пневмодвигатель с приводным валом 3 и регулятор. В рассматриваемом варианте конструкции роль пневмодвигателя играет турбина, содержащая сопловой аппарат и закрепленное на приводном валу 3 рабочее колесо 4. Регулятор включает в себя регулировочную камеру со сквозными окнами 5, расположенную в пределах проточной части 2 и закрепленную на приводном валу 3, и орган регулирования. Регулировочная камера содержит цилиндрическую стенку 6, соосную приводному валу, и две боковые стенки, выполненные в виде дисков 7 и 8, образующих пространство регулировочной камеры. Орган регулирования выполнен в виде упругого кольца 9, размещенного в пределах указанного пространства. В момент запуска малоразмерного пневмопривода упругое кольцо 9 прилегает к наружной поверхности вышеупомянутой цилиндрической стенки 6. Данная позиция упругого кольца 9 может считаться его штатным положением.The small-sized pneumatic actuator comprises a housing 1 with a flowing part 2, an air motor with a drive shaft 3, and a regulator. In the design variant under consideration, the role of the air motor is played by a turbine containing a nozzle apparatus and an impeller 4 mounted on the drive shaft 3. The regulator includes an adjustment chamber with through-holes 5 located within the flow part 2 and mounted on the drive shaft 3, and a regulator. The adjustment chamber contains a cylindrical wall 6, coaxial to the drive shaft, and two side walls, made in the form of disks 7 and 8, forming the space of the adjustment chamber. The regulatory body is made in the form of an elastic ring 9 located within the specified space. At the time of starting a small-sized pneumatic actuator, the elastic ring 9 abuts against the outer surface of the aforementioned cylindrical wall 6. This position of the elastic ring 9 can be considered its nominal position.

Очевидно, что работа регулятора под изменяющейся нагрузкой возможна только при выполнении условия, согласно которому обращенные друг к другу боковые поверхности дисков 7 и 8 обеспечивают контакт с поверхностью упругого кольца 9 во всем диапазоне частот вращения приводного вала 3. Этот контакт необходим для передачи вращения от приводного вала 3 упругому кольцу 9.Obviously, the operation of the controller under a changing load is possible only if the condition is fulfilled according to which the lateral surfaces of the disks 7 and 8 facing each other provide contact with the surface of the elastic ring 9 in the entire range of rotational speeds of the drive shaft 3. This contact is necessary for transmitting rotation from the drive shaft 3 to the elastic ring 9.

При растяжении упругого кольца 9 под воздействием внешних сил его ширина уменьшается. С целью обеспечения контакта с упругим кольцом 9 указанные боковые поверхности дисков 7 и 8 на участке, простирающемся в диаметральном направлении от сечения D₁ наружной поверхности цилиндрической стенки 6 до периферийного цилиндрического сечения регулировочной камеры D₂, имеют геометрическую форму профиля, при которой величина зазора между указанными боковыми поверхностями дисков 7 и 8 в цилиндрическом сечении любого диаметра эквивалентна ширине упругого кольца 9, растянутого до указанного диаметра эквидистантно наружной поверхности цилиндрической стенки 6.When stretching the elastic ring 9 under the influence of external forces, its width decreases. In order to ensure contact with the elastic ring 9, said lateral surfaces of the disks 7 and 8 in a section extending in a diametrical direction from a section D _{1 of the} outer surface of the cylindrical wall 6 to a peripheral cylindrical section of the adjustment chamber D ₂ have a geometric profile shape in which the gap between the specified lateral surfaces of the disks 7 and 8 in a cylindrical section of any diameter is equivalent to the width of the elastic ring 9, stretched to the specified diameter equidistant to the outer surface ilindricheskoy wall 6.

Сквозные окна 5, предназначенные для прохода потока воздуха через регулировочную камеру, могут быть выполнены как в одном, так и в обоих дисках. В рассматриваемом варианте конструкции сквозные окна 5 выполнены в диске 7, обращенном к пневмодвигателю. В стенке корпуса 1 напротив зазора между обращенными друг к другу боковыми поверхностями дисков 7 и 8 выполнены сквозные отверстия 10, предназначенные для выхода потока воздуха из малоразмерного пневмопривода. В принципе, возможны и другие конструктивные исполнения малоразмерного пневмопривода. В частности, сквозные окна 5 могут быть выполнены в обоих дисках, а сквозные отверстия 10 отсутствуют.Through windows 5, designed for the passage of air flow through the adjustment chamber, can be made in one or both disks. In the considered design variant, the through-holes 5 are made in the disk 7 facing the air motor. In the wall of the housing 1, opposite the gap between the side surfaces of the disks 7 and 8 facing each other, through holes 10 are provided for the air flow to exit the small pneumatic actuator. In principle, other designs of a small pneumatic actuator are possible. In particular, through holes 5 may be provided in both disks, and through holes 10 are absent.

Малоразмерный пневмопривод работает следующим образом. Проходя через турбину, поток воздуха передает свою энергию закрепленному на приводном валу 3 рабочему колесу 4. Двигаясь далее по проточной части 2, поток через сквозные окна 5, выполненные в диске 7, входит в регулировочную камеру, вращающуюся совместно с приводным валом 3 (изображено на фиг.1 тонкой стрелкой). В пространстве регулировочной камеры поток разворачивается и выходит из малоразмерного пневмопривода через сквозные отверстия 10.Small-sized pneumatic actuator operates as follows. Passing through the turbine, the air stream transfers its energy to the impeller 4 fixed to the drive shaft 3. Moving further along the flow part 2, the flow through the through holes 5 made in the disk 7 enters the control chamber rotating together with the drive shaft 3 (shown in figure 1 thin arrow). In the space of the control chamber, the flow unfolds and leaves the small-sized pneumatic actuator through the through holes 10.

Прилегание упругого кольца 9 к наружной поверхности цилиндрической стенки 6 в штатном положении обеспечивается его предварительным натягом. Благодаря предварительному натягу в момент запуска малоразмерного пневмопривода осуществляется передача вращения от приводного вала 3 упругому кольцу 9 (течение потока воздуха в регуляторе в момент запуска малоразмерного пневмопривода изображено на фиг.2 черными стрелками). При работе малоразмерного пневмопривода упругое кольцо 9 занимает положение напротив сквозных окон 5, осуществляя их частичное перекрытие.The fit of the elastic ring 9 to the outer surface of the cylindrical wall 6 in the normal position is provided by its preload. Thanks to the preload at the moment of starting the small-sized pneumatic actuator, the rotation is transmitted from the drive shaft 3 to the elastic ring 9 (the air flow in the regulator at the time of starting the small-sized pneumatic actuator is shown in Fig. 2 by black arrows). When operating a small pneumatic actuator, the elastic ring 9 occupies a position opposite the through windows 5, partially overlapping them.

При увеличении частоты вращения приводного вала 3 возрастает величина центробежных сил, действующих на упругое кольцо 9. Механизм действия регулятора основан на возможности изменения площади проходного сечения проточной части 2 в зависимости от частоты вращения приводного вала 3. Во время работы малоразмерного пневмопривода центробежные силы растягивают упругое кольцо 9 эквидистантно наружной поверхности цилиндрической стенки 6. В результате указанное кольцо отходит от наружной поверхности последней.When the speed of rotation of the drive shaft 3 increases, the magnitude of the centrifugal forces acting on the elastic ring 9. The mechanism of action of the regulator is based on the possibility of changing the area of the flow section of the flow part 2 depending on the speed of the drive shaft 3. During operation of the small-sized pneumatic drive, centrifugal forces stretch the elastic ring 9 equidistant to the outer surface of the cylindrical wall 6. As a result, said ring departs from the outer surface of the latter.

Благодаря описанной выше геометрической форме профиля обращенные друг к другу боковые поверхности дисков 7 и 8 на участке, простирающемся в диаметральном направлении от сечения D₁ до сечения D₂ сохраняют контакт с поверхностью упругого кольца 9 в цилиндрическом сечении любого диаметра. Благодаря этому они осуществляют передачу вращения от приводного вала 3 указанному кольцу при работе регулятора под изменяющейся нагрузкой.Due to the geometric shape of the profile described above, the lateral surfaces of the disks 7 and 8 facing each other in a section extending in the diametrical direction from section D ₁ to section D ₂ maintain contact with the surface of the elastic ring 9 in a cylindrical section of any diameter. Due to this, they carry out the transmission of rotation from the drive shaft 3 to the specified ring when the regulator operates under a changing load.

Упругое кольцо 9, находящееся в состоянии продольной деформации под воздействием центробежных сил, совмещает в себе датчик частоты вращения и исполнительный элемент. На номинальных режимах величина площади поперечного сечения сквозных окон 5, перекрытой упругим кольцом 9, незначительна. При увеличении частоты вращения приводного вала 3 центробежные силы, действующие на упругое кольцо 9, возрастают, увеличивая продольную деформацию последнего. Соответственно, растяжение упругого кольца 9 увеличивается, величина перекрытой площади поперечного сечения сквозных окон 5 возрастает, соответственно, площадь проходного сечения проточной части 2 снижается.The elastic ring 9, which is in a state of longitudinal deformation under the influence of centrifugal forces, combines a speed sensor and an actuator. In nominal conditions, the cross-sectional area of the through windows 5, overlapped by the elastic ring 9, is negligible. With increasing speed of the drive shaft 3, the centrifugal forces acting on the elastic ring 9 increase, increasing the longitudinal deformation of the latter. Accordingly, the stretching of the elastic ring 9 increases, the value of the overlapped cross-sectional area of the through-holes 5 increases, respectively, the area of the flow-through section of the flow part 2 decreases.

При достижении приводным валом 3 предельно допустимой частоты вращения перекрытие сквозных окон 5 упругим кольцом 9 достигает величины, существенно снижающей площадь проходного сечения проточной части 2 (течение потока воздуха в момент достижения малоразмерным пневмоприводом предельно допустимой частоты вращения изображено на фиг.3 белыми стрелками). Вследствие этого перепад давлений на пневмодвигателе, а вместе с ним и мощность последнего начинает резко падать. В результате частота вращения приводного вала 3 возвращается к предельно допустимому значению.When the drive shaft 3 reaches the maximum permissible rotational speed, the overlap of the through-holes 5 with the elastic ring 9 reaches a value that significantly reduces the area of the flow section of the flow part 2 (the air flow at the moment the small-sized pneumatic actuator reaches the maximum permissible rotational speed is shown in Fig. 3 with white arrows). As a result of this, the pressure drop across the air motor, and with it the power of the latter, begins to drop sharply. As a result, the rotational speed of the drive shaft 3 returns to the maximum permissible value.

В заявляемой конструкции поперечная деформация упругого кольца, реализованная в прототипе, была заменена на продольную. Очевидно, что в любом упругом кольце длина окружности во много раз больше его ширины. Соответственно, при одной и той же величине центробежных сил, действующих на упругое кольцо, величина абсолютного удлинения окружности последнего (как в заявляемой конструкции) во много раз больше, чем абсолютное увеличение его ширины (как в прототипе). Очевидно, что при относительно низких частотах вращения приводного вала величина абсолютного увеличения ширины упругого кольца невелика. Это не позволяет регуляторам, реализующим поперечную деформацию упругого кольца, оказывать эффективное воздействие на площадь проходного сечения проточной части тихоходных пневматических машин. Реализованная в заявляемой конструкции продольная деформация упругого кольца позволяет обеспечить эффективное воздействие последнего на площадь проходного сечения проточной части при малых частотах вращения приводного вала. Диапазон технических параметров малоразмерного пневмопривода, таким образом, существенно расширяется.In the claimed design, the transverse deformation of the elastic ring, implemented in the prototype, was replaced by a longitudinal one. Obviously, in any elastic ring the circumference is many times greater than its width. Accordingly, with the same amount of centrifugal forces acting on the elastic ring, the magnitude of the absolute elongation of the circumference of the latter (as in the claimed design) is many times greater than the absolute increase in its width (as in the prototype). Obviously, at relatively low rotational speeds of the drive shaft, the magnitude of the absolute increase in the width of the elastic ring is small. This does not allow the regulators that implement the transverse deformation of the elastic ring to exert an effective effect on the flow area of the flow part of low-speed pneumatic machines. Implemented in the claimed design, the longitudinal deformation of the elastic ring allows you to ensure the effective impact of the latter on the area of the flow section of the flowing part at low speeds of rotation of the drive shaft. The range of technical parameters of a small-sized pneumatic actuator, thus expanding significantly.

Как было отмечено выше, прототип может быть реализован в пневматических машинах с частотой вращения не менее 25000 об/мин и диаметром проточной части не менее 60 мм. Заявляемая конструкция может быть реализована в пневматических машинах с частотой вращения от 5000 об/мин и выше, работающих, в частности, с высокопроизводительными абразивными кругами большого диаметра. Стабилизация частоты вращения, достигаемая благодаря использованию описанного регулятора, обеспечивает эффективности работы тихоходных малоразмерных пневмоприводов под изменяющейся нагрузкой и высокое качество обрабатываемых поверхностей.As noted above, the prototype can be implemented in pneumatic machines with a rotational speed of at least 25,000 rpm and a diameter of the flow part of at least 60 mm. The inventive design can be implemented in pneumatic machines with a rotation speed of 5000 rpm and above, working, in particular, with high-performance abrasive wheels of large diameter. The stabilization of the rotational speed, achieved through the use of the described controller, ensures the efficiency of low-speed small-sized pneumatic drives under varying loads and high quality of the machined surfaces.

Малоразмерный пневмопривод имеет высокую аэродинамическую эффективность благодаря малым дополнительным гидравлическим потерям энергии на номинальных режимах работы. Надежность регулятора обеспечена отсутствие взаимно перемещающихся механических пар. Конструкция компактна и технологична, она легко может быть изготовлена на универсальном оборудовании без серьезных затрат на подготовку производства.The small-sized pneumatic actuator has high aerodynamic efficiency due to the small additional hydraulic energy losses at nominal operating conditions. The reliability of the controller is ensured by the absence of mutually moving mechanical pairs. The design is compact and technologically advanced, it can easily be manufactured on universal equipment without significant costs for the preparation of production.

Claims

A small-sized pneumatic actuator comprising a housing with a flowing part, a pneumatic motor with a drive shaft and a speed controller for the drive shaft, including an adjustment chamber with through-holes located within the flowing part and mounted on the drive shaft, and a control element, wherein the adjustment chamber contains a cylindrical wall coaxial to the drive shaft, and two side walls made in the form of disks forming the space of the adjustment chamber, and the regulating body is made in the form of an elastic ring a, located within the specified space, characterized in that the elastic ring is mounted adjacent to the outer surface of the aforementioned cylindrical wall, the aforementioned through-windows are made in at least one of the disks, and the side surfaces of the disks facing each other in a section extending in the diametrical the direction from the cross section of the outer surface of the cylindrical wall to the peripheral cylindrical section of the adjustment chamber, have a geometric profile shape, at which ora between said lateral surfaces of discs in a cylindrical section of any diameter equivalent to the width of the elastic ring is stretched to a specified diameter equidistantly outer surface of the cylindrical wall.