RU165391U1

RU165391U1 - PNEUMATIC DISTRIBUTOR

Info

Publication number: RU165391U1
Application number: RU2015138103/06U
Authority: RU
Inventors: Борис Сергеевич Савельев; Владимир Сергеевич Савельев; Иван Борисович Савельев; Андрей Александрович Прохоров
Original assignee: Борис Сергеевич Савельев; Владимир Сергеевич Савельев; Сиротин Евгений Анатольевич; Серенков Владимир Николаевич; Филимонов Андрей Геннадьевич
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2016-10-20

Abstract

Пневмораспределитель, содержащий корпус с воздуховодами, в котором размещено несколько электромагнитных клапанов, соединённых двумя общими для всех клапанов радиальными воздуховодами для подвода высокого и низкого давлений, и установлены нагруженные пружинами запорные клапаны, жёстко соединённые с якорями электромагнитов, причём пневмораспределитель снабжён клапанами, закреплёнными на центрирующей мембране и имеющими с одной стороны седло, а с другой стороны - уплотнение, при этом открывание клапана осуществляется за счёт 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 счёт торцевых втулок, снабжённых 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.A pneumatic distributor containing a housing with air ducts, in which several solenoid valves are located, connected by two radial ducts common to all valves for supplying high and low pressures, and spring-loaded shut-off valves are installed, rigidly connected to the electromagnet anchors, and the pneumatic distributor is equipped with valves fixed to the centering membrane and having a saddle on one side and a seal on the other hand, and the valve is opened by moving an elastic pusher having annular grooves and a membrane separating the valve working cavity and the cavity in which the electromagnetic drive is loaded, loaded with two springs, while the air ducts for controlling the pneumatic system actuators are placed horizontally due to end bushings equipped with a saddle and radial through holes with curvilinear cylindrical channels for low pressure supply and two side openings also with curved cylindrical channels parallel to the bp axis scheniya sleeve and connecting the sources of high and low pressure from the executive.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к пневмоприводам и может использоваться, например, для управления пневмооболочками, пневмоцилиндрами робототехнических и медицинских устройств.The proposed utility model relates to pneumatic actuators and can be used, for example, to control pneumatic shells, pneumatic cylinders of robotic and medical devices.

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).Known, for example, is an electromagnetic valve containing a locking member located in the body cavity, connected to the core of the electromagnet, the external magnetic circuit of which is fixed on the foot to form a gap between the components of the magnetic circuit, and a device for indicating the position of the locking member, the valve being provided with a gasket of non-magnetic material, placed in the gap of the external magnetic circuit, and the elements forming the gap are installed with the possibility of changing the distance between facing one another over surfaces (RF patent for IZ No. 2100681).

Недостатком известного электромагнитного клапана является возможность протечек воздуха при повышении быстродействия клапана.A disadvantage of the known electromagnetic valve is the possibility of air leaks while increasing valve performance.

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).Closest to the claimed utility model is a pneumatic valve containing a housing in which one or more valves are installed, each of which includes a shut-off element with a breaking spring and an electromagnetic drive in the form of a cylindrical magnetic circuit, coil, stop and movable armature, and air ducts for supplying a working medium made common to all valves, while in each of the valves between the locking element and the armature a magnetic membrane is installed that separates the working cavity of the valve and the where the electromagnetic drive is located, and the anchor is placed in the antifriction sleeve (RF patent for IZ No. 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.However, the known solution does not provide effective control of the working fluid of the pneumatic system, since increasing the speed of the pneumatic valve, due to the design of the stop in the form of a truncated cone and anchor with a tapered hole that repeats the shape of the stop, does not allow to reduce the energy costs of the electromagnet due to the rigid connection of the armature and valve and, as a consequence, a loose fit of the valve seals to the seats. Elimination of air leaks is achieved by increasing the force of pressing the valve to the seat, that is, by increasing the energy intensity of the magnet, shock loads and, as a result, reducing the vibration isolation of the electromagnet. Built-in silencers in the form of a set of metal grids complicate the design, increase the size and reduce air consumption.

Задачей полезной модели является повышение эффективности управления рабочим телом пневмосистемы.The objective of the utility model is to increase the efficiency of controlling the working fluid of the pneumatic system.

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.The problem is solved by the proposed pneumatic distributor containing a housing with air ducts, in which several electromagnetic valves are located, connected by two radial air ducts common to all valves for supplying high and low pressure, and spring-loaded shut-off valves are installed, rigidly connected to the anchors of the electromagnets, the pneumatic distributor is equipped with valves, fixed to the centering membrane and having a saddle on one side and a seal on the other hand, opening apana is carried out by moving an elastic pusher having annular grooves and a membrane separating the valve working cavity and the cavity in which the electromagnetic drive is loaded, loaded with two springs, while the air ducts for controlling the pneumatic system actuators are placed horizontally due to the end sleeves equipped with a saddle and radial through holes with curved cylindrical channels for supplying low pressure and two side holes also with curved cylinders eskimi channels parallel to the rotational axis of the sleeve and connecting the sources of high and low pressures to the executive.

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.The presence of valves in the design of the pneumatic distributor, mounted on the centering membrane and having a seat on one side and a seal on the other side, reduces the dimensions of the end bushings and ensures a tight fit of the seats to the seal. The opening of the valve by moving the elastic pusher having annular grooves allowing it to bend, and the membrane separating the working cavity of the valve and the cavity in which the electromagnetic actuator operates, contributes to the coincidence of the plane of the seats with the plane of the seals. The bend of the elastic pusher, its suspension on the membranes compensates for the inaccuracy in the manufacturing technology, assembly and adjustment of the air distributor. In this case, the mechanical noise from the operation of the electromagnet is suppressed by two springs of different stiffness and the pusher membrane and is not mixed with aerodynamic noise when the valves are opened. The end bushings are equipped with a seat to reduce the size and the ability to connect actuators at the end of the valve. Radial through holes with curved cylindrical channels for supplying low pressure and two side holes also with curved cylindrical channels parallel to the axis of rotation of the sleeve and connecting high and low pressure sources with actuators serve to reduce aerodynamic noise when the valves are actuated. Unlike mesh silencers, they do not increase the aerodynamic drag of air ducts with a cloth. The curvature of the ducts dampens the noise arising between the valve seat and the housing seal when voltage is applied to the electromagnet coil and the compressed air source is connected to the actuator. Also, noise reduction is provided by curvilinear cylindrical channels in the low pressure duct when releasing voltage on the electromagnet winding. Air from actuators flowing through curved cylindrical channels causes significantly less noise.

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.The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the proposed valve, in the context, in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, which is a separate solenoid valve.

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.The pneumatic distributor (Fig. 1, 2) consists of a housing 1 with air ducts for supplying high air pressure 2, low pressure 3 and air ducts of actuating devices 4, valves 5 having a seal 6 on one side and a saddle 7 fixed on the other side a centering membrane 8, springs 9 and 10, an elastic pusher 11, a hard pusher 12, a foot 13, an armature 14, a flange 15, an electromagnet winding 16, housing seals 17, an end sleeve 18 with radial through holes with curved cylindrical cylindrical channels for low pressure supply I'm 19 and two side holes with curved cylindrical channels 20.

Пневмораспределитель работает следующим образом.The directional valve operates as follows.

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.In the absence of voltage on the coil of the electromagnet 16, the locking spring 9, acting on the valve 5, presses the valve seat 7 against the housing seal 17, as a result of which compressed air does not enter the working cavity of the air distributor 4 through the high pressure duct 2 from the source of compressed air (compressor) . In this case, the actuator duct 4 is connected through the end sleeve 18 through two lateral openings with curved cylindrical channels 20 and radial through holes with curved cylindrical channels 19 with a low pressure duct 3. In turn, the spring 10 presses the armature 14 to the rigid pusher 12, which is placed in the foot 13 and presses the elastic pusher 11 to the valve 5. When connecting the coil of the coil of the electromagnet 16 to a constant current source, a magnetic flux is created, which closes through the housing 1 of the electromagnet, flange 15, anchor 14, stop 13. This magnetic flux creates a force attracting the anchor 14 to the stop 13. As a result, the locking spring 9 is compressed, the valve 5 is pressed by the sealing ring 6 to the saddle of the end sleeve 18, and the anchor 14 attracted to the foot 13, but does not rest against the stop. The centering membrane 8 centers the valve 5, and the elastic pusher 11 is deformed due to the annular grooves and the membrane and provides an axisymmetric pressing of the sealing ring 6 of the valve 5 to the saddle of the end sleeve 18. In this case, the actuator duct 4 is connected through the working end sleeve 18 through two side openings with curved cylindrical channels 20 with duct high pressure 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.The pneumatic distributor has a lower force of pressing the valve to the seat; therefore, it more effectively controls the working fluid of the pneumatic system, that is, it has a higher speed, has small dimensions and compact design. The design of ducts with curved cylindrical channels provides reduced levels of mechanical and aerodynamic noise. The connection of actuators at the end of the pneumatic distributor allows you to assemble a compact flat unit that controls the required number of pneumatic casings and pneumatic cylinders in pneumatic systems of biomechanical devices. The mechanical control system of the working fluid and the operation of the electromagnetic drive in conditions of vibration isolation due to springs and an elastic pusher increase wear resistance and make the pneumatic distributor durable in operation.

Claims

A pneumatic distributor containing a housing with air ducts, in which several solenoid valves are located, connected by two radial ducts common to all valves for supplying high and low pressures, and spring-loaded shut-off valves are installed, rigidly connected to the electromagnet anchors, and the pneumatic distributor is equipped with valves fixed to the centering membrane and having a saddle on one side and a seal on the other hand, and the valve is opened by moving an elastic pusher having annular grooves and a membrane separating the valve working cavity and the cavity in which the electromagnetic drive is loaded, loaded with two springs, while the air ducts for controlling the pneumatic system actuators are placed horizontally due to end bushings equipped with a saddle and radial through holes with curvilinear cylindrical channels for low pressure supply and two side openings also with curved cylindrical channels parallel to the bp axis scheniya sleeve and connecting the sources of high and low pressure from the executive.