RU2384784C1

RU2384784C1 - Pneumatic drive for control over adjusting element of swivel type

Info

Publication number: RU2384784C1
Application number: RU2008152135/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Дмитриевич Граменицкий (RU); Михаил Дмитриевич Граменицкий; Александр Павлович Лопатин (RU); Александр Павлович Лопатин; Владимир Васильевич Масленников (RU); Владимир Васильевич Масленников; Владимир Алексеевич Сорокин (RU); Владимир Алексеевич Сорокин
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2010-03-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to armature engineering and is designed for control over adjusting element of swivel type. A pneumatic drive consists of a case. Two pistons opposite one to another are coaxially arranged in the case. The pistons are made as a cartridge with a bottom and a cylinder. The pistons interact with limiting elements. These elements are located in direct slots of the piston cylinder. A cylinder tip with opposite slots on side surface is installed between them coaxially with the piston. A driven shaft with tooth gears is installed in the slots perpendicular to the axis of the case. The tooth gears mesh tooth segments arranged X-like in the slots of the tip. By means of poles with rollers the tip is kinematically tied with screw slots made on the cylinder of the piston.

EFFECT: facilitating maximal output torque at specified dimensions of piston.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано в устройствах, предназначенных для управления регулирующим органом поворотного типа, например заслонкой.The invention relates to the field of valve engineering and can be used in devices designed to control a regulating body of a rotary type, for example, a damper.

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.).Known pneumatic actuators with a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into the rotational movement of the regulatory body using rolling bodies interacting with helical grooves (SU 861822 A, 09/07/1981).

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.Known pneumatic actuator (patent RU 2328647 C1, IPC F16K 31/383 dated 12/25/2006), comprising a housing with a piston arranged in it with the possibility of reciprocating movement, made in the form of a glass with a bottom, a cylinder with straight and screw grooves, established with the possibility of interaction with restrictive elements located in straight grooves, the mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into the rotational movement of the regulatory body, consisting of a drive shaft and a tip with racks, kinematically using struts through screw grooves connected to the piston.

В известном приводе величина входного крутящего момента определяется следующим соотношением: M=P·R·t_gΨ, где P - усилие, создаваемое поршнем, R - радиус поршня, Ψ - 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 Ψ. 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.In the known drive, the input torque value is determined by the following relation: M = P · R · t _g Ψ, where P is the force created by the piston, R is the radius of the piston, Ψ is the angle of elevation of the screw groove (Fig. 4). From this dependence it follows that for maximum drive torque with constant dimensions of the piston, it is necessary to increase the angle of elevation of the screw groove Ψ. However, taking into account the fact that if the angular circumferential arrangement of the screw groove is 90 ° and corresponds to the angle of rotation of the drive shaft, then an increase in the angle of elevation of the screw groove leads to an increase in the height of the helical groove and, accordingly, the height of the piston cylinder and the piston stroke. An increase in the height of the piston cylinder entails an increase in the dimensions and mass of the pneumatic actuator.

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.An increase in the piston stroke requires an increased consumption of the working fluid — air. This characteristic of the pneumatic drive becomes very significant if several tens or hundreds of pneumatic drives are used in the production chain, for example, in chemical or dyeing production.

Таким образом, получение максимального выходного крутящего момента в известном приводе связано с увеличением его габаритов, массы, увеличением расхода рабочего тела.Thus, obtaining the maximum output torque in the known drive is associated with an increase in its dimensions, mass, and an increase in the flow rate of the working fluid.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.The aim of the present invention is to remedy these disadvantages.

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.This goal is achieved in that the pneumatic actuator for controlling a rotary-type regulating body, comprising a body with a piston arranged in it with the possibility of reciprocating movement, made in the form of a cup with a bottom, a cylinder with straight and screw grooves, installed with the possibility of interaction with restrictive elements, located in straight grooves, the mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into the rotational movement of the regulatory body, consisting of a drive shaft and tilt casing with racks, kinematically using racks through screw grooves connected to the piston, equipped with an additional piston similar to the main one, but with the opposite direction of the screw grooves mounted coaxially on the opposite side of the housing, the tip is made in the form of a cylinder with opposite grooves on the side surface, and the drive the shaft is perpendicular to the longitudinal axis of the housing inside the grooves and is equipped with gears interacting with the gear segments, the segments being X-shaped in the grooves on tip cylinder.

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.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the drive; figure 2 is a section aa in figure 1, explaining the location of the rollers in a straight and screw groove; figure 3-section BB in figure 1, the location of the gear segment and the grooves of the cylinder.

На фиг.4 приведена развертка винтового паза, где точки O₁ 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, Ψ - угол подъема винтового паза.Figure 4 shows a scan of the screw groove, where the points O ₁ and O ₂ correspond to the extreme positions of the rollers in the screw groove; the segment O ₂ O ₃ corresponds to the elevation of the screw groove; O ₁ O ₃ - the length of the arc on the piston cylinder, corresponding to the angle of rotation of the tip, Ψ - the angle of elevation of the screw groove.

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.Pistons 2 and 15, similar in design, are installed in the housing 1 of the pneumatic actuator, each of which is made in the form of a glass consisting of a bottom 3 and a cylinder 4. In the cylinder 4, straight 5 and screw 6, 10 grooves are made. The screw grooves 6 and 10 of the pistons 2 and 15 have the opposite direction of rotation. From a turn, the pistons 2 and 15 are fixed by rollers 7 located in straight grooves 5, mounted on the housing 1 and which are restrictive elements. In the screw grooves 6 and 10 are the rollers 16, mounted on the racks 9 of the tip 8.

На цилиндрической поверхности наконечника 8 имеются выполненные напротив пазы 11, на внутренней поверхности которых закреплены расположенные X-образно зубчатые сегменты.On the cylindrical surface of the tip 8, there are grooves 11 opposite the grooves, on the inner surface of which are located X-shaped gear segments.

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.The drive shaft 12 is mounted on the housing 1 perpendicular to the longitudinal axis of the housing and extends inside the grooves 11. The gears 13 are fixed to the shaft 12 and are engaged with the gear segments 14.

Привод работает следующим образом.The drive operates as follows.

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.When pressure is applied to the cavity C, the pistons 2 and 15 move towards each other. The rollers 16, moving along the screw grooves 6 and 10 in the cylinder 4, transmit the rotation through the posts 9 to the tip 8. The opposite direction of the screw grooves 6 and 10 provides the rotation of the tip in one direction. The tip 8 through installed on it X-shaped gear segments 14, which are meshed with the gear wheel 13, transmits rotation to the drive shaft 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.The presence of gearing between the drive shaft and the tip allows, by selecting the gear ratio, fulfilling the condition of the drive shaft turning by the required angle, for example 90 °, to obtain significantly smaller angular displacements of the tip in the circumferential direction.

Это, в свою очередь, дает возможность без изменения габаритов поршня, а лишь увеличив угол наклона винтового паза, получить увеличенный крутящий момент.This, in turn, makes it possible, without changing the dimensions of the piston, but only by increasing the angle of inclination of the screw groove, to obtain increased torque.

Изобретение может быть использовано в устройствах, предназначенных для управления регулирующим органом (например, заслонкой), установленных в магистральных сетях.The invention can be used in devices designed to control a regulatory body (for example, a damper) installed in trunk networks.

Claims

A pneumatic actuator for controlling a rotary-type regulating body, comprising a housing with a reciprocating piston arranged in it in the form of a cup with a bottom, a cylinder with straight and screw grooves, mounted to interact with restrictive elements located in straight grooves, a mechanism transforming the reciprocating movement of the piston into the rotational movement of the regulatory body, consisting of a drive shaft and a tip with racks, kinematically with the racks through screw pairs connected with the piston, characterized in that it is equipped with an additional piston similar to the main, but with the opposite direction of the screw grooves mounted coaxially on the opposite side of the housing, the tip is made in the form of a cylinder with opposite grooves on the side surface, and the drive shaft is perpendicular to the longitudinal axis of the housing inside the grooves and is equipped with gears interacting with the gear segments, the segments being X-shaped in the grooves on the cylinder hednik.