RU2457368C1

RU2457368C1 - Gas drive with efficient selector valve

Info

Publication number: RU2457368C1
Application number: RU2010151581/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Вячеславович Александров (RU); Алексей Вячеславович Александров; Вячеслав Сергеевич Александров (RU); Вячеслав Сергеевич Александров; Владимир Анатольевич Зуйков (RU); Владимир Анатольевич Зуйков; Светлана Вячеславовна Зуйкова (RU); Светлана Вячеславовна Зуйкова; Михаил Николаевич Комаров (RU); Михаил Николаевич Комаров; Елена Владимировна Морозова (RU); Елена Владимировна Морозова
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2012-07-27
Also published as: RU2010151581A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed drive comprises movable case with cylindrical chamber, piston with rod to divide said chamber into auxiliary chamber communicated with gas source on rod side and working chamber on opposite side, selector valve with inlet and outlet control valves arranged aligned with cylindrical chamber to separate working chamber from gas source by inlet seat and inlet gate. Said working chamber is separated from atmosphere by outlet seat and outlet gate coupled with inlet gate. Proposed device comprises also double-ended control device with moving link. Selector valve outlet seat is made in end face of tappet added on piston rod side to communicate with atmosphere via channel in said tappet articulated with control device moving link to interact with outlet gate made integral with inlet gate.

EFFECT: ease of manufacture.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам газовой автоматики, а более конкретно к их исполнительным газовым приводам.The invention relates to gas automation systems, and more particularly to their executive gas drives.

Известны одно- и двухсторонние следящие газовые (гидравлические) приводы с одной и двумя рабочими полостями, давление в которых изменяется с помощью экономичных золотниковых распределителей, обеспечивающих впуск газа в рабочие полости при отсутствии выпуска, а выпуск при отсутствии впуска (см. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. / Т.М.Башта - М.: Машиностроение, - 1967, с.306, рис.237, с.307, рис.239).Single and double-sided gas (hydraulic) gas actuators with one and two working cavities are known, the pressure in which is changed by means of economical spool valves, which allow gas inlet to the working cavities in the absence of outlet and outlet in the absence of inlet (see T.M. Tower Hydraulic drives of aircraft. / T.M.Bashta - M.: Mechanical Engineering, - 1967, p.306, fig. 237, p.307, fig. 239).

Достоинством данных приводов является малый потребляемый расход рабочего тела. Недостатки заключаются в наличии непроизводительных утечек и перетечек через зазоры золотниковой пары «плунжер-втулка», в возможности заклинивания этой пары при использовании в качестве рабочего тела высокотемпературных загрязненных продуктов сгорания топлива и трудоемкости изготовления высокочувствительных приводов с нулевым перекрытием проходных окон втулки поясками плунжера.The advantage of these drives is the low consumption of the working fluid. The disadvantages are the presence of unproductive leaks and overflows through the gaps of the spool-sleeve spool pair, the possibility of jamming of this pair when using high-temperature contaminated fuel combustion products and the laboriousness of manufacturing highly sensitive drives with zero overlap of bushing through-holes with plunger belts.

Данные недостатки в значительной степени устраняются в известном следящем газовом приводе с экономичным клапанным распределителем, содержащим подвижный корпус с цилиндрической камерой, поршень со штоком, разделяющий камеру на расположенную со стороны штока вспомогательную полость, сообщенную с источником газа, а с противоположной стороны рабочую полость, клапанный распределитель с расположенными соосно с цилиндрической камерой впускным и выпускным распределительными клапанами, отделяющими рабочую полость от источника газа с помощью впускного седла и впускного затвора, а от атмосферы с помощью выпускного седла и выпускного затвора, соединенного с впускным затвором (см. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, - 1967, с.313, рис.246).These disadvantages are largely eliminated in the well-known follow-up gas actuator with an economical valve distributor containing a movable housing with a cylindrical chamber, a piston with a rod, dividing the chamber into an auxiliary cavity located on the side of the rod in communication with the gas source, and on the opposite side, the working cavity, valve distributor with inlet and outlet distribution valves located coaxially with the cylindrical chamber, separating the working cavity from the gas source using air intake seat and intake shutter, and from the atmosphere with the exhaust seat and exhaust valve connected to the intake shutter (see TM Bashta. Hydraulic drives of aircraft. - M .: Mechanical Engineering, - 1967, p. 313, Fig. 246).

Для обеспечения двухстороннего действия в данном одностороннем приводе используется дифференциальный поршень с толстым штоком, а положительная кинематическая обратная связь по перемещению затворов распределителя и корпуса привода преобразуется в отрицательную с помощью системы механических поворотных звеньев, соединенных с подвижным звеном устройства управления, расположенным с противоположной стороны от штока поршня.To ensure two-way operation, this one-way drive uses a differential piston with a thick stem, and positive kinematic feedback on the movement of the valves of the distributor and the actuator housing is converted into negative using a system of mechanical rotary links connected to the movable link of the control device located on the opposite side of the rod piston.

Недостатком данного привода, выбранного в качестве прототипа, является трудоемкость изготовления и сборки клапанного распределителя с подвижным впускным затвором, расположенным внутри подвижного седла.The disadvantage of this actuator, selected as a prototype, is the complexity of manufacturing and assembling a valve distributor with a movable intake valve located inside the movable seat.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости изготовления следящих газовых приводов с экономичным клапанным распределителем за счет использования более технологичного распределителя.The objective of the present invention is to reduce the complexity of manufacturing follow-up gas actuators with an economical valve distributor by using a more technological distributor.

Решение данной задачи достигается тем, что в известном следящем газовом приводе с экономичным клапанным распределителем, содержащем подвижный корпус с цилиндрической камерой, поршень со штоком, разделяющий камеру на расположенную со стороны штока вспомогательную полость, сообщенную с источником газа, а с противоположной стороны рабочую полость, клапанный распределитель с расположенными соосно с цилиндрической камерой впускным и выпускным распределительными клапанами, отделяющими рабочую полость от источника газа с помощью впускного седла и впускного затвора, а от атмосферы с помощью выпускного седла и выпускного затвора, соединенного с впускным затвором, двухстороннее устройство управления с подвижным звеном, выпускное седло клапанного распределителя выполнено в торце дополнительно введенного со стороны штока поршня толкателя и сообщено с атмосферой каналом в этом толкателе, соединенным с подвижным звеном устройства управления и взаимодействующим кинематически с выпускным затвором, составляющим одно целое с впускным затвором.The solution to this problem is achieved by the fact that in the well-known follow-up gas actuator with an economical valve distributor containing a movable housing with a cylindrical chamber, a piston with a rod dividing the chamber into an auxiliary cavity located on the side of the rod in communication with the gas source, and on the opposite side the working cavity, valve distributor with inlet and outlet distribution valves located coaxially with the cylindrical chamber, separating the working cavity from the gas source using the inlet about the seat and the intake shutter, and from the atmosphere with the help of the exhaust seat and the exhaust shutter connected to the intake shutter, a two-way control device with a movable link, the exhaust valve seat of the valve distributor is made at the end of the plunger additionally introduced from the piston rod side and is communicated with the atmosphere by the channel in this a pusher connected to the movable link of the control device and interacting kinematically with the exhaust shutter, which is integral with the intake shutter.

Решение данной задачи достигается также и тем, что в описанном выше следящем газовом приводе с экономичным клапанным распределителем вспомогательная полость сообщается с источником газа и атмосферой с помощью такого же клапанного распределителя, что и рабочая полость.The solution to this problem is also achieved by the fact that in the follow-up gas drive with an economical valve distributor described above, the auxiliary cavity communicates with the gas source and the atmosphere using the same valve distributor as the working cavity.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показана схема следящего газового привода с экономичным клапанным распределителем.Figure 1 shows a diagram of a gas follower drive with an economical valve distributor.

Следящий газовый привод с экономичным клапанным распределителем содержит подвижный корпус 1 с цилиндрической камерой 2, поршень 3 со штоком 4, разделяющий камеру на расположенную со стороны штока вспомогательную полость 5, сообщенную с источником газа, а с противоположной стороны рабочую полость 6, клапанный распределитель 7 с расположенными соосно с цилиндрической камерой 2 впускным 8 и выпускным 9 распределительными клапанами, отделяющими рабочую полость 6 от источника газа с помощью впускного седла 10 и впускного затвора 11, а от атмосферы с помощью выпускного седла 12 и выпускного затвора 13, соединенного с впускным затвором 11, двухстороннее устройство управления (УУ) 14 с подвижным звеном 15. Выпускное седло 12 клапанного распределителя 7 выполнено в торце дополнительно введенного со стороны штока 4 поршня 3 толкателя 16 и сообщено с атмосферой каналом 17 в этом толкателе, соединенным с подвижным звеном 15 устройства управления 14 и взаимодействующим кинематически с выпускным затвором 13, составляющим одно целое с впускным затвором 11.The follow-up gas drive with an economical valve distributor comprises a movable housing 1 with a cylindrical chamber 2, a piston 3 with a rod 4, dividing the chamber into an auxiliary cavity 5 located on the side of the rod, connected to the gas source, and on the opposite side, the working cavity 6, valve distributor 7 s positioned coaxially with the cylindrical chamber 2 inlet 8 and outlet 9 distribution valves separating the working cavity 6 from the gas source using the intake seat 10 and the intake shutter 11, and from the atmosphere using the exhaust seat 12 and the exhaust shutter 13 connected to the intake shutter 11, a two-way control device (UU) 14 with a movable link 15. The exhaust saddle 12 of the valve distributor 7 is made in the end face of the piston 3 additionally introduced from the side of the rod 4 of the piston 16 and communicated with the atmosphere channel 17 in this pusher connected to the movable link 15 of the control device 14 and interacting kinematically with the exhaust valve 13, which is integral with the intake valve 11.

Для обеспечения двухстороннего действия данного прямоходового одностороннего газового привода также используется дифференциальный поршень 3 с толстым штоком 4, а расположение толкателя 16 со стороны штока 4 поршня 3 обеспечивает отрицательную кинематическую обратную связь по перемещению затворов 11, 13 и корпуса 1 без использования дополнительной системы механических поворотных звеньев.To ensure the two-way operation of this linear one-way gas drive, a differential piston 3 with a thick stem 4 is also used, and the location of the pusher 16 on the side of the piston rod 4 4 provides negative kinematic feedback on the movement of the valves 11, 13 and the housing 1 without using an additional system of mechanical rotary links .

Описанное выше устройство с подвижным корпусом 1 и неподвижным поршнем 3 работает следующим образом.The device described above with a movable housing 1 and a stationary piston 3 operates as follows.

При перемещении подвижным звеном 15 толкателя 16 от нейтрального положения в положительном направлении в некоторое положение с координатой x, этот толкатель перемещает впускной затвор 11, вызывая повышение давления в рабочей полости 6 и перемещение корпуса 1 вместе с жестко связанным с ним впускным седлом 10 в том же направлении в положение с координатой Xц, при котором результирующая сила давления на корпус 1 уравновесит действующую на него силу внешней нагрузки, а площади впуска газа в рабочую полость 6 и выпуска из нее станут равными нулю. Это положение благодаря отрицательной кинематической обратной связи будет устойчивым, поскольку дальнейшее движение корпуса 1 вместе с впускным затвором 11 от данного положения приводит к понижению давления в рабочей полости 6, вследствие выпуска из нее газа через отверстие между выпускным затвором 13 и выпускным седлом 12 при отсутствии впуска, а движение корпуса 1 в обратном направлении от этого положения приводит к повышению давления в рабочей полости 6, вследствие впуска в нее газа через отверстие между впускным седлом 10 и впускным затвором 11 при отсутствии выпуска.When the pusher 16 is moved by the movable link 15 from the neutral position in the positive direction to a certain position with the coordinate x, this pusher moves the inlet shutter 11, causing an increase in pressure in the working cavity 6 and movement of the housing 1 together with the inlet seat 10 rigidly connected to it in the same direction to the position with the coordinate Xc, in which the resulting pressure force on the housing 1 will balance the external load acting on it, and the area of gas inlet into the working cavity 6 and exhaust from it will become equal to zero. This position due to the negative kinematic feedback will be stable, since the further movement of the housing 1 together with the intake valve 11 from this position leads to a decrease in pressure in the working cavity 6, due to the release of gas from it through the hole between the exhaust valve 13 and the exhaust seat 12 in the absence of an intake and the movement of the housing 1 in the opposite direction from this position leads to an increase in pressure in the working cavity 6, due to the inlet of gas into it through the hole between the inlet seat 10 and the inlet shutter rum 11 in the absence of release.

Перемещение подвижного звена 15 вместе с выпускным седлом 12 от нейтрального положения в отрицательном направлении вызовет понижение давления в заполненной рабочей полости 6 и перемещение корпуса 1 вместе с впускным седлом 10 и затворами 11, 13 в соответствующее устойчивое положение, при котором также результирующая сила давления на корпус уравновесит силу нагрузки, а площади впуска и выпуска станут равными нулю.Moving the movable link 15 together with the exhaust seat 12 from the neutral position in the negative direction will cause a decrease in pressure in the filled working cavity 6 and move the housing 1 together with the intake seat 10 and the shutters 11, 13 to the corresponding stable position, at which the resulting pressure force on the housing will balance the force of the load, and the intake and exhaust areas will become equal to zero.

Наличие впуска газа в рабочую полость 6 при отсутствии выпуска и выпуска при отсутствии впуска в процессе функционирования данного одностороннего следящего привода свидетельствует о его экономичности, которая, как и у прототипа, оказывается особенно высокой при использовании в качестве рабочего тела несжимаемой жидкости.The presence of a gas inlet to the working cavity 6 in the absence of exhaust and exhaust in the absence of an inlet during the operation of this one-sided servo drive indicates its efficiency, which, like the prototype, is especially high when using an incompressible fluid as a working fluid.

Следует отметить, что если в рассмотренном следящем газовом приводе закрепить корпус на неподвижном основании и выполнить поршень подвижным, то замкнутый кинематической обратной связью следящий привод превращается в разомкнутый, работающий чаще всего в релейном двухпозиционном режиме с позиционированием поршня на упорах и различными временами перемещения поршня в прямом и обратном направлениях.It should be noted that if in the considered follow-up gas drive the housing is fixed on a fixed base and the piston is movable, then the follow-up drive closed by kinematic feedback turns into an open, working most often in two-position relay mode with piston positioning on stops and various times of piston movement in direct and the opposite directions.

Наиболее высокую симметричность по временам срабатывания обеспечивают замкнутые обратной связью и разомкнутые двухсторонние газовые приводы, которые для снижения трудоемкости изготовления могут быть снабжены описанными выше экономичными клапанными распределителями.The highest symmetry in response times is provided by closed-loop feedback and open-ended double-sided gas drives, which can be equipped with the economical valve distributors described above to reduce the complexity of manufacturing.

На фиг.2 показана схема двухстороннего следящего газового привода, отличающегося от аналогов тем, что в описанном выше следящем газовом приводе с экономичным клапанным распределителем, содержащем подвижный корпус 1 с цилиндрической камерой 2, поршень 3 со штоком 4, разделяющий камеру 2 на расположенную со стороны штока 4 вспомогательную полость 5, а с противоположной стороны рабочую полость 6, сообщенную с источником газа и атмосферой с помощью клапанного распределителя 7, вспомогательная полость 5 сообщена с источником газа и атмосферой с помощью такого же клапанного распределителя 8, что и рабочая полость.Figure 2 shows a diagram of a two-way follow-up gas drive, which differs from analogues in that in the above-described follow-up gas drive with an economical valve distributor containing a movable housing 1 with a cylindrical chamber 2, a piston 3 with a rod 4, dividing the chamber 2 on the side rod 4 auxiliary cavity 5, and on the opposite side, the working cavity 6 in communication with the gas source and the atmosphere using the valve distributor 7, the auxiliary cavity 5 is in communication with the gas source and the atmosphere with power of the same valve distributor 8 as the working cavity.

В заявленных устройствах используется более технологичный экономичный клапанный распределитель, в котором составляющие одно целое впускной и выпускной затворы, как и в известных приводах с неэкономичными клапанными распределителями, могут быть выполнены в виде простого шарика, обладающего к тому же способностью самоустанавливаться потоком газа на впускном и выпускном седлах, что снижает требования к точности изготовления деталей распределителя и повышает надежность функционирования газовых приводов.The claimed devices use a more technologically advanced economical valve distributor, in which the inlet and outlet valves, which are integral with one another, as well as in the known drives with uneconomical valve distributors, can be made in the form of a simple ball, which also has the ability to self-adjust the gas flow at the inlet and outlet saddles, which reduces the requirements for precision manufacturing of parts of the distributor and increases the reliability of the operation of gas drives.

Claims

1. A gas drive with an economical valve distributor, comprising a movable housing with a cylindrical chamber, a piston with a rod, dividing the chamber into an auxiliary cavity located on the side of the rod in communication with the gas source, and on the opposite side, a working cavity, a valve distributor with coaxially arranged with the cylindrical chamber inlet and outlet control valves separating the working cavity from the gas source using the intake seat and the intake shutter, and from the atmosphere using the exhaust a seat and an exhaust valve connected to the inlet shutter, a two-way control device with a movable link, characterized in that the exhaust valve valve seat is made at the end of the plunger additionally introduced from the piston rod side and is connected to the atmosphere by a channel in this pusher connected to the movable link of the control device and kinematically interacting with an exhaust shutter that is integral with the intake shutter.

2. The gas actuator according to claim 1, characterized in that the auxiliary cavity is in communication with the gas source and the atmosphere using the same valve distributor as the working cavity.