Электропневматический преобразователь

 

Изобретение относится к пневматическому оборудованию и может быть использовано в различных отраслях промышленности для преобразования управляющего электрического сигнала в пневматический сигнал, пропорциональный по давлению управляющему электросигналу, например, для автоматизации процессов шлифования, резания, нанесения покрытий, искусственной вентиляции легких и др. Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия и точности работы. Поставленная цель достигается тем, что электропневматический преобразователь снабжен ускорительным клапаном в виде подпружиненного запорного органа. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пневматическому оборудованию и может быть использовано в различных отраслях промышленности для преобразования управляющего электрического сигнала в пневматический сигнал, пропорциональный по давлению управляющему электросигналу, например, для автоматизации процессов шлифования, резания, нанесения покрытий, искусственной вентиляции легких и др.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия и точности работы.

Поставленная цель достигается тем, что электропневматический преобразователь снабжен ускорительным клапаном в виде подпружиненного запорного органа.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электропневматический преобразователь, общий вид (продольный разрез); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, с дополнительным каналом сброса.

Электропневматический преобразователь содержит управляющий электромагнит 1 с завешенным на пружинах якорем 2, упором 3 и толкателем 4. На толкателе 4, жестко соединенном с якорем 2, установлена заслонка 5. В корпусе 6 преобразователя выполнена камера управления 7 с соплом 8, входным дроссельным отверстием 9 и управляющей мембраной 10 с жестким центром, опирающимся на седло 11 клапана сброса в атмосферу. Седло 11 установлено на мембране 12. Затвор 13 клапана сброса в атмосферу и затвор 14 входного клапана установлены на общем штоке 15. В штоке 15 и затворе 13 выполнено сквозное отверстие 16. Седло 17 входного клапана установлено в корпусе 6. На штоке 15 жестко закреплен подпружиненный разгрузочный поршень 18, образующий с расточкой в корпусе 6 разгрузочную камеру 19. В корпусе 6 выполнены отверстия: атмосферное 20, выходное 21, входное 22. Выходное отверстие 21 соединено каналом 23 с полостью под мембраной 12. Входное отверстие 22 соединено с входным дроссельным отверстием 9 в камеру управления 7 каналом 24 с дросселем 25. На корпусе 6 установлен ускорительный клапан 26 в виде подпружиненного запорного органа 27, который образует подклапанную 28 и надклапанную 29 камеры ускорительного клапана и перекрывает отверстие 30 подвода давления, соединенное с каналом 24. В корпусе 6 преобразователя выполнен канал 31 для соединения камеры управления 7 с подклапанной камерой 28 и дроссельное отверстие 32 для соединения камеры управления 7 с надклапанной камерой 29 ускорительного клапана 26. В корпусе 6 преобразователя и корпусе ускорительного клапана 26 выполнен дополнительный канал сброса 33 для дополнительного соединения надклапанной камеры 29 с камерой управления 7. В дополнительном канале сброса 33 установлен подпружиненный обратный клапан 34.

Электропневматический преобразователь работает следующим образом.

Давление питания (входное давление) подается через входное отверстие 22 к затвору 14 и седлу 17 входного клапана, а также через канал 24, дроссель 25 и входное дроссельное отверстие 9 в камеру управления 7 и через отверстие 30 подвода давления - к подпружиненному органу 27 ускорительного клапана 26. Электрический сигнал управления подается на управляющий электромагнит 1. При этом завешенный на пружинах якорь 2 притягивается к упору 3 и перемещает вниз толкатель 4 с заслонкой 5. Заслонка 5, перекрывая сопло 8, увеличивает давление в камере управления 7. Давление увеличивается и в подклапанной камере 28 ускорительного клапана 26, соединенной с камерой управления 7 каналом 31. Давление в надклапанной камере 29 ускорительного клапана 26 растет медленнее, чем в подклапанной камере 28, т. к. первая соединена с камерой управления 7 дроссельным отверстием 32. При создании в камере управления 7 давления, достаточного для перемещения подпружиненного запорного органа 27, последний открывает отверстие 30 подвода давления и входное давление из отверстия 22 через канал 24 с дросселем 25, отверстие 30, подклапанную камеру 28 и канал 31 подается в камеру управления 7, обеспечивая в ней резкий набор давления. Увеличение давления также и в надклапанной камере 29 обеспечивает своевременное срабатывание подпружиненного запорного органа 27 на перекрытие отверстия 30 подвода давления. Таким образом, посредством ускорительного клапана 26 происходит резкое увеличение давления в камере управления 7. Управляющая мембрана 10, перемещаясь вниз пропорционально росту давления в камере управления 7, давит на седло 11 клапана сброса в атмосферу, установленное на мембране 12. Перемещение вниз седла 11 вызывает перемещение затвора 13 клапана сброса в атмосферу и установленного с ним на общем штоке 15 затвора 14 входного клапана и подпружиненного разгрузочного поршня 18. Седло 17 входного клапана открывается, обеспечивая в выходном отверстии 21 давление пропорциональное электрическому сигналу управления. При увеличении тока электрического сигнала управления, подаваемого на электромагнит 1, происходит дальнейшее перемещение вниз заслонки 5 и увеличение давления в камере управления 7, что вызывает дальнейший ход вниз управляющей мембраны 10, и соответственно, затвора 14 входного клапана, зазор между которым и седлом 17 увеличивается, что обеспечивает увеличение давления на выходе 21 пропорциональное увеличению тока электрического сигнала управления. Максимальное увеличение тока электрического сигнала управления, обусловленное характеристиками электронной системы, обеспечивает получение на выходе 21 давления равного давлению питания на входе 22.

При уменьшении тока электрического сигнала управления, подаваемого на электромагнит 1, зазор между завешенным на пружинах якорем 2 и упором 3 увеличивается. При этом происходит перемещение вверх толкателя 4 и заслонки 5. Зазор между заслонкой 5 и соплом 8 увеличивается, что вызывает снижение давления в камере управления 7. Управляющая мембрана 10 и седло 11 клапана сброса в атмосферу, установленное на мембране 12, резко перемещаются вверх под воздействием выходного давления, поскольку выходное отверстие 21 соединено с полостью под мембраной 12 каналом 23. Образуется зазор между седлом 11 и затвором 13 клапана сброса в атмосферу. Происходит сброс выходного давления через канал 23, зазор между затвором 13 и седлом 11, выхлопное отверстие в седле 11 и атмосферное отверстие 20. При этом давление в разгрузочной камере 19 уравнивается с давлением сброса за счет сквозного осевого отверстия 16 в штоке 15 и затворе 13 клапана сброса в атмосферу. Когда давление в камере управления 7 становится равным выходному, движение мембраны 12 с седлом 11 вверх прекращается и затвор 13 клапана сброса в атмосферу запирает седло 11 под воздействием перемещающегося вверх затвора 14 входного клапана, соединенного с затвором 13 общим штоком 15. Перемещение вверх затвора 14 обусловлено разностью входного и выходного давлений, действующих с противоположных сторон на поверхности затвора 14 входного клапана, и усилием пружины в разгрузочной камере 19. Рабочий зазор входного клапана между затвором 14 и седлом 17 уменьшается, обеспечивая снижение выходного давления в отверстии 21, пропорциональное уменьшению тока электрического сигнала управления. Равенство давлений в клапане сброса в атмосферу и разгрузочной камере 19, обусловленное соединением их друг с другом сквозным осевым отверстием 16 в штоке 15 и затворе 13 клапана сброса в атмосферу, обеспечивает стабильное положение затворов 13 и 14 относительно седел 11 и 17 соответственно, т. к. препятствует отбрасыванию указанных затворов вниз давлением сброса, возникающим в клапане сброса в атмосферу при уменьшении тока управления. Таким образом обеспечивается снижение гистерезиса характеристики Р= f(J) за счет более точной отработки давления на выходе 21 преобразователя.

При снижении тока управляющего сигнала до нуля происходит полное запирание затвором 14 седла 17, т. е. снижение давления на выходе 21 до нуля при наличии давления питания на входе 22.

При работе электропневматического преобразователя в цикличном режиме задания тока электрического сигнала управления с большой частотой (набор - сброс - набор - сброс-. . . ) происходят резкие изменения давления в камере управления 7. При этом набор давления происходит как описано выше. При резком сбросе давления из камеры управления 7 открывается подпружиненный обратный клапан 34, что обеспечивает резкий сброс давления по дополнительному каналу сброса 33 из надклапанной камеры 29 ускорительного клапана 26 в камеру управления 7 и далее в атмосферу через открытое сопло 8. Быстрое опорожнение надклапанной камеры 29 ускорительного клапана 26 обеспечивает срабатывание последнего при следующем наборе давления.

(56) Преобразователь фирмы "Ноrton Маnufacturing" США, журнал "Нydraulics of Рneumatic", ноябрь 1986, N-Т-11, стр. 19.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий управляющий электромагнит с заслонкой над соплом, корпус с каналами входа и выхода среды, камеру управления, соединенную каналом с дросселем в нем с каналом входа, клапан сброса в атмосферу и входной клапан, затворы которых расположены на общем штоке, и разгрузочную камеру, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности в работе, преобразователь снабжен ускорительным клапаном в виде подпружиненного запорного органа, установленного в дополнительной полости корпуса и разделяющего ее на подклапанную и надклапанную камеры, с каналом входа в подклапанную камеру и соединенными с камерой управления каналом выхода из подклапанной камеры и дроссельным каналом в надклапанную камеру, а в штоке и затворе клапана сброса в атмосферу выполнено сквозное осевое отверстие, соединяющее разгрузочную камеру с выхлопным отверстием седла в клапане сброса в атмосферу.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в ускорительном клапане выполнен дополнительный канал с обратным клапаном, соединяющий надклапанную камеру с камерой управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3