Мембранный привод

Изобретение относится к области машиностроения, гидравлическим и пневматическим приводам, работающим от воздействия газа или жидкости. Мембранный привод содержит корпус с рабочей камерой, ограниченной двумя мембранами с большим и меньшим по площади жесткими центрами, соединенными со штоком. На штоке над меньшим жестким центром с внешней стороны рабочей камеры установлена пластина площадью, превышающей площадь большего жесткого центра. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей работы мембранных приводов путем обеспечения перемещения рабочего органа при увеличении давления питания рабочей среды в две стороны от исходного положения без изменения габаритных размеров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, гидравлическим и пневматическим приводам, работающим от воздействия газа или жидкости.

Наиболее эффективно применение устройства, осуществляющего возвратно-поступательное движение рабочего органа при увеличении давления питания привода.

Известен мембранный привод с одной мембраной (см. Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. М.: Машиностроение, 1964, с. 275-280), под которую подается рабочая среда. Мембрана соединена через закрепленный на ней жесткий центр со штоком, выполняющим функцию подвижного рабочего органа. Привод работает следующим образом. При повышении давления рабочей среды мембрана прогибается, перемещая шток. Величина перемещения штока определяется силовым воздействием на мембрану от величины давления рабочей среды. Для мембраны с жестким центром силовое воздействие F определяется произведением давления p на эффективную площадь в соответствии с известным (см. Сысоев С.Н. Элементы гидравлического и пневматического оборудования: Учеб. пособие / Владим. гос. ун-т; Владимир, 2001, с. 32) выражением:

,

где: R - радиус мембраны; r - радиус жесткого центра.

Величина перемещения подвижного рабочего органа в данных устройствах задается перед началом работы только величиной давления рабочей среды, что ограничивает функциональные возможности привода и область его применения.

Известен мембранный привод (см. Сысоев С.Н. Элементы гидравлического и пневматического оборудования: Учеб. пособие / Владим. гос. ун-т; Владимир, 2001, с. 80-83), применяемый в элементах УСЭППА. В устройстве рабочая камера ограничена мембранами, имеющими разные по площади жесткие центры, соединенные штоком, выполняющим функцию рабочего органа. При увеличении давления питания в рабочей камере шток перемещается в направлении жесткого центра с большей площадью. Реализация перемещения штока в направлении исходного положения осуществляется уменьшением давления питания в рабочей камере, для чего требуется сигнал управления на распределительную аппаратуру. Это усложняет, систему управления и снижает быстродействие.

Известен мембранный привод (см. АС №427206, Бондарчука Л.С. и др., опубл. 05.05.74 г., БИ №17), в котором используют одну мембрану и дополнительную рабочую камеру.

Устройство выполнено с возможностью соединения и разъединения надмембранной полости с дополнительной пневмолинией давления рабочей среды. Это позволяет увеличивать усилие возврата штока при снятии избыточного давления в подмембранной полости. Реализация данной функции осуществляется приводным механизмом двухстороннего действия, что усложняет конструкцию, систему управления и снижает быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности из известных является мембранный привод (см. патент №143729, Сысоева С.Н. и др., опубл. 27.07.2014 г., Бюл. №21), в котором используют две мембраны с жесткими центрами, а в процессе функционирования используют изменение эффективной площади его мембран. Данный привод является частью системы приводов и работает совместно с камерным приводом. В известных мембранных приводах повышение давления рабочей среды в рабочей камере сразу же приводит к перемещению подвижного рабочего органа. В устройстве перемещение подвижного органа начинается только при достижении в рабочей камере определенного давления, что определяет его конструктивное исполнение. Привод выполнен в виде корпуса с рабочей камерой, ограниченной двумя мембранами с жесткими центрами, соединенными со штоком. Причем площади жестких центров в исходном положении одинаковы, а один из них выполнен из двух составных частей с возможностью разъединения при определенном силовом воздействии на него от давления рабочей среды. Части жесткого центра удерживаются от разъединения магнитной защелкой. При подаче рабочей среды в рабочую камеру первоначально шток не перемещается, так как эффективные площади мембран одинаковы и силовые воздействия на него с противоположных сторон от мембран равны. При достижении в рабочей камере определенного давления рабочей среды силовое воздействие от него разъединяет части жесткого центра и эффективная площадь мембраны уменьшается. Это приводит к перемещению штока в направлении мембраны с большим по площади жестким центром.

В данном устройстве расширяются функциональные возможности привода за счет организации дополнительной зависимости величины силового воздействия на шток от давления рабочей среды в рабочей камере.

Однако устройство выполняет функцию только перемещения штока в одну сторону при увеличении давления рабочей среды в рабочей камере, что ограничивает его функциональные возможности.

Таким образом, данное устройство и все известные не могут выполнять функцию перемещения рабочего органа в прямом и обратном направлении от исходного положения при увеличении давления питания рабочей среды в рабочей камере, что ограничивает функциональные возможности мембранного привода.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей мембранных приводов путем обеспечения возвратно-поступательного перемещения рабочего органа без изменения габаритных размеров устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в мембранном приводе, содержащем корпус с рабочей камерой, ограниченной двумя мембранами с большим и меньшим по площади жесткими центрами, соединенными со штоком, на штоке над меньшим жестким центром с внешней стороны рабочей камеры установлена пластина площадью, превышающей площадь большего жесткого центра.

В мембранном приводе пластина может быть установлена на штоке с возможностью перемещения вдоль него, фиксации положения и регулирования расстояния до мембраны.

Пример применения предлагаемого устройства в мембранном приводе представлен на фиг. 1, 2. На фиг. 1, поз. а, б, в, г, д, показаны этапы работы устройства. На фиг. 2 показан график зависимости положения X штока в зависимости от давления p в рабочей камере.

Устройство (фиг. 1, поз. а) состоит из корпуса 1 с рабочей камерой, ограниченной верхней 2 и нижней 3 мембранами. Мембраны соединены со штоком 4. Нижняя мембрана 3 выполнена с жестким центром 5, закрепленным на штоке 4, а верхняя мембрана выполнена с жестким центром 6, площадь которого меньше площади жесткого центра 5. Над мембраной 2 на штоке 4 размещена пластина 7 площадью больше площади жесткого центра 5, установленная с возможностью перемещения вдоль него. Ограничителем 8 регулируют расстояние l от пластины 7 до мембраны 2.

В исходном положении ограничителем 8 настраивают требуемое положение пластины 7 относительно мембраны 2. Когда пневматическое давление в рабочей камере равно нулю, шток 4 занимает исходное положение относительно корпуса.

При повышении пневматического давления в рабочей камере, например, до p1 (фиг. 1, поз. б), так как эффективная площадь нижней мембраны больше эффективной площади верхней, шток 4 перемещается вниз на величину +x1.

Дальнейшее повышение величины давления до p2 (фиг. 1, поз. в) приводит к увеличению хода +x2 штока. При этом верхняя мембрана, изгибаясь, касается пластины 7.

Увеличение давления до p3 (фиг. 1, поз. г) приводит к увеличению площади контакта пластины 7 с мембраной 2, увеличению ее эффективной площади. Сначала к шток прекращает перемещение вниз, а затем перемещается вверх к исходному положению относительно корпуса.

Дальнейшее повышение давления до p4 (фиг. 1, поз. д) приводит к перемещению штока 4 вверх относительно его исходного положения на величину -x3.

В данном приводе в процессе его работы изменяется эффективная площадь мембран. Это приводит к тому, что при повышении давления в рабочей камере шток перемещается сначала в одну сторону, а затем возврат и перемещение в другую сторону от исходного положения.

Таким образом, расширяются функциональные возможности работы мембранных приводов путем обеспечения перемещения рабочего органа при увеличении давления питания рабочей среды в две стороны от исходного положения без изменения габаритных размеров.

В лаборатории СКБ «Поиск» Владимирского государственного университета исследован предлагаемый мембранный привод. Моделирование, макетирование, натурные исследования показали его промышленную применимость и эффективность.

1. Мембранный привод, содержащий корпус с рабочей камерой, ограниченной двумя мембранами с большим и меньшим по площади жесткими центрами, соединенными со штоком, отличающийся тем, что на штоке над меньшим жестким центром с внешней стороны рабочей камеры установлена пластина площадью, превышающей площадь большего жесткого центра.

2. Мембранный привод по п. 1, отличающийся тем, что пластина установлена на штоке с возможностью перемещения вдоль него, фиксации положения и регулирования расстояния до мембраны.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к гидравлическим клапанам. Устройство для использования с гидравлическими клапанами содержит: электрический регулятор потока, содержащий ведущий шток; первый поршень.

Группа изобретений относится к тормозному устройству для железнодорожных транспортных средств, а именно к рабочему блоку рельсового распределителя тормоза. Рабочий блок рельсового распределителя по первому варианту содержит корпус, канал для зарядного клапана и канал для клапана ускоренного растормаживания.

Изобретение относится к устройствам, системам и способам для систем управления процессом испытания, в частности, к устройствам, системам и способам для испытания системы аварийного останова в составе технологического оборудования или для испытания компонентов такой системы в составе технологического оборудования.

Изобретение относится к регуляторам расхода жидкости и может быть использовано в нефтяной промышленности. .

Изобретение относится к предохранительному приводному устройству с контуром аварийной защиты и может быть использовано в противопожарных и мониторинговых системах, используемых в сфере кондиционирования воздуха, нагрева и вентиляции.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначена для использования в регенеративной термической окислительной установке. .

Изобретение относится к противопожарному оборудованию, а именно к устройствам управления подачей рабочей огнегасительной среды при тушении пожара. .

Клапан // 2282770
Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к устройствам трубопроводной арматуры пара, воды, других газов и жидкостей, и предназначено для использования в приводной арматуре всех типов в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к приводам трубопроводной запорной арматуры. Двухскоростной ручной привод запорной арматуры содержит корпус (1), крышку (2), планетарный механизм, включающий коронное колесо (3), сателлиты (4), оси сателлитов (5), водило (6) и центральную вал-шестерню (7), переключатель скорости, состоящий из фланца центральной вал-шестерни (8) с отверстиями, число которых равно числу сателлитов (4), и головок осей сателлитов (9), размеры которых соответствуют размерам отверстий фланца (8), фиксатор положения переключателя скорости (10), маховик (11) и подшипник скольжения (12). Упрощение конструкции привода и снижение его осевого размера и массы достигается выполнением переключателя скорости в виде узкого фланца центральной вал-шестерни (8) с отверстиями и использованием в качестве элементов переключателя скорости головок осей сателлитов (9), а также выполнением фиксатора положения переключателя скорости (10) в виде одного разомкнутого упругого кольца, расположенного в кольцевой канавке водила (6) планетарного механизма. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство регулирования текучей среды содержит регулирующий клапан, имеющий вход, выход и клапанный канал, расположенный между ними. Привод соединен с регулирующим клапаном и содержит тарелку клапана, которая смещается вдоль продольной оси для открывания и закрывания устройства регулирования текучей среды. Тарелка клапана содержит уплотняющую поверхность, расположенную смежно с внешним радиальным краем тарелки клапана, и уплотняющая поверхность выполнена с возможностью герметического прилегания к клапанному каналу в закрытом положении. Тарелка клапана содержит расположенную внутри уплотняющей поверхности срединную поверхность, в которой сформирован паз или выступ. Паз проходит вдоль оси паза, пролегающей вдоль срединной поверхности перпендикулярно продольной оси, и ось паза изогнута, если рассматривается вдоль продольной оси. Выступ пролегает вдоль продольной оси к каналу клапана. Тарелка клапана содержит проток тарелки, продольно пролегающий через нее. Первый конец протока тарелки расположен смежно со срединной поверхностью между уплотняющей поверхностью и пазом или выступом. Улучшается регулирование пропускной способности регулятора. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение относится к электромагнитному клапану (200) для клапана (103) бака системы подачи топлива (100) газобаллонного транспортного средства, включающему катушку (202) электромагнита с внутренним замыкающим элементом (207) и якорь (201) электромагнита, выполненный с возможностью перемещения в аксиальном направлении во внутреннем замыкающем элементе (207). Якорь (201) электромагнита состоит из якоря (205), уплотнительного элемента (204), который расположен между якорем (205) и топливопроводом (208с), и противоположного полюса (206), прилегающего к уплотнительному элементу (204). Настоящее изобретение относится, далее, к такому клапану (103) бака и системе подачи топлива (100) с таким электромагнитным клапаном (200). Технический результатом является обеспечение простой и компактной конструкции электромагнитного клапана, малое потребление мощности и защита от воздействия внешних сил. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

Система управления текучей средой содержит корпус с входным каналом, находящимся в гидравлическом сообщении с выходным каналом. Положение дроссельного поршня в корпусе управляет потоком текучей среды от входного канала к выходному каналу. Контроллер, присоединенный к корпусу, имеет исполнительный привод, соединенный с рычажным механизмом, который соединен с дроссельным поршнем. Используя исполнительный привод и рычажный механизм, контроллер позиционирует дроссельный поршень в корпусе, чтобы управлять потоком текучей среды от входного канала к выходному каналу. Технический результат заключается в повышении эффективности управления текучей средой. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к приводному блоку, предназначенному, в частности, для приведения в действие клапанов регулирования расхода. Технический результат заключается в повышенной простоте обслуживания и управления для обеспечения повышенной технологической безопасности установок, которые снабжены такими приводными блоками. Приводной блок предназначен для приведения в действие клапанов регулирования расхода и содержит корпус, электрический вход, электромеханический преобразовательный узел, механический выход и электронный контроллер. Контроллер содержит электронный дисплей и входной блок с набором кнопок, проходящих в корпус, расположенных смежно с дисплеем и выполненных с возможностью нажатия с преодолением действия возвратного устройства. Блок содержит бесконтактные переключатели, приводимые в действие кнопками. Положениям кнопки, приводящей в действие переключатели, соответствуют механические упоры, выполненные независимо от переключателей. Распределение переключательных функций, действующих в контроллере, по отдельным кнопкам может быть изменено. Дисплей содержит зону рабочей информации и по меньшей мере одну зону информации о приведении в действие, смежную с кнопками, при этом текущее распределение функций по отдельным кнопкам отображено в указанной зоне информации о приведении в действие. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к клапанам перепада давления. Клапан, имеющий клапанную часть в корпусе, содержащем проточный канал от впускного отверстия для текучей среды до выпускного отверстия для потока, седло клапана, расположенное внутри указанного проточного канала, и конус клапана, выполненный с возможностью изменения положения. Указанное положение задает отверстие клапана, представляющее собой отверстие между седлом клапана и конусом клапана. Клапан дополнительно содержит мембрану, выполненную с возможностью прогиба под действием перепада давления на мембране, первое средство и второе средство для передачи давлений на противоположные стороны мембраны. К клапану присоединен вспомогательный клапан, соединенный с возможностью открытия и закрытия с одним из указанных первого средства и второго средства. Когда вспомогательный клапан закрыт, давление передается только на одну из двух противоположных сторон мембраны. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к силовым приводам. Приводное устройство с энергоаккумуляторами содержит электродвигатель, контроллер привода, датчики конечного положения, блок управления приводом, основной энергоаккумулятор, блок управления энергоаккумулятором, понижающий и повышающий преобразователи энергоаккумулятора. Дополнительно введены повышающий преобразователь привода с блоком управления, датчик Холла, соединенный с контроллером привода и блоком управления повышающим преобразователем привода. Мостовой преобразователь соединен с повышающим преобразователем привода, контроллером привода и электродвигателем. Приводное устройство снабжено дополнительным энергоаккумулятором, включенным параллельно основному. Каждый энергоаккумулятор содержит генератор тестовых напряжений, разъединитель, электронный ключ, соединенный с повышающим преобразователем привода и через разъединитель с емкостным накопителем энергоаккумулятора. Повышается КПД приводного устройства. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к уравновешенным редукционным клапанам. Уравновешенный редукционный клапан содержит корпус клапана с впускным и выпускным патрубками для текучей среды, седло клапана, помещенное внутрь канала для текучей среды, саморегулируемую заглушку клапана, стопорное кольцо. Саморегулируемая заглушка клапана частично помещена внутрь канала для текучей среды, содержит расточенное отверстие и взаимодействует с седлом клапана так, чтобы по выбору открывать или закрывать канал для текучей среды. Стопорное кольцо, частично помещенное в расточенное отверстие саморегулируемой заглушки клапана и для функционального соединения саморегулируемой заглушки клапана со штоком клапана имеющее шаровой сегмент, при этом в стопорном кольце имеется выемка для принятия шарового сегмента штока клапана. Причем стопорное кольцо состоит из основания и цилиндрического корпуса, соединенного с основанием при помощи фиксатора, причем цилиндрический корпус содержит фланец, выступающий по радиусу с конца цилиндрического корпуса, расположенного против основания, и верхнюю поверхность, причем шаровой сегмент штока клапана соприкасается по меньшей мере с одним краем верхней поверхности цилиндрического корпуса. Уравновешивающий канал обеспечивает гидравлическую связь между каналом для текучей среды и камерой. Саморегулируемая заглушка клапана автоматически вращается вокруг шарового сегмента штока клапана, с тем чтобы достичь подгонки и герметичного сцепления тарелки саморегулируемой заглушки клапана с седлом клапана. Способ автоматического регулирования заглушки клапана для использования с устройством регулирования текучей среды, отличающийся тем, что устройство регулирования текучей среды состоит из впускного и выпускного патрубков, заглушки клапана, приспособленной для смещения относительно седла клапана, контролируя таким способом поток текучей среды между впускным и выпускным патрубками, расположенными внутри регулятора. Способ включает частичное помещение стопорного кольца в расточенное отверстие заглушки клапана, соединение заглушки клапана со штоком клапана, имеющим гибкую часть, при помощи стопорного кольца, при этом на стопорном кольце имеется выемка для принятия гибкой части штока клапана; формирование зазора клапана между фланцем цилиндрического корпуса стопорного кольца и саморегулируемой заглушкой; помещение смещающего элемента внутрь зазора и автоматическое регулирование заглушки клапана вокруг гибкой части штока клапана с целью достижения подгонки и герметичного сцепления тарелки саморегулируемой заглушки клапана с седлом клапана. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, гидравлическим и пневматическим приводам, работающим от воздействия газа или жидкости. Мембранный привод содержит корпус с рабочей камерой, ограниченной двумя мембранами с большим и меньшим по площади жесткими центрами, соединенными со штоком. На штоке над меньшим жестким центром с внешней стороны рабочей камеры установлена пластина площадью, превышающей площадь большего жесткого центра. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей работы мембранных приводов путем обеспечения перемещения рабочего органа при увеличении давления питания рабочей среды в две стороны от исходного положения без изменения габаритных размеров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх