Пневмоклапаны с электромагнитным управлением

В системах пневмоавтоматики широко применяются распределительные клапаны с электромагнитным управлением.

На рис. 14 приведена принципиальная схема пневмопривода с распределением плоскими клапанами с резиновыми затворами. Открытие (утапливание) клапанов 1 и 3 осуществляется электромагнитом 4 через рычаг 2 и закрытие — пружинами 7. При утапливании левого клапана 1 и освобождении правого клапана 3 левая полость пневмоцилиндра 6 соединяется с магистралью 5 питания сжатым воздухом, а правая — с атмосферой и наоборот. Применяются клапаны прямого действия и с серводействием (двухступенчатые клапаны).

На рис. 15, а приведена схема двухпозиционного клапанного распределителя (пневмокрана) с электромагнитным сервоприводом.

Запорный узел этого распределителя состоит из двух клапанов (затворов), один из которых 2, нагруженный пружиной 1, является собственно распределителем, а второй 3, связанный с якорем 6 электромагнита 5, — вспомогательным клапаном (клапаном-пилотом), управляющим основным клапаном 2.

При подаче напряжения на обмотку электромагнита 5 его якорь 6 переместится, преодолевая усилие пружины 7 вправо, в результате правый затвор вспомогательного клапана 3 сядет на седло 4, отойдя от седла 8, выполненного в основном клапане 2 (рис. 15, а). При этом воздух под давлением поступит в камеру с и, действуя на правый торец основного клапана 2, переместит его влево, соединив канал питания а с каналом потребителя b и перекрыв одновременно проход к каналу d, ведущему в атмосферу.

После обесточивания обмоток электромагнита 5 его якорь 6 под действием пружины 7 переместится влево, в результате связанный с ним затвор вспомогательного клапана 3 отойдет от седла 4 и соединит камеру с с атмосферой. Это позволит пружине 1 возвратить основной клапан 2 в исходное (правое) положение (рис. 15, б). При этом клапан 3 сядет на седло 8, перекрывая доступ воздуха из канала питания а в камеру с.

Рис. 14. Схема пневмопривода с распределением плоскими клапанами

Распространены пневмораспределители с плоским распределительным элементом (золотником), которые выполняются с различным (ручным, пневматическим и электрическим) управлением. Конструктивно эти золотники подобны аналогичным золотникам гидросистем.

Рис. 15. На рис. 15, а приведена схема двухпозиционного клапанного распределителя; на рис. 15, б - с электромагнитным сервоприводом

Управление этими распределителями осуществляется, как правило, с помощью пневматических устройств или электромагнитов.

На рис. 16 показана принципиальная пневмосхема с электропневматическим распределителем в виде плоского золотника 9, приводимым связанным с ним дифференциальным плунжером 1 (диаметр D > d).

Рис. 16. Пневмосхема с распределителем в виде плоского золотника

Командными элементами в этой схеме являются концевые выключатели 7 и 8, на которые воздействуют упоры, установленные на штоке силового пневмоцилиндра 6. Исполнительным элементом является сердечник электромагнита 3, несущий управляющие пневмоклапаны 2 и 4, отжимаемые пружиной 5 в левое положение, в котором клапан 2 перекрывает канал d, соединенный с межпоршневой камерой b и вводным каналом а.

При втягивании сердечника в катушку пневмоклапан 4 отсоединяет камеру с от атмосферы, а клапан 2 соединяет ее с каналом пневмосети, в результате сжатый воздух, воздействуя на дифференциальный плунжер 1 перемещает плоский золотник 9 в левое положение, в соответствии с чем поршень пневмоцилиндра 6 перемещается влево.

В конце хода штока пневмоцилиндра 6 им приводится в действие выключатель 8, который обесточивает электромагнит 3, в результате клапан 4 соединяет камеру с с атмосферой, а клапан 2 перекрывает канал d, соединяющий ее с камерой b между дифференциальными поршнями распределительного плунжера 1. При этом плунжер вместе с золотником 9 в результате действия на его поршни неуравновешенного вследствие разности площадей давления в камере перемещается вправо (в положение, показанное на рис. 17), соединяя левую полость пневмоцилиндра б с каналом а питания. В результате шток пневмоцилиндра 6 возвратится в исходное положение, воздействуя в конце своего хода на выключатель 7. Далее цикл повторится.

На рис. 17, а представлена конструкция золотника с двусторонним пневматическим управлением прямого действия.

Плоский золотник 5 перемещается из одного крайнего положения в другое поршнями 1 и 4, общий шток 2 которых механически связан с золотником. К зеркалу корпуса 6 распределителя золотник 5 прижимается усилием пружины 3 и давлением воздуха в камере g, соединенной с каналом с питания.

Сжатый воздух подводится к каналу с и отводится в атмосферу через канал е. Перемещение золотника осуществляется давлением сжатого воздуха, подводимого поочередно в цилиндры двустороннего поршня от какого-либо источника через отверстия а и b.

В одном из крайних положений золотника 5 сжатый воздух проходит к отверстию 1, связанному с одной из полостей пневмоцилиндра, а отверстие d в это время сообщается с атмосферой. В другом крайнем положении золотника отверстие f сообщается с атмосферой, а отверстие d второй полости пневмопривода — с магистралью сжатого воздуха. Следовательно, отверстия f и d, соединенные с полостями силового пневмоцилиндра, сообщаются попеременно при перемещении золотника 5 либо с каналом питания, либо с атмосферой. Необходимо учесть, что золотник в этой схеме распределения будет нагружен давлением воздуха, действующим на всю омываемую им поверхность.

Рис. 17. Конструкция золотника с двусторонним управлением прямого действия

На рис. 17, б показана конструкция двухпозиционного четырехходового воздухораспределителя этого типа с двусторонним электропневматическим управлением. Сжатый воздух подводится к внутренней полости с воздухораспределителя через входное отверстие h и далее в зависимости от положения золотника 5 поступает к соответствующим каналам е или g, связанным с полостями пневмоцилиндра.

На рис. 17, б правый электромагнит 1 показан во включенном положении, а левый — в выключенном.

Якорь правого электромагнита, втягиваясь, нажимает на стержень 2 клапана управления, открывая затворы. Сжатый воздух из полости с через отверстие i малой площади сечения (дроссель) поступает в полости d и b под торцы поршня 4. При включенном правом электромагните стержень 3 вместе с резиновой прокладкой отодвигается влево, открывая выход сжатому воздуху из полости b через отверстие а в атмосферу. В результате давление воздуха в полости b падает, тогда как в полости d оно равно подводимому, ввиду чего поршень 4 с золотником 5 перемещается в правое положение. В этом положении золотника сжатый воздух из полости с поступает в отверстие е, а отверстие g сообщается с атмосферой через отверстие f. При этом поршень 4 кольцевым выступом (рыльцем) упирается в резиновую прокладку 6 и закрывает выход сжатому воздуху через отверстие а в атмосферу в течение всего времени, пока электромагнит включен.

При выключении правого электромагнита стержень (затвор клапана) 3 возвращается в исходное положение.