Распределительная и управляющая пневмоаппаратура

6. Распределительная и управляющая пневмоаппаратура

 

В пневмосистемах применяется распределительная и регулирующая аппаратура тех же типов и конструктивных исполнений, что и в гидросистемах, и лишь в отдельных случаях применяются дополнительные средства для повышения герметичности и обеспечения смазки. Так, например, повсеместно применяются распределительные и прочие регулирующие клапаны с дополнительными средствами герметизации в виде резиновых уплотнительных колец, а также клапаны с эластичными затворами.

Рис.12. Клапанный распределитель

Распределительные клапаны. Для распределения воздуха применяются двухпозиционные клапаны и золотники с плоскими распределительными элементами, которые обеспечивают высокую герметичность соединения.

На рис. 12 приведена принципиальная схема клапанного распределителя для управления пневмоцилиндром одностороннего действия. Подвод сжатого воздуха производится к каналу b, а отвод отработавшего воздуха— через канал а. Рабочая полость силового цилиндра 1 соединена с каналом с. При повороте рычага 4 утапливается тот или иной клапан 2 или 5, в результате воздух или подводится в рабочую полость цилиндра 1, или отводится из него в атмосферу. Герметизация затворов клапанов осуществляется плоскими или резиновыми фторопластовыми кольцами 3, заделанными в металлические части затворов.

Клапан управляется вручную различными рычагами и толкателями, а также электромагнитами и сжатым воздухом, причем при отсутствии управляющего воздействия затвор клапана обычно перекрывает под воздействием пружины проход воздуха от подводящего к выходному отверстию.

На рис. 16 представлены клапаны с ручным воздействием на толкатель 2, осуществляемым через рычаг 1 (рис. 13, а), и механическим воздействием на этот толкатель (рис. 13, б).

Рис.13. Клапаны с ручным воздействием на толкатель (рис. 13, а), и механическим воздействием на толкатель (рис. 13, б).

Сжатый воздух (давление до 6 кГ/см2) подводится к каналу b (рис. 13, а). В положении затвора клапана 4, показанном на рис. 13, а (толкатель 2 не нажат), он усилием пружины 5 и давления сжатого воздуха прижимается к седлу втулки 6 и герметично перекрывает с помощью резиновой прокладки 3 проход воздуху от входного отверстия b к отверстию а, которое сообщается через осевое сверление толкателя 2 с атмосферой. При утапливании (перемещении вправо) толкателя 2 он упирается сначала своим торцом в резиновую прокладку 3 затвора, отключая отверстие а от атмосферы, и при дальнейшем перемещении отрывает затвор клапана 4 от седла, открывая при этом проход сжатому воздуху от входного отверстия b в отверстие а пневмодвигателя.

На рис. 13, б показан клапан с пневматическим воздействием на толкатель 3 через поршень 2 пневмоцилиндра 1. Сжатый воздух подается в канал а.

В тех случаях, когда требуется обеспечить фиксирование затвора в обоих крайних его положениях, применяются различные механические средства. В клапане, представленном на рис. 14, б, это обеспечивается тем, что рычаг 1 воздействует на толкатель 4 через перемещающуюся в направляющих 2 косую шайбу 3, с помощью которой рычаг 1 фиксируется в обоих крайних своих положениях. Эта фиксация обеспечивается тем, что в обоих крайних положениях рычага 1 усилие реакции подпружиненной косой шайбы 3 стремится удержать его в этом положении.

7. 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.

8. Электропневматический вентиль

В системах пневмоавтоматики применяются для дистанционного управления воздушными магистралями вентили (рис. 18), в которых проходные каналы закрываются и открываются конусными клапанами, управляемыми электромагнитом.

Рис.18. Схема электропневматического вентиля

При включении электротока, подводимого через клеммную коробку 1, якорь 9 перемещается вниз и с помощью толкателя 8 и клапана 6 перекрывает отверстие в верхнем седле клапана 2 и, одновременно нажимая через толкатель 5 на нижний клапан 3, открывает нижнее отверстие этого седла. При этом сжатый воздух, поступающий из магистрали в отверстие b, направляется через отверстие с к потребителю.

При обесточивании катушки 7 пружина 4 перемещает вверх нижний клапан 3, перекрывая поступление воздуха из магистрали. Одновременно с этим перемещается вверх верхний клапан 6, обеспечивая сброс через канал в седле клапана 2 и выпускное отверстие а воздуха из системы потребителя в атмосферу.

Заключение

В схемах автоматизации технологического оборудования термического производства используются самые различные приборы и аппаратура, завязанные в единую цепь управления работой.

Построение последовательности срабатывания механизмов оборудования строится на базе циклограммы работы и может быть последовательной, параллельной или комбинированной.

В связи с тем, что в термических цехах существует повышенная опасность возникновения пожаров из-за большого количества нагретого металла, в качестве энергоносителей используется электроэнергия и сжатый воздух. Применение гидравлики, работающей на минеральных маслах, сведено к минимуму по условиям пожароопасности.

Полностью автоматизированное оборудование выполняет весь цикл работ без участия обслуживающего персонала, роль которого сведена до роли наблюдателя за правильностью работы оборудования и течения технологического процесса.

Список использованной литературы

1. Автоматические регуляторы и следящие системы. Основы автоматического управления. Т. 3. под редакцией В. В. Солодовникова. М.: Машгиз, 1963.

2. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М. : Машиностроение, 1972.

3. Герц Е. В. Пневматические приводы. М.: Машиностроение, 1969.

4. Гамырин Н. С. Основы следящего привода. М., Оборонгиз. 1962.

5. Лемберг М. Д. Пневмоавтоматика. М. Госэнергоиздат, 1961.

6. Справочник машиностроителя, Т. 5/2 под ред. д.т.н. Э. А. Сатель. М.: Машиностроение, 1964.