Пневматические и гидравлические исполнительные механизмы

В пневматических исполнительных механизмах перестановочное усилие создается за счет воздействия сжатым воздухом на мембрану, сильфон или поршень. Соответственно различают механизмы мембранные, поршневые и сильфонные. Они предназначены для установки и перемещения затвора регулирующего органа в соответствии с пневматическим командным сигналом. Полный рабочий ход выходного элемента механизмов осуществляется при изменении командного сигнала от 0,02 МПа (0,2 кг/см²) до 0,1 МПа (1 кг/см²). Предельное давление сжатого воздуха в рабочей полости — 0,25 МПа (2,5 кг/см²).

У мембранных прямоходных механизмов шток совершает возвратно-поступательное движение. В зависимости от направления движения выходного элемента они подразделяются на механизмы прямого действия (при повышении давления мембраны) и обратного действия.

Рис. 1. Конструкция мембранного исполнительного механизма прямого действия: 1, 3 — крышки, 2—мембрана, 4 — опорный диск, 5 — кронштейн, 6 — пружина, 7 — шток, 8 — опорное кольцо, 9 — регулировочная гайка, 10 — соединительная гайка

Основными конструктивными элементами мембранного исполнительного механизма являются мембранная пневматическая камера с кронштейном и подвижная часть.

Мембранная пневматическая камера механизма прямого действия (рис. 1) состоит из крышек 3 и 1 и мембраны 2. Крышка 3 и мембрана 2 образуют герметическую рабочую полость, крышка 1 прикреплена к кронштейну 5. К подвижной части относятся опорный диск 4, к которому прикреплена мембрана 2, шток 7 с соединительной гайкой 10 и пружина 6. Пружина одним концом упирается в опорный диск 4, а другим через опорное кольцо 8 в регулировочную гайку 9, служащую для изменения начального натяжения пружины и направления движения штока.

Гайка 10 соединяет шток механизма со штоком регулирующего органа.

Поршневые исполнительные механизмы в отличие от мембранных и сильфонных имеют большее перемещение рабочего органа и развивают большее усилие.

В состав гидравлического исполнительного механизма типа ГИМ входят гидравлический сервомотор и блок управления, включающий электрогидравлическое реле. На рис. 2 показана схема управления сервомотором с помощью электрогидравлического реле.

Рис. 2. Схема управления гидравлического исполнительного механизма типа ГИМ: P1, Р2 — электромагниты, K1, К2 — клапаны

Когда катушки электромагнитов P1 и Р2 обесточены, клапаны K1 и К2 находятся в нижнем положении, закрывая слив; при этом в обе полости цилиндра сервомотора подается вода из магистрали под рабочим давлением, устанавливаемым при помощи редукционного клапана.

Если регулируемая величина отклоняется от заданного значения, на одной из обмоток появляется напряжение. При достижении определенного значения напряжения сердечник электромагнита и связанный с ним клапан скачком перемещаются из нижнего положения в верхнее, в результате чего прекращается поступление воды из магистрали и открывается слив из соответствующей полости сервомотора. Поршень сервомотора перемещает регулирующий орган до тех пор, пока напряжение на обмотке электромагнита не уменьшится; в результате клапан также скачком переходит в нижнее положение; слив воды прекращается, и сервомотор останавливается.

Регулирующие органы

В качестве регулирующего органа чаще всего используются распределительный вентиль и электромагнитный клапан.

Принцип действия распределительного вентиля типа ВР-5 с пневматическим приводом показан на рис. 3.

Рис. 3. Схема распределительного вентиля ВР-5 с пневматическим приводом: 1 — верхняя крышка, 2 —грибок, 3 —мембрана, 4 — нижняя крышка, 5 — пружина, 6 — кожух, 7 — шток, 8 — корпус, 9 — верхнее седло, 10 — клапан, 11 — нижнее седло; А, Б, В — полости

Основные конструктивные части вентиля — пневматический мембранный привод и распределительное устройство. Привод состоит из верхней 1 и нижней 4 крышек, между которыми зажата мембрана 3, грибка 2, пружины 5 и кожуха 6. Распределительное устройство составляют корпус вентиля 8, верхнее 9 и нижнее 11 седла, между которыми находится клапан 10 со штоком 7.

Вентиль поочередно направляет поток жидкости из полости А в полость Б или В. Когда давление рабочей среды на головке привода отсутствует, клапан 10 под воздействием пружины 5 плотно прижат к верхнему седлу 9 и жидкость из полости А поступает в полость Б. Подаваемая на головку привода рабочая среда, достигая определенного давления, преодолевает сопротивление пружины 5, перемещает клапан 10 вниз и плотно прижимает его к нижнему седлу 11. В этом случае жидкость из полости А поступает в полость В.

На рис. 4, а представлена конструкция электромагнитного клапана типа КЭ-2ХЛ4, применяемого в целях защиты, блокировки, переключения, а также для управления пневматическими механизмами.

В стальном корпусе 20 с полюсными башмаками 19 и 18 помещена катушка электромагнита 17. Внутри катушки движется якорь 16, в который ввинчен шток 7 из немагнитного материала.

Якорь и шток снабжены резиновыми пробками 10 и 6, закрывающими соответственно сопла 11 или 5, которые ввинчены в штуцеры № 2 (14) и № 3 (2) и закреплены в сальниковых уплотнениях, состоящих из резиновых прокладок 12 и 4 и уплотняющих винтов 13 и 3.

Штуцер 9 служит для ввода кабеля, а питание подводится к клеммам 8.

Рис. 4. Электромагнитный клапан типа КЭ-2ХЛ4: а — конструкция (1 — штуцер № 1,2 — штуцер № 3; 3, 13 — уплотняющие винты; 4, 12 — прокладки; 5, 11 — сопла; 6, 10 — пробки, 7 — шток, 8 — клемма, 9 — штуцер, 14 — штуцер № 2, 15 — пружина, 16 — якорь, 17 — катушка; 18, 19— полюсные башмаки, 20 — корпус), б — обесточенное положение, в — под током

Когда ток отсутствует (рис. 4,б), якорь 16 под воздействием пружины 15 закрывает сопло 11 и открывает сопло 5, сообщая штуцер № 3 (2) с воздушной линией, подведенной к штуцеру № 1 (1). При включении тока (рис.4, в) якорь 16, преодолевая сопротивление пружины 15, перемещается, открывает сопло 11 и закрывает сопло 5, соединяя по внутренним каналам клапана воздушные линии, сообщающиеся со штуцерами № 1 (1) и № 2 (14).