RU2668307C1 - Membrane drive - Google Patents
Membrane drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668307C1 RU2668307C1 RU2017142215A RU2017142215A RU2668307C1 RU 2668307 C1 RU2668307 C1 RU 2668307C1 RU 2017142215 A RU2017142215 A RU 2017142215A RU 2017142215 A RU2017142215 A RU 2017142215A RU 2668307 C1 RU2668307 C1 RU 2668307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- sealed chamber
- rigid center
- effective area
- filled
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 206010035664 Pneumonia Diseases 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 102220511416 F-actin-capping protein subunit beta_F15C_mutation Human genes 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
- F16K31/14—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid for mounting on, or in combination with, hand-actuated valves
- F16K31/145—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid for mounting on, or in combination with, hand-actuated valves the fluid acting on a diaphragm
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, гидравлическим и пневматическим приводам, работающим от воздействия газа или жидкости.The invention relates to the field of mechanical engineering, hydraulic and pneumatic drives operating from the action of gas or liquid.
Известны мембранные приводы (см. Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. М.: Машиностроение, 1964, с. 275-280), состоящие из корпуса с рабочей камерой, ограниченной мембраной с жестким центром. Мембрана соединена через закрепленный на ней жесткий центр со штоком, выполняющим функцию подвижного рабочего органа.Known membrane drives (see. Gurevich DF Calculation and design of pipe fittings. M .: Mechanical Engineering, 1964, S. 275-280), consisting of a housing with a working chamber, limited by a membrane with a rigid center. The membrane is connected through a rigid center fixed to it with a rod that performs the function of a movable working body.
Привод работает следующим образом. При повышении давления рабочей среды в рабочей камере мембрана прогибается, перемещая шток. Перемещение штока создается силовым воздействием на мембрану давления рабочей среды. Силовое воздействие на штоке зависит от величины давления в рабочей камере, а также от эффективной площади мембраны, определяемой соотношением размеров жесткого центра и мембраны. В отечественных и зарубежных работах (см. Сысоев С.Н. Элементы гидравлического и пневматического оборудования: Учеб. пособие / Владим. гос. ун-т; Владимир, 2001, с. 32) данное соотношение ориентировочно принимают равным 0,6-0,8.The drive operates as follows. With increasing pressure of the working medium in the working chamber, the membrane bends, moving the rod. The movement of the rod is created by the force acting on the pressure medium membrane. The force on the stem depends on the pressure in the working chamber, as well as on the effective area of the membrane, determined by the ratio of the dimensions of the rigid center and the membrane. In domestic and foreign works (see.Sysoev S.N. Elements of hydraulic and pneumatic equipment: Textbook / Vladim. State University; Vladimir, 2001, p. 32), this ratio is tentatively taken equal to 0.6-0, 8.
Увеличение размера жесткого центра относительно мембраны приводит к двум противоположным процессам. С одной стороны, большее ограничение изгибной деформации центральной части мембраны приводит к увеличению ее эффективной площади, увеличивая создаваемую давлением рабочей среды силу на штоке. С другой стороны, это уменьшает величину деформируемой части мембраны, что приводит к уменьшению величины хода штока.An increase in the size of the rigid center relative to the membrane leads to two opposite processes. On the one hand, a greater limitation of the bending deformation of the central part of the membrane leads to an increase in its effective area, increasing the force created by the pressure of the working medium on the rod. On the other hand, this reduces the magnitude of the deformable part of the membrane, which leads to a decrease in the stroke of the rod.
В данных устройствах, имеющих постоянную эффективную площадь мембраны, ход штока и силу настраивают перед началом работы только величиной давления рабочей среды, что ограничивает функциональные возможности привода и область его применения.In these devices having a constant effective membrane area, the stroke and force are adjusted before starting work only with the pressure of the working medium, which limits the functionality of the drive and its scope.
Известны мембранные приводы (см. а.с. 269591 СССР: МКИ 3, F15C 5/00, G06d 1/02. Способ регулировки эффективной площади мембран в устройствах пневмо- и гидроавтоматики.), в которых мембрана выполнена с возможностью перемещения ее центра относительно плоскости ее заделки.Known membrane drives (see AS 269591 USSR: MKI 3, F15C 5/00,
В данных устройствах только корректируют эффективную площадь мембраны при ее несоответствии заданной величине, обусловленном отклонениями размеров, характеристик материалов, неточностью сборки, что ограничивает функциональные возможности привода и область его применения.In these devices, only the effective area of the membrane is corrected if it does not meet the specified value, due to deviations in size, material characteristics, inaccuracy of assembly, which limits the functionality of the drive and its scope.
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 в процессе функционирования используют изменение эффективной площади мембраны. Жесткий центр мембраны 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 достижении в рабочей камере определенного давления рабочей среды силовое воздействие от него разъединяет части жесткого центра и эффективная площадь мембраны уменьшается.The closest in technical essence of the known is a membrane actuator (see patent No. 143729, Sysoyeva S.N. and others, publ. 07/27/2014, Bull. No. 21), in which during operation they use a change in the effective area of the membrane . The rigid center of the membrane is made of two components with the possibility of separation with a certain force impact on it from the pressure of the working medium. Parts of the rigid center are kept from being disconnected by a magnetic latch. When a certain pressure of the working medium is reached in the working chamber, the force action from it separates the parts of the rigid center and the effective membrane area decreases.
Данный мембранный привод имеет расширенные функциональные возможности за счет реализации дополнительной зависимости величины перемещения подвижного рабочего органа от давления рабочей среды в рабочей камере. Однако применение ступенчатого изменения эффективной площади мембраны от величины давления в рабочей камере, отсутствие регулирования ее эффективной площади в процессе работы привода не позволяет получать разнообразные, требуемые в процессе работы величины перемещения подвижного рабочего органа. Кроме этого, нельзя получить перемещение штока при постоянной величине давления рабочей среды в рабочей камере.This membrane actuator has enhanced functionality due to the implementation of an additional dependence of the displacement of the movable working body on the pressure of the working medium in the working chamber. However, the use of stepwise changes in the effective area of the membrane from the pressure in the working chamber, the lack of regulation of its effective area during the operation of the drive does not allow you to get a variety of required in the process of moving the moving working body. In addition, it is impossible to obtain the movement of the rod at a constant pressure of the working medium in the working chamber.
Таким образом, данное устройство и все известные имеют ограниченные функциональные возможности.Thus, this device and all known have limited functionality.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей мембранных приводов путем изменения эффективной площади мембран за счет регулирования изгибной податливости жесткого центра.The objective of the invention is to expand the functionality of membrane drives by changing the effective area of the membranes by adjusting the flexural flexibility of the rigid center.
Поставленная задача достигается тем, что в мембранном приводе, включающим мембрану с жестким центром, соединенным со штоком, жесткий центр выполнен из эластичной оболочки, образующей герметичную камеру.The problem is achieved in that in a membrane actuator comprising a membrane with a rigid center connected to the rod, the rigid center is made of an elastic shell forming a sealed chamber.
Герметичная камера может быть связана с пневмолинией избыточного давления с целью использования имеющейся пневмолинии питания привода.The pressurized chamber may be connected to an overpressure pneumatic line in order to use the existing pneumatic supply line for the drive.
Герметичная камера может быть заполнена сыпучим материалом и связана с пневмолинией разрежения воздуха, повышая жесткостные характеристики центра. Известны устройства с регулируемой жесткостной характеристикой камеры, заполненные сыпучим материалом (см. а.с. №677907, МПК В25J 15/00, «Вакуумный захват манипулятора», опубл. 05.08.79 г., БИ №29; а.с. №1284826, МПК В25J 15/00, «Захватное устройство», опубл. 23.01.87 г., БИ №3; Сысоев С.Н. Элементы гидравлического и пневматического оборудования: Учеб. пособие / Владим. гос. ун-т; Владимир, 2001, с. 74).The sealed chamber can be filled with bulk material and connected with the pneumatic line of rarefaction of air, increasing the rigidity of the center. Known devices with adjustable stiffness characteristics of the chamber, filled with bulk material (see AS No. 677907, IPC B25J 15/00, "Vacuum capture of the manipulator", publ. 05.08.79, BI No. 29; AS No. 1284826, IPC В25J 15/00, “Gripping device”, published on January 23, 87, BI No. 3; Sysoev S.N. Elements of hydraulic and pneumatic equipment: Textbook / Vladim. State University; Vladimir, 2001, p. 74).
Герметичная камера может быть заполнена электрореологической суспензией и твердым наполнителем, а также установлены электроды, цепь питания которых связана с источником тока, что позволяет использовать для управления электропитание. Известны устройства с использованием электрореологической жидкости для регулировки жесткости камеры (см. а.с. №988550 МПК В25J 15/00 «Захват автоматического манипулятора», опубл. 15.01.83 г., БИ №2; а.с. №1093545 МПК В25J 15/00 «Схват промышленного робота», опубл. 23.05.84 г., №9; а.с. №1229035 «Схват манипулятора» МПК В25J 15/00, опубл. 07.05.86 г.).The sealed chamber can be filled with an electrorheological suspension and solid filler, and electrodes are also installed whose power supply circuit is connected to a current source, which makes it possible to use power supply for control. Known devices using electrorheological fluid to adjust the stiffness of the camera (see AS No. 988550 IPC B25J 15/00 "Capture of the automatic manipulator", publ. 15.01.83, BI No. 2; AS No. 1093545 MPK V25J 15/00 “Capture of an industrial robot”, published on 05.23.84, No. 9; AS No. 1229035 “Capture of a manipulator” MPK B25J 15/00, published on 05/07/86).
Примеры предлагаемого устройства представлены на чертеже, поз. а, 6, в, г, д, е.Examples of the proposed device are presented in the drawing, pos. a, 6, c, d, e, e.
Мембранный привод (фиг., поз. а) состоит из корпуса 1, мембраны 2 с жестким центром, выполненным из эластичной оболочки 3, образующей герметичную камеру А. Жесткий центр соединен со штоком 4. Герметичная камера А соединена с источником энергопитания 5. В исходном положении, когда в камере А атмосферное давление воздуха жесткий центр обладает изгибной жесткостью, приближающейся к жесткости мембраны. При повышении давления воздуха в камере уменьшается ее изгибная податливость и повышается эффективная площадь мембраны (фиг., поз. б).The membrane actuator (Fig., Pos. A) consists of a
На фиг., поз. в, показан вариант, когда герметичная камера заполнена сыпучим материалом. В исходном положении, когда в камере имеется атмосферное давление, ее изгибная жесткость приближающейся к жесткости мембраны. Создание давления разрежения в камере уменьшает ее изгибную податливость и повышает эффективную площадь мембраны (фиг., поз. г).In Fig., Pos. c, an embodiment is shown when the sealed chamber is filled with bulk material. In the initial position, when the chamber has atmospheric pressure, its bending stiffness is approaching that of the membrane. The creation of rarefaction pressure in the chamber reduces its bending compliance and increases the effective area of the membrane (Fig., Pos. G).
На фиг., поз. д, показан вариант, когда герметичная камера заполнена электрореологической суспензией. В исходном положении ее изгибная жесткость приближающейся к жесткости мембраны. Подача электрического питания в камеру уменьшает ее изгибную податливость и повышает эффективную площадь мембраны (фиг., поз. е).In Fig., Pos. d, an option is shown when the sealed chamber is filled with an electrorheological suspension. In the initial position, its bending stiffness is approaching that of the membrane. The supply of electrical power to the chamber reduces its bending compliance and increases the effective area of the membrane (Fig., Pos. E).
Предлагаемое устройство расширяет функциональные возможности мембранного привода путем изменения эффективной площади мембран за счет регулирования изгибной податливости жесткого центра.The proposed device extends the functionality of the membrane drive by changing the effective area of the membranes by adjusting the bending compliance of the rigid center.
В лаборатории СКБ «Поиск» Владимирского государственного университета исследовано предлагаемое техническое решение, натурные испытания которого показали его работоспособность и эффективность.In the laboratory of SKB "Search" of Vladimir State University, the proposed technical solution was studied, field tests of which showed its efficiency and effectiveness.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142215A RU2668307C1 (en) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Membrane drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142215A RU2668307C1 (en) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Membrane drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2668307C1 true RU2668307C1 (en) | 2018-09-28 |
Family
ID=63798082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017142215A RU2668307C1 (en) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Membrane drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2668307C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697601C1 (en) * | 2018-10-26 | 2019-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Membrane drive |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU427206A1 (en) * | 1972-07-17 | 1974-05-05 | Л. С. Боднарчук, П. А. Жунев , М. С. Слободкин | ACTUATING MECHANISM |
| US20020007727A1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-01-24 | Spx Corporation | Pneumatic volume booster for valve positioner |
| RU143729U1 (en) * | 2014-03-18 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | CAMERA CAPTURE UNIT MODULE |
| RU162577U1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | MEMBRANE DRIVE |
| RU2623080C2 (en) * | 2014-11-05 | 2017-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Diaphragm actuator with solid centers operation method |
-
2017
- 2017-12-04 RU RU2017142215A patent/RU2668307C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU427206A1 (en) * | 1972-07-17 | 1974-05-05 | Л. С. Боднарчук, П. А. Жунев , М. С. Слободкин | ACTUATING MECHANISM |
| US20020007727A1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-01-24 | Spx Corporation | Pneumatic volume booster for valve positioner |
| RU143729U1 (en) * | 2014-03-18 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | CAMERA CAPTURE UNIT MODULE |
| RU2623080C2 (en) * | 2014-11-05 | 2017-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Diaphragm actuator with solid centers operation method |
| RU162577U1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | MEMBRANE DRIVE |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697601C1 (en) * | 2018-10-26 | 2019-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Membrane drive |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hildebrandt et al. | Cascaded control concept of a robot with two degrees of freedom driven by four artificial pneumatic muscle actuators | |
| US20150113976A1 (en) | Actuator device and method for setting a position of a linearly movable element | |
| EP2401520B1 (en) | A counterbalancing arrangement and method for counterbalancing two mutually movable parts comprising a gas spring | |
| Lim et al. | Pneumatic robot based on inchworm motion for small diameter pipe inspection | |
| CN103429400B (en) | The active operation apparatus and method of contact operation | |
| EP2960498B1 (en) | Rapidly modulated hydraulic supply for a robotic device | |
| WO2012145290A3 (en) | Load holding for meterless control of actuators | |
| RU2668307C1 (en) | Membrane drive | |
| JPWO2008090753A1 (en) | Compressible fluid pressure actuator drive mechanism | |
| Hyon et al. | Overpressure compensation for hydraulic hybrid servo booster applied to hydraulic manipulator | |
| US8991169B2 (en) | Method for adapting stiffness in a variable stiffness actuator | |
| RU2623080C2 (en) | Diaphragm actuator with solid centers operation method | |
| RU2586379C1 (en) | Method of controlling movement of rod of chamber drive | |
| RU162577U1 (en) | MEMBRANE DRIVE | |
| RU2722916C1 (en) | Curvilinear movement drive | |
| US20240060515A1 (en) | Fluid pressure driving device | |
| RU116945U1 (en) | MEMBRANE DRIVE | |
| RU2616425C1 (en) | Membrane drive | |
| CN108608424B (en) | Driving device and method based on conductive fluid and mechanical arm | |
| RU2852429C1 (en) | Bellows drive of curvilinear movement | |
| RU2657672C1 (en) | Gripping correcting module | |
| RU2697601C1 (en) | Membrane drive | |
| RU2475354C2 (en) | High-precision positioner | |
| RU2703771C1 (en) | Vacuum gripping aggregate module | |
| RU2317452C2 (en) | Air-operated drive |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191205 |