Результат интеллектуальной деятельности: СТРУЙНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к устройствам струйной автоматики (пневмоники) и может быть использовано в измерительных системах в технологических трубопроводах для измерения количества газа или жидкости в производственных процессах, а также в узлах учета энергоресурсов для коммерческого расчета в ЖКХ.

Известны струйные элементы, изготовленные методом литья или выдавливания из пластмасс, в виде печатных плат, собранных в пакет («сэндвич», стопка) (1. Струйная пневмогидроавтоматика. М., Мир, 1966, с.269-288).

Известны струйные элементы, изготовленные методом гальванопластики, в виде интегральной схемы в плоскости (2. Пневматические средства и системы управления. М., Наука, 1970, с.372-377).

Недостатками изготовления известных струйных элементов является расположение геометрии в пространстве толщины листа, использование ее полностью в пределах плоскостей герметизации, т.е. контактной поверхности, для отсутствия перетечек между каналами питания, слива, управляющими и приемными, а также для отсутствия дренажа в атмосферу.

Кроме того, использование в такой конструкции струйных элементов всей толщины листа приводит к перерасходу материала при изготовлении и является недостатком.

Далее, достаточно большая толщина листа с отношением в струйном элементе глубины канала к его ширине 3-4 (2) при изготовлении приводит к деформации плоскости герметизации, трудности изготовления при штамповке (заменяется тремя-четырьмя профилями меньшей толщины, но уже прорезными), перерасходу электрической энергии при искровой обработке кромок геометрии струйного элемента, при литье в форму также к возможности перерасхода материала, необходимости большого прессового давления для предотвращени образования пустот и деформации профиля геометрии струйного элемента.

При прорезной конструкции сливные каналы для связи с атмосферой практически разрезают листовой материал, что ухудшает плоскостность конструкции, появляется возможность деформации геометрии в процессе обработки, искривление поверхности струйного элемента и протечки по поверхности герметизации.

К недостаткам конструкции известных струйных элементов относится большая площадь герметизации с ее вопросом ненадежности, к попыткам постоянной проверки, изысканию и применению дополнительных способов проверки герметизации, к дополнительным элементам крепежа или увеличению усилия затяжки крепления, подбору и размещению скрепляемых зажимов, чтобы они не разошлись при вибрации, не нарушилась герметизация и их функционирование, что удорожает производство струйных элементов.

Для исправления недостатков при изготовлении известных струйных элементов необходимо применять доводку поверхностей рабочих плат алмазными кругами с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей, в частности водно-содовых растворов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению и принятому за прототип является конструкторское решение при изготовлении пластинок с вырезанными струйными элементами, укладываемых послойно в пакет (3. Wissensspeicher Fluidtech-nik.VEB Fachbuchverlag Leipzig. 1988, c.127).

Указанная конструкция содержит в плоской пластине крепежные узлы, в плоскости элемента проточную полость с каналами питания, слива, управляющими и приемными, которые вырезаны, выдавлены, отлиты или изготовлены другим способом. При традиционных способах изготовления почти всегда отделяется лишний материал от требуемой конфигурации детали, что является недостатком известного решения. Попутно с геометрией струйного элемента остаются излишки материала, служащие для прочности и жесткости самой пластинки сверх меры. Площади плоскости герметизации завышены, соотношение глубины проточной полости элемента и ширины, например, сопла питания малы и не соответствуют современным представлениям об оптимальном соотношении для функционирования струйного элемента. Не используется возможность послойного построения физической детали (выращивание) в соответствии с ее трехмерной моделью (3D) с сокращением времени ее изготовления.

Техническим результатом предложенного устройства является уменьшение количества используемого рабочего материала при выращивании в 3D методом прототипирования (стереолитографии), улучшение герметизации при контакте с другими слоями конструкции за счет уменьшения площади контакта, приводя ее к надежной, уменьшению времени отверждения слоя в присутствии барьера, уменьшению времени изготовления всего струйного элемента, расширяет функциональные возможности устройства.

Технический результат достигается тем, что предложен струйный элемент, выполненный в стереолитографии, содержащий в плоской пластине крепежные узлы, в плоскости элемента проточную часть с каналами питания, слива, управляющими и приемными, у которого крепежные узлы и плоскость, па которой размещена проточная часть с каналами питания, слива, управляющими и приемными, отделены от плоскости элемента барьером.

В предложенном струйном элементе высота барьера составляет не менее трех ширины сопла канала питания.

В предложенном струйном элементе ширина барьера составляет не менее половины ширины сопла канала питания.

В предложенном струйном элементе барьер и проточная часть с каналами расположены по обеим сторонам плоскости элемента пластины.

В предложенном струйном элементе проточная полость с каналами расположена в одном уровне с плоскостью элемента.

В предложенном струйном элементе высота барьера каналов не одинаковая с высотой барьера крепежных элементов.

На фиг.1 представлена конструкция струйного элемента, на фиг.2 - разрез по АОА пластины струйного элемента.

Струйный элемент содержит: 1 - пластина струйного элемента, 2 - крепежные узлы, например отверстия с барьером, 3 - проточная полость струйного элемента, 4 - канал питания, 5 - каналы слива (дренажа), 6 - управляющие каналы, 7 - приемные каналы, 8 - базовая плоскость пластины струйного элемента. 9 - барьер, 10 - плоскость герметизации с крышкой или другой пластиной, в которой расположен также струйный элемент, 11 - сопло питания, 12 - плоскость герметизации, определяющая строительную толщину пластины.

Базовая плоскость 8 пластины струйного элемента является конструктивной основой (базой), относительно которой формируется плоскость 12 толщина пластины и другие функциональные плоскости 3, 10 или фигуры 9 по разные стороны.

Вся функциональная часть струйного элемента, включая проточную часть 3 с каналами питания 4, слива 5, управляющими 6 и приемными 7, расположена в плоскости 3, которая может располагаться при выращивании относительно базовой плоскости 8 пластины струйного элемента на разных уровнях или на одном уровне с ней. Общая толщина пластины между плоскостями 12 и 8 определяет жесткость всей конструкции струйного элемента, насколько плотно при фиксации по крепежным элементам 2 будут прижаты друг к другу другие элементы общей конструкции по плоскостям герметизации 10 и 12 для обеспечения отсутствия протечек рабочего тела и функционирования по требованиям проекта.

Высота барьера 9 ограничивается плоскостью 10, которая повышает надежность герметизации, т.к. уменьшается контактная площадь сопряжения со следующим элементом при пакетном монтаже или крышкой.

Ось кристаллизации при выращивании струйного элемента в данной схеме принята перпендикулярной площади чертежа. Однако она может быть расположена в плоскости чертежа.

В предложенном струйном элементе высота барьера 9 составляет не менее трех ширины сопла 11 канала питания 4, чем достигается требуемое функционирование струйного элемента в сборе с другими элементами.

В предложенном струйном элементе ширина барьера 9 составляет не менее половины ширины сопла 11 канала питания 4, чем достигается надежность герметизации и отсутствие протечек.

В предложенном струйном элементе барьер 9 и различные конфигурации проточных частей 3 с каналами расположены по обеим сторонам плоскости 8 элемента пластины 1. Такая компановка расширяет функциональные возможности конструктива.

В предложенном струйном элементе проточная часть 3 с каналами расположена в одном уровне с базовой плоскостью 8.

Уменьшение количества материала достигается за счет организации барьера, отделяющего геометрию струйного элемента от остальной части конструктива. При послойном наращивании материала в листовой конструкции улучшается кристаллизация меньшего объема и его толщины.

Уменьшение времени отверждения слоя по высоте геометрии струйного элемента, т.к. барьер имеет размер 2/3 высоты всей толщины листового материала, остальная часть составляет 1/3.

Уменьшение времени изготовления всего струйного элемента, т.к. барьером отделена геометрия элемента от остальной части конструкции за счет разной высоты.

Перечисленные признаки отсутствуют, по нашему мнению, в известных конструкциях струйных элементов.

Предложенная конструкция струйного элемента уменьшает количество используемого рабочего материала при выращивании в 3D методом прототипирования (стереолитографии), улучшает герметизацию при контакте с другими слоями конструкции за счет уменьшения площади контакта, приводя ее к надежной, уменьшает время отверждения слоя в присутствии барьера, уменьшает время изготовления всего струйного элемента и расширяет его функциональные возможности.