Электропривод для арматуры трубопроводов
Техническое решение относится к области промышленного производства, связанного с добычей, переработкой и использованием большого числа жидких и газообразных сред, потоки которых должны направляться в нужном направлении с помощью магистральных и технологических трубопроводов.
Задачей технического решения является повышение КПД электропривода и связанное с этим уменьшение потребной мощности электродвигателя, увеличение нагрузочной способности редуктора, уменьшение числа деталей силовой передачи и ее габаритов.
Электропривод для арматуры трубопроводов, содержащий электродвигатель постоянного тока с полым валом, соосно расположенным с полым валом зубчатой передачи и выходным полым валом электропривода, ручной дублер и блок датчиков положения, в котором зубчатая передача выполнена в виде волновой передачи, состоящей из жесткого опорного колеса, установленного в корпусе устройства, взаимодействующим с ним гибкого зубчатого колеса, фиксированного в осевом направлении относительно жесткого опорного колеса, волнообразователя, установленного на входном валу электропривода, гибких подшипников, насаженных на волнообразователь, и жесткого зубчатого колеса, установленного на выходном валу электропривода.
Техническое решение относится к области промышленного производства, связанного с добычей, переработкой и использованием большого числа жидких и газообразных сред, потоки которых должны направляться в нужном направлении с помощью магистральных и технологических трубопроводов. Техническое решение может быть использовано для управления регулирующей и распределительной арматурой таких трубопроводов.
Известны электроприводы трубопроводной арматуры (патенты RU 2366848 С1 МПК F16K 31/05, RU 2219410 С2 МПК7 F16K 31/02, RU 2209356 С1 МПК7 F16K 31/05 и др.), содержащие блок электродвигателя, силовой редуктор того или иного типа, ручной дублер и устройства контроля значения момента на выходном валу и положения запорного органа арматуры. Во всех - этих электроприводах валы электродвигателя и ручного дублера связаны с выходным валом привода через силовую передачу; при этом валы электродвигателя и ручного дублера имеют сплошное сечение, а выходной вал - полое для прохода винта запорного органа арматуры. При этом валы электродвигателя и ручного дублера расположены перпендикулярно выходному валу, что увеличивает габариты привода. Этот факт является недостатком таких устройств.
Прототипом является электропривод для управления потоками рабочей среды (RU 112973 С2 МПК8 F16K 31/50), содержащий электродвигатель, многопоточную двухступенчатую планетарную трансмиссию, ручной дублер и блок датчиков положения, отличающийся тем, что в электродвигателе на полом центральном колесе установлен полый вал, обеспечивающий соосное расположение электродвигателя, многопоточной двухступенчатой планетарной трансмиссии с полым центральным колесом и выходного вала электропривода. Недостаток такого привода связан с использованием планетарной передачи, значение КПД которой не превышает 0,7. (Сироткин. Еще раз о проблеме выбора приводов // Арматуростроение.-2009. - 
5(62). - с.82-87). Кроме того, двухступенчатая планетарная трансмиссия имеет большое число зубчатых колес, наличие которых увеличивает габариты электропривода в целом.
Задачей технического решения является повышение КПД электропривода и связанное с этим уменьшение потребной мощности электродвигателя, увеличение нагрузочной способности редуктора, уменьшение числа деталей силовой передачи и ее габаритов.
Электропривод для арматуры трубопроводов, содержащий электродвигатель постоянного тока с полым валом, соосно расположенным с полым валом зубчатой передачи и выходным полым валом электропривода, ручной дублер и блок датчиков положения, в котором зубчатая передача выполнена в виде волновой передачи, состоящей из жесткого опорного колеса, установленного в корпусе устройства, взаимодействующим с ним гибкого зубчатого колеса, фиксированного в осевом направлении относительно жесткого опорного колеса, волнообразователя, установленного на входном валу электропривода, гибких подшипников, насаженных на волнообразователь, и жесткого зубчатого колеса, установленного на выходном валу электропривода.
Сущность технического решения поясняется чертежом на фигуре.
Электропривод для арматуры трубопроводов содержит синхронный электродвигатель 1 типа ДБМ с ротором 2 в виде постоянного магнита, укрепленного на полом валу 3, и статором 5, связанного с корпусом синхронного электродвигателя 1. Полый вал 3 синхронного электродвигателя 1 с помощью крепежного устройства 4 установлен на полом входном валу 6, на котором жестко установлены волнообразователь 9 и коническое колесо 11, связанное с шестерней 12 маховика 17 ручного дублера. Коническое колесо 11 и шестерня 12 обеспечивают передачу вращающего момента с маховика 17 ручного дублера на полый выходной вал 16 электропривода.
Жесткое опорное колесо 10 обеспечивает жесткость редуктора в радиальном направлении, необходимую для волновой зубчатой передачи. Волновая зубчатая передача состоит из жесткого зубчатого колеса 7, гибких подшипников 8, насаженных на волнообразователь 9 и зафиксированных разжимными стопорными кольцами, и гибкого зубчатого колеса 15. Жесткое зубчатое колесо 7 и гибкое зубчатое колесо 15 образуют зацепление волновой зубчатой муфты, а гибкое зубчатое колесо 15 и жесткое опорное колесо 10 образуют зацепление волновой зубчатой передачи. При этом гибкое колесо 15 в процессе работы при деформировании циклически перемещается в радиальном направлении относительно жесткого зубчатого колеса 7, а относительно жесткого опорного колеса 10 гибкое колесо 15 наряду с циклическими перемещениями в радиальном направлении еще и поворачивается.
Крышка 13 и корпус 14 обеспечивают размещение всех элементов электропривода.
Необходимо отметить, что во всех вариантах возможных приводов с двух-, трех- и четырехволновым волнообразователем с неизменным гибким подшипником 8 из четырех основных звеньев волновой передачи -волнообразователя 9, зубчатого жесткого колеса 7, жесткого опорного колеса 10 и гибкого зубчатого колеса 15 переменными являются волнообразователь 9 и жесткое опорное колесо 10.
Блок датчиков 18 выдает информацию о положении выходного вала 16.
Электропривод для арматуры трубопроводов работает следующим образом. При подаче электропитания в обмотку статора 5 за счет взаимодействия возникающего электромагнитного поля с полем постоянного магнита ротора 2 синхронный электродвигатель 1 создает вращающий момент на полом валу 3, который через крепежное устройство 4, полый входной вал 6, волнообразователь 9 и гибкие подшипники 8 передается на гибкое зубчатое колесо 15, деформация которого обеспечивает зацепление его зубьев с зубьями жесткого опорного колеса 10, что приводит к передаче вращающего момента с гибкого зубчатого колеса 15 на зубчатое жесткое колесо 7, жестко связанного с выходным полым валом 16 электропривода. При отсутствии напряжения поворот полого выходного вала 16 осуществляют с помощью маховика 17, конического колеса 11 и шестерни 12 ручного дублера.
Блок датчиков 18 регистрирует число оборотов и фактическое положение выходного вала 16 в обоих случаях.
Крышка 13 и корпус 14 обеспечивают работоспособность за счет заданного взаиморасположения его элементов.
Использование волновой зубчатой передачи с наибольшим для силовых трансмиссий КПД позволяет уменьшить мощность электродвигателя и повысить нагрузочную способность редуктора с небольшим числом элементов, что приводит к снижению веса электропривода, повышению удельной материалоемкости и удобства монтажа на трубопроводах.
Электропривод для арматуры трубопроводов, содержащий электродвигатель постоянного тока с полым валом, соосно расположенным с полым валом зубчатой передачи и выходным полым валом электропривода, ручной дублер и блок датчиков положения, отличающийся тем, что зубчатая передача выполнена в виде волновой передачи, состоящей из жесткого опорного колеса, установленного в корпусе устройства, взаимодействующим с ним гибкого зубчатого колеса, фиксированного в осевом направлении относительно жесткого опорного колеса, волнообразователя, установленного на входном валу электропривода, гибких подшипников, насаженных на волнообразователь, и жесткого зубчатого колеса, установленного на выходном валу электропривода.
РИСУНКИ
