Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры

Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры может быть использовано для регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред запорной аппаратуры, содержит в своем составе силовой редуктор выполненный в виде силовой червячной передачи, введенные в планетарную передачу дополнительное колесо и центральный вал-шестерня. Обеспечивается повышение надежности устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Техническое решение относится к машиностроению, в частности к приводам, управляющим трубопроводной арматурой, например задвижками или шаровыми кранами, и может быть использовано для дистанционного и автоматического регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред запорной аппаратуры, установленной на магистральных трубопроводах.

Известен привод для управления запорной арматурой по RU 44898, опубл. 27.03.2005, который содержит электродвигатель и размещенные внутри корпуса: зубчатую передачу, ручной привод, червячную передачу, блок сигнализации положения, ограничитель и выходной вал.

Недостатком известного устройства являются низкая надежность и ограниченные эксплуатационные возможности.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели по технической сущности является, выбранное в качестве прототипа, устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по RU 2228478, опубл. 10.05.2004, содержащее электродвигатель, ручной привод, промежуточный редуктор, узел блокировки, планетарную передачу, силовой редуктор, связанный с выходным валом, модуль управления.

Недостатками устройства, выбранного в качестве прототипа, являются низкая надежность и ограниченные эксплуатационные возможности.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности устройства в целом при одновременном расширении его эксплуатационных возможностей, снижении габаритных размеров и, соответственно уменьшении материалоемкости.

Технический результат достигается тем, что в устройстве управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащем электродвигатель, узел блокировки и промежуточный редуктор размещенные в корпусе, выходной редуктор, включающий размещенные в его корпусе планетарную передачу, ручной дублирующий привод кинематически связанный с центральным колесом планетарной передачи, силовой редуктор, связанный с выходным валом устройства, модуль управления, силовой редуктор выполнен в виде силовой червячной передачи состоящей из вал-червяка и червячного колеса, в планетарную передачу введены дополнительное колесо и центральная вал-шестерня, на которой расположен узел блокировки. Кинематическая связь червяка ручного дублирующего привода с центральным колесом планетарной передачи выполнена в виде дополнительного колеса. На конце выходного вала устройства выполнен элемент посадки в виде, полого вала с внутренним зубчатым венцом с кулачком. Узел блокировки выполнен в виде обгонной муфты. Дополнительное колесо, по крайней мере, выполнено в виде червячного колеса или косозубого колеса.

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.

Выполнение узлов и элементов устройства, не раскрытых в настоящей заявке или является известным, или имеет правовую охрану патентами заявителя.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображено устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры; на фиг.2 - кинематическая схема устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры.

Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры содержит электродвигатель 1, промежуточный редуктор 2 и узел блокировки 3 в корпусе 4 промежуточного редуктора, выходной редуктор 5 и модуль управления 6 в корпусе 7 выходного редуктора.

Выходной редуктор 5 состоит из планетарной передачи 8, силовой червячной передачи 9 и ручного дублирующего червячного привода 10.

Промежуточный редуктор 2 соединен кинематически с валом электродвигателя 1 и выполнен в виде, по крайней мере, одноступенчатой зубчатой передачи, при этом одна из шестерен 11 расположена на валу электродвигателя 1, а другое колесо 12 может быть выполнено в виде, например зубчатого цилиндрического колеса с внешним или внутренним зацеплением.

Узел блокировки 3 выполнен в виде обгонной муфты и расположен на центральном вал-шестерне 13 планетарной передачи 8, размещенном в корпусе 4 промежуточного редуктора.

В случае исполнения устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры без промежуточного редуктора 2, электродвигатель 1 связан через узел блокировки 3 с центральным вал-шестерней 13 планетарной передачи 8, который может быть размещен, например как в корпусе промежуточного редуктора, так и в корпусе выходного редуктора.

На входном валу выходного редуктора 5 устанавливаются элементы планетарной передачи 8: водило 14 с тремя сателлитами 15 равномерно расположенными по окружности и центральное колесо 16 с внутренними зубьями.

Центральное колесо 16 с внутренними зубьями кинематически связано через дополнительное колесо 17 (например, червячное или косозубое колесо) с червяком ручного дублирующего червячного привода 10. Ручной дублирующий червячный привод снабжен маховиком 19 с рукояткой.

Силовая червячная передача 9 состоит из вал-червяка 20 и червячного колеса 21 установленного на выходном валу 22 устройства.

Модуль управления 6 одного исполнения может включать в свой состав, например ограничитель максимального крутящего момента и блок сигнализации положения. Ограничитель максимального крутящего момента расположен на вал-червяке силовой червячной передачи и может быть выполнен в виде пружинного модуля с концевыми выключателями. Блок сигнализации положения может быть или токовый, или реостатный, или индуктивный.

Другим вариантом исполнения модуля 6 управления является, например электронный модуль, включающий в свой состав датчик момента, датчик положения и считывающее устройство. Датчик положения может быть выполнен бесконтактным на эффекте Холла, а датчик момента, как на основе тензометрии, так и на эффекте Холла.

Для устройства фланцевого исполнения, на корпусе выходного редуктора 5 и на конце выходного вала 22, для соединения с рабочим органом трубопроводной арматуры выполнен элемент посадки, в виде фланца 24 и полого вала 23 (например, с кулачками, с внутренними шлицами, с внутренним зубчатым венцом с кулачком или без кулачка, со шпоночными пазами). Для устройства рычажного исполнения выходной вал 22 устройства выполнен в виде вала со шпоночным пазом, а фланец 24 в виде фланца размещенного в нем переустанавливаемыми упорами.

Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры работает следующим образом.

Для перемещения запорно-регулирующего органа трубопроводной арматуры в одно из конечных положений включают электродвигатель 1. Вращение вала электродвигателя передается на центральный вал-шестерню 13 планетарной передачи 8 через промежуточный редуктор 2 и обгонную муфту 3. Вращение передается на водило 14 через сателлиты 15, при перекатывании по неподвижному центральному колесу 16 с внутренними зубьями, связанного через колесо 17 с червяком 18 ручного дублирующего привода 10, (использования самоторможение червячной пары центральное колесо 16 заблокировано) и приводит в движение вал-червяк 20 и червячное колесо 21 силовой червячной передачи 9, и приводит во вращение выходной вал 22 устройства.

При достижении на запорно-регулирующем органе трубопроводной арматуры в положении "Закрыто" или "Открыто", или в любом промежуточном положении предельной величины крутящего момента, равной значению момента срабатывания, червячное колесо 21 силовой червячной передачи перемещает вал-червяк 20, который давит на узел ограничителя максимального крутящего момента модуля управления 6, что приводит к разрыву электрической цепи электродвигателя 1.

В случае, когда электродвигатель находится в нерабочем состоянии (проведение пуско-наладочных работ, закрытие и открытие арматуры при отказе электродвигателя и т.д.), для управления запорно-регулирующего органа трубопроводной арматуры используют ручной дублирующий червячный привод 10, который выполняется независимо от движения (вращения) силовых элементов выходного редуктора. При отключенном электродвигателе (центральное солнечное колесо) вал-шестерня 16 планетарной передачи 8 с помощью блокирующего устройства 3 заторможено относительно корпуса 7 выходного редуктора. При вращении рукоятки 19 ручного дублирующего червячного привода червяк 18 ручного дублирующего червячного привода, взаимодействующий через дополнительное колесо 17 с зубьями центрального колеса 16 планетарной передачи 8, передает движение на сателлиты 15 при перекатывании по неподвижному вал-шестерни 13 на водило 14, далее на вал-червяк 20 и червячное колесо 21 силовой червячной передачи 9 и приводит во вращение выходной вал 22 устройства. При случайном включении электродвигателя вращение от центрального вал-шестерни 13 на червяк 18 ручного дублирующего червячного привода не передается из-за самотормозящейся червячной пары, чем обеспечивается безопасность работы вручную, то есть соблюдается требование безопасности - рукоятка ручного дублирующего червячного привода при работе электродвигателя не должна вращаться.

В результате предлагаемое устройство имеет следующие преимущества по сравнению с известными:

- введением силовой червячной передачи в выходной редуктор обеспечивается большее передаточное отношение, компактность, плавность хода, возможность самоторможения, как следствие не возможна обратная передача, т.е. фиксацию рабочего органа арматуры, простоту изготовления деталей. Установленный двигатель в данном устройстве, расположен горизонтально, как для фланцевого, так и рычажного исполнений, что предпочтительно;

- установка блокирующего устройства и дополнительного колеса в планетарную передачу для кинематической связи с червяком ручного привода, обеспечивает независимость ручного привода, исключается необходимость разрыва кинематической цепи связи электродвигателя с выходным редуктором при работе ручного дублера, например при экстремальных ситуациях, что повышает надежность устройства в целом;

- выполнение центрального солнечного колеса планетарной передачи в виде вал-шестерни с установленными на нем элементами добились уменьшении габаритных размеров устройства и снижении материалоемкости, также обеспечили модульность сборки возможностью разделения узлов выходного редуктора;

- снабжение устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры элементом посадки выходного вала, позволило расширить функциональную возможность применения устройства на различных типоразмерах арматуры за счет обеспечения свободного размещения выдвигаемых частей арматуры внутри полости выходного вала.

Заявляемое устройство может быть неоднократно воспроизведено на современном оборудовании и планируется применить для управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость» для полезной модели.

1. Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащее электродвигатель, расположенные в едином корпусе промежуточный редуктор с узлом блокировки, выходной редуктор, включающий размещенные в собственном корпусе планетарную передачу, ручной дублирующий привод, кинематически связанный с центральным колесом планетарной передачи, силовой редуктор, связанный с выходным валом устройства, модуль управления, отличающееся тем, что силовой редуктор выполнен в виде силовой червячной передачи, в планетарную передачу введены дополнительное колесо и центральный вал-шестерня, при этом узел блокировки расположен на центральном валу-шестерне.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что силовая червячная передача состоит из вал-червяка и червячного колеса.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительное колесо реализовывает кинематическую связь червяка ручного дублирующего привода с центральным колесом планетарной передачи.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительное колесо выполнено, по крайней мере, в виде червячного колеса или косозубого колеса.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на конце выходного вала устройства выполнен элемент посадки, по крайней мере, в виде полого зубчатого венца с кулачком.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел блокировки выполнен, по крайней мере, в виде обгонной муфты.