Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к электромеханическим приводам, управляющим запорной трубопроводной арматурой. Повышение точности и упрощение процесса настройки при одновременном увеличении функциональных возможностей, расширении диапазона мощности применяемых электродвигателей и удобства монтажа на арматуру достигается тем, что в устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры введены промежуточный редуктор, шестерня на валу электродвигателя, причем зубчатая передача выполнена в виде конических зубчатых колес. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к электромеханическим приводам, управляющим запорной трубопроводной арматурой, например задвижками или шаровыми кранами, и может быть использована для дистанционного и местного управления с помощью ручного дублера запорной арматурой, устанавливаемой в закрытых помещениях и на открытых площадках под навесом.

Известно устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по патенту RU 2273784, F16K 31/05, которое содержит электродвигатель, узел блокировки, ручной дублирующий червячный привод, состоящий из червяка ручного привода и ограничивающих пружин на валу ручного привода, блок конечных выключателей, кинематически связанный с выходным валом редуктора, редуктор, включающий размещенные в его корпусе зубчатую передачу, расположенную на входном валу редуктора и планетарную передачу расположенную на выходном валу редуктора, ограничитель максимального крутящего момента.

Недостатками аналога являются управление запорной арматурой небольшого диаметра, отсутствие возможности перенастройки блока конечных выключателей и недостаточная точность его срабатывания.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату является выбранное в качестве прототипа устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по патенту на полезную модель RU 81279, F16K 31/05, который содержит электродвигатель, узел блокировки, ручной дублирующий привод, состоящий из червяка ручного привода и ограничивающих пружин, блок датчиков, редуктор, включающий зубчатую передачу, расположенную на входном валу редуктора, планетарную передачу с центральными колесами, на выходном валу планетарного редуктора расположены колесо с винтовым зацеплением и вал с винтовыми зубьями на конце.

Недостатками прототипа являются управление запорной арматурой недостаточного диапазона диаметров, отсутствие возможности использования различных электродвигателей и недостаточная точность срабатывания блока датчиков.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении точности и упрощении процесса настройки при одновременном увеличении функциональных возможностей, расширении диапазона мощности применяемых электродвигателей и удобство монтажа на арматуру.

Технический результат предлагаемой полезной модели достигается тем, что в устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры содержащее электродвигатель, узел блокировки, ручной дублирующий привод, состоящий из червяка и вала ручного привода с ограничивающими пружинами, блок датчиков, редуктор, включающий зубчатую передачу, планетарную передачу с центральными колесами одно из которых выполнено с наружными, а другое с внутренними зубьями, расположенные на выходном валу редуктора колесо с винтовым зацеплением и вал с винтовыми зубьями на конце, введены промежуточный редуктор, выходным валом связанный с зубчатой передачей редуктора и с валом электродвигателя на котором установлена шестерня, передаточный элемент, причем зубчатая передача выполнена в виде конических зубчатых колес. Связь зубчатой передачи редуктора с выходным валом промежуточного редуктора выполнена, по крайней мере, через узел блокировки. Одно из конических зубчатых колес установлено на выходном валу редуктора. Центральное колесо с наружными зубьями изготовлено, по крайней мере, единой конструкцией с коническим зубчатым колесом на выходном валу редуктора. Блок датчиков имеет в своем составе два входных вала, причем на конце одного входного вала выполнен зубчатый венец, а другим входным валом является вал с винтовыми зубьями на конце. Блок датчиков выполнен, по крайней мере, с цифровыми узлами. Передаточный элемент выполнен, по крайней мере, в виде рейки связывающей червяк ручного привода и входной вал блока датчиков с зубчатым венцом на конце. Блок датчиков кинематически связан с выходным валом редуктора и червяком ручного привода. Кинематическая связь блока датчиков с выходным валом редуктора выполнена в виде колеса с винтовым зацеплением, находящегося в зацеплении с входным валом блока датчиков с винтовыми зубьями на конце. Кинематическая связь блока датчиков с червяком ручного привода осуществляется при помощи передаточного элемента. Габаритный размер шестерни находится в зависимости от мощности электродвигателя. Червяк ручного привода выполнен, по крайней мере, единой конструкцией с валом ручного привода.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена кинематическая схема устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры.

Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры содержит электродвигатель 1 с установленной на валу сменной шестерней 2 размеры которой зависят от мощности электродвигателя, связанной с одной из шестерен промежуточного редуктора 3 который в свою очередь связан с редуктором 4 через конические зубчатые колеса 5 и 6 образующие зубчатую передачу редуктора. Причем коническая шестерня 5 связана с выходным валом 7 промежуточного редуктора 3 через узел блокировки 8. Редуктор 4 содержит в своем корпусе коническое зубчатое колесо 6 и планетарную передачу 9. Коническое зубчатое колесо 6 установлено на выходном валу 10 редуктора 4. Планетарная передача 9 содержит первое центральное колесо 11 изготовленное совместно с коническим колесом 6 и выполненное с наружными зубьями, и второе центральное колесо 12, выполненное с внутренними зубьями. Между собой центральные колеса 11 и 12 соединены тремя сателлитами 13, равномерно расположенными по окружности на водиле 14. На наружной поверхности центрального колеса 12 выполнены зубья, находящиеся в зацеплении с червяком 15 ручного дублирующего привода 16. Ручной дублирующий червячный привод 16 снабжен рукояткой или маховиком 17. В выходном валу 10 редуктора 4 выполнено сквозное отверстие 18.

Червяк 15 ручного дублирующего червячного привода 16 изготовлен с валом ручного привода единой конструкцией и установлен с возможностью осевого перемещения, снабжен ограничивающими пружинами 19, расположенными на одной из сторон червяка 15 ручного дублирующего червячного привода 16 и ограничивают перемещение червяка 15.

Функцию ограничителя максимального крутящего момента и блока конечных выключателей выполняет блок датчиков 20, имеющий в своем составе два входных вала 21 и 22. Блок датчиков защищен заявителем рядом патентов на полезную модель.

Блок датчиков 20 имеет кинематическую связь с выходным валом 10 редуктора 4 и червяком 15 ручного дублирующего червячного привода 16. Кинематическая связь блока датчиков 20 с выходным валом 10 редуктора 4 выполнена в виде расположенного на выходном валу 10 редуктора 4 колеса 23 с винтовым зацеплением, находящегося в зацеплении со входным валом 21 блока датчиков 20 на одном конце которого имеются винтовые зубья. Кинематическая связь блока датчиков 20 с червяком 15 осуществляется при помощи передаточного элемента (рейки) имеющейся на одном из концов червяка 15 и вала 22 один конец которого выполнен в виде зубчатого венца.

Устройство работает следующим образом.

Для перемещения запорно-регулирующего органа трубопроводной арматуры в одно из конечных положений включают электродвигатель 1. Вращение вала электродвигателя 1 через шестерню 2 передается шестерням промежуточного редуктора 3. Шестерни промежуточного редуктора 3 приводят в движение колесо 24, которое через обгонную муфту 8 и конические колеса 5 и 6 передает вращение на первое центральное колесо 11. При этом происходит остановка второго центрального колеса 12, связанного с червяком 15 ручного дублирующего червячного привода 16, за счет использования самотормозящейся червячной пары и приводит во вращение выходной вал 10 редуктора 4.

При достижении на запорно-регулирующем органе трубопроводной арматуры в положении "Закрыто" или "Открыто", или в любом промежуточном положении предельной или заданной величины крутящего момента, равной установленному в блоке датчиков 20 значению момента срабатывания, выходной вал 10 редуктора 4 замедляется или останавливается. Так как электродвигатель 1 остается подключенным к сети, то крутящий момент от вала электродвигателя 1 передается центральному колесу 12, которое заставит переместиться червяк 15 ручного дублирующего червячного привода 16 в осевом направлении. Осевое движение червяка 15 ручного дублирующего червячного привода 16, в зависимости от направления смещения червяка 15, преобразуется в угловое перемещение входного вала 22 блока датчиков 20, что приводит к разрыву электрической цепи электродвигателя 1.

Блок датчиков 20 предназначен для выдачи сигнала на остановку электродвигателя 1 при закрытии и открытии (при закрытии ограничение максимального крутящего момента может служить для обеспечения надежного уплотнения арматуры в целях исключения протечки среды наружу).

Ограничение максимального крутящего момента также может срабатывать при возникновении нештатных нагрузок (заклинивание, попадание в полость арматуры инородных тел) в промежуточном положении запорно-регулирующего органа трубопроводной арматуры.

Блок датчиков 20, таким образом, защищает арматуру от поломок и обеспечивает надежность перекрытия потока среды.

В случае, когда электродвигатель 1 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 16, который выполняется независимо от движения (вращения) силовых элементов планетарного редуктора 4. При отключенном электродвигателе 1 первое центральное колесо 11 планетарной передачи 9 с помощью обгонной муфты 8 заторможено относительно корпуса редуктора 4. При вращении рукоятки 17 ручного дублирующего червячного привода 16 червяк 15 ручного дублирующего червячного привода 16, взаимодействующий с зубьями второго центрального колеса 12, приводит его во вращение, которое в свою очередь приводит во вращение выходной вал 10 редуктора 4 устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры. При случайном включении электродвигателя 1 вращение от центрального колеса 11 на червяк 15 ручного дублирующего червячного привода 16 не передается из-за самотормозящейся червячной пары, чем обеспечивается безопасность работы вручную, то есть соблюдается требование безопасности - рукоятка 17 ручного дублирующего червячного привода 16 при работе электродвигателя 1 не должна вращаться.

Снабжение устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры конической зубчатой передачей позволило изменить компоновочное решение ранее выпускаемых устройств, что в свою очередь привело к снижению габаритов устройства: значительное уменьшение высоты при не значительном увеличении длины. Вследствие чего центр тяжести изделия приблизился к присоединительной части и повысилась надежность устройства в целом.

Выделение промежуточного редуктора в самостоятельный узел и введение сменной шестерни на валу электродвигателя позволило получать привода с различными скоростными характеристиками без изменения основного редуктора.

Перечисленное позволяет расширить возможности применения устройства для управления запорной арматурой различного диаметра применяемой арматуры. Обеспечивает удобство монтажа.

Оснащение привода блоком датчиков с цифровыми узлами позволило упростить процесс настройки привода на требуемые параметры и увеличить точность его срабатывания при достижении требуемого положения запорно-регулирующих органов арматуры.

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

1. Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащее электродвигатель, узел блокировки, ручной дублирующий привод, состоящий из червяка и вала ручного привода с ограничивающими пружинами, блок датчиков, редуктор, включающий зубчатую передачу, планетарную передачу с центральными колесами, одно из которых выполнено с наружными, а другое с внутренними зубьями, расположенные на выходном валу редуктора колесо с винтовым зацеплением и вал с винтовыми зубьями на конце, отличающееся тем, что введены промежуточный редуктор, выходным валом связанный с зубчатой передачей редуктора и с валом электродвигателя, на котором установлена шестерня, передаточный элемент, причем зубчатая передача выполнена в виде конических зубчатых колес.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что связь зубчатой передачи редуктора с выходным валом промежуточного редуктора выполнена, по крайней мере, через узел блокировки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одно из конических зубчатых колес установлено на выходном валу редуктора.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центральное колесо с наружными зубьями изготовлено, по крайней мере, единой конструкцией с коническим зубчатым колесом на выходном валу редуктора.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок датчиков имеет в своем составе два входных вала, причем на конце одного входного вала выполнен зубчатый венец, а другим входным валом является вал с винтовыми зубьями на конце.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок датчиков выполнен, по крайней мере, с цифровыми узлами.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передаточный элемент выполнен, по крайней мере, в виде рейки, связывающей червяк ручного привода и входной вал блока датчиков с зубчатым венцом на конце.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок датчиков кинематически связан с выходным валом редуктора и червяком ручного привода.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что кинематическая связь блока датчиков с выходным валом редуктора выполнена в виде колеса с винтовым зацеплением, находящегося в зацеплении с входным валом блока датчиков с винтовыми зубьями на конце.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что кинематическая связь блока датчиков с червяком ручного привода осуществляется при помощи передаточного элемента.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что габаритный размер шестерни находится в зависимости от мощности электродвигателя.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что червяк ручного привода выполнен, по крайней мере, единой конструкцией с валом ручного привода.