Взрывобезопасный электропривод запорной арматуры
Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для управления электроприводами запорной арматуры, работающими во взрывоопасной зоне, в технологических процессах перекачки газа, нефтепродуктов, или в шахтном оборудовании. Электропривод содержит электродвигатель, ручной дублер, блок электронного управления и редуктор, выполненный в виде двух червячных передач, связанных между собой шестернями планетарной передачи с сателлитами, сидящими на водиле, связанном с выходным валом электропривода. В зависимости от требований согласований скорости вращения электродвигателя и выходного звена редуктора, а также момента, развиваемого редуктором в режиме уплотнения (вытяжки) клина задвижки, червячные передачи могут быть связаны между собой шестернями конической передачи. Кроме того, в предлагаемом электроприводе отсутствуют внешние межблочные соединительные взрывозащищенные трубопроводы, так как фазные и информационные проводники электродвигателя выходят из отверстий, расположенных на подшипниковом щите со стороны вала, и проложены в полых каналах редуктора до соединительной коробки, расположенной в теле редуктора. Соединительные проводники силового и информационного назначений от блока электронного управления также проложены в полом канале редуктора до указанной соединительной коробки. Изобретение направлено на устранение опасности искрообразования и взрыва в результате технологического изменения режимов работы электропривода запорной арматуры, особенно с вентильными электродвигателями (с постоянными магнитами), а также повышение безопасности и эргономичности ручного дублера.
Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для управления электроприводами запорной арматуры, работающими во взрывоопасной зоне, в технологических процессах перекачки газа, нефтепродуктов, или в шахтном оборудовании.
Известен электропривод запорной арматуры, взрывобезопасного исполнения [Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Изд-во «Машиностроение». - 1968 г. - 887 с.], содержащий электродвигатель, блок электронного управления и редуктор с ручным дублером.
Недостатком указанного электропривода является необходимость механического отключения ручного дублера перед включением (выключением) электродвигателя или принудительного включения ручного дублера после отключения электродвигателя. Кроме того, в случае использования в электроприводе двигателя с постоянными магнитами и пользовании ручным дублером вал электродвигателя необходимо принудительно разъединять с редуктором для предотвращения возникновения ЭДС на его обмотках, в цепях постоянного тока блока электронного управления и опасного искрообразования.
Известен электропривод запорной арматуры взрывобезопасного исполнения [Антропов А.Т., Черемисин В.Н Гарганеев А.Г. Интеллектуальный электропривод трубопроводной арматуры // Силовая интеллектуальная электроника, 
4, 2006 г.], являющийся прототипом предлагаемой полезной модели, содержащий электродвигатель, блок электронного управления и редуктор с ручным дублером без принудительного механического переключателя режимов «ручной - электродвигательный».
Недостатком указанного электропривода является наличие удара по механизму ручного дублера и, как следствие, его «отскакивание» с кратковременным вращением рукоятки, при включении электродвигателя, что ведет не только к потенциальной опасности повреждения обслуживающего персонала, но и к дополнительным соударениям металлических частей, способных привести к искрообразованию. Особенно это нежелательно в условиях работы шахтного электрооборудования при наличии метана. Кроме того, усложняется уплотнение вала дублера по условиям взврывозащиты, а также электрическое соединение блока электронного управления и электродвигателя - электрическая связь электродвигателя и блока электронного управления выполнена внутри внешних металлических трубопроводов с дополнительными гермовводами.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое техническое решение, являются устранение опасности искрообразования и взрыва в результате технологического изменения режимов работы электропривода запорной арматуры, особенно с вентильными электродвигателями (с постоянными магнитами), а также повышение безопасности и эргономичности ручного дублера.
Данные задачи решаются за счет того, что предлагаемый взрывобезопасный электропривод запорной арматуры содержит электродвигатель, ручной дублер, блок электронного управления и редуктор, выполненный в виде двух червячных передач, связанных между собой шестернями планетарной передачи с сателлитами, сидящими на водиле, связанном с выходным валом электропривода. В зависимости от требований согласований скорости вращения электродвигателя и выходного звена редуктора, а также момента, развиваемого редуктором в режиме уплотнения (вытяжки) клина задвижки, червячные передачи могут быть связаны между собой шестернями конической передачи. Кроме того, в предлагаемом электроприводе отсутствуют внешние межблочные соединительные взрывозащищенные трубопроводы, так как фазные и информационные проводники электродвигателя выходят из отверстий, расположенных на подшипниковом щите со стороны вала электродвигателя, сопрягаемым с редуктором, и проложены в полых каналах редуктора до соединительной коробки, расположенной в теле редуктора. Соединительные проводники силового и информационного назначений от блока электронного управления также проложены в полом канале редуктора до указанной соединительной коробки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - взрывобезопасный электропривод запорной арматуры с планетарной передачей; на фиг.2 - пример выполнения редуктора с конической передачей.
На фиг.1 взрывобезопасный электропривод содержит блок электронного управления 1 с гермовводами 2, электродвигатель 3 и редуктор 4 с ручным дублером 5, содержащий две червячные пары, состоящие из червяка 6 электродвигателя 3, червячного колеса 7 электродвигателя 3, а также из червяка 8 ручного дублера 5, червячного колеса 9 ручного дублера 5, планетарную передачу с сателлитами 10 и полый выходной вал 11. С червячным колесом 7 жестко связана шестерня 12, а с червячным колесом 9 сателлиты 10. Шестерня 13 жестко связана с полым выходным валом 11. Червячное колесо 9 с сателлитами 10 фактически является водилом. Соединительные проводники силового и информационного назначений между электродвигателем 3 и блоком электронного управления 1 проложены в полых каналах 14 редуктора 4 до соединительной коробки 15.
На фиг.2 червячные колеса 7, 9 жестко связаны с соответствующими шестернями 12, 13 и соединены между собой через конические шестерни 16, расположенные на водиле 17, жестко, связанном с полым выходным валом 11.
Электропривод по фиг.1 работает следующим образом. При вращении червяка 6 от электродвигателя 3, начинает вращаться шестерня 12, жестко связанная с червячным колесом 7 электродвигателя 3. Далее вращение передается саттелитам 10. Так как червячная пара ручного дублера не имеет обратного хода, то ось сателлитов, связанная с червячным колесом 9 ручного дублера останется неподвижной. При этом будет вращаться выходной вал 11. И, наоборот, - при вращении червяка 8 от ручного дублера 5, будут вращаться червячное колесо 9 с осью сателлитов 10 и полый выходной вал 11, при этом червячная пара, связанная с электродвигателем 3 останется неподвижной. При одновременном вращении червяка 6 от электродвигателя 3 и червяка 8 от ручного дублера 5 их скорости на выходном валу будут либо складываться, либо вычитаться, в зависимости от относительного направления вращения электродвигателя 3 и ручного дублера 5.
Электропривод по фиг.2 работает следующим образом. При вращении червяка 6 от электродвигателя 3, начинает вращаться шестерня 12, жестко связанная с червячным колесом 7 электродвигателя 3. Далее вращение передается коническим шестерням 16, расположенным на водиле 17. Так как червячная пара ручного дублера не имеет обратного хода, то вращаться будет полый выходной вал 11. И, наоборот, - при вращении червяка 8 от ручного дублера 5, будут вращаться червячное колесо 9 и жестко связанная ним шестерня 13. Далее вращение передается коническим шестерням 16, расположенным на водиле 17. Так как червячная пара электродвигателя 3 не имеет обратного хода, то вращаться будет полый выходной вал 11.
Таким образом, в результате предложенных технических решений взрывобезопасный электропривод запорной арматуры приобретает ряд достоинств, таких, как безопасная работа ручного дублера, так как полностью отсутствует удар и искрообразование при включении электродвигателя, простое межблочное уплотнение («взрывозащита») всего изделия и его отдельных деталей, отсутствие внешних межблочных электрических соединений. Кроме того, появляется возможность безопасного применения в электроприводе электродвигателей с постоянными магнитами, а также работы с ручным дублером. К дополнительным преимуществам следует отнести удобство интеграции блока электронного управления в один корпус с редуктором, а также сборки изделия и контроля информационных сигналов и силовых напряжений в соединительной коробке в лабораторных условиях при отладке или ремонте.
1. Взврывобезопасный электропривод запорной арматуры, содержащий электродвигатель, блок электронного управления и редуктор с ручным дублером без принудительного механического переключателя режимов «ручной - электродвигательный», отличающийся тем, что редуктор выполняют в виде двух червячных передач, связанных между собой шестернями планетарной передачи с сателлитами, сидящими на водиле, связанном с выходным валом электропривода.
2. Взврывобезопасный электропривод запорной арматуры по п.1, отличающийся тем, что червячные передачи связаны между собой шестернями конической передачи.
3. Взрывобезопасный электропривод запорной арматуры по п.1, отличающийся тем, что соединительные проводники силового и информационного назначений между электродвигателем и блоком электронного управления размещают в полых каналах редуктора и состыковывают в соединительной коробке, расположенной в теле редуктора.
