Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры

Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры относится к машиностроению, в частности - к исполнительным механизмам и приводам, управляющим трубопроводной арматурой, и может быть использовано для дистанционного и/или автоматического регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред и содержит электродвигатель и размещенные внутри корпуса с переходным фланцем: ручной привод, выходной вал, редуктор. Редуктор состоит из трех последовательно кинематически соединенных блоков, первый из которых соединен кинематически с валом электродвигателя, второй блок выполнен в виде планетарной передачи, ручной привод, соединенный кинематически с планетарной передачей, на выходном валу жестко установлено зубчатое колесо, кинематически соединенное с третьим блоком редуктора, который выполнен в виде двухступенчатой рядовой двухпоточной зубчатой передачи, состоящей, по крайней мере, из двух зубчатых колес и двух шестерен, причем зубчатые колеса симметрично расположены относительно осевой линии соосно установленных планетарной передачи, выходного вала и переходного фланца, центр масс устройства смещен относительно осевой линии планетарной передачи на расстояние, не превышающее значение наружного радиуса переходного фланца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к машиностроению, в частности - к исполнительным механизмам и приводам, управляющим трубопроводной арматурой (например, задвижками или шаровыми кранами), и может быть использовано для дистанционного и/или автоматического регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред с помощью аппаратуры, установленной на трубопроводах различного назначения (нефтегазовая отрасль, энергетика, в том числе атомная, металлургия, жилищно-коммунальное хозяйство, химическая, целлюлозно-бумажная промышленность и др.).

Обычной практикой для трубопроводной арматуры является использование исполнительных механизмов, приводимых электродвигателями и ручными приводами (применяемыми, например, при отключении питания электродвигателя) - электроисполнительные механизмы.

Известны серийно выпускаемые промышленностью электрические исполнительные механизмы различного типа [Номенклатурный каталог продукции. - ОАО «Завод электроники и механики», Чебоксары-2007, С.40].

Основными узлами механизмов являются электродвигатель и размещенные внутри корпуса редуктор, ручной привод, выходной вал.

Недостатком известных устройств (электроисполнительных механизмов) является использование редукторов с многоступенчатыми рядовыми зубчатыми передачами и применение, кроме зубчатых передач, дополнительно червячной передачи. Наличие червячной передачи снижает к.п.д. работы редуктора и уменьшает срок службы его, всего устройства и

надежность системы управления. Использование многоступенчатых рядовых зубчатых передач, приводит к тому, что осевая линия выходного вала проходит на значительном расстоянии от центра масс устройства (механизма). У механизмов с большими номинальными вращающими моментами это расстояние составляет сотни миллиметров. Так как масса серийно выпускаемых электроисполнительных механизмов с большими значениями вращающих моментов составляет сотни килограмм, то при установке такого механизма на трубопроводную арматуру в ней возникают значительные консольные усилия, что существенно снижает надежность работы трубопроводной арматуры и, соответственно, приводит к снижению качества и надежности работы системы управления технологическими процессами. Кроме того, между осями зубчатых колес и шестерен, образующих зубчатую передачу, возникают растягивающие (радиальные) усилия, особенно значительные на последних ступенях редуктора. Поэтому корпусы электроисполнительных механизмов с большими номинальными вращающими моментами необходимо выполняют из высокопрочных материалов и со стенками, имеющими значительную толщину. Это приводит к увеличению габаритов и массы устройств.

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, серийно выпускаемое несколькими десятками предприятий РФ - «Механизм исполнительный электрический однооборотный типа МЭО и МЭОФ» [Номенклатурный каталог продукции.- ОАО «Завод электроники и механики», Чебоксары - 2007, С.40], которое содержит электродвигатель и размещенные внутри корпуса с переходным фланцем: редуктор, ручной привод, и выходной вал. Редуктор состоит из трех последовательно кинематически соединенных блоков. Первый блок соединен кинематически с валом электродвигателя, и выполнен в виде двух - или трехступенчатой (в зависимости от

величины номинального вращающего момента) рядовой зубчатой передачи, второй блок выполнен в виде планетарной передачи, третий блок выполнен в виде двух - (или трехступенчатой рядовой зубчатой передачи; ручной привод, выполнен в виде червячной передачи, соединенной кинематически с планетарной передачей, на выходном валу жестко установлено зубчатое колесо, кинематически соединенное с третьим блоком редуктора. Планетарная передача имеет большее значение к.п.д., чем червячная.

Недостатки устройства: осевая линия выходного вала из-за использования в третьем блоке редуктора двух- (или трехступенчатой рядовой зубчатой передачи из зубчатого колеса и шестерни, размещенных последовательно, также проходит на значительном расстоянии от центра масс механизма, что ухудшает надежность работы арматуры и системы управления технологическими процессами; большие растягивающие (радиальные) усилия, что приводит к необходимости размещения устройств (электроисполнительных механизмов) в прочных толстостенных корпусах, имеющих большие габариты и массу.

Технический результат - повышение надежности работы устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, уменьшение растягивающих (радиальных) усилий для создания возможности размещения устройства в корпусе, имеющем меньшие габариты и массу.

Технический результат достигается тем, что в устройстве управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащем электродвигатель и размещенные внутри корпуса с переходным фланцем: редуктор, ручной привод, и выходной вал; редуктор состоит из трех последовательно кинематически соединенных блоков, первый блок соединен кинематически с валом электродвигателя, и выполнен в виде, по меньшей мере, двухступенчатой рядовой зубчатой передачи, второй блок выполнен в виде планетарной передачи, ручной привод, выполнен в виде червячной передачи, соединенной кинематически с планетарной

передачей, на выходном валу жестко установлено зубчатое колесо, кинематически соединенное с третьим блоком редуктора, третий блок редуктора выполнен в виде двухступенчатой рядовой двухпоточной зубчатой передачи, состоящей из двух зубчатых колес и из двух шестерен, зубчатые колеса третьего блока симметрично расположены относительно осевой линии соосно размещенных планетарной передачи, выходного вала и переходного фланца, причем центр масс устройства смещен относительно осевой линии планетарной передачи на расстояние, не превышающее значение наружного радиуса переходного фланца, при этом шестерни установлены на валу каждого из зубчатых колес третьего блока, и кинематически связаны с зубчатым колесом выходного вала.

При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные заявляемому, и, следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию патентоспособности «новизна».

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

Выполнение узлов и элементов устройства, не раскрытых в настоящей заявке, является известным и не составляет предмета патентной охраны.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена кинематическая схема устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры.

Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры представляет собой конструкцию, состоящую из электродвигателя 1, корпуса 2 с переходным фланцем 3, в котором размещены: редуктор 4, 5, 6, выходной вал 10 с установленным на нем жестко зубчатым колесом 11, ручной привод 9.

При этом редуктор состоит из трех последовательно кинематически соединенных блоков, первый блок 4 соединен кинематически с валом 10 электродвигателя, и выполнен в виде, по меньшей мере, двухступенчатой

рядовой зубчатой передачи, второй блок 5 выполнен в виде планетарной передачи, третий блок редуктора 6 выполнен в виде двухступенчатой рядовой двухпоточной зубчатой передачи, состоящей из двух зубчатых колес 7 и из двух шестерен 8, зубчатые колеса 7 третьего блока 6 симметрично расположены относительно осевой линии соосно установленных планетарной передачи 5, выходного вала 10 и переходного фланца 3. Причем центр масс устройства смещен относительно осевой линии планетарной передачи 5 на расстояние, не превышающее значение наружного радиуса переходного фланца 3, при этом шестерни 8 установлены на валу каждого из зубчатых колес 7 третьего блока 6, и кинематически связаны с зубчатым колесом 11 выходного вала 10. Ручной привод 9, выполнен в виде червячной передачи, и соединен кинематически с планетарной передачей 5.

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

Управление запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры осуществляется за счет вращения выходного вала. Вращение выходного вала 10 устройства с необходимым номинальным вращающим моментом обеспечивается передачей вращающего момента от вала электродвигателя 1 с помощью редуктора, состоящего из трех блоков 4, 5, 6. Отличительной особенностью работы заявляемой полезной модели является то, что при выполнении третьего блока редуктора 6 в виде двухступенчатой рядовой двухпоточной зубчатой передачи передача энергии (вращающего момента) от электродвигателя 1 к выходному валу 10 после планетарной передачи 5 осуществляется не одним, как в прототипе и других известных устройствах, а двумя одинаковыми и симметричными потоками энергии.

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

- так как в предлагаемом устройстве ось выходного вала расположена на расстоянии от центра масс устройства, не превышающем наружный радиус переходного фланца, то при установке устройства на арматуру, в ней, в отличие от известных устройств, не возникает консольного момента, воздействующего на рабочий орган трубопроводной арматуры. Это обеспечивает повышение надежности работы устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры;

- благодаря выполнению третьего блока редуктора в виде двухступенчатой рядовой двухпоточной зубчатой передачи и достигаемому за счет этого симметричному расположению зубчатых колес и шестерен третьего блока редуктора, величина растягивающих (радиальных) усилий уменьшается в несколько раз. Это обеспечивает возможность размещения устройства в корпусе, имеющем меньшие габариты и массу. Кроме того, зубчатое колесо, жестко установленное на валу заявляемого устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, оказывается полностью разгруженным от радиальных усилий, что обеспечивает более равномерный износ зубьев и, соответственно, увеличивает срок службы его и всего устройства, так как именно на выходном зубчатом колесе имеет место максимальное значение вращающего момента. Это также повышает и надежность работы устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры.

Пример выполнения

Пример практического выполнения подтверждает, что с помощью предлагаемой полезной модели устраняются недостатки известных устройств и достигается решение поставленной задачи.

1. Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащее электродвигатель и размещенные внутри корпуса с переходным фланцем: ручной привод, выходной вал, редуктор, состоящий из трех последовательно кинематически соединенных блоков, первый из которых соединен кинематически с валом электродвигателя, второй блок выполнен в виде планетарной передачи, ручной привод, соединенный кинематически с планетарной передачей, на выходном валу жестко установлено зубчатое колесо, кинематически соединенное с третьим блоком редуктора, отличающееся тем, что третий блок редуктора выполнен в виде двухступенчатой рядовой двухпоточной зубчатой передачи, состоящей, по крайней мере, из двух зубчатых колес и двух шестерен, причем зубчатые колеса симметрично расположены относительно осевой линии соосно установленных планетарной передачи, выходного вала и переходного фланца, центр масс устройства смещен относительно осевой линии планетарной передачи на расстояние, не превышающее значение наружного радиуса переходного фланца.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шестерни установлены на валу каждого из зубчатых колес третьего блока и кинематически связаны с зубчатым колесом выходного вала.