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 расширении диапазона диаметра применяемой арматуры достигается тем, что устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры содержит электродвигатель, узел блокировки, ручной дублирующий червячный привод, состоящий из червяка ручного привода и ограничивающих пружин на валу ручного привода, планетарный редуктор, включающий размещенные в его корпусе зубчатую передачу, расположенную на входном валу редуктора и планетарную передачу, расположенную на выходном валу редуктора, блок конечных выключателей, кинематически связанный с выходным валом планетарного редуктора, ограничитель максимального крутящего момента, содержащий установленные на опорной пластине рычаги на стойках, микровыключатели, настроечные кулачки, блокирующий вал, пружину. Блок конечных выключателей содержит предварительный редуктор. На выходном валу планетарного редуктора расположены дополнительное колесо с винтовым зацеплением и дополнительный вал с винтовыми зубьями, причем в выходном валу выполнено сквозное отверстие. Ограничитель максимального крутящего момента содержит фиксаторы соединенные упругим элементом. На блокирующем валу выполнены пазы и палец. Настроечные кулачки расположены на одной оси, микровыключатели расположены друг над другом, ограничивающие пружины расположены на одной из сторон ручного дублирующего червячного привода, а узел блокировки выполнен в виде обгонной муфты. 4 з.п. ф-лы, 4 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.
Известен привод запорно-регулирующей арматуры по патенту US №4754949 А, кл. F16К 31/05, 05.07.1988, который содержит электродвигатель, узел блокировки, планетарный редуктор, ручной дублирующий червячный привод, червяк которого находится в зацеплении с зубьями, расположенными на наружной поверхности центрального колеса редуктора. Известный привод снабжен блоком конечных выключателей, кинематически связанный с выходным валом привода, соединенным со штоком запорно-регулирующего органа, что обеспечивает своевременное отключение электродвигателя при достижении конечных положений запорно-регулирующего органа.
Недостатком привода является ограниченная защита арматуры от поломок при возникновении нештатных нагрузок (заклинивании, попадании в полость арматуры инородных тел) в промежуточном положении запорно-регулирующего органа арматуры.
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 RU №2273784, F16K 31/05, который 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, планетарный 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, содержащий установленные на опорной пластине рычаги на стойках, микровыключатели, настроечные кулачки, блокирующий вал, упругий элемент.
Недостатками прототипа являются управление запорной арматурой небольшого диаметра, отсутствие возможности перенастройки блока конечных выключателей и недостаточная точность его срабатывания.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении точности и упрощении процесса настройки при одновременном расширении диапазона диаметра применяемой арматуры
Технический результат достигается тем, в устройстве управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащем электродвигатель, узел блокировки, ручной дублирующий червячный привод, состоящий из червяка ручного привода и ограничивающих пружин на валу ручного привода, планетарный редуктор, включающий размещенные в его корпусе зубчатую передачу, расположенную на входном валу редуктора и планетарную передачу, расположенную на выходном валу редуктора, блок конечных выключателей, кинематически связанный с выходным валом планетарного редуктора, ограничитель максимального крутящего момента, содержащий установленные на опорной пластине рычаги на стойках, микровыключатели, настроечные кулачки, блокирующий вал, упругий элемент, блок конечных выключателей содержит предварительный редуктор, на выходном валу планетарного редуктора расположены дополнительное колесо с винтовым зацеплением, дополнительный вал с винтовыми зубьями, причем в выходном валу выполнено сквозное отверстие, а кинематическая связь блока конечных выключателей с выходным валом планетарного редуктора выполнена в виде дополнительного колеса, находящегося в зацеплении с дополнительным валом и приводящим во вращение предварительный редуктор блока конечных выключателей и блокирующий вал ограничителя максимального крутящего момента, ограничитель максимального крутящего момента содержит фиксаторы соединенные упругим элементом, на блокирующем валу выполнены пазы и палец, настроечные кулачки расположены на одной оси, микровыключатели расположены друг над другом, ограничивающие пружины расположены на одной из сторон ручного дублирующего червячного привода, узел блокировки выполнен в виде обгонной муфты.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - кинематическая схема устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры;
на фиг.2 - планетарный редуктор (в разрезе);
на фиг.3 - ограничитель максимального крутящего момента (общий вид);
на фиг.4 - блокирующий вал ограничителя максимального крутящего момента (в разрезе).
Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры содержит электродвигатель 1, связанный с входным валом 2 планетарного редуктора 3 (фиг.1) через узел блокировки (обгонная муфта) 4, причем планетарный редуктор 3
содержит зубчатую передачу 5 и планетарную передачу 6. Зубчатая передача 5 установлена на входном валу 2 планетарного редуктора 3. Планетарная передача 6 содержит первое центральное колесо 8, закрепленное на выходном валу 7 планетарного редуктора 3 и выполненное с наружными зубьями, и второе центральное колесо 9, выполненное с внутренними зубьями. Зубья центрального колеса 9 находятся в зацеплении с червяком 10 ручного дублирующего червячного привода 11. Ручной дублирующий червячный привод 11 снабжен рукояткой 12. В выходном валу 7 планетарного редуктора 3 выполнено сквозное отверстие 13 (фиг.2).
Червяк 10 ручного дублирующего червячного привода 11 установлен с возможностью осевого перемещения на валу 14 ручного дублирующего червячного привода 11 и снабжен ограничивающими пружинами 15. Ограничивающие пружины 15 расположены на одной из сторон червяка 10 на валу 14 ручного дублирующего червячного привода 11 и ограничивают перемещение червяка 10.
Ограничитель максимального крутящего момента 16 расположен совместно с блоком конечных выключателей 17 в блоке датчиков 18.
Ограничитель максимального крутящего момента 16 (фиг.3) содержит расположенные на опорной пластине 19 рычаги 20 и 21, выполненные в виде пластин имеющих криволинейный профиль и находящиеся на стойках 22 и 23, микровыключатели 24 и 25 расположенные друг над другом, блокирующий вал 26, упругий элемент 27, настроечные кулачки 28 и 29 расположенные на валу кулачков 30 и связанные с червяком 10 ручного дублирующего червячного привода 11, фиксаторы 31 и 32 расположенные на стойках 22 и 23, соединенные упругим элементом 27 и имеющие подвижность вдоль одной из своих осей. Блокирующий вал 26 выполнен с пазами 33 и 34 для разблокировки хода рычагов 20 и 21 и пальцем 35 (фиг.4), к которому прижаты под действием гибкого элемента 27, выполненного в виде пружины, фиксаторы 31 и 32.
Блок конечных выключателей 17 содержит предварительный редуктор 36, который выполнен в виде валов с установленными на них подвижными шестернями и связан своим выходным валом 37 с блоком конечных выключателей 17 и с блокирующим валом 26 ограничителя максимального крутящего момента 16.
Кинематическая связь блока конечных выключателей 17 с выходным валом 7 планетарного редуктора 3 выполнена в виде расположенного на выходном валу 7 планетарного редуктора 3 дополнительного колеса 38 с винтовым зацеплением, находящегося в зацеплении с дополнительным валом 39 на одном конце которого имеются винтовые зубья. Дополнительный вал 39 передает вращение с выходного вала 7 планетарного редуктора 3 на предварительный редуктор 36. Предварительный редуктор
36 имеет возможность изменять свое передаточное отношение за счет подвижной шестерни 40 расположенной на выходном валу 37 предварительного редуктора 36.
Устройство работает следующим образом.
Для перемещения запорно-регулирующего органа трубопроводной арматуры в одно из конечных положений включают электродвигатель 1. Вращение вала электродвигателя 1 передается на входной вал 2 планетарного редуктора 3 через обгонную муфту 4. Через зубчатую передачу 5 вращение передается на первое центральное колесо 8. При этом происходит остановка второго центрального колеса 9, связанного с червяком 10 ручного дублирующего червячного привода 11, за счет использования самотормозящейся червячной пары и приводит во вращение выходной вал 7 планетарного редуктора 3.
При достижении на запорно-регулирующем органе трубопроводной арматуры в положении "Закрыто" или "Открыто", или в любом промежуточном положении предельной величины крутящего момента, равной установленному на настроечных кулачках 28 и 29 ограничителя максимального крутящего момента 16 значению момента срабатывания, выходной вал 7 планетарного редуктора 3 останавливается. Так как электродвигатель 1 остается подключенным к сети, то крутящий момент от вала электродвигателя 1 передается центральному колесу 9, которое заставит переместиться червяк 10 ручного дублирующего червячного привода 11 в осевом направлении. Осевое движение червяка 10 ручного дублирующего червячного привода 11, в зависимости от направления смещения червяка 10, преобразуется в угловое перемещение настроечных кулачков 28 и 29, а затем и соответствующих рычагов 20 и 21, вызывая переключение контактов микровыключателей 24 и 25, что приводит к разрыву электрической цепи электродвигателя 1. При этом начальный угол поворота настроечных кулачков 28 и 29, относительно вала кулачков 30 устанавливается в зависимости от заданной величины максимального крутящего момента (нагрузки) на выходном валу 7 планетарного редуктора 3. Для исключения срабатывания микровыключателя от настроечного кулачка при смещении червяка 10 ручного дублирующего червячного привода 11 в противоположную сторону в начале обратного вращения электродвигателя 1 после его остановки, рычаг в начале обратного хода удерживается блокирующим валом 26, угол удержания которого зависит от хода запорно-регулирующего органа арматуры. Блокирующий вал 26 при вращении выходного вала 7 планетарного редуктора 3 через фрикционную передачу выходного вала 37 предварительного редуктора 36 поворачивается, освобождая своими пазами 33 или 34 от блокировки (в зависимости от направления вращения выходного вала 7 планетарного редуктора 3) соответствующий
рычаг 20 или 21. Полный угол поворота блокирующего вала 26 соответствует 2-5% полного хода арматуры.
Ограничитель максимального крутящего момента 16 имеет два микровыключателя 24 и 25 для выдачи сигнала на остановку электродвигателя 1 при закрытии и открытии (при открытии ограничитель максимального крутящего момента 16 может служить для обеспечения надежного уплотнения сальника арматуры в целях исключения протечки среды наружу через сальниковый узел).
Ограничитель максимального крутящего момента 16 также может срабатывать при возникновении нештатных нагрузок (заклинивание, попадание в полость арматуры инородных тел) в промежуточном положении запорно-регулирующего органа трубопроводной арматуры.
Ограничитель максимального крутящего момента 16, 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 11, который выполняется независимо от движения (вращения) силовых элементов планетарного редуктора 3. При отключенном электродвигателе 1 первое центральное колесо 8 планетарной передачи 6 с помощью обгонной муфты 4 заторможено относительно корпуса планетарного редуктора 3. При вращении рукоятки 12 ручного дублирующего червячного привода 11 червяк 10 ручного дублирующего червячного привода 11, взаимодействующий с зубьями второго центрального колеса 9, приводит его во вращение, которое в свою очередь приводит во вращение выходной вал 7 планетарного редуктора 3 устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры. При случайном включении электродвигателя 1 вращение от центрального колеса 8 на червяк 10 ручного дублирующего червячного привода 11 не передается из-за самотормозящейся червячной пары, чем обеспечивается безопасность работы вручную, то есть соблюдается требование безопасности - рукоятка 12 ручного дублирующего червячного привода 11 при работе электродвигателя 1 не должна вращаться.
Снабжение устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры сквозным центральным отверстием в выходном валу планетарного редуктора позволило расширить возможности применения устройства для управления запорной арматурой разных диаметров за счет обеспечения свободного размещения выдвигаемых частей арматуры внутри полости выходного вала. Дополнение блока конечных
выключателей предварительным редуктором позволило упростить процесс настройки блока конечных выключателей и увеличить точность его срабатывания при достижении требуемого положения запорно-регулирующих органов арматуры.
Заявляемое устройство может быть неоднократно воспроизведено на современном оборудовании и применено для управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, например на нефтепроводах, 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 червячный привод, состоящий из червяка ручного привода и ограничивающих пружин на валу ручного привода, планетарный редуктор, включающий размещенные в его корпусе зубчатую передачу, расположенную на входном валу редуктора и планетарную передачу, расположенную на выходном валу редуктора, блок конечных выключателей, кинематически связанный с выходным валом планетарного редуктора, ограничитель максимального крутящего момента, содержащий установленные на опорной пластине рычаги на стойках, микровыключатели, настроечные кулачки, блокирующий вал, упругий элемент, отличающееся тем, что блок конечных выключателей содержит предварительный редуктор, на выходном валу планетарного редуктора расположены дополнительное колесо с винтовым зацеплением и дополнительный вал с винтовыми зубьями, причем в выходном валу выполнено сквозное отверстие, ограничитель максимального крутящего момента содержит фиксаторы, соединенные упругим элементом, на блокирующем валу выполнены пазы и палец, настроечные кулачки расположены на одной оси, микровыключатели расположены друг над другом, ограничивающие пружины расположены на одной из сторон ручного дублирующего червячного привода.
2. Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по п.1, отличающееся тем, что кинематическая связь блока конечных выключателей с выходным валом планетарного редуктора выполнена в виде дополнительного колеса, находящегося в зацеплении с дополнительным валом и приводящим во вращение предварительный редуктор блока конечных выключателей и блокирующий вал ограничителя максимального крутящего момента.
3. Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по п.1, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен в виде пружины.
4. Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по п.1, отличающееся тем, что ось выходного вала планетарного редуктора совпадает с осью сквозного отверстия.
5. Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по п.1, отличающееся тем, что узел блокировки выполнен в виде обгонной муфты.
