ПРИВОД ОДНОСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1997 года по МПК F15B15/00 F15B13/10 F16K31/50 

Изобретение относится к пневматическим, гидравлическим приводам с ручным дублером и может найти применение для управления трубопроводной арматурой во многих отраслях промышленности, например в нефтяной, газовой, судостроительной, атомной энергетике для перекрытия трубопроводов как автоматически, так и вручную.

Известен привод одностороннего действия с ручным дублером, применяемый в трубопроводной арматуре для перекрытия трубопровода, например, клапан НЗ с пневмоприводом с сильфонным уплотнением С96593-050, серийно выпускаемый АО "Знамя труда" им. И. И. Лепсе, см. Номенклатурный каталог "Промышленная трубопроводная арматура" [1]
В этом приводе упругий элемент (пружина) установлен между штоком исполнительного органа, выполненного заодно целое с поршнем, и крышкой корпуса привода.

При работе ручным дублером поршень действует на пружину, которая сжимается на величину рабочего хода, и управляемая арматура открывается.

К недостатку этого привода относится то, что при его работе приходится преодолевать рабочее усилие пружины. Это ограничивает применение таких приводов с ручным дублером как по DN, так и PN трубопроводной арматуры, на которую устанавливается привод, из-за больших усилий, которые необходимо прикладывать при управлении ручным дублером. Для исключения необходимости приложения больших усилий к маховику (рукоятке) ручного дублера на привод приходится устанавливать редуктор, что увеличивает массогабаритные характеристики и стоимость изготовления привода.

Наиболее близким аналогом из известных приводов является привод одностороннего действия [2] содержащий корпус со штуцером для подачи управляющего давления, в полости которого размещен поршень и один или несколько упругих элементов, установленных на опоре с возможностью взаимодействия с втулкой, соединенной со штоком ручного дублера и штоком исполнительного органа.

Проблема снижения усилия на рукоятке ручного дублера решена путем создания предварительного натяжения упругого (-их) элемента (-ов) при работе привода от управляющего давления и для снятия этого натяжения при работе привода от ручного дублера.

К недостаткам привода [2] относится то, что при работе ручным дублером необходимо совершить суммарный ход: сначала ход для снятия натяжения пружины до ее свободного состояния, после чего совершить рабочий ход исполнительного (запорного) органа. Это обусловлено наличием зазоров между торцом головки штока и буртом, с одной стороны, и между головкой штока и дном глухой полости, с другой стороны. Зазор между головкой штока и буртом соответствует величине установочного прогиба (поджатия) упругого (-их) элемента (-ов) (пружины), а зазор между головкой штока и дном должен быть не менее величины рабочего хода пружины.

Следствием этого является значительное увеличение массогабаритных характеристик изделия, а также снижение ресурса пар трения узла ручного дублера и снижения технологичности конструкции.

Изобретение решает задачи:
1. Снижения массогабаритных характеристик благодаря исключению рабочего хода пружины при работе ручным дублером;
2. Увеличения ресурса узла ручного дублера за счет сокращения длительности действия усилия натяжения пружины при работе ручным дублером;
3. Упрощения конструкции за счет технологичности и уменьшения количества деталей.

Все это повышает надежность привода.

Указанные задачи решаются за счет того, что в приводе одностороннего действия, содержащем корпус со штуцером для подачи управляющего давления, в полости которого размещен поршень и один или несколько упругих элементов, установленных на опоре с возможность взаимодействия с втулкой, соединенной со штоком ручного дублера и штоком исполнительного органа, опора имеет окна, в которых размещены выступы, выполненные на втулке, и кольцо, установленное с зазором по отношению к выступам.

Кроме того, поршень может быть жестко связан с опорой и штоком исполнительного органа.

На чертежах изображены два исполнения привода: фиг. 1 привод с "плавающим" поршнем; фиг. 2 разрез А-А для фиг. 1 и фиг. 3. фиг. 3 привод с поршнем, жестко связанным с опорой и штоком исполнительного органа.

Привод содержит корпус 1 со штуцером 2. В полости 3 корпуса 1 размещен поршень 4. На опоре 5, связанной со штоком 6 исполнительного органа, установлены один или несколько гибких элементов 7, выполненных в виде, например, пружины, и выполнены окна (сквозные пазы) 8. Количество гибких элементов зависит от величин рабочего хода и усилия на штоке исполнительного органа. Втулка 9, расположенная между гибкими элементами 7 и штоком 10 ручного дублера, имеет выступы 11. Выступы 11 размещены в окнах 8, образуя зазор 12 с кольцом 13, установленным на опоре 5. В крышке 14 привода установлена втулка резьбовая 15 с подшипниками 16 и 17. Шпоночное (шлицевое) соединение 18 "крышка 14 шток 10" обеспечивает преобразование вращательного движения маховика 19 через втулку 15 в поступательное перемещение штока 10 ручного дублера.

Поршень 4, опора 5 и шток 6 исполнительного органа могут быть жестко связаны между собой, например, выполнены как одно целое (фиг. 3).

Работает привод следующим образом.

Управляющее давление через штуцер 2 подается в полость 3 корпуса 1, воздействия на поршень 4, который, перемещаясь, контактирует с опорой 5 и сжимает пружину 7, которая через выступы 11 втулки 9, размещенные в окнах 8, передает усилие сжатия (натяжения) через шток 10, втулку резьбовую 15 и подшипник 16 на крышку 14. При этом вместе с перемещением опоры 5 перемещается связанный с ней шток 6.

После сброса управляющего давления из полости 3 поршень 4 и шток 6 вместе с опорой 5 под воздействием пружины 7 возвращаются в исходное положение.

При работе привода от ручного дублера вращают маховик 19 вместе с втулкой резьбовой 15, поступательно перемещая шток 10 благодаря шпоночному (шлицевому) соединению 18 и выбирая зазор 12. После этого выступы 11 втулки 9, проходящие через окна 8, контактируют с кольцом 13, после чего пружина 7, замкнутая по усилию на опоре 5, становится пассивной при последующем перемещении опоры 5 и штоков 10 и 6. При этом поршень 4 находится в состоянии покоя. В случае, когда опора 5, поршень 4 и шток 6 жестко связаны (фиг. 3), поршень 4 совершает перемещение вместе с опорой 5 и штоками 6 и 10. При этом усилие, необходимое для управления ручным дублером при дальнейшем перемещении, тратится только на преодоление сил трения от веса подвижных деталей и самого веса этих подвижных деталей, а осевое усилие при управлении приводом воспринимается подшипником 17.

Для возврата штока в исходное положение вращают маховик 19 вместе с резьбовой втулкой 15 в обратном направлении, перемещая поступательно шток 10 с втулкой 9, а также пружину 7 совместно с опорой 5, штоком 6 и кольцом 13 до упора выходного звена штока 6. В случае, когда поршень 4, опора 5 и шток 6 жестко связаны (фиг3), поршень 4 перемещается вместе с опорой 5 и штоками 6 и 10. При этом поршень 4, опора 5 и шток 6 находятся в состоянии покоя, а шток 10 вместе с втулкой 9 сжимают пружину 7 на величину зазора 12, осуществляя, таким образом, передачу регламентируемого усилия привода на выходное звено шток 6.

Изобретение относится к пневматическим и гидравлическим приводам с ручным дублером. Сущность изобретения заключается в том, что в приводе, содержащем корпус со штуцером для подачи управляющего давления, поршнем и одним или несколькими упругими элементами, последние установлены с возможностью взаимодействия с втулкой, соединенной со штоком ручного дублера и штоком исполнительного органа, посредством опоры, которая выполнена с вертикальными окнами и кольцом. В окнах размещены выступы, выполненные на втулке, а кольцо установлено с зазором по отношению к выступам втулки. Кроме того, поршень может быть выполнен жестко связанным с опорой и штоком исполнительного органа. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Привод одностороннего действия, содержащий корпус со штуцером для подачи управляющего давления, в полости которого размещен поршень и один или несколько упругих элементов, установленных на опоре с возможностью взаимодействия с втулкой, соединенной со штоком ручного дублера и штоком исполнительного органа, отличающийся тем, что опора имеет окна, в которых размещены выступы, выполненные на втулке, и кольцо, установленное с зазором по отношению к выступам втулки. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что поршень жестко связан с опорой и штоком исполнительного органа.