ЭЛЕКТРОПРИВОД ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ Российский патент 1997 года по МПК F16H37/08 

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к средствам управления запорной арматурой трубопроводов при помощи электродвигателя и предназначено для управления потоками жидкости, газа и сыпучих тел.

Известна двухскоростная саморегулирующаяся реверсивная планетарная зубчатая передача, содержащая ведущий вал, на котором закреплено солнечное колесо, водило с сателлитами, коронное колесо, связанное храповым механизмом с корпусом, пластинчатые пружины, установленные на водиле и воздействующие на рычаги собачек храпового колеса, червячную пару, червяк которой шлицевым соединением связан с водилом, фрикционную муфту, ведущие диски которой установлены в червяке на шлицах ведущего вала; а ведомые диски соединены посредством шлицевого соединения с червяком и упруго поджаты с двух сторон [1]
В данной передаче с ростом момента на выходном валу на червяке развивается осевое усилие, под действием которого муфта включает планетарную передачу в работу. К недостаткам данного устройства можно отнести то, что в переходный момент, когда осевое усилие червяка равно усилию переключения скоростей, обе скорости отключаются, или происходит многократное сцепление и расцепление муфты, то есть происходит колебательный процесс перехода с одной скорости на другую. Поэтому данная двухскоростная передача из-за низкой надежности переключения скоростей на практике не нашла себе применения.

Известен электропривод, выбранный в качестве прототипа и содержащий электродвигатель, смонтированный в корпусе планетарный редуктор, состоящий из заторможенного входного эксцентрикового вала-водила, сателлитов первого центрального колеса с внешним червячным и внутренним зубчатым зацеплениями, второго центрального колеса, жестко связанного с приводным валом запорного органа, заторможенного червяка, жестко связанного с валом маховика ручного управления [2]
В редукторе данного электропривода передаточное отношение достигает больших величин при незначительных габаритах устройства. К недостаткам устройства можно отнести то, что в режиме работы от электродвигателя привод работает с одной (невысокой) скоростью и с моментом на выходном валу, достаточном для снятия с уплотнения запорного органа, что в аварийных ситуациях не позволяет уменьшить время перекрытия трубопроводов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей электропривода за счет получения второй повышенной скорости вращения приводного вала запорного органа в отсутствии предельных моментов уплотнения запорного органа, а также повышение надежности автоматического переключения с повышенной скорости на скорость с повышенным крутящим моментом при наличии увеличенной нагрузки на приводном валу запорного органа.

Это достигается тем, что в электроприводе запорной арматуры, содержащем электродвигатель и планетарный редуктор, состоящий из заторможенного входного вала-водила, первого центрального колеса с внешним червячным зацеплением и внутренним цилиндрическим зубчатым зацеплением, сателлитов и второго центрального колеса, жестко связанного с приводным валом запорного органа, электропривод снабжен дифференциалом. При этом дифференциал выполнен в виде водила с сателлитами и двумя центральными колесами, одно из которых жестко соединено с валом электродвигателя, а другое колесо закреплено на валу, несущем самотормозящий червяк, находящемся в червячном зацеплении с первым центральным колесом редуктора, причем водило дифференциала кинематически связано с входным валом-водилом редуктора. Входной вал-водило заторможен, например, фиксатором положения, выполненным в виде колеса, жестко закрепленного на входном валу-водиле, в котором выполнены углубления, и подпружиненного шарика, размещенного в корпусе.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема электропривода; на фиг. 2 - фиксатор положения входного вала-водила редуктора.

Электропривод содержит электродвигатель 1, дифференциал, состоящий из жестко закрепленного на валу электродвигателя 1 центрального колеса 2, связанного сателлитами 3 и 4, установленными на водиле 5 со вторым центральным колесом 6, закрепленным на выходном валу 7 дифференциала.

Водило 5 дифференциал посредством колес 8 и 9, червяка 10 и колеса 11 кинематически связано с входным валом-водилом 12 редуктора, в свою очередь состоящего из первого центрального колеса 13, второго центрального колеса 14, кинематически связанных между собой сателлитами 15 и 16. На втором центральном колесе 14 жестко закреплен приводной вал 17 запорного органа (не показан). На выходном валу 7 дифференциала жестко закреплен самотормозящий червяк 18, находящийся в зацеплении с первым центральным колесом 13 редуктора.

Входной вал-водило 12 редуктора заторможен фиксатором положения, выполненным в виде колеса 19, жестко закрепленного на валу 12, на боковой поверхности которого выполнены углубления 20 под шарик 21, подпружиненного пружиной 22 и размещенного в корпусе 23 электропривода.

Электропривод с двухскоростной саморегулирующей передачей работает следующим образом. В начальный момент движения запорного органа как на открытие, так и на закрытие, при его отрагивании на приводном валу 17 развивается значительный тормозящий момент, который через колесо 14, сателлиты 16 и 15, червячное колесо 13, червяк 18, вал 7 передается на центральное колесо 6 дифференциала, затормаживая его.

Крутящий момент от электродвигателя 1 через центральное колесо 2, сателлиты 3 и 4, последний из которых обкатывается по неподвижному колесу 6, передается на водило 5, а далее через колеса 8 и 9, червяк 10, червячное колесо 11, крутящий момент передается входному валу-водилу 12 планетарного редуктора. При превышении момента на валу 12 заданного фиксатором положения значения шарик 21 выходит из углубления 20, и колесо 19, а вместе с ним вал 12, начинают вращаться. Вращение с входного вала-водила 12 планетарного редуктора передается посредством сателлита 15, обкатывающегося по заторможенному первому центральному колесу 13, сателлита 16 на второе центральное колесо 14 и, соответственно, на приводной вал 17 запорного органа. В данном случае передаточное отношение передачи электропривода максимально и на выходном валу 17 реализуется пониженная (вторая) скорость вращения приводного вала запорного органа с максимальным крутящим моментом.

После страгивания запорного органа с места крутящий момент на приводном валу 17 резко падает. При снижении нагрузки на приводном валу 17 запорного органа до значений, когда усилия фиксации обеспечат торможение входного вала-водила 12 редуктора, водило 5 дифференциала затормозится. Тогда вращение от электродвигателя 1 через центральное колесо 2, сателлиты 3 и 4, центральное колесо 6 передается на выходной вал 7 дифференциала, а далее через червяк 18, первое центральное колесо 13 с внешним червячным зацеплением и внутренним цилиндрическим зубчатым зацеплением, сателлиты 15, 16, при заторможенном вале-водиле 12 передается на второе центральное колесо 14 и далее на приводной вал 17 запорного органа. В этом случае передаточное отношение передачи электропривода минимально и на приводном валу 17 запорного органа реализуется повышенная (первая) скорость вращения приводного вала 17.

В заявленном электроприводе переход с одной скорости передачи на другую и обратно осуществляется без динамических нагрузок, автоматически, причем в переходный момент возможна двухпоточная передача, к тому же отсутствие в передаче электропривода переключающих устройств повышает надежность электропривода. Кроме того, при использовании данного электропривода осуществляется надежное и быстрое открытие и закрытие запорной арматуры.

Использование: арматуростроение. Сущность изобретения: в электроприводе запорной арматуры планетарный редуктор состоит из вала-водила, несущего сателлиты, и двух центральных колес, из которых первое имеет внешнее червячное и внутреннее цилиндрическое зубчатые зацепления, второе предназначено для связи с приводным валом запорного органа. Дифференциал привода включает водило с сателлитами и два центральных колеса, закрепленных соответственно на входном и выходном валах дифференциала. Выходной вал дифференциала кинематически соединен самотормозящих червяком с первым центральным колесом планетарного редуктора. Водило дифференциала кинематически связано с валом-водилом планетарного редуктора. 2 ил.

Электропривод запорной арматуры, содержащий двигатель, планетарный редуктор, включающий вал-водило, несущее сателлиты, первое центральное колесо с внешним червячным и внутренним зубчатым зацеплением, второе центральное колесо, предназначенное для связи с приводным валом запорного органа, отличающийся тем, что он снабжен дифференциалом, включающим водило с сателлитами и два центральных колеса, закрепленных на соответствующих входном и выходном валах дифференциала, из которых выходной вал кинематически соединен самотормозящим червяком с первым центральным колесом планетарного редуктора, а водило дифференциала кинематически связано с входным валом-водилом того же редуктора.