ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1997 года по МПК H02K7/10 

Изобретение относится к электромеханическим линейным исполнительным механизмам с периодическим изменением направления движения штока и может быть использовано, например, в качестве привода штанговых насосов для откачки нефти из скважин при непосредственном сочленении электромеханизмов с обсадными трубами.

Известен электропривод [1] содержащий электродвигатель и винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки и ходового винта.

В известном электроприводе винт за пределами корпуса электромеханизма открыт, что снижает надежность работы электропривода в агрессивной среде.

Известен также электропривод [2] являющийся прототипом предлагаемого изобретения, содержащий электродвигатель с полым валом ротора, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом, и ходового винта, проходящего внутри него, а также защитный кожух винта.

Однако, известное устройство характеризуется недостаточно высокими удельными энергетическими характеристиками вследствие неэффективной вентиляции.

Изобретение направлено на повышение удельных энергетических характеристик электропривода. Для этого в электроприводе, содержащем корпус, электродвигатель с полым валом ротора, установленным в подшипниковых щитах, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом и ходового винта, проходящего внутри него, а также защитный кожух, указанные подшипниковые щиты выполнены с фланцами, защитный кожух выполнен с аксиальной длиной, превышающей аксиальную длину корпуса на суммарный двухсторонний предельный выбег ходового винта, и жестко сочленен с фланцами с обеспечением радиального зазора между корпусом и кожухом, на концах ходового винта расположены жестко сочлененные с ним поршневые элементы, причем фланцы и поршневые элементы снабжены сквозными аксиальными отверстиями с обратными пневмоклапанами в них, открытыми в направлении от корпуса в сторону соответствующего выбега ходового винта.

Также в предложенном электроприводе поршневые элементы могут быть жестко сочленены с краями кожуха, а его участки, выступающие аксиально за пределы корпуса, выполнены складывающимися в аксиальном направлении.

На фиг. 1 изображен заявляемый электропривод /продольный разрез/ с жестким зашитым кожухом; на фиг. 2 продольный разрез электропривода с аксиально складывающимися участками кожуха, выступающими за пределы корпуса.

Электропривод представляет собой совмещенную конструкцию электродвигателя, винтового преобразователя вращательного движения в поступательное и пневмонасоса охлаждения корпуса электромеханизма.

Электродвигатель /фиг. 1, 2/ состоит из статора 1 и ротора 2, размещенного на полом валу 3, установленном в подшипниковых щитах 4,5. Полый вал 3 сочленен с гайкой 6, образующей совместно с ходовым винтом 7 винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное. Подшипниковые щиты 4,5 выполнены с фланцами 8 и 9, с которыми жестко сочленен кожух 10 с обеспечением радиального зазора относительно корпуса 11. На концах ходового винта 7 установлены поршневые элементы 12, 13 с минимальным зазором относительно внутренней поверхности кожуха 11. Поршневые элементы 12, 13 и фланцы 8, 9снабжены сквозными аксиальными отверстиями с обратными пневмоклапанами 11, 15, 16, 17, в них, открытыми в направлении от корпуса в сторону выбега ходового винта. Поршневые элементы 12, 13 в совокупности с фланцами 8, 9 и кожухом 10 образуют пневмонасос охлаждения корпуса 11 электромеханизма.

В электроприводе, представленном на фиг.2, поршневые элементы 12 и 13 жестко сочленены с краями кожуха 10, участки которого 18 и 19, выступающие за пределы корпуса электромеханизма, могут быть выполнены складывающимися в аксиальном направлении /например, гофрированными/.

Электропривод работает следующим образом. При подаче напряжения на электродвигатель его ротор 2 совместно с полым валом 3 и гайкой 6 начинают вращаться. Ходовой винт 7 перемещается в ту или другую сторону в зависимости от направления вращения ротора. При этом перемещаются и поршневые элементы 12, 13, установленные на концах ходового винта 7.

Теплопотери внутри электромеханизма в основном отводятся через поверхность 11 корпуса. Результатом этого является нагрев воздуха в объеме, ограниченном корпусом 11 и кожухом 10.

При движении ходового винта 7 в направлении рабочего органа /влево на фиг. 1, 2/ клапаны 14 и 16 закрыты. В объеме между поршнем 12 и подшипниковым щитом 4 с фланцем 8 создается разряжение и нагретый воздух из объема между кожухом 11 и корпусом 10 через открытый клапан 15 поступает в зону разряжения. Одновременно с этим в объеме между подшипниковым щитом 5 с фланцем 9 и поршнем 13 создается избыточное давление и воздух из этого объема через открытый клапан 17 вытесняется в атмосферу.

При движении ходового винта 7 в противоположную от рабочего органа сторону /вправо на фиг. 1, 2/ закрываются клапаны 15 и 17. В области между поршнем 12 и подшипниковым щитом 4 с фланцем 8 создается избыточное давление и нагретый воздух из этого объема вытесняется через открытый клапан 14 в атмосферу. Одновременно с этим в области между подшипниковым щитом 5 с фланцем 9 и поршнем 13 создается разряжение и нагретый воздух из зоны, ограниченной корпусом 10 и кожухом 11, через открытый клапан 16 поступает зону разряжения. В дальнейшем все процессы периодически повторяются.

Работа электропривода /фиг. 2/ с аксиально складывающимися участками 18,19, выступающими за пределы аксиальной длины корпуса электромеханизма, принципиально ничем не отличается от ранее рассмотренного. Отсутствие зазоров между поршнями 12,13 и складывающимися участками 18,19 кожуха 10 предопределяет более высокий уровень вентиляции по сравнению с электроприводом, изображенным на фиг.1.

Таким образом, периодические перемещения ходового винта 7 в ту или иную сторону сопровождаются отводом нагретого воздуха из области между кожухом 10 и корпусом 11 и выбросом его в атмосферу. В результате снижается температура корпуса электромеханизма и всего электропривода в целом. Снижение температуры активных элементов электропривода за счет более эффективной вентиляции позволяет увеличить уровень электромагнитных нагрузок в электродвигателе и, как результат, улучшить удельные энергетические характеристики электропривода.

Использование: в электромеханических линейных исполнительных механизмах с периодическим изменением направления движения штока. Сущность изобретения: электропривод представляет собой совмещенную конструкцию электродвигателя, винтового преобразователя вращательного движения в поступательное и пневмонасос охлаждения корпуса электромеханизма. Подшипниковые щиты 4,5 снабжены фланцами 8,9, к которым присоединен кожух 10. На концах ходового винта 7 установлены поршни 12, 13. Фланцы 8,8 и поршни 12, 13 выполнены со сквозными аксиальными отверстиями с обратными пневмоклапанами 14, 15, 16, 17 в них, открытыми в направлении от корпуса в сторону выбега ходового винта. Предложенный электропривод обладает повышенными удельными энергетическими характеристиками за счет более эффективной вентиляции. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. Электропривод, содержащий корпус, электродвигатель с полым валом ротора, установленным в подшипниковых щитах, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, сочлененной с полым валом ротора и ходового винта, проходящего внутри него, а также защитный кожух, отличающийся тем, что подшипниковые щиты выполнены с фланцами, указанный кожух выполнен с аксиальной длиной, превышающей аксиальную длину корпуса на суммарный двусторонний предельный выбег ходового винта, и жестко сочленен с фланцами с обеспечением радиального зазора между корпусом и кожухом, на концах ходового винта расположены жестко сочлененные с ним поршневые элементы, в совокупности с фланцами и кожухом образующие пневмонасос охлаждения корпуса, при этом указанные фланцы и поршневые элементы выполнены со сквозными аксиальными отверстиями с обратными пневмоклапанами в них, открытыми в направлении от корпуса в сторону соответствующего выбега ходового винта. 2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что пневмонасос охлаждения корпуса образован поршневыми элементами, жестко сочлененными с краями кожуха, а участки кожуха, выступающие аксиально за пределы корпуса, выполнены складывающимися в аксиальном направлении. 3. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что пневмонасос охлаждения корпуса образован поршневыми элементами, установленными с минимальным зазором относительно внутренней поверхности кожуха.