ПРИВОД ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ РЮД Российский патент 1998 года по МПК F16K31/05 

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов и может быть использовано в качестве привода запорно-регулирующей арматуры для перемещения регулирующих органов в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств и оперативного ручного управления.

Известен серийно выпускаемый отечественной промышленностью с 1991 г. механизм исполнительный электрический однооборотный постоянной скорости типа МЭО-91 [1].

Механизм включает электродвигатель, тормоз, устройство ручного перемещения с маховиком и редуктор, содержащий кинематически соединенные между собой зубчатую и червячную передачи с выходным валом, соединенным с валиком блока контроля его положения.

Недостатками механизма являются ограниченные технологические возможности и недостаточная надежность. Это проявляется в следующем. Ручное управление механизмом сводится к вращению якоря электродвигателя, благодаря чему устройство значительно проигрывает в оперативности воздействия на технологический процесс, а сам процесс в это время в какой-то степени теряет управляемость. Использование густой смазки в редукторе позволяет предположить, что ее недостаточность (или отсутствие) в некоторых местах может вывести из строя весь механизм раньше времени. Кроме того, известный механизм ограничен фиксированным значением скорости срабатывания. При изменении скорости протекания технологического процесса (особенно при работе с агрессивными средами, газом, горячей водой и др.) требуется устанавливать новый механизм с иной скоростью срабатывания, а равно монтировать его, отлаживать и осуществлять техническое обслуживание.

Таким образом, одним из важнейших требований, предъявляемых к подобным устройствам, является сведение до минимума риска остановки протекания технологического процесса или его нарушения.

Задача, решаемая изобретением, заключается в расширении технологических возможностей механизма (привода) и повышении его надежности.

Техническим результатом будут повышение оперативности ручного регулирования, возможность ступенчатого регулирования скорости срабатывания и как следствие - повышение общей надежности привода.

Для решения поставленной задачи в приводе запорно-регулирующей арматуры, включающей электродвигатель, устройство ручного перемещения с маховиком и редуктор, содержащий кинематически соединенные между собой зубчатую и червячную передачи с выходным валом, соединенным с валиком блока контроля его положения, устройство ручного перемещения выполнено в виде дополнительной планетарной ступени редуктора, включающей водило, сателлиты, внутреннее и наружное колеса, при этом водило жестко связано с выходным валом, внутреннее колесо с червячным колесом редуктора, которое установлено с возможностью свободного вращения на выходном валу, а наружное колесо установлено с возможностью вращения относительно внутреннего колеса и снабжено червячным зубчатым венцом, кинематически связанным с червяком, на котором жестко закреплен маховик.

Кроме того, червячная передача, по меньше мере планетарной ступени, выполнена самотормозящейся; смазка редуктора выполнена жидкой; зубчатая передача редуктора выполнена одно- или двухступенчатой; одноступенчатая зубчатая передача снабжена паразитной ступенью.

На фиг. 1 изображен привод запорно-регулирующей арматуры, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - кинематическая схема привода с одноступенчатой зубчатой передачей и паразитной ступенью: на фиг.4 - то же, с двухступенчатой зубчатой передачей (фрагмент); фиг.5 - конструктивное выполнение одно-, двухступенчатой зубчатой передачи редуктора.

Привод запорно-регулирующей арматуры включает электродвигатель 1, устройство ручного перемещения 2 с маховиком 3 и редуктор 4, содержащий кинематически соединенные между собой зубчатую 5 и червячную 6 передачи с выходным валом, соединенным с валиком 8 блока 9 контроля его положения. Устройство ручного перемещения 2 выполнено в виде дополнительной планетарной ступени редуктора 4 и включает водило 10, сателлиты 11, внутреннее 12 и наружное 13 колеса, при этом водило 10 жестко связано с выходным валом 7, внутреннее колесо 12 - с червячным колесом 14 редуктора 4, которое установлено с возможностью свободного вращения на выходном валу 7, а наружное колесо 13 установлено с возможностью вращения относительно внутреннего колеса 12 и снабжено червячным зубчатым венцом 15, кинематически связанным с червяком 16, на котором жестко закреплен маховик 3. Червячная пара планетарной ступени выполнена самотормозящейся. Зубчатая передача 5 редуктора 4 выполнена в виде двухступенчатой коробки, которая взаимодействует с электродвигателем 1 с таким расчетом, что может быть подключена к нему либо через вал 17, либо через вал 18. Во втором случае коробка будет работать как одноступенчатая, а ступень с валом 17 будет выполнять функцию паразитной (т.е. ступень, без которой можно обойтись). Трущиеся поверхности деталей привода и подшипники взаимодействуют с жидкой смазкой, которая залита в герметичный корпус редуктора 4.

Пример 1. Поступает управляющая команда на включение электродвигателя 1. Электродвигатель 1 включается. Вращение передается на вал 17 зубчатой двухступенчатой передачи 5, где происходит его редуцирование, и дальше на вал 19, который осуществляет кинематическую связь с валом червяка 20 посредством скользящей шпонки или шлицевого соединения (не показаны). Червячная пара 14-20 производит дальнейшее редуцирование и передает вращение внутреннему колесу 12 планетарной ступени. Сателлиты 11 обегают внутренний зубчатый венец наружного колеса 13 и вращают водило 10, жестко связанное с выходным валом 7 со скоростью, вдвое меньшей, чем скорость вращения внутреннего колеса 12. Вращение выходного вала 7 передается исполнительному органу запорно-регулирующей арматуры либо непосредственно, либо через промежуточную тягу (не показана) посредством рычага 21. Конструкция блока червячное колесо 14 - внутреннее колесо 12 такова, что выходной вал 7 проходит внутри него, не препятствуя их свободному вращению, и передает собственное вращение валику 8 блока 9 контроля положения. Блок 9 подает команды на отключение электродвигателя 1 и другие, предусмотренные технологическим процессом.

При необходимости ручного управления приводом достаточно повращать маховик 3. Червяк 16 заставит вращаться наружное колесо 13 планетарной ступени, а та в свою очередь через сателлиты 11 водило 10 с выходным валом 7. Тем самым достигается оперативное воздействие на протекание технологического процесса, что весьма важно при отладке процесса или предотвращении аварийных ситуаций (в том числе локализации их последствий).

В компоновке привода предусмотрено, что все оси вращения, за исключением преимущественно вертикальной оси червяка 16, лежат в горизонтальной плоскости. Этим обеспечивается, во-первых, гарантированный доступ жидкой смазки не только к трущимся поверхностям деталей привода, но и к подшипникам, и практическое отсутствие избыточного давления за счет собственного веса смазки, что позволяет применять наиболее простые и надежные уплотнения, а, во-вторых, несмотря на возможность работы в любых пространственных положениях, приводу задается строго определенное положение в удобном для обслуживания месте, а связь с исполнительным органом запорно-регулирующей арматуры осуществляется через промежуточную тягу.

Пример 2. При необходимости увеличения скорости срабатывания привода, например, для целей оперативного регулирования повышенных расходных характеристик аппаратуры в технологическом процессе (сезонные увеличения давления горячей воды или пара, увеличение производительности процесса получения химического продукта и др. ) в устройстве по примеру 1 проводится незначительная перекомпоновка, связанная с подключением электродвигателя 1 к редуктору 4 через вал 18. Это возможно в случае, если зубчатая передача 5 будет объединена в единый блок из двух ступеней с одинаковыми межосевыми расстояниями между входными валами 17, 18 и валом 19 (фиг.5). При этом первая ступень передачи с валом 17 будет работать вхолостую, выполняя функцию паразитной. Дальнейшая работа как привода в целом, так и его узлов, аналогична описанной в примере 1.

Привод, изготовленный согласно изобретению, отличается своими технологическими возможностями, надежностью и долговечностью (не менее 30 лет безотказной работы), что делает его применение желательным и предпочтительным в различных производственных процессах.

Привод запорно-регулирующей арматуры может быть использован для перемещения регулирующих органов в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств и оперативного ручного управления. Привод включает электродвигатель, устройство ручного перемещения с маховиком и редуктор. Редуктор содержит кинематически соединенные между собой зубчатую и червячную передачи с выходным валом, соединенным с валиком блока контроля его положения. Устройство ручного перемещения выходного вала выполнено в виде дополнительной планетарной ступени редуктора. Оно включает водило, сателлиты, внутреннее и наружное колесо. Водило жестко связано с выходным валом, внутреннее колесо - с червячным колесом редуктора, которое установлено с возможностью свободного вращения на выходном валу. Наружное колесо установлено с возможностью вращения относительно внутреннего колеса и снабжено червячным зубчатым венцом, кинематически связанным с червяком, на котором жестко закреплен маховик. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Привод запорно-регулирующей арматуры, включающий электродвигатель, устройство ручного перемещения с маховиком и редуктор, содержащий кинематически соединенные между собой зубчатую и червячные передачи с выходным валом, соединенным с валиком блока контроля его положения, отличающийся тем, что устройство ручного перемещения выполнено в виде дополнительной планетарной ступени редуктора, включающей водило, сателлиты, внутреннее и наружное колеса, при этом водило жестко связано с выходным валом, внутреннее колесо - с червячным колесом редуктора, которое установлено с возможностью свободного вращения на выходном валу, а наружное колесо установлено с возможностью вращения относительно внутреннего колеса и снабжено червячным зубчатым венцом, кинематически связанным с червяком, на котором жестко закреплен маховик. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что червячная передача по меньшей мере планетарной ступени выполнена самотормозящейся. 3. Привод по п.1 или 2, отличающийся тем, что смазка редуктора выполнена жидкой. 4. Привод по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что зубчатая передача редуктора выполнена одно- или двухступенчатой. 5. Привод по п.4, отличающийся тем, что одноступенчатая зубчатая передача снабжена паразитной ступенью.