ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 2000 года по МПК F16K31/05 

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к трубопроводной арматуре и может быть использовано для управления запорной арматурой магистральных нефтепроводов.

Известен электропривод трубопроводной арматуры с ручным дублером (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР N974008, МКИ³ F 16 K 31/05, опубл. 15.11.82. , Бюл. N42), электродвигатель которого посредством установленных в корпусе червячной передачи и размещенных по обе стороны червячного колеса двух муфт ограничения крутящего момента и узла автоматической блокировки, выполненного в виде нерасцепляемой и расцепляемой муфт свободного хода одинакового направления, соединен с приводным валом, выполненным в виде цилиндрической гильзы с центральной расточкой, внутри которой установлен шпиндель, а снаружи гильзы - втулки. Расцепляемая муфта свободного хода установлена с возможностью попеременного взаимодействия с ведущими и ведомыми звеньями муфт ограничения крутящего момента, а на гильзе приводного вала установлены с возможностью осевого перемещения управляющие гайки.

Недостатком известного устройства являются его сложность из-за множественности элементов передач: наличие двух муфт ограничения крутящего момента, узла автоматической блокировки, выполненного в виде нерасцепляемой и расцепляемой муфт свободного хода и т.д.

Известен комбинированный привод (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР N1255795, МКИ⁴ F 16 K 31/05, опубл. 07.09.86., Бюл. N33), содержащий ручной привод и электродвигатель, связанные с ведомым валом посредством муфт сцепления, и механизм переключения, выполненный в виде связанного с одной из полумуфт каждой муфты сцепления подпружиненного штока, размещенного с возможностью перемещения в выполненном в ведомом валу отверстии фиксатора, смонтированного на ведущей полумуфте электродвигателя, в котором ведущие полумуфты ручного привода и электродвигателя установлены с возможностью осевого перемещения, первая из них подпружинена к одному концу штока, а вторая закреплена на другом его конце, фиксатор выполнен в виде Г- образных рычагов с грузами, установленных шарнирно на ведущей полумуфте электродвигателя с возможностью взаимодействия с торцом вала электродвигателя.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности ввиду отсутствия возможности отключения электродвигателя при превышении допустимого крутящего момента.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является электропривод арматуры (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР N1672075, МКИ⁵ F 16 K 31/05, опубл. 23.08.91., Бюл.N31, содержащий электродвигатель, редуктор с ручным дублером в виде штока и полумуфт сцепления и муфту ограничения крутящего момента в виде подпружиненной подвижной и неподвижной полумуфт, а также автоматический фиксатор положения муфты ограничения крутящего момента в виде подпружиненной подвижной втулки с хвостовиком, размещенной на подвижной полумуфте, и поворотного упора с двумя поверхностями контакта, закрепленного на оси на корпусе, причем одна поверхность контакта расположена под хвостовиком подвижной втулки с возможностью изменения точки контакта относительно оси, а другая поверхность под подвижной полумуфтой.

При возрастании крутящего момента на ведущем валу редуктора сверх предварительно установленной величины подвижная полумуфта начинает осевое перемещение. При контакте с упором последний начинает поворачиваться вокруг оси, при этом изменяется направление действия момента вокруг этой оси, что приводит к дальнейшему повороту упора и осевому перемещению подвижной втулки, которая, взаимодействуя с выключателем, отключает электродвигатель.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, вследствие невозможности настройки величины крутящего момента независимо для обоих направлений вращения выходного вала электропривода, например, в случае управления клиновыми задвижками магистральных трубопроводов, где закрытие задвижки происходит по муфте ограничения крутящего момента, а открытие задвижки требует большей величины крутящего момента и сложность устройства.

Задачей изобретения является разработка электропривода с расширенными функциональными возможностями за счет настройки величины крутящего момента независимо для обоих направлений вращения путем обеспечения возможности определения направления вращения выходного вала электропривода.

Для решения поставленной задачи электропривод, также как и прототип содержит корпус, в котором расположены электродвигатель, редуктор, ручной дублер с неподвижной полумуфтой сцепления и муфту ограничения крутящего момента в виде подпружиненной подвижной и неподвижной полумуфт.

В отличие от прототипа он дополнительно снабжен преобразователем и соединенным с ним регистрирующим устройством, причем преобразователь кинематически связан с муфтой ограничения крутящего момента, подпружиненная подвижная полумуфта которой выполнена двусторонней, и установленной с возможностью попеременного взаимодействия с соответствующими неподвижными полумуфтами ручного дублера и муфты ограничения крутящего момента.

Преобразователь содержит поводок, установленный на двусторонней подвижной полумуфте и кронштейн, закрепленный на корпусе электропривода, причем на кронштейне выполнен профильный паз с боковыми рабочими поверхностями, а поводок установлен с возможностью перемещения по наклонным поверхностям паза кронштейна.

Предложенная конструкция электропривода, включающая преобразователь, кинематически связанный с муфтой ограничения крутящего момента, и соединенное с ним регистрирующее устройство, выполнение подпружиненной подвижной полумуфты муфты ограничения крутящего момента двусторонней, ее установка с возможностью попеременного взаимодействия с соответствующими неподвижными полумуфтами ручного дублера и муфты ограничения крутящего момента, а также оригинальное выполнение конструкции преобразователя позволяет расширить функциональные возможности предлагаемого электропривода и упростить конструкцию.

Так как при возрастании величины крутящего момента на выходном валу электропривода при вращении его в определенном направлении происходит поворотно-поступательное перемещение поводка по определенной боковой рабочей поверхности паза кронштейна. Электродвигатель отключается при достижении поводком положения на боковой рабочей поверхности, соответствующего заданной величине крутящего момента именно для этого определенного направления вращения выходного вала электропривода.

При изменении направления вращения выходного вала электропривода на противоположное поводок перемещается по противоположной боковой рабочей поверхности паза кронштейна. При достижении поводком положения на боковой рабочей поверхности, соответствующего заданной величине крутящего момента именно для этого противоположного направления вращения выходного вала электропривода электродвигатель отключается.

Выполнение подвижной полумуфты муфты ограничения крутящего момента двусторонней и с возможностью попеременного взаимодействия с соответствующими неподвижными полумуфтами ручного дублера и муфты ограничения крутящего момента упрощает конструкцию.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема предлагаемого электропривода. На фиг. 2 - паз кронштейна и взаимное расположение поводка и кулисного механизма в разных положениях.

Электропривод (см. фиг. 1) содержит корпус 1, электродвигатель 2, редуктор, состоящий из первичного 3 и вторичного 4 редукторов; муфту ограничения крутящего момента, состоящую из подвижной подпружиненной двусторонней полумуфты 5, установленной на входном валу 6 вторичного редуктора 4 и неподвижной полумуфты 7, жестко расположенной на выходе первичного редуктора 3, выходной вал 8 и пружину 9. Подпружиненная подвижная двусторонняя полумуфта 5 установлена с возможностью перемещения в осевом направлении.

Ручной дублер включает неподвижную полумуфту 10 сцепления, смонтированную на поворотной платформе 11, штоки 12, связанные с подвижной двусторонней полумуфтой 5 и рычагами 13 маховика 14.

Электропривод содержит также преобразователь 15, кинематически связанный с муфтой ограничения крутящего момента, и соединенное с ним регистрирующее устройство 16, включающее кулисный механизм 17.

Преобразователь 15 содержит поводок 18, установленный на подвижной двусторонней полумуфте 5, и имеющий с ней фрикционное зацепление, и кронштейн 19, смонтированный на корпусе 1, на котором выполнен профильный паз (см. фиг. 2) с боковыми рабочими поверхностями 20 и 21. Поводок 18 установлен с возможностью перемещения по боковым рабочим поверхностям 20 и 21 паза кронштейна 19.

В предлагаемом электроприводе может быть использован любой электродвигатель, например, асинхронный.

Первичный редуктор 3 представляет собой зубчатую коническую передачу. Вторичный редуктор 4 выполнен на основе редуктора с промежуточными телами качения (см. Р.А. Бикбавов, И.В. Шин, Б.Г. Хохряков. Электроприводы нового поколения для запорной арматуры магистральных нефтепроводов.Трубопроводный транспорт нефти.1998, N3, с.13, рис.2.)
Электропривод работает следующим образом.

При включении электродвигателя 2 вращение его вала передается через первичный редуктор 3, неподвижную полумуфту 7 и подвижную двустороннюю полумуфту 5 муфты ограничения крутящего момента на входной вал 6 вторичного редуктора 4 и далее на выходной вал 8 электропривода.

При возрастании величины крутящего момента на выходном валу 8 электропривода происходит осевое перемещение подвижной двусторонней полумуфты 5 относительно неподвижной полумуфты 7, которое приводит к поворотно-поступательному перемещению поводка 18 преобразователя 15 (в зависимости от направления вращения выходного вала электропривода). Поворотно-поступательное перемещение поводка 18, преобразуется в поворотное движение кулисного механизма 17 регистрирующего устройства 16. При повороте кулисного механизма 17 регистрирующего устройства 16 на величину угла α, соответствующую заданной величине крутящего момента для данного направления вращения, регистрирующее устройство 16 срабатывает и отключает электродвигатель 2. Пружина 9 возвращает подвижную двустороннюю полумуфту 5 в исходное положение.

Преобразователь 15 работает следующим образом.

В исходном положении поводок 18 (см. фиг.2) находится в нижней части паза кронштейна 19.

При включении электродвигателя 2 за счет фрикционного зацепления с подвижной двусторонней полумуфтой 5 происходит поворот поводка 18 до упора в одну из боковых рабочих поверхностей (например, 20) паза кронштейна 19, (в зависимости от направления вращения выходного вала 8 электропривода).

При возрастании величины крутящего момента на выходном валу 8 электропривода осевое перемещение подвижной двусторонней полумуфты 5 приводит к поворотно-поступательному перемещению поводка 18 по боковой рабочей поверхности 20. При достижении поводком 18 на боковой рабочей поверхности 20 положения, соответствующего заданной величине крутящего момента для данного направления вращения, срабатывает регистрирующее устройство 16 и отключает электродвигатель 2.

При изменении направления вращения выходного вала 8 электропривода поводок 18 входит в контакт с противоположной боковой рабочей поверхностью 21 паза кронштейна 19. Возрастание величины крутящего момента на выходном валу 8 электропривода приводит к поворотно-поступательному перемещению поводка 18 по противоположной боковой рабочей поверхности 21 паза кронштейна 19. И при достижении поводком 18 на боковой рабочей поверхности 21 положения, соответствующего заданной величине крутящего момента для этого противоположного направления вращения, срабатывает регистрирующее устройство 16 и отключает электродвигатель 2.

Для ручного управления (см. фиг. 1) необходимо нажать на рычаги 13 маховика 14 после чего и штоки 12 перемещают подвижную двустороннюю полумуфту 5, преодолевая усилие пружины 9. При этом происходит ее расцепление с неподвижной полумуфтой 7 муфты ограничения крутящего момента и вхождение в зону зацепления с неподвижной полумуфтой 10 сцепления ручного дублера.

При приложении крутящего момента к рычагам 13 маховика 14 происходит зацепление подвижной двусторонней полумуфты 5 муфты ограничения крутящего момента с неподвижной полумуфтой 10 сцепления ручного дублера и передача крутящего момента на входной вал 6 вторичного редуктора 4 и далее на выходной вал 8 электропривода.

После окончания работы ручным дублером пружина 9 возвращает подвижную двустороннюю полумуфту 5 в положение зацепления с неподвижной полумуфтой 7. При этом кинематическая цепь ручного дублера разрывается, а кинематическая цепь от электродвигателя восстанавливается.

Во время работы электропривода от ручного дублера обеспечивается гарантированный разрыв кинематической цепи управления от электродвигателя за счет переключения подвижной двусторонней полумуфты 5, а также разрыв электрической цепи управления электродвигателя за счет преобразования поступательного перемещения подвижной двусторонней полумуфты 5 в поворотно-поступательное перемещение поводка 18 преобразователя 15, обеспечивающее отключение электродвигателя 2.

Таким образом предлагаемый электропривод обеспечивает возможность настройки величины крутящего момента независимо для обоих направлений вращения выходного вала электропривода путем определения направления вращения, что приводит к расширению функциональных возможностей.

Электропривод предназначен для управления запорной арматурой нефтепроводов. Электропривод содержит корпус, в котором расположены электродвигатель, редуктор, ручной дублер с неподвижной полумуфтой сцепления и муфта ограничения крутящего момента в виде подпружиненной подвижной и неподвижной полумуфт. Электропривод снабжен преобразователем и соединенным с ним регистрирующим устройством. Причем преобразователь кинематически связан с муфтой ограничения крутящего момента, подпружиненная подвижная полумуфта которой выполнена двусторонней и установленной с возможностью попеременного взаимодействия с соответствующими неподвижными полумуфтами ручного дублера и муфты ограничения крутящего момента. Изобретение позволяет обеспечить возможность настройки величины крутящего момента независимо для обоих направлений вращения выходного вала электропривода путем определения направления вращения, что приводит к расширению функциональных возможностей. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электропривод, содержащий корпус, в котором расположены электродвигатель, редуктор, ручной дублер с неподвижной полумуфтой сцепления и муфта ограничения крутящего момента в виде подпружиненной подвижной и неподвижной полумуфт, отличающийся тем, что он снабжен преобразователем и соединенным с ним регистрирующим устройством, причем преобразователь кинематически связан с муфтой ограничения крутящего момента, подпружиненная подвижная полумуфта которой выполнена двусторонней и установленной с возможностью попеременного взаимодействия с соответствующими неподвижными полумуфтами ручного дублера и муфты ограничения крутящего момента. 2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что преобразователь содержит поводок, установленный на двусторонней подвижной полумуфте, и кронштейн, закрепленный на корпусе электропривода, причем на кронштейне выполнен профильный паз с боковыми рабочими поверхностями, а поводок установлен с возможностью перемещения по вышеуказанным поверхностям паза кронштейна.