ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 2001 года по МПК F15B9/03 

Изобретение относится к области пневмомашиностроения и касается устройства для осуществления перестановки и следящего движения запорной и регулирующей арматуры газо-нефтепродуктопроводов.

Известен пневматический привод со струйным двигателем, включающий в себя распределитель, редуктор, кулисный механизм, механизм винт-гайка и подпружиненную опору винта [1].

Недостатком этого привода является вероятность передачи на подвижные части привода чрезмерного движущего момента. Это может произойти при резкой остановке привода до упора в конечных положениях.

В приводе отсутствует механизм, контролирующий возникновение чрезмерного движущего момента. В результате возможна поломка частей привода или арматуры трубопровода.

Известен привод, содержащий электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, редуктор, поворотный механизм, выходной вал, устройство информации о положении выходного вала привода, включающее в себя магнито-герконовые конечные выключатели, а также устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента [1].

Устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента содержит механизм поворотного перемещения постоянных магнитов. Механизм перемещения постоянных магнитов содержит сидящий на оси поводок и держатель, на котором укреплены два постоянных магнита.

Недостатком известного привода является то, что устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента ненадежно в работе. Механизм перемещения постоянных магнитов трудно поддается настройке. Однажды настроенный механизм с течением времени не дает стабильного срабатывания или вообще не срабатывает. Обусловлено это неудачной конструкцией этого механизма, а также нестабильными магнитными полями постоянных магнитов, которые изменяются со временем.

Привод не исключает поломок частей при чрезмерном увеличении движущего момента.

В основу настоящего изобретения положена задача создания такого пневматического привода, который обеспечивал бы стабильные величины движущего момента и исключал бы поломки частей привода или заклинивание, т.е. повышение надежности работы привода.

Поставленная задача достигается тем, что в пневматическом приводе, содержащем электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, редуктор, поворотный механизм, выходной вал, устройство информации о положении выходного вала привода, включающее в себя магнито-герконовые конечные выключатели, а также устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента, согласно изобретению ограничитель максимальной величины передаваемого движущего момента выполнен в виде механизма возвратно-поступательного перемещения стальной шторки, которая расположена между неподвижно установленными герконами и неподвижно установленными постоянными магнитами.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами и примерами конкретного выполнения привода с ограничителем максимальной величины движущего момента.

На фиг. 1 изображен общий вид привода.

На фиг. 2 - схема пневматического привода.

На фиг. 3 - ограничитель максимальной величины движущего момента в разрезе вдоль толкателя со шторкой.

На фиг. 4 - разрез А-А по фиг. 3.

На фиг. 5 - вид Б на фиг. 4 при снятой крышке 50.

Пневматический привод содержит струйный двигатель 1 (фиг. 1) на редукторе 2. Редуктор 2 соединен с корпусом 3 поворотного механизма. В корпусе 3 на подшипниках установлен ходовой винт 4 (фиг. 2), связанный с редуктором 2.

В корпусе 3 на подшипниках установлена кулиса 5.

Ходовой винт имеет возможность осевого перемещения при возникновении осевых нагрузок. Для гашения кинетической энергии один конец ходового винта 4 снабжен демпфером 6. Другой конец ходового винта 4 связан торцом с толкателем ограничителя 7 движущего момента.

На корпусе 3 установлено электропневматическое управляющее устройство 8 (фиг. 1).

Струйный двигатель содержит турбину 9, которая на подшипниках установлена в корпусе 10 (фиг. 2) двигателя.

Турбина выполнена в виде "сегнерова колеса" с соплами 11 и имеет возможность реверсного движения. Вал турбины снабжен шестерней для передачи движения зубчатым колесом редуктора 2. На редукторе 2 установлен штурвал 12 ручного дублера. С помощью рычага 13 и фиксатора 14 штурвал 12 соединен с муфтой 15.

Муфта 15 с помощью шлицевого соединения расположена на валу 16.

Для разгона турбины двигателя и зубчатых колес редуктора в нем расположена разгонная муфта, одни кулачки которой выполнены на торце зубчатого колеса 17, а другие на полумуфте 18, которая связана с валом ходового винта 4 с помощью пустотелой шлицевой втулки.

Гайка 19 расположена на ходовом винте 4 и с помощью поводка связана с сухарями, которые установлены в пазах кулисы 5.

Для точного позиционирования кулисы, связанного с ней выходного вала 20 и запорного органа арматуры, в корпусе 3 установлены регулируемые упоры 21 и 22.

В момент установки кулисы на упор подача газа в двигатель прекращается, но ходовой винт продолжает по инерции совершать несколько оборотов и сжимает пружины 24 демпфера 6.

Ходовой винт 4 торцом воздействует на шток 25.

При этом шток 25 ограничителя движущего момента совершает осевое перемещение в ту или иную сторону.

Со штоком 25 жестко связана шторка 26 ограничителя движущего момента. Шторка 26 расположена на ползуне 27 между неподвижно установленными герконами 28.1 и 28.2 и неподвижно установленными постоянными магнитами 29.1 и 29.2.

Вместо герконов и постоянных магнитов могут быть использованы светорезисторы и светодиоды или индукционные излучатели и приемники сигнала.

Выходной вал 20 кулисы 5 связан с валиком 30 электропневматического управляющего устройства.

Это устройство содержит электромагниты 31 и 32, которые связаны с пневмоклапанами 33 и 34.

Переключатели выполнены в виде герконов 35 и 36.

На диске вала 30 могут быть установлены постоянные магниты. На этом диске может быть установлена металлическая шторка, которая будет расположена между неподвижно установленными герконами и неподвижно установленными постоянными магнитами.

Вместо герконов и постоянных магнитов могут быть использованы светорезисторы и светодиоды или индуктивные излучатели и приемники сигналов.

Во всех случаях шторка является препятствием для воздействия излучателей на приемники сигналов. Только при перемещении шторки в сторону открывается возможность действия излучателей на приемники сигналов.

Для подвода рабочего газа преимущественно от газовой магистрали на электропневматическом устройстве 8 (фиг. 1) установлен штуцер 37.

Поступление рабочего газа в турбину осуществляется по газоводам 38 или 39, в зависимости от необходимого направления вращения турбины и поворота выходного вала.

Герконы 28.1 и 28.2 установлены на электроизоляционной колодке 40 (фиг. 3) во взрывозащищенной камере 41 корпуса 42 ограничителя величины движущего момента.

Постоянные магниты 29.1 и 29.2 установлены в кронштейне 43, который закреплен в другой полости корпуса 42, закрытой крышкой.

Постоянные магниты имеют вид цилиндрических таблеток и установлены в отверстиях кронштейна 43 между упором 44 и амортизатором 45, например резиновым.

Шторка 26 выполнена из двух тонких металлических пластинок 26.1 и 26.2 (фиг. 5), имеющих Г-образный профиль. Обе пластины прикреплены к ползуну 27 винтами 46. Обе половинки имеют возможность раздвигаться в стороны и сдвигаться. Для этого в них выполнены продольные пазы, в которые входят винты 46.

На конце штока 25 выполнен упор 47 с шариком на конце и резьбой для регулировки при взаимодействии с торцом ходового винта 4.

Поджатие упора 47 со штоком 25 к торцу винта 4 осуществляется пружиной 48.

Ползун 27 расположен на направляющей пластине 49 в нижней полости корпуса 42. Эта полость закрыта крышкой 50.

Работает пневматический привод следующим образом. При подаче на электропневматическое управляющее устройство 8 управляющего сигнала U_п срабатывает, например, геркон 35 и электромагнит 31 включает пневмоклапан 33.

Газ по газоводу поступает в турбину 9. В результате выброса газа с большой скоростью через сопла 11 турбина вращается и передает вращение через редуктор 2 ходовому винту 4. Винт 4 перемещает ходовую гайку 19 и через поводок и сухари перемещает кулису 5 из одного положения в другое, например до упора 21.

Вал 20 кулисы при этом поворачивает валик 30 управляющего устройства 8.

Магнит на диске валика 30 подходит к геркону 35 и выключает его. Подача газа в турбину 9 прекращается.

В то же время магнит 38 отходит от геркона 36, контакты которого переключатся и подготавливают работу пневмопривода в обратном направлении.

В случае превышения движущего момента сверх допустимого в процессе работы привода по какой-либо причине (заклинивание, попадание постороннего предмета и т. п.) газ продолжает поступать в турбину. Привод может развить движущий момент, который может привести к поломке деталей привода и арматуры трубопровода.

В этом случае ходовой винт 4 перемещается относительно гайки 19 и торец конца винта 4 воздействует на толкатель 25. Толкатель 25 с ползуном 27 перемещает шторку 26, перекрывает действие магнитного поля на геркон, либо открывает такое действие.

Происходит отключение подачи рабочего газа в турбину.

Такое выполнение пневмопривода и ограничителя величины движущего момента повышает надежность работы привода, исключает поломку деталей и возникновение аварийной ситуации.

Ограничитель величины движущего момента выполнен более простым и надежным.

Удобен доступ для регулировки положения шторки.

Выполнение ограничителя движущего момента с использованием экранирующей шторки, перекрывающей магнитное поле между герконами и постоянными магнитами, позволяет обеспечить стабильность ограничения движущего момента заданным значением, которое регулируется положением шторки, независимо от изменения магнитных полей постоянных магнитов вследствие старения или других факторов.

Из доступных источников информации авторы не обнаружили устройство со сходными признаками.

Предлагаемое устройство выполнимо в условиях серийного производства машиностроительного предприятия.

В устройстве использованы широко известные материалы, уникальных материалов или оборудования для изготовления и испытания такого пневмопривода не требуется.

Испытания пневмопривода с предлагаемым ограничителем величины движущего момента показали лучшие результаты по сравнению с известным.

Источники информации
1. Патент Российской Федерации N 2050478, Кл. F 15 В 9/03, 1994 г.

2. Патент Российской Федерации N 2131065, Кл. F 15 B 9/03, 1998 г.

Привод предназначен для перестановки и следящего движения запорной и регулирующей арматуры газо-нефтепродуктопроводов. Привод содержит электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, редуктор, поворотный механизм, выходной вал, устройство информации о положении выходного вала привода, включающее магнитно-герконовые конечные выключатели, а также устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента. При этом ограничитель максимальной величины передаваемого движущего момента выполнен в виде механизма возвратно-поступательного перемещения стальной шторки, которая расположена между неподвижно установленными герконами и неподвижно установленными постоянными магнитами. Технический результат - повышение надежности срабатывания привода. 5 ил.

Пневматический привод, содержащий электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, редуктор, поворотный механизм, выходной вал, устройство информации о положении выходного вала привода, включающее магнитно-герконовые конечные выключатели, а также устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента, отличающийся тем, что ограничитель максимальной величины передаваемого движущего момента выполнен в виде механизма возвратно-поступательного перемещения стальной шторки, которая расположена межу неподвижно установленными герконами и неподвижно установленными постоянными магнитами.