ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРШНЕВЫХ И СТРУЙНЫХ ПНЕВМОПРИВОДОВ ШАРОВЫХ КРАНОВ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 2002 года по МПК F15B9/03 

Устройство предназначено для дистанционного и местного управления пневматическими и пневмогидравлическими приводами запорно-регулирующей арматуры газо-нефте-продуктопроводов и, в частности, приводами шаровых кранов газопроводов.

Устройство содержит пневмоклапаны, входы которых связаны с источником рабочей среды под давлением, а выходы - с выходными каналами устройства, электромагниты, механически связанные с пневмо-клапанами, герконно-магнитные конечные выключатели, электромагниты и герконы конечных выключателей размещены в одной взрывозащитной камере, а подвижные постоянные магниты размещены снаружи взрывозащитной камеры, при этом каждый магнит связан с входным элементом устройства с помощью ускоряющей рычажной передачи.

Известен блок управления типа ЭПУУ-4, предназначенный для управления пневмогидроприводами шаровых кранов [1]. ЭПУУ-4 содержит корпус, пневмоклапаны, входы которых механически, подвижно связаны с якорями электромагнитов, герконы, включенные в цепь питания электромагнитов.

Техническими недостатками данного блока являются сложность конструкции, трудность обслуживания и необходимость для управления приводом установки дополнительного блока конечных выключателей, что существенно усложняет конструкцию всей системы управления приводом и ее эксплуатацию.

Известен узел управления ЭПУУ-7, предназначенный для дистанционного и местного (ручного) управления операциями по открытию и закрытию кранов D_y 50-150 мм на давление рабочей среды до 10 МПа с одновременной сигнализацией крайних положений запорного органа [2]. ЭПУУ-7 содержит корпус, пневмоклапаны, механически, подвижно связанные с якорями электромагнитов, герконы, включенные в цепь питания электромагнитов, постоянные магниты, механически связанные с входным элементом ЭПУУ-7.

Техническими недостатками данного узла управления является сложность конструкции и эксплуатации из-за наличия трех взрыво-защитных камер, сложность настройки и регулировки конечных выключателей из-за трудности доступа к ним и недостаточная точность работы конечных выключателей, связанная с большой величиной гистерезиса герконов, что приводит к потере информации о положении пробки шарового крана, особенно в момент начала движения.

Целью данного изобретения является создание электропневматического управляющего устройства, обладающего большей надежностью и точностью работы, большей простотой конструкции, удобством настройки и регулирования и расширенной областью применения.

Эта техническая задача решается, согласно изобретению, за счет того, что электромагниты и герконы конечных выключателей размещены в одной взрывозащитной камере, а подвижные постоянные магниты размещены снаружи взрывозащитной камеры, при этом каждый магнит закреплен на конце одного из рычагов, а рычаги шарнирно установлены на оси, закрепленной на поводке, который шарнирно установлен на оси, закрепленной в корпусе устройства, при этом рычаги подвижно связаны с регулировочными винтами и подпружинены, а поводок подвижно связан с входным элементом устройства.

Эта задача решается также за счет того, что взрывозащитная камера имеет выступ с выполненным в нем внутри камеры углублением, при этом герконы размещены внутри этого углубления.

Задача решается также за счет того, что устройство снабжено переходным блоком, содержащим зубчатую рейку, жестко соединенную с входным элементом устройства, входной валик и зубчатый сектор, установленный на входном валике и входящий в зацепление с зубчатой рейкой, при этом зубчатый сектор имеет возможность углового перемещения и снабжен фиксатором.

Эта техническая задача решается также за счет того, что устройство снабжено трехпозиционным пневмоклапаном с пневматическим управлением, содержащим корпус, поршень, поршневую камеру, входной и выходной клапаны, входной, промежуточный и выходной каналы, при этом входной канал трехпозиционного пневмоклапана соединен с источником сжатого газа, выходной канал пневмоклапана устройства соединен с поршневой камерой трехпозиционного пневмоклапана, при этом промежуточный канал трехпозиционного клапана через входной клапан соединен со входом трехпозиционного пневмоклапана.

Эта техническая задача решается также за счет того, что устройство снабжено двухпозиционным пневмоклапаном с пневматическим управлением, содержащим корпус, клапан, поршень, поршневую камеру, при этом вход двухпозиционного клапана соединен с источником сжатого газа, а поршневая камера соединена с выходным каналом устройства.

Эта техническая задача решается также за счет того, что устройство снабжено регуляторами расхода рабочего газа, входы которых соединены с выходами двухпозиционных пневмоклапанов, а выходы - с выходными каналами устройства.

Сущность изобретения
Сущность изобретения заключается в том, что в электропневматическом управляющем устройстве, содержащем пневмоклапаны, входы которых связаны с источником рабочей среды под давлением, а выходы - с выходными клапанами устройства, электромагниты, механически связанные пневмоклапанами, герконно-магнитные конечные выключатели, электромагниты и герконы конечных выключателей размещены в одной взрывозащитной камере, а подвижные постоянные магниты размещены снаружи взрывозащитной камеры, при этом каждый магнит закреплен на конце одного из рычагов, а рычаги шарнирио установлены на оси, закрепленной на поводке, который шарнирно установлен на оси, закрепленной в корпусе устройства, при этом рычаги подвижно связаны с регулировочными винтами и подпружинены, а поводок подвижно связан с входным элементом устройства.

Сущность изобретения заключается также в том, что рычаги снабжены регулирующими винтами, установленными на поводке, и подпружинены.

Сущность изобретения заключается также в том, что взрывозащитная камера имеет выступ с выполненным в нем внутри камеры углублением, при этом герконы размещены внутри этого углубления.

Сущность изобретения заключается также в том, что устройство снабжено переходным блоком, содержащим зубчатую рейку, кинематически соединенную с входным элементом устройства, входной валик и зубчатый сектор, установленный на входном валике и входящий в зацепление с зубчатой рейкой, при этом зубчатый сектор имеет возможность углового перемещения и снабжен фиксатором.

Причинно-следственная связь между достигаемым научно-техническим результатом и совокупностью признаков
Повышение надежности и упрощение конструкции достигается за счет того, что электромагниты и герконы конечных выключателей размещены в одной взрывозащитной камере, а подвижные постоянные магниты размещены снаружи взрывозащитной камеры.

Повышение надежности достигается также за счет того, что поводок кинематически связан с входным элементом без свободных ходов.

Повышение точности работы устройства достигается за счет того, что каждый магнит связан с входным элементом устройства через поводок и рычаг, которые образуют ускоряющую механическую передачу.

Повышение точности работы устройства достигается также за счет того, что взрывозащитная камера имеет выступ с выполненным в нем внутри камеры углублением, при этом герконы размещены внутри этого углубления.

Расширение области применения достигается за счет того, что устройство снабжено переходным блоком, содержащим зубчатую рейку, жестко соединенную с входным элементом устройства, входной валик и зубчатый сектор, установленный на входном валике и входящий в зацепление с зубчатой рейкой, при этом зубчатый сектор имеет возможность углового перемещения и снабжен фиксатором.

Расширение области применения устройства достигается также за счет того, что устройство снабжено трехпозиционным пневмоклапаном с пневматическим управлением, содержащим корпус, поршень, поршневую камеру, входной и выходной клапаны, входной, промежуточный и выходной каналы, при этом входной канал трехпозиционного пневмоклапана соединен с источником сжатого газа, выходной канал пневмоклапана устройства соединен с поршневой камерой трехпозиционного пневмоклапана, при этом промежуточный канал трехпозиционного клапана через входной клапан соединен со входом трехпозиционного пневмоклапана.

Расширение области применения устройства достигается также за счет того, что устройство снабжено двухпозиционным пневмоклапаном с пневматическим управлением, содержащим корпус, клапан, поршень, поршневую камеру, при этом вход двухпозиционного клапана соединен с источником сжатого газа, а поршневая камера соединена с выходным каналом устройства.

Расширение области применения устройства достигается также за счет того, что устройство снабжено регуляторами расхода рабочего газа, входы которых соединены с выходами двухпозиционных пневмоклапанов, а выходы - с выходными каналами устройства.

Повышение удобства настройки и регулировки устройства достигается за счет того, что рычаги магнитов снабжены регулировочными винтами с удобным доступом к ним, а также наличием зубчатого сектора, имеющего возможность углового перемещения и снабженного фиксатором.

На фиг.1 приведена схема электропневматического управляющего устройства совместно с пневмоцилиндром.

На фиг.2 приведена конструктивная схема устройства.

На фиг. 3 представлена схема соединения входного элемента устройства с поводком.

На фиг. 4 приведена конструктивная схема устройства с выступом взрывозащитной камеры.

На фиг.5 показана схема устройства с дополнительным переходным блоком.

На фиг.6 представлена схема устройства, снабженного трехходовыми пневмоклапанами второго каскада совместно с поршневым пневмодвигателем.

На фиг.7 представлена схема устройства, снабженного двухходовыми пневмоклапанами и регуляторами расхода совместно со струйным двигателем.

Электропневматическое управляющее устройство (фиг.1) содержит пневмоклапаны 1, 2, входы которых связаны с источником рабочей среды под давлением (не показан), а выходы - с выходными каналами 3, 4 устройства; электромагниты 5, 6, размещенные во взрывозащитной камере 8 (фиг.2) и механически, через толкатели 9, 10 и рычаги 11, 12, связанные с пневмоклапанами 1, 2; конечные выключатели, содержащие расположенные во взрывозащитной камере 8 герконы 14, 15, постоянные магниты 16, 17, укрепленные на концах подпружиненных рычагов 18, 19 ускоряющей рычажной передачи, включающей в себя также поводок 21, подвижно соединенный с рычагом 22 (фиг.3), контактирующим с подвижно соединенным входным элементом 23 устройства; при этом подвижный элемент 23 жестко соединен с поршнем 24 пневмоцилиндра 25 пневмопривода, причем выходные каналы 3, 4 устройства соединены с полостями пневмоцилиндра, соответственно.

Устройство содержит также регулировочные винты 26, 27 с винтовыми фиксаторами (не обозначены). На фиг.1 показаны также сигнальные лампы 31, 32, задатчик 33 и контакты 35, 36, не входящие в состав устройства, а также обозначено давление Р источника рабочей среды.

При снабжении устройства переходным блоком (фиг.4) устройство содержит зубчатую рейку 41, зубчатый сектор 42, входной валик 43 и фиксатор 44.

Во втором варианте устройство содержит трехпозиционные пневмоклапаны 51, 52 (фиг. 6), входы которых соединены с источником сжатого газа, а выходы - соответственно с входами полостей пневмоцилиндра 53. При этом выходы пневмоклапанов 1, 2 соединены соответственно с поршневыми камерами пневмоклапанов, соответственно 51 и 52.

В третьем варианте устройство содержит двухпозиционные пневмоклапаны 61 и 62 и регуляторы расхода 63 и 64. При этом выходы пневмоклапанов 1, 2 соединены соответственно с поршневыми камерами пневмоклапанов 61, 62. При этом входы пневмоклапанов 61, 62 соединены с источником сжатого газа, а выходы, соответственно, с входами регуляторов расходов 63, 64, выходы которых соединены с входами пневматического струйного двигателя 65, который через редуктор 66 перемещает объект управления 67 и входной валик 43 устройства (струйный двигатель 65, редуктор 66 и объект управления 67 в состав устройства не входят).

Электропневматическое управляющее устройство работает следующим образом. Пусть поршень привода 24 со штоком находится в крайнем, например левом положении (фиг. 1). При этом под действием магнита 16 контакты геркона 14 цепи электромагнита 6 пневмоклапана 1 разомкнуты и клапан закрыт. При этом цепь лампы 32 замкнута, лампа горит и сигнализирует о положении штока привода и объекта управления (не показан). В то же время контакты геркона 15 в цепи электромагнита 5 замкнуты и цепь подготовлена к работе, а цепь лампы 31 разомкнута.

При замыкании ключа задатчика 33 на контакт 35 по цепи электромагнита 5 потечет ток, пневмоклапан 2 откроется и сжатый газ (рабочая среда) потечет через патрубок 3 в левую полость пневмоцилиндра 25. В результате поршень начнет перемещаться вправо, перемещая связанный со штоком объект управления. При этом входной элемент 23 устройства также будет перемещаться вправо, причем рычаг 22 будет поворачиваться против часовой стрелки, а поводок 21 будет поворачиваться по часовой стрелке. При этом вследствие большого передаточного числа ускоряющей рычажной передачи даже при небольшом перемещении поршня магнит 16 отойдет от геркона 14 на достаточно большое расстояние, контакты геркона 14 вернутся в исходное положение, разомкнув цепь лампы 32 и замкнув цепь электромагнита 6. Лампа 32 погаснет, что даст сигнал о начале движения привода.

При подходе привода ко второму крайнему положению на достаточно малое расстояние входной элемент 23 повернет рычаг 22 и через него поводок 21 с магнитом 17, который, приблизившись к геркону 15, разомкнет цепь сигнальной лампы 31. В результате пневмоклапан 2 закроется, перекрыв подачу сжатого газа в пневмоцилиндр, и поршень остановится.

Для движения в обратную сторону необходимо перебросить ключ задатчика 33 на контакт 30 и работа устройства и привода будет происходить аналогичным образом.

Для местного управления приводом служат рычаги 11, 12, при нажатии на которые открываются соответственно пневмоклапаны 1 или 2.

При наличии переходного блока и пневмоклапанов 51, 52 и 61, 62 работа устройства происходит аналогичным образом при повороте входного валика 43 от одного крайнего положения к другому.

Источники информации
1. Д. Ф. Гуревич, О.Н. Заринский, Ю.К. Кузьмин. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов. Ленинград: "Недра", Ленинградское отделение, 1988 г.

2. Узел управления ЭПУУ-7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Устройство предназначено для дистанционного управления приводами запорно-регулирующей арматуры. Устройство содержит пневмоклапаны, входы которых связаны с источником рабочей среды под давлением, а выходы - с выходными каналами устройства, электромагниты, механически связанные с пневмоклапанами, герконно-магнитные конечные выключатели, при этом электромагниты и герконы конечных выключателей размещены в одной взрывозащитной камере, а подвижные постоянные магниты размещены снаружи взрывозащитной камеры, кроме того, каждый рычаг рычажной передачи снабжен регулировочным винтом, при этом каждый магнит закреплен на конце одного из рычагов, а рычаги шарнирно установлены на оси, закрепленной на поводке, который шарнирно установлен на оси, закрепленной в корпусе устройства, и подвижно связан с входным элементом устройства. Технический результат - повышение надежности. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Электропневматическое управляющее устройство, содержащее пневмоклапаны, входы которых связаны с источником рабочей среды под давлением, а выходы - с выходными каналами устройства, электромагниты, механически связанные с пневмоклапанами, герконно-магнитные конечные выключатели, отличающееся тем, что электромагниты и герконы конечных выключателей размещены в одной взрывозащитной камере, а подвижные постоянные магниты размещены снаружи взрывозащитной камеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый рычаг рычажной передачи снабжен регулировочным винтом, при этом каждый магнит закреплен на конце одного из рычагов, а рычаги шарнирно установлены на оси, закрепленной на поводке, который шарнирно установлен на оси, закрепленной в корпусе устройства, и подвижно связан с входным элементом устройства. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рычаги снабжены регулирующими винтами, установленными на поводке, и подпружинены. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что взрывозащитная камера имеет выступ с выполненным в нем внутри камеры углублением, при этом герконы размещены внутри этого углубления. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено переходным блоком, содержащим зубчатую рейку, кинематически соединенную с входным элементом устройства, входной валик и зубчатый сектор, установленный на входном валике, и входящий в зацепление с зубчатой рейкой, при этом зубчатый сектор имеет возможность углового перемещения и снабжен фиксатором. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство снабжено трехпозиционным пневмоклапаном с пневматическим управлением, содержащим корпус, поршень, поршневую камеру, входной и выходной клапаны, входной, промежуточный и выходной каналы, при этом входной канал трехпозиционного пневмоклапана соединен с источником сжатого газа, выходной канал пневмоклапана устройства соединен с поршневой камерой, при этом промежуточный канал трехпозиционного клапана через входной клапан соединен со входом трехпозиционного пневмоклапана. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство снабжено двухпозиционным пневмоклапаном с пневматическим управлением, содержащим корпус, клапан, поршень, поршневую камеру, при этом вход двухпозиционного клапана соединен с источником сжатого газа, а поршневая камера соединена с выходным каналом устройства. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено регуляторами расхода рабочего газа, входы которых соединены с выходами двухпозиционных пневмоклапанов, а выходы - с выходными каналами устройства.