ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД СО СТРУЙНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ДЛЯ ШАРОВЫХ КРАНОВ С УСТРОЙСТВАМИ РЕГУЛИРОВАНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО ДВИЖУЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 2005 года по МПК F15B9/03 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области пневмомашиностроения, в частности к механизмам, предназначенным для осуществления перестановки, следящего и программного управления регулирующих органов запорной и регулирующей арматуры газо-, нефте- и продуктопроводов при дистанционном и местном управлении.

Предшествующий уровень техники

Известен пневмогидравлический привод с поршневым двигателем, содержащим пневмоцилиндры, поршни, поворотный механизм, конечные выключатели (см., например, А.Ф.Гуревич и др. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов, Ленинград, “Недра”, 1988 г., с.346).

Техническими недостатками этого привода являются: наличие подвижных трущихся уплотнений, снижающих надежность и ресурс привода; большой объем полостей, заполняемых сжатым газом, приводящий к наличию ударных воздействий на объект управления; возможность произвольного перемещения выходного вала привода под действием внешней нагрузки.

Известен пневматический привод со струйным двигателем (Патент №2131065, “Пневматический привод Саяпина и электропневматическое управляющее устройство”), содержащий электропневматическое управляющее устройство, пневматический струйный двигатель, редуктор, ручной дублер, кулисно-винтовой поворотный механизм, устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента.

Техническим недостатком данной конструкции является, в частности, сложность, трудность настройки и недостаточная надежность работы устройства, ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей изобретения является создание пневматического привода для запорно-регулирующей арматуры газо-, нефте- и продуктопроводов, имеющего повышенную надежность и расширенный диапазон применения для различных типоразмеров арматуры и расширенный диапазон давления управляющего газа, упрощение настройки и эксплуатации привода.

1. Эта техническая задача решается за счет того, что привод снабжен устройствами регулирования максимального движущего момента, установленными в каналах подачи газа от электропневматического управляющего устройства в ротор струйного двигателя.

2. Эта техническая задача решается также за счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде регулятора давления газа.

3. Эта техническая задача решается также за счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде сбросного клапана.

4. Эта техническая задача решается также за счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено с возможностью регулирования величины давления газа за устройством.

5. Эта техническая задача решается также за счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента снабжено индикатором величины максимального движущего момента.

6. Эта техническая задача решается также за счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента снабжено индикатором величины максимального движущего момента привода.

Сущность изобретения заключается в том, что в пневматическом приводе, содержащем последовательно соединенные: электропневматическое управляющее устройство, включающее в себя конечные выключатели, электропневмоклапаны, регуляторы расхода газа; реверсивный струйный двигатель, вал которого через механический редуктор, содержащий ручной дублер; и через кулисно-винтовой поворотный механизм, содержащий корпус, установочный фланец, ходовой винт и устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, соединен с выходным валом привода; при этом привод снабжен устройствами регулирования максимального движущего момента, установленными в каналах подачи газа от электропневматического управляющего устройства в ротор струйного двигателя.

Сущность изобретения заключается также в том, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде регулятора давления газа.

Сущность изобретения заключается также в том, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде сбросного клапана.

Сущность изобретения заключается также в том, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено с возможностью регулирования величины давления газа за устройством.

Сущность изобретения заключается также в том, что устройство регулирования максимального движущего момента снабжено индикатором величины максимального движущего момента привода.

Причинно-следственная связь между достигаемым научно-техническим результатом и совокупностью признаков

Повышение надежности привода, расширение диапазона применения для различных типоразмеров арматуры, давления управляющего газа, упрощение настройки и эксплуатации привода достигается:

1. За счет того, что привод снабжен устройствами регулирования максимального движущего момента, установленными в каналах подачи газа от электропневматического управляющего устройства в ротор струйного двигателя.

2. За счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде регулятора давления газа.

3. За счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде сбросного клапана.

4. За счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено с возможностью регулирования величины давления газа за устройством.

5. За счет того, что устройство регулирования максимального движущего момента снабжено индикатором величины максимального движущего момента привода.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется далее описанием примера осуществления со ссылкой на чертежи, где

на Фиг.1 изображена схема пневматического привода;

на Фиг.2 - схема устройства регулирования максимального движущего момента;

на Фиг.3 - боковая проекция Фиг.2;

на Фиг.4 - схема второго варианта устройства регулирования движущего момента;

на Фиг.5 - боковая проекция Фиг.4;

на Фиг.6 - схема устройства с разгружающим плунжером.

Лучшие варианты осуществления изобретения

Пневматический привод (Фиг.1) содержит последовательно соединенные электропневматическое управляющее устройство 1, включающее в себя концевые выключатели 2, 3, электропневмоклапаны 4, 5, входы которых связаны с источником рабочего тела - сжатого газа (не обозначен) с давлением Р, а выходы через регуляторы расхода газа 6, 7 и устройства регулирования максимального движущего момента 5, 9 - с ротором 10 реверсивного струйного двигателя 11. Выходной вал двигателя 11 снабжен зубчатым венцом 12 и через механический редуктор 14, содержащий ручной дублер 15, и через кулисно-винтовой поворотный механизм 16 связан с выходным валом привода 17 и далее с объектами управления - шаровым краном 18.

Кулисно-винтовой поворотный механизм 16 содержит корпус 21, кулисно-винтовую передачу, включающую в себя кулису 22 с пазами, жестко закрепленную на выходном валу 17 привода; установленный в корпусе ходовой винт 23, имеющий возможность ограниченного осевого перемещения и связанный с выходом редуктора 14; ходовую гайку 24, установленную в поводке 25. Кулисно-винтовой поворотный механизм 16 содержит также устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, выполненное в виде набора тарельчатых пружин 28. Кулисно-винтовой поворотный механизм содержит также регулируемые винтовые упоры (не обозначены), определяющие положение кулисы в крайних положениях.

Выходной вал привода 17 соединен с входным валиком 30 электропневматического управляющего устройства 1 и далее с подвижными постоянными магнитами 32, 33, связанными магнитным полем с конечными выключателями 2, 3.

Устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде регулятора расхода газа (Фиг.2). Устройство содержит корпус 41, рукоятку 42 с регулировочным винтом 43, пружину 44, корпус 45, плунжер 46, уплотнительное кольцо 47, седло 48, клапан 49, жестко связанный с плунжером 46, и шкалу 50.

Второй вариант устройства выполнен в виде сбросного клапана (Фиг.4) и содержит корпус 55, клапан 56, пружину 57, регулировочный винт 58 с рукояткой 59, шкалу 60.

На Фиг.6 представлен вариант устройства по Фиг.4, снабженный разгрузочным плунжером 63.

Пневматический привод работает следующим образом.

При поступлении на электропневматическое управляющее устройство 1 (Фиг.1) управляющего сигнала на поворот выходного вала 17 привода, например на электроклапан 5, последний срабатывает и через регулятор расхода газа 7 и ограничитель максимального движущего момента привода 9 подает сжатый газ от источника сжатого газа в ротор 10 стройного двигателя 11. Сжатый газ, вытекая из сопла ротора, создает движущий момент на валу двигателя 11.

Движущий момент двигателя 11 передается через зубчатый венец 12, редуктор 14 и далее, и далее через шлицевую передачу на ходовой винт 23. При вращении ходового винта 23 закрепленная на нем ходовая гайка 24 с поводком 25 перемещается вдоль ходового винта 23, поворачивает кулису 22 и с ней выходной вал привода 17 и, далее, регулирующий орган объекта управления - шарового крана 18, одновременно поворачивая связанный с выходным валом 17 входной валик 30 электропневматического управляющего устройства 1, связанный с постоянными магнитами 32, 33 конечных выключателей 2, 3. При подходе выходного вала 17 и кулисы 22 к крайнему положению конечный выключатель 3 размыкается и отключает электропневмоклапан 5, в результате электропневмоклапан 5 закрывается и подача сжатого газа в ротор 10 струйного двигателя 11 прекращается, однако вращение ротора и движение связанных с ним подвижных частей привода продолжается по инерции за счет запасенной ими кинетической энергии.

При посадке кулисы 24 на механический упор (на Фиг.1 не показано) кулиса 24, выходной вал 17, поводок 25, ходовая гайка 24 останавливаются, а ходовой винт 23 продолжает вращаться и ввинчивается в гайку 24, перемещаясь вдоль своей оси вправо и через упорный подшипник сжимает пакет пружин 28 до тех пор, пока вся кинетическая энергия подвижных частей не преобразуется в потенциальную энергию сжатых пружин, после чего движение ходового винта, ротора струйного двигателя и других подвижных частей прекращается.

Самопроизвольного разжатия пружин произойти не может, так как резьба ходового винта и ходовой гайки самотормозящаяся.

Для поворота выходного вала 17 привода в обратную сторону управляющее напряжение подается на электропневмоклапан 4.

При прохождении сжатого газа через устройство регулирования максимального движущего момента газ выходит из устройства регулирования расхода газа 9 с давлением Р₁ (Фиг.1; 2) через дросселирующее сечение между седлом 48 и клапаном 49. При повышении давления за клапаном до давления Р₂ (которое является давлением на входе двигателя и определяет величину движущего момента двигателя) клапан 49 перемещается влево, уменьшая дросселирующее сечение. Максимальная величина давления Р₂ и, следовательно, величина максимального движущего момента двигателя и привода задается поворотом рукоятки 42 и регулировочного винта 43, сжимающего пружину 44. Шкала 50 градуирована в величинах движущего момента привода, что обеспечивает удобство настройки устройства.

При втором варианте устройства (Фиг.5) при повышении давления газа Р₂ перед клапаном и на входе в двигатель выше заданного клапан 56 перемещается влево, сжимая пружину 57 и часть газа сбрасывается в атмосферу. Величина давления Р₂ и, следовательно, величина максимального момента привода определяется силой поджатия пружины 57 и углом поворота штурвала 59.

Промышленная применимость

Теоретические расчеты и большой объем экспериментальных исследований приводов, проведенных на полигонах и в условиях подконтрольной и промышленной эксплуатации в различных регионах России в течение 1998-2003 г.г., подтверждают правомочность и эффективность предлагаемых схемных и конструктивных решений.

Привод предназначен для шаровых кранов с устройствами регулирования максимального движущего момента. Привод содержит последовательно соединенные: электропневматическое управляющее устройство, включающее в себя конечные выключатели, электропневмоклапаны, регуляторы расхода газа; реверсивный струйный двигатель, вал которого через механический редуктор, содержащий ручной дублер, и через кулисно-винтовой поворотный механизм, содержащий корпус, установочный фланец, ходовой винт и устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, соединен с выходным валом привода, привод снабжен устройствами регулирования максимального движущего момента, установленными в каналах подачи газа от электропневматического управляющего устройства в ротор струйного двигателя. Технический результат - повышение надежности. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Пневматический привод, содержащий последовательно соединенные электропневматическое управляющее устройство, включающее в себя конечные выключатели, электропневмоклапаны, регуляторы расхода газа; реверсивный струйный двигатель, вал которого через механический редуктор, содержащий ручной дублер, и через кулисно-винтовой поворотный механизм, содержащий корпус, установочный фланец, ходовой винт и устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, соединен с выходным валом привода, отличающийся тем, что привод снабжен устройствами регулирования максимального движущего момента, установленными в каналах подачи газа от электропневматического управляющего устройства в ротор струйного двигателя.2. Привод по п.1, отличающийся тем, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде регулятора давления газа.3. Привод по п.1, отличающийся тем, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено в виде сбросного клапана.4. Привод по п.1, отличающийся тем, что устройство регулирования максимального движущего момента выполнено с возможностью регулирования величины давления газа за устройством.5. Привод по п.1, отличающийся тем, что устройство регулирования максимального движущего момента снабжено индикатором величины максимального движущего момента.6. Привод по п.1, отличающийся тем, что устройство регулирования максимального движущего момента снабжено индикатором величины максимального движущего момента привода.