ДВИГАТЕЛЬ ПНЕВМОПРИВОДА АРМАТУРЫ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2005 года по МПК F01C1/344 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, преимущественно, к арматуре магистральных газопроводов с диаметрами проходного сечения Д_у=100 мм и более. Изобретение также может найти применение в различных областях техники.

Известны пластинчатые насосы с пластинами, расположенными в неподвижном статоре, которые являются обратимыми и могут работать как привод (мотор).

(См. Долгачев Ф.М., Пейко В.С "Основы гидравлики и гидропривод". Издательство литературы по строительству, Москва, 1970).

Конструкция этих машин сложна по конструкции и профилированный кулачок в контакте с лопастью не надежен в эксплуатации, особенно при таком исполнении невозможно составление многоступенчатых систем дистанционного управления, сборка таких систем весьма затруднительна, что ограничивает их функциональные возможности.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство по патенту RU №2155289, М. кл.⁷ F 16 K 31/14 от 27.08.2000, Бюлл. N 24, ООО "АРМ ГАРАНТ", "Арматура трубопровода с пневматическим ротационным приводом".

Арматура трубопровода содержит корпус, запорный орган, управляемый пневматическим ротационно-роликовым двигателем и маховиком ручного управления. Двигатель снабжен силовым элементом в виде гибкой ленты и роликами. Маховик ручного управления расположен на одном валу с ротором двигателя. Ротационно-роликовый двигатель выполнен в виде набора установленных на одном валу кольцевых камер. Одни из камер выполнены с возможностью вращения ротора в одном направлении, а другие - в обратном. В каждой камере расположены гибкая лента и один ролик, кольцевые камеры, вращающие ротор в одном направлении, развернуты относительно кольцевых камер, вращающих ротор в обратном направлении.

Однако этот двигатель весьма сложен в изготовлении, недолговечен и ненадежен в работе после длительного отстоя ленты.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного двигателя пневмопривода арматуры трубопровода, а также расширение арсенала двигателей пневмопривода арматуры трубопровода.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, обеспечение надежности двигателя пневмопривода арматуры трубопровода, повышение долговечности и сохранение работоспособности после длительного простоя, а также повышение технологичности изготовления за счет обеспечения герметизации рабочих объемов в каждой из кассет за счет свободной (с зазором) посадки короны на каждый диск, с одновременным исключением применяемого в прототипе недолговечного, сложного для монтажа и ненадежного при эксплуатации уплотнительного элемента по всему периметру кассеты, а также за счет жесткой кинематической связи между валом и разделительными пластинами.

Сущность изобретения состоит в том, что двигатель пневмопривода арматуры трубопровода содержит пакет кассет, в каждой из которых эксцентрично валу маховика ручного привода и редуктора установлен силовой диск, а также трубки для подачи сжатого газа от блока управления, отличающийся тем, что каждая из кассет выполнена в виде корпусной тарели со стенками и снабжена разделительной пластиной с подпорной пружиной, размещенной в кармане кассеты, при этом силовые диски установлены на валу, каждый из них снабжен уплотнительным фартуком для герметизации рабочего объема по боковым стенкам и установленной со свободной посадкой короной, к которой прижата пружиной разделительная пластина, а каждая из последних выполнена с пазами для подачи сжатого воздуха по упомянутым трубкам, ориентированным на эти пазы.

При этом все разделительные пластины могут быть собраны в одной плоскости, а эксцентриситеты дисков на валу развернуты относительно соседней кассеты с разделением всего круга соответственно на равные части или, в других случаях, эксцентриситеты всех дисков выполнены по одной оси, а разделительные пластины развернуты относительно соседней кассеты с разделением всего круга соответственно на равные части.

На фиг.1 изображен продольный разрез двигателя вдоль общего вала, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - сечение по В-В фиг.1; на фиг.4 - сечение С-С фиг.3.

На арматуре (например, шаровой кран трубопровода) к редуктору 1, на котором установлен блок 2 управления, смонтирован двигатель 3. Двигатель 3 базируется на валу 4 между маховиком 5 ручного привода и редуктором. Двигатель 3 состоит из пакета корпусных блоков - кассет 6, включающих каждая силовой диск 7 и корпусную тарель 8. На корпусную тарель 8 в каждой кассете 6 монтируется карман 9 (камера) разделительной пластины 10 с подпорной (или прижимной) пружиной 11. Силовой диск 7 эксцентрично закреплен на валу 4, а по внешней окружности диск 7 оснащен свободно (с зазором) установленной короной 12 (т.е., эквивалентно, обоймой) с уплотнительным фартуком 13 (т.е. уплотнительным элементом короны 12). Блок 2 управления соединен с карманами 9 (фиг.2) трубками 14 и 15, выход каждой из которых ориентирован на пазы 16 и 17 пластин 10. Исполнение двигателя 3 в зависимости от взаимной ориентации кассет 6, пластин 10 и силовых дисков 7 может быть двух вариантов.

Первый вариант - когда пластины 10 в пакете двигателя 3 собраны в одной плоскости, а эксцентриситеты дисков 7 на валу 4 развернуты относительно соседней кассеты 6 разделением всего круга соответственно на равные части. Второй возможный вариант - это обратная установка, когда эксцентриситет дисков 7 выполнен по одной оси, а пластины 10 размещены на окружности тарелей 8, как и в первом варианте дисков 7. На фиг.1-3 двигатель 3 изображен с компоновкой узлов по первому варианту исполнения.

Двигатель пневмопривода арматуры трубопровода работает следующим образом.

Из блока 2 управления по трубке 14 подают сжатый воздух в паз 16 пластины 10. Команда на блок 2 может подаваться дистанционно. Паз 16 на нижнем уровне пластины 10 открыт в расширяющийся объем между короной 12 и стенкой тарели 8. Попадая в пространство между короной 12 и стенкой тарели 8, воздух (газ) воздействует через корону 12 на силовой диск 7, который за счет эксцентриситета относительно вала 4 вращает последний против часовой стрелки и с помощью редуктора 1 открывает кран.

Наибольший крутящий момент, развиваемый одной из кассет 6 пакета, достигается, когда плоскость пластины 10 данной кассеты 6 и оси вала 4 с эксцентричной осью силового диска 7 совмещаются в одной плоскости, т.е. диск 7 поворачивается на 180° после начала открытия паза 16 пластины 10, прижимающегося к короне 12 пружиной 11.

Корона 12, имея свободную посадку на диске 7, за счет скоростного истечения газа между стенкой тарели 8 и поверхностью короны 12 притягивается к последней, что обеспечивает герметичность рабочего объема. Фартук 13 в каждой касете 6 заведен в боковой зазор и обеспечивает герметичность рабочего объема по боковым стенкам.

Двигатель 3 обладает возможностью реверсирования и является обратимым, т.е. может быть использован, при необходимости, как насос. Для закрытия крана 1 сжатый воздух (газ) подают через трубку 15 и силовой диск поворачивается в другую сторону, закрывая кран. Маховик 5 позволяет провести переключение арматуры вручную при отсутствии давления от блока 2.

Компоновка силовых дисков 7 на валу 4 у карманов 9 на корпусе тарели 8 выполняется с относительным смещением так, что при максимальном моменте на одном пакете соседние пакеты развивают меньший момент. Компоновка пакета кассет 6 двигателя 3, в зависимости от необходимой плавности работы, осуществляется из двух или более кассет 6. Относительный разворот угла между пластиной 10 и эксцентриситетом диска 7 на валу 4 соседних кассет 6 в пакете двигателя 3 осуществляется за счет равного деления одного оборота в 360° на равные части (например: при двух кассетах в двигателе относительное смещение угла разворота между соседними кассетами составит 180°; при трех - 120°; при четырех - 90° и т. д.).

Параллельное подключение пакетов кассет 6 к трубкам 14 и 15 и кинематическая связь силовой передачи с пластинами 10 обеспечивают развитие максимального суммарного момента на валу 4. Каждая кассета 6 обеспечивает реверсивное вращение.

В результате изобретения упрощена конструкция, обеспечена надежность двигателя пневмопривода арматуры трубопровода при дистанционном управлении, повышена долговечность и обеспечено сохранение работоспособности после длительного простоя, а также повышена технологичность изготовления за счет обеспечения герметизации рабочих объемов в каждой из кассет за счет свободной (с зазором) посадки короны на каждый диск, с одновременным исключением применяемого в прототипе недолговечного, сложного для монтажа и ненадежного при эксплуатации уплотнительного элемента по всему периметру кассеты, а также за счет жесткой кинематической связи между валом и разделительными пластинами.

Была изготовлена прозрачная (из оргстекла) модель двигателя, испытания которой подтвердили работоспособность конструкции и достижение указанного технического результата.

Двигатель пневмопривода арматуры трубопроводов предназначен для использования в трубопроводном транспорте. Двигатель содержит пакет кассет. В каждой из кассет эксцентрично валу маховика ручного привода и редуктора установлен силовой диск и трубки для подачи сжатого газа от блока управления. Каждая из кассет выполнена в виде корпусной тарели со стенками и снабжена разделительной пластиной с подпорной пружиной. Последняя размещена в кармане кассеты. Силовые диски установлены на валу. Каждый из последних снабжен уплотнительным фартуком для герметизации рабочего объема по боковым стенкам и установленной со свободной посадкой короной. К последней прижата пружиной разделительная пластина. Каждая из последних выполнена с пазами для подачи сжатого воздуха по упомянутым трубкам. Обеспечивается упрощение конструкции и надежности двигателя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Двигатель пневмопривода арматуры трубопроводов, содержащий пакет кассет, в каждой из которых эксцентрично валу маховика ручного привода и редуктора установлен силовой диск, а также трубки для подачи сжатого газа от блока управления, отличающийся тем, что каждая из кассет выполнена в виде корпусной тарели со стенками и снабжена разделительной пластиной с подпорной пружиной, размещенной в кармане кассеты, при этом силовые диски установлены на валу, каждый из них снабжен уплотнительным фартуком для герметизации рабочего объема по боковым стенкам и установленной со свободной посадкой короной, к которой прижата пружиной разделительная пластина, а каждая из последних выполнена с пазами для подачи сжатого воздуха по упомянутым трубкам, ориентированным на эти пазы.2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что все разделительные пластины собраны в одной плоскости, а эксцентриситеты дисков на валу развернуты относительно соседней кассеты с разделением всего круга соответственно на равные части.3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что эксцентриситеты всех дисков выполнены по одной оси, а разделительные пластины развернуты относительно соседней кассеты разделением всего круга соответственно на равные части.