ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ 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 управления пневматическими приводами со струйным двигателем для запорной и регулирующей арматуры, в том числе шаровыми кранами, при дистанционном и местном управлении.

Предшествующий уровень техники

Существует электропневматический узел управления, содержащий взрывонепроницаемую камеру, электромагниты, пневмоклапаны, систему пневмомагистралей [1 стр. 408]. Недостатками этого узла являются отсутствие устройства конечных выключателей, что требует для его работы привлечения дополнительных устройств, невозможность регулирования расхода газа, большие габариты.

Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее взрывонепроницаемую камеру с размещенными в ней герконами и электромагнитами; расположенные вне камеры пневмоклапаны, подвижно связанные с электромагнитами, а также постоянные магниты, жестко связанные с входным валиком устройства (RU 2131065, 27.05.1999). Недостатком данного устройства является низкая точность работы, включения и выключения электромагнитов и пневмоклапанов из-за больших разбросов параметров герконов и постоянных магнитов и их изменения в процессе эксплуатации.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства управления пневматическими приводами со струйным двигателем, обладающего большей надежностью и точностью работы и обеспечивающего большую надежность и точность работы привода, расширенной областью применения, большим удобством эксплуатации, настройки и регулировки.

Задача решается тем, что в электропневматическом управляющем устройстве, содержащем взрывонепроницаемую камеру, электромагниты, магнитоуправляемые конечные выключатели, пневмоклапаны, регуляторы расхода рабочего тела установлены две пары магнитоуправляемых конечных выключателей, а на входном валике установлены четыре постоянных магнита, при этом каждый из магнитов имеет возможность ограниченного поворота относительно оси валика.

Задача решается также за счет того, что входной валик выполнен в виде трех последовательно соединенных элементов, при этом нижний элемент установлен подвижно в корпусе устройства, а средний и верхний элементы установлены соответственно в днище и крышке взрывонепроницаемой камеры.

Задача решается также за счет того, что управляющее устройство снабжено устройствами, подающими импульсный электрический сигнал на включение электромагнитов.

Задача решается также тем, что управляющее устройство снабжено устройствами механической блокировки рычагов пневмоклапанов в крайних положениях входного валика.

Задача решается также за счет того, что постоянные магниты связаны с входным валиком через ускоряющую механическую передачу с возможностью их ограниченного регулируемого поворота относительно оси валика.

Задача решается также за счет того, что ускоряющая передача выполнена в виде мальтийского креста.

Задача решается тем, что управляющее устройство содержит две пары регуляторов расхода газа, при этом каждые два клапана соединены последовательно, причем вход каждой пары соединен с выходом одного из пневмоклапанов, а выход - с одним из выходных патрубков управляющего устройства.

Задача решается также за счет того, что устройство снабжено тремя дверцами.

Задача решается также тем, что в управляющем устройстве входной валик снабжен установочной муфтой.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в следующем.

Большая надежность достигается за счет того, что входной валик выполнен в виде трех последовательно соединенных элементов, при этом нижний элемент установлен подвижно в корпусе устройства, а средний и верхний элементы установлены соответственно в днище и крышке взрывонепроницаемой камеры;

задача решается также за счет того, что управляющее устройство снабжено устройствами, подающими импульсный электрический сигнал на включение электромагнитов;

задача решается также за счет того, что управляющее устройство снабжено устройствами механической блокировки рычагов пневмоклапанов в крайних положениях входного валика;

задача решается также за счет того, что управляющее устройство содержит две пары регуляторов расхода газа, при этом каждые два клапана соединены последовательно, причем вход каждой пары соединен с выходом одного из пневмоклапанов, а выход - с одним из выходных патрубков управляющего устройства.

Расширение области применения достигается за счет того, что управляющее устройство содержит две пары магнитоуправляемых конечных выключателей, а на входном валике установлены четыре постоянных магнита, при этом каждый из магнитов имеет возможность ограниченного поворота относительно оси валика.

Задача решается также за счет того, что управляющее устройство содержит две пары регуляторов расхода газа, при этом каждые два клапана соединены последовательно, причем вход каждой пары соединен с выходом одного из пневмоклапанов, а выход - с одним из выходных патрубков управляющего устройства.

Большее удобство эксплуатации, настройки и регулировки достигается за счет того, что управляющее устройство содержит две пары магнитоуправляемых конечных выключателей, а на входном валике установлены четыре постоянных магнита, при этом каждый из магнитов имеет возможность ограниченного поворота относительно оси валика.

Задача решается также за счет того, что входной валик выполнен в виде трех последовательно соединенных элементов, при этом нижний элемент установлен подвижно в корпусе устройства, а средний и верхний элементы установлены соответственно в днище и крышке взрывонепроницаемой камеры.

Задача решается также за счет того, что постоянные магниты связаны с входным валиком через ускоряющую механическую передачу с возможностью их ограниченного регулируемого поворота относительно оси валика.

Задача решается также за счет того, что управляющее устройство содержит две пары регуляторов расхода газа, при этом каждые два клапана соединены последовательно, причем вход каждой пары соединен с выходом одного из пневмоклапанов, а выход - с одним из выходных патрубков управляющего устройства.

Задача решается также за счет того, что управляющее устройство снабжено тремя дверцами.

Задача решается также тем, что входной валик снабжен установочной муфтой.

Наличие двух пар независимо регулируемых постоянных магнитов и устройства включения электромагнита пневмоклапана противоположного направления обеспечивают предварительное отключение подачи газа в двигатель на некотором расстоянии до подхода вала привода в крайнее (конечное) положение, что позволяет подать импульс тока в электромагнит пневмоклапана противоположного направления и создать на приводе импульс движущего момента противоположного направления, тормозящий движение привода.

Благодаря этому, подвижные части привода и арматуры подходят к конечному положению с меньшей скоростью и их остановка на упорах вызывает меньшие нагрузки в конструкции привода, что повышает надежность работы привода.

Вторая пара постоянных магнитов настраивается на включение цепи сигнальных лампочек при остановке привода на упорах, что дает достоверную информацию о «приходе» привода в крайнее положение.

Наличие «ускоряющей» механической передачи позволяет повысить точность срабатывания контактов конечных выключателей в q раз, где q - передаточное число механической передачи.

Применение в качестве механической передачи мальтийского креста позволяет получить большое передаточное число q при небольших габаритах передачи за счет переменного передаточного отношения мальтийского креста.

Применение ускоряющей механической передачи обеспечивает уменьшение влияния разброса и временной нестабильности параметров постоянных магнитов и конечных выключателей, что повышает надежность работы управляющего устройства и привода в целом.

Наличие двух пар последовательно соединенных регуляторов расхода обеспечивает уменьшение габаритов устройства, расширение диапазона давления рабочего тела и точность регулирования расхода рабочего тела (сжатого газа). При этом, в случае отказа одного из регуляторов, второй регулятор в паре берет на себя его функцию и регулирование расхода осуществляется с меньшей точностью, но не приводит к экстремальной ситуации. Таким образом повышается точность и надежность работы управляющего устройства и привода в целом.

Три дверцы, которыми снабжено управляющее устройство, обеспечивают свободный доступ к пневмоклапанам при их замене и постоянным магнитам при их регулировке, а также к рычагам управления пневмоклапанами и устройствам механической блокировке рычагов. Это существенно облегчает и упрощает эксплуатацию, настройку и регулировку управляющего устройства.

Выполнение входного валика в виде трех элементов, соединенных между собой, облегчает монтаж и демонтаж крышки при эксплуатации.

Снабжение входного валика регулируемой установочной муфтой обеспечивает применение управляющего устройства на приводах и шаровых кранах с большим разбросом выходных параметров.

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

на Фиг.1 - схема электропневматического управляющего устройства;

на Фиг.2 - вид управляющего устройства сбоку;

на Фиг.3 - вид управляющего устройства сверху.

Электропневматическое управляющее устройство (Фиг.1, 2, 3) содержит пневмоклапаны 1, 2, входы которых связаны с источником рабочей среды (не показан) с давлением Р, а выходы соединены с последовательно соединенными попарно регуляторами расхода рабочего тела (сжатого газа) 3, 4, 5, 6, выходы которых связаны с выходными патрубками управляющего устройства 7, 8. Управляющее устройство содержит также магнитоуправляемые нормально-замкнутые конечные выключатели 11, 12, 14, 15, расположенные во взрывонепроницаемой камере 16, а также содержит ускоряющую механическую передачу 18, вход которой соединен с входным валиком 19 управляющего устройства, а выход - с валиком 20, на котором закреплены постоянные магниты 21, 22, 23, 24, имеющие возможность ограниченного регулируемого поворота вокруг оси валика 20. При этом валик 18 жестко соединен с выходным валом привода 26 со струйным двигателем 27 (позиции 26, 27 в состав заявки не входят).

В взрывонепроницаемой камере 16 размещены электромагниты 30, 31, связанные через толкатели и рычаги 33, 34 соответственно с пневмоклапанами 1, 2.

Управляющее устройство содержит также устройства 35, 36 (Фиг.2, 3) механической блокировки рычагов 33, 34 в крайних положениях привода, а также содержит электронные блоки формирования электрических импульсов 38, 39 и таймер 40.

Взрывонепроницаемая камера 16 выполнена в виде корпуса 42 и крышки 43 и снабжена двумя отверстиями 44, 45 для ввода электрокабелей. С валиком 20 механически соединен валик 46, проходящий через крышку 43, на конце которого закреплена стрелка 47. Корпус 42 управляющего устройства снабжен тремя дверцами 48, 49, 50. Входной валик 19 снабжен установочной муфтой 52, нижняя часть 53 которой со стыковочным узлом 54 имеет возможность ограниченного фиксированного поворота относительно оси валика 19.

На Фиг.1 показаны также не входящие в состав управляющего устройства: задающее устройство 51, с «ключом» 52 и клеммами 53, 54 и сигнальные лампы 56, 57, а, также клеммы (+) и (-).

Электропневматическое управляющее устройство работает следующим образом. Пусть в исходном положении входной валик 19 находится в среднем положении, т.е. повернут на 45° относительно крайнего нулевого положения, что соответствует схеме на Фиг.1.

Для поворота выходного вала привода, например, по часовой стрелке подается электрический сигнал с помощью «ключа» 52 при его повороте на клемму 53.

В результате электрический ток потечет по обмотке электромагнита 30 и через замкнутый правый контакт конечного выключателя 11 на клемму (-). Электромагнит 30 срабатывает и через толкатель и рычаг 34 открывает пневмоклапан 1 и открывает доступ сжатому газу с давлением Р от источника питания к струйному двигателю 27, что приводит к повороту по часовой стрелке выходного вала привода и входного валика 19 и через механическую передачу 18 валика 20 с закрепленными на нем постоянными магнитами 11, 12, 14, 15 по часовой стрелке. При подходе вала привода к крайнему положению (на некотором расстоянии Δϕ от него) под действием поля постоянного магнита 21 подвижный контакт выключателя 11 перебрасывается от правого неподвижного контакта к левому, размыкая цепь электромагнита 30. При этом замыкается цепь электромагнита 31 пневмоклапана 2 через блок 38, который вновь размыкает эту цепь через время t_c (импульс тока). В результате электромагнит 31 и пневмоклапан 2 срабатывают и открывают доступ рабочего тела в двигатель в течение времени t_c. Поступая в двигатель, рабочее тело (сжатый газ) создает в течение времени t_c движущий момент, тормозящий двигатель (реверс движущего момента). Благодаря этому уменьшается кинетическая энергия подвижных частей привода и уменьшаются нагрузки в приводе при остановке привода в крайних положениях. Через время t_c блок 38 размыкает цепь электромагнита 31 и пневмоклапан 2 закрывается.

При дальнейшем приближении вала привода к конечному (крайнему) положению под действием поля постоянного магнита 24 подвижный контакт конечного выключателя 15 перебрасывается с левого неподвижного контакта на правый, замыкая цепь сигнальной лампы 54.

Для движения вала привода в обратном направлении электрический сигнал подается на клемму 50.

Настройка (регулировка) положения каждого постоянного магнита и длительности электрического импульса t_c может осуществляться индивидуально для каждого отдельного управляющего устройства в зависимости от его применения и условий эксплуатации.

Источники информации

1. А.Ф.Гуревич, О.Н.Заринский, Ю.К.Кузьмин. Справочник по арматуре для газо- и нефтепродуктов. - Л.: «Недра», 1988 г.

2. Патент Российской Федерации на изобретение №2194885, 2001 г. «Электропневматическое управляющее устройство для поршневых и струйных пневмоприводов шаровых кранов трубопроводов».

Устройство предназначено для дистанционного и местного управления пневматическими приводами со струйным двигателем. Устройство содержит взрывонепроницаемую камеру, электромагниты, магнитоуправляемые конечные выключатели, пневмоклапаны, входы которых связаны с источником рабочей среды под давлением, а выходы через регуляторы расхода рабочей среды - с выходными каналами устройства, при этом электромагниты механически подвижно связаны с пневмоклапанами, а постоянные магниты соединены с входным валиком устройства. Электропневматическое управляющее устройство содержит также устройства механической блокировки рычагов местного управления пневмоклапанами и электронное устройство реверса движущего момента привода. Технический результат - повышение надежности. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электропневматическое управляющее устройство, содержащее взрывонепроницаемую камеру, электромагниты, магнитоуправляемые конечные выключатели, пневмоклапаны, регуляторы расхода рабочего тела, входной валик, отличающееся тем, что содержит 2 пары магнитоуправляемых конечных выключателей, а на входном валике установлены четыре постоянных магнита, при этом каждый из магнитов имеет возможность ограниченного поворота относительно оси валика.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной валик выполнен в виде трех последовательно соединенных элементов, при этом нижний элемент установлен подвижно в корпусе устройства, а средний и верхний элементы установлены соответственно в днище и крышке взрывонепроницаемой камеры.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено устройствами, подающими импульсный электрический сигнал на включение электромагнитов.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено устройствами механической блокировки рычагов пневмоклапанов в крайних положениях входного валика.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что постоянные магниты связаны с входным валиком через ускоряющую механическую передачу с возможностью их ограниченного регулируемого поворота относительно оси валика.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что ускоряющая передача выполнена в виде мальтийского креста.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит 2 пары регуляторов расхода газа, при этом каждые два клапана соединены последовательно, причем вход каждой пары соединен с выходом одного из пневмоклапанов, а выход - с одним из выходных патрубков управляющего устройства.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено тремя дверцами.9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной валик снабжен установочной муфтой.