ЭЛЕКТРОПРИВОД ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ Российский патент 2009 года по МПК F16K31/05 

Описание патента на изобретение RU2366848C1

Изобретение относится к приводам управления трубопроводной арматурой и может быть использовано в трубопроводном транспорте для управления потоком рабочей среды, например нефти, газа и других продуктов.

Привод запорной арматуры в самом общем случае содержит электродвигатель с редуктором и ручной дублер для управления арматурой в условиях аварийного отключения электричества. Компоновка двигателя и редуктора должна допускать большие линейные перемещения штока трубопроводной арматуры. Основной проблемой приводов запорной арматуры является безопасное переключение исполнительного механизма с электрического на ручное управление и обратно. Самая простая схема подключения ручного управления реализована в электроприводе арматуры по патенту RU 2132990. Маховик ручного дублера выполнен съемным. Переключение осуществляется осевым смещением маховика, при котором замыкается кинематическая связь ручного дублера и ведомого вала привода и одновременно срабатывает электрический выключатель, отключающий питание двигателя. Основным недостатком такого привода является большая зависимость от человеческого фактора, так как после случайного отключения включение электрического управления невозможно без выезда оператора на место. Кроме того, надежность работы электрического выключателя, особенно в полевых условиях, значительно ниже надежности механических систем.

Известны приводы RU 22113890, US 7055795, в которых используют двухстороннюю кулачковую муфту, которая, перемещаясь по шлицам ведомого вала привода, поочередно связывает с ним либо вал ручного маховика, либо вал двигателя, разрывая другую связь. Перемещение муфты в обе стороны может осуществляться рычагом, либо в одну сторону муфта перемещается рычагом и фиксируется защелкой, а возвращается в другое положение с помощью пружины после разблокирования защелки. Таким приводам присущ основной недостаток, описанный выше, а именно переключение с ручного управления на электрическое возможно только оператором на месте.

Для автоматического размыкания связи между ручным маховиком и кулачковой муфтой при включении питания электродвигателя используют элементы с криволинейными торцевыми кулачками SU 1421944, RU 2239116. Недостатками этих технических решений является большое количество кинематических связей, что усложняет работу и снижает надежность приводов.

В качестве прототипа выбран электропривод с ручным дублером (RU 56542). Привод содержит корпус, в котором перпендикулярно друг к другу установлены валы двигателя и ручного дублера. На валах установлены зубчатые колеса, которые зацепляются друг с другом при продольном перемещении вала ручного дублера по шлицам в корпусе. На валу ручного дублера расположена пружина, которая возвращает ручной дублер в исходное положение после прекращения давления на маховик. При ручном управлении приводом оператору приходится одновременно давить на маховик, преодолевая сопротивление пружины и вращать его, что крайне неудобно и требует больших физических усилий. При неожиданном включении электропитания возникает удар на маховик, так как дублер отключается только после того, как оператор отпускает маховик. Такой ручной дублер прост, но очень неудобен в эксплуатации и опасен для оператора.

Таким образом, остается актуальной задача создания простого, надежного и безопасного привода, имеющего малое количество деталей и невысокую стоимость.

Техническим результатом изобретения является разделение усилий вращения маховика и приведения ручного дублера в рабочее положение.

Техническим результатом другого варианта воплощения изобретения является автоматический разрыв связи ручного дублера с двигателем при неожиданном включении электродвигателя.

Для решения поставленной задачи привод запорной арматуры, как и прототип, содержит электродвигатель, связанный с входным валом редуктора, ручной дублер и механизм переключения привода с электрического на ручное управление. Валы электродвигателя и ручного дублера установлены в корпусе перпендикулярно друг к другу и на них закреплены зубчатые колеса, которые приводятся в зацепление механизмом переключения привода в ручное управление.

В отличие от прототипа механизм переключения выполнен в виде эксцентриковой втулки, посредством которой вал ручного дублера установлен в корпусе, втулка снабжена рычагом для ее поворота в корпусе. При повороте эксцентриковой втулки вал ручного дублера вместе с зубчатым колесом перемещается в направлении, перпендикулярном оси ручного дублера, и колесо на валу ручного дублера входит в зацепление с колесом на валу двигателя.

Для того чтобы зафиксировать ручной дублер в этом рабочем положении целесообразно на боковой поверхности вставки выполнить защелку в виде подпружиненного шарика. Чтобы ручной дублер отключался после включения двигателя, на валу ручного дублера установлена фрикционная шайба, поджимаемая к торцу эксцентриковой втулки упругим элементом с регулируемым усилием.

На фиг.1 представлен вид привода в осевом сечении, а на фиг.2 - вид на механизм переключения привода на ручное управление (маховик ручного управления снят).

Привод содержит корпус, состоящий из двух цилиндрических плеч 1 и 2, перпендикулярных друг к другу. В цилиндрическом корпусе 1 выполнено посадочное отверстие для электродвигателя 3, а в корпусном элементе 2 выполнено отверстие 4 для вала 5 ручного дублера. Вал 6 электродвигателя и вал 5 ручного дублера перпендикулярны друг другу. Вал 6 электродвигателя связан со входным валом 7 редуктора (редуктор не показан) и на нем жестко закреплено коническое зубчатое колесо 8. На валу 5 ручного дублера с одной его стороны жестко посажено коническое колесо 9, а с другой стороны посажен маховик 10 с рукояткой вращения 11. Следует отметить, что одно из колес в паре 8-9 может быть плоским, тогда ответное колесо может быть цилиндрическим.

Вал 5 ручного дублера посажен в корпусе 2 через эксцентриковую втулку 12, которая имеет возможность поворота в корпусе с помощью рычага 13, проходящего в сквозном пазу 14 на боковой поверхности корпуса 2 (см. фиг.2). В принципе уже эта конструкция позволяет при ручном управлении разделить усилие на два отдельных движения. Поворотом и удержанием рычага 13 включается ручное управление при отключении питания электродвигателя, а вращением маховика 10 управляют движением рабочего органа запорной арматуры.

Дальнейшие несложные усовершенствования конструкции позволяют добиться режима автоматического отключения ручного дублера при срабатывании двигателя. Для этого на боковой поверхности эксцентриковой втулки 12 выполнено отверстие 15, в котором установлены пружина 16 с шариком 17, а в корпусе 2 - ответный паз 18, образующие защелку, фиксирующую положение втулки 12 в положении включенного ручного дублера. Между маховиком 10 и торцевой поверхностью втулки 12 на валу 5 ручного дублера установлена фрикционная шайба 19. Маховик 10 передает вращение на вал 5 с помощью шпонки 20 и поджимается к торцу втулки 12 с помощью шайбы 21, упругого кольца 22 и винта 23. Винтом 23 можно регулировать силу, с которой фрикционной шайба 19 поджимается к эксцентриковой втулке 12.

Рассмотрим работу предлагаемого привода сначала в более простом варианте исполнения. В режиме электрического управления эксцентриковая втулка 12 повернута в корпусе 2 так, что ось вала 5 занимает крайнее нижнее положение, показанное на фиг.1 пунктиром. Зубчатое колесо 9 при этом выведено из зацепления с колесом 8. Вращение вала 6 двигателя 3 передается на входной вал 7 редуктора и далее к рабочему органу запорной арматуры. При обесточивании двигателя 3 поворотом рычага 13 вверх до упора вал 5 поднимается в крайнее верхнее положение и колесо 9 зацепляется с колесом 8. Вращение на входной вал 7 редуктора подается от маховика 10 ручного дублера. Оператору необходимо лишь фиксировать рычаг 13 в нужном положении и вращать рукоятку 11 маховика 10. В этой простейшей конструкции при неожиданном включении двигателя динамический удар через зубчатую пару 8-9 по валу 5 поступит на маховик 10 и втулку 12 с рычагом 13. Оператор освободит рычаг 13, и втулка 12 повернется в корпусе 2, разрывая связь колес 8 и 9.

Привод с шариковой защелкой и фрикционной шайбой 19, изображенный на фиг.1, в режим ручного дублера будет переводиться также поворотом рычага 13. Затем эксцентриковая втулка 12 будет удерживаться в нужном положении подпружиненным шариком 17, фиксированном в шлице 18. При неожиданном включении электропитания двигателя 3 вращение зубчатого колеса 8 будет одновременно поворачивать колесо 9 вокруг собственной оси и отодвигать колесо 9, стремясь повернуть его вместе с эксцентриковой втулкой 12 в корпусе 2. Если сопротивление вращению между втулкой 12 и валом 5 будет больше чем сопротивление между втулкой 12 и корпусом 2, то вал 5 вращаться не будет совсем, а сразу повернется втулка 12 и выведет колесо 9 из зацепления с колесом 8. Тем самым связь между двигателем 3 и ручным дублером будет разорвана. Соответствующие сопротивления зависят от многих факторов: от чистоты обработки и состояния соответствующих поверхностей, от выбранных материалов, от силы сжатия пружины! 6, глубины шлица 18 и не могут быть определены расчетным путем. Для каждого конкретного привода их лучше подобрать экспериментально. Для выполнения требуемого условия между валом 5 и втулкой 12 установлена фрикционная шайба 19. Винтом 23 через упругий элемент 22 регулируют силу поджатия шайбы 19 к втулке 12 до такой величины, при которой сопротивление трения в паре вал 5 - втулка 12 становится больше сопротивления в паре эксцентриковая втулка 12 - корпус 2. Т.е. экспериментальным путем производят настройку конкретной конструкции на мгновенное отключение ручного дублера при включении электропитания.

Таким образом, предложена очень надежная, простая и удобная в эксплуатации конструкция привода.

Похожие патенты RU2366848C1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРОПРИВОД ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ 2008
  • Становской Виктор Владимирович
  • Кузнецов Владимир Михайлович
  • Казакявичюс Сергей Матвеевич
  • Ремнева Татьяна Андреевна
  • Шибико Анатолий Федорович
  • Хлыст Сергей Васильевич
  • Иванов Алексей Геннадьевич
  • Кириченко Михаил Николаевич
  • Пшеничников Павел Александрович
RU2364780C1
Электропривод с ручным дублером 2019
  • Громышев Евгений Валериевич
  • Родин Олег Витальевич
  • Хлыст Сергей Васильевич
  • Шестаков Андрей Николаевич
  • Иванов Алексей Геннадьевич
  • Кириченко Михаил Николаевич
  • Пшеничников Павел Александрович
RU2730750C1
ЭЛЕКТРОМОТОРНЫЙ ПРИВОД С РУЧНЫМ ДУБЛЕРОМ 1996
  • Ногин А.Т.
RU2103582C1
КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРИВОД ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ОТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И/ИЛИ ОТ РУЧНОГО УСИЛИЯ (ВАРИАНТЫ) 2002
  • Становской В.В.
  • Казакявичюс С.М.
  • Шибико А.Ф.
  • Ремнева Т.А.
  • Килина Н.В.
RU2226633C1
Электропривод трубопроводной арматуры с ручным дублером 2022
  • Юдин Владимир Алексеевич
  • Аглиулин Салих Габидулович
  • Становский Виктор Владимирович
  • Казакявичюс Сергей Матвеевич
RU2797329C1
ЭЛЕКТРОПРИВОД С РУЧНЫМ ДУБЛЕРОМ 2006
  • Васильев Виктор Васильевич
  • Хохряков Борис Георгиевич
  • Бакалов Сергей Иванович
  • Селезнев Геннадий Николаевич
  • Писанко Елена Данииловна
RU2323380C2
Устройство ручного управления исполнительным механизмом 2019
  • Кириченко Михаил Николаевич
  • Кузнецов Владимир Михайлович
  • Захаркин Николай Владимирович
  • Хлыст Сергей Васильевич
  • Шестаков Андрей Николаевич
  • Иванов Алексей Геннадьевич
  • Пшеничников Павел Александрович
RU2732533C1
ПРИВОД С КОМБИНИРОВАННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ОТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ВРУЧНУЮ 2007
  • Прилуков Анатолий Петрович
RU2332607C1
Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры 2022
  • Скворцов Владимир Валерьевич
RU2792715C1
ЭЛЕКТРОПРИВОД 1999
  • Штин И.В.
  • Хохряков Б.Г.
  • Бакалов С.И.
  • Брезгин А.Е.
RU2154219C1

Реферат патента 2009 года ЭЛЕКТРОПРИВОД ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ

Изобретение относится к приводам управления трубопроводной арматурой и предназначено для использования в трубопроводном транспорте для управления потоком рабочей среды. Электропривод запорной арматуры содержит корпус. В корпусе перпендикулярно друг другу установлены валы электродвигателя и ручного дублера. На валах жестко посажены зубчатые колеса. Зубчатые колеса перемещаются в положение зацепления механизмом переключения с электрического управления на ручное. Вал электродвигателя связан со входным валом редуктора. Механизм переключения выполнен в виде эксцентриковой втулки. Вал ручного дублера установлен в корпусе с помощью эксцентриковой втулки. Втулка снабжена рычагом для ее поворота в корпусе. Изобретение направлено на повышение надежности, упрощение конструкции и эксплуатации привода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 366 848 C1

1. Электропривод запорной арматуры, содержащий корпус, в котором перпендикулярно друг другу установлены валы электродвигателя и ручного дублера, на валах жестко посажены зубчатые колеса, которые перемещаются в положение зацепления механизмом переключения с электрического управления на ручное, и вал электродвигателя связан со входным валом редуктора, отличающийся тем, что механизм переключения выполнен в виде эксцентриковой втулки, посредством которой вал ручного дублера установлен в корпусе и втулка снабжена рычагом для ее поворота в корпусе.

2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что на боковой поверхности эксцентриковой втулки выполнена защелка в виде подпружиненного шарика, а на валу ручного дублера установлена фрикционная шайба, поджимаемая с регулируемым усилием к торцу эксцентриковой втулки упругим элементом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2366848C1

Защитное крепление колошниковой шахты доменных печей 1937
  • Бриллиантов Б.А.
  • Коробейников А.П.
SU56542A1
ПРИВОД ТРУБОПРОВОДНОЙ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ 1998
  • Беляев М.В.
  • Замякин С.П.
  • Корчагин П.И.
  • Прокофьев В.В.
  • Хоперский Г.Г.
RU2132990C1
РУЧНОЙ ДУБЛЕР МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА 1972
SU425013A1
УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Сидоров Петр Григорьевич
  • Александров Евгений Васильевич
  • Лагун Вячеслав Владимирович
  • Климов Геннадий Георгиевич
  • Пашин Александр Александрович
  • Плясов Алексей Валентинович
RU2307278C1
УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ВНЕШНЕЙ БАЛЛИСТИКИ 1939
  • Раффе Е.В.
SU59188A1
US 2005012064 A1, 20.01.2005
Передвижная крыша дока 1978
  • Финкель Генрих Нахманович
  • Иванов Лев Витальевич
  • Огай Сергей Алексеевич
SU706285A1

RU 2 366 848 C1

Авторы

Становской Виктор Владимирович

Кузнецов Владимир Михайлович

Казакявичюс Сергей Матвеевич

Ремнева Татьяна Андреевна

Шибико Анатолий Федорович

Хлыст Сергей Васильевич

Иванов Алексей Геннадьевич

Кириченко Михаил Николаевич

Пшеничников Павел Александрович

Даты

2009-09-10Публикация

2008-04-07Подача