ПРИВОД КЛАПАНА Российский патент 2019 года по МПК H02M1/10 

Изобретение относится к приводу клапана, который предназначен для клапанов вообще, прежде всего, однако, для газовых клапанов с функцией предохранительной блокировки.

Принципиально известны установочные клапаны с электроприводом, в т.ч. и такие, в случае с которыми замыкающая пружина при обесточенном электродвигателе выводит запорный орган клапана в положение закрытия.

Например, в DE 102009012405 А1 раскрыта сущность привода клапана, в случае с которым запорный орган клапана приводят в действие через передаточный механизм от электродвигателя. Этот двигатель выполнен как шаговый электродвигатель и предназначен для отвода запорного органа клапана с седла клапана с преодолением усилия замыкающей пружины и его удержания в определенном положении. Передаточный механизм выполнен без автоматического торможения, так что при обесточенном шаговом электродвигателе замыкающая пружина может закрывать клапан.

С целью дальнейшего использования данных типов клапанов часто также выражают пожелание, чтобы приводы клапанов могли работать на переменном (регулируемом) напряжении. Например, существуют установки, на которых клапаны должны открываться с использованием напряжения в 100 В/60 Гц. На других установках для открытия клапанов используют 230 В/50 Гц. Желательно иметь возможность оснащения подобных установок унифицированными клапанами и приводами клапана.

При этом конкретно в случае с газовыми клапанами по требованиям техники безопасности после отключения подачи напряжения должно быть обеспечено не только закрытие клапана как таковое, но и, кроме того, закрытие клапана в течение заданного промежутка времени.

Отсюда вытекает задача по созданию привода клапана, который, с одной стороны, может использоваться в широком диапазоне напряжений, например от 100 В до 230 В, а с другой стороны, обеспечивает выдержку заданных максимальных значений времени закрытия.

Эта задача решена благодаря приводу клапана по п. 1 формулы изобретения.

Привод клапана согласно изобретению включает в себя электродвигатель, который через передаточный механизм соединен с запорным органом клапана. Кроме того, в типовом выполнении предусмотрена замыкающая пружина, которая воздействует на запорный орган клапана в направлении закрытия. Закрытие клапана осуществляют, таким образом, в пассивном режиме, без моторного привода - электропривод во время закрытия клапана приводят в действие через передаточный механизм по связи с замыкающей пружиной. Для активного режима работы электродвигателя предусмотрено устройство силового питания, включающее в себя входную выпрямительную схему с входом переменного напряжения и выходом постоянного напряжения, на выходе постоянного напряжения которого присоединено буферное устройство напряжения, например, в форме конденсатора, например электролитического конденсатора. На буферном устройстве напряжения предусмотрена управляющая схема для эксплуатации электродвигателя. Из постоянного напряжения, подготовленного буферным устройством постоянного напряжения, управляющая схема электродвигателя генерирует управляющие импульсы для электродвигателя, чтобы проворачивать его в направлении открытия клапана или удерживать в заданном положении. Предпочтительно, электродвигатель представляет собой многофазный шаговый электродвигатель. При этом его синхронный момент настолько незначительный, что замыкающая пружина может надежно преодолевать как синхронный момент, так и трение, имеющее место в передаточном механизме.

Кроме того, привод клапана включает в себя отключающее устройство, которое выполнено для прерывания потока энергии от буферного устройства напряжения на электродвигатель в течение заданного промежутка времени после прекращения подачи напряжения на входную выпрямительную схему. Эта мера позволяет обесточивать электродвигатель также в том случае, когда буферное устройство напряжения еще не разрядилось или еще не разряжено полностью. За счет этого обеспечена возможность параметрической выкладки буферного устройства напряжения с такой емкостью, которая при минимально возможном подводе входного напряжения оказывается достаточной для шунтирования, по меньшей мере, полупериода питающей сети, предпочтительно полного периода питающей сети (например, 20 мс). С другой стороны, в буферном устройстве напряжения при максимальном подведенном напряжении (например, 265 В) будет содержаться такое большое количество энергии, что электродвигатель под воздействием управляющей схемы после отключения входного напряжения может пребывать в положении на открытие (клапана) дольше, чем нужное максимальное время на закрытие. Благодаря отключающему устройству подобное замедленное закрытие клапана вследствие высокого входного напряжения исключается. Таким образом, привод клапана согласно изобретению в отношении используемых входных напряжений оказывается особенно надежным - независимо от величины входного напряжения, время срабатывания на закрытие клапана обеспечивают в пределах заданного промежутка времени (например, 80 мс). Это означает, что клапан начинает процесс закрытия в пределах времени срабатывания (привода) на закрытие, то есть запорный орган клапана начинает перемещаться в направлении седла клапана.

Входная выпрямительная схема может представлять собой мостовую выпрямительную схему, например мостовую схему Греца, на выходе которой подключен конденсатор в качестве буферного устройства напряжения. Подключенная к этому конденсатору управляющая схема электродвигателя имеет соответствующий вход постоянного напряжения и выход на обмотку электродвигателя, к которому могут подсоединяться, например, две или несколько обмоток электродвигателя. Буферное устройство напряжения сглаживает пульсации постоянного напряжения, отобранного с мостовой схемы Греца, причем емкость буферного устройства параметрически рассчитана больше минимального значения, которое определяется из требования шунтирования, по меньшей мере, полного периода питающей сети или, по меньшей мере, одного полупериода питающей сети при самом низком напряжении. Реальная емкость буферного устройства напряжения может многократно превышать это минимальное значение.

Предпочтительно, управляющая схема электродвигателя включает в себя со стороны входа преобразователь постоянного напряжения, например в форме блокирующего измерительного трансформатора или другой преобразовательной схемотехники, которая запитывает промежуточный контур постоянного напряжения. К нему присоединен инвертор, который запитывает обмотки электродвигателя, а также, предпочтительно, регулирует ток в них.

Промежуточный контур постоянного напряжения выполнен, предпочтительно, с регулированием напряжения, так что его напряжение, по существу, оказывается постоянным, пока входное напряжение приходится на допустимый диапазон, например 100-230 В, включая, предпочтительно, допуски на колебание напряжения. Регулирование напряжения может осуществляться с помощью преобразователя постоянного напряжения. Для этого он может включать в себя управляющую схему с входом под датчик напряжения, который соединен с промежуточным контуром постоянного напряжения. Кроме того, управляющая схема может включать в себя вход под датчик тока, чтобы контролировать силу тока в трансформаторе напряжения и отключать ток при превышении порогового значения.

Управляющая схема электродвигателя может включать в себя, кроме того, демпфирующую схему для работы электродвигателя в генераторном режиме. За счет этого можно обеспечивать ограничение частоты вращения электродвигателя, работающего по связи с замыкающей пружиной в генераторном режиме, чтобы ограничивать кинетическую энергию, накопленную электродвигателем и не закрывать клапан слишком быстро. Демпфирующая схема может представлять собой резонансную схему, резонансная частота которой выше частоты, которая возникает на обмотках электродвигателя при его работе на нужной частоте вращения для закрытия (клапана).

Отключающее устройство прерывает поток энергии от буферного устройства напряжения на электродвигатель и включает в себя, предпочтительно, по меньшей мере один контактор, например реле с размыкающим контактом. Этот контактор обычно замкнут и размыкается только непосредственно после прекращения силового питания привода клапана. При этом для обеспечения перехода на резервный источник питания он должен оставаться замкнутым, по меньшей мере, в течение заданного промежутка времени, например 20 мс, предпочтительно - дольше, например 40 мс. Реле с размыкающим контактом может располагаться в соединительной линии между буферным устройством напряжения и управляющей схемой электродвигателя. Альтернативно, реле с размыкающим контактом может быть размещено в промежуточном контуре постоянного напряжения управляющей схемы электродвигателя. При этом оно, опять же предпочтительно находится за буферным устройством напряжения (конденсатором), то есть на его стороне, обращенной к электродвигателю, которое может быть смонтировано в промежуточном контуре напряжения. Альтернативно, контактор может быть предусмотрен на другой стороне управляющей схемы электродвигателя, например на преобразователе постоянного напряжения, чтобы прерывать его срабатывание, как только контактор получит соответствующий сигнал на отключение. Например, контактор может закорачивать управляющие сигналы для коммутирующего элемента блокирующего измерительного трансформатора или подавлять их генерирование. Для этого можно воздействовать на регулирующий сигнал управляющей схемы блокирующего измерительного трансформатора, например, на входе датчика напряжения или на входе датчика тока, например, посредством имитации отключающим устройством тока перегрузки или повышенного напряжения на соответствующем входе датчика тока или датчика напряжения.

Альтернативно, контактор может быть предусмотрен в составе отключающего устройства для отключения рабочего напряжения управляющей схемы блокирующего измерительного трансформатора, для короткого замыкания последнего или для короткого замыкания промежуточного контура постоянного напряжения.

Другие отличительные особенности преимущественных вариантов конструктивного выполнения согласно изобретению отражены на чертеже, приведены в описании или изложены в пунктах формулы изобретения. На рисунках показаны:

Фиг. 1 упрощенная схема электрических соединений привода клапана согласно изобретению,

Фиг. 2 дополнительно предусмотренная демпфирующая схема для генераторного режима работы электродвигателя,

Фиг. 3 отключающее устройство во фрагментарном упрощенном представлении первого варианта конструктивного выполнения,

Фиг. 4, 5 и 6 соответственно альтернативные варианты конструктивного выполнения отключающего устройства, в схематизированном фрагментарном представлении,

Фиг. 7 более подробное представление схемотехники привода клапана согласно фиг. 4.

На фиг. 1 наглядно представлен привод 10 клапана для клапана 11, который включает в себя по меньшей мере один запорный орган 13 клапана с приводом от электродвигателя 12. Ротор 14 электродвигателя 12 соединен с запорным органом 13 клапана через передаточный механизм 15, который на фиг. 1 условно показан просто двумя пунктирными линиями и к которому также относится здесь не показанная замыкающая пружина, которая выполняет предварительное напряжение запорного органа 13 клапана в направлении закрытия, то есть в сторону седла 16 клапана. Предпочтительно, электродвигатель 12 представляет собой шаговый электродвигатель с по меньшей мере двумя или также несколькими обмотками 17, 18, которые присоединены к устройству 19 силового питания. Электродвигатель 12 и устройство 19 силового питания совместно образуют привод 10 клапана, который расположен в корпусе на клапане 11 и выполнен с возможностью управления через вход 20. Вход 20 конструктивно рассчитан на два полюса. Если вход не под напряжением, клапан 11 закрыт.При подаче напряжения на вход клапан 11 открывается. При этом вход 20 параметрически рассчитан на входные напряжения, например, от 100 до 240 В номинального напряжения (то есть, он находится в рабочем состоянии в диапазоне напряжений, например, от 85 до 265 В), так что клапан 11 открывается, когда на вход 20 подают напряжение, приходящееся на этот диапазон. И наоборот, клапан 11 закрывается после прекращения подачи этого напряжения.

Если клапанный блок предусмотрен для работы на переменном напряжении, к устройству 19 силового питания по необходимости относится входная выпрямительная схема 21, вход переменного напряжения которой по необходимости присоединен к входу 20 через устройство фильтрации и подавления помех 22 (фиг. 7). Входная выпрямительная схема может представлять собой мостовой выпрямитель или аналогичную схему. При работе на постоянном напряжении входная выпрямительная схема также может быть заменена устройством защиты от инверсии полярности в форме по меньшей мере одного диода, продольно расположенного во входной цепи. Устройство защиты от инверсии полярности снабжено входом постоянного напряжения и выходом постоянного напряжения. Клапанные блоки, предусмотренные для работы на постоянном напряжении, параметрически могут быть рассчитаны, например, на диапазон напряжений от 12 до 36 В.

Выход постоянного напряжения входной выпрямительной схемы 21 (или устройства защиты от инверсии полярности) соединен с контуром постоянного напряжения 23 (фиг. 7), который включает в себя буферное устройство 24 напряжения, например, в форме отдельного или нескольких конденсаторов С.Буферное устройство 24 напряжения предназначено для сглаживания пульсаций напряжения в контуре постоянного напряжения 23, причем оно, предпочтительно, параметрически рассчитано так, что при подводе минимально возможного входного напряжения (например, 85 В или 100 В переменного напряжения) оно поддерживает силовое питание электродвигателя 12 в течение по меньшей мере одного периода входного напряжения. Для этого емкость конденсатора 24 в типичном случае составляет от 50 до 100 мкФ. При этом она может быть также рассчитана на большее значение.

Буферное устройство 24 напряжения запитывает управляющую схему 25 электродвигателя, в которой предусмотрен вход 26 постоянного напряжения, присоединенный к буферному устройству 24 напряжения. На выходной стороне управляющей схемы электродвигателя предусмотрен выход 27 под обмотки электродвигателя, с разъемами для присоединения обмоток 17, 18 электродвигателя. К управляющей схеме 25 электродвигателя относится преобразователь 28 постоянного напряжения, который присоединен к входу 26 постоянного напряжения и через свой выход запитывает промежуточный контур 29 постоянного напряжения. Последний, в свою очередь, может включать в себя буферный конденсатор С1. Преобразователь 28 постоянного напряжения может представлять собой любой подходящий трансформатор, например блокирующий измерительный трансформатор.

Постоянное напряжение промежуточного контура 29 постоянного напряжения через инвертор 30 преобразуют в величины тока и напряжения, доступные для отбора на выходе 27 под обмотки электродвигателя. Инвертор 30 может представлять собой любой подходящий инвертор, например инвертор, выполненный по схеме полного моста, с несколькими мостовыми схемами. На фиг. 2 наглядно представлена подобная условная мостовая схема 31 инвертора для обмотки 17 электродвигателя. В мостовую схему 31 инвертора включены несколько, например четыре, электронных контакторов, которые отпирают и запирают таким образом, что в обмотке 17 электродвигателя обеспечивают нужную токовую диаграмму. Кроме того, может быть предусмотрена демпфирующая схема 32, включающая в себя переключатель 33 и резонансный конденсатор CR, чтобы в генераторном режиме электродвигателя 12 вызывать тормозящее воздействие в зависимости от частоты вращения. Для этого переключатель 33 коммутируют таким образом, что обмотка 17 электродвигателя и резонансный конденсатор CR задают резонансный контур.

Аналогичные демпфирующие схемы могут быть предусмотрены для нескольких или всех обмоток электродвигателя.

К устройству 19 силового питания относится отключающее устройство 34, предназначенное для того, чтобы после отключения входного напряжения выполнять прерывание потока энергии от буферного устройства 24 напряжения на электродвигатель 12. При этом поток энергии может прерываться перед управляющей схемой 25 электродвигателя или также внутри нее. Отключающее устройство используют, таким образом, для того, чтобы, несмотря на возможно накопленный заряд в буферном устройстве 24 напряжения, размагничивать обмотки 17, 18 электродвигателя, когда на входе 20 выполняют отключение входного напряжения.

К отключающему устройству 34 относится соответствующий контактор 36, например релейный контакт или электронный контактор, например полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET), управляемый по напряжению, подводимому на вход 20. При этом используют хронирующую схему 35, которая с одной стороны присоединена к входу 20, а с другой стороны управляет контактором 36 отключающего устройства 34.

Описанный подобным образом привод 10 клапана функционирует следующим образом.

Прежде всего, исходят из того, что на протяжении длительного времени напряжение не подавалось на вход 20. Запорный орган 13 клапана покоится на седле 16 клапана, то есть клапан 11 закрыт.

Если в этот момент на вход 20 подводят питающее напряжение в заданном диапазоне напряжений, например, от 85 до 265 В (или также от 12 до 36 В), то при этом на буферном устройстве 24 напряжения очень быстро набирают постоянное напряжение, которое через замкнутый контактор 36 подводят на управляющую схему 25 электродвигателя. Эта схема задает управляющие импульсы для электродвигателя 12, так что последний запускается, открывает клапан 11 с преодолением усилия замыкающей пружины и удерживает его в открытом положении.

Если в этом случае клапан 11 нужно закрыть, подвод питающего напряжения на вход 20 прерывают (то есть, вход 20 обесточивают). При этом напряжение, заданное буферным устройством 24 напряжения, продолжает запитывать, прежде всего, управляющую схему 25 электродвигателя, так что электродвигатель 12 пока еще удерживается в положении на открытие клапана. По истечении заданного хронирующей схемой 35 времени удержания, например, в несколько миллисекунд (10 или, например, 20 или 30) хронирующая схема 35 размыкает контактор 36, так что, несмотря на остаточный заряд, присутствующий на конденсаторе С, управляющая схема 25 электродвигателя обесточивается. За счет этого обесточиваются также и обмотки 17, 18, а ротор 14 электродвигателя 12 под действием усилия замыкающей пружины в этом случае проворачивается в обратном направлении. Запорный орган клапана перемещается в положения закрытия.

Для предотвращения набора ротором 14 слишком большой частоты вращения во время закрытия может быть активирована демпфирующая схема 32 согласно фиг. 2. В этом случае выполняется межсоединение конденсатора CR с обмоткой 17 или 18. Вращающийся ротор 14 возбуждает резонансный контур, причем индуцированный в контуре ток оказывает тормозящее воздействие на вращение ротора 14.

Благодаря использованию отключающего устройства 34 конденсатор С буферного устройства 24 напряжения может быть рассчитан параметрически большим, не приводя к замедлению закрытия клапана 11 сверх допустимой меры вследствие эффекта накопления заряда в конденсаторе. Кроме того, независимо от величины напряжения, подаваемого на вход 20, обеспечивают задачу равномерного хода на закрытие клапана 11. Прежде всего, исключают замедленное закрытие, которое иначе могло бы иметь место при использовании высоких входных напряжений вследствие результирующего в этом случае длительного времени разрядки буферного устройства 24 напряжения.

Контактор 36 отключающего устройства 34 может быть смонтирован как реле с размыкающим контактом в соединительной линии между буферным устройством 24 напряжения и управляющей схемой 25 электродвигателя. Как наглядно представлено на фиг. 3, контактор 36 может представлять собой транзистор, или также, если требуется более высокий уровень безопасности -последовательную схему из нескольких транзисторов 36а, 36b.

При этом поток энергии между буферным устройством 24 напряжения и электродвигателем 12 можно прерывать также в другом месте. Для этого на фиг. 4 наглядно представлен вариант конструктивного выполнения, в случае с которым для прерывания потока энергии выключают преобразователь 28 постоянного напряжения. Преобразователь 28 постоянного напряжения может быть выполнен, например, как блокирующий измерительный трансформатор 37 с коммутирующим элементом 38, который через преобразовательный трансформатор 39 попеременно отпирает и прерывает ток. Коммутирующим элементом 38 управляют с помощью управляющей схемы 40, для которой, в свою очередь, требуется силовое питание. Для этого на преобразовательном трансформаторе 39 предусмотрена вспомогательная обмотка 41. Из этой обмотки ток через диод D и резистор R в качестве пускового вспомогательного устройства направляют на конденсатор 42, который обеспечивает рабочее напряжение для управляющей схемы 40. Контактор 36 отпирает питающее напряжение для управляющей схемы 40, когда преобразователь 28 постоянного напряжения должен работать, и запирает напряжение, то есть отключает его, когда преобразователь 28 постоянного напряжения не должен отдавать энергию в промежуточный контур 29 постоянного напряжения.

Функция этого варианта схемотехники соответствует функции, описанной в привязке к фиг. 1. Как только на входе 20 будет отключено рабочее напряжение, начинает срабатывать хронирующая схема 35, чтобы по истечении заданного промежутка времени Δt разомкнуть контактор 36 и, тем самым, перекрыть поток энергии от буферного устройства 24 напряжения на электродвигатель 12 посредством выключения преобразователя 28 постоянного напряжения.

Модифицированный вариант наглядно представлен на фиг. 5. В этом варианте контактор 36 предусмотрен для того, чтобы подавлять управляющие импульсы для коммутирующего элемента 38, как только нужно будет прервать поток энергии. В то время как в случае с вышеописанными вариантами конструктивного выполнения контактор 36 соответственно оказывается разомкнутым в нужный момент времени отключения, в данном случае его замыкают. За счет этого он закорачивает управляющие импульсы, передаваемые через линию подачи управляющих сигналов на затвор коммутирующего элемента 38 и блокирует работу преобразователя 28 постоянного напряжения, к которому относится коммутирующий элемент 38.

Еще один вариант наглядно представлен на фиг. 6. В нем относящийся к отключающему устройству 34 контактор 36 предусмотрен в промежуточном контуре 29 постоянного напряжения, причем, предпочтительно, он расположен между буферным конденсатором С1 и инвертором 30. В этом варианте схемотехники, начиная с момента времени отключения, инвертор 30 отсекают также от запитки энергией, накопленной в буферном конденсаторе С1 промежуточного контура 29 постоянного напряжения, так что работа инвертора мгновенно прекращается, и он тем самым размагничивает электродвигатель 12.

На фиг. 7 наглядно представлены дополнительные детали, прежде всего, хронирующей схемы 35 в увязке с примером конструктивного выполнения на фиг. 4, изложение которых приведено в завершение описания изобретения.

Хронирующая схема 35 снимает подведенное на вход 20 питающее напряжение. Через резистор 44 напряжение подают на диод Зенера Dz, ограничивающий напряжение, и на конденсатор 45, включенный параллельно этому диоду. По соображениям безопасности и для обеспечения надежности во всех вариантах конструктивного выполнения можно также предусмотреть включение двух или нескольких конденсаторов 45 параллельно друг другу.

Параллельно конденсатору 45 включен по меньшей мере один разрядный резистор. В рассматриваемом примере конструктивного выполнения разрядный резистор выполнен с помощью последовательного включения двух резисторов 46, 47, которые образуют делитель напряжения. По разрядному току, определяемому последовательной схемой включения и с учетом коэффициента деления напряжения они определяют момент времени отключения транзистора 48, своим затвором присоединенного к делителю напряжения, причем его исток соединен с массой, а сток - с затвором р-канального МОП-транзистора 49, использованного в качестве контактора 36. Этот транзистор открыт, пока напряжение на затворе транзистора 48 превышает порог чувствительности. Если же напряжение ниже порога чувствительности, р-канальный МОП-транзистор 49 запирается, поскольку его затвор через резистор 50 соединен со своим выводом истока. Альтернативно, вместо р-канального МОП-транзистора 49 может быть предусмотрен биполярный транзистор.

Следует обратить внимание на то, что для повышения безопасности во всех описанных вариантах конструктивного выполнения вместо отдельного полупроводникового реле также может быть предусмотрено последовательное включение двух или нескольких полупроводниковых реле и дублирование их соответствующих управляющих устройств, прежде всего их хронирующих схем 35. Также во всех описанных вариантах конструктивного выполнения вместо полупроводниковых реле могут быть предусмотрены другие контакторы.

Привод 10 клапана, который предназначен, прежде всего, для газовых клапанов 11 с функцией предохранительной блокировки, включает в себя электродвигатель 12, прежде всего шаговый электродвигатель, который через передаточный механизм 15 открывает и, при необходимости, также закрывает клапан. Для эксплуатации электродвигателя 12 предусмотрено устройство 19 силового питания как составная часть привода 10 клапана. Оно включает в себя входную выпрямительную схему 21 и подключенное к ней буферное устройство 24, например, в форме конденсатора С. Из аккумулированного конденсатором С напряжения управляющая схема 25 электродвигателя получает энергию для эксплуатации электродвигателя 12.

Для предотвращения слишком долгого удержания клапана 11 в открытом положении после отключения питающего напряжения на входе 20 предусмотрено отключающее устройство 34, которое после прекращения подачи напряжения на вход 20 прерывает поток энергии от буферного устройства 24 напряжения на электродвигатель 12. Следовательно, конструктивный расчет привода клапана можно выполнять на очень широкий диапазон рабочих напряжений, например, от 85 до 265 В, причем, несмотря на величину используемого напряжения, обеспечивают единообразно короткое время отключения, иными словами, время закрытия клапана.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

10 Привод клапана

11 Клапан

12 Электродвигатель / шаговый электродвигатель

13 Запорный орган клапана

14 Ротор

15 Передаточный механизм

16 Седло клапана

17, 18 Обмотки

19 Устройство силового питания

20 Вход

21 Входная выпрямительная схема

22 Устройство фильтрации и подавления помех

23 Контур постоянного напряжения

24 Буферное устройство напряжения

С Конденсатор

25 Управляющая схема электродвигателя

26 Вход постоянного напряжения

27 Выход на обмотку электродвигателя

28 Преобразователь постоянного напряжения

29 Промежуточный контур постоянного напряжения

С1 Буферный конденсатор

30 Инвертор

31 Мостовая схема инвертора

32 Демпфирующая схема

33 Переключатель

CR Резонансный конденсатор

34 Отключающее устройство

35 Хронирующая схема

36, 36а, 36b Контакторы, транзисторы

37 Блокирующий измерительный трансформатор

38 Коммутирующий элемент

39 Преобразовательный трансформатор

40 Управляющая схема

41 Вспомогательная обмотка

D Диод

R Резистор

Δt Заданный промежуток времени

42 Конденсатор

43 Выпрямитель

44 Резистор

Dz Диод Зенера

45 Конденсатор

46,47 Резисторы

48 Транзистор

49 р-канальный МОП-транзистор

50 Резистор

Изобретение относится к приводам клапанов в частности к приводам, которые подходит, прежде всего, для газовых клапанов с функцией предохранительной блокировки, Технический результат заключается в создании привода клапана, который может использоваться в широком диапазоне напряжений и обеспечивает выдержку заданных максимальных значений времени закрытия. Привод (10) имеет электродвигатель (12), прежде всего шаговый электродвигатель, который через передаточный механизм (15) открывает и, при необходимости, также закрывает клапан (11). Для эксплуатации электродвигателя (12) предусмотрено устройство (19) силового питания как составная часть привода (10) клапана. При определенных обстоятельствах, оно имеет входную выпрямительную схему и подключенное к ней буферное устройство (24), например, в форме конденсатора С. Из аккумулированного конденсатором С напряжения управляющая схема (25) электродвигателя получает энергию для эксплуатации электродвигателя (12). Для предотвращения слишком долгого удержания клапана (11) в открытом положении после отключения питающего напряжения на входе (20) предусмотрено отключающее устройство (34), которое после прекращения подачи напряжения на вход (20) прерывает поток энергии от буферного устройства (24) напряжения на электродвигатель (12). 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Привод (10) клапана, прежде всего для газовых клапанов (11) с функцией предохранительной блокировки, имеющий:

электродвигатель (12), который через передаточный механизм (15) соединен с запорным органом (13) клапана,

устройство (19) силового питания, которое имеет:

- входную выпрямительную схему (21) с входом переменного или постоянного напряжения и выходом постоянного напряжения,

- буферное устройство (24) напряжения, присоединенное к выходу постоянного напряжения,

- управляющую схему (25) электродвигателя для эксплуатации электродвигателя (12), и

- отключающее устройство (34), которое выполнено для прерывания потока энергии от буферного устройства (24) напряжения на электродвигатель (12) в течение заданного промежутка времени (Δt) после прекращения подачи напряжения на вход (20).

2. Привод клапана по п. 1, отличающийся тем, что входная выпрямительная схема (21) выполнена в виде мостовой выпрямительной схемы или, по меньшей мере, в виде диода защиты от инверсии полярности.

3. Привод клапана по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что буферное устройство (24) напряжения является конденсатором (С).

4. Привод клапана по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что буферное устройство (24) напряжения имеет буферную емкость, которая достаточна, по меньшей мере, для шунтирования периода входного напряжения при минимальном входном напряжении.

5. Привод клапана по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющая схема (25) электродвигателя имеет вход (26) постоянного напряжения и выход (27) на обмотку электродвигателя.

6. Привод клапана по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющая схема (25) электродвигателя на входной стороне имеет преобразователь (28) постоянного напряжения, который запитывает промежуточный контур (29) постоянного напряжения, а на стороне выхода (27) на обмотку электродвигателя имеет инвертор (30).

7. Привод клапана по п. 6, отличающийся тем, что преобразователь (28) постоянного напряжения является коммутирующим преобразователем, прежде всего блокирующим измерительным трансформатором.

8. Привод клапана по п. 7, отличающийся тем, что блокирующий измерительный трансформатор имеет управляющую схему (40) для управления коммутирующим элементом (38) блокирующего измерительного трансформатора.

9. Привод клапана по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что управляющая схема (25) электродвигателя на стороне выхода (27) на обмотку электродвигателя имеет демпфирующую схему (32) электродвигателя для генераторного режима электродвигателя (12).

10. Привод клапана по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что отключающее устройство (34) содержит хронирующую схему (35), которая выполнена для генерирования сигнала отключения по истечении промежутка времени (Δt).

11. Привод клапана по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что отключающее устройство (34) имеет контактор (36), который расположен между буферным устройством (24) напряжения и управляющей схемой (25) электродвигателя.

12. Привод клапана по п. 6, отличающийся тем, что отключающее устройство (34) имеет контактор (36), который расположен между преобразователем (28) постоянного напряжения и управляющей схемой (25) электродвигателя.

13. Привод клапана по п. 8, отличающийся тем, что отключающее устройство (34) имеет контактор (36), который соединен с управляющей схемой (40) коммутирующего элемента (38) блокирующего измерительного трансформатора для блокировки его работы.

14. Привод клапана по п. 6, отличающийся тем, что контактор (36) соединен с линией подачи управляющих сигналов для управления коммутирующим элементом (38) блокирующего измерительного трансформатора.

15. Привод клапана по п. 8, отличающийся тем, что контактор (36) соединен с питающей линией рабочего напряжения управляющей схемы (40) для управления коммутирующим элементом (38) блокирующего измерительного трансформатора.