УЗЕЛ ВИЗУАЛЬНОГО ИНДИКАТОРА ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ БЛОКОВ КОНЦЕВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ Российский патент 2019 года по МПК F16K37/00 

Изобретение, в общем, относится к устройствам для отслеживания положения ручных или автоматических клапанов или исполнительных устройств, которые, например, используются в химических и нефтехимических установках. В частности, изобретение относится к узлу визуального индикатора положения для блоков концевых выключателей.

Известные устройства управления, снабженные концевыми выключателями, которые также называют «блоками концевых выключателей», используются для управления положением клапанов и исполнительных устройств в химических и нефтехимических установках. Такие устройства содержат электрическую цепь, в состав которой включены один или более концевых выключателей, а также узел привода, содержащий вал, соединяемый с клапаном или исполнительным устройством посредством соответствующего соединения. Узел привода также содержит один или более кулачков, закрепленных на валу и выполненных с возможностью взаимодействия с соответствующими концевыми выключателями для обеспечения функционирования клапана или исполнительного устройства или препятствования такому функционированию.

Указанные кулачки могут выполнять прямое управление соответствующими концевыми выключателями, когда концевые выключатели выполнены в виде нажимных кнопок, или косвенное управление с помощью соответствующего ферромагнитного элемента или магнита, когда концевые выключатели выполнены в виде бесконтактного датчика.

Узел привода и электрическая цепь, в общем, расположены в контейнере, который защищает их от атмосферных воздействий и может иметь огнестойкое и взрывозащищенное исполнение.

Контейнер снабжен узлом индикатора положения, связанным с валом, который позволяет операторам быстро получать наглядную информацию о положении клапана или исполнительного устройства, которое соответствует положению, обнаруженному концевыми выключателями.

Известные визуальные индикаторы положения содержат индикаторный элемент, выполненный с возможностью закрепления на валу узла привода, и чашеобразную маску, выполненную с возможностью закрепления, преимущественно с помощью винтов, на контейнере, внутри которого помещен узел привода. Чашеобразная маска прикреплена у отверстия, из которого частично выступает индикаторный элемент. Поверхность индикаторного элемента содержит множество смежных секторов с чередующимися надписями, такими как «ОТКРЫТО» и «ЗАКРЫТО» и т.п., и чередующимися цветами, например, красным и зеленым. Маска включает в себя множество сквозных проемов, размер которых, по существу, соответствует размеру секторов индикаторного элемента.

Общая конструкция узла визуального индикатора положения такова, что секторы индикаторного элемента, имеющие любой из двух цветов и любую из двух надписей, видны через проемы маски в зависимости от относительного положения, которое имеет индикаторный элемент относительно маски в результате вращения вала узла привода. Надпись «ОТКРЫТО» и/или зеленый цвет могут, например, указывать на рабочее или открытое состояние клапана или исполнительного устройства, в то время как надпись «ЗАКРЫТО» и/или красный цвет могут указывать на исходное состояние клапана или исполнительного устройства.

Известные узлы привода, используемые в блоках концевых выключателей, преимущественно снабжены средством регулирования углового положения кулачков, которое, с одной стороны, позволяет достигнуть надлежащего уровня стандартизации и, с другой стороны, позволяет легко приспособить их положения к конструкции соответствующих выключателей и/или бесконтактных датчиков в соответствующем электрической цепи для управления конкретным клапаном или исполнительным устройством. Положение этих выключателей и/или бесконтактных датчиков фактически обусловлено ходом соответствующих клапанов или исполнительных устройств.

Однако средства управления, имеющие блоки концевых выключателей, не позволяют регулировать угловые положения компонентов узла визуального индикатора положения, так чтобы приспособить их к конкретной конструкции клапана или исполнительного устройства. Фактически, индикаторный элемент закреплен на валу узла привода в фиксированном угловом положении, например, посредством призматического соединения, и маска закреплена на контейнере устройства управления, например, посредством винтов.

Таким образом, следует принять во внимание, что если то же самое устройство управления используется с множеством клапанов и/или исполнительных устройств, которые определяют определенные угловые ходы индикаторного элемента, соответствующий узел визуальный индикатор положения не может обеспечить надлежащую визуализацию рабочих состояний всех клапанов и/или исполнительных устройств. Так повелось, что узел индикатора имеет пару смежных секторов индикаторного элемента с соответствующими определенными надписями и/или цветами, которые видны через проемы маски. Такая конструкция допускается, когда размер части одного из секторов, которая видна через проем маски, превышает размер части другого из секторов, которая видна через проем маски, но совершенно неприемлема, когда части смежных секторов, видимые через проем маски, имеют один и тот же размер, поскольку пользователь не может определить реальное рабочее состояние клапана или исполнительного устройства, соединенного с устройством управления.

Возможное решение указанной проблемы состоит в использовании для каждого клапана или исполнительного устройства, соединенного с блоком концевых выключателей, конкретного вала узла привода и/или конкретного индикаторного элемента, что ведет к низкому уровню стандартизации компонентов и высоким расходам на изготовление и монтаж.

Следовательно, задачей изобретения является создание узла визуального индикатора положения для блоков концевых выключателей, который не имеет указанных недостатков. Указанная задача решается посредством узла индикатора, основные особенности которого определены в первом пункте формулы изобретения, в то время как другие особенности определены в остальных пунктах формулы изобретения.

Идея решения, лежащая в основе изобретения, состоит в том, чтобы создать узел визуального индикатора положения, включающий в себя индикаторный элемент, имеющий смежные секторы с цветами и/или надписями, которые показывают рабочее состояние, а также первую маску и вторую маску, имеющие сквозные проемы одинакового размера и с одной и той же компоновкой, причем указанные маски установлены на одной оси одна в другой, и одна маска выполнена с возможностью вращения относительно другой маски. Благодаря указанной конструкции можно варьировать угловой размер сквозных проемов, так чтобы приспособить его к реальном угловому ходу индикаторного элемента, что фактически определяется конкретным клапаном или исполнительным устройством, соединенным с валом узла привода устройства управления.

Таким образом, главное преимущество, достигаемое изобретением, состоит в том, чтобы обеспечить использование одного и того же узла визуального индикатора положения и, тем самым, одного и того же блока концевых выключателей с клапанами и исполнительными устройствами большего числа типов, имеющих определенные рабочие ходы, что позволяет отображать визуальные индикации их рабочих состояний, которые всегда будут точными и надежными.

Следовательно, существует возможность стандартизировать компоненты узла индикатора, что позволяет снизить расходы на его изготовление.

Поворотная маска предпочтительно является внутренней маской, в то время как наружная маска закреплена на контейнере устройства управления. Относительное положение двух масок регулируют при установке узла индикатора. Окончательное закрепление наружной маски на контейнере устройства управления, например, с помощью винтов, определяет прижатие масок друг к другу и, тем самым, фиксацию их относительного положения за счет трения.

Узел индикатора также содержит защитную крышку, выполненную из прозрачного материала и предназначенную для предотвращения попадания воды в устройство управления.

По предпочтительному варианту осуществления изобретения защитная крышка расположена между первой маской и второй маской и составляет одно целое со второй маской, т.е. внутренней маской, тем самым уменьшая количество частей узла индикатора, подлежащего установке, и обеспечивая поверхность захвата для манипулирования второй маской при установке узла индикатора, что облегчает позиционирование второй маски относительно первой маски.

Другие преимущества и особенности узла визуального индикатора согласно изобретению станут понятными специалистам в этой области из приведенного далее подробного неограничивающего описания вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 - узел визуального индикатора положения согласно изобретению для блоков концевых выключателей, вид в перспективе сверху;

на фиг. 2 - узел индикатора согласно изобретению, вид в продольном разрезе по плоскости, проходящей по линии II-II на фиг. 1;

на фиг. 3 - узел индикатора согласно изобретению в разобранном состоянии, вид в перспективе снизу;

на фиг. 4 и 5 - блок концевых выключателей, на котором установлен узел индикатора согласно изобретению, вид сверху и частичный вид в продольном разрезе, соответственно;

на фиг. 6 и 7 - рабочее состояние узла индикатора на фиг. 1, причем проемы двух масок полностью выровнены, вид сбоку и вид сверху, соответственно;

на фиг. 8 и 9 - другое рабочее состояние узла индикатора на фиг. 1, причем проемы двух масок имеют угловое смещение, вид сбоку и вид сверху, соответственно.

Со ссылкой на фиг. 1 - 5 узел визуального индикатора положения согласно изобретению для блоков концевых выключателей, в общем, обозначен позицией 100 и показан в трехосной системе координат, где ось X и ось Y, перпендикулярные друг другу, образуют горизонтальную плоскость узла индикатора 100, в то время как ось Z, перпендикулярная осям X и Y, расположена в направлении, в котором узел индикатора продолжается вертикально.

Узел 100 индикатора содержит индикаторный элемент 110, например, имеющий цилиндрическую форму, выполненный с возможностью соединения с валом S узла привода блока концевых выключателей. На фиг. 4 и 5 показан контейнер C блока концевых выключателей и конец вала S узла привода, на котором установлен индикаторный элемент 110.

С этой целью индикаторный элемент 110 может, например, содержать гнездо призматической формы, выполненное с возможностью соединения с концом вала S, имеющим соответствующую форму.

Боковая поверхность и верхняя сторона индикаторного элемента 110 имеют множество секторов 111, 112, примыкающих друг к другу и поочередно имеющих первый цвет и второй цвет, которые отличаются друг от друга, например, красный и зеленый. В показанном варианте выполнения секторы 111, 112, имеющие разные цвета, схематически показаны в виде секторов, имеющих различные растровые структуры. Помимо прочего или как вариант, секторы 111, 112 могут иметь чередующиеся надписи «ОТКРЫТО» и «ЗАКРЫТО» и т.п., описывающие рабочий режим.

Узел 100 индикатора также содержит первую чашеобразную маску 120, например, цилиндрической формы, выполненную с возможностью установки на контейнере блока концевых выключателей, внутри которого помещен узел привода. Известно, что маска предназначена для установки соосно с отверстием контейнера C, из которого частично выступает индикаторный элемент 110.

Первая маска 120 содержит множество сквозных проемов 121, 122, образованных на разных высотах в вертикальном направлении Z в боковой поверхности, а также сверху маски, причем размер и угловая ширина указанных проемов соответствуют размеру и угловой ширине секторов 111, 112 индикаторного элемента 110. В собранном состоянии узел индикатора сквозные проемы позволяют отображать секторы индикаторного элемента и, таким образом, рабочий режим или исходное положение клапана или исполнительного устройства, соединенного с узлом привода.

Первая маска 120 также может содержать фланец 123, имеющий множество установочных отверстий, пригодных для сборки на контейнере блока концевых выключателей преимущественно посредством винтов.

В показанном варианте выполнения индикаторный элемент 110 и первая маска 120 содержат секторы и соответствующие проемы, например, имеющие угловую ширину 90° и высоту, которая, по существу, равна половине высоты индикаторного элемента 110 и маски 120. Кроме того, проемы 122 первой маски 120, образованные вблизи фланца 123, имеют угловое смещение, например, 90° относительно проемов 121, образованных в верхней половине маски 120, которые также продолжаются вверху. Следует принять во внимание, что это не является ограничивающими особенностями изобретения, поскольку секторы и проемы могут иметь другие высоты и угловую ширину, например, 180°.

Кроме того, согласно изобретению узел 100 индикатора содержит вторую маску 130, также имеющую форму цилиндрической чаши. В собранном состоянии узла 100 индикатора вторая маска 130 установлена соосно на первой маске 120.

Сходным образом с первой маской 120 вторая маска 130 содержит множество сквозных проемов 131, 132, образованных в ее боковой поверхности и на верхней стороне. Вторая маска 130 также может содержать фланец (не показан), предназначенный для установки в гнездо 124, образованное во фланце 123 первой маски 120.

Сквозные проемы 131, 132, образованные во второй маске 130, имеют размер и угловую ширину, которые, по существу, соответствуют размеру и угловой ширине проемов, образованных в первой маске 120.

Вторая маска 130 размещена с возможностью вращения в первой маске 120, так что существует возможность расположения одной маски относительно другой маски таким образом, чтобы сквозные проемы 121, 122, 131, 132 полностью накладывались друг на друга, как показано на фиг. 6 и 7, или имели угловое смещение, так чтобы ограничивать проемы, имеющие меньший угловой размер, соответствующий фактическому угловому ходу индикаторного элемента 110. Известно, что ход индикаторного элемента 110 определяется вращением вала узла привода, на котором, как предназначено, закреплен индикаторный элемент. На фиг. 8 и 9 показан пример расположения со смещением, где угол смещения составляет приблизительно 30°, и полученные сквозные проемы имеют угловую ширину 60°.

Регулирование относительного углового положения первой маски 120 и второй маски 130 выполняют во время сборки. Известно, что фактический угловой ход индикаторного элемента 110 определяется исполнительным устройством или клапаном, соединенным с валом узла привода, причем угловое положение второй маски 130 определяется ее осевым вращением относительно первой маски 120, положение которой задают с помощью установочных отверстий контейнера блока концевых выключателей.

Следует принять во внимание, что согласно изобретению не является принципиально важным, чтобы первая маска была неподвижной, а вторая маска была установлена с возможностью вращения. Фактически, полностью эквивалентным образом вторую маску можно неподвижно установить на контейнере блока концевых выключателей, а первую маску с возможностью вращения относительно второй маски. В этом случае фиксацию первой маски в требуемом угловом положении можно выполнять, например, посредством склеивания или ультразвуковой сварки.

Однако конструкция узла 100 индикатора, описанная выше и показанная на чертежах, является предпочтительной, поскольку она имеет меньшую стоимость и может быть разобрана для выполнения технического обслуживания и возможного ремонта.

Узел 100 индикатор 100 известным образом также содержит защитную крышку 140, выполненную из прозрачного материала. Крышка 140 выполнена с возможностью установки на контейнере блока концевых выключателей для обеспечения его водонепроницаемости.

Защитная крышка 140 может быть, например, установлена на первой маске 120, как в известных узлах индикатора.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения защитная крышка 140, как вариант, установлена между первой маской 120 и второй маской 130 и выполнена как одно целое со второй маской 130, тем самым, уменьшая количество частей узла индикатора, подлежащих установке. При установке узла 100 индикатора эта конструкция защитной крышки 140 также обеспечивает более широкую поверхность захвата для манипулирования второй маской 130, что облегчает ее позиционирование относительно первой маски 120.

Защитная крышка 140 имеет фланец 141, который заменяет фланец (не показан) второй маски 130 и выполняет ту же самую функцию.

Согласно этой конструкции узла 100 индикатора после установки относительного положения между первой маской 120 и второй маской 130 затяжка крепежных винтов первой маски 120 вызывает прижатие ее фланца 123 к фланцу 141 защитной крышки 140 и удерживание ее на месте за счет трения совместно со второй маской 130.

Для того чтобы выполнить фиксацию более эффективной и безопасной, на стороне фланца 141 защитной крышки 140 может быть образовано кольцевое гнездо 142, обращенное к контейнеру C блока концевых выключателей и контактирующее с ним. В кольцевое гнездо 142 может быть установлена прокладка 143, например, уплотнительное кольцо круглого сечения, прижимаемое фланцем 123 первой маски 120 к контейнеру C, что способствует фрикционной фиксации.

Изобретение описано со ссылками на предпочтительные варианты осуществления. Следует принять во внимание, что могут быть обеспечены другие варианты на основе той же самой идеи изобретения, как определено формулой изобретения.

Изобретение относится к узлу (100) визуального индикатора положения для блоков концевых выключателей, включающему в себя индикаторный элемент (110), выполненный с возможностью установки на валу узла привода блока концевых выключателей, причем указанный индикаторный элемент (110) имеет множество смежных секторов (111, 112) с отличающимися цветами и/или надписями. Узел визуального индикатора положения также содержит первую маску и вторую маску (120, 130), содержащие сквозные проемы (121, 122, 131, 132), имеющие одни и те же размер и компоновку и установленные на одной оси друг с другом. Одна из масок, к которым относятся первая маска (120) и вторая маска (130), выполнена с возможностью вращения относительно другой маски. Благодаря указанной конструкции можно варьировать угловую ширину сквозных проемов для обеспечения ее соответствия реальному угловому ходу индикаторного элемента (110). 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Узел (100) визуального индикатора положения для блоков концевых выключателей, включающий в себя:

i) индикаторный элемент (110), выполненный с возможностью установки на валу узла привода блока концевых выключателей, причем поверхность указанного индикаторного элемента (110) имеет множество смежных секторов (111, 112) с чередующимися первым цветом и вторым цветом, которые отличаются друг от друга, и/или чередующимися отличающимися надписями, и указанные цвета и/или надписи показывают рабочее состояние устройства, соединяемого с указанным блоком концевых выключателей;

ii) первую чашеобразную маску (120), содержащую множество сквозных проемов (121, 122), образованных на ее боковой поверхности и верхней стороне, причем размер и угловая ширина указанных сквозных проемов (121, 122) по существу соответствуют размеру и угловой ширине указанных смежных секторов (111, 112) индикаторного элемента (110),

отличающийся тем, что дополнительно содержит вторую маску (130), установленную соосно с первой маской (120) и имеющую форму чаши, причем вторая маска (130) содержит множество сквозных проемов (131, 132), образованных на ее боковой поверхности и верхней стороне, при этом указанные проемы (131, 132) имеют размер и угловую ширину, по существу соответствующие размеру и угловой ширине сквозных проемов (121, 122), образованных в первой маске (120),

и одна из масок, к которым относятся первая маска (120) и вторая маска (130), выполнена с возможностью вращения относительно другой маски.

2. Узел (100) по п. 1, в котором первая маска (120) выполнена с возможностью установки на контейнере (C) блока концевых выключателей, внутри которого размещен узел привода, причем вторая маска (130) выполнена с возможностью вращения относительно первой маски (120).

3. Узел (100) по п. 2, в котором первая маска (120) содержит фланец (123), снабженный множеством установочных отверстий.

4. Узел (100) по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащий защитную крышку (140), выполненную из прозрачного материала.

5. Узел (100) по п. 4, в котором указанная защитная крышка (140) установлена соосно между первой маской (120) и второй маской (130) и образует одно целое со второй маской (130).

6. Узел (100) по п. 5, в котором указанная защитная крышка (140) содержит фланец (141) и кольцевое гнездо (142), образованное на стороне фланца, предназначенной для размещения напротив контейнера (C) блока концевых выключателей, причем в указанном кольцевом гнезде (142) установлена прокладка (143).

7. Блок концевых выключателей, содержащий узел (100) визуального индикатора положения по любому из пп. 1-6.