Исполнительный механизм и соответствующий способ Российский патент 2023 года по МПК F16K31/05 F02D41/22 F03G1/02 F15B1/02 F16H25/20 F16K31/50 F16K37/00 G05G15/00 

Изобретение относится к исполнительному механизму, имеющему двигатель и выходной вал, приводимый в действие с помощью двигателя и соединяемый с оборудованием, а также аварийный привод с аккумулятором энергии, с помощью которого, в качестве альтернативы двигателю, выходной вал может приводиться в действие.

Далее изобретение относится к способу зарядки аккумулятора энергии исполнительного механизма.

Известно, что исполнительные механизмы, которые можно устанавливать для соединения с оборудованием и для управления оборудованием, оснащаются аварийным приводом, чтобы, в случае нарушения основного энергоснабжения, например, при прекращении подачи тока, соответствующее подключенное оборудование можно было привести в определенную позицию или положение.

Из патента DE 3840125 А1 известно устройство с золотником для переменного управления отведением сточных вод из сборников для жидких отходов или сточных каналов. Оно имеет исполнительный механизм, подключаемый к электросети для перемещения золотника, и аварийный привод, имеющий аварийное приводное устройство. Это устройство с золотником предусматривает средства управления и/или переключения, которые срабатывает при исчезновении напряжения в сети, и после исчезновения напряжения в сети активизируется аварийный привод, который предназначен для перевода золотника в заданное состояние защиты и может приводиться в действие с помощью энергии по меньшей мере одного аккумулятора энергии.

В патенте US 2007/075285 А1 описано устройство приведения в действие парового клапана турбины, которое дает возможность и точной модуляции управления положением клапана, и независимого безотказного аварийного останова клапана независимо от модулированного положения. Это устройство состоит из последовательного расположения электрического исполнительного механизма (исполнительного механизма с роликовым или шаровым планетарным шпинделем), приводимого в действие с помощью обычного позиционного серворегулятора с решающим устройством для обратной связи, и гидравлического цилиндра с такой же или большей длиной хода поршня, в который жидкость поступает из обычной синтетической системы подачи жидкости. Электрический исполнительный механизм и гидравлический цилиндр заменимы в их монтажном положении и могут применяться как для прямого соединения с регулировочными винтами парового клапана, так и для управления клапанами с вращающимися рычагами.

В патенте ЕР 2255115 А1 описано управляющее устройство для запорного клапана с регулировочным винтом, способным совершать линейное движение в корпусе, соединяемом с запорным клапаном, причем регулировочный винт воздействует на запорный клапан для перемещения его между открытым и закрытым положением, причем регулировочный винт с помощью электродвигателя приводится в одном направлении в неподвижное рабочее положение, а с помощью упругого элемента, действующего на ходовой винт, во втором, обратном направлении смещается в положение отключения.

В основе изобретения стоит задача сокращения затрат на конструктивное выполнение исполнительного механизма.

Для решения указанной задачи согласно изобретению предусмотрены признаки пункта 1 формулы изобретения. В частности, для решения поставленной задачи в исполнительном механизме описанного типа согласно изобретению аккумулятор энергии предлагается выполнить пневматическим. Таким образом, можно применять аккумулятор энергии, имеющий меньший собственный вес по сравнению с аккумулятором энергии с механической упругой силой, так как можно обойтись без механических упругих элементов. Тем самым можно сократить расходы на конструкцию. Кроме того, выгодно, что для аварийного привода можно подготовить физически независимую систему.

При этом оборудование может быть выполнено, например, в виде вентиля, дросселирующей задвижки, крана или клапана или может иметь, по меньшей мере, один вентиль, одну дросселирующую задвижку, один кран и/или один клапан.

Согласно изобретению предусмотрено, что аккумулятор энергии имеет камеру нагнетания с увеличивающимся объемом, причем при работе аварийного привода движение расширения камеры нагнетания на выходном валу является управляемым. Таким образом, сила давления, возникающая в аккумуляторе энергии, напрямую превращается в механизм движения выходного вала. Для приведения в действие аварийного привода можно обойтись без работы компрессоров.

Согласно изобретению предусмотрено, что для новой зарядки аккумулятора энергии и возврата в режим регулирования исполнительный механизм запускается в направлении, в котором аккумулятор энергии прижимается к ограничителю.

Выгодным образом предусмотрено, что, в частности, уже упомянутая камера нагнетания при эксплуатации является работоспособной в закрытом наружу состоянии. Таким образом, при эксплуатации можно обойтись без компрессора, и/или разряженный аккумулятор энергии может быть предварительно заряжен за счет начального давления.

В одном из выгодных вариантов выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии был соединен с контрольным устройством, предназначенным для контроля за рабочим давлением аккумулятора энергии. Таким образом, можно очень просто контролировать готовность применения аварийного привода.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии был соединен с загрузочным устройством, которое предназначено для повышения рабочего давления аккумулятора энергии за счет подачи газа. Таким образом, легко и просто можно выполнить зарядку аккумулятора энергии и/или восстановление функциональной способности аварийного привода.

В качестве газа можно применять, например, сжатый воздух или азот или другой газ, например, в зависимости от требований, касающихся взрывобезопасности или воспламеняемости или возможности использования.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии имел, по меньшей мере, одну камеру нагнетания, ограниченную, по меньшей мере, одним стаканом и, по меньшей мере, одним подвижным поршнем, установленным в нем. Таким образом, сила давления легко может трансформироваться в полезную механическую силу для приведения в действие выходного вала.

При этом можно предусмотреть, чтобы между поршнем и стаканом было выполнено уплотнение, которое в своем положении разделяет камеру нагнетания на две секции, соединенные между собой по текучей среде. Таким образом, полость, по которой проходит уплотнительная прокладка при расширении, пригодна для накопления сжатого воздуха, используемого для создания движения расширения.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы одна из двух секций, в частности, одна из двух уже упомянутых секций, уже, в частности, упомянутой камеры нагнетания, была выполнена, в частности, в уже упомянутом поршне аккумулятора энергии. Таким образом, можно подготовить емкость для приема заряженного энергией воздуха в подвижной части аккумулятора энергии.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы одна из двух секций уже, в частности, упомянутой камеры нагнетания, была выполнена, в частности, в уже упомянутом стакане аккумулятора энергии. Таким образом, можно подготовить емкость для приема заряженного энергией воздуха в неподвижной части аккумулятора энергии.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы к камере нагнетания была присоединена по текучей среде еще одна камера нагнетания. Таким образом, аккумулятор энергии становится больше для заряженного энергией воздуха.

При этом другую камеру нагнетания можно соединить, например, с уже упомянутым стаканом. Таким образом, очень просто можно подготовить в камере нагнетания дополнительный, заряженный энергией, воздух.

При этом можно предусмотреть, чтобы другая камера нагнетания окружала камеру нагнетания. Таким образом, можно обойтись без дополнительного осевого монтажного пространства для другой камеры нагнетания.

При этом альтернативно или дополнительно можно предусмотреть, чтобы другая камера нагнетания была ограничена внешней стороной стакана. Таким образом, можно сократить количество дополнительных стенок и, помимо этого, сохранить малую занимаемую площадь в радиальном направлении.

Для решения названной задачи в исполнительном механизме уже указанного типа согласно изобретению альтернативно или дополнительно можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии мог заряжаться предпочтительно от электрического двигателя. При этом выгодно, что можно обойтись без дополнительного двигателя для зарядки аккумулятора энергии. Таким образом, можно сократить расходы на конструктивное выполнение исполнительного механизма.

При этом, предусмотрено, что зарядка обеспечивается за счет приведения в действие двигателя в направлении конечного положения исполнительного механизма. Таким образом, для зарядки аккумулятора энергии можно обойтись без переключаемого соединения двигателя с аккумулятором энергии для его зарядки.

Кроме того предусмотрено, что аккумулятор энергии является пневматическим аккумулятором энергии.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии имел пружинный аккумулятор. Таким образом, можно подготовить альтернативный аккумулятор энергии, например, на случай, когда применение сжатого воздуха нежелательно или невозможно.

Особенно удачно, если пружинный аккумулятор и пневматический аккумулятор энергии являются взаимозаменяемыми, например, для формирования серии исполнительных механизмов, в которой остальные элементы и компоненты можно выбрать за рамками данного типа аккумулятора энергии.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы аварийный привод и двигатель располагались последовательно относительно выходного вала. Таким образом, с помощью двигателя очень просто можно развить полезный крутящий момент для зарядки аккумулятора энергии.

При этом можно предусмотреть, чтобы аварийный привод находился в приводном механизме между двигателем и выходным валом. Тем самым можно сформировать компактный исполнительный механизм.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы аварийный привод и двигатель располагались параллельно выходному валу. Тем самым простым способом можно направлять крутящий момент, созданный двигателем на аварийном приводе, мимо выходного вала.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы аварийный привод и двигатель были соединены между собой таким образом, что на выходном валу происходит наложение каждый раз созданных крутящих моментов и/или сил. Таким образом, можно обойтись без соединительного устройства, например, для выборочного подключения двигателя или аварийного привода.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы двигатель при запуске был соединен с выходным валом с помощью самотормозящей передачи. При этом выгодно, что сторона двигателя исполнительного механизма используется как точка опоры для аварийного привода.

Предпочтительно аварийный привод можно приводить в действие при помощи выходного вала в обратном направлении, например для зарядки аккумулятора энергии.

При этом выгодным образом предусмотрено, что двигатель с помощью самотормозящей передачи соединен в приведенном в действие состоянии с участком соединения двигателя и аварийного привода. Таким образом, можно воспрепятствовать тому, чтобы аварийный привод имел возможность приводить в действие двигатель в обратном направлении. Следовательно, самотормозящая передача пригодна для применения в качестве ограничителя, в который аварийный привод может упираться при работе.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии имел детектор, с помощью которого можно определять достигнутое заряженное состояние аккумулятора энергии. Таким образом, можно контролировать полную зарядку аккумулятора энергии. При этом двигатель может быть отключен и/или может отключаться, когда зафиксировано такое заряженное состояние.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы аварийный привод и двигатель были соединены между собой таким образом, что каждый раз созданные на выходном валу крутящие моменты перекрывались. Таким образом, крутящий момент, созданный двигателем, легко передается на аккумулятор энергии, когда, например, выходной вал блокируется.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии имел блокирующее приспособление, с помощью которого можно блокировать разрядку аккумулятора энергии. При этом выгодно, что заряженное состояние аккумулятора энергии можно сохранять, пока не потребуется приведение в действие с помощью аварийного привода.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно определить положение блокирующего приспособления. Следовательно, очень просто и напрямую можно определить, что работа происходит в аварийном режиме. Это можно сочетать, например, с определением достижения соответствующего конечного положения, благодаря чему можно узнать об окончании работы в аварийном режиме.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы выходной вал являлся вращательным выходным валом. Таким образом, изобретение можно применять в оборудовании, приводимом в действие за счет вращательного и поворотного движения.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы выходной вал являлся поступательно движущимся валом. Следовательно, можно осуществить приведение в действие с помощью движения расширения аккумулятора энергии.

Поэтому размеры аккумулятора энергии можно определить таким образом, что в расширенном состоянии срабатывают оба конечных выключателя установочного движения исполнительного органа и/или определяют выключенное положение блокирующего устройства, предпочтительно, в сочетании с конечным выключателем. Это позволяет легко и просто определить расширенное состояние и простое отличие от штатного режима работы.

Для решения поставленной задачи согласно изобретению альтернативно или дополнительно предусмотрены признаки дополнительного независимого пункта формулы изобретения, относящегося к способу. В частности, для решения указанной задачи в способе уже описанного типа согласно изобретению предлагается выполнить заявленный исполнительный механизм, в частности, как было описано ранее и/или в соответствии с одним из пунктов формулы, относящихся к исполнительному механизму, причем исполнительный механизм с двигателем перемещается в направлении упора-ограничителя, и двигатель работает до тех пор, пока аккумулятор энергии не зарядится. При этом выгодно, что можно обойтись без переключения режима работы двигателя с приведения в действие подключенного оборудования на зарядку аккумулятора энергии. Реверсирование двигателя не является абсолютно необходимым.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы двигатель отключался в момент достижения заряженного состояние аккумулятора энергии. Следовательно, можно избежать термической и/или механической перегрузки исполнительного механизма.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии в заряженном состоянии автоматически блокировался от разрядки. При этом выгодно, что предотвращается самопроизвольная разрядка аккумулятора энергии.

В выгодном варианте выполнения можно предусмотреть, чтобы аккумулятор энергии при работе аварийного привода разряжался до тех пор, пока оба конечных выключателя установочного перемещения исполнительного механизма не сработают одновременно или не определится (верхнее) конечное положение и выключенное положение блокирующего приспособления.

В выгодном варианте выполнения изобретения можно предусмотреть, чтобы для зарядки аккумулятора энергии, по меньшей мере, один рабочий элемент аккумулятора энергии, на который действует возвращающая сила, перемещался в штатном режиме работы по своему пути. Следовательно, для зарядки аккумулятора дополнительное монтажное пространство не требуется.

Теперь изобретение описывается более подробно на основе примера выполнения, однако этим примером не ограничивается. Другие примеры выполнения вытекают из сочетания признаков отдельных или нескольких пунктов формулы изобретения и/или с отдельными или несколькими признаками примера выполнения.

На Фигурах чертежа представлено следующее:

Фиг. 1 заявленный исполнительный механизм в первом установочном положении, частично открытый вид выходного вала,

Фиг. 2 исполнительный механизм согласно Фиг. 1, вид сзади частично открытого аккумулятора энергии,

Фиг. 3 исполнительный механизм согласно Фиг. 1 в промежуточном положении,

Фиг. 4 исполнительный механизм из Фиг. 3, вид сзади частично открытого аккумулятора энергии,

Фиг. 5 исполнительный механизм согласно Фиг. 1 в нижнем или втором установочном положении,

Фиг. 6 исполнительный механизм согласно Фиг. 5, вид сзади частично открытого аккумулятора энергии,

Фиг. 7 исполнительный механизм согласно Фиг. 6 после разблокировки аварийного привода с полностью освобожденным аварийным приводом,

Фиг. 8 исполнительный механизм из Фиг. 3 с разблокированным и полностью освобожденным аварийным приводом,

Фиг. 9 исполнительный механизм согласно Фиг. 8, вид сзади без аккумулятора энергии,

Фиг. 10 стакан аккумулятора энергии исполнительного механизма согласно Фиг. 1 частично в разрезе,

Фиг. 11 поршень с выходным валом аккумулятора энергии исполнительного механизма согласно Фиг. 1,

Фиг. 12 увеличенное изображение нижней области собранного аккумулятора энергии исполнительного механизма согласно Фиг. 1 в разрезе,

Фиг. 13 блокирующее приспособление аккумулятора энергии исполнительного механизма согласно Фиг. 1 в разблокированном положении частично в разрезе,

Фиг. 14 блокирующее приспособление согласно Фиг. 13 в положении блокировки,

Фиг. 15 увеличенное изображение из Фиг. 1 с верхним конечным выключателем,

Фиг. 16 принципиальная схема для пояснения принципа работы заявленного исполнительного механизма,

Фиг. 17 другой заявленный исполнительный механизм с пружинным аккумулятором в качестве аккумулятора энергии в разрезе по оси,

Фиг. 18 исполнительный механизм из Фиг. 17 без поворотной ручки и двигателя в развернутом на 90° разрезе по сравнению с Фиг. 17,

Фиг. 19 исполнительный механизм из Фиг. 18 без корпуса, трехмерное наклонное изображение аккумулятора энергии,

Фиг. 20 исполнительный механизм из Фиг. 19 без выходного вала, вид сбоку,

Фиг. 21 блокирующее приспособление исполнительного механизма из Фиг. 17, вид по оси.

Все Фигуры чертежа будут описаны ниже.

Исполнительный механизм, в целом обозначенный позицией 1, имеет двигатель 2, известным образом управляемый с помощью блока управления 3.

Исполнительный механизм 1 имеет выходной вал 4, известным образом выполненный с возможностью соединения с оборудованием, которое здесь не представлено. Таким образом, с помощью двигателя 2 это оборудование можно привести в действие. Следовательно, с помощью двигателя его можно, например, открывать и/или закрывать.

Помимо этого, исполнительный механизм 1 имеет аварийный привод 5, с помощью которого выходной вал 4 также можно привести в действие, например, тогда, когда нарушено энергоснабжение электродвигателя 2.

Для этого аварийный привод 5 питается от аккумулятора энергии 6.

В примере выполнения исполнительный механизм 1 имеет поступательно перемещающийся выходной вал 4.

В примере выполнения согласно представленным Фигурам аккумулятор энергии 6 выполнен как пневматический аккумулятор энергии 7.

Этот пневматический аккумулятор энергии 7 имеет камеру нагнетания 8, герметично окружающую снаружи увеличивающийся объем 9.

Аварийный привод 5 приводится в действие в результате движения расширения этого увеличивающегося объема 9 вследствие избыточного давления в камере нагнетания 8.

На Фиг. 16 обозначен усилитель давления 10, который соединен с пневматическим аккумулятором энергии 7 и питается из устройства подачи газа 11, обозначенного здесь для примера как система обеспечения сжатым воздухом.

Усилитель давления 10 является дополнительным: например, система обеспечения сжатым воздухом 6 может предоставить сжатый воздух, а с помощью указанного усилителя давления 10 это давление, в отсутствие каких-либо других источников энергии, может подниматься, например, до 10,5 бар. Такая возможность может потребоваться и будет оптимальной, если давление подачи для достижения необходимой силы является недостаточным.

При этом контрольное устройство 12 предназначено для регистрации сиюминутного рабочего давления 13 в камере нагнетания 8 и управления загрузочным устройством 14, которое может включать усилитель давления 10, если рабочее давление 13 упадет ниже заданного значения. Следовательно, рабочее давление 13 можно устанавливать или регулировать с помощью загрузочного устройства 14.

В других примерах выполнения, например, при подаче другого газа в качестве сжатого воздуха, контрольное устройство 12 можно подключать напрямую к устройству подачи газа 11.

Клапан сброса избыточного давления 15 защищает аккумулятор энергии 6 от перегрузки.

Пневматический аккумулятор энергии 7 имеет стакан 16, в котором установлен подвижный поршень 17.

Уже упомянутое движение расширения обусловлено движением поршня 17 в стакане 16, вызванным рабочим давлением 13, которое выше давления окружающей среды.

Между поршнем 17 и стаканом 16 находится круговое уплотнение 18, которое герметично закрывает камеру нагнетания наружу.

Таким образом, поршень 17 и стакан 16 образуют два рабочих элемента 41, 42, которые могут перемещаться друг относительно друга против действия обусловленной давлением возвращающей силы.

Уплотнение 18 ограничивает воображаемую плоскость раздела между первой секцией 19 в стакане 16 и второй секцией 20 в поршне 17. Первая секция 19 соединена по текучей среде со второй секцией 20 через сообщающиеся отверстия 21.

Когда поршень 17 поднимается в стакане 16, уплотнение 18 проходит по полости 22 внутри стакана.

Перед движением расширения эту полость 22 занимает вторая секция 20.

За пределами стакана 16 в радиальном направлении выполнена другая камера нагнетания 23, которая также использует стакан 16 в качестве ограничителя. Эта другая камера нагнетания 23 соединена по текучей среде с первой секцией 19, так что в первую секцию 19 воздух может проходить с избытком.

Благодаря такому типу конструкции «один в другом» можно сформировать минимальное осевое монтажное пространство 24 не увеличенного в объеме аккумулятора энергии.

При этом внешняя сторона 25 стакана 16 образует внутреннее ограничение другой камеры нагнетания 23.

Благодаря этому можно выбрать минимальную радиальную необходимую площадь 26 для аккумулятора энергии.

Исполнительный механизм 1 снабжен двумя ограничителями 27, 28 для создания конечного положения. При этом ограничитель 27 служит для создания первого или верхнего конечного положения исполнительного механизма 1, как это представлено на Фиг. 1.

Ограничитель 28 служит для определения другого или нижнего конечного положения исполнительного механизма 1, как показано на Фиг. 5.

При этом ограничитель 27 имеет первый конечный выключатель 29, а ограничитель 28 имеет второй конечный выключатель 30.

Между двигателем 2 и выходным валом 4 выполнена самотормозящая передача 31, например, червячная передача. Функция самотормозящей передачи 31 такова, что двигатель не может запускаться в обратном направлении с помощью выходного вала 4.

За самотормозящей передачей 31 следует винтовой привод 32, выполненный здесь для примера в виде шарового планетарного шпинделя.

В других примерах выполнения изобретения винтовой привод 32 можно альтернативно выполнить самотормозящим, например, с помощью трапециевидного шпинделя. Без другой самотормозящей передачи 31 можно обойтись.

Сторона двигателя образует, следовательно, точку опоры 34 для действия аварийного привода 5, который будет описан более подробно.

Принцип работы заявленного исполнительного механизма 1 будет описан ниже более подробно на основе последовательности движений из Фиг. 1-8.

Отправной точкой является состояние согласно Фиг. 1 и 2. Аккумулятор энергии 6 полностью сжат, а исполнительный механизм 1 перемещен в свое верхнее установочное положение, определенное с помощью ограничителя 27. Подключенное оборудование (здесь не показано) находится в первом функциональном конечном положении.

Срабатывает соответствующий конечный выключатель 29.

Теперь, когда приводится в действие исполнительный механизм 1, аккумулятор энергии 6, благодаря винтовому приводу 32, совершает движение вместе с выходным валом 4 в направлении ограничителя 28.

На Фиг. 3 и 4 показано промежуточное состояние этого движения.

Так как выходной вал перемещается, то подключенное оборудование переводится в свое второе функциональное конечное положение или занимает промежуточное положение для управления объемным потоком, в частности, в режиме регулирования.

Это установочное перемещение может продолжаться до тех пор, пока не будет достигнут ограничитель 28 и на этом ограничителе 28 не сработает второй конечный выключатель 30.

Это состояние показано на Фиг. 5 и 6.

Теперь, когда аварийный привод 5 выключается, механическое соединение между первым рабочим элементом 41 и вторым рабочим элементом 42, т.е. здесь между стаканом 16 и поршнем 17, ослабляется. Ниже будет описано более подробно, что это механическое соединение освобождается при помощи блокирующего приспособления 36.

Например, можно предусмотреть, чтобы это блокирующее приспособление 36 автоматически переключалось при нарушении электроснабжения двигателя 2.

Таким образом, блокирующее приспособление 36 задействует участок соединения 35, на котором силы, развиваемые с помощью двигателя 2 или аварийного привода 5, действуют на выходной вал 4.

Благодаря рабочему давлению в камере нагнетания 8 аккумулятор энергии 6 увеличивается в размерах, а рабочие элементы 41 и 42 удаляются друг от друга.

Выходной вал 4 жёстко соединен с подвижным рабочим элементом 42, то есть с поршнем 17, так что выходной вал 4 за счет тенденции к расширению перемещается вверх.

Это влечет за собой переключение или изменение, например, открытие или закрытие оборудования или изменение его положения.

Это перемещение заканчивается у ограничителя 27.

На Фиг. 8 представлена ситуация, когда блокирующее приспособление 36 выключено в промежуточном положении установочной области.

В этом случае аккумулятор энергии 6 может разрядиться только частично, пока не будет достигнут ограничитель 27.

Теперь для новой зарядки аккумулятора энергии 6 и возврата в режим регулирования исполнительный механизм 1 приводится в действие в направлении, в котором аккумулятор энергии 6 упирается в ограничитель 27. При этом первый конечный выключатель 29, который, как правило, отключает двигатель 2, не принимается во внимание.

После этого можно говорить, например, о блоке управления 3, так как блокирующее приспособление 36 отключено.

Перемещение исполнительного механизма до достижения им ограничителя 27 и приведение в действие первого конечного выключателя 29 приводит к тому, что аккумулятор энергии 6 снова сжимается.

Это перемещение продолжается до тех пор, пока рабочие элементы 41 и 42 снова не займут положение друг относительно друга, в котором они могут быть зафиксированы или заблокированы.

На Фиг. 13 подробно изображено блокирующее приспособление 36 перед достижением этого положения.

При этом блокирующее приспособление 36 имеет коленчатый рычаг 37, который может фиксироваться в своем почти распрямленном положении с помощью электромагнита 38, например, удерживающего магнита.

Помимо этого блокирующее приспособление 36 имеет элемент возврата в исходное положение 39, который приводит коленчатый рычаг 37 в положение, близкое к его полностью выпрямленному положению, для возможности притягивания электромагнита 38.

На Фиг. 14 показано состояние, в котором рабочие элементы 41 и 42 так тесно прижаты друг к другу, что возможно фиксирование.

При этом элемент возврата в исходное положение 39 толкает коленчатый рычаг 37 в углубление 48, в результате чего электромагнит 38 занимает такое положение, что может развиться электромагнитная удерживающая сила.

В этом состоянии воссоздается ситуация, представленная на Фиг. 1 и 2.

На Фиг. 17-21 представлен другой заявленный исполнительный механизм 1. Одни и те же конструктивные и/или функциональные элементы или функциональные узлы обозначены одинаковыми позициями и повторно отдельно не описываются. Поэтому варианты выполнения согласно Фиг. 1-16 относятся и к Фиг. 17-21.

Пример выполнения согласно Фиг. 17-21 отличается от предыдущего примера выполнения тем, что выходной вал 4 является вращательным выходным валом.

Для этого подвижный рабочий элемент 42 аккумулятора энергии 6 воздействует на дисковый кулачок 43. Дисковый кулачок 43 нагружает опорные ролики 44, расположенные на выходном валу 4.

Это приводит к тому, что движение расширения аккумулятора энергии 6 преобразуется во вращательное движение выходного вала.

Двигатель 2 приводит в действие центральный вал 45, который, с помощью блокирующего приспособления 36, можно закреплять на выходном валу 4.

Блокирующее приспособление 36 задействует, таким образом, участок соединения 35, на котором поддерживаются крутящие моменты, созданные двигателем 2 и аварийным приводом 5, для воздействия на выходной вал 4.

В таком зафиксированном положении аккумулятор энергии 6 сжат и также вращается во время штатного режима работы исполнительного механизма 1.

В представленном примере выполнения аккумулятор энергии 6 имеет пружинный аккумулятор 46 с дисковыми пружинами 47.

Вместо пружинного аккумулятора 46 можно также применять пневматический аккумулятор энергии 7.

На Фиг. 19 показано, что выходной вал 4 может перемещаться навстречу двум ограничителям 27, 28, каждый из которых определяет конечное положение исполнительного механизма 1.

Если в ситуации согласно Фиг. 19 блокирующее приспособление 36 отключено, то выходной вал 4 может совершать движение независимо от центрального вала 45.

Поскольку двигатель 2 не совершает никаких движений, то центральный вал 45 зафиксирован благодаря самотормозящей передаче 31.

Это ведет к тому, что при отключенном блокирующем устройстве 36 аккумулятор энергии 6 может разрядиться, в результате чего дисковый кулачок 43 заставляет вращаться опорные ролики 44 и тем самым выходной вал 4.

Это вращательное движение происходит до тех пор, пока не будет достигнут второй ограничитель 28.

Теперь, когда исполнительный механизм 1 продвигается дальше в том же направлении и должен отключиться с помощью конечного выключателя, дисковый кулачок 43, расположенный на центральном валу 45 без возможности вращения, но с возможностью перемещения по оси, перемещается дальше и выталкивается вверх с помощью неподвижных опорных роликов 44. Следовательно, пружинный аккумулятор 46 заряжен.

Это может продолжаться до тех пор, пока не сработает блокирующее приспособление 36, что можно определить с помощью соответствующего третьего конечного выключателя 40, выполняющего функцию детектора. При этом срабатывает возвратная пружина 39 для выталкивания коленчатого рычага 37 в углубление 48.

В этом положении исполнительный механизм 1 готов принять подключенное оборудование в первом конечном положении, определяемом с помощью ограничителя 27.

В общем, можно сказать, что в представленных примерах выполнения при работе аварийного привода 5 аккумулятор энергии 6 находится в разряженном состоянии до тех пор, пока не сработает конечный выключатель 30 установочного перемещения, ограниченного с помощью ограничителя 28.

На чертежах можно еще увидеть, что подвижный рабочий элемент 42, на который действует возвращающая сила аккумулятора энергии 6 и с помощью которого можно загрузить или зарядить аккумулятор энергии 6, расположен с возможностью перемещения по оси относительно центрального вала 45.

Таким образом, в исполнительном механизме 1 предлагается выполнить аккумулятор энергии 6, от которого может питаться аварийный привод 5, с возможностью зарядки его от электродвигателя 2, причем двигатель 2 перемещает, по меньшей мере, один рабочий элемент 41, 42 аккумулятора энергии 6, на который действует возвращающая сила аккумулятора энергии 6, по установочному пути в штатном режиме работы.

Перечень позиций

1 исполнительный механизм

2 (электрический) двигатель

3 блок управления

4 выходной вал

5 аварийный привод

6 аккумулятор энергии

7 пневматический аккумулятор энергии

8 камера нагнетания

9 увеличивающийся, расширяющийся объем

10 компрессор

11 устройство подачи газа

12 контрольное устройство

13 рабочее давление

14 загрузочное устройство

15 клапан сброса избыточного давления

16 стакан

17 поршень

18 уплотнение

19 первая секция

20 вторая секция

21 сообщающиеся отверстия

22 полость (по которой проходит уплотнение при расширении)

23 другая камера нагнетания

24 осевое монтажное пространство

25 внешняя сторона

26 радиальная необходимая площадь

27 ограничитель для (первого) конечного положения исполнительного механизма

28 ограничитель для (другого) конечного положения исполнительного механизма

29 первый конечный выключатель

30 второй конечный выключатель

31 самотормозящая передача

32 винтовой привод

34 точка опоры

35 участок соединения

36 блокирующее приспособление

37 коленчатый рычаг

38 электромагнит

39 элемент возврата (в исходное положение)

40 (третий, другой) конечный выключатель

41 (первый, неподвижный) рабочий элемент

42 (второй, подвижный) рабочий элемент

43 дисковый кулачок

44 опорный ролик

45 центральный вал

46 пружинный аккумулятор

47 дисковая пружина

48 углубление.

Изобретение относится к исполнительному механизму для оборудования, которое может быть выполнено, например, в виде вентиля, дросселирующей задвижки, крана или клапана. Предложен исполнительный механизм (1), имеющий двигатель (2), выходной вал (4), приводимый в действие двигателем (2) и соединяемый с оборудованием и аварийный привод (5) с аккумулятором энергии (6), с помощью которого, в качестве альтернативы двигателю (2), выходной вал (4) приводится в действие. Аккумулятор энергии (6) является пневматическим аккумулятором энергии (7) и аккумулятор энергии (6) имеет камеру нагнетания (8) с расширяющимся объемом, причем в режиме работы аварийного привода (5) движение расширения камеры нагнетания (8) направлено на выходной вал (4). Аккумулятор энергии (6) выполнен с возможностью его зарядки от двигателя (2) в результате приведения в действие двигателя (2) в направлении конечного положения исполнительного механизма (1). Также предложен способ зарядки аккумулятора энергии (6) исполнительного механизма (1). Изобретение позволяет применять аккумулятор энергии, имеющий меньший собственный вес, сократить расходы на конструкцию, при этом для аварийного привода можно подготовить физически независимую систему. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Исполнительный механизм (1), имеющий двигатель (2), выходной вал (4), приводимый в действие двигателем (2) и соединяемый с оборудованием, и аварийный привод (5) с аккумулятором энергии (6), с помощью которого, в качестве альтернативы двигателю (2), выходной вал (4) приводится в действие, причем аккумулятор энергии (6) является пневматическим аккумулятором энергии (7) и аккумулятор энергии (6) имеет камеру нагнетания (8) с расширяющимся объемом, причем в режиме работы аварийного привода (5) движение расширения камеры нагнетания (8) направлено на выходной вал (4), отличающийся тем, что аккумулятор энергии (6) выполнен с возможностью его зарядки от двигателя (2) в результате приведения в действие двигателя (2) в направлении конечного положения исполнительного механизма (1).

2. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что камера нагнетания (8) при эксплуатации является работоспособной в закрытом наружу состоянии.

3. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии (6) соединен с контрольным устройством (12), предназначенным для контроля за рабочим давлением (13) аккумулятора энергии (6), и/или аккумулятор энергии (6) соединен с загрузочным устройством (14), предназначенным для повышения рабочего давления (13) аккумулятора энергии (6) путем подачи воздуха.

4. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии (6) имеет, по меньшей мере, одну камеру нагнетания (8), ограниченную по меньшей мере одним стаканом (16) и по меньшей мере одним подвижным поршнем (17), установленным в стакане (16), в частности причем между поршнем (17) и стаканом (16) имеется уплотнение (18), которое своим положением разделяет камеру нагнетания (8) на две секции, соединенные между собой по текучей среде.

5. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что одна из секций или из двух секций (19, 20) камеры нагнетания (8) выполнена в поршне (17) и/или одна из секций или из двух секций (19, 20) камеры нагнетания (8) выполнена в стакане (16).

6. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что к камере нагнетания (8), в частности к стакану (16) камеры нагнетания (8), примыкает по текучей среде другая камера нагнетания (23), в частности причем эта другая камера нагнетания (23) окружает камеру нагнетания (8) и/или эта другая камера нагнетания (23) ограничена внешней стороной (25) стакана (16).

7. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии (6) имеет два рабочих элемента, прижимающихся друг к другу против возвращающей силы.

8. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии (6) имеет пружинный аккумулятор (46).

9. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что аварийный привод (5) и двигатель (2) расположены последовательно относительно выходного вала (4), в частности причем аварийный привод (5) расположен на приводном механизме между двигателем (2) и выходным валом (4), и/или аварийный привод (5) и двигатель (2) расположены параллельно относительно выходного вала (4).

10. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что аварийный привод (5) и двигатель (2) связаны между собой таким образом, что каждый раз возникающие крутящие моменты и/или силы накладываются на выходном валу (4), и/или двигатель (2) через самотормозящую передачу (31) связан при приведении в действие с выходным валом (4), в частности с участком соединения (35) двигателя (2) и аварийного привода (5).

11. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии (6) имеет детектор для возможности определения достижения заряженного состояния аккумулятора энергии (6).

12. Исполнительный механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что аккумулятор энергии (6) имеет блокирующее приспособление (36) для возможности блокирования разрядки аккумулятора энергии (6).

13. Исполнительный механизм (1) по одному из пп. 1-12, отличающийся тем, что выходной вал (4) является вращательным и/или поступательно движущимся выходным валом (4).

14. Способ зарядки аккумулятора энергии (6) исполнительного механизма (1) по одному из пп. 1-13, отличающийся тем, что исполнительный механизм (1) с двигателем (2) перемещается навстречу конечному ограничителю и двигатель (2) продолжает работать до полной зарядки аккумулятора энергии (6), причем аккумулятор энергии (6) заряжается от двигателя (2) в результате приведения в действие двигателя (2) в направлении конечного положения исполнительного механизма (1).

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что двигатель (2) отключается при достижении заряженного состояния аккумулятора энергии (6) и/или аккумулятор энергии (6) в заряженном состоянии преимущественно автоматически блокируется от разрядки.

16. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что аккумулятор энергии (6) при работе аварийного привода разряжается до тех пор, пока задействован конечный выключатель (29) установочного перемещения исполнительного механизма (1), и/или что для зарядки аккумулятора энергии (6) по меньшей мере один рабочий элемент аккумулятора энергии (6), на который воздействует возвращающая сила аккумулятора энергии (6), перемещается по своему установочному пути в штатном режиме работы.