УСТРОЙСТВО для ПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ГЕРМЕТИЧНУЮ ПОЛОСТЬ Советский патент 1971 года по МПК G21D1/02 F16J3/00 G12B1/04 

Изобретение относится к устройствам, содержащим разделительный сильфов, отделяющий полость привода от герметичной полости с рабочей средой, преимущественно с высокими параметрами и активностью, и может быть применено, например, в качестве привода регулирующих стержней ядерного реактора.

Известный привод, в котором применен разделительный сильфон, приводится в действие сжатой средой и служит для перемещения регулирующих стержней ядерного реактора. Он содержит направляющую трубу с отверстиями для прохода теплоносителя и металлический сильфон, прикрепленный одним концом к направляющей трубе, а другим, закрытым, концом-к регулирующему стержню, перемещаемому вместе с ним.

Недостатками известного привода являются: значительная конструктивная длина разделительного сильфона по отношению к длине пути перемещаемого тела; возможность поломки тонкостенного сильфона при осуществлении быстрого ввода регулирующего стержня в активную зону, когда требуется быстрый и значительный подъем давления сжатой среды над сильфоном; большая инерционность привода вследствие значительного расхода сжатой среды, подаваемой в сравнительно большую полость привода (такой привод нежелательно использовать для быстрого ввода регулирующих стержней при возникновении аварийных ситуаций, так как в этом случае сложно осуществить подъем давления в приводе); малая точность перемещения и отсутствие гарантированной фиксации переменного тела в связи с тем, что возможные пульсации давления сред над сильфоном и под сильфоном соизмеримы с разностью этих давлений,

а увеличение разности давлений требует утолщения стенки сильфона, что приводит к ужесточению и увеличению конструктивной длины сильфона. Цель изобретения - уменьшение длины

сильфона при одновременном увеличении длины перемещения и обеспечение высокой точности фиксации положения тела.

Цель достигается тем, что связь между перемещаемым телом и сильфоном выполнена

Б виде многозвенного шарнирного механизма (так называемые «нюрнбергские ножницы), прикрепляемого к этому телу и подвижному концу сильфона с помощью известных устройств, например, шарикового замка байонетного зацепления и т. д., а в полости со сжатой средой размещен электромеханический привод, например, шаговый электродвигатель с шариковой винтовой парой, фиксирующий перемещение подвижного конца сильНа чертеже изображено описываемое устройство.

Устройство для передачи перемещения в герметичную полость содержит металлический сильфон /, прикрепленный неподвижным концом через стакан 2 к статору 3 электродвигателя, а подвижным концом через втулку # - к винту 5, находящемуся в зацеплении с гайкой 6, соединенной с ротором 7 электродвигателя. Втулка 8 крепится своим нижним концом при помощи байонетных вырезов к крайним полуосям верхнего звена многозвенного шарнирного механизма 9, свободно проходит внутри сильфона 1 и втулки 4 и закрепляется неподвижно своим верхним концом во втулке 4. Нижний конец шарнирного механизма 9 крайними полуосями нижнего звена соединяется с шариковым захватом 10, который находится в зацеплении с перемещаемым телом //. Полуоси 12 устанавливаются в направляющей трубе 13 неподвижно; все другие оси и звенья шарнирного механизма могут перемещаться относительно полуосей 12 в вертикальной плоскости. Шарнирный механизм 9 выполнен из двух ширм, соединенных между собой осями таким образом, чтобы центр был свободен для прохода специального ключа, служащего для соединения устройства с перемещаемым телом.

Верхняя часть устройства, включая сильфон и электродвигатель, размещается внутри патрубка 14, закрепленного на крышке 15 и уплотненного крышкой 16 таким образом, что внутрь образованной полости 17 может быть подведена сжатая среда (преимущественно воздух или инертный газ). Герметизация полости 17 со сжатой средой от полости 18 с рабочей средой осуществляется прокладкой J9 и пробкой 20. Подвод и отвод сжатой среды в полость 17 производится по линии подвода 21 через электромагнитный вентиль 22 и по линии отвода 23.

На втулке 4 закрепляется сердечник 24, а на крышке 16 - электромагнитный датчик 25 фиксирующий перемещение подвижного конца сильфона 1 и, соответственно, перемещаемого тела 11. Направляющие 26 на крыщке 16 и ролихи 27, укрепляемые на втулке 4, обеспечивают возможность осевого перемещения втулки 4 и предохраняют сильфон от скручивания. Пружины 25 и 29 служат для амортизации при быстром сбросе давления из полости 17, а также для частичной разгрузки электропривода от осевых нагрузок. Полость 17 герметизируется крышкой 30.

Сборка устройства проводится следующим образом.

Над перемещаемым телом 11 устанавливается направляющая труба 13, в которой размещен щарнирный механизм 9 с захватом 10, усилием пружины 29 поднятым в верхнее или промежуточное положение. Затем устанавливается крышка 15, и в патрубок 14- верхняя часть привода с сильфоном и электродвигателем, укрепленными на крышке 16.

Втулка 8 при снятой крышке 30 устанавливается таким образом, чтобы ее байонетные пазы вошли в зацепление с верхними полуосями механизма 9. Сжатие сильфона осуществляется с помощью электродвигателя; поворот втулки 8 для осуществления байонетного зацепления производится вручную, после чего она закрепляется неподвижно во втулке 4. Через полость втулки 8 вводится ключ и открывается шариковый захват 10; захват опускается электродвигателем вниз и с помощью ключа производится зацепление захвата 10 с перемещаемым телом 11. Затем устанавливаются пробка 20 и крышка 30 и уплотняются

все разъемы.

Устройство работает следующим образом. По линии подвода 21 в полость 17 подается сжатая среда под давлением, превыщающим давление в полости 18 и достаточным

для подъема перемещаемого тела 1L При включении питания электродвигателя ротор 7 вращается совместно с гайкой 6 в направлении опускания винта 5. За счет избыточного давления в полости 17 по отношению к давлению в полости 18 втулка 4 с закрепленной на ней втулкой 5 опускается на расстояние, определяемое углом поворота ротора 7. При опускании втулки 8 вслед за верхним звеном шарнирного механизма складываются все

остальные его звенья. Перемещение каждого звена на расстояние / вызывает перемещение (в данном случае подъем) тела // на величину п/, где п - отношение числа звеньев, расположенных ниже полуосей 12, к числу

звеньев, расположенных выше этих полуосей. При необходимости подъема еще на определенное расстояние снова включается электродвигатель и ротор поворачивается на нужный угол, причем давление в полости /7 может оставаться неизменным, но достаточным для подъема. Отсюда следует еще одно преимущество предлагаемого устройства, а именно: для равномерного перемещения тела на заданное расстояние нет необходимости плавно изменять давление и точно выдерживать его значение в каждый момент времени на определенном участке пути; давление можно изменять дискретно, с отклонениями от заданной величины, а точность и плавность хода будут

обеспечиваться электромеханическим приводом.

При опускании тела 11 давление среды в полости 17 снижается до величины, обеспечивающей ход вниз, а вращением ротора 7 ограничивается это перемещение и обеспечивается фиксация в заданной точке. Для быстрого перемещения (сброса) тела // вниз обесточиваются электромагнитный клапан 22 и статор 3 электродвигателя и сбрасывается давление

в полости 17 до величины, обусловленной прочностью сильфона. Под действием веса и избыточного давления в полости 18 тело // падает вниз, причем шариковая винтовая пара обеспечивает гарантированный самоход