ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ
ELECTROMECHANICAL SHUTOFF VALVE SYSTEM

Изобретение относится к системам, использующим электромагнитное преобразование электрической энергии в управляемое механическое перемещение исполнительных элементов запорной арматуры.
Известен универсальный высокомоментный многооборотный электропривод запорной арматуры трубопроводного транспорта (RU 2457385 F16K 31/04, F16H 37/08, 27.07.2012), содержащий электродвигатель, размещенный в корпусе двухступенчатый и многосателлитный планетарный редуктор, состоящий из входного вала, сателлита, опорного центрального колеса и двухопорного выходного вала с закрепленным на нем выходным центральным колесом, при этом оси вращения ротора электродвигателя, входного вала, водила и выходного вала расположены коаксиально относительно друг друга и совпадают с осью передвижения шпинделя запорного органа, ротор электродвигателя жестко закреплен на входной консольной части входного вала, а его статор охватывает ротор и закреплен на фланце корпуса, пустотелые входной вал, водило и выходной вал редуктора.
Недостатками данного устройства являются конструкционная сложность и низкая электробезопасность, что обуславливает низкую надежность.
Известна электромеханическая система, выбранная в качестве прототипа (RU 2694933, H02K 7/063, F16H 25/20, H02K 17/16, 18.07.2019), содержащая магнитопровод с сетевой обмоткой, подключаемой к источнику питания через устройство управления, неподвижный элемент из антифрикционного неэлектропроводящего материала, вращающуюся вторичную обмотку, на внутренней поверхности которой нанесена резьба, и вал, на наружной поверхности которого также нанесена резьба с вал, на наружной поверхности которого также нанесена резьба с образованием подвижного резьбового соединения между вращающейся обмоткой и валом, обеспечивающая при вращении вторичной обмотки перемещение вала в осевом направлении, при этом на торцевых частях магнитопровода установлены кольца, выполненные из антифрикционного материала, образующие между собой и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки подшипник скольжения или качения, причем между кольцами и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки установлены шариковые и/или роликовые элементы.
Недостатком данного устройства является его низкая надежность вследствие отсутствия контроля механических напряжений, действующих на исполнительный элемент электромеханической системы.
Задача изобретения - повышение надежности электромеханической системы запорной арматуры за счет управления перемещением вала в соответствии с сигналами измерительных датчиков.
Технический результат достигается тем, что в электромеханической системе запорной арматуры, содержащей магнитопровод с сетевой обмоткой, соединенной с источником питания через устройство управления, вращающуюся короткозамкнутую вторичную обмотку, на внутренней поверхности которой нанесена резьба, и вал, на наружной поверхности которого также нанесена резьба с образованием между вращающейся вторичной обмоткой и валом резьбового соединения, обеспечивающего при вращении вторичной обмотки перемещение вала в осевом направлении, на торцах магнитопровода установлены кольца из антифрикционного материала, образующие между собой и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки подшипник скольжения, к одному концу вала жестко прикреплен запорный элемент, а в кольца встроены, по крайней мере, два параметрических измерительных датчика, которые одними своими разъемами соединены друг с другом, к одному из этих разъемов присоединено своим первым входом устройство управления, второй вход которого соединен со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, к концам которой подсоединены другими своими разъемами параметрические измерительные датчики, первичная обмотка трансформатора подключена к источнику питания.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на чертеже.
На фиг. 1 приведен общий вид электромеханической системы запорной арматуры, а на фиг. 2 показана электрическая схема подключения параметрических измерительных датчиков и устройства управления.
Электромеханическая система запорной арматуры состоит из магнитопровода с размещенной на нем сетевой обмоткой 1 (фиг. 1), соединенной с источником питания (не показан) через устройство управления 2 (фиг. 2), например, частотный преобразователь EI-P7012, EI-9011, IP54, вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 3 (фиг. 1), на внутренней поверхности которой нанесена резьба, и вала 4, к концу которого жестко прикреплен запорный элемент 5. На торцах магнитопровода установлены кольца 6 и 7 из антифрикционного материала, выполняющих функцию радиально-упорных подшипников скольжения. На наружной поверхности вала 4 нанесена резьба. При этом между вращающейся короткозамкнутой обмоткой 3 и валом 4 образовано резьбовое соединение. В кольцо 6 встроены, по крайней мере, два параметрических измерительных датчика 8, например, тензоизмерительных и/или пьезоэлектрических типов. Параметрические измерительные датчики 8 и 9 (фиг. 2) одними своими разъемами соединены друг с другом, к одному из этих разъемов присоединено своим первым входом 10 устройство управления 2, второй вход 11 которого соединен со средней точкой вторичной обмотки 12 трансформатора, к концам которой подсоединены другими своими разъемами параметрические измерительные датчики 8 и 9, первичная обмотка 13 трансформатора подключена к источнику питания (не показан). Таким образом создается двухконтурная измерительная дифференциальная схема.
Вал 4 (фиг. 1) проходит через внутреннюю полость колец 6 и 7.
Конструктивное единство устройства обеспечивает нажимная крышка 14 (фиг. 1), соединенная с основанием запорной арматуры 15. Между нажимной крышкой 14 и основанием 15 расположен уплотнительный элемент 16.
Электромеханическая система запорной арматуры работает следующим образом.
Сетевая обмотка 1, расположенная в пазах магнитопровода, подключается к трехфазной сети переменного тока через устройство управления 2 (фиг. 2). Проходящий при этом по сетевой обмотке 1 (фиг. 1) ток создает намагничивающую силу и первичное переменное магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции электродвижущую силу во вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке 3 и обусловленный ею вторичный ток, взаимодействующий с первичным переменным магнитным полем сетевой обмотки 1. Это приводит к вращению вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 3, возможность тангенциального перемещения которой обеспечивают неподвижные кольца 6 и 7. Поскольку на внутренней поверхности вторичной обмотки 3 и наружной поверхности вала 4 нанесена резьба, то между вращающейся обмоткой 3 и валом 4 существует подвижное резьбовое соединение, которое при вращении вторичной обмотки 3 обеспечивает осевое перемещение вала 4, которое обуславливает перемещение запорного элемента 5, выполняющим функции антиротационного механизма. Осевое усилие, развиваемое резьбовым сопряжением, измеряется с помощью параметрических измерительных датчиков 8 и 9. Параметрические измерительные датчики 8 и 9 (фиг. 2) генерируют сигналы для устройства управления 2 (фиг. 2). При превышении установленных значений сигналов, устройство управления 2 автоматически отключает электромеханическую систему запорной арматуры от источника питания, что исключает возможность повреждения запорного элемента 5.
Таким образом, применение встроенных параметрических измерительных датчиков 8 и 9, связанных с устройством управления 2 электромеханической системы запорной арматуры, уменьшает вероятность ее механического повреждения, что обуславливает повышение надежности электромеханической системы запорной арматуры.