РЕГУЛИРУЮЩИЙ ЛЕПЕСТКОВЫЙ КЛАПАН С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Заявляемый в качестве полезной модели регулирующий лепестковый клапан относится к арматуростроению, в частности к трубопроводной арматуре, предназначенной для регулирования расхода транспортируемых по трубопроводу жидких, газообразных, пластичных и сыпучих сред.
Известен обратный лепестковый клапан, предназначенный для регулирования потока среды под давлением, и содержащий цилиндрический корпус с проходным сечением, в котором установлены лепестки на шарнирах с возможностью поворота каждого из них под воздействием пропускаемой среды или под действием пластинчатых пружин при закрытии клапана. (Описание к патенту SU №11764, по Кл. F16k, опубликовано 30.09.1929 г.).
Недостаток клапана заключается в использовании в виде привода для срабатывания лепесткового затвора пластинчатых пружин, затрудняющих регулирование положений затвора клапана и регулирование объема пропускаемой среды.
Известен также запорный и регулирующий лепестковый клапан, содержащий корпус с цилиндрическим проходным сечением, в котором установлены, по меньшей мере, три лепестка с возможностью поворота каждого из них вокруг оси, направленной по соответствующей хорде проходного сечения корпуса, при этом, оси поворота лепестков размещены на поверхности лепестков за клапаном и лепестки посредством тяг кинематически соединены с приводом. (Патент РФ №2145684 по Кл. F16K 1/20, F16K 15/03, опубликован 20.02.2000 г.).
Недостатком клапана является сложность регулирования площади проходного сечения, обусловленная соединением привода с лепестками посредством тяг, определяющих нелинейную зависимость между перемещением привода и углом поворота лепестков.
Наиболее близким техническим решением по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому регулирующему лепестковому клапану является регулирующий лепестковый клапан с электроприводом, имеющий цилиндрический корпус с диаметром, превышающим диаметр трубопровода, на котором размещен электромагнитный привод в виде обмотки статора и подвижного, размещенного в корпусе, ротора, кинематически связанного с установленными на осях, параллельных оси трубопровода, пластинчатыми поворотными лепестками запорного органа, (Описание к авторскому свидетельству СССР №1663297 по Кл. A16K 31/02, опубликовано 15.07.1991 г.). При подаче на электромагнит напряжения, создающего вращающееся магнитное поле, ротор поворачивается и своими зубьями поворачивает лепестки, которые перекрывают или открывают проходное сечение клапана.
Недостатком клапана является наличие больших энергетических потерь из-за возникновения в теле ротора, выполненного в виде сплошного металлического кольца, вихревых токов, что в свою очередь увеличивает энергоемкость привода и снижает эффективность управления клапаном.
Задачей усовершенствования заявляемого технического решения является снижение энергоемкости привода и повышение чувствительности клапана к регулирующим воздействиям.
Техническим результатом использования усовершенствованного лепесткового клапана является уменьшение энергозатрат при эксплуатации, повышение его срока службы и снижение затрат на обслуживание.
Поставленная задача решается тем, что в регулирующем лепестковом клапане с электроприводом, имеющем корпус с диаметром, превышающим диаметр трубопровода, на котором размещена обмотка статора электромагнитного привода, и подвижный ротор, размещенный в корпусе и кинематически, посредством зубчатого зацепления на поверхности приводной части, связанный с установленными на осях, параллельных оси трубопровода, пластинчатыми поворотными лепестками запорного органа, согласно полезной модели, подвижный ротор выполнен с короткозамкнутой обмоткой типа «беличьего колеса».
Выполнение ротора с размещенной в нем короткозамкнутой обмоткой типа «беличьего колеса» позволяет избежать возникновения в нем вихревых токов за счет разделения тела ротора на отдельные участки. При этом благодаря наличию в теле ротора витков короткозамкнутой обмотки, представляющих замкнутую электрическую цепь, в которой возникающий под действием кругового магнитного поля статора ток образует магнитное поле ротора, взаимодействующее с магнитным потоком статора, создает пусковой момент, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора.
Наличие кинематической связи между ротором и лепестками в виде зубчатой поверхности и выполнение ее секторной на внутренней поверхности ротора обеспечивает механическую опору ротора при отсутствии магнитного поля статора. А при наличии вращающегося магнитного поля статора происходит «всплывание» ротора, уменьшающее механическую нагрузку на опорные лепестки, что повышает долговечность клапана и снижает затраты на его обслуживание.
Пример выполнения регулирующего лепесткового клапана с электроприводом приведен на чертежах.
На фиг 1 представлен общий вид регулирующего клапана с положением запорного органа «открыто».
На фиг 2 показан ротор с частичным разрезом.
На фиг. 3 приведено изображение одного из лепестков.
Регулирующий лепестковый клапан, установленный в трубопроводе 1, содержит цилиндрический герметичный, выполненный из магнитопроницаемого материала корпус 2, диаметр которого превышает диаметр трубопровода. На корпусе 2 снаружи размещен статор 3 с обмотками, которые выполнены из обмоточного провода (на чертеже не показаны). Внутри корпуса на осях 4, закрепленных параллельно оси трубопровода, установлены поворотные лепестки 5 с наружной зубчатой поверхностью 6, обеспечивающей кинематическую связь с ротором 7 посредством зубчатой поверхности 8, выполненной на внутренней поверхности цилиндрического ротора, выполненного из ферромагнитного материала. Ротор 7 выполнен с размещенной в его теле короткозамкнутой обмоткой 9, выполненной из электропроводящего материала. Лепестки 5, выполненные из прочного материала, (например, легированной стали), имеют секторную рабочую зону 10. На плоскости 10 лепестков 5 выполнен паз 11 для захода в него секторной рабочей зоны 12 смежного лепестка в закрытом положении запорного органа, а на противолежащей плоскости 13 лепестка 5 выполнен паз 14 - для захода в него приводной части смежного лепестка при закрывании запорного органа.
Клапан работает следующим образом.
При подаче напряжения на обмотку статора 3 создается вращающееся магнитное поле, наводящее в короткозамкнутой обмотке тела ротора ток, магнитное поле которого, взаимодействуя с вращающимся полем статора, приводит в движение ротор 7. Вращение ротора передается соединенным с ним кинематически, посредством зубчатых поверхностей 6 и 8, лепесткам 5, которые поворачиваются вокруг осей 4 в положение «открыто» или «закрыто», уменьшая или увеличивая площадь проходного сечения клапана. При перемещении лепестков запорного органа в положение «закрыто» секторные рабочие зоны 12 входят в пазы 11 на рабочей зоне 10 смежных лепестков, в то время, как пазы 14 обеспечивают беспрепятственный поворот смежного лепестка в зоне 15. При перемещении лепестков запорного органа в положение «открыто» площадь проходного сечения клапана увеличивается.
Благодаря выполнению ротора с короткозамкнутой обмоткой типа «беличьего колеса» возникает взаимодействие вращающегося магнитного поля статора и магнитного поля ротора, возникающего под действием наведенных вращающимся магнитным полем статора токов в короткозамкнутой обмотке ротора.
Уменьшение вихревых токов в теле ротора повышает эффективность работы клапана и понижает энергоемкость привода, а отсутствие электромеханического контакта ротора со статической частью привода обеспечивает долговечность и снижает затраты на обслуживание клапана.