ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД КЛАПАНА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для управления механизмами с поступательным перемещением штоков (рабочих органов), а именно к электроприводам, управляющим трубопроводной арматурой.
Известен автоматически управляемый клапан с электроприводом, содержащий питаемый от аккумуляторов и солнечных батарей электродвигатель, на валу которого установлен эксцентрик, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение запорного элемента (US 6405995 /1/). Устройство снабжено таймером, обеспечивающим периодическое включение электродвигателя на время, необходимое для перемещения запорного элемента из одного крайнего положения в другое и возврат в исходное положение через заданный промежуток времени.
Недостатком известного устройства является его сложность, обусловленная наличием таймера. Кроме того, возможно накопление им систематических погрешностей, что приводит к нарушению точного позиционирования запорного элемента.
Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности является управляемый клапан с электроприводом (WO 02/25152 /2/). Известное устройство содержит электродвигатель, на валу которого закреплен эксцентрик, соединенный с цилиндрическим элементом, свободно перемещающимся в горизонтальной прорези толкателя. Толкатель соединен с концом штока, второй конец которого соединен с запорным элементом клапана. Система управления электродвигателем содержит таймер, который должен включать электродвигатель на заданное время, чтобы запорный элемент за этот период переместился из одного крайнего положения в другое при получении команды на закрывание.
Указанное обстоятельство усложняет конструкцию устройства. Кроме того, скорость перемещения толкателя и, соответственно, запорного элемента относительно высока, так как используются обычные двигатели с большим числом оборотов. Поэтому устройство снабжено средствами гашения инерции
и датчиками положения эксцентрика, которые должны обеспечивать отключение двигателя до достижения запорным элементом крайних положений «открыто» и «закрыто».
Заявляемый в качестве полезной модели электромеханический привод клапана направлен на упрощение конструкции и повышение надежности.
Указанный результат достигается тем, что электромеханический привод клапана содержит корпус в виде горизонтального цилиндра с размещенным внутри эксцентриком, насаженным на выходной вал электропривода, который выполнен в виде электродвигателя со встроенным понижающим редуктором и средством остановки электродвигателя после совершения одного полного оборота выходного вала электропривода, охватывающий эксцентрик кольцевой толкатель, шарнирно соединенный с вертикально перемещаемым штоком клапана, проходящим через отверстие в нижней точке корпуса, и концевой выключатель, который размещен внутри корпуса в его верхней точке с возможностью взаимодействия с кольцевым толкателем, и останавливающий двигатель в крайнем верхнем положении штока клапана.
Использование электропривода в виде электродвигателя со встроенным понижающим редуктором позволяет упростить конструкцию устройства, так как отпадает необходимость в гашении инерции привода, поскольку скорость вращения выходного вала электропривода мала. Наличие средства остановки электродвигателя после совершения одного полного оборота с момента запуска двигателя позволяет четко фиксировать положение клапана в одном из двух крайних положений (в данном случае - в крайнем нижнем положении штока). Установка концевого выключателя в верхней точке корпуса за счет возможности его взаимодействия с кольцевым толкателем позволяет останавливать двигатель в крайнем верхнем положении штока клапана, то есть после совершения двигателем половины оборота с момента запуска. Таким образом, за счет наличия перечисленных выше средств обеспечивается четкая фиксация клапана в двух крайних положениях - «открыто» и «закрыто». Использование эксцентрика с кольцевым толкателем, который шарнирно соединен со штоком клапана, позволяет преобразовать вращательное движение вала электродвигателя с возвратно-поступательное перемещение штока клапана.
Сущность заявляемого электромеханического привода клапана поясняется примерами его реализации и чертежами.
На фиг.1 показано сечение электромеханического привода клапана, поперечное оси электропривода; на фиг.2 показано сечение электромеханического привода клапана вдоль оси электропривода; на фиг.3 показана упрощенная принципиальная электросхема подключения электродвигателя.
Электромеханический привод клапана содержит корпус 1 в виде горизонтального полого цилиндра, который в частных случаях может быть открыт с одного торца или закрыт крышкой (на чертеже не показана) в зависимости от условий эксплуатации. Внутри корпуса 1 размещен вал 2 электропривода 3, на котором насажен эксцентрик 4. В свою очередь эксцентрик 4 размещен внутри шарикоподшипника 5, который запрессован в кольцевом толкателе 6. Толкатель шарнирно соединен со штоком 7, который в свою очередь соединен с клапаном (запорным элементом) и на чертежах не показан, поскольку может быть выполнен различной конструкции в зависимости от назначения трубопровода. Электропривод 3 представляет собой электродвигатель со встроенным понижающим редуктором (например, это могут быть электродвигатели серии РД-09 или аналогичные) и снабженный средством остановки двигателя после совершения им полного оборота. Такие двигатели выпускаются серийно и используются в легковых автомобилях для привода стеклоочистителей («дворников»). При этом электропривод установлен таким образом, что благодаря установленному в нем средству остановки двигателя, он останавливается в точке, соответствующей крайнему нижнему положению штока клапана. Для перемещения штока клапана 7 в корпусе 1 выполнено отверстие в нижней точке корпуса (на чертеже не обозначено). Кроме этого, в верхней точке корпуса размещен концевой выключатель 8, который взаимодействует с толкателем 6 и останавливает двигатель после совершения им с момента пуска половины оборота до положения, соответствующего крайнему верхнему положению штока клапана. На электросхеме, представленной на фиг.3 показаны, кроме уже упомянутого концевого выключателя 8. следующие элементы: управляющее реле «пуск» с соответствующей кнопкой, источник питания 10 (например, автомобильный аккумулятор или источник постоянного напряжения), электродвигатель 11 электропривода
3 со средством 12 остановки двигателя после совершения им полного оборота.
Устройство функционирует следующим образом. Например, если в исходном положении шток 7 находится в крайнем нижнем положении, то после нажатия кнопки «пуск» 9 замыкается соответствующая пара контактов и источник питания 10 становится подключенным к электродвигателю 11. Двигатель 11 начинает вращаться и после совершения выходным валом 2 электропривода 3 половины оборота, когда толкатель 6 и шток 7 займут крайнее верхнее положение, толкатель 6 провзаимодействует с концевым выключателем 8, который разомкнет цепь и двигатель остановится. После повторного нажатия кнопки «пуск» 9 двигатель начнет вращаться и в момент, когда шток 7 и толкатель 6 займут крайнее нижнее положение, средство 12 остановки электродвигателя после совершения им полного оборота выходного вала 2 электропривода 3 разомкнет цепь питания электродвигателя и механизм остановится. Далее цикл повторяется.