УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИМ ОРГАНОМ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к электромеханическим приводам, управляющим запорной трубопроводной арматурой.
Известно устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по патенту US №4754949, 05.07.1988, которое содержит электродвигатель, редуктор, ручной привод, блок конечных выключателей, кинематически связанный с выходным валом устройства.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату является выбранное в качестве прототипа устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по патенту RU №44898, которое содержит электродвигатель, редуктор, включающий червячную передачу, расположенную на выходном валу редуктора.
Недостатком аналога и прототипа является ограниченная защита арматуры от поломок при возникновении нештатных нагрузок (заклинивании, попадании в полость арматуры инородных тел) в промежуточном положении запорно-регулирующего органа арматуры.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры и повышение точности его срабатывания за счет снабжения его ограничителем максимального крутящего момента.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащее корпус, электродвигатель, ручной дублирующий привод, редуктор, включающий червячную передачу, расположенный в передаче вал-червяк, введен ограничитель максимального крутящего момента расположенный соосно с вал-червяком и содержащий закрепленный в корпусе упругий элемент с тензоэлементами, подшипниковый узел и фиксирующий элемент, причем упругий элемент выполнен в виде диска содержащего деформируемую и фиксируемую части, расположенные в радиальном направлении друг за другом. В одном случае выполнения упругого элемента деформируемая часть образована двухсторонними симметричными круговыми выемками с n сквозных отверстий, причем участки между отверстиями в деформируемой части предназначены для размещения тензоэлементов. В другом случае выполнения упругого элемента деформируемая часть содержит m сквозных прорезей, участки между прорезями в деформируемой части предназначены для размещения тензоэлементов. Подшипниковый узел состоит из радиально-упорного подшипника расположенного с возможностью взаимодействия внутренней обоймы с вал-червяком, упорного диска опирающегося на наружную обойму радиально-упорного подшипника и упругий элемент. В одном варианте исполнения подшипниковый узел снабжен упорным подшипником расположенным с возможностью взаимодействия с фиксирующим элементом и опирающимся на упругий элемент. В другом варианте исполнения подшипниковый узел снабжен другим упорным диском и другим радиально-упорным подшипником, причем другой упорный диск опирается на упругий элемент и внешнюю обойму другого радиально-упорного подшипника, внутренняя обойма которого взаимодействует с фиксирующим элементом.
Сущность полезной модели поясняется примером выполнения устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, где на фиг.1 представлена кинематическая схема устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, фиг.2 - ограничитель максимального крутящего момента с упорным подшипником (в разрезе), на фиг.3 - ограничитель максимального крутящего момента с другими упорным диском и радиально-упорным подшипником (в разрезе), на фиг.4 - вид спереди упругого элемента с круговой выемкой, на фиг.5 - вид сбоку упругого элемента с круговой выемкой (в разрезе), на фиг.6 - вид спереди упругого элемента со сквозными прорезями, на фиг.7 - вид сбоку упругого элемента со сквозными прорезями (в разрезе).
Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры состоит из корпуса 1, электродвигателя 2, редуктора 3, включающего червячную передачу, расположенного в передаче вал-червяка 4, ограничителя максимального крутящего момента 5.
Ограничитель максимального крутящего момента 5 содержит упругий элемент, закрепленный соосно с вал-червяком 4 в корпусе 1 винтами 6, который деформируется в ответ на воздействующий крутящий момент и выполненный в виде диска 7 с тензоэлементами для определения крутящего момента по деформации упругого элемента, размещенный на вал-червяке 4 подшипниковый узел, фиксирующий элемент выполненный в виде гайки 8 закрепленной на вал-червяке 4 при помощи шайбы 9 или винта 10. Диском 7 с тензоэлементами зафиксированы вал-червяк и подшипниковый узел для исключения их осевого перемещения. Подшипниковый узел состоит из размещенных на вал-червяке 4 радиально-упорного подшипника 11 с возможностью взаимодействия вала-червяка 4 с его внутренней обоймой, упорного диска 12 базирующегося по корпусу 1 и опирающегося поверхностями на наружную обойму радиально-упорного подшипника 11 и упругий элемент.
Ограничитель максимального крутящего момента 5 с подшипниковым узлом изображенным на фиг.2 снабжен упорным подшипником 13 базирующимся по вал-червяку 4 и опирающимся на диск 7 с тензоэлементами и взаимодействующим с гайкой 9.
Ограничитель максимального крутящего момента 5 с подшипниковым узлом изображенным на фиг.3 снабжен другими упорным диском 14 и радиально-упорным подшипником 15, причем другой упорный диск 14 базируется по внешнему ободу другого радиально-упорного подшипника 15 и опирается поверхностями на его внешнюю обойму и диск 7 с тензоэлементами, причем внутренняя обойма взаимодействует с гайкой 8, зафиксированной винтом 10.
Упругий элемент выполнен из металла, например из стали. Диск 7 включает в себя фиксируемую часть 16, закрепляемую на корпусе 1 и деформируемую часть 17, расположенные в радиальном направлении друг за другом.
Деформируемая часть 17 на фиг.4 образована двухсторонними симметричными круговыми выемками с n сквозных отверстий (в данном случае пять штук), причем участки между отверстиями 18 являются участками для приема крутящего момента, приложенного к упругому элементу, и предназначены для размещения тензоэлементов 19, по крайней мере четырех штук.
Деформируемая часть на фиг.6 имеет m сквозных прорезей 20 (в данном случае шесть штук), причем участки между прорезями 20 являются участками для приема крутящего момента 21, приложенного к упругому элементу 10, и предназначены для размещения тензоэлементов 19, по крайней мере четырех штук.
Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры работает следующим образом. Для перемещения запорно-регулирующего органа арматуры в одно из конечных положений включают электродвигатель 2. Вращение вала электродвигателя 2 передается на входной и далее на выходной валы редуктора. При достижении на запорно-регулирующем органе арматуры в положении «Закрыто» или «Открыто», или в любом промежуточном положении предельной величины крутящего момента, равной установленному при настройке ограничителя значению момента срабатывания, выходной вал останавливается. Так как электродвигатель 2 остается подключенным к сети, то крутящий момент от вала электродвигателя 2 передается на вал-червяк 4, вследствие чего, вал-червяк 4 начинает перемещение в осевом направлении.
При движении слева направо, вал-червяк 4 оказывает давление на внутреннюю обойму радиально-упорного подшипника 11. Подшипник 11 своей наружной обоймой давит на упорный диск 12, который изгибает упругий элемент. Изгиб диска 7 преобразуется в электрический сигнал и поступает на датчик. Величина сигнала на срабатывание (отключение двигателя) настраивается электронными средствами управления.
При движении вал-червяка справа налево, схема работы ограничителя максимального крутящего момента изображенного на фиг.2 будет выглядеть следующим образом: гайка 8, которая закручена и зафиксирована к вал-червяку 4 шайбой 9, оказывает давление на упорный подшипник 13. Упорный подшипник изгибает диск 7 с тензоэлементами. Для ограничителя максимального крутящего момента изображенного на фиг.3: гайка 8, закрученная и зафиксированная к вал-червяку 7 винтом 10, оказывает давление на внутреннюю обойму другого радиально-упорного подшипника 15. Подшипник 15 своей наружной обоймой давит на другой упорный диск 14, который при перемещении изгибает упругий элемент.
Ограничитель срабатывает при возникновении нештатных нагрузок (заклинивание, попадание в полость арматуры инородных тел) в промежуточном положении запорно-регулирующего органа арматуры. Таким образом, введенный ограничитель максимального крутящего момента, защищает арматуру от поломок и обеспечивает надежность перекрытия потока среды.
Заявляемое устройство может быть неоднократно воспроизведено на современном оборудовании и планируется применить для управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры в разрабатываемых исполнительных механизмах, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость» для полезной модели.