ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ

Электромеханическое устройство ограничения крутящего момента в электроприводе запорной арматуры
Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может быть использована для управления запорной арматурой, в частности, клиновыми задвижками, снабженными электроприводами, в трубопроводах систем пожаротушения.
Известно электромеханическое устройство ограничения крутящего момента в электроприводе для запорной арматуры (патент РФ №125665 на полезную модель, публикация 10.03.2013, МПК F16K 31/04). При резком торможении затвора арматуры, происходящем в момент достижения затвором крайних положений или аварийного заедания в процессе движения затвора на открытие или закрытие, крутящий момент на выходном валу электропривода возрастает за счет использования кинетической энергии ротора электродвигателя. Ограничение крутящего момента путем отключения электродвигателя при определенном значении крутящего момента предотвращает поломку. Устройство по патенту РФ №125665 на полезную модель выбрано за наиболее близкий аналог (прототип) и включает в себя планетарный редуктор, установленный в корпусе, для передачи вращения от электродвигателя к передаточному механизму электропривода. Планетарный редуктор содержит центральное колесо в качестве входного звена, сателлит, находящийся с ним в зацеплении, водило в качестве выходного звена, зубчатое колесо, охватывающее сателлит, с внутренним зацеплением. Это зубчатое колесо закреплено от вращения упругим элементом, установленным между зубчатым колесом и корпусом. Модуль упругости данного элемента позволяет указанному зубчатому колесу при ограничиваемом значении крутящего момента преодолеть действие упругого элемента, деформировать его и повернуться. На зубчатом колесе выполнен зубчатый сектор, с помощью которого поворот зубчатого колеса передается на шестерню и кулачок на валу этой шестерни. Указанный кулачок нажимает на выключатель электродвигателя. Электропитание двигателя прекращается, электропривод останавливается. Недостатком устройства по патенту РФ №125665 является достаточная сложность конструкции.
Полезная модель решает задачу упрощения электромеханического устройства для ограничения крутящего момента в электроприводе.
Технический результат заключается возможности исключения из заявляемого устройства зубчатого колеса с внутренним зацеплением.
Как и наиболее близкий аналог, электромеханическое устройство для ограничения крутящего момента в электроприводе, включает корпус и планетарный редуктор, содержащий входное центральное колесо, сателлит, находящийся с ним в зацеплении, водило этого сателлита, при этом одно из звеньев планетарного редуктора закреплено от вращения упругим элементом с возможностью поворота этого звена и отключения в результате данного поворота электропитания электропривода при ограничиваемом крутящем моменте.
В отличие от наиболее близкого аналога оно содержит дополнительный сателлит, неподвижно и соосно соединенный с упомянутым первым сателлитом, имеющий отличное от него число зубьев, выходное центральное колесо, находящееся в зацеплении с дополнительным сателлитом, при этом упомянутым закрепленным от вращения звеном является водило.
В конкретном исполнении устройства упругим элементом, закрепляющим водило от вращения, является пружина сжатия, внутри которой установлен стержень с возможностью упора одним концом в водило, с возможностью продольного перемещения стержня при повороте водила под действием ограничиваемого крутящего момента, а также с возможностью воздействия второго конца стержня на рычаг выключателя электродвигателя, при этом конец пружины, обращенный к водило, опирается в выступ на стержне, а ее противоположный конец - на корпус.
Для регулирования ограничиваемого крутящего момента на втором конце стержня установлены винт и гайка, воздействующая на упомянутый выключатель при повороте водила и установленная с возможностью изменения ее положения на винте.
В конкретном исполнении на водило выполнен выступ для упора упомянутого подпружиненного стержня.
Для того чтобы заявляемое устройство работало в условиях изменения направления вращения электродвигателя (реверса), установлен второй упругий элемент с возможностью деформации при ограничиваемом крутящем моменте в электроприводе
Устройство изображено на фигурах 1-3 со следующими обозначениями:
1 - электродвигатель привода (фиг. 3),
2 - входное звено передаточного механизма (фиг. 2, 3),
3 - корпус (фиг. 1-3),
4 - входное центральное колесо (фиг. 3),
5 - сателлит (фиг. 1-3),
6 - водило (фиг. 1-3),
7 - дополнительный сателлит (фиг. 1-3),
8 - выходное центральное колесо (фиг. 1-3),
9 - упругий элемент (пружина) (фиг. 1, 3),
10 - ось первого и дополнительного сателлита (фиг. 1-3),
11 - подшипниковая опора первого сателлита (фиг. 2),
12 - подшипниковая опора дополнительного сателлита (фиг. 2),
13 - стержень (фиг. 1, 3),
14 - выступ на стержне для упора пружины (фиг. 1, 3),
15 - отверстие в корпусе (фиг. 1),
16 - выступ в отверстии корпуса (фиг. 1),
17 - винт (фиг. 1),
18 - гайка (фиг. 1),
19 - выступ на стержне для закрепления винта, выполненного полым, от продольного перемещения (фиг. 1),
20 - стопорное кольцо (фиг. 1)
21 - выступ на гайке (фиг. 1),
22 - втулка (фиг. 1),
23 - выключатель электродвигателя (фиг. 1),
24 - шкала настройки крутящего момента (фиг. 1),
25 - выступ на водило (фиг. 1).
Электромеханическое устройство предназначено для ограничения крутящего момента в электроприводе, содержащем электродвигатель 1 (фиг. 3) и передаточный механизм, входное звено которого показано позицией 2 на фигурах 2 и 3.
Заявляемое устройство включает корпус 3, в котором установлен планетарный редуктор, содержащий входное центральное колесо 4, сателлит 5, находящийся с ним в зацеплении, водило 6 сателлита 5, дополнительный сателлит 7, неподвижно и соосно соединенный с первым сателлитом 5 и имеющий число зубьев, отличное от числа зубьев сателлита 5, выходное центральное колесо 8, находящееся в зацеплении с дополнительным сателлитом 7. Водило 6 закреплено от вращения упругим элементом 9 с возможностью поворота водила 6 и отключения в результате данного поворота электропитания электропривода при ограничиваемом крутящем моменте.
Заявляемое устройство устанавливают между электродвигателем 1 привода и его передаточным механизмом, при этом входное центральное колесо 4 кинематически связано с электродвигателем 1, а выходное центральное колесо 8 - с входным звеном 2 передаточного механизма электропривода.
Сателлит 5 и дополнительный сателлит 7 установлены на одной оси 10 и неподвижно соединены между собой. Как показано в примере конкретного исполнения на фиг. 2 сателлит 5 и дополнительный сателлит 7 соосно соединены торцами и посажены на подшипниковые опоры 11 и 12 соответственно на оси 10, которая жестко установлена в водило 6.
Число зубьев дополнительного сателлита 7 отлично от числа зубьев сателлита 5 для создания крутящего момента на водило 6.
Упругий элемент 9 установлен в конкретном исполнении с опорой на корпус 3 и в плечо водила 6. Модуль упругости элемента 9 выбирают таким образом, чтобы при ограничиваемом крутящем моменте водило 6 деформировало бы элемент 9, повернулось и за счет своего поворота инициировало отключение электропитания электропривода.
В конкретном исполнении упругим элементом 9 является пружина сжатия (фиг. 1, 3). Внутри пружины 9 установлен стержень 13 с возможностью продольного перемещения при повороте водила 6 под действием ограничиваемого крутящего момента. Стержень 13 может упираться одним концом в водило 6 в направлении, препятствующему вращению водила 6 при включенном электродвигателе 1. Второй конец стержня 13 расположен таким образом, что воздействует на рычаг выключателя электродвигателя 1 и отключает его питание при повороте водила 6. Конец пружины 9, обращенный к водило 6, опирается в выступ 14 на стержне 13. Противоположный конец пружины 9 опирается на корпус 3. В конкретном исполнении в корпусе 3 выполнено отверстие 15, в котором установлена пружина 9. В отверстии 15 имеется выступ 16, на который опирается конец пружины 9.
Для регулирования значения крутящего момента, при котором электропитание электродвигателя 1 должно быть отключено, на втором конце стержня 13 имеется винт 17 с гайкой 18, установленной с возможностью изменения ее положения на винте 17 (фиг. 1). В конкретном исполнении винт 17 выполнен полым, свободно посажен на конце стержня 13 с возможностью вращения и закреплен от продольного перемещения по стержню 13 с помощью выступа 19 на стержне 13 и стопорного кольца 20. Гайка 18 закреплена от вращения за счет выступа 21, выполненного на гайке 18 и скользящего в продольном пазу на втулке 22, неподвижно присоединенной к корпусу 3. Гайка 18 установлена таким образом, что может воздействовать на рычаг выключателя 23 электродвигателя 1 при повороте водила 6 и отключать электропитание электродвигателя 1. При вращении винта 17 гайка 18 перемещается по нему, приближаясь или удаляясь от выключателя 23. Тем самым соответственно уменьшается или увеличивается степень деформации упругого элемента 9 (пружины) и, следовательно, уменьшается или увеличивается ограничиваемый крутящий момент. На втулке 22 имеется шкала настройки крутящего момента 24. Для задания ограничиваемого крутящего момента совмещают метку на гайке 18, вращая винт 17, с меткой значения крутящего момента на шкале 24.
Для упора стержня 13, подпружиненного пружиной 9, в конкретном исполнении на водило 6 предусмотрен выступ 25.
Для работы заявляемого устройства в условиях изменения направления вращения (реверса) электродвигателя 1 предусмотрен второй упругий элемент 9, например, пружина, установленная с другой стороны плеча водила 6.
Устройство работает следующим образом.
При включении электродвигателя 1 электропривода входное центральное колесо 4, кинематически связанное с выходным валом электродвигателя 1 (в конкретном исполнении входное центральное колесо 4 установлено на нем), передает вращение на первый сателлит 5 и дополнительный сателлит 7 и далее через сателлиты 5 и 7 на выходное центральное колесо 8, кинематически связанное с входным звеном 2 передаточного механизма электропривода (в конкретном исполнении выходное центральное колесо 8 установлено на входном валу 2 передаточного механизма).
В случае возникновения в передаточном механизме электропривода крутящего момента, равного ограничиваемому значению, при котором выходное центральное колесо 8 перестанет вращаться, вращение от входного центрального колеса 4 через сателлиты 5 и 7 передается на водило 6, которое поворачивается, деформирует упругий элемент 9 (пружину сжатия) и передвигает продольно стержень 13. При продольном перемещении подпружиненного стержня 13 гайка 18, расположенная на его конце, нажмет на рычаг (кнопку) выключателя 23 электродвигателя 1 и остановит работу электропривода.
Таким образом, заявляемое электромеханическое устройство ограничения крутящего момента в электроприводе упрощено по сравнению с прототипом за счет отсутствия в планетарной передаче зубчатого колеса с внутренним зацеплением.