ПРИВОД АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАПОРНОГО КЛАПАНА

Предлагаемый привод предназначен для управления клапаном предохранительным автоматическим запорным (ПЗКА), который осуществляет выполнение технологических защит, автоматизированное, дистанционное управление подачей газа к горелкам паровых и водогрейных котлов.
Известен электромеханический привод предохранительного запорного клапана (RU 2392524 C2), предназначенного для работы в составе системы газоснабжения. Известный привод закреплен на крышке корпуса клапана. На основании привода закреплена опора и исполнительный механизм. В опоре с возможностью вращения закреплены основной рычаг и вспомогательный рычаг. Вспомогательный рычаг является связующим звеном между основным рычагом и рычагом исполнительного механизма. Основной рычаг соединен первой серьгой со штоком клапана. На одном конце основного рычага закреплен электромагнит. На другом конце основного рычага закреплен с возможностью вращения фиксатор с гнездом. Палец фиксатора закреплен на конце вспомогательного рычага. Фиксатор при помощи второй серьги и штока соединен с якорем электромагнита. При рабочем ходе электромагнита фиксатор поворачивается на угол 90°. Обратный поворот фиксатора обеспечивается пружиной, расположенной на штоке.
Известно, что для перемещения якоря электромагнита, используемого, например, для работы фиксатора, необходимо подавать на электромагнит стартовый ток (кратковременный режим), значительно превышающий ток, необходимый для удержания якоря (длительный режим). Это приводит к нагреву катушки и, следовательно, к уменьшению срока службы электромагнита, а также к перерасходу электроэнергии.
Указанный недостаток решается в аналогичных приводах клапанов (RU 88758 U1 и RU 103882 U1). В известных приводах механическая часть привода выполнена аналогично приводу клапана (RU 2392524 C2). Для поворота фиксатора используется электромагнит. А для удержания фиксатора в закрытом положении используют электромагнитное реле времени, введенное в состав привода. При этом электромагнит обесточивается. Тем самым, решена задача снижения потребляемой электромагнитом электроэнергии и, следовательно, увеличения надежности и срока службы электромагнита. При этом электромагнитное реле времени решает еще и задачу кратковременного исчезновения электропитания привода клапана, при котором электромагнитное реле времени удерживает клапан в открытом положении в течение 0,6-0,8 с, что характерно для устройств, имеющих катушки. К недостаткам можно отнести громоздкость конструкции привода, за счет наличия электромагнитного реле времени, что значительно снижает потребительские свойства клапана.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение расхода электроэнергии, потребляемой электромагнитом, что уменьшает разогрев катушки электромагнита и, в конечном счете, приводит к повышению надежности и увеличению срока службы привода.
Технический результат достигается тем, что привод автоматического запорного клапана содержит основание, опору, закрепленную на основании, основной рычаг и вспомогательный рычаг, закрепленные в опоре с возможностью вращения, электромагнит и блок концевых выключателей, жестко закрепленные на одном конце основного рычага, и фиксатор, закрепленный с возможностью вращения на другом конце основного рычага, палец фиксатора, закрепленный на конце вспомогательного рычага, пружину, исполнительный механизм, магнитный пускатель и блок форсировки, формирующий стартовый и удерживающий токи электромагнита, при этом рычаг исполнительного механизма имеет возможность воздействовать на вспомогательный рычаг, а якорь электромагнита имеет возможность воздействовать на фиксатор. Блок форсировки может быть закреплен на корпусе электромагнита. Для воздействия якоря электромагнита на фиксатор они могут быть соединены через серьгу и шток. При этом пружина будет располагаться на штоке.
Конструктивное выполнение привода автоматического запорного клапана поясняется следующими чертежами, где:
фиг.1 - клапан в сборе с приводом;
фиг.2 - привод без кожуха;
фиг.3 - сечение А-А;
фиг.4 - схема электрическая принципиальная.
Клапан, управление которым осуществляет заявляемый привод, содержит (фиг.1): 1 - корпус; 2 - тарелку; 3 - наконечник; 4 - шток клапана; 5 - пружину клапана; 6 - крышку; 7 - втулку; 8 - привод.
Клапан содержит корпус 1 углового типа с входным и выходным патрубками. В корпусе расположена с возможностью закрытия прохода в седле тарелка 2, соединенная через наконечник 3 со штоком 4. Наконечник предназначен для закрывания отверстия в тарелке и выполняет функцию вспомогательного запорного органа уменьшенного размера, предназначенного для разгрузки от осевых сил. На штоке расположена пружина 5 клапана, упирающаяся одним концом в направляющую втулку, расположенную на крышке 6, а другим концом во втулку 7, закрепленную на штоке разрезным кольцом. Пружина 5 клапана предназначена для закрытия клапана. Привод 8 клапана расположен на крышке 6 корпуса и соединен со штоком 4 клапана.
Привод клапана содержит (фиг.2 и фиг.3): 9 - основание; 10 - опору; 11 - исполнительный механизм типа МЭО; 12 - магнитный пускатель; 13 - основной рычаг; 14 - вспомогательный рычаг; 15 - первую серьгу; 16 - электромагнит; 17 - блок концевых выключателей; 18 - фиксатор; 19 - палец фиксатора; 20 - вторую серьгу; 21 - шток; 22 - пружину; 23 - рычаг исполнительного механизма (рычаг МЭО); 24 - первый палец; 25 - вал блока концевых выключателей; 26 - второй палец; 27 - дополнительный рычаг; 28 - блок форсировки; 29 - вилку с розеткой.
На основании 9 привода закреплена опора 10, исполнительный механизм 11 и магнитный пускатель 12. В качестве исполнительного механизма 11 используется однооборотный электрический механизм (далее МЭО). В опоре 10 с возможностью вращения закреплены основной рычаг 13 и вспомогательный рычаг 14. Рычаги 13 и 14 закреплены в опоре 10 при помощи оси, приваренной к основному рычагу 13. Основной рычаг 13 в средней части соединен первой серьгой 15 со штоком 4 клапана. На одном конце основного рычага 13 жестко закреплены электромагнит 16 и блок концевых выключателей 17. На другом конце основного рычага 13 закреплен с возможностью вращения фиксатор 18 с гнездом. Палец 19 фиксатора закреплен с возможностью вращения на одном из концов вспомогательного рычага 14, свободном от крепления в опоре 10. Фиксатор 18 при помощи второй серьги 20 и штока 21 соединен с якорем электромагнита 16. При рабочем ходе электромагнита 16 фиксатор 18 поворачивается на угол 90°. Обратный поворот фиксатора 18 обеспечивается пружиной 22, расположенной на штоке 21.
Вспомогательный рычаг 14 является связующим звеном между основным рычагом 13 и рычагом 23 исполнительного механизма. Рычаг 23 исполнительного механизма имеет возможность воздействовать на вспомогательный рычаг 14. Для этого на конце рычага 23 исполнительного механизма закреплен первый палец 24, второй конец которого расположен в прорези вспомогательного рычага 14.
Магнитный пускатель 12 предназначен для управления МЭО 11 и электромагнитом 16.
Блок концевых выключателей 17 предназначен для внешней сигнализации и управления электрооборудованием привода. Положение вала 25 с кулачками блока концевых выключателей зависит от положения основного рычага 13. Для этого в опоре 10 с возможностью вращения закреплен второй палец 26, а на валу 25 блока концевых выключателей закреплен дополнительный рычаг 27, состоящий из втулки и оси, при этом ось дополнительного рычага расположена в отверстии второго пальца 26.
На корпусе электромагнита закреплен блок форсировки 28, формирующий стартовый и удерживающий токи.
На вертикальном листе основания смонтирована вилка 29 с розеткой. Привод сверху закрывается кожухом, который крепится к основанию винтами.
Для описания работы привода клапана представлена схема электрическая принципиальная (фиг.4), на которой представлены: вводный разъем с розеткой (XS2) и вилкой (XP2), блок концевых выключателей (A2), микропереключатели блока концевых выключателей (SQ2.N-N), магнитный пускатель (КМ1), электромагнит (YA1), блок форсировки (Ф), исполнительный механизм типа МЭО (А1), микропереключатели МЭО (SQ1.N-N).
Работа привода автоматического запорного клапана осуществляется в следующем порядке:
- в исходном положении, при котором клапан закрыт, подают напряжение 220 В на первый контакт (фиг.4) вводного разъема. Рычаг 23 МЭО устанавливается в исходное положение, при котором палец 19 находится в гнезде фиксатора 18;
- после подачи напряжения 220 В на второй контакт вводного разъема срабатывает магнитный пускатель КМ1, включающий электромагнит YA1 через его блок форсировки Ф. Якорь электромагнита 16 увлекает за собой шток 21 и вторую серьгу 20. Пружина 22 сжимается. Фиксатор 18 поворачивается на угол 90° и тем самым закрывает палец 19 в гнезде фиксатора 18 и, следовательно, соединяет между собой основной рычаг 13 и вспомогательный рычаг 14. Рычаг 23 МЭО начинает подниматься, увлекая за собой вспомогательный рычаг 14, основной рычаг 13 и соединенный с основным рычагом 13 шток клапана 4. При этом клапан открывается, а пружина 5 клапана сжимается. Для уменьшения усилия в первый момент открытия клапана предусмотрен сброс рабочей среды из входной полости в выходную полость за счет открытия в тарелке 2 отверстия, которое было закрыто наконечником 3;
- открытие клапана происходит до тех пор, пока не разомкнется микропереключатель SQ1.1-1 МЭО. Момент срабатывания этого микропереключателя должен соответствовать ходу штока, равному 0,25 номинального диаметра клапана;
- после установки якоря электромагнита на «стоп» через 5-7 с блок форсировки Ф переключает стартовый ток на ток удержания;
- для закрытия клапана снимается сигнал со второго контакта, питание магнитного пускателя КМ1 и, следовательно, электромагнита YA1 прекращается. Под действием пружины 22 фиксатор 18 поворачивается в обратную сторону, освобождая палец 19. Основной рычаг 13 и вспомогательный рычаг 14 разъединяются, и клапан вследствие действия пружины 5 клапана закрывается;
- контакт SQ1.2-2 микропереключателя обеспечивает включение пускателя КМ1 только при условии, что рычаг МЭО находится в нижнем положении;
- контакт SQ1.1-2 микропереключателя дублирует контакт магнитного пускателя КМ 1-2 при открытом состоянии клапана, исключая самопроизвольный сброс при вибрации.
Использование блока форсировки в предложенном приводе клапана позволяет существенно снизить потребляемую электромагнитом электроэнергию, что уменьшает разогрев электромагнитной катушки и, в конечном счете, приводит к повышению надежности и увеличению срока службы привода. Незначительные габариты блока форсировки, предложенного для замены электромагнитного реле времени, увеличивают потребительские свойства привода.