УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИМ ОРГАНОМ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Заявляемое решение относится к машиностроению, в частности к приводам, управляющим трубопроводной арматурой, например задвижками или шаровыми кранами, и может быть использовано для дистанционного и автоматического регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред запорной аппаратуры, установленной на магистральных трубопроводах.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату, взятым в качестве прототипа, является устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры по патенту RU 91399 (опубликовано 10.02.2010 г.), содержащее электродвигатель, редуктор, ручной дублирующий привод, чувствительный элемент, блок датчиков положения выходного вала, кинематически связанный с выходным валом устройства, ограничитель максимального крутящего момента, включающий в свой состав передаточное устройство, подвижный червяк ручного привода и пружинное нагрузочное устройство с наружной стороны корпуса редуктора, выполненное в виде свободно установленных на неподвижном стержне пружины и фланцевых втулок, причем передаточное устройство содержит воздействующий элемент связанный с чувствительным элементом, рычаги, одними концами соединенные между собой с помощью вала, а другими концами с подвижным червяком ручного привода и с пружинным нагрузочным устройством соответственно.
Недостатком прототипа является нелинейная зависимость передачи значения момента от выходного вала механизма к чувствительному элементу в диапазоне работы ограничителя момента.
Техническим результатом заявляемого решения является снижение нелинейной зависимости передачи значения момента от выходного вала механизма к чувствительному элементу в диапазоне работы ограничителя момента.
Технический результат достигается тем, что в устройстве управления запорно-регулирующим органом, содержащем электродвигатель, редуктор, ручной дублирующий привод, чувствительный элемент, блок датчиков положения выходного вала, кинематически связанный с выходным валом устройства, ограничитель максимального крутящего момента, включающий в свой состав передаточное устройство, подвижный червяк ручного привода и пружинное нагрузочное устройство с наружной стороны корпуса редуктора, выполненное в виде свободно установленных на неподвижном стержне пружины и фланцевых втулок, причем передаточное устройство содержит воздействующий элемент связанный с чувствительным элементом, рычаги, одними концами соединенные между собой с помощью вала, а другими концами с подвижным червяком ручного привода и с пружинным нагрузочным устройством соответственно, конец одного рычага передаточного устройства выполнен в виде вилки с зубчатым сектором и соединен с воздействующим элементом, который выполнен в виде вращающегося зубчатого колеса установленного на оси.
Сущность технического решения поясняется кинематической схемой устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры.
Устройство управления запорно-регулирующим органом, содержит электродвигатель 1, связанный через узел блокировки 2 выполненный в виде тормозного устройства с входным валом 3 редуктора 4 со ступенью в виде планетарной передачи 5, ручной дублирующий червячный привод 6, червяк 7 которого находится в зацеплении с зубьями 8, расположенными на наружной поверхности центрального колеса 9 планетарной передачи, чувствительный элемент 10, блок датчиков положения выходного вала 11 кинематически связанный с выходным валом 12 устройства, ограничитель максимального крутящего момента, включающий в свой состав подвижный червяк 7 ручного привода и пружинное нагрузочное устройство 13, соединенные друг с другом посредством передаточного устройства 14. Ручной привод снабжен рукояткой или маховиком. Передаточное устройство содержит соединенные между собой с помощью вала рычаги, где конец рычага 15 шарнирно соединен с подвижным червяком 7, а выполненный в виде вилки 16 конец рычага 17 соединен с пружинным нагрузочным устройством, а также воздействующий элемент 18 выполненный в виде зубчатого колеса, установленного на оси 32. Воздействующий элемент 18 соединен с зубчатым сектором 31 рычага 17 и с чувствительным элементом 10 поворотного действия. Пружинное нагрузочное устройство 13 выполнено в виде свободно установленных на неподвижном стержне 19 пружины 20 и фланцевых втулок 21 и 22, цилиндрические части которых расположены в двух противоположных боковых отверстиях вилки 16 рычага 17.
Червяк 7 закреплен на валу 23, расположенного в подшипниковых опорах 24, 25 корпуса редуктора 4, который соединен с валом ручного привода 6 посредством шлицевой или вилочной муфты 26 с возможностью осевого перемещения независимо от положения вала ручного привода. На валу 23 выполнена кольцевая канавка 27, в которой с двух противоположных сторон расположены пальцы 28 выполненного в виде вилки рычага 15. Рычаг 15 посредством вала соединен с наружным рычагом 17, который взаимодействует с подвижно установленными на неподвижном стержне 19 фланцевыми втулками 21, 22 и пружиной 20 пружинного нагрузочного устройства 13. Усилие пружины 20 соответствует усилию, возникающему в рабочем диапазоне перемещения червяка 7 с валом 23. Под действием пружины 20 фланцевые втулки фланцами прижаты к внутренним стенкам вилки 16, а расстояние между противоположно расположенными сторонами цилиндрических частей фланцевых втулок соответствует расстоянию между неподвижными упорами 29, 30 в которых закреплен неподвижный стержень 19.
Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры работает следующим образом. В исходном состоянии блокирующее устройство находится в режиме торможения, входной вал удерживается от самопроизвольного вращения под действием внешней нагрузки, действующей на выходной вал.
Для перемещения запорно-регулирующего органа арматуры в одном из направлений, включают электродвигатель 1. Вращение вала электродвигателя 1 передается на входной вал 3 редуктора 4 через блокирующее устройство 2. Под действием нагрузки (силы сопротивления) происходит разблокировка блокирующего устройства. От электродвигателя 1 через редуктор 4 вращение передается на выходной вал 12 устройства.
При выключении электродвигателя 1 происходит резкое уменьшение крутящего момента, действующего на электродвигатель, блокирующее устройство возвращается в заторможенное состояние. Причем когда вал электродвигателя 1 вращается, блокирующее устройство не создает потери энергии.
При достижении запорно-регулирующим органом арматуры положений "Закрыто" или "Открыто" или в промежуточном положении его движения, превышении предельной величины крутящего момента из-за возникших помех выходной вал 12 останавливается. Так как электродвигатель 1 остается подключенным к сети, то крутящий момент от вала электродвигателя 1 передается центральному колесу 9, которое заставит переместиться червяк 7 с валом 23 в осевом направлении. Осевое движение вала 23, в зависимости от направления смещения червяка, преобразуется в угловое перемещение рычага 15. Рычаг 17, жестко соединенный с рычагом 15, перемещает фланцевую втулку 21 или 22 нагрузочного устройства 13, сжимая пружину, усилие которой соответствует предельной величине крутящего момента на выходном валу 12 редуктора. При перемещении рычага 17 воздействующий элемент 18 поворачивает чувствительный элемент 10, который механическое движение преобразует в электрический сигнал на отключение двигателя 1. Величина сигнала на срабатывание (отключение двигателя) настраивается электронными средствами управления.
Таким образом, экспериментальные испытания и сравнение с наиболее близким аналогом показали, что в заявленном устройстве управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, зависимость передачи значения момента от выходного вала механизма к чувствительному элементу в диапазоне работы ограничителя момента приближается к линейной за счет выполния конца одного рычага передаточного устройства вилки с зубчатым сектором и воздействующего элемента в виде вращающегося зубчатого колеса установленного на оси. Изменение передаточного отношения передачи вращения от зубчатого сектора на зубчатое колесо изменением радиусов расположения их зубчатых венцов дает возможность работы чувствительного элемента в различных угловых диапазонах, чего нет у прототипа.
Заявляемое устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры реализовано в разрабатываемых нами механизмах исполнительных электрических.