БЕСПЕРЕБОЙНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ С ЛИНЕЙНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
UNINTERRUPTED DEVICE FOR USE WITH LINEAR MOTORS

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] В основном данное изобретение относится к линейному двигателю и, конкретнее, к бесперебойному устройству для использования с линейным двигателем.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Электрические линейные двигатели часто используются для управления устройствами, такими как элементы управления потоков в клапанах. Как правило, шток линейного двигателя прикрепляется к штоку устройства, такого как клапан. Если линейный двигатель теряет электроэнергию, он может поддерживать его последнее положение и удерживать шток устройства в нежелательном положении. Системы резервного электропитания могут быть использованы для управления двигателем линейного двигателя для перемещения штока устройства в безопасное положение. Однако эти системы резервного электропитания могут выходить из строя без предупреждения, имеют пределы допустимой температуры и создают опасности воспламенения.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Пример бесперебойного устройства для использования с линейными двигателями содержит раму, прикрепленную к одному из штоков: первому штоку устройства, управляемому линейным двигателем, или второму штоку линейного двигателя. В примере предохранительное устройство дополнительно содержит первый зажим и второй зажим. Каждый из зажимов подвижно прикреплен к раме, и зажимы сцепляют или расцепляют оставшийся один из штоков - первый или второй. Пружина подгоняет первый шток в безопасное положение. Пружина перемещает первый шток в безопасное положение, когда зажимы расцепляют оставшийся один из штоков - первый или второй.
[0004] Другой пример бесперебойного устройства для использования с линейными двигателями содержит пружину для подгонки первого штока устройства, управляемого линейным двигателем, в безопасное положение, и механизм сцепления для функционального соединения второго штока линейного двигателя с первым штоком. Механизм сцепления содержит раму, прикрепленную к одному из штоков - первому или второму и зажимы, подвижно прикрепленные к раме. Зажимы сцепляют оставшийся один из штоков - первый или второй для запуска линейного двигателя для управления устройством и расцепляют оставшийся один из штоков - первый или второй, давая возможность пружине перемещать первый шток в безопасное положение.
[0005] Другой пример бесперебойного устройства для использования в линейных двигателях содержит механизм для подгонки первого штоку устройства, управляемого линейным двигателем в безопасное положение. В примере бесперебойное устройство также содержит механизм для функционального соединения второго штока линейного двигателя с первым штоком. Механизм для функционального соединения содержит средство для удерживания сцепления. Средство для удерживания прикрепляется к одному из штоков - первому или второму. Механизм для сцепления выполнен с возможностью сцепления оставшегося одного из штоков - первого или второго с запуском линейного двигателя для управления устройством и с возможностью расцепления второго штока, давая возможность механизму для подгонки перемещать первый шток в безопасное положение.
КОРОТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0006] Фиг. 1 иллюстрирует пример бесперебойного устройства с функциональным соединением штока устройства к штоку линейного двигателя.
[0007] Фиг. 2 иллюстрирует пример линейного двигателя на Фиг. 1 в увеличенном виде.
[0008] Фиг. 3 иллюстрирует пример линейного двигателя на Фиг. 1 в безопасном положении.
[0009] Фиг. 4 иллюстрирует другой пример линейного двигателя.
[00010] Фиг. 5 иллюстрирует пример линейного двигателя на Фиг. 4 в безопасном положении.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ
[0011] Несмотря на то, что следующий пример бесперебойного устройство для использования с линейными двигателями описано по отношению к электрическим линейным двигателям и клапанам, данный пример бесперебойного устройства может также быть использован в любых других линейных двигателях и любых других устройствах (например, демпферах). Электрические линейные двигатели часто используются для управления устройствами. Например, электрический линейный двигатель может быть использован для перемещения элемента управления потока клапана между первым положением (например, открытым положением) и вторым положением (например, закрытым положением). Электрический линейный двигатель может содержать электрический двигатель, трансмиссию (например, зубчатую передачу), и шток исполнительного устройства (например, приводной вал). Как правило, шток исполнительного устройства жестко закреплен (например, с помощью гайки) к штоку клапана, который прикреплен к элементу управления потоком.
[0012] Иногда, электрический линейный двигатель подвержен потери электроэнергии. Без электроэнергии, двигатель в исполнительном устройстве заклинивает или сохраняет его в последнем положении, которое задерживает движение штока исполнительного механизма и может вызывать приостановление элемента управления потоком в нежелательном положении. Поэтому резервные источники питания (например, батареи, конденсаторы и т.д.) часто прикрепляются к электрическим двигателям линейных двигателей. Как правило, резервный источник питания предусматривает электрический двигатель с вспомогательной электроэнергией (например, для перемещения штока исполнительного механизма в безопасное положение), пока не будет решена проблема отключения электроэнергии. Однако эти резервные источники питания часто выходят из строя без оповещения, имеют пределы допустимой температуры и создают опасности воспламенения
[0013] Описанный здесь пример бесперебойного устройства для использования в линейных двигателях передвигает шток устройства, управляемого линейным двигателем, в безопасное положение (например, полностью открытое, полностью закрытое и т.д.) без предоставления электроэнергии к двигателю линейного двигателя. Описанный здесь пример бесперебойного устройства содержит пружину для подгонки первого штока устройства, управляемого линейным двигателем, в безопасное положение и механизм сцепления для функционального соединения второго штока линейного двигателя с первым штоком. Механизм сцепления содержит раму, и первый и второй зажимы, подвижно прикрепленные (например, присоединенные шарнирно, присоединенные с возможностью скольжения и т.д.) к раме. Рама прикреплена к одному из штоков - первому или второму. Зажимы сцепляют оставшейся один из штоков - первый или второй для запуска линейного двигателя для управления устройством и, расцепляют оставшийся один из штоков - первый или второй, давая возможность пружине перемещать первый шток в безопасное положение. Исполнительное устройство (например, электромагнит) может быть размещено между соответствующими концами зажимов для подгонки зажимов в сцепление с оставшимся одним из штоков - первым или вторым. Механизм сцепления может также содержать вторую пружину для подгонки зажимов с возможностью расцепления оставшегося одного из штоков - первого или второго. Когда линейный двигатель останавливает подгонку зажимов с возможностью сцепления оставшегося одного из штоков - первого или второго, вторая пружина перемещает зажимы для расцепления зажимов от оставшегося одного из штоков - первого или второго, и пружина подгоняет первый шток в безопасное положение.
[0014] Фиг. 1 иллюстрирует пример бесперебойного устройства 100 для использования с линейным двигателем 102. В примере бесперебойное устройство 100 содержит механизм сцепления 104 для функционального соединения первого штока 106 устройства 108, управляемого линейным двигателем 102, со вторым штоком 110 линейного двигателя 102. Линейный двигатель 102 может быть электрическим линейным двигателем, содержащим электрический двигатель (не изображено) и трансмиссию (например, зубчатую передачу) (не изображено). Механизм сцепления 104 содержит раму 112. В примере, изображенном на Фиг. 1, рама 112 прикреплена к первому штоку 106 устройства 108. Однако, как описано ниже более подробно, рама 112 может прикрепляться ко второму штоку 110 линейного двигателя 102 в некоторых примерах реализации бесперебойного устройства 100. В иллюстрированном примере на Фиг.1 устройство 108 является клапаном 108. Однако в примере бесперебойное устройство 100 может быть использовано с другими устройствами без выхода за пределы объема данного изобретения. На Фиг. 1 первый шток 106 прикреплен к элементу регулятора потока (например, затвору с клапаном) (не изображено) в клапане 108. Первый зажим 114 и второй зажим 116 подвижно прикреплены (например, соединены шарнирно, соединены с возможностью скольжения и т.д.) к раме 112. Исполнительное устройство (например, электромагнит) 118 размещено между соответствующими концами 120 и 122 первого зажима 114 и второго зажима 116. Зажимы 114 и 116 в примере бесперебойного устройства 100, изображенные на Фиг.1, сцепляемые вторым штоком 110 линейного двигателя 102. Как описано ниже более подробно, зажимы 112 могут сцеплять первый шток 110 в некоторых примерах реализации бесперебойного устройства 100. В примере, изображенном на Фиг. 1, пружина 124 сжата между корпусом 126 линейного двигателя 102 и рамой 112 для подгонки первого штока 106 в безопасное положение, и безопасным положением, проиллюстрированным в примере, является полностью закрытое положение. Полый цилиндрический корпус 128 прикреплен к корпусу 126 линейного двигателя 102 и клапану 108 для по меньшей мере частичного размещения в корпусе бесперебойного устройства 100.
[0015] Альтернативно, безопасным положением может быть полностью открытое положение. В этом случае, в примере бесперебойное устройство 100 может перемещать первый шток 106 устройства 108 в открытое безопасное положение, сконфигурированное пружинной 124, находящейся в растянутом положении, и прикрепленной к раме 112 и корпусу 126 линейного двигателя 102. Альтернативно, пружина 124 может быть сжата между устройством 108 и рамой 112 для обеспечения полностью открытого безопасного положения. Как описано более детально ниже, в примере на Фиг.1, зажимы 114 и 116 сцепляют второй шток 110 для запуска линейного двигателя 102 для управления устройством 108 и расцепляют второй шток 110, давая возможность пружине 124 перемещать первый шток 106 в безопасное положение.
[0016] Фиг. 2 иллюстрирует пример бесперебойного устройства 100 на Фиг.1 в увеличенном виде. Однако на Фиг. 2 не показана пружина 124. Рама 112 прикреплена к первому штоку 106 в центральной точке 200 основания 202 рамы 112. Рама 112 очерчивает по существу квадратное или прямоугольное отверстие 204, которое проходит через раму 112 в направлении, перпендикулярном к продольной оси первого штока 106. Зазор 206 в равной степени делит часть рамы 112, противоположную основанию 202, предусматривая первую часть опоры 208 и вторую часть опоры 210. Каждая часть опоры 208 и 210 содержит канал 212 и 213, прилегающий к зазору 206. Вышеупомянутая форма рамы 112 представлена только в качестве примера, и, таки образом, другие формы могут быть использованы без выхода за пределы объема этого изобретения.
[0017] Каждый первый зажим 114 и второй зажим 116 частично расположены в одном из каналов 212 и 213 и подвижно прикреплены к паре противоположных стенок 214 и 215. Каждый зажим 114 и 116, изображенный на Фиг. 2, шарнирно прикреплен к одной паре противоположных стенок 214 и 215. В некоторых примерах, каждый зажим 114 и 116 прикреплен скользящим к одной паре противоположных стенок 214 и 215. Зажимы 114 и 116 содержат соответствующие элементы рычага 216 и 218. Элементы рычага 216 и 218 присоединены к опорным элементам 220 и 222. Опорные элементы 220 и 222 изогнуты по направлению друг другу в координатах заданного положения на Фиг. 2 и удерживают зажимы 114 и 116 на частях опор 208 и 210 рамы 112. Дополнительно, зажимы 114 и 116 содержат зажимающие элементы 224 и 226, присоединенные к опорным элементам 220 и 222. Продольные оси зажимающих элементов 224 и 226 по существу параллельны продольной оси соответствующих элементов рычага 216 и 218 зажимов 114 и 116. Вышеупомянутая форма каждого зажима 114 и 116 представлена только одним примером и, таким образом, другие формы могут быть использованы без выхода за пределы объема этого изобретения. Как описано ниже более подробно, зажимы 114 и 116 подогнаны в сцепление с первым или вторым штоком 110 исполнительным устройством 118, размещенным между концами 120 и 122 элементов рычага 216 и 218 зажимов 114 и 116.
[0018] Элементы рычага 216 и 218 зажимов 114 и 116 расположены в отверстии 204, и зажимающие элементы 224 и 226 зажимов 114 и 116, по меньшей мере, частично расположены на внешней поверхности рамы 112 для сцепления со вторым штокам 110. Каждый зажим 114 и 116 может быть прикреплен к раме 112 с помощью соответственных вертикальных цапф 232 и 234, проходящих через части опоры 208 и 210. Механическое преимущество зажимов 114 и 116 может быть задействовано положением вертикальных цапф 232 и 234 на зажимах 114 и 116. Например, сила, необходимая для подгонки зажимов 114 и 116в сцепление со вторым штоком 110, может увеличиваться, если вертикальные цапфы 232 и 234 размещены на зажимах 114 и 116 ближе к концам 120 и 122 зажимов 114 и 116, что показано на Фиг. 2.
[0019] Внешние поверхности 236 и 238 зажимных элементов 224 и 226 зажимов 114 и 116 обращены друг к другу, давая возможность зажимам 114 и 116 сжимать второй шток 110, когда исполнительное устройство 118 располагается между концами 120 и 122 элементов рычага 216 и 218 подгоняющие элементы рычага 216 и 218 наружно, и внешние поверхности 236 и 238 внутрь в сцепление со вторым штоком 110. Внешние поверхности 236 и 238 являются вогнутыми или изогнутыми к, по сути, соответственной внешней изогнутой поверхности 242 второго штока 110. Внешние поверхности 236 и 238 могут содержать мелкие зубья 240 и 241 и/или фрикционный материал (не изображено) для зажима второго штока 110. Внешняя изогнутая поверхность 242 второго штока 110 может также содержать мелкие зубья 244 для сцепления мелких зубьев 240 и 241 внешних поверхностей 238 и 238 и/или фрикционный материал для зажимания зажимов 114 и 116. Фрикционный материал может способствовать второму штоку 110 скользить по мере необходимости внутри захватывания зажимов 114 и 116 для ослабления колебаний устройства 108.
[0020] Исполнительное устройство 118, располагаемое между концами 120 и 122 элементов рычага 216 и 218 зажимов 114 и 116 в примере бесперебойного устройства 100, изображенное на Фиг. 2, является электрическим линейным электромагнитом 246. Однако другие примеры бесперебойного устройства 100 могут содержать исполнительные устройства, которые являются устройствами с пневматическим приводом. Электромагнит 246 содержит вытяжные сердечники 248 и 250, и каждый вытяжной сердечник 248 и 250 шарнирно присоединен к одному из зажимов 114 и 116. Вторая пружина 252 сжата между зажимами 114 и 116 для отклонения или подгонки зажимов 114 и 116 в сторону от второго штока 110. Как описано ниже более подробно, когда электроэнергия предоставляется к электромагниту 246, вытяжные сердечники 248 и 250 перемещаются в сторону от центра электромагнита 246 для подгонки зажимов 114 и 116 в сцепление со вторым штоком 110.
[0021] Фиг. 2 иллюстрирует зажимы 114 и 116 примера бесперебойного устройства 100, сцепляющие второй шток 110. Во время работы устройства 108, электромагнит 246 обеспечен электроэнергией, заставляющей перемещаться вытяжным сердечникам 248 и 250 электромагнита 246 в сторону центра электромагнита 246. В результате, вытяжные сердечники 248 и 250 подгоняют элемент рычага 216 и 218 каждого из зажимов 114 и 116 в сторону от электромагнита 246, вызывая вращение каждого из зажимов 114 и 116 вокруг соответствующей вертикальной цапфы 232 и 234 и сцепление второго штока 110. Когда зажимы 114 и 116 сцепляют второй шток 110, мелкие зубья 240 и 241 каждой внешней поверхности 236 и 238 сцепляют мелкие зубья 244 второго штока 110. В то время как зажимы 114 и 116 сцепляют второй шток 110, линейный двигатель 102 может управлять устройством 108.
[0022] Фиг. 3 иллюстрирует зажимы 114 и 116 примера бесперебойного устройства 100 на Фиг. 1 и 2, находящиеся в расцепление со вторым штоком 110. На Фиг. 3 не изображена пружина 124 для подгонки первого штока 106 в безопасное положение. Когда электропитание снимается с линейного двигателя 102, электрический двигатель в линейном двигателе 102 может удерживать второй шток 110 в его последнем положении. По существу в то же время снимается электроэнергия с электромагнита 246, вызывая остановку вытяжных сердечников 248 и 250 электромагнита 246 для остановки подгонки зажимов 114 и 116 в сторону электромагнита 246 и в сцепление со вторым штоком 110. После чего вторая пружина 252 вызывает расцепление зажимов 114 и 116 от второго штока 110. После того как зажимы 114 и 116 расцепляют второй шток 110, пружина 124 перемещает первый шток 106 в безопасное положении (например, полностью закрытое положение). На фиг. 3, первый шток 106 находится в полностью закрытом безопасном положении.
[0023] В примере бесперебойное устройство 100 может также перемещать первый шток 106 в безопасное положение в ответ на снижение электропитания. Датчик (не изображен) может быть прикреплен к источнику питания (не изображено) для обнаружения значения мощности, предоставляемой источником питания к линейному двигателю 102. Датчик может передавать значение мощности к регулятору (не изображено), присоединенному к электромагниту 246. Если мощность, подаваемая источником питания к линейному двигателю 102, падает ниже порогового уровня, регулятор посылает сигнал к электромагниту 246, указывая электромагниту 246 остановить подгонку сцепления зажимов 114 и 118 со вторым штоком 110. В результате, вторая пружина 252 вызывает расцепление зажимов 114и 116 от второго штока 110, и пружина 124 перемещает первый шток 106 в безопасное положение.
[0024] Когда достаточная мощность восстанавливается на линейном двигателе 102, второй шток 110 может быть перемещен к соответственному безопасному положению (например, полностью открытому, полностью закрытому и т.д.) для выравнивания мелких зубцов 244 второго штока 110 с мелкими зубцами 240 и 241 зажимов 114 и 116. После того как положение второго штока 110 соответствует безопасному положению, мощность восстанавливается на электромагните 246, для подгонки к сцеплению зажимов 114 и 116 со вторым штоком 110. После чего линейный двигатель 102 может управлять устройством 108.
[0025] Фиг. 4 и 5 изображают другой пример реализации бесперебойного устройства 100. В примере бесперебойного устройства 100, изображенного на Фиг. 4, рама 112 прикреплена ко второму штоку 400 линейного двигателя 402, и электромагнит 246 подгоняет в сцепление зажимов 114 и 116 с первым штоком 404 устройства 406. Первый шток 404 содержит мелкие зубья 410 для зажимания мелких зубьев 240 и 241 зажимов 114 и 116. Первый шток 404 также содержит основание 408. В качестве примера основание 408 может быть в виде пластины, штифта или любого подходящего опорного механизма для пружины 124. В примере на Фиг.4 пружина 124 сжата между рамой 112 и основанием 408 для подгонки первого штока 404 в полностью закрытое безопасное положение. В некоторых примерах внешние стенки корпуса 128 могут содержать выступы для поддерживания пружины 124, и пружина 124 может быть сжата между выступами и основанием 408 для подгонки первого штока 404 в полностью закрытое безопасное положение. В некоторых примерах пружина 124 может быть растянута между основанием 408 и устройством 406 для подгонки первого штока 404 в полностью закрытое безопасное положение.
[0026] Фиг. 5 иллюстрирует зажимы 114 и 116 примера бесперебойного устройства 100, находящиеся в расцеплении с первым штоком 404. В результате, пружина 124 (не изображена) перемещает первый шток 404 сверху вниз в координатах заданного положения на Фиг. 5. Таким образом, первый шток 404 в примере на Фиг. 5 находится в полностью закрытом безопасном положении.
[0027] Бесперебойной устройство 100, изображенное на Фиг. 4 и 5, может также перемещать первый шток 404 в полностью открытое безопасное положение. В таких примерах пружина 124 сжата между устройством 406 и основанием 408 для подгонки основания 408 и, таким образом, первого штока 404 в полностью открытое безопасное положение. В некоторых примерах пружина 124 растянута между рамой 112 и основанием 408 для подгонки первого штока 404 в полностью открытое безопасное положение.
[0028] Несмотря на то, что здесь были описаны некоторые примеры устройства, охваченный объем данного патента не ограничен ими. Напротив, данный патент охватывает все устройства, входящие в объем формулы данного патента.