ЭЛЕКТРОПРИВОДНАЯ ЗАДВИЖКА

Полезная модель относится к области арматурного нефтяного и химического машиностроения и может быть использована в качестве запорного устройства на нефте- и водопроводах и для перекрытия устьевой арматуры скважин при добыче нефти.
Известна (RU 54646 U1) задвижка, содержащая корпус, состоящий из двух полукорпусов, разделенных распорным кольцом, с установленными в них седлами с проходными каналами, между полукорпусами с возможностью поворота вокруг своей оси размещен дисковый шибер с зубчатым венцом и с проходными отверстиями разного диаметра, которые при повороте дискового шибера поочередно совмещаются с проходными каналами в седлах, вал-шестерню, причем распорное кольцо выполнено с секторным вырезом, в котором установлена зубчатая или червячная передача, соединенная с валом-шестерней и зубчатым венцом дискового шибера.
В техническом решении этой задвижки не предусмотрены конструктивные особенности, направленные на обеспечении установки на задвижку электропривода.
Известны конструкции различные электроприводов запорной арматуры.
Электропривод запорной арматуры (RU 2170871 С1) содержит электродвигатель, редуктор, основной планетарный механизм с водилом, замыкающий планетарный механизм, червячную передачу ручного управления, муфту свободного хода и фрикционную муфту с механизмом управления. Ось промежуточной шестерни замыкающего планетарного
механизма установлена неподвижно. Эпициклическое колесо замыкающего планетарного механизма соединено с обоймой муфты свободного хода через механизм управления фрикционной муфтой, а звездочка муфты свободного хода установлена на выходном валу основного планетарного механизма.
Электропривод (RU 2218504 С2) содержит электродвигатель, редуктор с зубчатыми и червячными передачами, планетарной передачей и механизм управления, выключающий электродвигатель при конечных положениях запорного органа задвижки и ограничивающий величину вращающего момента с помощью тарельчатых пружин. Планетарная передача расположена в кинематической цепи между червячными передачами основного и ручного приводов соосно с полым сквозным приводным валом, проходящим через червячное колесо основной червячной передачи, с возможностью его свободного относительного вращения, центральное колесо с внешними зубьями, с возможностью его самоустановки по зубьям сателлитов, зацепляющихся с центральным колесом с внутренними зубьями и наружным червячным венцом, и водило, имеющее на одном конце червяк червячной передачи, кинематически связанной с механизмом управления, а с другой - внутренние кулачки разгонной муфты, соединяющей водило и полый приводной вал. Такая конструкция электропривода позволяет передавать вращающий момент на приводной вал несколькими одинаковыми потоками мощности, уменьшает габариты и позволяет использовать электроприводы для работы как поворотными кранами, так и с выдвижными шпинделями, отпадает необходимость в применении муфты для переключения с автоматического на ручной режим работы.
Устройство управления электроприводом запорной арматуры (RU 2290745 С1) содержит бесконтактный коммутатор, оптомеханический датчик положения, блок крутящего момента, в котором крутящий момент определяется как функция тока статора асинхронного электродвигателя в
электроприводе, частоты вращения его ротора, частоты тока, датчик тока, задатчик положения. В устройстве частота вращения ротора асинхронного двигателя определяется по показаниям оптомеханического датчика положения.
Общим недостатком упомянутых конструкций электроприводов является то, что они не учитывают конструктивные особенности самой задвижки (шиберная с плоским шибером или дисковым шибером, клиновая и т.д.), тогда как учет конструктивных особенностей задвижек указывает на необходимость соответствующего изменения конструкции электропривода. Например, электропривод задвижек с выдвижным шпинделем будет отличен от электропривода задвижек с поворотным шпинделем или поворотным механизмом привода исполнительного устройства задвижки.
Существуют проблемы при выборе электропривода для задвижек (см. Филиппов Н.Г. «Проблемы выбора электроприводов для регулирующей трубопроводной арматуры», Арматуростроение, 2007, №3, с.57-60).
Техническим решением, наиболее близким к заявляемому, является задвижка (RU 59763 U1), содержащая разборный корпус, выполненный из двух полукорпусов с проходными каналами, распорное кольцо с вырезом, установленное между полукорпусами, дисковый шибер с наружным зубчатым венцом, имеющий по крайней мере одно перепускное отверстие для перепуска потока из проходного отверстия одного полукорпуса в другой и помещенный внутри распорного кольца между полукорпусами, уплотнения и приводной механизм шестеренного типа, взаимодействующий с зубчатым венцом дискового шибера и установленный в месте выреза распорного кольца на боковую площадку, выполненную на корпусе задвижки и распорном кольце, причем дополнительно:
- вырез на распорном кольце выполнен хордальным;
- плоскость площадки параллельна оси шибера;
- между приводным механизмом и установочной площадкой установлены регулировочные прокладки;
- задвижка содержит указатель совпадения осей перепускного отверстия и проходных каналов;
- дисковый шибер выполнен составным по крайней мере из двух частей, одной из которых является зубчатый венец.
Недостатком этой конструкции является то, что она не проработана в части конкретизации особенностей электропривода к задвижке с поворотным дисковым шибером.
Техническим результатом полезной модели является усовершенствование конструкции электроприводной задвижки.
Технический результат достигается тем, что в задвижке, содержащей разборный корпус, выполненный из двух полукорпусов с проходными каналами, распорное кольцо с вырезом, установленное между полукорпусами, дисковый шибер с наружным зубчатым венцом, имеющий по крайней мере одно перепускное отверстие для перепуска потока из проходного канала одного полукорпуса в другой и помещенный внутри распорного кольца между полукорпусами, приводной механизм, взаимодействующий с зубчатым венцом дискового шибера и установленный в месте выреза распорного кольца на боковую площадку, выполненную на корпусе задвижки и распорном кольце, и уплотнения, на корпус приводного механизма установлен электродвигатель, вал которого кинематически сообщен с шестерней приводного механизма, взаимодействующей с зубчатым венцом шибера, шестерня приводного механизма выполнена в виде червяка, а в качестве электродвигателя применен шаговый электродвигатель, причем дополнительно:
- в качестве шагового электродвигателя применен электродвигатель с числом шагов, кратным величине угла поворота шибера задвижки между двумя фиксированными рабочими положениями шибера, например, положениями «открыто» и «закрыто»;
- шаговый электродвигатель сообщен линией связи с дистанционно управляемым контроллером;
- задвижка содержит датчик положения шибера, сообщенный линией связи с корректирующим блоком контроллера;
- задвижка снабжена механизмом ручного привода червяка, взаимодействующего с червяком посредством реверсивной муфты свободного хода;
- в кинематической связи электродвигателя с шестерней приводного механизма установлена предохранительная муфта;
- предохранительная муфта электрически соединена с пусковым реле электродвигателя.
На фиг.1 показан поперечный разрез задвижки, на фиг.2 показан общий вид задвижки с подключаемыми агрегатами и линиями связи.
Задвижка содержит два полукорпуса 1 с проходными каналами 2, между которыми установлено распорное кольцо 3 с хордальным вырезом, которые посредством резьбового соединения 4 образуют корпус задвижки. Внутри корпусной полости, образованной полукорпусами 1 и распорным кольцом 3, установлен дисковый шибер 5 с зубчатым венцом 6 и штуцером 7, который при открытом положении задвижки соединяет проходные каналы 2 полукорпусов 1 между собой. Дисковый шибер 5 является поворотным на оси 8. Дисковый шибер может содержать один или несколько штуцеров 7 разного проходного диаметра, установленных друг от друга на равном угловом расстоянии.
В месте выреза распорного кольца 3 на корпусе задвижки выполнена боковая площадка 9, плоскость которого параллельна оси шибера 5 и на которую установлен приводной механизм 10, внутри корпуса 11 которого размещен червяк 12, взаимодействующий с зубчатым венцом 6 дискового шибера 5. К одному выходному концу червяка 12 присоединен механизм ручного привода 13, включающий в себя реверсивную муфту свободного хода 14 и рукоятку 15.
На корпус приводного механизма 10 установлен шаговый электродвигатель 16, вал которого через узел кинематической связи 17 присоединен к червяку 12. Узел кинематической связи 17 содержит предохранительную муфту 18.
Применение шагового электродвигателя предпочтительно по следующим обстоятельствам: более низкая цена по сравнению с асинхронными аналогами (в 1,5-2 раза дешевле), лучшей приспособленностью и управляемостью применительно к электроприводам запорной арматуры.
Задвижка содержит следующие электрические линии связи: коммутационная коробка 19 шагового электродвигателя 16 линией связи 20 соединена с пусковым реле 21, датчик положения шибера 22 соединен линией связи 23 с контроллером 24, контроллер 24 соединен линией связи 25 с пусковым реле 21, пусковое реле 21 соединено линией связи 26 с источником электропитания 27, предохранительная муфта 18 соединена линией связи 28 с пусковым реле 21. Кроме этого, могут существовать и другие линии связи, например, линия связи предохранительной муфты 18 с контроллером 24 вместо линии связи муфты 18 с пусковым реле и т.д.
При работе задвижки с пульта управления 29 по соответствующей линии связи (радиосвязи 30, электросвязи 31 и т.д.) подается соответствующий
сигнал на контроллер 24. Контроллер 24 считывает информацию с датчика 22 о положении шибера 5, подает соответствующий сигнал на пусковое реле 21, с которого управляющий сигнал о необходимом количестве шагов поворота вала электродвигателя подается на коммутационную коробку 19. Количество шагов поворота вала электродвигателя 16 должно быть кратно углу поворота шибера 5 между двумя фиксированными положениями шибера 5, например, положениями «открыто» и «закрыто». Одновременно с датчика 22 отслеживается положение шибера 5, и при рассогласовании действительного положения шибера 5 и управляющего сигнала контроллера последний производит корректировку управляющего сигнала.
При срабатывании предохранительной муфты 18, например, при превышении крутящего момента сверх максимально допустимого, на пусковое реле или на контроллер подается обесточивающий сигнал на пусковое реле 21 (или на контроллер 24).