ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД СО СТРУЙНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ДЛЯ ШАРОВЫХ КРАНОВ ТРУБОПРОВОДОВ (ВАРИАНТЫ)
AIR-OPERATED DRIVE WITH JET ACTUATOR FOR PIPELINE BALL VALVES (VERSIONS)

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области пневмомашиностроения, в частности к механизмам, предназначенным для осуществления перестановки следящего и программного управления регулирующими органами запорной и регулирующей арматуры, в частности шаровых кранов газопроводов.
Предшествующий уровень техники
Известен привод с поршневым двигателем, содержащий пневмоцилиндры с поршнями, поворотный механизм, конечные выключатели (см., например, А.Ф.Гуревич и др. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов. - Л.: Недра, 1988 г., стр.346). Техническими недостатками этого привода являются: наличие второго рабочего тела (масла или специальной жидкости); наличие подвижных трущихся уплотнений, снижающих надежность и ресурс привода.
Известен пневматический привод со струйным двигателем (патент РФ №2131065 «Пневматический привод Саяпина и электропневматическое управляющее устройство»), содержащий электропневматическое устройство, пневматический струйный двигатель, кулисно-винтовой поворотный механизм, устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода. Техническими недостатками данной конструкции является, в частности, возможность проскальзывания деталей устройства поглощения кинетической энергии относительно друг друга при начале движения, при остановке, что приводит к износу деталей и нежелательному повышению температуры элементов конструкции.
Раскрытие сущности изобретения
Технической задачей изобретения является создание пневматического привода для шаровых кранов газопроводов, имеющего повышенную надежность, долговечность и пожаровзрывобезопасность. Эта техническая задача решается за счет того, что в пневмоприводе со струйным двигателем, включающем в себя последовательно соединенные устройство управления, струйный двигатель, редуктор, кулисно-винтовой механизм, содержащий ходовой винт, ходовую гайку, кулису, жестко соединенную с выходным валом привода, устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, содержащее корпус, упругий элемент в виде пакета тарельчатых пружин, причем пакет тарельчатых пружин размещен в корпусе между двумя дисками с внутренними осевыми отверстиями, при этом диски внешними краями подвижно соединены с внутренними буртиками корпуса, а внутренними краями - с внешними буртиками центральной втулки, жестко соединенной с внешними кольцами двустороннего упорного шарикоподшипника, внутреннее кольцо которого жестко соединено с ходовым винтом, при этом диски соединены с корпусом и центральной втулкой с возможностью их взаимного ограниченного осевого перемещения и без возможности взаимного углового смещения.
Во втором варианте эта техническая задача решается за счет того, что пакет тарельчатых пружин размещен в корпусе между двумя дисками с внутренними осевыми отверстиями, при этом диски внешними краями подвижно соединены с внутренними буртиками корпуса, а внутренними краями - с внешними буртиками фигурной втулки, жестко соединенной с одним из колец одного из двух упорных шарикоподшипников, вторые кольца которых жестко соединены с фигурной втулкой, жестко соединенной с ходовым винтом, при этом диски соединены с корпусом и фигурной втулкой с возможностью их взаимного ограниченного осевого перемещения и без возможности их взаимного углового смещения.
В третьем варианте эта техническая задача решается за счет того, что пакет тарельчатых пружин размещен в корпусе между двумя дисками с внутренними осевыми отверстиями, при этом диски внешними краями подвижно соединены с внутренними буртиками корпуса, а внутренними краями - с внешними буртиками промежуточной втулки, каждый конец которой соединен жестко с одним из колец одного из упорных шарикоподшипников, при этом вторые кольца упорных шарикоподшипников жестко соединены с осевой втулкой, расположенной соосно с промежуточной втулкой и имеющей возможность незначительного осевого перемещения (люфта) относительно промежуточной втулки и при этом жестко соединенной с ходовым винтом, при этом диски соединены с корпусом и промежуточной втулкой с возможностью взаимного ограниченного осевого перемещения и без возможности их взаимного углового смещения.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в следующем.
Повышение надежности, долговечности и пожаровзрывобезопасности привода достигается за счет того, что пакет тарельчатых пружин размещен в корпусе между двумя дисками с внутренними осевыми отверстиями, при этом диски внешними краями подвижно соединены с внутренними буртиками корпуса, а внутренними краями - с внешними буртиками центральной втулки, жестко соединенной с внешними кольцами двустороннего упорного шарикоподшипника, внутреннее кольцо которого жестко соединено с ходовым винтом, при этом диски соединены с корпусом и центральной втулкой с возможностью их взаимного ограниченного осевого перемещения и без возможности взаимного углового смещения.
Во втором варианте - за счет того, что пакет тарельчатых пружин размещен в корпусе между двумя дисками с внутренними осевыми отверстиями, при этом диски внешними краями подвижно соединены с внутренними буртиками корпуса, а внутренними краями - с внешними буртиками фигурной втулки, жестко соединенной с одним из колец одного из двух упорных шарикоподшипников, вторые кольца которых жестко соединены с фигурной втулкой, жестко соединенной с ходовым винтом, при этом диски соединены с корпусом и фигурной втулкой с возможностью их взаимного ограниченного осевого перемещения и без возможности их взаимного углового смещения.
В третем варианте - за счет того, что пакет тарельчатых пружин размещен в корпусе между двумя дисками с внутренними осевыми отверстиями, при этом диски внешними краями подвижно соединены с внутренними буртиками корпуса, а внутренними краями - с внешними буртиками промежуточной втулки, каждый конец которой соединен жестко с одним из колец одного из упорных шарикоподшипников, при этом вторые кольца упорных шарикоподшипников жестко соединены с осевой втулкой, расположенной соосно с промежуточной втулкой и имеющей возможность незначительного осевого перемещения (люфта) относительно промежуточной втулки и при этом жестко соединенной с ходовым винтом, при этом диски соединены с корпусом и промежуточной втулкой с возможностью взаимного ограниченного осевого перемещения и без возможности их взаимного углового смещения.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется далее описанием примера осуществления со ссылкой на чертежи, где:
- на Фиг.1 изображена схема пневматического привода;
- на Фиг.2 изображена схема устройства поглощения кинетической энергии подвижных частей привода (первый вариант);
- на Фиг.3 изображена схема второго варианта устройства;
- на Фиг.4 изображена схема третьего варианта устройства.
Варианты осуществления изобретения
Пневматический привод (Фиг.1) содержит последовательно соединенные устройство управления 1 струйным двигателем 2, редуктор 3, кулисно-винтовой механизм 4, ходовой винт 5, ходовую гайку 6, кулису 7, выходной вал привода 8, устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода 9 с корпусом 10 (см. Фиг.2, 3, 4). Устройство 9 содержит также пакет тарельчатых пружин 11 и диски 12 и 14. Кроме того, устройство содержит в первом варианте (Фиг.2) центральную втулку 26, жестко соединенную с внешними кольцами двустороннего упорного шарикоподшипника 18, внутреннее кольцо которого жестко связано с ходовым винтом 5. Диски 12, 14 установлены с возможностью их ограниченного осевого перемещения относительно корпуса 10 и центральной втулки 16, но без возможности углового смещения относительно этих деталей.
Во втором варианте (Фиг.3) устройство 9 содержит, помимо корпуса 10, пакета тарельчатых пружин 11 и дисков 12, 14, еще фигурную втулку 21, жестко соединенную с одним из колец двух упорных шарикоподшипников 22 и 23. Вторые кольца подшипников жестко связаны с винтовой втулкой 25, жестко связанной с ходовым винтом 5. Диски 12, 14 установлены с возможностью их ограниченного осевого перемещения относительно корпуса 10 и фигурной втулки 21, но без возможности их углового смещения относительно этих деталей.
В третьем варианте (Фиг.14) устройство 9 содержит, помимо корпуса 10, пакета тарельчатых пружин 11 и дисков 12, 14, промежуточную втулку 31, каждый конец которой соединен жестко с одним из колец одного из упорных шарикоподшипников 32, 33, при этом вторые кольца этих шарикоподшипников жестко соединены с осевой втулкой 35, расположенной соосно с промежуточной втулкой 31 и имеющей возможность незначительного осевого перемещения (люфта) относительно промежуточной втулки 31 и при этом жестко связанной с ходовым винтом 5. Диски 12, 14 установлены с возможностью их ограниченного осевого перемещения относительно корпуса 10 и промежуточной втулки 31, но без возможности углового смещения относительно этих деталей.
Работа привода
Пневматический привод и устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода работает следующим образом.
При поступлении управляющего сигнала от устройства управления 1 сжатый газ от источника энергии с давлением Р поступает в струйный двигатель 2, ротор которого начинает вращаться. Вращение ротора через шестеренный редуктор 3 передается ходовому винту 5. При вращении винта 5 ходовая гайка 6 перемещается вдоль оси винта и через кулису 7 поворачивает выходной вал 8 привода. При приходе кулисы в новое крайнее положение кулиса останавливается на упоре, при этом останавливается и ходовая гайка и отключается подача сжатого газа в двигатель. Однако ротор двигателя, шестерни редуктора, ходовой винт 15 продолжают вращаться по инерции. Ходовой винт 5, вращаясь в остановившейся ходовой гайке, перемещается вдоль своей оси. При этом ходовой винт (Фиг.2) через среднее кольцо подшипника 18, через шарики и правое кольцо подшипника перемещает втулку 10 и через диск 12 сжимает пакет пружин 11 до тех пор, пока вся кинетическая энергия подвижных частей не преобразуется в потенциальную энергию сжатых пружин. Так как диск 12 установлен без возможности углового смещения относительно корпуса 10 и относительно центральной втулки 16 (например, с помощью направляющих стержней, на схемах не показаны), втулка 16 и диски поворачиваться вокруг оси не могут, что устраняет опасность нагрева деталей.
При движении в противоположную сторону сжатие пакета пружин происходит через диск 14. Варианты 2 и 3 возможно использовать в случае больших нагрузок, когда стандартные двусторонние упорные шарикоподшипники применять невозможно или затруднительно. Во втором и третьем вариантах сжатие пакета пружин происходит, соответственно, через втулку 25, подшипники 22, 23 и втулку 21. В третьем варианте сжатие пакета пружин происходит через осевую втулку 31, подшипники 32 и 33, диски 12 и 14.