ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО ЗАПОРНОГО КЛАПАНА
ELECTRO-MECHANICAL DRIVE OF SAFETY SHUT-OFF VALVE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к арматуростроению, и может быть использовано в трубопроводах в качестве электромеханического привода запорного клапана, работающих в составе системы газоснабжения в режимах регулирования и перекрытия потока рабочей среды.
Известен клапан с электромеханическим приводом, содержащий электромагнит и пружину (АС СССР №1537944, кл. F16K 31/02 от 19.04.1988 г.).
Данный электромеханический привод позволяет повысить надежность работы клапана за счет уменьшения зависимости его расходной характеристики от значения и наличия перепада давления рабочей среды на запорном органе. Недостатками такого привода являются повышенное потребление электрической энергии, что может привести к перегреву электромагнита и ограниченный условный проход управляемой арматуры.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является электромеханический привод запорного клапана, содержащий основание, пружину и шток (Патент РФ №2302576, кл. F16K 31/42 от 24.03.2005 г.).
Данный электромеханический привод обеспечивает устойчивую фиксацию запорного клапана и устраняет вынужденные колебания. Недостатками такого привода являются повышенное потребление электрической энергии, что может привести к перегреву электромагнита, и ограниченный условный проход управляемой арматуры.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в увеличении функциональных характеристик и повышении надежности привода.
Поставленная задача решается за счет того, что в электромеханический привод предохранительного запорного клапана, содержащий основание, пружину и шток клапана, введены основной рычаг с жестко скрепленной на нем осью, которая установлена на закрепленную к основанию опору с возможностью его осевого перемещения, при этом на одном конце рычага установлен электромагнит, якорь которого соединен через серьгу с подпружиненным штоком привода, который через другую серьгу шарнирно соединен с фиксатором, вспомогательный рычаг, установленный на оси основного рычага, а на его другом конце закреплены фиксирующий палец и фиксатор ручной защелки, при этом рычаг однооборотного электрического механизма соединен с вспомогательным рычагом.
На фиг.1 приведен общий вид электромеханического привода предохранительного запорного клапана, на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.1 и на фиг.4 сечение по В-В на фиг.3, где а) открытое и б) закрытое положения клапана. На фиг.5-7 - взаимосвязь и взаимодействие элементов привода в исходном, открытом и закрытом положениях клапана.
Введены следующие обозначения: основание 1, опора 2, основной 3 и вспомогательный 4 рычаги, ось рычагов 5, шток привода 6, фиксатор ручной защелки 7, две серьги 8, однооборотный электрический механизм 9 с рычагом 10, электромагнит 11, фиксатор 12, фиксирующий палец 13, пружина 14 и шток клапана 15.
Привод смонтирован на основании 1 и содержит однооборотный электрический механизм 9 с рычагом 10, основной рычаг 3 с жестко укрепленной на нем осью 5, при помощи которой рычаг 3 установлен с возможностью осевого перемещения на опоре 2, закрепленной на основании 1. Соотношение плеч (на фиг.1 показаны направлением действия и точками приложения сил Fк и Fм) основного рычага 3 определяется крутящим моментом однооборотного электрического механизма 9 и требуемым усилием на шток клапана 15, задаваемый необходимым давлением рабочей среды и условным диаметром клапана. При этом плечи рычага 3 оптимально выбраны из соотношения 1:2, поскольку уменьшение этого соотношения приведет к увеличению установочной мощности двигателя однооборотного электрического механизма 9, а увеличение соотношения - к увеличению габаритов привода.
На одном конце рычага 3 консольно установлен электромагнит 11, якорь которого через серьгу 8 и подпружиненный шток привода 6 соединен с фиксатором 12, который имеет возможность при рабочем ходе якоря электромагнита 11 поворачиваться на угол 90 градусов, а обратный ход фиксатора обеспечивает пружина 14. На оси рычагов 5 установлен вспомогательный рычаг 4, который является связующим звеном между шарнирно соединенными основным рычагом 3 и рычагом 10 однооборотного электрического механизма 9. На конце вспомогательного рычага 4 соосно с фиксатором 12 установлены фиксатор ручной защелки 7 и палец 13, который при входе в гнездо фиксатора 12 поворачивает рычаг 10 для перевода клапана из закрытого положения в открытое положении клапана. Для передачи усилия от привода на шток клапана предусмотрена вторая серьга 8.
Электромеханический привод предохранительного запорного клапана работает следующим образом.
При подаче на однооборотный электрический механизм 9 напряжения питания двигатель механизма 9 при помощи рычага 10 устанавливает привод в исходное состояние, при котором запорный клапан закрыт, а механизм 9 обесточивается. При этом фиксирующий палец 13 находится в гнезде фиксатора 12 вспомогательного рычага 4 (фиг.4а и 5).
Затем подается напряжение питания на электромагнит 11 и однооборотный электрический механизм 9, якорь электромагнита 11 начинает втягиваться, поворачивая на угол 90 градусов через соединенные шток 6 и серьгу 8. За счет поворота фиксатора 12 основной 3 и вспомогательный 4 рычаги становятся кинематически связанными, поворачиваются вокруг оси 5, приводя клапан за счет вращения двигателя механизма 9 через соединенные другую серьгу 8 и штоком клапана 15 в состояние привода, при котором клапан открыт (фиг.6). При этом пружина клапана (условно не показана) сжимается.
Для закрытия клапана необходимо снять напряжение питания с электромагнита 11, при этом фиксирующий палец 13 выходит из зацепления с фиксатором 12, и за счет кинематической энергии пружины клапан закрывается (фиг.7).
Для закрытия запорного клапана вручную необходимо потянуть фиксатор ручной защелки 7, при этом также фиксирующий палец 13 выйдет из зацепления с фиксатором 12 и освободит вспомогательный рычаг 4.
Таким образом, предложенный электромеханический привод предохранительного запорного клапана позволяет увеличить функциональные характеристики за счет управления арматурой большего условного прохода, установленной на трубопроводах среднего и высокого давления, и повысить надежность за счет снижения потребляемой электрической энергии, что позволяет исключить перегрев электромагнита.