ДВУХСКОРОСТНОЙ РУЧНОЙ ПРИВОД ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ
TWO-SPEED MANUAL DRIVE OF SHUT-OFF VALVES

Изобретение относится к механическим средствам управления зубчатыми передачами и может применяться в области химического и нефтегазового машиностроения при изготовлении двухскоростных приводов трубопроводной запорной арматуры.
Из уровня техники известен двухскоростной ручной привод запорной трубопроводной арматуры (RU 2343329 C2, МПК F16K 31/53. опубл. 10.01.2009), содержащий корпус, крышку, жестко связанную с маховиком, планетарный механизм и переключатель скорости, выполненный в виде поворотного рычага, взаимодействующего с пазами на водиле и фланце солнечной шестерни планетарного механизма.
Недостатками привода являются его сложность, обусловленная наличием большого числа зубчатых колес и сложного в изготовлении переключателя скорости, а также невозможность автоматического переключения скорости планетарного механизма с жесткими элементами, что требует выполнения специальной операции переключения.
Наиболее близким к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан двухскоростной ручной привод запорной арматуры с автоматическим переключением скоростей (RU 2659681 C1, МПК F16K 31/53, опубл. 03.07.2018). Привод содержит корпус; маховик, жестко связанный с ведущим валом; установленный на ведущем валу цилиндрический ролик; неподвижное колесо с внешними зубьями; подвижное колесо с внутренними зубьями, посаженное свободно на цилиндрический ролик и соединенное посредством гибких стержней с ведомым звеном.
Недостатком конструкции привода является его низкая нагрузочная способность, ограниченная прочностью гибких стержней.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение нагрузочной способности механизма.
Для решения поставленной задачи в двухскоростном ручном приводе запорной арматуры, содержащем корпус; маховик, жестко связанный с ведущим валом; установленный на ведущем валу цилиндрический ролик; неподвижное колесо с внешними зубьями; подвижное колесо с внутренними зубьями, посаженное свободно на цилиндрический ролик и соединенное посредством гибких стержней с ведомым звеном, ведомое звено снабжено жестко установленными в нем пальцами, а подвижное колесо с внутренними зубьями выполнено с отверстиями, диаметр которых превышает диаметр расположенных в них пальцев на два межосевых расстояния неподвижного колеса с внешними зубьями и подвижного колеса с внутренними зубьями.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой совокупностью признаков привода, является повышение нагрузочной способности механизма, что достигается установкой в ведомом звене пальцев и выполнением подвижного колеса с внутренними зубьями с отверстиями.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид двухскоростного ручного привода запорной арматуры в разрезе при работе в режиме передачи движения от маховика к ведомому звену непосредственно через гибкие стержни; на фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - общий вид двухскоростного ручного привода запорной арматуры в разрезе при передаче движения посредством зубчатого зацепления и работе механизма в режиме редуктора; на фиг. 4 - вид по Б-Б на фиг. 3.
Конструкция двухскоростного ручного привода запорной арматуры поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид двухскоростного ручного привода запорной арматуры в разрезе при работе в режиме передачи движения от маховика к ведомому звену непосредственно через гибкие стержни; на фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - общий вид двухскоростного ручного привода запорной арматуры в разрезе при передаче движения посредством зубчатого зацепления и работе механизма в режиме редуктора; на фиг. 4 - вид по Б-Б на фиг. 3.
Двухскоростной ручной привод запорной арматуры содержит корпус 1, неподвижное колесо с внешними зубьями 2, маховик 3, крепежный болт 4, подвижное колесо с внутренними зубьями 5, ступицу подвижного колеса с внутренними зубьями 6, цилиндрический ролик 7, ведущий вал 8, гибкие стержни 9, ведомое звено 10, пальцы 11 и подшипник скольжения 12.
Неподвижное колесо с внешними зубьями 2 выполнено за одно целое с крышкой. Ступица подвижного колеса с внутренними зубьями 6 содержит центральное цилиндрическое отверстие, продольный цилиндрический паз, глубина которого равна межосевому расстоянию неподвижного колеса с внешними зубьями 2 и подвижного колеса с внутренними зубьями 5, и отверстия под гибкие стержни 9 и пальцы 11. Цилиндрический ролик 7 имеет диаметр, в четыре раза превышающий межосевое расстояние неподвижного колеса с внешними зубьями 2 и подвижного колеса с внутренними зубьями 5. Ведущий вал 8 выполнен с продольным цилиндрическим пазом, радиус которого равен радиусам цилиндрического ролика 7 и продольного паза ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6, а глубина равна радиусу цилиндрического ролика 7. Диаметр посадочной поверхности ведущего вала 8 меньше диаметра центрального цилиндрического отверстия ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6 на два межосевых расстояния неподвижного колеса с внешними зубьями 2 и подвижного колеса с внутренними зубьями 5. Ведомое звено 10 содержит отверстия для неподвижного расположения в них гибких стержней 9 и пальцев 11. Диаметр отверстий в ступице подвижного колеса с внутренними зубьями 6 для расположения гибких стержней 9 равен диаметру гибких стержней 9, а диаметр отверстий для расположения пальцев 11 больше диаметра пальцев 11 на два межосевых расстояния неподвижного колеса с внешними зубьями 2 и подвижного колеса с внутренними зубьями 5.
Подвижное колесо с внутренними зубьями 5 жестко соединено с его ступицей 6. Неподвижное колесо с внешними зубьями 2 расположено соосно с ведущим валом 8 и ведомым звеном 10. Цилиндрический ролик 7 вставлен в продольный цилиндрический паз ведущего вала 8. Гибкие стержни 9 и пальцы 11 установлены с натягом в отверстиях ведомого звена 10. Ступица подвижного колеса с внутренними зубьями 6 посажена на гибкие стержни 9 и пальцы 11. Ведомое звено 10 установлено посредством подшипника скольжения 12 в корпусе 1.
Сборка двухскоростного ручного привода запорной арматуры осуществляется в следующей последовательности.
В корпус 1 сажается подшипник скольжения 12, в котором располагается ведомое звено 10. Подвижное колесо с внутренними зубьями 5 устанавливается и закрепляется на его ступице 6. В отверстия ведомого звена 10 устанавливаются неподвижно гибкие стержни 9 и пальцы 11. Ступица подвижного колеса с внутренними зубьями 6 сажается отверстиями на гибкие стержни 9 и пальцы 11. Цилиндрический ролик 7 вставляется в продольный цилиндрический паз ведущего вала 8. Ведущий вал 8 вводится в посадочное отверстие ведомого звена 10 так, чтобы ролик 7 вошел в продольный цилиндрический паз ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6. Неподвижное колесо с внешними зубьями 2 сажается одновременно на ведущий вал 8 и в корпус 1и закрепляется в нем крепежным болтом 4. Затем на ведущий вал 8 сажается и закрепляется на нем маховик 3.
Для предотвращения заклинивания привода в момент переключения его на меньшую скорость и повышения надежности работы механизма головки внешних зубьев неподвижного колеса 2 и внутренних зубьев подвижного колеса 5 могут быть выполнены скругленными.
Для снижения сил трения в зонах сопряжения пальцев 11 с цилиндрическими поверхностями ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6 и повышения за счет этого коэффициента полезного действия механизма пальцы 11 могут быть выполнены с установленными на них по скользящей посадке пластмассовыми кольцами, внешний диаметр которых меньше диаметра отверстий в ступице подвижного колеса с внутренними зубьями 6 на два межосевых расстояния неподвижного колеса с внешними зубьями 2 и подвижного колеса с внутренними зубьями 5.
Двухскоростной ручной привод запорной арматуры работает следующим образом.
При большой нагрузке на рабочем органе запорной арматуры (на фигурах условно не показан) для его страгивания в момент открытия задвижки вращение от маховика 3 передается ведущему валу 8 и установленному в нем цилиндрическому ролику 7, который давит на кромку продольного цилиндрического паза ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6 и смещает подвижное колесо с внутренними зубьями 5 в радиальном направлении. При этом цилиндрический ролик 7 выходит из продольного цилиндрического паза ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6, гибкие стержни 9 деформируются, подвижное колесо с внутренними зубьями 5 входит в зацепление с неподвижным колесом с внешними зубьями 2, а пальцы 11 входят в контакт с цилиндрическими поверхностями ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6, и при дальнейшем вращении маховика 3 и жестко связанного с ним ведущего вала 8 движение передается через подвижное колесо с внутренними зубьями 5, его ступицу 6 и пальцы 11 ведомому звену 10 и связанному с ним исполнительному механизму запорного органа (не показан) с увеличением крутящего момента. Привод в этом случае работает в режиме редуктора с передаточным отношением:
2
5
где Z - число внешних зубьев неподвижного колеса 2, Z - число внутренних зубьев подвижного колеса 5.
После страгивания рабочего органа крутящий момент снижается, вращение маховика 3 и связанного с ним ведущего вала 8 до положения, когда цилиндрический ролик 7 встанет напротив продольного цилиндрического паза ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6, приводит к тому, что гибкие стержни 9 выправляются, ступица подвижного колеса с внутренними зубьями 6 садится продольным цилиндрическим пазом на цилиндрический ролик 7, выводя подвижное колесо с внутренними зубьями 5 из зацепления с неподвижным колесом с внешними зубьями 2, и движение от маховика 3 и ведущего вала 8 передается непосредственно ведомому звену 10 и исполнительному механизму с передаточным отношением i=l, что увеличивает скорость перемещения запорного органа.
При закрытии задвижки вращательное движение от маховика 3 передается непосредственно ведомому звену 10 и исполнительному механизму с передаточным отношением, равным единице, до соприкосновения запорного органа с корпусными деталями арматуры (не показаны). При дальнейшем вращении маховика 3 момент на ведущем валу 8 возрастает до тех пор пока ролик 7 не выйдет из продольного цилиндрического паза ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6, приводя к деформации гибкие стержни 9 и вхождению подвижного колеса с внутренними зубьями 5 в зацепление с неподвижным колесом с внешними зубьями 2. Передача вращательного движения после этого происходит с увеличением крутящего момента, обеспечивая полное закрытие запорного органа.
Таким образом, выполнение привода с жестко установленными в ведомом звене 10 пальцами 11 и с отверстиями в ступице подвижного колеса с внутренними зубьями 6 позволяет при большой нагрузке передавать движение от ведущего вала 8 к ведомому звену 10 через пальцы 11, обладающие большей прочностью, чем гибкие стержни 9, в результате чего возрастает нагрузочная способность привода запорной арматуры.
Выполнение головок зубьев неподвижного колеса с внешними зубьями 2 и подвижного колеса с внутренними зубьями 5 скругленными предотвращает заклинивание привода и повышает надежность его работы, а выполнение пальцев 11 с установленными на них по скользящей посадке пластмассовыми кольцами позволяет снизить силы трения в зонах сопряжения пальцев 11 с цилиндрическими поверхностями ступицы подвижного колеса с внутренними зубьями 6 и повысить за счет этого коэффициент полезного действия привода.