ПРИВОД ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
HYDRAULIC DRIVE FOR SHUTOFF AND CONTROL VALVES

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к запорно-регулирующей трубопроводной арматуре, предназначенной для перекрытия и регулирования потока проходящей среды, и может быть использовано при разработке приводов для запорно-регулирующей арматуры.
Известен привод гидравлический крана шарового, содержащий корпус, в котором установлен гидроцилиндр двустороннего действия с поршнем, снабженным штоком и разделяющим полость гидроцилиндра на поршневую и штоковую камеры, каждая из которых снабжена штуцером для подачи рабочего тела под давлением в полости гидроцилиндра. Поршень выполнен двусторонним и вместе со штоком закреплен на корпусе гидропривода неподвижно. Шток поршня с обеих сторон выполнен полым, с образованием внутри штока двух полостей, разделенных между собой глухой перемычкой, расположенной в районе поршня под его центральной частью. Одна полость внутри штока соединена с полостью поршневой камеры гидроцилиндра при помощи каналов, выполненных в стенке штока в районе поршня со стороны поршневой камеры. Другая полость внутри штока соединена с полостью штоковой камеры гидроцилиндра при помощи каналов, выполненных в стенке штока в районе поршня со стороны штоковой камеры. На концах штока установлены штуцеры для подвода рабочего тела в упомянутые камеры гидроцилиндра и его отвода. Гидроцилиндр выполнен с возможностью осевого перемещения по поршню, а на его поверхности размещена зубчатая рейка для взаимодействия с шестеренкой, размещенной в корпусе гидропривода и устанавливаемой на исполнительный механизм приводимого в действие агрегата. В торцевых стенках корпуса установлены с возможностью осевого перемещения упоры для ограничения хода цилиндра (Патент РФ №168587, заявка №2015144139 от 15.10.2015, МПК: F15B 15/06 - прототип).
Шестерня гидропривода устанавливается на исполнительный механизм приводимого в действие агрегата, например, на рабочий конец вала шарового крана, а сам гидропривод устанавливается на ответные места корпуса приводимого в действие шарового крана.
Для приведения во вращения шестеренки рабочая жидкость под давлением подается в одну из камер через штуцер. Рабочая жидкость под давлением заполняет камеру и начинает воздействовать на поршень. За счет того, что поршень вместе со штоком неподвижно закреплен на корпусе, начинает перемещаться гидроцилиндр с зубчатой рейкой. При осевом перемещении зубчатая рейка приводит во вращение шестерню, установленную на вал исполнительного механизма приводимого в действие агрегата. Рабочая жидкость, находящаяся в камере, расположенной с противоположной стороны поршня через каналы поступает внутрь штока и через штуцер выводится из указанной полости в гидравлическую систему гидропривода для дальнейшего использования. Для перемещения гидроцилиндра в обратную сторону рабочая жидкость под давлением подается в камеру с противоположной стороны поршня через штуцер.
Недостатками данной конструкции являются значительные габариты и вес изделия, большие размеры модуля зубчатой передачи, а соответственно, и самих деталей: рейки и шестерни из-за прямой передачи достаточно большого усилия, наличие крутящего момента на гидроцилиндре, требующего укрупнение направляющих деталей, а следовательно - утяжеление изделия. Указанные недостатки приводят к понижению точности передачи, что увеличивает диапазон погрешности крутящего момента выходного вала и. как следствие, - уменьшение надежности и долговечности изделия.
Задачей изобретения является уменьшение габаритных размеров привода, его массы, модуля зубчатой передачи, увеличение точности, надежности и долговечности изделия в целом.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном приводе гидравлическом запорно-регулирующей арматуры, содержащем корпус, в котором установлен гидроцилиндр двустороннего действия с поршнем, снабженным штоком, и разделяющим полость гидроцилиндра на поршневую и штоковую камеры, каждая из которых снабжена штуцером для подачи рабочего тела под давлением в полости гидроцилиндра, причем поршень выполнен двусторонним и вместе со штоком закреплен на корпусе гидропривода неподвижно, при этом шток поршня с обеих сторон выполнен полым, с образованием внутри штока двух полостей, разделенных между собой глухой перемычкой, расположенной в районе поршня под его центральной частью, причем указанные полости внутри штока соединены с полостями соответствующих упомянутых камер гидроцилиндра при помощи каналов, при этом на концах штока установлены штуцеры для подвода рабочего тела в упомянутые камеры гидроцилиндра и его отвода, а гидроцилиндр выполнен с возможностью осевого перемещения по поршню, причем на его поверхности размещена зубчатая рейка для взаимодействия с ответным элементом привода запорно-регулирующей арматуры, выполненным в виде геометрической фигуры с зубьями на ее периферийной части, размещенным в корпусе гидропривода и устанавливаемым на исполнительный механизм запорно-регулирующей арматуры, согласно изобретению, в корпусе гидропривода дополнительно соосно валу исполнительного механизма установлено две паразитных шестерни, при этом указанный ответный элемент привода выполнен в виде сектора зубчатого колеса, причем корпус упомянутого сектора разделен в продольном направлении на две изолированные части, скрепленные между собой через центральную часть указанного сектора, с образованием между ними профилированного радиального паза, при этом ответный элемент привода находится в зацеплении с указанными паразитными шестернями в любом положении исполнительного механизма, а в упомянутом пазу установлен указанный гидроцилиндр двустороннего действия с поршнем, причем зубчатая рейка, установленная на его корпусе, взаимодействует с центральной частью зубьев каждой паразитной шестерни, при этом периферийные части зубьев упомянутых паразитных шестерен взаимодействуют с зубьями упомянутых изолированных частей ответного элемента зубчатого колеса привода.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 показан продольный разрез предложенного привода, на фиг. 2 - показан поперечный разрез предложенного привода, на фиг. 3 - показан предложенный привод в аксонометрии.
Гидропривод содержит корпус 1, в котором установлен гидроцилиндр 2 двустороннего действия с поршнем 3, снабженным штоком 4. Поршень 3 разделяет полость гидроцилиндра на поршневую 5 и штоковую 6 камеры. Каждая из камер 5 и 6 снабжена штуцерами 7 и 8 соответственно, расположенными на концах штока 4, для подачи рабочего тела под давлением в полости указанных камер. Поршень 3 выполнен двусторонним и вместе со штоком 4 закреплен на корпусе 1 гидропривода неподвижно. Шток 4 поршня 3 с обеих сторон выполнен полым, с образованием внутри штока двух полостей 9 и 10, разделенных между собой глухой перемычкой 11, расположенной в районе поршня 3 под его центральной частью. Полость 9 внутри штока 4 соединена с полостью поршневой камеры 5 гидроцилиндра при помощи каналов 12, выполненных в стенке штока в районе поршня 3 со стороны поршневой камеры 5. Полость 10 внутри штока 4 соединена с полостью штоковой камеры 6 гидроцилиндра при помощи каналов 13, выполненных в стенке штока 4 в районе поршня 3 со стороны штоковой камеры 6. На концах штока 4 установлены штуцеры 7 и 8 для подвода/отвода рабочего тела из поршневой 5 и штоковой 6 камер гидроцилиндра соответственно. Гидроцилиндр 2 выполнен с возможностью осевого перемещения по поршню 3, а на его поверхности размещена зубчатая рейка 14 для взаимодействия с ответным элементом привода запорно-регулирующей арматуры 15. Ответный элемент привода 15 выполнен в виде сектора зубчатого колеса с зубьями на его периферийной части, размещен в корпусе 1 гидропривода и устанавливается на исполнительный механизм запорно-регулирующей арматуры 16. Для настройки величины хода гидроцилиндра 2, в торцевых стенках корпуса 1 установлены с возможностью осевого перемещения упоры 17.
В варианте исполнения, упоры 17 для ограничения хода гидроцилиндра 2 выполнены в виде колец 18, расположенных внутри корпуса 1 в его стенках на шпильках 20, расположенных внутри гильз 19, установленных при помощи резьбы в торцевых стенках корпуса, при этом концы упомянутых шпилек 20 установлены при помощи резьбы в указанных кольцах 18.
Паразитная шестерня 21 установлена в корпусе 1 гидропривода параллельно оси вала исполнительного механизма запорно-регулирующей арматуры 16 и смещена относительно оси ответного элемента привода 15. Компенсационная паразитная шестерня 22 размещена в корпусе 1 зеркально паразитной шестерне 1 относительно оси ответного элемента привода 15. Корпус и зубья ответного элемента привода 15 разделены в продольном направлении на две части пазом 23. Гидроцилиндр 2 установлен в пазу 23 ответного элемента привода 15. Зубчатая рейка 14 взаимодействует своими зубьями с центральными частями зубьев паразитной шестерни 21 и компенсационной паразитной шестерни 22. Периферийные части зубьев паразитной шестерни 21 и периферийные части зубьев компенсационной паразитной шестерни 22 взаимодействуют с зубьями ответного элемента привода 15.
Предложенный гидропривод работает следующим образом.
Предварительно ответный элемент привода 15 устанавливается на исполнительный механизм приводимой в действие запорно-регулирующей арматуры 16, а сам гидропривод устанавливается на ответные места корпуса приводимой в действие запорно-регулирующей арматуры 16.
Для приведения во вращения ответного элемента привода 15 рабочая жидкость под давлением подается в одну из камер 5 или 6, в данном случае в камеру 5 через штуцер 7. Рабочая жидкость под давлением заполняет камеру 5 и начинает воздействовать на поршень 3. За счет того что поршень 3 вместе со штоком 4 неподвижно закреплен на корпусе 1, а гидроцилиндр 2 выполнен с возможностью осевого перемещения по неподвижному штоку 4, начинает перемещаться гидроцилиндр 2 с зубчатой рейкой 14. При осевом перемещении зубчатая рейка 14 приводит во вращение паразитную шестерню 21 и компенсационную паразитную шестерню 22, которые вращают ответный элемент привода 15, установленный на вал исполнительного механизма приводимого в действие агрегата. Запирающий элемент начинает проворачиваться вокруг своей оси и открывает проходное сечение запорно-регулирующей арматуры 16.
Рабочая жидкость, находящаяся в камере 6, через каналы 13 поступает внутрь штока 4, в полость 10, и через штуцер 8 выводится из указанной полости в гидравлическую систему гидропривода для дальнейшего использования.
Для перемещения гидроцилиндра 2 в обратную сторону рабочая жидкость под давлением подается в камеру 6 через штуцер 8. Рабочая жидкость под давлением заполняет камеру 6 и начинает воздействовать на поршень 3. За счет того что поршень 3 вместе со штоком 4 неподвижно закреплен на корпусе 1, а гидроцилиндр 2 выполнен с возможностью осевого перемещения по неподвижному штоку 4, начинает перемещаться в обратную сторону гидроцилиндр 2 с зубчатой рейкой 14. При осевом перемещении зубчатая рейка 14 приводит во вращение паразитную шестерню 21 и компенсационную паразитную шестерню 22, которая вращает ответный элемент привода 15, установленный на вал исполнительного механизма приводимой в действие запорно-регулирующей арматуры 16. Запирающий элемент начинает проворачиваться вокруг своей оси и закрывает проходное сечение запорно-регулирующей арматуры 16. Рабочая жидкость, находящаяся в камере 5, через каналы 12 поступает внутрь штока 4, в полость 9 и через штуцер 7 выводится из указанной полости в гидравлическую систему гидропривода для дальнейшего использования.
При необходимости неоднократного открытия/закрытия запорно-регулирующей арматуры 16, процесс повторяется.
Настройка величины хода гидроцилиндра 2 осуществляется путем перемещения упоров 17 вправо/влево при ослабленных шпильках 20 вращением гильз 19 по часовой стрелке/против часовой стрелки с последующей их фиксацией в заданном положении.
Использование предложенного технического решения позволит уменьшить крутящий момент, возникающий на гидроцилиндре, благодаря установленной паразитной шестерне и компенсационной паразитной шестерне, уменьшить модуль передачи вдвое при сохранении выходного крутящего момента гидропривода, создать гидропривод с улучшенными массово-габаритными характеристиками, упростить его конструкцию и повысить надежность его работы.