УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИМ ОРГАНОМ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к исполнительным механизмам и приводам, управляющим трубопроводной арматурой, например, задвижками или шаровыми кранами. Может быть использовано для дистанционного и/или автоматического регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред с помощью аппаратуры, установленной на трубопроводах различного назначения (нефтегазовая отрасль, энергетика, в том числе атомная, металлургия, жилищно-коммунальное хозяйство, химическая, целлюлозно-бумажная промышленность и др.).
Обычной практикой для задвижек и кранов является использование исполнительных механизмов, приводимых электродвигателями и, для обеспечения безопасности, ручными дублерами (приводами), работающими, например, при отключении питания электродвигателя.
Известны серийно выпускаемые электрические исполнительные механизмы различного типа [см. "Introduction to Valve, Automation Products". Seoul, HK Contromatic, 2006, P.35; Номенклатурный каталог продукции ОАО «АБС Автоматизация», Чебоксары - 2010, С.6].
Основными составными частями механизмов являются электродвигатель, редуктор, ручной привод, выходной вал, тормоз, предназначенный для быстрого торможения вала двигателя (при отключении последнего) с целью точного позиционирования запорно-регулирующето органа трубопроводной арматуры; для обеспечения самоторможения (сохранения заданного положения запорно-регулирующего органа трубопроводной арматуры) при отключенном электродвигателе и для обеспечения надежной работы ручного привода при отключении питания электродвигателя.
Недостатком известных устройств является использование механического тормоза постоянного действия, который состоит из диска, жестко укрепленного на выходном фланце двигателя коаксиально по отношению к выходному валу, и второго диска, размещенного на выходном валу с возможностью перемещаться вдоль вала, и прижатого пружиной к первому диску. Торможение осуществляется за счет фрикционного взаимодействия двух дисков.
Применение в известных устройствах механического тормоза постоянного действия приводит к значительному снижению к.п.д. всего устройства, к необходимости использования электродвигателя избыточной мощности, вызывает избыточное потребление электрической энергии и снижение точности управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры.
Известно устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, взятое в качестве прототипа, состоящее из электродвигателя, тормоза, редуктора, ручного привода и выходного вала, в котором используется механический тормоз, состоящий из фланцевой втулки с элементами сцепления (шариков) в отверстиях, установленной на вал электродвигателя и соединенной с выходным валом тормоза соосно, фрикционных дисков: подвижных с отверстиями и неподвижного, причем подвижные диски расположены с обеих сторон неподвижного диска и обжимают его с помощью пружины коаксиально размещенной на выходном валу тормоза, требуемое усилие которой устанавливается регулирующим элементом (Патент РФ №76413, МПК F16K 31/05).
Когда вал электродвигателя вращается, то тормоз не оказывает тормозящего действия и не вызывает потерь мощности и энергии, то есть, данное устройство устраняет часть недостатков ранее указанных устройств. Однако данное устройство также имеет недостатки: требуемая эффективность и стабильность его работы определяются начальным после изготовления состоянием рабочих поверхностей фрикционных дисков, которые должны иметь полное взаимное соприкосновение за счет обеспечения соответствующей чистоты их обработки, точности по плоскостности и взаимному расположению, что технологически труднодостижимо. Требуемый результат достижим применением дорогостоящих технологических операций по полировке, доводке, притирке. Любые неточности, допущенные при изготовлении, увеличивают износ, ухудшают стабильность характеристик механического тормоза в процессе эксплуатации и снижают ресурс и надежность работы всего устройства.
Технический результат - увеличения ресурса устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры и одновременное повышение надежности его работы.
Технический результат достигается тем, что, в устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры, содержащее электродвигатель, редуктор, ручной привод, выходной вал, тормоз, состоящий из фланцевой втулки с элементами сцепления в отверстиях, установленной на вал электродвигателя и соединенной с выходным валом тормоза соосно, фрикционных дисков: подвижных с отверстиями и неподвижного, причем подвижные диски расположены с обеих сторон неподвижного диска и обжимают его с помощью обжимного элемента коаксиально размещенного на выходном валу тормоза, требуемое усилие которого устанавливается регулирующим элементом, введена фрикционная накладка, установленная на неподвижный диск, на поверхности которого выполнено углубление, форма которого соответствует наружному контуру фрикционной накладки, выполненному многоугольным, причем фрикционная накладка выполнена из неметаллического материала.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, представленными на: фиг.1 - тормоз (в разрезе), фиг.2 - тормоз в разрезе А-А.
Устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры содержит электродвигатель, тормоз, редуктор, ручной привод и выходной вал редуктора. Выходной вал электродвигателя связан с входным валом редуктора через тормоз. Механический тормоз (см. фиг.1) состоит из фланцевой втулки 1, неподвижного диска 2 и двух подвижных дисков 3, 4. Фланцевая втулка 1 установлена на выходном валу 5 двигателя и соединена с выходным валом тормоза 6 соосно с возможностью свободного взаимного кругового перемещения. Фланцевая втулка 1 имеет, по крайней мере, два симметрично расположенных отверстия, в каждом из которых свободно размещены элементы сцепления 7 (шарики 7) одинакового диаметра. На выходном фланце электродвигателя закреплен неподвижный диск 2, в многоугольном углублении которого установлена фрикционная накладка 8 из неметаллического материала. Подвижные диски 3, 4 размещены с обеих сторон неподвижного диска 2 и имеют отверстия, число и расположение которых соответствует числу и расположению отверстий во фланцевой втулке 1. Подвижные диски 3, 4 обжимают неподвижный диск 2 с помощью обжимного элемента 9 (пружины 9), коаксиально размещенной на выходном валу тормоза 6. Требуемое усилие пружины 9 устанавливают с помощью регулирующего элемента 10 (регулирующей гайки 10).
Предлагаемое устройство управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры работает следующим образом.
В исходном состоянии подвижные диски 3, 4 за счет пружины 9 прижаты к фрикционной накладке 8 неподвижного диска 2 тормоза. При этом шарики 7 в отверстиях фланцевой втулки 1 находятся в свободном состоянии и частично входят в отверстия подвижных дисков 3, 4. Для перемещения запорно-регулирующего органа арматуры в нужное положение включают электродвигатель. Вращение вала электродвигателя передается на входной вал редуктора через механический тормоз. Под действием нагрузки (силы сопротивления) происходит взаимное окружное смещение фланцевой втулки 1 и подвижных дисков 3, 4. При этом шарики 7 смещаются относительно отверстий в подвижных дисках 3, 4. В результате этого подвижные диски 3, 4 отжимаются от фрикционной накладки 8 неподвижного диска 2 и, при сохранении нагрузки на выходном валу устройства, удерживаются в отжатом состоянии, при этом вращение вала 5 двигателя через шарики 7, подвижные диски 3, 4 передается на выходной вал 6. При выключении электродвигателя происходит резкое уменьшение крутящего момента электродвигателя, и подвижные диски 3, 4 возвращаются в исходное (заторможенное) состояние. Причем когда вал электродвигателя 1 вращается, то тормоз 2 не создает потери энергии. В случае, когда электродвигатель находится в нерабочем состоянии (проведение пусконаладочных работ, закрытие и открытие арматуры при отказе электродвигателя и т.д.), для управления запорно-регулирующим органом арматуры используют ручной привод, который выполняет необходимые операции независимо от движения (вращения) силовых элементов редуктора.
В предлагаемом устройстве большая эффективность торможения достигается за счет фрикционного взаимодействия поверхностей подвижных дисков с обеими поверхностями фрикционной накладки неподвижного диска. Так же достигается уменьшение износа механического тормоза за счет использования фрикционной накладки из неметаллического материала, что решает проблему значительного увеличения ресурса устройства управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры и повышение надежности его работы.
Данная конструкция устройства управления может быть неоднократно воспроизведена на современном оборудовании и по современной технологии, и планируется применить при эксплуатации исполнительных механизмов и приводов, управляющих трубопроводной арматурой, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость» для полезной модели.