Взрывозащищенный безредукторный электропривод исполнительного механизма

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к безредукторному электроприводу исполнительного механизма. Полезная модель может быть использована при изготовлении электроприводов, эксплуатирующихся во взрывоопасных зонах.
Электроприводы прямого действия широко применяются в промышленности для управления различными исполнительными механизмами, в частности насосами. Отсутствие редуктора позволяет снизить массу и габариты привода, уменьшить количество элементов конструкции, повысить КПД, снизить трудозатраты по монтажу и установке.
Для использования в опасных по взрыву условиях электроприводы изготавливают во взрывозащищенном исполнении, в частности, помещают в прочную оболочку, способную выдержать внутренний взрыв без выхода пламени и продуктов взрыва наружу.
Известны безредукторные электроприводы насосов (https://rusoilservis.ru/privod-vintovogo-nasosa, свободный доступ) и (https://privod.ru/articles/bezreduktornyy-elektroprivod-ustanovki-shtangovoy-vintovogo-nasosa-/, свободный доступ) применяемые в опасных по взрыву условиях. Общими недостатками данных электроприводов является конструктивная и технологическая сложность. Это обусловлено расположением двигателя и блока управления в собственных отдельных корпусах, наличием на корпусе двигателя вводной коробки, содержащей устройство для подключения выводных концов двигателя.
Из патента RU 2186450 (опубл. 27.07.2002) известна взрывонепроницаемая оболочка, содержащая цилиндрический корпус с отверстием и установленную на торце корпуса вводную коробку. Оболочка снабжена ложементами для установки сменных электроприводов.
Недостатком электропривода, расположенного в указанной оболочке, являются большие массогабаритные и стоимостные показатели, повышенная сложность технического обслуживания. Кроме того, кинематическая связь электропривода с исполнительным механизмом осуществляется посредством промежуточного переходного вала, что усложняет конструкцию и монтаж электропривода.
Из патента CN 215120349 (опубл. 10.12.2021) известен взрывозащищенный электропривод, выбранный за ближайший аналог (прототип). Редуктор в его составе отсутствует. Электропривод содержит корпус блока управления и корпус электродвигателя, совместно образующие взрывонепроницаемую оболочку. Электрический соединитель, служащий для подключения выводных концов двигателя, размещен в корпусе блока управления. Корпус блока управления снабжен кабельным вводом для подключения внешнего кабеля.
Корпус блока управления, имеющий коробчатую форму в виде прямоугольного параллелепипеда с открытой гранью, снабжен ребрами охлаждения. Привод снабжен опорной рамой (3), состоящей из трех соединительных пластин. При помощи опорной рамы осуществляют установку и сборку привода.
В патенте предпринята попытка упростить изготовление привода за счет уменьшения количества деталей, составляющих его конструкцию. В частности, подключение выводных концов двигателя в корпусе блока управления позволило исключить из конструкции вводную коробку.
Однако корпус двигателя выполнен со стороны переднего подшипникового щита круглого поперечного сечения, а со стороны заднего подшипникового щита прямоугольного поперечного сечения, повторяющего форму корпуса блока управления. Такая форма нетехнологична и требует при изготовлении сложного оборудования. Изготовление коробчатого корпуса блока управления также требует сложного оборудования, наряду с изготовлением заднего подшипникового щита прямоугольной формы. В целом это усложняет изготовление корпусов двигателя и блока управления. Кроме того, между указанными сопряженными корпусами увеличивается длина взрывозащищенного соединения, к изготовлению которого предъявляются повышенные требования.
Платы электроники, содержащие электрический соединитель для выводных концов двигателя, закреплены с торцом корпуса блока управления, расположенным с противоположной от двигателя стороны. Это усложняет сборку электропривода при его изготовлении, т.к. требует средств фиксации корпусов в виде опорной рамы. При этом увеличивается длина выводных концов двигателя, приводящая к нежелательному увеличению электромагнитных помех в блоке управления. Кроме того, вал электродвигателя расположен внутри переднего щита, что затрудняет монтаж исполнительного механизма к валу двигателя.
Технической задачей полезной модели является устранение недостатков аналогов за счет упрощения конструкции и технологии изготовления электропривода.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении изготовления электропривода.
Техническая задача решается и технический результат полезной модели достигается тем, что взрывозащищенный безредукторный электропривод исполнительного механизма, как и ближайший аналог, содержит корпус блока управления и корпус электродвигателя, совместно образующие взрывонепроницаемую оболочку, при этом устройство для подключения выводных концов двигателя размещено в корпусе блока управления.
В отличие от ближайшего аналога, корпус блока управления выполнен цилиндрическим и расположен соосно с цилиндрическим корпусом электродвигателя, а устройство для подключения выводных концов двигателя установлено на заднем подшипниковом щите двигателя.
Кроме того, корпус блока управления выполнен на основе отрезка цилиндрической трубы, снабженного торцевой крышкой.
Кроме того, устройство для подключения выводных концов двигателя выполнено в виде печатной платы, снабженной электрическими контактами для подключения к ним выводных концов двигателя.
Кроме того, вал двигателя со стороны переднего щита может быть снабжен крыльчаткой.
Кроме того, корпус блока управления снабжен взрывозащищенным вводным устройством.
Кроме того, в качестве электродвигателя использован стандартный электродвигатель, например синхронный двигатель с ротором на постоянных магнитах.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен электропривод в продольном разрезе.
Позициями на чертеже обозначены: 1 - корпус блока управления; 2 - корпус электродвигателя; 3 - взрывонепроницаемая оболочка; 4 - станина; 5 - передний подшипниковый щит; 6 - задний подшипниковый щит; 7 - вал двигателя; 8 - крыльчатка; 9 - торцевая крышка; 10 - модуль плат электроники; 11 - устройство для подключения выводных концов двигателя; 12 - кабельный ввод для внешнего кабеля.
Взрывозащищенный безредукторный электропривод исполнительного механизма, например насоса, содержит цилиндрический корпус 1 блока управления и расположенный соосно с ним цилиндрический корпус 2 электродвигателя, совместно образующие взрывонепроницаемую оболочку 3, изготовленную с соблюдением нормативных требований взрывобезопасности.
Корпус 2 двигателя включает цилиндрическую станину 4, снабженную ребрами охлаждения, задний подшипниковый щит 6, расположенный со стороны корпуса блока управления 1, и передний подшипниковый щит 5. Щиты 5 и 6 выполнены дисковой формы. В качестве электродвигателя использован стандартный электродвигатель, например, синхронный двигатель с ротором на постоянных магнитах. Вал 7 двигателя со стороны переднего щита 5 может быть снабжен крыльчаткой 8 для улучшения охлаждения внутренней полости оболочки 3 при работе привода. Контроль текущего углового положения вала 7 двигателя обеспечивает датчик положения/скорости (на чертеже не показан), связанный информационной линией связи с блоком управления. Вал 7 двигателя выполнен выступающим из переднего подшипникового щита 5 для удобства монтажа к нему исполнительного механизма (на чертеже не показан).
Цилиндрический корпус 1 блока управления включает боковую поверхность, изготовленную на основе отрезка цилиндрической трубы, и торцевую крышку 9 дисковой формы. Торцевая крышка 9 соединена с боковой поверхностью корпуса 1 посредством крепежных деталей или резьбового соединения.
В корпусе 1 блока управления неподвижно установлен модуль 10 плат электроники, в состав которого входит устройство 11 для подключения выводных концов двигателя.
Устройство 11 для подключения выводных концов двигателя установлено неподвижно на заднем подшипниковом щите двигателя. Устройство 11 может быть выполнено в виде печатной платы, снабженной электрическими контактами для подключения к ним выводных концов двигателя. Устройство 11 неподвижно закреплено с остальными платами модуля электроники 10.
Корпус 1 блока управления снабжен вводным устройством, выполненным в виде одного или двух взрывозащищенных кабельных вводов 12, обеспечивающих ввод внешнего кабеля (на фиг. не показан).
Сборку электропривода на предприятии-изготовителе производят следующим образом.
В исходной позиции выводные концы двигателя расположены с внешней стороны заднего подшипникового щита 6. Сначала устанавливают устройство 11 для подключения выводных концов двигателя на внешней стороне заднего подшипникового щита 6. Затем производят монтаж выводных концов на устройстве 11 согласно схеме электрических соединений, и устанавливают остальные платы модуля электроники 10. Далее подсоединяют к заднему щиту 6 двигателя цилиндрический корпус 1 блока управления без крышки 9 и осуществляют подключение внешнего кабеля, пропущенного через кабельный ввод 12. Затем устанавливают торцевую крышку 9.
Размещение устройства 11 для подключения выводных концов двигателя на заднем щите 6 двигателя облегчает монтаж выводных концов за счет неподвижного положения подшипникового щита 6, в отличие от необходимости соединения выводных концов в прототипе на подвижном при монтаже корпусе блока управления. В целом это упрощает сборку привода. При этом не требуется дополнительной опорной детали сложной формы и уменьшается длина выводных концов двигателя за счет их близкого расположения с соединительным устройством 11.
Использование корпуса 1 блока управления в форме цилиндра (по сравнению с коробчатой формой блока в прототипе) позволяет выполнить сопряженный с ним задний подшипниковый щит 6 в виде диска, а также использовать стандартный электродвигатель с цилиндрической станиной.
Таким образом, при малом количестве деталей, составляющих конструкцию электропривода, упрощено изготовление каждой из этих деталей благодаря их простой и технологичной форме, а также упрощена сборка электропривода при его изготовлении. Детали не требуют при изготовлении сложного оборудования и инструментов, что существенно упрощает изготовление электропривода и, следовательно, снижает трудоемкость его изготовления и улучшает технико-экономические показатели.