Прямоходный электропривод

Полезная модель относится к прямоходным электроприводам и предназначена для управления запорно-регулирующей трубопроводной арматурой с подвижным элементом (затвором) осевого типа с выдвижным невращающимся элементом и может быть использована на трубопроводах при транспорте нефти и нефтепродуктов, в химической и нефтехимической отраслях.
Известен прямоходный электропривод марки ЭПП-1 производства ЗАО «ИТЦ «Привод», Тульская область (журнал «Арматуростроение» №6, 2011 год, http://ukrsk.com.ua/files/mnogooborot_elektroprivody/oi_eppl.pdf). Электропривод содержит электродвигатель, кинематически соединенный с редуктором посредством зубчатых колес, выходное звено которого соединено с гайкой передачи винт-гайка. Винт этой передачи совершает возвратно-поступательное движение, обеспечивающее перемещение в направлениях «открыто - закрыто». В рассматриваемом устройстве предусмотрено механическое отключение ручного дублера при включении электродвигателя, отсутствует автоматическое отключение ручного дублера. При этом в устройстве возможно использовать электродвигатель мощностью в пределах до 1 кВт. В случае увеличения мощности двигателя необходимо пропорционально увеличивать узлы конструкции для создания необходимого передаточного отношения, что существенно влияет на увеличение габаритов электропривода в целом.
Известен прямоходный электропривод марки МТ 52 400 фирмы Регада, Словакия, описанный в Инструкции по монтажу, обслуживанию и уходу 2016 года, принятый за наиболее близкий аналог (прототип) (http://www.regada.eu/public/media/file/ElServoMontNav/MT_MT(R)_74102325_ru_krokovka.pdf). Электропривод содержит электродвигатель, кинематически соединенный с редуктором посредством зубчатых колес, выходным элементом редуктора является коническая шестерня, находящаяся в зацеплении с коническим зубчатым колесом планетарного редуктора, который кинематически соединен с передачей винт - гайка. Винт (шпиндель) этой передачи перемещается, не вращаясь. Проворачиванию винта (шпинделя) препятствует направляющая скоба. Самоторможение электропривода обеспечивается механизмом типа двухсторонняя обгонная муфта. При этом в устройстве для обеспечения необходимого передаточного отношения от электродвигателя используется сложная кинематическая схема, представляющая собой многоступенчатую цилиндрическую передачу, механический тормоз, коническую и планетарную передачи. Электропривод имеет возможность независимой работы (вращения выходного звена) как от ручного дублера, так и от электродвигателя (отсутствует необходимость переключения между ними). В электроприводе также возможно использовать электродвигатель мощностью не более 1 кВт.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение конструкции прямоходного электропривода при независимой работе выходного звена как от электродвигателя, так и от ручного дублера.
Технический результат достигается тем, что заявляемый прямоходный электропривод содержит кинематически соединенные электродвигатель и передаточный механизм, включающий ручной дублер, редуктор и передачу винт-гайка, при этом редуктор выполнен волновым с промежуточными телами качения, размещен между электродвигателем и передачей винт - гайка и кинематически соединен с ними, при этом электропривод снабжен электромагнитным тормозом, выполненным с возможностью взаимодействия с входным звеном волнового редуктора с промежуточными телами качения.
Взаимодействие волнового редуктора с промежуточными телами качения и электромагнитного тормоза, может быть осуществлено посредством зубчатой передачи, для чего на валу электромагнитного тормоза установлено зубчатое колесо, взаимодействующее с зубчатым колесом, установленным на входном звене указанного волнового редуктора с промежуточными телами качения.
Для ручного управления электропривод содержит ручной дублер, содержащий червяк, червячное колесо и рукоятку для вращения червяка, при этом червяк выполнен с возможностью взаимодействия с червячным колесом, установленным на промежуточном звене волнового редуктора с промежуточными телами качения.
Таким образом, в заявляемом устройстве применяется кинематическая двухступенчатая передача, состоящая из цилиндрической передачи и передачи с промежуточными телами качения, что позволяет упростить конструкцию и расположить конструктивные элементы для использования электродвигателя как малой, так и большой мощности (11 кВт), при этом выходной шток запорно-регулирующей трубопроводной арматуры (или ходовой винт электропривода), имеющий большое линейное перемещение (большой условный проход), имеет возможность прохождения через центральное отверстие электропривода при его размещении на запорно-регулирующей трубопроводной арматуре.
Для обеспечения взрывозащиты электромагнитный тормоз может находиться во взрывозащитном корпусе.
Краткое описание чертежей:
на фиг. 1 - показан прямоходный электропривод,
на фиг. 2 - изображен электромагнитный тормоз,
на фиг. 3 - показан ручной дублер, где
1 - электродвигатель,
2 - волновой редуктор с промежуточными телами качения,
3 - зубчатое колесо на роторе электродвигателя,
4 - зубчатое колесо на входном звене волнового редуктора с промежуточными телами качения,
5 - входное звено волнового редуктора с промежуточными телами качения,
6 - выходное звено волнового редуктора с промежуточными телами качения,
7 - входное звено передачи винт - гайка,
8 - выходное звено передачи винт - гайка,
9 - зубчатое колесо на валу электромагнитного тормоза,
10 - вал электромагнитного тормоза,
11 - катушка электромагнита тормоза,
12 - колодки электромагнитного тормоза,
13 - стойки электромагнитного тормоза,
14 - червяк ручного дублера,
15 - рукоятка ручного дублера,
16 - червячное колесо ручного дублера,
17 - промежуточное звено волнового редуктора с промежуточными телами качения,
18 - взрывозащитный корпус.
Электродвигатель 1 кинематически соединен с передаточным механизмом следующим образом (фиг. 1): на роторе электродвигателя 1 установлено зубчатое колесо 3, взаимодействующее с зубчатым колесом 4, установленным на входном звене 5 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2. Выходное звено 6 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2 соединено с входным звеном 7 передачи винт-гайка, выходное звено 8 которой соединяют со штоком запорно-регулирующей трубопроводной арматуры (на фигурах не показан).
На входном звене 5 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2 установлен электромагнитный тормоз (фиг. 2). Для этого в конкретном исполнении электропривода зубчатое колесо 4 на входном звене 5 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2 взаимодействует с зубчатым колесом 9 на валу 10 электромагнитного тормоза. Электропитание катушки 11 электромагнита тормоза осуществляется одновременно с электропитанием электродвигателя 1. Механическая часть электромагнитного тормоза включает колодки 12, жестко присоединенные к валу 10 электромагнитного тормоза. При отсутствии электропитания колодки 12 зажаты с помощью пружины (не показана) в стойках 13, установленных на корпусе электропривода. При наличии электропитания одна из стоек 13 за счет электромагнитной силы преодолевает действие подпирающей ее пружины и освобождает колодки 12. В результате вал 10 электромагнитного тормоза начинает вращаться, а торможение электропривода прекращается.
При установке электропривода на запорно-регулирующей трубопроводной арматуре ее шток соединяется с выходным звеном 8 передачи винт-гайка.
При работе электропривода от электродвигателя 1 мощностью от 0,12 кВт до 11 кВт вращательное движение передается с вала электродвигателя через зубчатые колеса 3, 4 на волновой редуктор с промежуточными телами качения 2, и далее на входное звено передачи винт-гайка 7, где вращательное движение входного звена передачи винт-гайка 7 преобразуется в поступательное движение выходного звена передачи винт-гайка 8 или входного штока запорно-регулирующей трубопроводной арматуры.
Также при работе электропривода от электродвигателя 1 вращательное движение передается с вала электродвигателя через зубчатые колеса 3, 4, 9 на вал электромагнитного тормоза 10. При этом, электропитание катушки 11 электромагнита тормоза осуществляется одновременно с электропитанием электродвигателя 1, и одна из стоек 13, за счет электромагнитной силы, преодолевает действие подпирающей ее пружины и освобождает колодки 12. В результате вал 10 электромагнитного тормоза начинает вращаться, а торможение электропривода прекращается. Использование электромагнитного тормоза определено необходимостью ограничения (самопроизвольного) вращения вала электродвигателя при отсутствии электропитания.
Для управления электроприводом применяют ручной дублер, требуемый в аналогичных устройствах в связи с использованием его в заявленной области - на трубопроводах при транспорте нефти и нефтепродуктов, в химической и нефтехимической отраслях, для ввода в работу электропривода и вывода его из эксплуатации, в том числе, при аварийных случаях.
В конкретном исполнении ручной дублер содержит червяк 14, на котором установлена рукоятка 15, который взаимодействует с червячным колесом 16, установленным на промежуточном звене 17 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2. Зубчатое колесо 4, установленное на входном звене 5 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2, заторможено действием пружины электромагнитного тормоза. От рукоятки 15 ручного дублера приводится во вращение промежуточное звено 17 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2. Далее через промежуточные тела качения вращение передается на выходное звено 6 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2 и от него на передачу винт - гайка 7, где вращательное движение преобразуется в поступательное движение выходного звена передачи винт-гайка (8) или входного штока запорно-регулирующей трубопроводной арматуры (не показан). При подаче электропитания на электродвигатель 1 зубчатое колесо 4, установленное на входном звене 5 волнового редуктора с промежуточными телами качения 2, освобождается от действия электромагнитного тормоза.
Для обеспечения взрывозащиты электромагнитного тормоза он может быть помещен во взрывозащищенный корпус 18. В конкретном исполнении электромагнитный тормоз помещен в тот же взрывозащищенный корпус 18, что и блок электронного управления электроприводом (позицией не показан). При этом конец вала 10 электромагнитного тормоза с установленным на нем зубчатым колесом 9 выходит из взрывозащищенного корпуса 18.
Таким образом, заявляемый прямоходный электропривод решает задачу упрощения конструкции прямоходного электропривода при независимой работе выходного звена как от электродвигателя, так и от ручного дублера, при их конструктивном единстве. В результате чего, в электроприводе возможно использовать электродвигатель как малой, так и большой мощности (11 кВт), без изменения конструкции, причем электропривод возможно использовать для запорно-регулирующей трубопроводной арматуры, имеющей большое линейное перемещение (большой условный проход) до 800 DN.