CZ16938U1 - Zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu - Google Patents

Description

Zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení ke snímání polohy kyvných pohonů, které slouží pro pneumatické nebo hydraulické ovládání kulových ventilů, klapek nebo jiných armatur a mechanismů s kyvným pohybem.

Kyvné pohony jsou vybaveny jednočinnými nebo dvojčinnými protiběžnými písty nejčastěji s ozubenými hřebeny zapadajícími do ozubení pastorku na hřídeli kyvného pohonu a tím působí na hřídel kroutícím momentem bez radiálního zatížení. Jednodušší konstrukce používají kolenopákové nebo klikové převody lineárního pohybu pístů na rotační pohyb hřídele. Hřídel kyvného pohonu podle své funkce má výkonný konec ovládající armaturu nebo mechanismus a pomocný konec určený pro nástavby s příslušenstvím.

Armatury ovládané kyvnými pohony umožňují řídit toky kapalin s výhodou jednoduché a spolehlivé konstrukce, s regulací rychlosti pohybu škrticími šrouby, odpadá silová větev elektriky potencionální zdroj poruch a úrazů elektrickým proudem, nehrozí poškození při dlouhodobém zatížení nebo vniknutím nečistot do armatury, dosahují vysoké životnosti a lze je použít omezeně i pro regulaci průtoku kapaliny nastavením do polohy mezi krajními polohami (uzavřeno nebo otevřeno).

Nástavby kyvných pohonů umožňují optickou kontrolu polohy a pomocí kontaktních nebo bezkontaktních snímačů také signalizaci dosažení předem nastavených poloh. Pro automatizaci pro20 vozu je třeba měřit aktuální polohu hřídele kulového ventilu, klapky, armatury nebo vlastního kyvného pohonu, převádět tuto hodnotu na signál odpovídající této poloze a odesílat tento signál ke zpracování. Zařízení zajištující tyto činnosti označuji termínem „zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu”.

Dosavadní stav techniky

Konstrukce kyvných pohonů a jejich nástaveb pro snímání polohy je v současnosti ustálená a většina výrobců dodržuje normy upřesňující rozměry pomocného konce hřídele kyvného pohonu a rozmístění i rozměry otvorů se závity v horní ploše kyvného pohonu, např. NAMUR, VDI/VDE 3845.

Dosud se snímání polohy kyvného pohonu provádí pomocí elektrických kontaktních nebo bez30 kontaktních bodových snímačů, které signalizují dosažení předem zadané polohy (uzavřeno, otevřeno nebo předem nastavená mezipoloha) jednobitovým signálem (sepnuto - rozepnuto). Tyto bodové snímače neumožňují plynulé snímání polohy kyvného pohonu v celém rozsahu výkyvu kyvného pohonu (zpravidla 90°). Získané signály lze přenášet elektrickým vedením, ale jejich význam je omezený pouze na předem zadané polohy. Optické snímání polohy kyvného pohonu umožňuje obsluze na místě kontrolovat aktuální polohu kyvného pohonu, ale neumožňuje dálkový přenos informace ani zpětnou vazbu pro bezobslužný a automatizovaný provoz. Snímače a součásti nutné pro jejich funkci tvoří celek nazvaný nástavba snímačů kyvného pohonu.

Nástavby snímačů kyvného pohonu u známých řešení se montují na horní plochu kyvného poho40 nu a využívají pomocný konec hřídele kyvného pohonu vystupující z horní plochy kyvného pohonu a připevňují se pomocí otvorů se závitem v horní ploše kyvného pohonu. Některé konstrukce slučují bezkontaktní nebo kontaktní snímače s optickým snímáním do jednoho konstrukčního celku.

K nástavbám se připojují také tzv. posicionéry umožňující ovládání lineárních i kyvných pohonů, jejich konstrukce je ale složitá, rozměrná a investičně nákladná.

CZ 16938 Ul

Stávající nástavby snímačů kyvného pohonu jsou rozšířené a mají zajištěné navazující periferi Proto předpokládám zájem o jejich montáž i nadále např. pro redundanci důležitých sign. kontrolu nových snímačů a využití starších nástaveb s dostatečnou rezervou životnosti.

ie.

álů,

Nové konstrukce lineárních elektromagnetických snímačů pracují plynule v daném rozsahu a 5 vysílají analogový nebo digitální signál odpovídající poloze magnetu vůči snímači, nejsou ale přizpůsobené pro konstrukci kyvných pohonů.

Známá řešení neumožňují plynulé snímání polohy kyvného pohonu v reálném čase a jeho přenos např. k centrálnímu systému řízení, proto je omezeno použití kyvného pohonu k plynulé regu: průtoku ovládanou armaturou, chybí zpětná vazba o poloze kyvného pohonu a tím je omezei ío využití kyvných pohonů v automatizovaných procesech např. ve vodárenství, energetice, c mickém průmyslu atd.

Další nevýhodou dosavadních nástaveb se snímači i s posicionéry jsou velké rozměry, zejména výška ve směru osy, která zvyšuje celkové rozměry instalovaného výrobku. S tím souvisí i vysoké pořizovací náklady.

Podstata technického řešení láci no he20

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu tvořené tělesem s nejméně 1 bezdotykovým elektromagnetickým snímačem, jehož podstata spočívá v tom, že nejméně 1 bezdotykový elektromagnetický snímač je uložen posuvně na vnější ploše tělesa, uvnitř tělesa je umístěn mechanismus převodu rotačního pohybu hřídele pro lineární pohyb nosiče magnetu, v tělese jsou otvory pro šrouby upevňující nástavbu snímačů kyvného pohonu včetně zařízení pro snímání polohy kyvného pohonu ke kyvnému pohonu, otvory pro šrouby jsou souosé se závity v horní ploše kyvného pohonu a z horní plochy tělesa je vyveden konec hřídele shodný s pomocným koncem hřídele kyvného pohonu.

Snímač polohy na vnější ploše tělesa je přístupný a lze jej nastavit posunem. Snímač může být lineární pro plynulé snímání polohy kyvného pohonu. Při montáži bodových snímačů lze toto zařízení použít také pro signalizaci dosažení polohy uzavřeno, otevřeno, předem nastavené polohy nebo kombinace těchto poloh. Na horní plochu tělesa lze namontovat dosud používané příslušenství kyvných pohonů bez jejich úprav a to i na dosud používaná a provozovaná zařízení různých výrobců. Tak lze využít při modernizaci a automatizaci starší kyvné pohony, jejich nástavby a jimi ovládané armatury, pokud mají dostatečnou rezervu životnosti.

U nových výrobků je možné zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu montovat samostatně nebo v kombinaci s dosud používaným příslušenstvím a tím není nutná nákladná rekonstrukce tohoto příslušenství.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže objasněno podle výkresů, na kterých obr. 1 znázorňuje schematicky sestavu ovládané armatury, kyvného pohonu a nástavbu obsahující optickou kontrolu a kontaktní nebo bezkontaktní snímače v dosavadním provedení a zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu. Zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu je zde znázorněno nad horní plochou kyvného pohonu, na kterou je přišroubováno těleso. Pomocný konec hřídele kyvného pohonu přenáší polohu ovládané armatury na nástavbu snímačů kyvného pohonu.

Obr. 2 znázorňuje sestavu podle obr. 1 s tím, že zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu je vloženo mezi nástavbu s optickou kontrolou a nástavbu s kontaktními nebo bezkontaktními snímači. V detailuje řez závity v horní ploše kyvného pohonu.

Obr. 3 znázorňuje sestavu ovládané armatury, kyvného pohonu a zařízení ke snímání polo kyvného pohonu bez dalších nástaveb.

hy

-2CZ 16938 Ul

Obr. 4 znázorňuje sestavu ovládané armatury, kyvného pohonu a zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu s optickou kontrolou.

Obr. 5 obsahuje pohledy na zařízení ke snímání polohy kyvného pohonu a polohy řezů A-A a B-B vnitřkem tělesa a pohledu směrem C na posuvné uchycení snímačů.

Obr. 6 znázorňuje řez A-A a řez B-B ukazující vnitřní uspořádání tělesa s mechanismem převodu rotačního pohybu hřídele pro lineární pohyb magnetu pomocí ozubeného segmentu a ozubeného hřebene na nosiči magnetů s 1 magnetem spínajícími 1 lineární snímač.

Obr. 7 znázorňuje řez A-A znázorňující vnitřní uspořádání tělesa s mechanismem převodu rotačního pohybu hřídele pro lineární pohyb magnetu pomocí klikového čepu na hřídeli zapadajícího ío do drážky v nosiči magnetů se 2 magnety spínajícími 1 lineární snímač a 2 bodové snímače signalizující dosažení předem nastavených poloh.

Obr. 8 znázorňuje řez A-A ukazující vnitřní uspořádání tělesa s klikovým mechanismem převodu rotačního pohybu hřídele pro lineární pohyb nosiče magnetu se 2 magnety.

Obr. 9 znázorňuje řez A-A znázorňující vnitřní uspořádání tělesa s mechanismem převodu rotač15 ního pohybu hřídele pro lineární pohyb magnetu pomocí řemenu a kladek.

Obr. 10 znázorňuje v pohledu směrem C nejčastější možnosti posuvného uchycení elektromagnetických snímačů na vnější ploše tělesa, např. v drážce tvaru T, v rybinové drážce, na vodicí tyči a pomocí příložek.

Příklady provedení technického řešení

Provedení podle obr. 1 zachycuje montážní schéma, kde zařízení 3 ke snímání polohy kyvného pohonu je vloženo do nástavby 4 snímačů kyvného pohonu mezi kyvný pohon 2 a nástavbu 4,1 s kontaktními nebo bezkontaktními snímači a nástavbu 4.2 s optickou kontrolou. Nástavba 4 snímačů kyvného pohonu zde složená ze tří částí je přišroubována šrouby 30 do závitů 29. Na horní plochu JJ. je přišroubováno těleso 5. Pomocný konec 8 hřídele kyvného pohonu přenáší polohu ovládané armatury 1 na nástavbu 4 snímačů kyvného pohonu.

Provedení podle obr. 2 zachycuje montážní schéma, kde zařízení 3 ke snímání polohy kyvného pohonu je vloženo mezi nástavbu 4.1 s kontaktními nebo bezkontaktními snímači a nástavbu 4.2 s optickou kontrolu. Toto provedení je možné použít při modernizaci dosavadních kyvných pohonů 2 s minimálními změnami a vícepracemi.

Zařízení 3 ke snímání polohy kyvného pohonu může v nejjednodušším provedení podle obr. 3 pracovat samostatně bez dalších nástaveb. Bezdotykový elektromagnetický snímač 7 podle polohy hřídele ovládané armatury I vysílá analogový nebo digitální signál, který umožňuje automatizované řízení. Toto provedení předpokládá použití lineárního snímače s rozsahem odpovídajícím celému výkyvu hřídele 21 a proto nepoužívá dalších nástaveb a také nemusí mít hřídel 21 konec vystupující nad horní plochu 12 tělesa.

Provedení podle obr. 4 s koncem 13 hřídele nad horní plochou 12 tělesa umožňuje montáž nástavby 4.2 s optickou kontrolou vhodnou např. pro seřízení kyvného pohonu 2.

Obr. 5 objasňuje vnější konstrukci zařízení 3 ke snímání polohy kyvného pohonu, zejména těleso 5, horní plochu 12 tělesa s koncem 13 hřídele, vnější plochu 6 tělesa a drážku s posuvně umístě40 ným bezdotykovým elektromagnetickým snímačem 7. Dále jsou zde vyznačeny řezy A-A a B-B použité v dalších výkresech pro objasnění mechanismu převodu rotačního pohybu hřídele 21 na posuvný pohyb nosiče 9 magnetů. Schéma upřesňuje způsob kladení jednotlivých pohledů.

Provedení podle obr. 6 uvnitř tělesa 5 používá jeden magnet 10 a jeden bezdotykový elektromagnetický snímač 7, nosič 9 magnetuje posouván pomocí ozubeného segmentu 22 zabírajícího do ozubeného hřebenu j_5 na nosiči 9 magnetů. Rez B-B objasňuje uložení hřídele 21 s koncem 13 hřídele nad horní plochou 12 tělesa. Mezi úhlem natočení ozubeného segmentu 22 a posunem nosiče 9 magnetů je přímá úměra. Otvory 14 pro šrouby slouží pro sešroubování kyvného poho-3CZ 16938 Ul nu 2, zařízení 3 ke snímání polohy kyvného pohonu a případných nástaveb 4 snímačů kyvného pohonu do kompaktního celku.

Provedení podle obr. 7 používá v tělese 5 dva magnety 10, jeden bezdotykový elektromagnetický snímač 7 a dva bodové elektromagnetické snímače 16, nosič 9 magnetu je posouván klikovým čepem 17 zasahujícím do drážky 18 na nosiči 9 magnetu.

Provedení podle obr. 8 používá v tělese 5 dva magnety 10, jeden bezdotykový elektromagnetický snímač 7 a dva bodové elektromagnetické snímače 16. Nosič 9 magnetu posouvá klikový čep Γ7 na klice 20 pomocí ojnice 19.

Provedení podle obr. 9 používá v tělese 5 pro posun nosiče 9 magnetů řemenici 23, kladky 25 a řemen 24, kde je přímá úměra mezi úhlem natočení řemenice 25 a posunem nosiče 9 magnetů.

Na obr. 10 je šest provedení tělesa 5 pro posuvné uchycení bezkontaktního elektromagnetického snímače 7 nebo bodového elektromagnetického snímače 16 v pohledu směrem C v drážce tvaru T, rybinové drážce, na vodicí tyči 28, příložkami 26 a fixačními šrouby 27.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   15 1. Zařízení (3) ke snímání polohy kyvného pohonu tvořené tělesem (5) s nejméně jedním bezdotykovým elektromagnetickým snímačem (7), vyznačující se tím, že nejméně jeden bezdotykový elektromagnetický snímač (7) je uložen posuvně na vnější ploše (6) tělesa.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvnitř tělesa (5) je umístěn mechanismus převodu rotačního pohybu hřídele (21) pro lineární pohyb nosiče (9) magnetu.

   20
3. 3. Zařízení podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se t í m , že v tělese (5) jsou otvory (14) pro šrouby (30) upevňující nástavbu (4) snímačů kyvného pohybu včetně zařízení (3) pro snímání polohy kyvného pohonu ke kyvnému pohonu (2).
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že otvory (14) jsou souosé se závity (29) v horní ploše (11) kyvného pohonu.

   25 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že z horní plochy (12) tělesa je vyveden konec (13) hřídele shodný s pomocným koncem (8) hřídele kyvného pohonu.