Opublikowano: 5.1.1966 50414 KI. 47g, 45/03 MKP '-F-WK""' '.-!1 UKD °tekJ1 Wspóltwórcy wynalazku: inz. Boguslaw Zak, inz. Jerzy Szydziak Wlasciciel patentu: Zaklady Urzadzen Chemicznych i Armatury Prze myslowej, Kielce (Polska) Wieloobrotowy naped elektryczny armatury zaporowej Przedmiotem wynalazku jest wieloobrotowy na¬ ped elektryczny do sterowania armatura zaporowa jak na przyklad zaworami zaporowymi, zasuwami, kurkami itp., sluzacy jako naped bezposredni do zamocowania na armaturze i jako naped odleglo¬ sciowy umieszczony na kolumnie i polaczony z ar¬ matura systemem drazków przegubów Cardana oraz przekladni posrednich.Dotychczas znane i stosowane napedy elektrycz¬ ne mialy stala predkosc obrotowa walu wyjscio¬ wego. Wzgledy eksploatacyjne narzucaja stosunko¬ wo krótki czas zamykania lub otwierania arma¬ tury. W zwiazku z tym napedy elektryczne maja stosunkowo wysokie predkosci obrotowe walu wyj¬ sciowego co przy odpowiednio duzych momentach obrotowych prowadzi do stosowania silników o duzych mocach znamieniowych, a tym samym o duzych gabarytach i ciezarach. Poniewaz mo¬ menty maksymalne armatury konieczne do jej zamkniecia z reguly nie pokrywaja sie z szeregiem momentów maksymalnych napedów elektrycznych, jak równiez z uwagi na to, ze moment oporowy armatury zmienia sie w czasie eksploatacji, wy¬ maga sie od napedów elektrycznych aby mialy regulacje momentu obrotowego na wale wyjscio¬ wym. Jednoczesnie ze wzgledu na szczelnosc ar¬ matury i wytrzymalosc jej elementów konstruk¬ cyjnych wymaga sie aby naped wywieral wyma¬ gany moment obrotowy ze scisle okreslona dok¬ ladnoscia oraz byl tak zbudowany aby eliminowal 25 30 momenty obrotowe pochodzace od bezwladnosci szybko wirujacych mas wirnika i innych wiruja¬ cych elementów.Powyzsze wymagania prowadzily w dotychcza¬ sowych konstrukcjach do stosowania specjalnych silników o zmniejszonych momentach zamacho¬ wych, specjalnych sprzegiel przeciazeniowych lub mechanizmów przeciazeniowych opartych z reguly na zasadzie przekladni obiegowej lub innych skomplikowanych mechanizmów. Oparte na tych zasadach konstrukcje napedów elektrycznych byly skomplikowane i odznaczaly sie znacznymi cieza¬ rami i gabarytami co w odniesieniu do armatury jest bardzo niekorzystne — zwlaszcza przy arma¬ turze o malych srednicach nominalnych i wyso¬ kich cisnieniach roboczych.Niedogodnosci znanych ukladów zostaly wyeli¬ minowane w rozwiazaniu napedu wedlug wyna¬ lazku poprzez uproszczenie jego konstrukcji, zmniejszenie mocy silników napedowych, zwiek¬ szenie dokladnosci pracy oraz zmniejszenie gaba¬ rytów i ciezarów tego napedu.W przedmiotowym napedzie wykorzystuje sie wlasciwosc przebiegu charakterystyki momentu armatury w funkcji skoku jej organu zaporowego.Przebieg ten charakteryzuje sie tym, ze w cza¬ sie zamykania armatury moment oporowy jest ma¬ ly na odcinku siegajacym wartosci 80—90 procent calkowitego skoku organu zaporowego. Natomiast na pozostalym niewielkim odcinku moment ten 50414gwaltownie rosnie do wartosci maksymalnej. Po¬ wyzsza zaleznosc zostala wykorzystana w propo¬ nowanym napedzie, który ma dwie predkosci ob¬ rotowe automatycznie przylaczane przy pomocy ciernych wielotarczowych sprzegiel elektromagne¬ tycznych. Pomiaru rozwijanego przez naped mo¬ mentu obrotowego dokonuje sie za pomoca po¬ sredniego pomiaru naciagu lancucha przy czym zastosowano w nim standartowy silnik elektrycz¬ ny. Dzialanie stosunkowo duzego momentu za¬ machowego silnika wyeliminowanego przez zasto¬ sowanie sprzegiel magnetycznych, odlaczajacych silnik po uzyskaniu przez naped nastawionego mo¬ mentu.Skonstruowany w ten sposób naped elektryczny charakteryzuje sie tym, ze ma w stosunku do do¬ tychczas znanych napedów silnik o duzo mniejszej mocy znamionowej co przy jednoczesnej zawartej budowie mechanizmu i bardzo lekkim urzadzeniem do regulacji momentu sprawia, ze naped w po¬ równaniu z dotychczas znanymi ma male gaba¬ ryty i maly ciezar. Mechanizm regulacji momentu obrotowego skonstruowano w ten sposób, ze re¬ gulacja momentu jest mozliwa w obu kierunkach obrotu to znaczy dla zamykania i otwierania ar¬ matury, jak równiez mozliwe jest ciagle wskazy¬ wanie wartosci wywieranego momentu obrotowe¬ go w czasie pracy napedu.Wynalazek zostanie objasniony szczególowo na podstawie przykladu wykonania napedu zilustro¬ wanego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia naped elektryczny w przekroju w plaszczyznie poziomej, fig. 2 — przekrój napedu poprzez prze¬ kladnie lancuchowa, fig. 3 — naped w przekroju w plaszczyznie pionowej, a fig. 4 — widok me¬ chanizmu nastawy momentu.Naped elektryczny sklada sie z silnika elektrycz¬ nego 1 zaopatrzonego w kolo lancuchowe 2 z lan¬ cuchem 3 naprezanym kolami lancuchowymi 4 i 5, z wahacza 6, napedzanego kola lancuchowego 7, walka sprzegiel 8, znajdujacego sie w osi slimaka 16 i ulozyskowanego w jednym koncu w kadlubie, a w drugim w slimaku 16.Na walku sprzegiel 8 sa umocowane napedzajace czesci ciernych wielotarczowych sprzegiel elektro¬ magnetycznych 9 i 10. Czesc napedzana sprzegla 10 polaczona jest z kolem zebatym 11 ulozyskowanym na walku sprzeglowym 8, a czesc napedzana sprze¬ gla 9 z kolem zebatym 12. kolo zebate 11 zazebia sie z kolem zebatym 13 zamocowanym na walku posrednim 14. Na walku posrednim 14 zamocowane jest kolo zebate 15 zazebiajace sie z kolem 12.Kolo zebate 12 zamocowane jest na slimaku 16 wspólpracujacym ze slimacznica 17. Slimacznica 17 jest ulozyskowana w kadlubie w Len sposób, ze przenosi sily poosiowe wrzeciona armatury.Na slimaku 16 zamocowane jest kolo zebate 18 zazebiajace sie z kolem zebatym 19, które poprzez klowe wystepy moze byc zazebione poprzez klowe wystepy z walkiem 20 na którym zamocowane jest kólko reczne 21. W wyjeciu walka 20 znajduje sie pionowy walek bezpiecznika 22. W wyciecie pio¬ nowego walka bezpiecznika 22 wchodzi kolek po- pychacz 23 stykajacy sie z przyciskiem mikrolacz- nika 24.Na slimaku 16 zamocowane jest równiez kolo zebate 25 zazebiajace sie z kolem zebatym, 26 me¬ chanizmu 27 zliczajacego obroty walu wyjsciowego napedu. Do wahacza na którego ramionach 6 za- 5 mocowane sa kola zebate. 4 i 5 przymocowany jest przy pomocy sruby 28 z jednej strony przeciwciezar 29 z drugiej strony uchwyt 30 sprezyn 31 i 32.Sprezyny 31 i 32 sa zamocowane miedzy uchwy¬ tem 30 a srubami naciagowymi 33 i 34. Na jednym 10 z konców osi wahacza 6 przymocowana jest dzwignia 35. Do drugiego konca dzwigni 35 przy¬ mocowane jest obrotowo ciegno 36 laczace sie z segmentowa zebatka 37, która zazebia sie z kól¬ kiem zebatym 38. 15 Na osi kólka zebatego 38 zamocowana jest wska¬ zówka 39 ze zderzakiem 40. Na obudowie mecha¬ nizmu regulacji momentu zamocowana jest skala 41 oraz dwa systemy wylaczników 42 i 43. Ustawienie wartosci rozwijanego przez naped momentu ustala 20 sie przez przykrecenie w odpowiednim miejscu na obwodzie obudowy systemów wylaczników 42 i 43.Mechanizmy napedu elektrycznego dzialaja w na¬ stepujacy sposób: Silnik elektryczny 1 z kolem lancuchowym 2 napedza kolo lancuchowe 7 walka 25 sprzegiel 8 za pomoca lancucha 3.Przy wlaczonym ciernym wielotarczowym sprze¬ gle elektromagnetycznym 9 moment napedowy jest przenoszony na kolo zebate 12, a tym samym po¬ przez slimak 16 i slimacznice 17 na wal wyjsciowy. 30 Kolo zebate 12 napedza czesc napedzana cierne¬ go wielotarczowego sprzegla elektromagnetycznego 10, poprzez kolo zebate 15, walek posredni 14 kolo zebate 13 i kolo zebate 11. Sprzeglo 10 jest w sta¬ nie wylaczonym dlatego tez mozliwy jest ruch 35 wzgledny jego czesci napedzanej i napedzajacej.Przy wylaczonym sprzegle 9 przelozenie calkowite napedu wynika z przelozenia przekladni lancu¬ chowej i przekladni slimakowej. Jest to bieg szybki przy którym wal wyjsciowy ma duze ofo- 40 roty, a naped stosunkowo maly moment obrotowy.Po osiagnieciu przez armature stanu zamkniecia w granicach 80—90 procent calkowitego zamknie¬ cia, mechanizm zliczajacy 27 wylacza zasilanie sprzegla 9, a zalacza zasilanie sprzegla 10. Moment 45 obrotowy z kola lancuchowego 7 przenoszony jest przez sprzeglo 10 na kolo zebate 11, które nape¬ dza kolo zebate 13 walka posredniego 14 nato¬ miast poprzez kolo zebate 15 napedza kolo zebate 12. Moment napedowy z kola zebatego 12 jest 50 przeniesiony na slimak 16 i poprzez slimacznice 17 na wal wyjsciowy napedu.Sprzeglo 9 jest wylaczone dlatego tez mozliwy jest ruch wzgledny jego czesci napedzanych z jed¬ nej strony przez walek 8 od kola lancuchowego 7, 55 a z drugiej strony przez kolo zebate 12. Przy wlaczonym sprzegle 10 calkowite przelozenie na¬ pedu wynika z przelozenia przekladni lancucho¬ wej, przelozenie kól zebatych 11 i 13, przelozenia kól zebatych 15 i 12, oraz przelozenia przekladni 60 slimakowej. Jest to wiec bieg wolny przy którym wal wyjsciowy ma male obroty, a naped rozwija duzy moment napedowy. Dzialanie mechanizmu regulacji momentu obrotowego jest opisane poni¬ zej. 65 Lancuch napedowy 3 laczacy kolo lancuchowe 250414 6 silnika 1 z kolem lancuchowym 7 walka sprzegiel 8 przebiega po kolach lancuchowych 4 i 5 wahacza 6. Kola lancuchowe 4 i 5 ra tak rozstawione na ramionach wahacza 6, ze lancuch 3 jest dwustron¬ nie ugiety w stosunku do stycznych do kól lan- 5 cuchowych 2 i 7. Przy wzroscie obciazenia na wale wyjsciowym napedu wzrasta naciag lancucha. Re¬ akcja od sily naciagu lancucha odpycha kolo lan¬ cuchowe wahacza 6 znajdujace sie na czynnej stro¬ nielancucha. io Przyjmujac, ze górna strona lancucha 3 na fig. 2 jest strona czynna to pod dzialaniem reakcji kolo lancuchowe 4 jest unoszone do góry powodujac obrót wahacza 6 do góry, przy jednoczesnym rozciagnie¬ ciu sprezyny 31. Wobec powyzszego kazdej war- 15 tosci sily naciagu lancucha 3 odpowiada scisle okreslony kat obrotu wahacza 6. Obrót wahacza 6 przekazywany jest poprzez dzwignie 35 ciegno 36 i segmentowa zebatke 37 na kólko zebate 38 ze wskazówka39. 20 Kat obrotu wskazówki 39 jest proporcjonalny do wartosci rozwijanego przez naped momentu, po¬ niewaz kat obrotu wskazówki 39 proporcjonalny jest do kata obrotu wahacza 6, a ten z kolei proporcjonalny jest do wartosci naciagu lancucha 3, 25 która decyduje o wartosci rozwijanego przez naped momentu.Aby naped ustawic na zadany moment obroto¬ wy nalezy systemy wylaczników 42 i 43 zamocowac w polozeniach odpowiadajacych na skali 41 zada- 30 nej wartosci momentu w kierunku zamykania i ot¬ wierania. Po wlaczeniu napedu w miare wzrostu obciazenia wskazówka 39 swoim zderzakiem 40 rozwiera napotykany styk systemu wylaczników 42 lub 43 w zaleznosci od kierunku obrotu, który po- oc woduje odlaczenie od sieci silnika elektrycznego i wylaczenie zasilania sprzegiel elektromagnetycz¬ nych 9 i 10.Wylaczenie to nastepuje wiec w chwili osiagnie¬ cia przez naped wymaganego momentu obrotowego.Silnik elektryczny 1 obracajac sie dalej dzieki nagromadzonej podczas rozruchu w jego wirniku energii kinetycznej nie powoduje dalszego wzrostu momentu dzieki temu, ze sprzegla elektromagne¬ tyczne 9 i 10 sa wylaczone.Konstrukcja napedu umozliwia reczne sterowa- wanie armatura w wypadkach koniecznych np.: podczas zaniku napiecia w sieci lub w czasie mon¬ tazu.Aby przygotowac naped elektryczny do recznego sterowania nalezy za pomoca dzwigni przymocowa¬ nej do pionowego walka bezpiecznika 22 obrócic go o 180 stopni w polozenie oznaczone jako naped reczny. W czasie obrotu walek bezpiecznika 22 swoim wycieciem wypycha kolek popychacz 23 wy¬ laczajac mikrolacznik 24.Jednoczesnie walek bezpiecznika 22 swoja cylin¬ dryczna czescia wychodzi z wyjecia walka 20 umo¬ zliwiajac tym samym jego ruch poosiowy.Naciskajac kólko reczne 21 zazebiaja sie wystepy klowe walka 20 z wystepami klowymi kola zebate¬ go 19, a nastepnie pokrecajac kólkiem recznym 21 40 50 55 napedzany jest slimak 16 poprzez kolo zebate 19 i 18, slimacznice 17 i wal wyjsciowy napedu.Wlaczony mikrolacznik 24 rozwiera swoje nor¬ malnie zamkniete styki wlaczone w uklad stero¬ wania silnika. Powoduje to, ze silnik nie moze byc zalaczony do sieci przez co uzyskuje sie zabez¬ pieczenie obslugi przed nieszczesliwym wypadkiem manipulujacej kólkiem recznym.Ponowne wlaczenie napedu do sterowania silni¬ kiem jest mozliwe po odciagnieciu kólka recznego 21 i po przestawieniu dzwigni oraz obrót walka bezpiecznika 22 w polozenie „naped elektryczny".Mozliwe jest równiez wylaczanie napedu w fun¬ kcji ilosci obrotów wykonywanych przez wal wyj¬ sciowy napedu. Do tego celu sluza wylaczniki dro¬ gowe umieszczone w mechanizmie zliczajacym 27, które nie sa przedstawione na rysunku. Mechanizm ten napedzany jest od slimaka 16 kolami zebatymi 25 i 26. PL