RU109550U1

RU109550U1 - POSITION SIGNALING UNIT

Info

Publication number: RU109550U1
Application number: RU2011118151/28U
Authority: RU
Inventors: Любовь Витальевна Кондратьева; Евгений Иосифович Павлов; Александр Николаевич Яковлев
Original assignee: Открытое акционерное общество "АБС ЗЭиМ Автоматизация" (ОАО "АБС Автоматизация")
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2011-10-20

Abstract

1. Блок сигнализации положения выходного вала электрического исполнительного механизма, содержащий устройство управления, датчик положения и указатель положения выходного вала с элементами индикации, связанные с устройством управления, отличающийся тем, что введены взрывонепроницаемая оболочка, обеспечивающая щелевую взрывозащиту, состоящая из корпуса, на торцах которого выполнены вводное устройство с кабельными вводами и присоединительный фланец, лицевой панели со смотровым окном и органами управления, связанными с устройством управления, соединенной с корпусом с возможностью поворота на угол, кратный 90° в плоскости его сочленения, датчик момента, связанный с устройством управления и установленный в полости корпуса, причем валы датчиков момента и положения кинематически связаны с выходным валом механизма. ! 2. Блок сигнализации положения по п.1, отличающийся тем, что датчик момента выполнен, по меньшей мере, на эффекте Холла. ! 3. Блок сигнализации положения по п.1, отличающийся тем, что указатель положения выходного вала с элементами индикации расположен за смотровым окном лицевой панели. ! 4. Блок сигнализации положения по п.1, отличающийся тем, что органы управления содержат, по меньшей мере, кнопки и блокиратор несанкционированного доступа к управлению блоком. ! 5. Блок сигнализации положения по п.1, отличающийся тем, что валы датчиков момента и положения выведены сквозь присоединительный фланец для кинематической связи. 1. The signaling unit of the position of the output shaft of the electric actuator, comprising a control device, a position sensor and an indicator of the position of the output shaft with display elements associated with the control device, characterized in that a flameproof enclosure is provided to provide a gap explosion protection, consisting of a housing at the ends of which made an input device with cable entries and a connecting flange of the front panel with a viewing window and controls associated with the device ION coupled to the housing to be rotatable through an angle which is a multiple of 90 ° in its coupling plane, torque sensor means associated with the control device and mounted in a cavity housing, the shafts sensors torque and position are kinematically connected to the output shaft of the mechanism. ! 2. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the torque sensor is made at least on the Hall effect. ! 3. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the position indicator of the output shaft with display elements is located behind the viewing window of the front panel. ! 4. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the controls contain at least buttons and an unauthorized access lock to control the unit. ! 5. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the shafts of the torque and position sensors are brought out through the connecting flange for kinematic communication.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности - к взрывозащищенным блокам сигнализации положения и может быть использована для установки в электрические исполнительные механизмы для систем автоматизированного управления технологическими процессами на объектах химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и других производств.The utility model relates to mechanical engineering, in particular, to explosion-proof position signaling units and can be used for installation in electrical actuators for automated process control systems at chemical, petrochemical, oil refining, and other industries.

Известен блок сигнализации положения электрического исполнительного механизма (RU №37425), содержащий корпус с размещенным в нем реостатным датчиком положения, указателем положения выходного вала, устройством управления, вводным устройством, причем токоведущие части блока заключены во взрывонепроницаемую оболочку, а вводное устройство допускает поворот на угол, кратный 90°, в плоскости его сочленения с корпусом.A known unit signaling the position of the electric actuator (RU No. 37425), comprising a housing with a rheostatic position sensor located therein, an output shaft position indicator, a control device, an input device, wherein the current-carrying parts of the block are enclosed in a flameproof enclosure, and the input device can be rotated through an angle multiple of 90 ° in the plane of its articulation with the body.

Недостатками данного блока является низкая точность измерения положения выходного вала, обусловленная применением механических передач и отсутствие возможности контроля температуры обмотки электродвигателя электрического исполнительного механизма и крутящего момента выходного вала. Недостатком также является невозможность настройки датчика положения без нарушения целостности взрывонепроницаемой оболочки, что недопустимо при проведении пуско-наладочных работ во взрывоопасной зоне.The disadvantages of this unit is the low accuracy of measuring the position of the output shaft, due to the use of mechanical gears and the inability to control the temperature of the motor winding of the electric actuator and the torque of the output shaft. The disadvantage is the inability to configure the position sensor without violating the integrity of the flameproof enclosure, which is unacceptable during commissioning in an explosive area.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, взятым за прототип, является блок сигнализации положения (RU №92949) электрического исполнительного механизма содержащий указатель положения выходного вала с элементами индикации, датчик положения, устройство управления с входами для подключения датчиков момента и температуры, размещенных в электрическом исполнительном механизме.The closest analogue of the claimed utility model, taken as a prototype, is a position signaling unit (RU No. 92949) of an electric actuator containing an output shaft position indicator with indication elements, a position sensor, a control device with inputs for connecting torque and temperature sensors located in the electric actuator the mechanism.

Недостатком данного блока является невозможность использования во взрывоопасной зоне из-за вероятности возникновения при работе искровых разрядов во внутренних цепях.The disadvantage of this unit is the inability to use in an explosive area due to the likelihood of spark discharges during operation of internal circuits.

Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности использования и настройки блока сигнализации положения во взрывоопасной зоне.The objective of the proposed utility model is to provide the ability to use and configure the position signaling unit in the hazardous area.

Технический результат полезной модели достигается тем, что в блок сигнализации положения выходного вала электрического исполнительного механизма, содержащий устройство управления, датчик положения и указатель положения выходного вала с элементами индикации, связанные с устройством управления введены взрывонепроницаемая оболочка обеспечивающая щелевую взрывозащиту и состоящая из корпуса, на торцах которого выполнены вводное устройство с кабельными вводами и присоединительный фланец, лицевой панели со смотровым окном и органами управления связанными с устройством управления, соединенной с корпусом через механическое соединение выполненное с возможностью поворота на угол кратный 90° в плоскости его сочленения, датчик момента, связанный с устройством управления и установленный в полости корпуса, причем валы датчиков момента и положения выведены сквозь присоединительный фланец для кинематической связи с выходным валом механизма. Датчик момента выполнен, по крайней мере, на эффекте Холла. Указатель положения выходного вала с элементами индикации установлен за смотровым окном лицевой панели. Органы управления сдержат, по крайней мере, кнопки и блокиратор несанкционированного доступа к управлению блоком.The technical result of the utility model is achieved by the fact that in the signaling unit of the position of the output shaft of the electric actuator, comprising a control device, a position sensor and an indicator of the position of the output shaft with display elements associated with the control device, an explosion-proof enclosure providing crevice explosion protection and consisting of a housing at the ends which made an input device with cable entries and a connecting flange, front panel with a viewing window and control units connected with the control device connected to the housing through a mechanical connection capable of rotation through an angle multiple of 90 ° in the plane of its articulation, a torque sensor associated with the control device and installed in the cavity of the housing, and the shafts of the torque and position sensors are brought out through the connecting flange for kinematic connection with the output shaft of the mechanism. The torque sensor is made, at least on the Hall effect. An indicator of the position of the output shaft with display elements is installed behind the viewing window of the front panel. The controls will keep at least the buttons and the unauthorized access blocker to control the unit.

Сущность полезной модели поясняется примером конструктивного выполнения блока сигнализации положения, где на фиг.1 представлен общий вид блока в разрезе и примером функциональной схемы устройства на фиг.2.The essence of the utility model is illustrated by an example of a structural embodiment of the position signaling unit, where Fig. 1 is a sectional view of a block and an example of a functional diagram of the device in Fig. 2.

Для обеспечения взрывобезопасности токоведущие части блока сигнализации положения заключены во взрывонепроницаемую оболочку (фиг.1), состоящую из корпуса 1, на торцах которого выполнены вводное устройство 2 с кабельными вводами 3 и присоединительный фланец 4 для установки блока на электрический исполнительный механизм, лицевой панели 5 со смотровым окном 6 и органами управления 7. Лицевая панель 5 связана с корпусом 1 через механическое соединение, обеспечивающее щелевую взрывозащиту и выполнена с возможностью поворота на угол кратный 90° в плоскости его сочленения. Органы управления 7 содержат кнопки 8 и блокиратор 9 несанкционированного доступа к настройке и управлению блоком. Если блокиратор 9 установлен в положение «0», то блок не реагирует на нажатие кнопок. Положение блокиратора может быть зафиксировано с помощью замка из комплекта поставки блока.To ensure explosion safety, the current-carrying parts of the position signaling unit are enclosed in a flameproof enclosure (Fig. 1), consisting of a housing 1, at the ends of which an input device 2 with cable entries 3 and a connecting flange 4 for mounting the unit on an electric actuator, a front panel 5 with viewing window 6 and controls 7. The front panel 5 is connected to the housing 1 through a mechanical connection that provides crevice explosion protection and is rotatable by an angle multiple of 90 ° the plane of its articulation. The controls 7 contain buttons 8 and a blocker 9 of unauthorized access to configure and control the unit. If the lock 9 is set to "0", the block does not respond to button presses. The position of the lock can be fixed using the lock supplied with the unit.

Блок сигнализации положения содержит (фиг.2) однооборотный или многооборотный датчик положения 10, датчик момента 11 выполненный на эффекте Холла и установленный в полости корпуса, указатель положения выходного вала с элементами индикации 12, органы управления 7, устройство управления 13. На вход устройства управления подключены датчик положения 10, датчик момента 11, выносной датчик температуры, установленный в электродвигателе электрического исполнительного механизма, органы управления 7. При резком увеличении сопротивления датчика температуры устройство управления 13 формирует сигналы для разрыва цепей управления двигателем исполнительного механизма.The position signaling unit contains (FIG. 2) a one-turn or multi-turn position sensor 10, a torque sensor 11 made on the Hall effect and installed in the body cavity, an output shaft position indicator with indication elements 12, controls 7, a control device 13. At the input of the control device position sensor 10, torque sensor 11, remote temperature sensor installed in the electric actuator electric motor, controls 7. connected tours control device 13 generates signals for gap motor control circuit of the actuator.

Вал 14 датчика момента 11 и вал 15 датчика положения 10 выведены с обеспечением щелевой взрывозащиты на фланец 4, через который блок устанавливается на электрический исполнительный механизм.The shaft 14 of the torque sensor 11 and the shaft 15 of the position sensor 10 are withdrawn to provide crevice explosion protection on the flange 4, through which the unit is mounted on an electric actuator.

Указатель положения выходного вала с элементами индикации 12 установлен за смотровым окном 6 лицевой панели 5, являющейся частью взрывонепроницаемой оболочки. Элементами индикации блока являются дисплей, отображающий значения положения и момента выходного вала исполнительного механизма, его параметров, кодов возникающих неисправностей, и индикаторы, отображающие режимы работы и состояния блока.An indicator of the position of the output shaft with display elements 12 is installed behind the inspection window 6 of the front panel 5, which is part of the flameproof enclosure. The display elements of the unit are a display that displays the values of the position and moment of the output shaft of the actuator, its parameters, codes of occurring malfunctions, and indicators that display the operating modes and status of the unit.

Органы управления 7, установленные на лицевой панели 5 и обеспечивающие настройку блока без вскрытия оболочки, представляют собой магниты, подвижно закрепленные на внешней стороне лицевой панели, и герконы неподвижно закрепленные внутри. Магнитные поля магнитов проходят через взрывонепроницаемую оболочку и вызывают замыкание контактов геркона, вырабатывающийся электрический сигнал передается устройству управления 13, который обрабатывает его как команда настройки блока сигнализации положения.The controls 7 installed on the front panel 5 and providing the setting of the unit without opening the shell are magnets, movably mounted on the outside of the front panel, and reed switches fixedly mounted inside. The magnetic fields of the magnets pass through the flameproof enclosure and cause the contacts of the reed switch to close, the generated electrical signal is transmitted to the control device 13, which processes it as a command for setting the position signaling unit.

Вводное устройство 2 сочленено с оболочкой через механическое соединение, обеспечивающее щелевую взрывозащиту.Introductory device 2 is articulated with the shell through a mechanical connection that provides crevice explosion protection.

В основе работы блока сигнализации положения лежит метод контроля параметров электрического исполнительного механизма путем отслеживания углового положения вала механизма с помощью датчика положения 10, механически связанного с выходным валом механизма и крутящего момента на выходном валу измеряемого датчиком момента 11, а так же контроль температуры обмотки электродвигателя.The operation of the position signaling unit is based on the method of controlling the parameters of the electric actuator by monitoring the angular position of the mechanism shaft using a position sensor 10 mechanically connected to the output shaft of the mechanism and the torque on the output shaft measured by the torque sensor 11, as well as monitoring the temperature of the motor winding.

Однооборотный или многооборотный датчик положения 10 кинематически связан с выходным валом исполнительного механизма посредством механической передачи, передающей его движение входному валу 15 датчика и далее в устройство управления 13, основным элементом которого является процессор, содержащий программное обеспечение, реализующее функциональные возможности блока и энергонезависимую память, в которой сохраняются параметры настройки. Датчик момента 11 выполнен на эффекте Холла. Вал 14 датчика момента 11 посредством механической передачи кинематически связан с валом исполнительного механизма, угловое положение которого пропорционально крутящему моменту, измеренное значение которого также передается устройству управления 13. В свою очередь, устройство управления 13 преобразует полученные значения в необходимый вид и через вводное устройство 2 передает к устройству верхнего уровня. На элементах индикации указателя положения выходного вала 12 отображаются положение выходного вала механизма и крутящий момент на нем.A single-turn or multi-turn position sensor 10 is kinematically connected with the output shaft of the actuator by means of a mechanical transmission that transfers its motion to the input shaft 15 of the sensor and then to the control device 13, the main element of which is a processor containing software that implements the functionality of the unit and non-volatile memory, which settings are saved. The torque sensor 11 is made on the Hall effect. The shaft 14 of the torque sensor 11 through a mechanical transmission is kinematically connected with the shaft of the actuator, the angular position of which is proportional to the torque, the measured value of which is also transmitted to the control device 13. In turn, the control device 13 converts the obtained values into the desired form and transmits via input device 2 to the top-level device. On the display elements of the indicator of the position of the output shaft 12 displays the position of the output shaft of the mechanism and the torque on it.

Предлагаемый блок сигнализации положения позволяет использовать его во взрывоопасной зоне за счет выполнения взрывонепроницаемой оболочки. Взрывонепроницаемая оболочка обладает достаточной механической прочностью и является взрывоустойчивой, т.е. выдерживает давление взрыва взрывоопасной смеси, которая может проникнуть в оболочку из окружающей среды, исключает передачу взрыва в окружающую взрывоопасную среду, т.е. является взрывонепроницаемой. Взрывонепроницаемость оболочек обеспечивается применением щелевой взрывозащиты, которая исключает передачу взрыва в окружающую среду. Оболочка выполнена из алюминиевого сплава с содержанием магния менее 7,5%. Стекло смотрового окна выполнено из ударопрочного материала и стопорится кольцом. Взрывонепроницаемость вводного устройства в месте ввода кабелей обеспечивается уплотнением кабеля эластичными резиновыми кольцами- заглушками. Введение датчика момента на эффекте Холла в полости корпуса и органов управления в блок сигнализации положения позволяет обеспечить возможность использования и настройки блока сигнализации положения во взрывоопасной зоне.The proposed position signaling unit allows its use in the hazardous area due to the implementation of the flameproof enclosure. The flameproof enclosure has sufficient mechanical strength and is explosion proof, i.e. withstands the explosion pressure of an explosive mixture, which can penetrate the shell from the environment, eliminates the transfer of the explosion into the surrounding explosive atmosphere, i.e. is flameproof. The explosionproofness of the shells is ensured by the use of slotted explosion protection, which eliminates the transfer of the explosion into the environment. The shell is made of aluminum alloy with a magnesium content of less than 7.5%. The glass of the viewing window is made of impact-resistant material and is locked by a ring. The explosion-proofness of the lead-in device at the cable entry point is ensured by cable sealing with elastic rubber plug rings. The introduction of a Hall effect torque sensor in the body cavity and controls in the position signaling unit makes it possible to use and configure the position signaling unit in the hazardous area.

Заявляемый блок сигнализации положения может быть неоднократно воспроизведен на современном оборудовании и планируется применить в механизмах исполнительных электрических, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость» для полезной модели.The inventive position signaling unit can be repeatedly reproduced on modern equipment and is planned to be used in executive electric mechanisms, which allows us to conclude that its criterion is “industrial applicability” for a utility model.

Claims

1. The signaling unit of the position of the output shaft of the electric actuator, comprising a control device, a position sensor and an indicator of the position of the output shaft with display elements associated with the control device, characterized in that a flameproof enclosure is provided to provide a gap explosion protection, consisting of a housing at the ends of which made an input device with cable entries and a connecting flange of the front panel with a viewing window and controls associated with the device ION coupled to the housing to be rotatable through an angle which is a multiple of 90 ° in its coupling plane, torque sensor means associated with the control device and mounted in a cavity housing, the shafts sensors torque and position are kinematically connected to the output shaft of the mechanism.

2. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the torque sensor is made at least on the Hall effect.

3. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the position indicator of the output shaft with display elements is located behind the viewing window of the front panel.

4. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the controls contain at least buttons and an unauthorized access lock to control the unit.

5. The position signaling unit according to claim 1, characterized in that the shafts of the torque and position sensors are brought out through the connecting flange for kinematic communication.