RU117540U1 - Пневматический привод - Google Patents

Abstract

1. Пневматический привод, содержащий электропневматическое управляющее устройство, выполненное заодно с устройством информации о положении выходного вала привода в виде магнитно-герконовых выключателей, струйный электродвигатель, выполненный заодно с многоступенчатым редуктором, в состав которого также входит устройство переключения на работу от ручного дублера, кулисно-винтовой механизм, выходной вал которого соединен с одной стороны со штоком запорного устройства и с другой стороны - с устройством информации о положении выходного вала, а ходовая гайка кулисно-винтового механизма, передвигающаяся по винту, взаимодействующему с устройством поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, выполненного в виде тарельчатых пружин и упорных подшипников, связана с поводком кулисы, отличающийся тем, что на входной магистрали сжатого газа в электропневматическое управляющее устройство установлен фильтр с отстойником для фильтрации и сбора посторонних частиц, а на выходе струйного электродвигателя установлен глушитель шума или ниппель для отвода газов, на плунжерах регуляторов давления газа электропневматического управляющего устройства выполнены упорные бурты, в пневматических клапанах подачи газа в устройство регулирования давления выполнены отверстия, соединяющие внутренние полости пневматических клапанов с атмосферой в их закрытом состоянии, корпусные детали кулисно-винтового механизма выполнены из сплава алюминия, при этом в местах опор вала кулисы в корпус запрессованы втулки, в местах взаимодействия поводка кулисы установлены направляющие Г-образной формы, а кулиса кулисно-винт

Description

Пневматический привод предназначен для автоматизации управления четверть оборотной запорной арматурой (кранами с шаровым затвором, дисковыми заслонками т.д., используемой на нефте- и газопроводах.

Известен пневматический привод [Патент РФ №2174628 МПК F15В 9/03, 2001 г.], содержащий электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, редуктор, поворотный механизм, выходной вал, устройство информации о положении выходного вала привода, включающее магнитно-герконовые конечные выключатели, а также устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента. В конструкции данного привода дополнительно применен блок ограничения крутящего момента связанный с ходовым винтом кулисно-винтового механизма.

Наиболее близким к предложенному является пневматический привод [Патент РФ №2268401 МПК F15B 9/00, 2004 г.], содержащий электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, редуктор, кулисный механизм с выходным валом, ходовой винт и ходовую гайку, которая связана с поводком кулисы, устройство информации о положении выходного вала привода, включающее магнитно-герконовые выключатели, устройство ограничения максимальной величины передаваемого движущего момента с магнитно-герконовыми выключателями, а также устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, включающее упорные подшипники и тарельчатые пружины.

В указанном приводе для регулировки крутящего момента развиваемого струйным двигателем используется: как устройство для регулирования давления газа, подаваемого на струйный двигатель, так и устройство ограничения максимальной величины крутящего момента. При этом работа регулятора давления в начальный момент пуска привода, когда на выходе из него нет избыточного давления, происходит таким образом, что потоком сжатого газа плунжер передвигается в сторону глухого отверстия канала регулятора, и только достигнув выходной полости, давление газа воздействует на плунжер в сторону сжатия пружины. Это обстоятельство приводит к тому, что в связи с наличием в конце глухого отверстия занижения диаметра, вызванного радиусом режущей кромки или конусностью металлорежущего инструмента, плунжер регулятора может заклинить в положении, при котором сжатый газ поступает в струйный двигатель с максимальным давлением. Нарушение работы плунжера регулятора давления также может быть вызвано попаданием посторонних частиц в пневматическую систему привода и потерей герметичности уплотнения плунжера. В конечном итоге нарушение работы плунжера регулятора давления может привести к превышению максимального крутящего момента развиваемого приводом, а так же к выходу из строя деталей пневматического привода, данное обстоятельство вынуждает вводить в конструкцию дублирующее устройство ограничения максимального крутящего момента, одной из функций которого будет защита от данного вида неисправности. Однако в связи с переменным передаточным отношением кулисно-винтового механизма, реальный крутящий момент на выходном валу привода в промежуточном положении в 1,5-3 раза меньше, чем в крайних положениях «открыто» и «закрыто» при одном и том же крутящем моменте, развиваемым струйным двигателем, и соответственно при одинаковых перемещениях винта кулисно-винтового механизма, вызванных сжатием пружин, это приводит к тому, что происходят ложные срабатывания блока ограничения крутящего момента в промежуточных положениях, чаще в середине пути, когда развиваемый крутящий момент на выходном валу привода минимален, а нагрузка на шпинделе запорного устройства меньше максимального крутящего момента, на который рассчитан привод, в этом случае происходит снижение частоты вращения струйного двигателя и повышение развиваемого им крутящего момента, и как следствие увеличивается осевое усилие на винтовой передаче кулисно-винтового механизма, что приводит к большему сжатию тарельчатых пружин и дополнительному перемещению штока блока ограничения крутящего момента, что и наблюдалось при эксплуатации таких пневматических приводов. Остановка привода в промежуточном положении без обоснованных на то причин может привести к аварийной ситуации на объекте эксплуатации.

Также в данном приводе кулиса соединяется с выходным валом кулисно-винтового механизма при помощи шпоночного соединения, а для обеспечения передачи повышенных крутящих моментов кулиса снабжена ступицей, в которой выполнен поперечный паз, а на бурту выходного вала выполнены лыски. В таком виде кулису возможно изготовить одним из методов литья, например литьем в землю, при этом предел прочности литейной стали уступает доступным маркам качественной стали используемым в прокате, в связи с этим литая кулиса дополнительно снабжена ступицей с поперечным пазом, а также имеет массивную промежуточную часть вдоль кулисы, все это приводит к утяжелению конструкции привода в целом.

В пневматическом приводе имеется возможность точного позиционирования кулисы, связанного с ней выходного вала и запорного органа арматуры за счет установленных в корпусе кулисно-винтового механизма упоров. Однако при выкручивании упорных винтов больше допустимого поворот кулисы в крайние положения приводит к выдавливанию замыкающих планок, установленных на концах плеч кулисы и к упору ходовой гайки в корпус, что вызывает заклинивание подвижных частей привода.

В конструкции данного привода на выходе из струйного двигателя не устанавливается устройство для глушения шума - глушитель, что при работе привода приводит к значительному уровню звукового давления превышающего предельно-допустимые нормы.

В выше указанных пневматических приводах для индикации положения запорного органа трубопроводной арматуры и для управления электромагнитным клапаном использован один и тот же геркон с переключающими контактами, что в современных условиях эксплуатации сужает область их применения, где все чаще требуется гальваническая развязка цепей индикации и цепей управления приводом. Следует так же отметить, что установка электропневматического управляющего устройства непосредственно на привод без гальванической развязки заземленных элементов конструкции от арматуры исключает возможность установки данных приводов на подземные трубопроводы, подключенных к системе электрохимической защиты.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности пневматического привода при увеличении функциональных возможностей, улучшении технико-эксплуатационных характеристик, а также повышение технологичности конструкции.

Поставленная задача решается пневматическим приводом, содержащим электропневматическое управляющее устройство, выполненное заодно с устройством информации о положении выходного вала привода в виде магнитно-герконовых выключателей, струйный электродвигатель, выполненный заодно с многоступенчатым редуктором, в состав которого также входит устройство переключения на работу от ручного дублера, кулисно-винтовой механизм, выходной вал которого соединен с одной стороны со штоком запорного устройства и с другой стороны с устройством информации о положении выходного вала, а ходовая гайка кулисно-винтового механизма, передвигающаяся по винту, взаимодействующему с устройством поглощения кинетической энергии подвижных частей привода выполненного в виде тарельчатых пружин и упорных подшипников, связана с поводком кулисы, в котором в отличие от прототипа на входной магистрали сжатого газа в электропневматическое управляющее устройство установлен фильтр с отстойником для фильтрации и сбора посторонних частиц, а на выходе струйного электродвигателя установлен глушитель шума или ниппель для отвода газов, на плунжерах регуляторов давления газа электропневматического управляющего устройства выполнены упорные бурты, в пневматических клапанах подачи газа в устройство регулирования давления выполнены отверстия, соединяющие внутренние полости пневматических клапанов с атмосферой в их закрытом состоянии, корпусные детали кулисно-винтового механизма выполнены из сплава алюминия, при этом в местах опор вала кулисы в корпус запрессованы втулки, в местах взаимодействия поводка кулисы установлены направляющие Г-образной формы, а кулиса кулисно-винтового механизма выполнена в виде вала с шейками в форме квадрата, сопрягаемыми напрессованными на вал щеками, изготовленными из листового материала.

Согласно изобретению полость установки пружины плунжера устройства регулирования давления соединена с атмосферой.

Согласно изобретению полость в корпусе пневматического клапана, расположенная между двумя ступенями поршня, управляющего открытием клапана подачи газа на вход в устройство регулирования давления, соединена с атмосферой.

Согласно изобретению магнитно-герконовые выключатели могут быть дополнительно укомплектованы двумя путевыми герконами, гальванически развязанными относительно концевых, расположенных в горизонтальной плоскости и размещенных во взрывозащищенной оболочке, а магниты с возможностью их регулировки в радиальном направлении, закреплены в ползунах на вращающемся диске, связанном с валом кулисы.

Согласно изобретению вал магнитно-герконовых выключателей может быть установлен в электропневматическом управляющем устройстве через токоизоляционные втулки, а входные и выходные штуцеры пневматической системы установлены в электропневматическое управляющее устройство через токоизоляционные футорки, а само электропневматическое управляющее устройство установлено через токоизоляционную прокладку и закреплено винтами, установленными через токоизоляционные втулки.

Согласно изобретению упорные винты крайних положений кулисно-винтового механизма могут быть установлены в залитые в корпус стальные втулки, или во вставленные изнутри корпуса стальные втулки с буртами, удерживаемые от проворота или выпадения внутрь корпуса штифтом или винтом.

Согласно изобретению упорные винты крайних положений кулисно-винтового механизма могут иметь штифт, установленный перпендикулярно к оси винта, ограничивающий их выкручивание на величину, больше допустимой, в процессе регулировки.

Согласно изобретению кожух устройства поглощения кинетической энергии подвижных частей привода может крепится винтами, имеющими упорный бурт, и вкрученными изнутри корпуса.

Согласно изобретению запрессованные втулки, являющиеся опорами вала кулисы в кулисно-винтовом механизме могут быть выполнены либо бронзовыми, либо стальными, термически обработанными с твердостью поверхности не менее 28 единиц по шкале HRC.

Согласно изобретению поводок кулисы может взаимодействовать с направляющими, установленными в корпусе кулисно-винтового механизма, и с направляющими щек выходного вала кулисы через промежуточные детали - сухари, выполненные в виде прямоугольного параллелепипеда с центральным отверстием, при этом сухарь выполнен либо бронзовым, либо стальным, термически обработанным до твердости поверхности не менее 36 единиц по шкале HRC, а на рабочих - трущихся гранях сухарей выполнены масло-удерживающие канавки.

Согласно изобретению на выходе из корпуса струйного электродвигателя либо напрямую, либо через промежуточное переходное колено, может быть установлен глушитель шума, выполненный в виде трубы, внутри которой на центральном стержне через дистанционные втулки расположены диски с отверстиями, выполненными только на половине диска, причем диски расположены друг относительно друга таким образом, что отверстия одного диска перекрываются сплошной частью следующего за ним диска, причем первый и последний диски глушителя имеют отверстия, расположенные по всей их площади.

Согласно изобретению муфта переключения ручного дублера со стороны зацепления ее со струйным электродвигателем и ответное зубчатое колесо может иметь кулачки углом от 40 до 70 градусов и тем самым имеют возможность проворачиваться друг относительно друга на угол от 100 до 40 градусов соответственно.

Согласно изобретению ротор струйного электродвигателя может быть установлен в подшипниках, наружные кольца которых расположены в отверстиях, сопряженных с центрирующими поясками крышек подводящих сжатый газ.

Согласно изобретению ротор струйного электродвигателя может быть установлен в промежуточный корпус, содержащий одну ступень зубчатой передачи с уплотнением в виде двух манжет, установленных с предварительным натягом на вал с установленными за манжетами подпорными шайбами, причем ротор струйного электродвигателя установлен так, что наружные кольца подшипников, на которых установлен ротор, расположены в отверстиях, сопряженных с центрирующими поясками крышек, подводящих сжатый газ.

Согласно изобретению щеки, напрессованные на вал кулисы кулисно-винтового механизма, могут дополнительно фиксируются от их сдвига вдоль оси вала при помощи штифтов, расположенных перпендикулярно оси вала.

Использованная в предложенном техническом решении конструкция плунжера регулятора давления газа с упорными буртами ограничивает первоначальное перемещение плунжера при подаче давления газа во входную полость регулятора, тем самым исключает контакт плунжера с занижением диаметра глухого отверстия регулятора и, тем самым, исключает его заклинивание в положение, при котором сжатый газ поступает в струйный двигатель с максимальным давлением. А установка во входной магистрали электропневматического устройства фильтра с отстойником для фильтрации и сбора посторонних частиц, позволяет исключить заклинивание плунжера регулятора давления от попадания мелких посторонних частиц и повысить надежность работы пневматической системы изделия в целом. Соединение полости установки пружины плунжера регулятора давления с атмосферой обеспечивает нормальную работу регулятора даже при потере герметичности уплотнения плунжера. Данные аспекты позволяют обеспечить надежную регулировку крутящего момента развиваемого приводом при помощи регуляторов давления (расхода) в направлениях движения привода в сторону открытия и закрытия, и установленных в электропневматическом управляющем устройстве, а также уменьшить до номинальных нагрузки, воспринимаемые элементами конструкции самого привода.

Выполнение в клапанах подачи газа к устройству регулирования давления отверстий, соединяющих внутренние полости клапанов с атмосферой в закрытом состоянии клапана, позволяет исключить выдавливание резинового уплотнения из корпуса клапана, наблюдаемое при общей декомпрессии пневматической системы электропневматического управляющего устройства находившемся под избыточным давлением в процессе эксплуатации, происходящее вследствие воздействия на резиновое уплотнение большого перепада давлений во внутренних полостях клапана по отношению к атмосфере. Таким образом, выполнение данных отверстий снижает вероятность потери клапанами герметичности и повышает надежность работы пневматического привода в целом.

Соединение с атмосферой полости в корпусе пневматического клапана, расположенной между двумя ступенями поршня, управляющего открытием клапана подачи газа на вход в регулятор давления, позволяет исключить внештатное закрытие клапана, вызванное потерей герметичности уплотнений поршня, тем самым повышая надежность функционирования пневматического привода.

Снижение нагрузки на корпусные детали с одновременным повышением надежности регулятора давления газа, подаваемого на струйный электродвигатель, позволяет изготавливать корпусные детали из сплавов алюминия, а для снижения трения в местах опор вала кулисы в корпус запрессовываются втулки, выполненные из термически обработанной стали, или из бронзы. При этом в местах взаимодействия сухарей поводка кулисы с корпусом установлены направляющие Г-образной формы, а упорные винты крайних положений кулисы могут быть установлены либо в залитые в корпус стальные втулки, либо во вставленные изнутри корпуса стальные втулки с буртами. Изготовление корпуса из сплава алюминия позволяет повысить технологичность конструкции в связи с легкой обрабатываемостью и минимальным износом режущего инструмента, а также снизить массу всего изделия. Так же на повышение надежности работы и снижение массы направлено введение в конструкцию изделия кулисы сборной конструкции. При этом кулиса выполнена в виде вала с шейками, имеющими форму квадрата в поперечном сечении, а на шейки напрессованы щеки, изготовленные из листового проката качественных марок стали. При этом прочность такого профильного соединения достигается тем, что передача крутящего момента происходит непосредственно от детали к детали, без посреднической детали как, например, в шпоночном соединении, выполненном в прототипе, а также за счет отсутствия концентраторов напряжения. Таким образом, данная конструкция позволяет уменьшить массу кулисы в сборе с валом на 20%.

По сравнению с прототипом в конструкции описываемого привода упорные винты крайних положений кулисы дополнительно снабжены штифтом, устанавливаемым перпендикулярно оси винта на его внутренней части (расположенной внутри корпуса) в процессе регулировки крайних положений привода при его изготовлении. Штифты, упираясь в торец втулки или корпуса, не допускают выкручивания упорных винтов больше допустимого, при этом обеспечиваются гарантированные зазоры между деталями поводка и деталями кулисы, и между ходовой гайкой и корпусом, и исключается заклинивание и поломка деталей механизмов при любой регулировке крайних положений.

Для обеспечения дополнительной прочности резьбовых соединений устройства поглощения кинетической энергии винты, крепящие его корпус к корпусу кулисно-винтового механизма и снабженные дополнительным упорным буртом, вкручиваются изнутри корпуса кулисно-винтового механизма. Таким образом, нагрузка, воспринимаемая винтами, воздействует на корпус, как через резьбовое соединение, так и через упорный бурт.

В современных схемах управления все чаще требуется гальваническая развязка электрических цепей управления пневматическим приводом и цепей индикации крайних положений запорного органа арматуры. Для решения данной задачи в электропневматическом управляющем устройстве узел магнито-герконовых выключателей содержит четыре геркона, установленных по два в положениях, соответствующих крайним положениям запорного органа арматуры. При этом магниты, управляющие работой данных герконов, имеют возможность регулировки в радиальном направлении относительно оси вала устройства. Такая регулировка позволяет достичь требуемой четкости срабатывания и обеспечить минимальную угловую разность между срабатыванием обоих герконов в каждом крайнем положении.

Если арматура подземного исполнения подключается к системе электрохимической защиты объекта установки, то электрические заземленные узлы гальванически разъединяют от арматуры с трубопроводом для обеспечения требуемого нормативного показателя сопротивления растеканию постоянного тока. В конструкции привода для этой цели электропневматическое управляющее устройство снабжено токоизоляционными втулками, футорками и прокладкой, которые обеспечивают электрическую изоляцию электропневматического управляющего устройства от арматуры и соответственно от трубопровода.

В описываемом приводе муфта переключения между ручным дублером и струйным двигателем имеет свободный ход от 100 до 40 градусов между кулачками муфты и зубчатого колеса, расположенного со стороны струйного двигателя, при этом кулачки имеют сходящуюся в оси вращения муфты форму с углами от 40 до 70 градусов. Выполнение формы кулачков другой конфигурации уменьшает свободный ход муфты, что с учетом больших скоростей струйного двигателя может привести к проскакиванию кулачков в случае автоматического переключения с ручного дублера на работу от двигателя.

В пневматических приводах со струйным двигателем сжатый газ подается во внутреннее отверстие двигателя через втулки, установленные в крышках и расположенные по обе стороны двигателя, при этом для обеспечения минимальных утечек газа зазор между валом и втулкой должен быть как можно меньше. Погрешности, вызванные изготовлением составных деталей, приводят к тому, что втулка начинает касаться вала, а при больших частотах вращения струйного электродвигателя это может привести к тому, что втулка начинает развальцовываться и может даже заклинить во внутреннем отверстии вала струйного электродвигателя, что приведет к ее вырыванию из крышки или к ее скручиванию. Проявление такого дефекта - недопустимо, т.к. может привести к значительному разогреву области контакта втулки, что может вызвать угрозу воспламенения в случае использования в качестве источника сжатый природный газ, вдобавок разрушение втулки приведет к утечкам газа и нарушению работы струйного электродвигателя. Решение, позволяющее максимально исключить погрешности изготовления промежуточных деталей, в которые устанавливаются подводные крышки с втулками - это установка подшипников ротора струйного двигателя наружными кольцами в отверстия сопряженные с центрирующими поясками крышек, подводящих сжатый газ. Данное решение применимо как для вариантов, предназначенных для установки на открытом воздухе, где сжатый газ после струйного электродвигателя выходит в атмосферу, так и для вариантов, где струйный электродвигатель заключен в герметичную оболочку, соединенную с газоотводом - в случае его размещения внутри помещений. В последнем варианте для уплотнения полости двигателя используется дополнительная зубчатая передача, необходимая для понижения линейной скорости в зоне контакта манжет, причем сами манжеты установлены с предварительным натягом от 0,2 мм до 2 мм на уплотняемый ими вал и подпираемые со стороны обратной уплотняемой - металлическими шайбами - конусами, исключающими выворачивание их уплотняющей кромки наизнанку и позволяющими работать при перепаде давлений больше 0,05 МПа.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

Фиг.1 Изометрический внешний вид пневматического привода.

Фиг.2 Кинематическая и пневмоэлектрическая схема пневматического привода.

Фиг.3 Крепление устройства поглощения кинетической энергии подвижных частей привода.

Фиг.4 Кулиса и упорный винт.

Фиг.5 Устройство регулирования давления.

Фиг.6 Магнитно-герконовые выключатели при гальванической развязке цепей индикации и управления с использованием дополнительных герконов.

Фиг.7 Фильтр.

Фиг.8 Электропневматическое управляющее устройство при установке на арматуру подключенной к системе электрохимической защиты.

Фиг.9 Глушитель.

Фиг.10 Струйный электродвигатель, установленный в редуктор.

Фиг.11 Струйный электродвигатель, установленный в промежуточный корпус.

Фиг.12 Сухарь.

Фиг.13 Муфта переключения ручного дублера.

Фиг.14 Пневматический клапан и управляющий его работой поршень.

Привод содержит струйный электродвигатель 1, многоступенчатый редуктор 2, кулисно-винтовой механизм 3, устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода 4, электропневматическое управляющее устройство 5, глушитель шума 6.

Многоступенчатый редуктор 2 содержит несколько ступеней цилиндрических зубчатых передач, передающих вращение от струйного электродвигателя, встроенного непосредственно в корпус редуктора, автоматическую муфту переключения на работу от струйного двигателя или от ручного дублера 7, ударную муфту 8, установленную на последней ступени редуктора и передающую вращение на трапецеидальный винт 9 кулисно-винтового механизма через подвижное шлицевое соединение (фиг.2).

Кулисно-винтовой механизм 3 содержит трапецеидальный винт 9, установленный в корпусе на подшипниках качения, со стороны редуктора на винте выполнены шлицы, а с противоположной стороны на винт устанавливается устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода 4, включающее тарельчатые пружины и упорные подшипники, которые установлены в корпусе 10, закрепленном к корпусу кулисно-винтового механизма при помощи винтов 11 или шпилек. По трапецеидальному винту 9 передвигается трапецеидальная гайка 12, установленная в поводке с возможностью самоустановки вдоль оси винта, поводок взаимодействует с пазами в щеках 13 кулисы и с направляющими, установленными в корпусе кулисно-винтового механизма, через сухари 14 (фиг.4, 12). Щеки 13 установлены на выходной вал 15 через профильное соединение в форме квадрата. Выходной вал 15 установлен в корпусе на подшипниках скольжения и соединен с валом устройства информации о положении подвижным соединением. В корпус кулисно-винтового механизма через промежуточные втулки 16 установлены упорные винты 17. В упорные винты запрессованы штифты 18, ограничивающие их выкручивание из корпуса.

Электропневматическое управляющее устройство 5 содержит устройство информации о положении выходного вала кулисно-винтового механизма в виде магнитно-герконовых выключателей 19 (фиг.2), электромагниты, связанные с пневматическими клапанами 20, 21 системой рычагов. Пневматические клапаны 20, 21 установлены на основание, через которое осуществляется подвод сжатого газа к входам пневматических клапанов. Выходы с каждого клапана соединены каналами с устройствами регулирования давления 22, 23, работающими независимо друг от друга. Устройство регулирования давления (фиг.5) состоит из плунжера 24, пружины 25 и регулировочной гайки 26. Магнитно-герконовые выключатели 19 состоят из ползунов 27 (фиг.6), положение которых регулируется при помощи винтов 28, вкрученных в диск 29 магнитов 30, закрепленных в пазах ползунов, и герконов 31, 32, расположенных во взрывозащищенной оболочке. Диск 29 закреплен неподвижно на валике 33, связанном с выходным валом 15 кулисно-винтового механизма.

На входной магистрали сжатого газа в электропневматическое управляющее устройство может быть установлен фильтр (фиг.7), состоящий из корпуса 34, подводных и отводных штуцеров, заглушки в днище корпуса 35 и фильтрующих сеток 36.

В случае установки привода на арматуру подземного исполнения, подключенную к системе электрохимической защиты, входные и выходные штуцеры электропневматического управляющего устройства устанавливаются через токоизоляционные элементы - футорки 37 (фиг.8), а вал 33 через втулки 38. При этом само электропневматическое управляющее устройство крепится к приводу через прокладку 39 и втулки 40.

Глушитель шума 6 (фиг.9), устанавливаемый на выходном тракте из корпуса струйного электродвигателя, состоит из корпуса 41, перфорированных дисков 42 установленных с взаимным перекрытием сквозного потока, и дистанционных втулок 43, установленных на центральном стержне 44.

Струйный электродвигатель 1 состоит из ротора 45, установленного в корпусе на подшипниках качения 46, наружные кольца подшипников качения установлены в отверстиях, сопряженных с центрирующими поясками крышек 47, подводящих сжатый газ (фиг.10).

В случае установки пневматического привода в помещении и использовании сжатого природного газа в качестве управляющего, ротор 45 струйного электродвигателя устанавливается в редуктор через промежуточный корпус 48, в котором установлено зубчатое колесо 49 и резиновые армированные манжеты 50, поддерживаемые от выворачивания подпорными шайбами - конусами 51 (фиг.11).

Работа пневматического привода осуществляется следующим образом:

Управляющий газ находящийся под давлением, подводимый через входной штуцер в электропневматическое управляющее устройство 5, после дистанционного или ручного включения одного из пневматических клапанов 20, 21 поступает в устройство регулирования давления 22 или 23, далее по трубопроводам газ поступает в подводящие крышки 47 струйного электродвигателя, через которые попадает в ротор 45 (фиг.10). На соплах струйного электродвигателя расширяющийся поток газа образует реактивную струю, формирующую крутящий момент на роторе 45 струйного двигателя.

Крутящий момент с ротора 45 передается на многоступенчатый редуктор 2, в котором снижается угловая скорость вращения и увеличивается крутящий момент. Последняя шестерня редуктора, вращая поводок ударной муфты, передает крутящий момент через шлицевое соединение на винт 9 кулисно-винтового механизма (фиг.2). В винтовой передаче крутящий момент преобразуется в осевое усилие, которое через поводок передается на щеки 13 кулисы и далее на выходной вал 15 пневматического привода (фиг.4). Крутящий момент, образуемый на выходном валу пневматического привода, передается на затвор запорной арматуры (шарового крана, заслонки) и обеспечивает надежную перестановку запорного устройства.

После того, как запорное устройство достигнет заранее настроенной точки отключения пневматического привода, пневматические клапаны 20 или 21 отключаются, и поток газа через струйный электродвигатель прекращается. Достигнув крайнего положения, выходной вал 15 со щеками кулисы 13 останавливаются, упершись в упорные винты, вместе со щеками останавливается и ходовая гайка 12, а ротор струйного двигателя, продолжая вращаться по инерции, вращает винт 9, заставляя тарельчатые пружины, установленные в устройстве поглощения кинетической энергии подвижных частей привода 4, сжиматься, создавая все возрастающее сопротивление вращению струйного электродвигателя (фиг.2). Частота вращения струйного электродвигателя интенсивно снижается и он останавливается.

Для ограничения максимального развиваемого крутящего момента на выходном валу 15 привода служат устройства регулирования давления 22, 23. Для настройки определенной величины крутящего момента используются регулировочные гайки 26, которыми регулируется усилие предварительного натяга пружин 25 (фиг.5). При установившемся потоке газа регулятор работает следующим образом: давлением потока газа со стороны выходного тракта регулятора плунжер 24 начинает сжимать пружину 25 до тех пор, пока усилие от давления на выходе регулятора и усилие пружины 25 не уравняются. В процессе уравновешивания сил за счет сжатия пружины 25 плунжер 24 передвигается, перекрывая проходное сечение потоку газа своим выступом 52. Ввиду неизменности сечения среза на соплах струйного электродвигателя давление в выходном тракте устройства регулирования снижается при уменьшении его проходного сечения. При постоянном входном давлении устройство регулирования давления устанавливается в определенном положении, обеспечивающем требуемое (настроечное) давление на входе в струйный электродвигатель, от величины которого зависит мощность его реактивной струи, а, следовательно, и максимальный крутящий момент. Если входное давление в пневматический привод начинает изменяться, например, снижаться, то как следствие начнет изменяться, в данном случае снижаться, давление на выходе из устройства регулирования давления, при этом пружина 25, разжимаясь, начнет выдавливать плунжер 24, увеличивая проходное сечение, и тем самым восстанавливать давление на выходе из устройства. При этом обеспечивается большой диапазон входного рабочего давления при одной и той же настройке усилия предварительного поджатия пружин 25 и тем самым обеспечивается постоянная величина выходного давления. Таким образом, устройство регулирования давления обеспечивается точная настройка максимального крутящего момента на выходном валу пневматического привода независимо от величины изменяющегося входного давления газа.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики пневматического привода.

Предлагаемое устройство выполнимо в условиях серийного производства машиностроительного предприятия. Для изготовления деталей привода не требуется уникального или специального оборудования.

Claims (15)

1. Пневматический привод, содержащий электропневматическое управляющее устройство, выполненное заодно с устройством информации о положении выходного вала привода в виде магнитно-герконовых выключателей, струйный электродвигатель, выполненный заодно с многоступенчатым редуктором, в состав которого также входит устройство переключения на работу от ручного дублера, кулисно-винтовой механизм, выходной вал которого соединен с одной стороны со штоком запорного устройства и с другой стороны - с устройством информации о положении выходного вала, а ходовая гайка кулисно-винтового механизма, передвигающаяся по винту, взаимодействующему с устройством поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, выполненного в виде тарельчатых пружин и упорных подшипников, связана с поводком кулисы, отличающийся тем, что на входной магистрали сжатого газа в электропневматическое управляющее устройство установлен фильтр с отстойником для фильтрации и сбора посторонних частиц, а на выходе струйного электродвигателя установлен глушитель шума или ниппель для отвода газов, на плунжерах регуляторов давления газа электропневматического управляющего устройства выполнены упорные бурты, в пневматических клапанах подачи газа в устройство регулирования давления выполнены отверстия, соединяющие внутренние полости пневматических клапанов с атмосферой в их закрытом состоянии, корпусные детали кулисно-винтового механизма выполнены из сплава алюминия, при этом в местах опор вала кулисы в корпус запрессованы втулки, в местах взаимодействия поводка кулисы установлены направляющие Г-образной формы, а кулиса кулисно-винтового механизма выполнена в виде вала с шейками в форме квадрата, сопрягаемыми с напрессованными на вал щеками, изготовленными из листового материала.

2. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что полость установки пружины плунжера устройства регулирования давления соединена с атмосферой.

3. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что полость в корпусе пневматического клапана, расположенная между двумя ступенями поршня, управляющего открытием клапана подачи газа на вход в устройство регулирования давления, соединена с атмосферой.

4. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что магнитно-герконовые выключатели дополнительно укомплектованы двумя путевыми герконами, гальванически развязанными относительно концевых, расположенных в горизонтальной плоскости и размещенных во взрывозащищенной оболочке, а магниты с возможностью их регулировки в радиальном направлении, закреплены в ползунах на вращающемся диске, связанном с валом кулисы.

5. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что вал магнитно-герконовых выключателей установлен в электропневматическом управляющем устройстве через токоизоляционные втулки, а входные и выходные штуцеры пневматической системы установлены в электропневматическое управляющее устройство через токоизоляционные футорки, а само электропневматическое управляющее устройство установлено через токоизоляционную прокладку и закреплено винтами, установленными через токоизоляционные втулки.

6. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что упорные винты крайних положений кулисно-винтового механизма установлены в залитые в корпус стальные втулки или во вставленные изнутри корпуса стальные втулки с буртами, удерживаемые от проворота или выпадения внутрь корпуса штифтом или винтом.

7. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что упорные винты крайних положений кулисно-винтового механизма имеют штифт, установленный перпендикулярно к оси винта, ограничивающий их выкручивание на величину, больше допустимой, в процессе регулировки.

8. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что кожух устройства поглощения кинетической энергии подвижных частей привода крепится винтами, имеющими упорный бурт, и вкрученными изнутри корпуса.

9. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что запрессованные втулки, являющиеся опорами вала кулисы в кулисно-винтовом механизме, выполнены либо бронзовыми, либо стальными, термически обработанными с твердостью поверхности не менее 28 единиц по шкале HRC.

10. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что поводок кулисы находится во взаимодействии с направляющими, установленными в корпусе кулисно-винтового механизма, и с направляющими щек выходного вала кулисы через промежуточные детали - сухари, выполненные в виде прямоугольного параллелепипеда с центральным отверстием, при этом сухарь выполнен либо бронзовым, либо стальным, термически обработанным до твердости поверхности не менее 36 единиц по шкале HRC, а на рабочих - трущихся гранях сухарей выполнены маслоудерживающие канавки.

11. Пневматический привод по п.1, в котором на выходе из корпуса струйного электродвигателя либо напрямую, либо через промежуточное переходное колено, установлен глушитель шума, выполненный в виде трубы, внутри которой на центральном стержне через дистанционные втулки расположены диски с отверстиями, выполненными только на половине диска, причем диски расположены друг относительно друга таким образом, что отверстия одного диска перекрываются сплошной частью следующего за ним диска, причем первый и последний диски глушителя имеют отверстия, расположенные по всей их площади.

12. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что муфта переключения ручного дублера со стороны зацепления ее со струйным электродвигателем и ответное зубчатое колесо имеют кулачки углом от 40 до 70° и тем самым имеют возможность проворачиваться относительно друг друга на угол от 100 до 40° соответственно.

13. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что ротор струйного электродвигателя установлен в подшипниках, наружные кольца которых расположены в отверстиях, сопряженных с центрирующими поясками крышек, подводящих сжатый газ.

14. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что ротор струйного электродвигателя установлен в промежуточный корпус, содержащий одну ступень зубчатой передачи с уплотнением в виде двух манжет, установленных с предварительным натягом на вал с установленными за манжетами подпорными шайбами, причем ротор струйного электродвигателя установлен так, что наружные кольца подшипников, на которых установлен ротор, расположены в отверстиях, сопряженных с центрирующими поясками крышек, подводящих сжатый газ.

15. Пневматический привод по п.1, отличающийся тем, что щеки, напрессованные на вал кулисы кулисно-винтового механизма, дополнительно фиксируются от их сдвига вдоль оси вала при помощи штифтов, расположенных перпендикулярно оси вала.