RU164884U1

RU164884U1 - Электропривод трубопроводной арматуры

Info

Publication number: RU164884U1
Application number: RU2016112010/06U
Authority: RU
Inventors: Олег Владимирович Епифанов; Людмила Михайловна Епифанова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "С.О.М."
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2016-09-20

Abstract

1. Электропривод трубопроводной арматуры, содержащей низкооборотный бесконтактный электродвигатель с полым ротором на постоянных магнитах, имеющий прямо пропорциональную зависимость вращающего момента от величины тока в обмотках электродвигателя, и планетарный редуктор, расположенные соосно со штоком арматуры, а также ручной дублер и блок управления, отличающийся тем, что вал электродвигателя соосно соединен посредством зубчатого зацепления с планетарным редуктором, на выходном валу которого установлена металлическая втулка с заданным профилем, напротив которой в корпусе редуктора закреплены бесконтактные датчики конечных положений угла поворота вала электропривода, реагирующие на переход «металл-воздух», выходы которых соединены с электронным блоком управления, и настройка заданного крутящего момента на валу привода проводится по величине тока в обмотках электродвигателя.2. Электропривод трубопроводной арматуры по п. 1, отличающийся тем, что на втулке с заданным профилем нанесена шкала угловых значений, а напротив шкалы в корпусе редуктора сделан вырез, закрытый прозрачным материалом.3. Электропривод трубопроводной арматуры по п. 1, отличающийся тем, что напротив втулки с заданным профилем размещены упоры, ограничивающие и регулирующие угол поворота.4. Электропривод трубопроводной арматуры по п. 1, отличающийся тем, что блок управления измеряет и запоминает зависимость величины тока в обмотках электродвигателя, пропорционально крутящему моменту на валу в зависимости от угла поворота вала, сравнивает эту зависимость с заданной и определяет по разности зависимостей рабочее, предотказное или аварийное состояние

Description

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к комбинированным средствам управления трубопроводной арматурой с помощью двигателя и вручную.

Известен электропривод «Schwenkantriebe SGM 04.1 - 12.1» производства фирмы AUMA (Германия, AUMA Riester GmbH & Co. KG, P.O.Box 1362, D-79379 Muellheim, официальный сайт в информационно-телекоммуникационной сети «Интернет» www.auma.com/en/products/part-tun-actuators/actuators-sgm-and-sgmr, раздел «Документация»), состоящий из следующих элементов: электродвигатель встраиваемого исполнения, соосно расположенный с валом арматуры и редуктором; ручной дублер; механические ограничители конечных положений вала арматуры, визуальный индикатор и датчик углового положения вала арматуры, при этом угловое положение выходного вала определяется по потенциометру, соединенному через редуктор с выходным валом электропривода; электрические соединители; электронный блок управления, который измеряет и корректирует величину крутящего момента, который должен быть приложен для того, чтобы создать усилие, необходимое для закрывания и открывания арматуры (Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Гуревич Д.Ф. Москва, «Машиностроение», 1964, стр. 467-473, таблица 104).

Недостатками данного привода являются усложнение конструкции за счет применения высокооборотного электродвигателя, вследствие чего основной редуктор состоит из планетарной передачи и волновой передачи между электродвигателем и валом арматуры; применения дополнительных редукторов для ручного дублера; применения дополнительных редукторов для контактного потенциометра; применения резистивного датчика углового положения вала привода, которое также требует дополнительного редуктора. Эти недостатки увеличивают размеры электропривода, усложняют его конструкцию и снижают его надежность.

Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является электропривод для управления потоками рабочей среды, содержащий электродвигатель с полым валом, соосно расположенный с полым валом планетарного редуктора и выходным полым валом электропривода, ручной дублер и блок датчиков положения, обеспечивающий выдачу информации о положении выходного вала и числе его оборотов (Патент Российской Федерации на полезную модель №112973, 2011 г., по кл. МПК F16K 31/05).

Однако недостатками данной конструкции электропривода являются: сложность исполнения блока датчиков, что снижает надежность электропривода; отсутствие механического указателя угла поворота выходного вала; отсутствие механических упоров, что не позволяет применять электропривод для работы на неполноповоротной арматуре.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции и уменьшение внешних габаритов электропривода, повышение надежности электропривода, а также расширение области применения электропривода, в частности для работы на неполноповоротной и многооборотной арматуре.

Поставленная задача решается созданием конструкции электропривода трубопроводной арматуры, содержащей низкооборотный бесконтактный электродвигатель с полым ротором на постоянных магнитах, имеющий прямо пропорциональную зависимость вращающего момента от величины тока в обмотках электродвигателя, и планетарный редуктор, расположенные соосно со штоком арматуры, а также ручной дублер и блок управления, в которой:

- вал электродвигателя соосно соединен посредством зубчатого зацепления с планетарным редуктором, на выходном валу которого установлена металлическая втулка с заданным профилем, напротив которой в корпусе редуктора закреплены бесконтактные датчики конечных положений угла поворота вала электропривода, реагирующие на переход «металл-воздух», выходы которых соединены с электронным блоком управления, и настройка заданного крутящего момента на валу привода проводится по величине тока в обмотках электродвигателя;

- на втулке с заданным профилем нанесена шкала угловых значений, а напротив шкалы в корпусе редуктора сделан вырез, закрытый прозрачным материалом;

- напротив втулки с заданным профилем размещены упоры, ограничивающие и регулирующие угол поворота;

- блок управления измеряет и запоминает зависимость величины тока в обмотках электродвигателя, пропорционально крутящему моменту на валу в зависимости от угла поворота вала, сравнивает эту зависимость с заданной и определяет по разности зависимостей рабочее, предотказное или аварийное состояние электропривода.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 - общий вид электропривода в разрезе, на фиг. 2 - разрез А на фиг. 1

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:

1 - низкооборотный бесконтактный электродвигатель с полым ротором на постоянных магнитах; 2 - статор электродвигателя; 3 - ротор электродвигателя; 4 - бесконтактный датчик положения ротора электродвигателя; 5 - редуктор электропривода; 6 - корпус электропривода; 7 - ручной дублер электропривода; 8 - входной вал редуктора; 9 - выходной вал редуктора; 10 - металлическая втулка с заданным профилем; 11 - механические упоры; 12 - бесконтактные датчики конечных положений угла поворота вала электропривода, реагирующие на переход «металл-воздух»,; 13 - электронный блок управления; 14 - углубление на втулке.

Электропривод трубопроводной арматуры содержит низкооборотный бесконтактный электродвигатель с полым ротором на постоянных магнитах 1, состоящий из статора 2, ротора 3 и бесконтактного датчика положения ротора электродвигателя 4. Ротор 3 электродвигателя 1 жестко закреплен на входном валу 8 редуктора 5; статор 2 электродвигателя 1 установлен в корпус электропривода 6. Ручной дублер 7 соединен с входным валом 8 редуктора 5. На выходном валу 9 редуктора 5 установлена металлическая втулка с заданным профилем 10, которая является одновременно как ограничителем угла поворота для механических упоров 11 при работе неполноповоротного привода, так и сигналом для срабатывания бесконтактных датчиков конечных положений угла поворота вала электропривода 12. Механические упоры 11 и датчики конечных положений угла поворота вала электропривода 12 установлены в корпусе электропривода 6 напротив металлической втулки с заданным профилем 10. Датчики конечных положений угла поворота вала электропривода 12, реагирующие на переход «металл-воздух», срабатывают при подходе к углублению 14 на втулке 10.

Механический указатель угла поворота выполнен следующим образом. На металлической втулке с заданным профилем 10 нанесена шкала, а в корпусе напротив втулки 10 сделан вырез, закрытый прозрачным материалом.

При работе в составе многооборотного привода механические упоры 11 удаляются, на их место вставляются заглушки. Датчики конечных положений угла поворота вала электропривода 12 служат для определения числа оборотов электропривода.

Применение низкооборотных бесконтактных электродвигателей с полым ротором на постоянных магнитах 1 существенно упрощает конструкцию редуктора 5 за счет меньшего передаточного числа зубчатого зацепления вала электродвигателя 1 с планетарным редуктором 5, что позволяет использовать более простые планетарные редукторы, вместо волновых, не увеличивая при этом габариты электропривода.

Электронный блок управления 13 может быть размещен в едином корпусе электропривода 1 или установлен на его корпус. Электронный блок управления 13 содержит индикатор рабочего состояния электропривода, устройство сравнения и хранения информации, на входы которого подаются сигналы с датчика положения ротора 4, датчиков величины тока в обмотках электродвигателя 1 и датчиков конечных положений угла поворота вала электропривода 12, а выход устройства сравнения и хранения информации соединен с индикатором рабочего состояния электропривода.

Электропривод работает следующим образом.

На электродвигатель 1 подается напряжение питания. Ротор 3 электродвигателя 1 через редуктор 5 поворачивает выходной вал редуктора 9 и металлическую втулку с заданным профилем 10. Датчик конечного положения угла поворота вала электропривода 12, реагирующие на переход «металл-воздух» срабатывает при подходе к углублению 14 на металлической втулке с заданным профилем 10, в блок управления 13 подается электрический сигнал, и блок управления 13 отключает электродвигатель 1. При подаче электрического сигнала на перевод в другом направлении срабатывает второй датчик конечного положения угла поворота вала электропривода 12 и блок управления 13 отключает электродвигатель 1.

При работе неполноповоротного привода угол поворота выходного вала 9 редуктора 5 ограничен механическими упорами 11 и металлической втулкой с заданным профилем 10. При необходимости регулировки угла поворота вручную поворачивают механические упоры 11 до необходимой величины. Для регулировки срабатывания датчиков конечных положений угла поворота вала электропривода 12 поступают следующим образом. Датчики конечных положений угла поворота вала электропривода 12 устанавливают на минимальный угол, необходимый для работы арматуры. Механические упоры 11 настраивают на необходимый угол поворота затвора арматуры. Включают электропривод, например, в положении «ОТКРЫТО». Выходной вал электропривода 9 поворачивается; после прохождения под датчиком конечного положения угла поворота вала электропривода 12 углубления 14 на металлической втулке с заданным профилем 10 в блок управления 13 подается электрический сигнал; блок управления 13 начинает отсчет импульсов датчика положения ротора 4 электродвигателя 1 с момента поступления электрического сигнала от датчика конечного положения угла поворота вала электропривода 12 до механического ограничителя 11. Количество импульсов запоминается в памяти блока управления 13. Также определяют угловое положение выходного вала электропривода 9 при команде «ЗАКРЫТО».

Таким образом, при работе неполноповоротного электропривода отключение электродвигателя происходит после поступления электрического сигнала отдатчиков конечных положений угла поворота вала электропривода 12 и отсчета необходимого количества импульсов датчика положения ротора 4 электродвигателя 1. После настройки угла срабатывания по электрическому сигналу незначительно увеличивают угол расположения механических ограничителей 11.

Для работы в режиме полноповоротного привода механические упоры удаляют и на их место ставят заглушки. С помощью датчиков конечных положений угла поворота вала электропривода 12 и датчика положения ротора электродвигателя 4 определяют или задают необходимое число оборотов вала электропривода 1. Низкооборотные бесконтактные электродвигатели с полым ротором на постоянных магнитах имеют линейную характеристику зависимости величины тока обмотки электродвигателя от момента нагрузки. Следовательно, зная величину тока обмоток электродвигателя в каждый момент времени можно определить величину крутящего момента на валу электродвигателя 1 и выходном валу редуктора 9, поэтому датчики величины этого момента, как отдельный узел, не нужны. Ограничение по превышению величины крутящего момента на валу электродвигателя 1 и выходном валу редуктора 9 настраивается по величине тока в обмотках электродвигателя.

Диагностика рабочего состояния электропривода и арматуры происходит следующим образом. После установки электропривода на арматуру и его настройки проводят измерение зависимости величины тока в обмотках электродвигателя от угла поворота. Данная характеристика хранится в памяти блока управления 13. При последующей работе электропривода электронный блок управления 13 определяет величину крутящего момента электродвигателя 1 по величине токов в обмотках электродвигателя и вычисляет его зависимость от угла поворота вала арматуры. Для диагностики рабочего состояния электродвигателя 1, а следовательно и электропривода в целом, блок управления 13 сравнивает эту зависимость с заданной и при превышении критических параметров выдает сигнал неисправности или предотказного состояния электропривода 1 на внешний индикатор.

Таким образом, предложенная полезная модель позволяет упростить конструкцию электропривода трубопроводной арматуры, уменьшить внешние габариты электропривода, повысить надежность электропривода, а также расширить область применения электропривода, в частности для работы на неполноповоротной и многооборотной арматуре.

Claims

1. Электропривод трубопроводной арматуры, содержащей низкооборотный бесконтактный электродвигатель с полым ротором на постоянных магнитах, имеющий прямо пропорциональную зависимость вращающего момента от величины тока в обмотках электродвигателя, и планетарный редуктор, расположенные соосно со штоком арматуры, а также ручной дублер и блок управления, отличающийся тем, что вал электродвигателя соосно соединен посредством зубчатого зацепления с планетарным редуктором, на выходном валу которого установлена металлическая втулка с заданным профилем, напротив которой в корпусе редуктора закреплены бесконтактные датчики конечных положений угла поворота вала электропривода, реагирующие на переход «металл-воздух», выходы которых соединены с электронным блоком управления, и настройка заданного крутящего момента на валу привода проводится по величине тока в обмотках электродвигателя.

2. Электропривод трубопроводной арматуры по п. 1, отличающийся тем, что на втулке с заданным профилем нанесена шкала угловых значений, а напротив шкалы в корпусе редуктора сделан вырез, закрытый прозрачным материалом.

3. Электропривод трубопроводной арматуры по п. 1, отличающийся тем, что напротив втулки с заданным профилем размещены упоры, ограничивающие и регулирующие угол поворота.

4. Электропривод трубопроводной арматуры по п. 1, отличающийся тем, что блок управления измеряет и запоминает зависимость величины тока в обмотках электродвигателя, пропорционально крутящему моменту на валу в зависимости от угла поворота вала, сравнивает эту зависимость с заданной и определяет по разности зависимостей рабочее, предотказное или аварийное состояние электропривода.