RU2171406C1

RU2171406C1 - Electric pneumatic control unit

Info

Publication number: RU2171406C1
Application number: RU2000131093A
Authority: RU
Inventors: В.А. Белоусов; Ю.А. Князев; Р.М. Набиев; В.В. Саяпин; Н.С. Шаталина; Н.Ф. Муталлим-заде; П.И. Рожков; В.П. Коротков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АРМ ГАРАНТ"
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: pipe-line transport. SUBSTANCE: electric pneumatic control unit is intended to control valves, predominantly, to control pneumatic hydraulic drives of ball cocks in main gas lines. Proposed control unit has electromagnets and hermetically sealed reed relays in blast- proof jackets and pneumatic valves located on panel with conduits supplying working fluid. Gas of main gas line can be used in the capacity of working fluid. Blast-proof jacket is made of nonmagnetic material. Permanent magnets are placed on ends of rotary levers whose axles are installed in blast-proof jacket. Rotary shaft is fitted with rocker which acts on levers in points situated closer to axles with turn of shaft. Electromagnets are switched on from remote control station and are switched off with the aid of hermetically sealed reed relays after they come under action of permanent magnets on complete turn of ball in cock to positions OPEN-CLOSED. Unit can be controlled manually by pressing on levers of pneumatic valves. EFFECT: enhanced accuracy and reliability of control. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматизации управления арматурой и касается электропневматического управляющего устройства преимущественно для управления пневмогидроприводами шаровых кранов магистральных газопроводов. The invention relates to the field of automation control valves and relates to an electro-pneumatic control device mainly for controlling pneumatic actuators of ball valves of main gas pipelines.

Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее три электромагнита во взрывонепроницаемой оболочке и три пневмоклапана на панели с каналами подвода рабочего газа (Узел управления ЭПУУ-4, техническое описание и инструкция по эксплуатации АСА.2.556.010 ТО, Калининградский экспериментальный завод имени 60-летия Союза ССР, г. Калининград, 1991 г., с. 4-6). An electro-pneumatic control device is known that contains three electromagnets in an explosion-proof enclosure and three pneumatic valves on a panel with working gas supply channels (EPUU-4 control unit, technical description and operating instructions ASA.2.556.010 TO, Kaliningrad experimental plant named after the 60th anniversary of the USSR , Kaliningrad, 1991, p. 4-6).

Известное устройство предназначено для дистанционного и местного (ручного) управления переключением проходных пневмогидроприводных шаровых кранов с условным давлением газа до 9,0 МПа. The known device is intended for remote and local (manual) control of the switching of through-passage pneumohydraulic ball valves with a nominal gas pressure of up to 9.0 MPa.

Известное устройство не содержит в своей конструкции узла выключателей для подачи электрических управляющих сигналов на катушки электромагнитов, отсутствуют также элементы механической связи с управляемым объектом. The known device does not contain in its design a knot of switches for supplying electrical control signals to the coils of electromagnets, there are also no elements of mechanical communication with the controlled object.

Такое выполнение узла управления предполагает размещение на управляемом объекте отдельного взрывозащищенного узла выключателей для подачи электрических управляющих сигналов на катушки электромагнитов узла управления. Это ограничивает его технологические возможности и удобства эксплуатации. This embodiment of the control unit involves placing a separate explosion-proof unit of switches on the controlled object to supply electrical control signals to the coils of the electromagnets of the control unit. This limits its technological capabilities and ease of use.

Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее электромагниты и герконы во взрывонепроницаемой оболочке из немагнитного материала и пневмоклапаны на панели с каналами подвода рабочего газа, а также поворотный вал с постоянными управляющими магнитами, который расположен на панели с возможностью воздействия магнитов на герконы. (Патент RU N 2126497 C1, 07.05.98 г.). Known electro-pneumatic control device containing electromagnets and reed switches in an explosion-proof shell of non-magnetic material and pneumatic valves on the panel with channels for supplying working gas, as well as a rotary shaft with permanent control magnets, which is located on the panel with the possibility of magnets acting on the reed switches. (Patent RU N 2126497 C1, 05/07/98).

Поворотный вал известного электропневматического управляющего устройства связан с управляемым объектом (пневмоприводом), а через него с валом шарового крана. The rotary shaft of a known electro-pneumatic control device is connected with a controlled object (pneumatic drive), and through it with a shaft of a ball valve.

Постоянные магниты, которые находятся на поворотном валу, приближаются (или удаляются) к герконам при повороте вала в ту или иную сторону. Permanent magnets that are on the rotary shaft approach (or are removed) to the reed switches when the shaft is rotated in one direction or another.

При этом постоянные магниты включают (или выключают) герконы, обеспечивая остановку шара шарового крана в крайних (заданных положениях. At the same time, permanent magnets turn on (or turn off) the reed switches, ensuring that the ball of the ball valve stops at the extreme (predetermined positions).

Поворот вала с постоянными магнитами совершается со скоростью поворота вала пневмопривода и вала шарового крана. При этом наблюдается нестабильное, нечеткое срабатывание герконов. Происходит перебег или недобег положения шара шарового крана относительно заданных положений при его открытии или закрытии. The rotation of the shaft with permanent magnets is performed with the speed of rotation of the pneumatic drive shaft and the ball valve shaft. In this case, an unstable, fuzzy operation of reed switches is observed. There is an overrun or non-occurrence of the position of the ball of the ball valve relative to the specified positions when it is opened or closed.

Вероятно это связано с нестабильностью магнитного поля постоянных магнитов, характеристик герконов, электропитания и других факторов. Возникла необходимость быстрого подвода к герконам и отвода постоянных магнитов от герконов. Скорость поворота шара шарового крана регламентирована условиями гидравлического удара и не может быть увеличена. This is probably due to the instability of the magnetic field of permanent magnets, the characteristics of reed switches, power supply and other factors. There was a need for a quick approach to the reed switches and removal of permanent magnets from the reed switches. The rotation speed of the ball of a ball valve is regulated by the conditions of water hammer and cannot be increased.

Задачей настоящего изобретения является создание такого электромеханического управляющего устройства, которое обеспечивало бы достаточную скорость подвода постоянных магнитов к герконам и достаточную скорость отвода постоянных магнитов от герконов. Особенно нечеткое срабатывание герконов происходит при отводе постоянных магнитов. The present invention is the creation of such an electromechanical control device, which would provide a sufficient speed of supply of permanent magnets to the reed switches and a sufficient speed of removal of permanent magnets from the reed switches. Particularly fuzzy operation of the reed switches occurs during the removal of permanent magnets.

Поставленная задача решается тем, что в электропневматическом управляющем устройстве, содержащем электромагниты и герконы во взрывонепроницаемой оболочке из немагнитного материала и пневмоклапаны на панели с каналами подвода рабочего газа, поворотный вал в панели и постоянные управляющие магниты, которые воздействуют на герконы при своем перемещении, согласно изобретению постоянные магниты расположены на концах поворотных рычагов, которые на осях шарнирно установлены другим концом на взрывонепроницаемой оболочке, а поворотный вал снабжен коромыслом с возможностью воздействия при повороте на рычаги в местах ближе к их осям. The problem is solved in that in an electro-pneumatic control device containing electromagnets and reed switches in a flameproof enclosure of non-magnetic material and pneumatic valves on a panel with working gas supply channels, a rotary shaft in the panel and permanent control magnets that act on the reed switches during their movement, according to the invention permanent magnets are located at the ends of the pivoting levers, which are pivotally mounted on the axes of the other end on the flameproof enclosure, and the rotary shaft equipped with a rocker with the possibility of impact when turning on levers in places closer to their axes.

Сущность изобретения поясняется примерами конкретного выполнения и чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает внутреннее содержание устройства, вид сбоку;
фиг. 2 - вид А по фиг. 1;
фиг. 3 - пневмоклапан в разрезе;
фиг. 4 - вид сверху панели с каналами в разрезе;
фиг. 5 - электропневматическая схема.The invention is illustrated by examples of specific performance and drawings, in which:
FIG. 1 depicts the internal contents of the device, side view;
FIG. 2 is a view A of FIG. 1;
FIG. 3 - sectional pneumatic valve;
FIG. 4 is a top view of a panel with channels in section;
FIG. 5 is an electro-pneumatic circuit.

Электропневматическое управляющее устройство включает в себя базовую панель 1 (фиг. 1), взрывонепроницаемую оболочку 2, состоящую из корпуса 3 и крышки 4. В корпусе 3 установлены два электромагнита 5. Якорь каждого электромагнита 5 связан с помощью толкателя 6 с рычагом 7 пневмоклапана 8. Взрывонепроницаемая оболочка выполнена из немагнитного материала. Во взрывонепроницаемой оболочке размещены два геркона 9. В базовой панели 1 установлен поворотный вал 10, на одном конце которого выполнен штифт 11 для сцепления его с валом пневмопривода или пневмогидропривода (далее "привода"), а на другом конце установлен указатель положения привода и шарового крана. На поворотном валу 10 закреплено коромысло 12 с регулируемыми толкателями 13. Поворотный вал 10 размещен во втулке 14, которая крепится к базовой панели 1 винтами 15. Для установки вала по высоте используются шайбы 16. Для обеспечения герметичности внутренней полости устройства от попадания влаги и пыли используются уплотнения 17 в панели 1 и в кожухе. Для исключения утечек газа в каналах выполнены уплотнения 18 в пневмоклапане (фиг. 3). К панели 1 (фиг. 1) снизу крепится фланец 19, с помощью которого устройство устанавливается на привод. Снизу вал 10 фиксируется стопорным кольцом 20. На корпусе 3 взрывозащищенной оболочки 2 на осях 21 установлены шарнирно поворотные рычаги 22 с постоянными магнитами 23 (фиг. 2). Рычаги 22 с помощью пружин поджаты к упорам 24. The electro-pneumatic control device includes a base panel 1 (Fig. 1), a flameproof enclosure 2, consisting of a housing 3 and a cover 4. Two electromagnets 5 are installed in the housing 3. The anchor of each electromagnet 5 is connected via a pusher 6 to the lever 7 of the pneumatic valve 8. The flameproof enclosure is made of non-magnetic material. Two reed switches are located in the flameproof enclosure 9. A rotary shaft 10 is installed in the base panel 1, a pin 11 is made at one end to engage it with a pneumatic or pneumatic actuator shaft (hereinafter referred to as the “actuator”), and the actuator and ball valve position indicator is mounted on the other end . A rocker 12 with adjustable pushers 13 is mounted on the rotary shaft 10. The rotary shaft 10 is placed in the sleeve 14, which is attached to the base panel 1 with screws 15. Washers are used to install the shaft in height 16. To ensure moisture tightness of the device’s internal cavity from dust and moisture seals 17 in the panel 1 and in the casing. To eliminate gas leaks in the channels, seals 18 are made in the pneumatic valve (Fig. 3). To the panel 1 (Fig. 1), a flange 19 is attached from below, with which the device is mounted on the drive. From the bottom, the shaft 10 is fixed by the locking ring 20. On the housing 3 of the explosion-proof shell 2, the pivoting arms 22 with permanent magnets 23 are mounted on the axles 21 (Fig. 2). The levers 22 with the help of springs are pressed against the stops 24.

В корпусе 25 (фиг. 3) пневмоклапана 8 распложены толкатель 26 с трубчатым каналом, пружина 27, планшайба 28 с седлом, сервоклапан 29 со штырем, пружина 30, фильтр-осушитель 31, пробка 32 и фланец 33, в котором выполнено уплотнение 34 для трубчатого канала толкателя 26. В корпусе 25 клапана 8 расположены также поршень 35 с седлом на конце его штока 36, клапан 37, пружина 38, пробки 39 и 40. Взрывонепроницаемая оболочка 2, клапаны 8 и поворотный вал 10 с коромыслом 12 закрыты сверху защитным кожухом 41 (фиг. 1). A pusher 26 with a tubular channel, a spring 27, a faceplate 28 with a seat, a servo valve 29 with a pin, a spring 30, a filter drier 31, a plug 32 and a flange 33, in which the seal 34 is made, are located in the housing 25 (Fig. 3) of the pneumatic valve 8 the tubular channel of the pusher 26. In the housing 25 of the valve 8 there are also a piston 35 with a seat on the end of its rod 36, valve 37, spring 38, plugs 39 and 40. The flameproof enclosure 2, valves 8 and the rotary shaft 10 with the rocker 12 are closed from above by a protective casing 41 (Fig. 1).

Работает электропневматическое устройство следующим образом. При повороте вала 10 совместно с валом привода поворачивается коромысло 12. Коромысло своим толкателем 13 воздействует на рычаг 22 с постоянным магнитом 23. Воздействие это прикладывается на рычаг 22 ближе к оси 21, при этом второй конец рычага 22 с магнитом 23 совершает резкий поворот и ускоренное движение под геркон 9, занимает положение под герконом, размыкает его контакты и тем самым разрывает цепь одного электромагнита 5. Оба пневмоклапана закрыты и рабочий газ не поступает на выходы устройства. The electro-pneumatic device operates as follows. When the shaft 10 is rotated together with the drive shaft, the rocker 12. The rocker, with its pusher 13, acts on the lever 22 with a permanent magnet 23. This effect is applied to the lever 22 closer to the axis 21, while the second end of the lever 22 with the magnet 23 makes a sharp turn and accelerated movement under the reed switch 9, occupies a position under the reed switch, opens its contacts and thereby breaks the circuit of one electromagnet 5. Both pneumatic valves are closed and the working gas does not enter the device outputs.

При подаче электрического сигнала Un дистанционно с диспетчерского пульта управления на электромагнит 5 (фиг. 1 и 6) якорь электромагнита толкателем 6 перемещает рычаг 7 и через рычажную систему перемещает толкатель 26 (фиг. 3). Толкатель 26 перемещает сервоклапан 29. При этом штырь сервоклапана закрывает вход в трубчатый канал толкателя 26. В результате рабочий газ через входной штуцер, фильтр-осушитель 31 и наклонные каналы поступает в полость между пробкой 40 и поршнем 35. Рабочий газ перемещает поршень 35 со штоком 36 и клапан 37 вправо, открывая доступ рабочего газа в канал Б и далее в полость пневмоцилиндра привода или иной потребитель. When applying the electric signal Un remotely from the control room to the electromagnet 5 (Fig. 1 and 6), the electromagnet armature pusher 6 moves the lever 7 and moves the pusher 26 through the lever system (Fig. 3). The pusher 26 moves the servo valve 29. In this case, the servo valve pin closes the inlet to the tubular channel of the pusher 26. As a result, the working gas through the inlet fitting, filter drier 31 and inclined channels enters the cavity between the plug 40 and the piston 35. The working gas moves the piston 35 with the rod 36 and valve 37 to the right, allowing access of the working gas to channel B and then to the cavity of the pneumatic actuator cylinder or other consumer.

После поступления рабочего газа в рабочую полость привода привод начинает работать и поворачивает вал 10 электропневматического устройства. При этом постоянный управляющий магнит 23 на одном из рычагов 22 отщелкивает из зоны взаимодействия с герконом 9. Геркон переключается и включает цепь питания другого электромагнита, подготавливая его к включению дистанционно с диспетчерского пульта управления. В это же время под действием пружины 27 толкатель 26 возвращается в исходное положение, открывая выход газа в атмосферу из полости между пробкой 40 и поршнем 35 через трубчатый канал толкателя 26. Под действием давления газа в пневмоцилиндре привода газ поступает в полость Б в обратном направлении из пневмоцилиндра, перемещает поршень 35 влево. При этом седло на конце штока 36 отходит от клапана 37, открывая доступ газа в канал штока и далее в полость В, которая связана с атмосферой. Давление в пневмоцилиндре привода или другого потребителя падает до атмосферного. Тем самым подготавливается возможность перемещения поршня цилиндра привода в обратном направлении. After the working gas enters the working cavity of the drive, the drive starts to work and rotates the shaft 10 of the electro-pneumatic device. In this case, a permanent control magnet 23 on one of the levers 22 snaps out of the zone of interaction with the reed switch 9. The reed switch switches and turns on the power circuit of another electromagnet, preparing it to be switched on remotely from the control room control panel. At the same time, under the action of the spring 27, the pusher 26 returns to its original position, opening the gas to the atmosphere from the cavity between the plug 40 and the piston 35 through the tubular channel of the pusher 26. Under the influence of gas pressure in the pneumatic cylinder of the drive, gas flows into the cavity B in the opposite direction from pneumatic cylinder, moves the piston 35 to the left. In this case, the saddle at the end of the rod 36 moves away from the valve 37, opening up gas access to the rod channel and further into the cavity B, which is connected with the atmosphere. The pressure in the pneumatic cylinder of the actuator or other consumer drops to atmospheric. This makes it possible to move the piston of the drive cylinder in the opposite direction.

После подачи электрического сигнала дистанционно с диспетчерского пульта управления на другой электромагнит срабатывает другой пневмоклапан как это было описано выше для первого пневмоклапана. При этом рабочий газ поступает в другую полость пневмоцилиндра привода или другого потребителя, и привод работает в обратную сторону. After applying an electrical signal remotely from the control room to another electromagnet, another pneumatic valve is activated as described above for the first pneumatic valve. In this case, the working gas enters the other cavity of the pneumatic cylinder of the drive or another consumer, and the drive works in the opposite direction.

Из доступных источников информации авторы не выявили устройство со сходными признаками. From available sources of information, the authors did not identify a device with similar features.

Электропневматическое управляющее устройство выполнимо в условиях серийного производства на существующем оборудовании машиностроительного или приборостроительного завода и не требует уникального оборудования и инструмента. В конструкции устройства используются широко известные материалы. An electro-pneumatic control device is feasible in mass production on existing equipment of a machine-building or instrument-making plant and does not require unique equipment and tools. The design of the device uses well-known materials.

Предлагаемое устройство расширяет технические характеристики и повышает точность и надежность срабатывания привода. По сравнению с прототипом базовая панель упрощена. The proposed device extends the technical characteristics and improves the accuracy and reliability of the actuator. Compared with the prototype, the base panel is simplified.

Испытания опытного образца в заводских условиях подтвердили работоспособность электропневматического управляющего устройства, точность и надежность срабатывания герконов. Tests of the prototype in the factory confirmed the efficiency of the electro-pneumatic control device, the accuracy and reliability of the operation of the reed switches.

Claims

An electro-pneumatic control device containing electromagnets and reed switches in a flameproof enclosure of non-magnetic material and pneumatic valves on a panel with working gas supply channels, a rotary shaft in the panel and permanent control magnets that act on the reed switches during their movement, characterized in that the permanent magnets are located at the ends pivoting levers, which are pivotally mounted on the axes of the other end on the flameproof enclosure, and the pivoting shaft is provided with a beam with the possibility of air ystviya when you turn the levers in places closer to their axes.