RU2288376C1 - Pneumatic drive for locking-adjusting accessories; electric-pneumatic control unit, jet engine, feedback device and switch unit - Google Patents
Pneumatic drive for locking-adjusting accessories; electric-pneumatic control unit, jet engine, feedback device and switch unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2288376C1 RU2288376C1 RU2005119688/06A RU2005119688A RU2288376C1 RU 2288376 C1 RU2288376 C1 RU 2288376C1 RU 2005119688/06 A RU2005119688/06 A RU 2005119688/06A RU 2005119688 A RU2005119688 A RU 2005119688A RU 2288376 C1 RU2288376 C1 RU 2288376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drive
- housing
- pneumatic
- rod
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Actuator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пневмомашиностроения, в частности к механизмам, предназначенным для осуществления перестановки следящего и программного управления регулирующих органов запорной и регулирующей арматуры, в частности задвижек газонефтепродуктопроводов, при дистанционном и местном управлении.The invention relates to the field of pneumatic engineering, in particular to mechanisms intended for the rearrangement of servo and program control of the regulatory bodies of shut-off and control valves, in particular valves of oil and gas pipelines, with remote and local control.
Известен пневматический поршневой привод для регулирующих клапанов [Файнтрол. Поворотный регулирующий клапан FIELD CONTROLS "nelesautomations" 5 FT 20. Выпуск 3/2000]. Привод содержит пневмоцилиндр, в котором размещены:Known pneumatic piston actuator for control valves [Fintrol. Rotary control valve FIELD CONTROLS "nelesautomations" 5 FT 20. Issue 3/2000]. The drive contains a pneumatic cylinder in which are placed:
поршень со штоком, возвратная пружина и эластичная разделительная пленка, при этом привод снабжен конечными выключателями, обеспечивающими прекращение подачи рабочего тела (газа) в конечном положении штока.a piston with a rod, a return spring and an elastic separating film, while the drive is equipped with limit switches, which ensure the supply of the working fluid (gas) is stopped in the final position of the rod.
Техническими недостатками данного привода являются:The technical disadvantages of this drive are:
- наличие эластичной разделительной пленки, которая, как показывает опыт, является малонадежным элементом и снижает надежность и ресурс привода.- the presence of an elastic separation film, which, as experience shows, is an unreliable element and reduces the reliability and service life of the drive.
- наличие возвратной пружины вынуждает при ее сжатии держать привод под давлением в крайнем положении, что ухудшает эксплуатационные качества привода.- the presence of a return spring forces when it is compressed to keep the actuator under pressure in the extreme position, which affects the performance of the actuator.
- привод является двухпозиционным и не обеспечивает возможности следящего или программного режима работы.- the drive is a two-position and does not provide the possibility of a follow-up or program mode.
Известен пневматический привод ножевых задвижек K-NIFE фирмы «KEYSTONE», содержащий пневмоцилиндр с размещенным в нем поршнем со штоком [Рекламные материалы фирмы KEYSTONE, 1998].Known pneumatic actuator K-NIFE knife gate valves company "KEYSTONE", containing a pneumatic cylinder with a piston with a rod placed in it [Promotional materials from KEYSTONE, 1998].
Недостатками такого привода являются: наличие подвижных трущихся уплотнений поршня, что снижает надежность и долговечность привода, и невозможность использовать привод для работы в следящем или программном режиме работы.The disadvantages of such a drive are: the presence of moving friction piston seals, which reduces the reliability and durability of the drive, and the inability to use the drive to work in a follow-up or program mode.
Известны пневматический привод, электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, устройство обратной связи и блок переключателей [RU 2159362 C1, 20.11.2000].Known pneumatic actuator, electro-pneumatic control device, a jet engine, a feedback device and a block of switches [RU 2159362 C1, 20.11.2000].
Пневматически привод содержит последовательно соединенное электропневматическое управляющее устройство; пневматический струйный двигатель, редуктор с ручным дублером, механическую передачу, включающую в себя червяк и червячное колесо, устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода; устройство обратной связи; блоки переключателей; датчик обратной связи.The pneumatic drive comprises a series-connected electro-pneumatic control device; a pneumatic jet engine, a gearbox with a manual backup, a mechanical transmission, which includes a worm and a worm wheel, a device for absorbing kinetic energy of the moving parts of the drive; feedback device; switch blocks; feedback sensor.
Электропневматическое управляющее устройство содержит корпус, крышку, электромагниты, пневмоклапаны, рычаги местного управления.The electro-pneumatic control device comprises a housing, a cover, electromagnets, pneumatic valves, and local control levers.
Струйный двигатель содержит корпус, ротор и подводящие патрубки.The jet engine comprises a housing, a rotor and inlet pipes.
Устройство обратной связи содержит корпус, жестко связанный с корпусом механической передачи, входной вал, жестко связанный с выходным валом привода.The feedback device comprises a housing rigidly connected to the mechanical transmission housing, an input shaft rigidly connected to the output shaft of the drive.
Блок переключателей содержит корпус, крышку, входной валик.The switch block comprises a housing, a cover, an input roller.
Недостатком известной конструкции двигателя является высокая скорость вращения в случае значительного уменьшения нагрузки на валу привода по сравнению с начальной пусковой нагрузкой. Такой характер нагрузки имеет место в ряде устройств запорно-регулирующей арматуры (Фиг.15).A disadvantage of the known motor design is the high rotation speed in the case of a significant reduction in the load on the drive shaft compared to the initial starting load. This nature of the load occurs in a number of devices of shut-off and control valves (Fig.15).
Известная конструкция двигателя предназначена для работы на открытых площадках и не имеет подвижных трущихся уплотнений, что существенно повышает надежность и ресурс работы привода. Однако отсутствие трущихся уплотнений приводит к утечкам газа в атмосферу, что в ряде случаев затрудняет применение привода в закрытых помещениях (когда в качестве рабочего газа используется природный газ).The known motor design is designed to work in open areas and does not have moving friction seals, which significantly increases the reliability and service life of the drive. However, the absence of rubbing seals leads to gas leaks into the atmosphere, which in some cases makes it difficult to use the drive in enclosed spaces (when natural gas is used as the working gas).
Недостатком известной конструкции двигателя и его узлов являются также возникающие технологические трудности при изготовлении роторов, как единого цельного элемента.A disadvantage of the known design of the engine and its components are also emerging technological difficulties in the manufacture of rotors as a single integral element.
Недостатком данных конструкций приводов и его узлов, как показал опыт, является трудность использования устройств поглощения кинетической энергии в качестве измерителей движущего момента и для организации отключения двигателя из-за их большой жесткости и малой деформации («хода»).The disadvantage of these designs of drives and its components, as experience has shown, is the difficulty of using kinetic energy absorption devices as measuring instruments for torque and for organizing engine shutdown due to their high stiffness and low deformation ("stroke").
Задачей данной группы изобретений является создание пневматического привода для запорно-регулирующей арматуры газонефтепродуктопроводов. в частности, для задвижек и клапанов, имеющих более высокую надежность, расширение области применения, возможность осуществления следящего и программного режимов работы, улучшение условий эксплуатации, улучшение технологичности.The objective of this group of inventions is to create a pneumatic actuator for shut-off and control valves of oil and gas pipelines. in particular, for valves and valves having higher reliability, expanding the scope of application, the possibility of implementing tracking and program modes of operation, improving operating conditions, improving manufacturability.
Задача решается тем, что в пневматическом приводе, содержащем последовательно соединенные электропневматическое управляющее устройство; пневматический струйный двигатель, редуктор с ручным дублером, механическую передачу, включающую в себя червяк и червячное колесо, устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода; устройство обратной связи; блоки переключателей; датчик обратной связи, согласно изобретению механическая передача привода содержит устройство ограничения движущего момента, выполненное в виде пакета тарельчатых пружин, расположенное соосно с устройством поглощения кинетической энергии подвижных частей привода между двух втулок, имеющих выступающие пояски и подвижно размещенных в корпусе и при этом расположенных соосно на стяжном стержне с возможностью их ограниченного перемещения вдоль стержня без возможности вращения вокруг его оси; при этом один конец стержня установлен в подшипниках внутри червяка с возможностью вращения стержня и без возможности его осевого перемещения относительно червяка; при этом второй конец стержня снабжен наружным пояском, при этом снаружи втулок размещены подвижно опорные кольца, между которыми в корпусе размещены тарельчатые пружины устройства поглощения кинетической энергии подвижных частей привода.The problem is solved in that in a pneumatic drive containing a series-connected electro-pneumatic control device; a pneumatic jet engine, a gearbox with a manual backup, a mechanical transmission, which includes a worm and a worm wheel, a device for absorbing kinetic energy of the moving parts of the drive; feedback device; switch blocks; feedback sensor, according to the invention, the mechanical transmission of the drive includes a torque limiting device made in the form of a disk spring package, coaxial with the kinetic energy absorption device of the moving parts of the drive between two bushings having protruding belts and movably placed in the housing and coaxially located on a tie rod with the possibility of their limited movement along the rod without the possibility of rotation around its axis; wherein one end of the rod is mounted in bearings inside the worm with the possibility of rotation of the rod and without the possibility of its axial movement relative to the worm; wherein the second end of the rod is provided with an outer girdle, while movable support rings are placed on the outside of the bushings, between which disk-shaped springs of the kinetic energy absorption device of the moving parts of the drive are placed in the housing.
Задача решается также тем, что на входе в электропневматическое управляющее устройство привода может быть установлен регулятор давления газа.The problem is also solved by the fact that at the entrance to the electro-pneumatic control device of the drive, a gas pressure regulator can be installed.
Задача решается также тем, что в электропневматическом управляющем устройстве, содержащем корпус, крышку, электромагниты, пневмоклапаны, рычаги местного управления, согласно изобретению пневмоклапаны установлены на наружной стороне стенки корпуса, при этом в стенке выполнены каналы, соединяющие вход каждого пневмоклапана с входным трубопроводом устройства, а выход каждого пневмоклапана соответственно с одним из выходных каналов устройства.The problem is also solved by the fact that in an electro-pneumatic control device comprising a housing, a cover, electromagnets, pneumatic valves, local control levers, according to the invention, pneumatic valves are installed on the outer side of the housing wall, while channels are made in the wall connecting the inlet of each pneumatic valve to the device inlet pipe, and the output of each pneumatic valve, respectively, with one of the output channels of the device.
Задача решается также тем, что каждый рычаг местного управления может быть снабжен закрепленными в корпусе и подпружиненными дополнительным рычагом и фиксатором.The problem is also solved by the fact that each local control lever can be equipped with an additional lever and lock secured in the housing and spring-loaded.
Задача решается также за счет того, что в струйном двигателе, содержащем корпус, ротор и подводящие патрубки, согласно изобретению ротор выполнен в виде вала с двумя осевыми каналами и двух плеч, в каждом из которых выполнен осевой канал и на выходном конце сопло, расположенное перпендикулярно каналу, при этом плечи закрепляются с двух сторон вала с помощью крепежных элементов.The problem is also solved due to the fact that in the jet engine containing the housing, the rotor and the supply pipes, according to the invention, the rotor is made in the form of a shaft with two axial channels and two arms, in each of which an axial channel is made and at the output end the nozzle is located perpendicular to channel, while the shoulders are fixed on both sides of the shaft using fasteners.
Задача решается также за счет того, что плечи ротора двигателя могут быть снабжены пластинами, расположенными параллельно оси ротора;The problem is also solved due to the fact that the shoulders of the rotor of the engine can be equipped with plates located parallel to the axis of the rotor;
а также за счет того, что входные патрубки двигателя могут быть снабжены устройствами регулирования расхода газа;and also due to the fact that the engine inlets can be equipped with gas flow control devices;
а также за счет того, что в корпусе двигателя может быть установлен вал с шестерней, входящей в зацепление с зубчатым венцом вала ротора, а на выходном конце вала в корпусе двигателя установлено уплотняющее устройство,and also due to the fact that a shaft with a gear engaged in engagement with the ring gear of the rotor shaft can be installed in the engine housing, and a sealing device is installed at the output end of the shaft in the engine housing,
а также за счет того, что двигатель может быть выполнен с односторонним подводом газа в ротор, причем подводящее устройство выполнено в виде двух концентрически расположенных трубок, выход каждой из которых связан с одним из входов осевых каналов плеч ротора.and also due to the fact that the engine can be made with a one-way gas supply to the rotor, and the supply device is made in the form of two concentrically arranged tubes, the output of each of which is connected to one of the inputs of the axial channels of the rotor arms.
Задача решается также за счет того, что в устройстве обратной связи, содержащем корпус, жестко связанный с корпусом механической передачи, входной вал, жестко связанный с выходным валом привода, согласно изобретению на входном валу устройства жестко закреплена втулка, на наружной поверхности которой выполнена резьба, которая входит в зацепление с ответной резьбой, выполненной на валике, установленном в корпусе устройства, причем в валике выполнен осевой канал с внутренней резьбой, в котором установлен стержень с резьбой с возможностью его осевого перемещения при вращении валика и невозможностью его вращения вокруг оси, при этом выходной конец подвижно связан с входным элементом блока переключателей.The problem is also solved due to the fact that in the feedback device containing the housing rigidly connected to the mechanical transmission housing, the input shaft is rigidly connected to the output shaft of the drive, according to the invention, a sleeve is fixed on the input shaft of the device, on the outer surface of which a thread is made, which engages with a reciprocal thread made on a roller installed in the device body, wherein an axial channel with an internal thread is made in the roller, in which a rod with a thread with e of axial displacement during rotation of the roller and the impossibility of its rotation about the axis, wherein the outlet end is movably connected with the switch unit input element.
Задача решается также за счет того, что выходной конец стержня может быть связан подвижно с датчиком обратной связи;The problem is also solved due to the fact that the output end of the rod can be connected movably with the feedback sensor;
а также за счет того, что входной валик устройства может быть связан с выходным валом привода через кинематическую цепь.and also due to the fact that the input roller of the device can be connected to the output shaft of the drive through a kinematic chain.
Задача решается также за счет того, что в блоке переключателей, содержащем корпус, крышку, входной валик, согласно изобретению на входном валике блока переключателей жестко закреплен поводок, с установленными на нем регулированными толкателями, при этом в корпусе установлены две оси-стойки, на которых подвижно закреплены рычаги, в которых с одной стороны установлены регулируемые упоры, а с другой постоянные магниты, при этом между рычагами установлена пружина, а в корпусе блока установлены герконы.The problem is also solved due to the fact that in the switch block comprising a housing, a cover, an input roller, according to the invention, a leash is fixed on the input roller of the switch block with adjustable pushers mounted on it, while in the case there are two axle racks on which levers are movably fixed, in which adjustable stops are installed on one side and permanent magnets are mounted on the other, and a spring is installed between the levers, and reed switches are installed in the unit case.
Задача решается также за счет того, что на концах рычагов могут быть установлены вертикально стержни, каждый из которых входит в соприкосновение с рычагами механических электропереключателей, установленных в корпусе.The problem is also solved due to the fact that at the ends of the levers can be installed vertically rods, each of which comes into contact with the levers of mechanical electrical switches installed in the housing.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в следующем.The technical result achieved by the present invention is as follows.
Более высокая надежность достигается за счет того, что механическая передача привода содержит устройство ограничения движущего момента, выполненное в виде пакета тарельчатых пружин, расположенное соосно с устройством поглощения кинетической энергии подвижных частей привода между двух втулок, имеющих выступающие пояски и подвижно размещенных в корпусе и при этом расположенных соосно на стяжном стержне с возможностью их ограниченного перемещения вдоль стержня без возможности вращения вокруг его оси; при этом один конец стержня установлен в подшипниках внутри червяка, с возможностью вращения стержня и без возможности его осевого перемещения относительно червяка; при этом второй конец стержня снабжен наружным пояском, при этом снаружи втулок размещены подвижно опорные кольца, между которыми в корпусе размещены тарельчатые пружины устройства поглощения кинетической энергии подвижных частей привода;Higher reliability is achieved due to the fact that the mechanical transmission of the drive contains a torque limiting device made in the form of a disk spring package, located coaxially with the kinetic energy absorption device of the moving parts of the drive between two bushes having protruding belts and movably placed in the housing and at the same time located coaxially on the tie rod with the possibility of their limited movement along the rod without the possibility of rotation around its axis; wherein one end of the rod is mounted in bearings inside the worm, with the possibility of rotation of the rod and without the possibility of its axial movement relative to the worm; wherein the second end of the rod is provided with an outer belt, while movable support rings are placed on the outside of the bushings, between which disk cup springs of the kinetic energy absorption device of the moving parts of the drive are placed;
также за счет того, что плечи ротора двигателя снабжены пластинами, расположенными параллельно оси ротора;also due to the fact that the shoulders of the rotor of the engine are equipped with plates located parallel to the axis of the rotor;
также за счет того, что в корпусе двигателя установлен вал с шестерней, входящей в зацепление с зубчатым венцом вала ротора, а на выходном конце вала в корпусе двигателя установлено уплотняющее устройство;also due to the fact that a shaft with a gear installed in engagement with the ring gear of the rotor shaft is installed in the engine case, and a sealing device is installed at the output end of the shaft in the engine case;
также за счет того, что он выполнен с односторонним подводом газа в ротор, причем подводящее устройство выполнено в виде двух концентрически расположенных трубок, выход каждой из которых связан с одним из входов осевых каналов плеч ротора;also due to the fact that it is made with one-sided supply of gas into the rotor, and the supply device is made in the form of two concentrically arranged tubes, the output of each of which is connected to one of the inputs of the axial channels of the arms of the rotor;
также за счет того, что на входе в электропневматическое управляющее устройство привода установлен регулятор давления газа.also due to the fact that a gas pressure regulator is installed at the inlet of the electro-pneumatic control device of the drive.
Расширение области применения достигается за счет того, что механическая передача привода содержит устройство ограничения движущего момента, выполненное в виде пакета тарельчатых пружин, расположенное соосно с устройством поглощения кинетической энергии подвижных частей привода между двух втулок, имеющих выступающие пояски и подвижно размещенных в корпусе и при этом расположенных соосно на стяжном стержне с возможностью их ограниченного перемещения вдоль стержня без возможности вращения вокруг его оси; при этом один конец стержня установлен в подшипниках внутри червяка, с возможностью вращения стержня и без возможности его осевого перемещения относительно червяка; при этом второй конец стержня снабжен наружным пояском, при этом снаружи втулок размещены подвижно опорные кольца, между которыми в корпусе размещены тарельчатые пружины устройства поглощения кинетической энергии подвижных частей привода,The expansion of the scope is achieved due to the fact that the mechanical transmission of the drive includes a torque limiting device made in the form of a disk spring package located coaxially with the kinetic energy absorption device of the moving parts of the drive between two bushes having protruding belts and movably placed in the housing and located coaxially on the tie rod with the possibility of their limited movement along the rod without the possibility of rotation around its axis; wherein one end of the rod is mounted in bearings inside the worm, with the possibility of rotation of the rod and without the possibility of its axial movement relative to the worm; wherein the second end of the rod is provided with an outer belt, while movable support rings are placed outside the bushings, between which disk cup springs of the kinetic energy absorption device of the moving parts of the drive are placed,
а также за счет того, что плечи ротора двигателя снабжены пластинами, расположенными параллельно оси ротора,and also due to the fact that the shoulders of the rotor of the engine are equipped with plates located parallel to the axis of the rotor,
а также за счет того, что входные патрубки двигателя снабжены устройствами регулирования расхода газа.and also due to the fact that the engine inlets are equipped with gas flow control devices.
Также за счет того, что в корпусе двигателя установлен вал с шестерней, входящей в зацепление с зубчатым венцом вала ротора, а на выходном конце вала в корпусе двигателя установлено уплотняющее устройство,Also, due to the fact that a shaft with a gear installed in engagement with the ring gear of the rotor shaft is installed in the engine case, and a sealing device is installed at the output end of the shaft in the engine case,
а также за счет того, что он выполнен с односторонним подводом газа в ротор, причем подводящее устройство выполнено в виде двух концентрически расположенных трубок, выход каждой из которых связан с одним из входов осевых каналов плеч ротора,and also due to the fact that it is made with a one-way gas supply to the rotor, and the supply device is made in the form of two concentrically arranged tubes, the output of each of which is connected to one of the inputs of the axial channels of the rotor arms,
а также за счет того, что на входе в электропневматическое управляющее устройство привода установлен регулятор давления газа.and also due to the fact that a gas pressure regulator is installed at the inlet of the electro-pneumatic control device of the drive.
Следящий и программный режим работы реализуется за счет того, что на входном валу устройства жестко закреплена втулка, на наружной поверхности которой выполнена резьба, которая входит в зацепление с ответной резьбой, выполненной на валике, установленном в корпусе устройства, причем в валике выполнен осевой канал с внутренней резьбой, в котором установлен стержень с резьбой с возможностью его осевого перемещения при вращении валика и невозможностью его вращения вокруг оси, при этом выходной конец подвижно связан с входным элементом блока переключателей,The follow-up and program mode of operation is implemented due to the fact that a sleeve is rigidly fixed to the input shaft of the device, on the outer surface of which there is a thread that engages with a mating thread made on a roller installed in the device’s body, and an axial channel with internal thread, in which a threaded rod is mounted with the possibility of axial movement when the roller rotates and the impossibility of its rotation around the axis, while the output end is movably connected to the input element of the block switches
а также за счет того, что выходной конец стержня связан подвижно с датчиком обратной связи,and also due to the fact that the output end of the rod is movably connected to the feedback sensor,
а также за счет того, что входной валик устройства связан с выходным валом привода через кинематическую цепь,and also due to the fact that the input roller of the device is connected to the output shaft of the drive through a kinematic chain,
а также за счет того, что на входном валике блока переключателей жестко закреплен поводок с установленными на них регулированными толкателями, при этом в корпусе установлены две оси-стойки, на которых подвижно закреплены рычаги, в которых с одной стороны установлены регулируемые упоры, а с другой постоянные магниты, при этом между рычагами установлена пружина, а в корпусе блока установлены герконы,and also due to the fact that a leash with adjustable pushers installed on them is rigidly fixed to the input roller of the switch block, while two axle racks are mounted in the housing, on which levers are movably fixed, in which adjustable stops are mounted on one side and the other on the other permanent magnets, while a spring is installed between the levers, and reed switches are installed in the block case,
а также за счет того, что на концах рычагов установлены вертикально стержни, каждый из которых входит в соприкосновение с рычагами механических электропереключателей, установленных в корпусе.and also due to the fact that at the ends of the levers are mounted vertically rods, each of which comes into contact with the levers of mechanical electrical switches installed in the housing.
Улучшение условий эксплуатации достигается за счет того, что пневмоклапаны установлены на наружной стороне стенки корпуса, при этом в стенке выполнены каналы, соединяющие вход каждого пневмоклапана с входным трубопроводом устройства, а выход каждого пневмоклапана соответственно с одним из выходных каналов устройства,Improvement of operating conditions is achieved due to the fact that the pneumatic valves are installed on the outer side of the housing wall, while in the wall there are channels connecting the inlet of each pneumatic valve with the inlet pipe of the device, and the output of each pneumatic valve, respectively, with one of the output channels of the device,
а также за счет того, что на входе в электропневматическое управляющее устройство привода установлен регулятор давления газа.and also due to the fact that a gas pressure regulator is installed at the inlet of the electro-pneumatic control device of the drive.
Улучшение технологичности достигается за счет того, что ротор выполнен в виде вала с двумя осевыми каналами и двух плеч, в каждом из которых выполнен осевой канал и на выходном конце сопло, расположенное перпендикулярно каналу, при этом плечи закрепляются с двух сторон вала с помощью крепежных элементов.The improvement of manufacturability is achieved due to the fact that the rotor is made in the form of a shaft with two axial channels and two shoulders, each of which has an axial channel and a nozzle located perpendicular to the channel at the output end, while the shoulders are fixed on both sides of the shaft using fasteners .
Изобретение поясняется далее описанием примеров осуществления со ссылкой на чертежи, где изображены:The invention is further illustrated by the description of embodiments with reference to the drawings, which depict:
На Фиг.1 - схема привода.Figure 1 - diagram of the drive.
На Фиг.2 - схема электропневматического управляющего устройства.Figure 2 is a diagram of an electro-pneumatic control device.
На Фиг.3 - схема электропневматического управляющего устройства - и вариант.Figure 3 is a diagram of an electro-pneumatic control device - and an option.
На Фиг.4 - схема струйного двигателя.Figure 4 is a diagram of a jet engine.
На Фиг.5 - вид ротора струйного двигателя Фиг.4 по стрелке А.Figure 5 is a view of the rotor of the jet engine of Figure 4 along arrow A.
На Фиг.6 - схема плеча ротора.6 is a diagram of the shoulder of the rotor.
На Фиг.7 - вид Фиг.6 по стрелке В.In Fig.7 is a view of Fig.6 along arrow B.
На Фиг.8 - схема двигателя с дополнительной шестерней.On Fig - diagram of the engine with an additional gear.
На Фиг.9 - схема двигателя с односторонним подводом газа.Figure 9 - diagram of the engine with a one-way gas supply.
На Фиг.10 - схема механической передачи.Figure 10 is a diagram of a mechanical transmission.
На Фиг.11 - схема блока переключателей.11 is a diagram of a block of switches.
На Фиг.12 - вид Фиг.11 по стрелке С со снятой крышкой.In Fig.12 is a view of Fig.11 along arrow C with the cover removed.
На Фиг.13 - схема второго варианта блока переключателей.13 is a diagram of a second embodiment of a block of switches.
На Фиг.14 - вид Фиг.13 по стрелке D со снятой крышкой.In Fig.14 is a view of Fig.13 along arrow D with the cover removed.
На Фиг.15 - типовые графики зависимостей моментов нагрузки привода в функции от угла поворота выходного вала привода (для шаровых кранов газопроводов) при движении в сторону открытия (кривая 1) и в сторону закрытия (кривая 2).On Fig - typical graphs of the dependences of the load moments of the drive as a function of the angle of rotation of the output shaft of the drive (for ball valves of gas pipelines) when moving towards the opening (curve 1) and towards the closing (curve 2).
На Фиг.16 - графики зависимостей движущего момента привода при отсутствии (линия 1) и наличии (кривая 2) аэродинамического сопротивления ротора.On Fig - graphs of the dependencies of the driving torque of the drive in the absence (line 1) and the presence (curve 2) of the aerodynamic resistance of the rotor.
Пневматический привод (Фиг.1) содержит последовательно соединенные: электропневматическое управляющее устройство 1, пневматический струйный двигатель 2, редуктор 3 с ручным дублером 4, механическую передачу 5 с выходным валом привода 6, устройством ограничения движущего момента 7, соединенным с блоком переключателей 8, устройство обратной связи 9, соединенное с блоком переключателей 10 и датчиком положения 11; устройство 12 поглощения кинетической энергии подвижных частей привода, при этом выходы блоков переключателей 8, 10, и датчика положения 11 соединены с системой управления (в заявку не входит).The pneumatic drive (FIG. 1) contains in series: an electro-pneumatic control device 1, a
Электропневматическое управляющее устройство 2 (Фиг.1-3) содержит: корпус 21, крышку 22, размещенные внутри корпуса электромагниты 23, 24, пневмоклапаны 25, 26, установленные с наружной стороны стенки 27 корпуса и связанные с электромагнитами с помощью толкателей 28 и рычагов местного управления 29. В стенке 27 выполнены каналы 31, соединяющие вход каждого пневмоклапана с входными трубопроводами устройства, а выход каждого пневмоклапана соответственно с одним из выходных каналов устройства. 2-й вариант электропневматического управляющего устройства (Фиг.3) содержит также подпружиненные рычаги 34 с защелками 35. На входе в электропневматическое устройство установлен регулятор давления газа 37 (Фиг.1).The electro-pneumatic control device 2 (Figs. 1-3) comprises: a
Струйный двигатель 3 (Фиг.4-9) содержит корпус 41, ротор 42, содержащий вал 43 с зубчатым венцом 44, плечи 45, 46, закрепленные на валу с помощью крепежных элементов 47. В плечах ротора выполнены осевые каналы и сопла 47, 48. Двигатель содержит также подводящие патрубки 49, 50 с устройствами регулирования расхода газа 51, 52. Плечи ротора снабжены пластинами 53, расположенными параллельно оси плеча и оси ротора (Фиг.6, 7).The jet engine 3 (Figs. 4-9) comprises a
Во втором варианте струйного двигателя (Фиг.8) в корпусе двигателя установлен вал 55 с шестерней 56, входящей в зацепление с зубчатым венцом вала ротора, а на выходном конце вала 55 в корпусе установлено уплотняющее устройство 57.In the second embodiment of the jet engine (Fig. 8), a
В третьем варианте струйного двигателя (Фиг.9) выполнен с односторонним подводом газа в ротор, причем подводящее устройство выполнено в виде двух концентрических трубок 58, 59, выход каждой из которых связан с одним из входов осевых каналов плеч ротора.In the third embodiment, the jet engine (Fig. 9) is made with a one-way gas supply to the rotor, the supply device being made in the form of two
Механическая передача (Фиг.1, 10) содержит корпус 61, крышку 62, червяк 63, червячное колесо 64, жестко соединенное с выходным валом 6 привода, устройство поглощения кинетической энергии подвижных частей привода 12, выполненное в виде пакета тарельчатых пружин 65.The mechanical transmission (Figs. 1, 10) includes a
Механическая передача содержит также устройство ограничения движущего момента, выполненное в виде пакета тарельчатых пружин 66, расположенных соосно с пакетом тарельчатых пружин 65 между двух втулок 68, 69, имеющих выступающие пояски и подвижно размещенных на стяжном стержне 71 с возможностью их ограниченного перемещения вдоль стержня без возможности вращения вокруг его оси; при этом один конец стержня установлен в подшипниках 72, 73 внутри червяка 63 с возможностью вращения и без возможности его осевого перемещения относительно червяка; при этом второй конец стержня снабжен наружным пояском 74 и поперечным пазом 75; причем снаружи втулок 66, 67 с двух сторон пакета тарельчатых пружин 65 размещены подвижно опорные кольца 76, 77. Выходной вал 78 редуктора 3 соединен шлицами 79 с червяком 63.The mechanical transmission also contains a torque limiting device made in the form of a packet of disk springs 66 located coaxially with a package of disk springs 65 between two
Устройство обратной связи 9 (Фиг.1, 10) содержит корпус 81, жестко связанный с корпусом 61, входной вал 82, жестко связанный с выходным валом привода 6, при этом на входном валу 82 устройства жестко закреплена втулка 83, на наружной поверхности которой выполнена резьба, которая входит в зацепление с ответной резьбой 84, выполненной на валике 85, установленном в корпусе 81, причем в валике выполнен осевой канал 86 с внутренней резьбой, в которой установлен стержень 87 с резьбой с возможностью его осевого перемещения при вращении валика, и невозможностью его вращения вокруг оси, при этом выходной конец стержня подвижно связан с входным элементом блока переключателей 10.The feedback device 9 (FIGS. 1, 10) comprises a
Блок переключателей 8, 10 (Фиг.1, 11-14) содержит корпус 91, крышку 92, входной валик 93 с рычагом 94; жестко закрепленный на валике поводок 95 с установленными на нем регулируемыми толкателями 96, 97, при этом в корпусе 91 установлены две оси-стойки 98, 99, на которых подвижно закреплены рычаги 101, 102, в которых с одной стороны установлены регулируемые упоры 103, 104, а с другой - постоянные магниты 105, 106, при этом между рычагами установлена пружина 107, а в корпусе 81 установлены герконы 108,109.The
Во втором варианте на концах рычагов 101, 102 закреплены вертикально стержни 111, 112, каждый из которых входит в соприкосновение, соответственно, с рычагами 113, 114 механических переключателей 115, 116, установленных в корпусе 91.In the second embodiment, the
Пневматический привод, электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, устройство обратной связи, блоки переключателей работают совместно следующим образом.Pneumatic drive, electro-pneumatic control device, jet engine, feedback device, switch blocks work together as follows.
При поступлении от системы управления 12 электрического сигнала на электромагнит (например, 23, Фиг.1), электромагнит срабатывает и через толкатель 28 и рычаг 29 открывает пневмоклапан 25. В результате сжатый воздух или газ из источника питания с давлением Р поступает через патрубок 50 в ротор 42 струйного двигателя 2 и, вытекая из сопла 47, создает реактивную силу и движущий момент на валу ротора 43 и привода 6.Upon receipt of an electric signal from the
Пакет пружин 65 и 66 (Фиг.10) имеют начальное поджатие соответственно с силой F1 и F2, при этом F1≫F2.The
При повороте (вращении) выходного вала привода 6 поворачивается (вращается) вал 82 устройства обратной связи, вращение которого передается через резьбу 84 валику 85, вращение которого с помощью внутренней резьбы преобразуется в осевое (поступательное) перемещение стержня 87, пропорциональное углу поворота выходного вала привода. При подходе к заданному положению вала привода входной валик 93 (Фиг.10) блока переключателей 10 через поводок 95, толкатель (например, 97), регулируемый упор 104 и рычаг 202 переместит постоянный магнит 106 к геркону 109. В результате произойдет размыкание контактов геркона и размыкание цепи питания электромагнита 23; пневмоклапан 25 закроется, подача сжатого воздуха (газа) в двигатель 2 прекратится и привод остановится.When turning (rotating) the output shaft of the
Во втором варианте (Фиг.12, 13) при подходе к заданному положению вала привода размыкание цепи электромагнита осуществляется за счет воздействия стержня 112 на рычаг механического переключателя 116.In the second embodiment (Fig, 13), when approaching the set position of the drive shaft, the opening of the electromagnet circuit is due to the action of the
В случае соединения стержня 87 с датчиком обратной связи 11 (Фиг.10) информация о положении выходного вала привода подается непрерывно в систему управления 12, где может быть использоваться для выработки соответствующего закона управления.In the case of connecting the
В случае если по какой-либо причине движущий момент двигателя возрастет выше допустимой величины, усилие на оси червяка также возрастет и преодолеет усилие предварительного поджатия пакета пружин 66. В результате червяк 63 переместится вдоль своей оси (например, вправо на Фиг.10) и через втулку 68 сожмет пакет пружины 66; при этом выходной конец стержня 71 через рычаг 94 (Фиг.11, 12) повернет валик 93 блока переключателей 8 и через поводок 95, толкатель 97, упор 104, рычаг 102 переместит постоянный магнит 106 в сторону геркона 109, разомкнет цепь электромагнита 23, закрывая пневмоклапан 25 и прекращая подачу сжатого газа в двигатель. Тем самым обеспечивается ограничение максимального движущего момента привода.If, for any reason, the engine torque increases above the permissible value, the force on the axis of the worm will also increase and overcome the force of preloading the
Величина максимального момента определяется величиной начального поджатия пакета пружин 66 и регулировкой блока переключателей 8.The magnitude of the maximum moment is determined by the value of the initial preload of the
При приходе вала привода в крайнее положение («посадке на упор») и прекращении подачи газа в двигатель, ротор двигателя и связанные с ним подвижные части привода, в том числе червяк 63, будут продолжать вращаться по инерции за счет накопленной во время движения кинетической энергии (при неподвижном выходном вале 82 и жестко связанным с ним червячным колесом 64). Червяк 63 при этом продолжает вращаться и перемещаться вдоль своей оси (например, вправо по Фиг.10). При этом через втулку 68 он будет сжимать пакет пружин 66 и, далее, через опорное кольцо 76 будет сжимать пакет пружин 65 до тех пор, пока вся кинетическая энергия подвижных частей не преобразуется в потенциальную энергию сжатых пружин пакета 65. Наличие пакета 65 обеспечивает безударную остановку привода при любом режиме работы.When the drive shaft comes to its extreme position (“landing at stop”) and the gas supply to the engine stops, the rotor of the engine and the associated moving parts of the drive, including the
Произвольного выпрямления пружин не происходит в силу того, что червячная передача делается самотормозящейся.Arbitrary straightening of the springs does not occur due to the fact that the worm gear is self-braking.
Из физики и газодинамики известно [Пневматические приводы летательных аппаратов. Учебное пособие для ВУЗов. Под общей редакцией д.т.н. В.В.Саяпина. Машиностроение, 1992], что движущий момент Мд струйного двигателя определяется выражениемFrom physics and gas dynamics it is known [Pneumatic drives of aircraft. Textbook for high schools. Under the general editorship of Doctor of Technical Sciences V.V.Sayapina. Engineering, 1992] that the driving moment M d of a jet engine is determined by the expression
где ΔG - расход газа через двигатель;where ΔG is the gas flow through the engine;
(ω) - угловая скорость вращения ротора двигателя;(ω) is the angular velocity of rotation of the rotor of the engine;
КGM, Кω - постоянные коэффициенты;To GM , To - constant coefficients;
Ксвд - аэродинамический коэффициент сопротивления ротора двигателя, пропорциональный площади поперечного сечения («миделя») плеч ротора (Фиг.16).To SVD - the aerodynamic coefficient of resistance of the rotor of the engine, proportional to the cross-sectional area ("midsection") of the shoulders of the rotor (Fig.16).
Из Фиг.15 и 16 видно, что при отсутствии аэродинамического сопротивления скорость вращения выходного вала привода равна ω1 при открытии крана и ω2 при закрытии.From Fig. 15 and 16 it is seen that in the absence of aerodynamic drag, the rotation speed of the drive output shaft is ω 1 when the crane is opened and ω 2 when closed.
При наличии аэродинамического сопротивления (пластин на роторе по п.6 формулы изобретения) величина максимального «пускового» момента привода сохраняется, при этом скорости вращения ω'1, ω'2 вала привода при движении с малыми нагрузками значительно меньше скоростей ω1 и ω2.In the presence of aerodynamic drag (plates on the rotor according to claim 6), the maximum “starting” moment of the drive is maintained, while the rotation speeds ω ' 1 , ω' 2 of the drive shaft when driving with low loads are significantly lower than speeds ω 1 and ω 2 .
Выполнение ротора по п.6 формулы изобретения (Фиг.6) практически означает введение ограничения максимальной скорости вращения выходного вала привода.The implementation of the rotor according to
Так как кинетическая энергия подвижных частей привода пропорциональна квадрату скорости вращения выходного вала, то уменьшение максимальной скорости вращения существенно уменьшает кинетическую энергию подвижных частей и существенно уменьшает нагрузки в пакете пружин 65 и всех элементах конструкции привода.Since the kinetic energy of the moving parts of the drive is proportional to the square of the speed of rotation of the output shaft, then reducing the maximum speed of rotation significantly reduces the kinetic energy of the moving parts and significantly reduces the load in the
Установка на входе в электропневматические устройства регулятора давления газа (Фиг.1, по п.2 формулы изобретения) позволяет применять привод в широком диапазоне давлений газа (Р=1.0÷16.0 МПа) без изменений его основных характеристик.Installation at the inlet of the electro-pneumatic devices of the gas pressure regulator (Figure 1, according to claim 2) allows the actuator to be used in a wide range of gas pressures (P = 1.0 ÷ 16.0 MPa) without changing its main characteristics.
Снабжение выходных патрубков двигателя регуляторами расхода газа (Фиг.4, по п.7 формулы изобретения) позволяет производить регулирование («настройку») работы привода отдельно в каждом направлении движения в зависимости от характера нагрузки (Фиг.15).The supply of the engine outlet pipes with gas flow regulators (Figure 4, according to claim 7) allows for the regulation ("adjustment") of the drive separately in each direction of movement depending on the nature of the load (Figure 15).
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005119688/06A RU2288376C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Pneumatic drive for locking-adjusting accessories; electric-pneumatic control unit, jet engine, feedback device and switch unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005119688/06A RU2288376C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Pneumatic drive for locking-adjusting accessories; electric-pneumatic control unit, jet engine, feedback device and switch unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2288376C1 true RU2288376C1 (en) | 2006-11-27 |
Family
ID=37664464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005119688/06A RU2288376C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Pneumatic drive for locking-adjusting accessories; electric-pneumatic control unit, jet engine, feedback device and switch unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2288376C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2548837C2 (en) * | 2010-02-05 | 2015-04-20 | ХЁРБИГЕР Аутоматизирунгстехник Холдинг ГмбХ | Servo drive of pipeline valves driven by fluid |
| RU2612236C2 (en) * | 2011-10-21 | 2017-03-03 | Фишер Контролз Интернешнел Ллс | Fluid medium flow control device (versions) and process control system with fluid medium |
| RU2669447C2 (en) * | 2013-10-22 | 2018-10-11 | Фишер Контролз Интернешнел Ллс | Method and system for controlling remote valve |
| RU2805718C1 (en) * | 2020-04-30 | 2023-10-23 | Пляйгер Машиненбау Гмбх Унд Ко. Кг | Device for determining position in hydraulic or electrohydraulic actuators and actuator with position determining means |
-
2005
- 2005-06-27 RU RU2005119688/06A patent/RU2288376C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2548837C2 (en) * | 2010-02-05 | 2015-04-20 | ХЁРБИГЕР Аутоматизирунгстехник Холдинг ГмбХ | Servo drive of pipeline valves driven by fluid |
| RU2612236C2 (en) * | 2011-10-21 | 2017-03-03 | Фишер Контролз Интернешнел Ллс | Fluid medium flow control device (versions) and process control system with fluid medium |
| RU2669447C2 (en) * | 2013-10-22 | 2018-10-11 | Фишер Контролз Интернешнел Ллс | Method and system for controlling remote valve |
| RU2669443C2 (en) * | 2013-10-22 | 2018-10-11 | Фишер Контролз Интернешнел Ллс | System and method for controlling a valve |
| RU2805718C1 (en) * | 2020-04-30 | 2023-10-23 | Пляйгер Машиненбау Гмбх Унд Ко. Кг | Device for determining position in hydraulic or electrohydraulic actuators and actuator with position determining means |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8408518B2 (en) | Electric actuators having internal load apparatus | |
| EP2499410B1 (en) | Coupling apparatus for use with electric actuators | |
| US20130057098A1 (en) | Sealed transmission device for helium space of high temperature gas cooled reactor and drive device thereof | |
| US20080224075A1 (en) | Variable pressure drop and/or closing and sealing devices with internal cartridge and mobile tube | |
| US20160091110A1 (en) | Axial fluid valves with annular flow control members | |
| US6802488B1 (en) | Electro-mechanical coaxial valve | |
| RU2288376C1 (en) | Pneumatic drive for locking-adjusting accessories; electric-pneumatic control unit, jet engine, feedback device and switch unit | |
| CN101798951B (en) | Turbocharger system with turbine bypass valve actuated by multiple-rate fluid pressure actuator | |
| CN105757315B (en) | Dual positioning multilayer hard seal butterfly valve | |
| CN109737264A (en) | Robot is intelligently blocked in brake type pipeline | |
| RU2348837C2 (en) | Pneumatic drive with jet engine for stop and control valves of gas-, oil- and product lines, slot-and-screw rotary mechanism, electropneumatic control device, pneumatic valve | |
| EP3431840B1 (en) | Valve arrangement for fluid power equipment | |
| CN201837691U (en) | Life testing machine for multi-turn valve electric actuator | |
| CN202926406U (en) | Novel electric servo actuator for valve with safe quick-closing function | |
| RU2320901C1 (en) | Pneumatic straight moving drive with jet engine for valves | |
| CN106401736B (en) | Connecting rod for exhaust bypass valve of multistage turbocharger | |
| RU98226U1 (en) | PNEUMATIC DRIVE | |
| CN102913291A (en) | Novel valve electric servo actuator with safe quick-closing function | |
| RU2178842C1 (en) | Pneumatic drive, jet motor (versions) and electropneumatic control unit | |
| RU2255250C1 (en) | Pneumatic drive with jet motor for shutoff and control valves and electropneumatic control device | |
| RU2253049C1 (en) | Fluid-pressure actuator for ball cocks | |
| RU2367827C1 (en) | Electropneumatic actuator for multipurpose accessories of gas-, oil- and products pipe lines | |
| RU98504U1 (en) | PNEUMATIC DRIVE OF PIPELINE FITTINGS | |
| RU2184283C2 (en) | Pneumatic drive for blow-off regulating valves | |
| RU109811U1 (en) | PNEUMATIC DRIVE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100628 |