RU2367828C1

RU2367828C1 - Pneumatic drive for ball cocks of pipelines and electropneumatic control device

Info

Publication number: RU2367828C1
Application number: RU2008127158/06A
Authority: RU
Inventors: Вадим Васильевич Саяпин (RU); Вадим Васильевич Саяпин
Original assignee: Вадим Васильевич Саяпин
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2009-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: drive and device are provided for multipurpose accessories of pipelines. Drive contains concatenated electropneumatic control device, jet motor, reducer with manual alternate, link-screw rotation gear, herewith drive is outfitted by limitation facilities of maximal driving moment, connected to actuating screw of rotation gear, and electropneumatic control device contains bed plate with implemented in it channels, herewith from one side of plate it is located blast-tight chamber with electromagnets, and from the other side - pneumatic valves, connected to electromagnets by means of lever motion.

EFFECT: providing of drive ecological compatibility.

4 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области пневмомашиностроения, в частности к механизмам, предназначенным для осуществления перестановки (поворота) затворов шаровых кранов при дистанционном и местном управлении.The invention relates to the field of pneumatic engineering, in particular to mechanisms intended for the implementation of the permutation (rotation) of the valves of ball valves with remote and local control.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известен пневматический привод с поршневым двигателем, содержащий пневмоцилиндры, поршни, поворотный механизм, конечные выключатели (см., например, А.Ф.Гуревич и др. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов, Л., Недра, 1988 г., стр.346). Техническими недостатками этого привода являются: наличие второго рабочего тела (масла или специальной жидкости), наличие подвижных трущихся уплотнений (поршневых колец).Known pneumatic drive with a piston engine, containing pneumatic cylinders, pistons, a rotary mechanism, limit switches (see, for example, A.F. Gurevich and others. Armature Guide for gas and oil pipelines, L., Nedra, 1988, pp. .346). The technical disadvantages of this drive are: the presence of a second working fluid (oil or special fluid), the presence of moving friction seals (piston rings).

Известен пневматический привод со струйным двигателем, содержащий устройство ограничения движущего момента - электропневматическое управляющее устройство (патент РФ №2131065). Техническими недостатками этого привода являются сложность конструкции электропневматического устройства и сложность конструкции и недостаточно стабильная работа устройства ограничения движущего момента.Known pneumatic drive with a jet engine containing a device for limiting the torque - an electro-pneumatic control device (RF patent No. 2131065). The technical disadvantages of this drive are the design complexity of the electro-pneumatic device and the design complexity and insufficiently stable operation of the torque limiting device.

Известно электропневматическое устройство, содержащее взрывонепроницаемую камеру, электромагниты, пневмоклапаны, соединенные с электромагнитами механической передачей, размещенные на одной стороне базовой плиты с выполненными в ней каналами и закрытые общим кожухом (крышкой) (патент РФ №2131065). Техническими недостатками данного устройства являются сложность конструкции и трудность подвода электрокабеля к устройству.Known electro-pneumatic device containing an explosion-proof chamber, electromagnets, pneumatic valves connected to electromagnets by mechanical transmission, located on one side of the base plate with channels made in it and closed by a common casing (cover) (RF patent No. 2111065). The technical disadvantages of this device are the complexity of the design and the difficulty of supplying an electric cable to the device.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Технической задачей изобретения является создание пневматического привода для шаровых кранов трубопроводов, обладающего большей надежностью и упрощением эксплуатации. Эта задача решается тем, что пневматический привод, содержащий последовательно соединенные электропневматическое управляющее устройство, струйный двигатель, редуктор с ручным дублером, кулисно-винтовой поворотный механизм, включающий в себя ходовой винт, установленный с возможностью ограниченного осевого перемещения, один конец которого связан с выходом редуктора, а второй связан с упругим элементом, установленным в корпусе поворотного механизма, причем ходовой винт через ходовую гайку подвижно связан с кулисой, выход которой жестко связан с выходным валом привода, устройство конечных выключателей, снабжен устройством ограничения максимальной величины движущего момента привода, вход которого соединен с ходовым винтом, а выход - со входами струйного двигателя.An object of the invention is the creation of a pneumatic actuator for ball valves of pipelines, with greater reliability and simplification of operation. This problem is solved in that a pneumatic actuator containing a series-connected electro-pneumatic control device, a jet engine, a gearbox with a handwheel, a rocker-screw rotary mechanism including a spindle mounted with the possibility of limited axial movement, one end of which is connected to the output of the gearbox and the second is connected with an elastic element installed in the housing of the rotary mechanism, and the lead screw through the lead nut is movably connected to the link, the output of which is rigidly connected to the output shaft of the drive, the device of the limit switches, is equipped with a device for limiting the maximum value of the drive torque, the input of which is connected to the lead screw, and the output is connected to the inputs of the jet engine.

Эта техническая задача решается также тем, что устройство ограничения максимального движущего момента выполнено в виде трехпозиционного золотника.This technical problem is also solved by the fact that the device for limiting the maximum torque is made in the form of a three-position spool.

Эта техническая задача решается также тем, что электропневматическое устройство содержит базовую плиту, при этом взрывонепроницаемая камера с электромагнитами расположена с одной стороны, а а пневмоклапаны - с другой стороны плиты, при этом один электромагнит связан с одним пневмоклапаном, а второй электромагнит связан со вторым пневмоклапаном рычажной передачей, при этом в базовой плите выполнены каналы, соединяющие выход источника питания со входами пневмоклапанов и выходы пневмоклапанов со входами пневмодвигателя.This technical problem is also solved by the fact that the electro-pneumatic device contains a base plate, with an explosion-proof chamber with electromagnets located on one side, and pneumatic valves on the other side of the plate, with one electromagnet connected to one pneumatic valve and the second electromagnet connected to the second pneumatic valve lever transmission, while in the base plate there are channels connecting the power supply output to the pneumatic valve inputs and the pneumatic valve outputs to the pneumatic motor inputs.

Эта техническая задача решается также тем, что выходы электропневматического управляющего устройства соединены со входами устройства регулирования давления газа, выходы которого соединены со входами пневмодвигателя.This technical problem is also solved by the fact that the outputs of the electro-pneumatic control device are connected to the inputs of the gas pressure control device, the outputs of which are connected to the inputs of the air motor.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в следующем.The technical result achieved by the present invention is as follows.

Повышение надежности привода достигается за счет того, что привод снабжен устройством ограничения максимальной величины движущего момента привода, вход которого соединен с ходовым винтом, а выход - со входами струйного двигателя.Improving the reliability of the drive is achieved due to the fact that the drive is equipped with a device for limiting the maximum value of the drive torque, the input of which is connected to the lead screw, and the output to the inputs of the jet engine.

Повышение надежности достигается также за счет того, что устройство ограничения максимального движущего момента выполнено в виде трехпозиционного золотника.Improving the reliability is also achieved due to the fact that the device for limiting the maximum torque is made in the form of a three-position spool.

Применение устройства ограничения максимального движущего момента устраняет возможность недопустимых перегрузок в элементах привода в случае нарушения работы элементов как со стороны привода, так и со стороны арматуры.The use of the maximum torque limiting device eliminates the possibility of unacceptable overloads in the drive elements in the event of a malfunction of the elements both from the drive side and from the valve side.

Упрощение эксплуатации привода достигается за счет того, что электропневматическое управляющее устройство, содержащее взрывонепроницаемую камеру, электромагниты и превмоклапаны, содержит базовую плиту, при этом взрывонепроницаемая камера с электромагнитами расположена с одной стороны, а пневмоклапаны - с другой стороны плиты, при этом один электромагнит связан с одним пневмоклапаном, а второй электромагнит связан со вторым пневмоклапаном рычажной передачей, при этом в базовой плите выполнены каналы, соединяющие выход источника питания со входами пневмоклапанов и выходы пневмоклапанов со входами пневмодвигателя.Simplification of the operation of the actuator is achieved due to the fact that the electro-pneumatic control device containing an explosion-proof chamber, electromagnets and pre-valves contains a base plate, while an explosion-proof chamber with electromagnets is located on one side, and pneumatic valves are located on the other side of the plate, while one electromagnet is connected to one pneumatic valve, and the second electromagnet is connected to the second pneumatic valve by a lever transmission, while in the base plate channels are made connecting the output of the pit source tions to the inputs of pneumatic valves and pneumatic valves outputs with the inputs of the pneumatic motor.

Упрощение эксплуатации привода достигается также за счет того, что выходы электропневматического устройства соединены со входами устройства регулирования давления газа, выходы которого соединены со входами пневмодвигателя.Simplification of the operation of the drive is also achieved due to the fact that the outputs of the electro-pneumatic device are connected to the inputs of the gas pressure control device, the outputs of which are connected to the inputs of the air motor.

В предложенной конструкции обеспечивается легкий доступ к пневмоклапанам и электромагнитам и возможность их быстрой замены, а также простота подвода электрокабеля к взрывонепроницаемой камере.The proposed design provides easy access to pneumatic valves and electromagnets and the ability to quickly replace them, as well as the ease of supplying an electric cable to an explosion-proof chamber.

Изобретение поясняется далее описанием примера осуществления со ссылкой на чертежи, где изображены:The invention is further illustrated by the description of an example implementation with reference to the drawings, which depict:

- на Фиг.1 - схема пневмопривода;- figure 1 is a diagram of a pneumatic actuator;

- на Фиг.2 - схема устройства ограничения максимального движущего момента привода;- figure 2 is a diagram of a device for limiting the maximum driving torque of the drive;

- на Фиг.3 - схема электропневматического устройства управления;- figure 3 is a diagram of an electro-pneumatic control device;

- на Фиг.4 - проекция Фиг.3 по стрелке А.- figure 4 is a projection of figure 3 in the direction of arrow A.

Пневматический привод (Фиг.1) содержит последовательно соединенные электропневматическое управляющее устройство 1, включающее в себя электропневмоклапаны 3, 4, входы которых связаны с источником питания рабочим газом с давлением Р (на схеме не показан), а выходы - с устройством регулирования давления 5, содержащим регуляторы давления газа 7, 8, выходы которых связаны через устройство ограничения максимального движущего момента 10 со входами струйного пневмодвигателя 11, выход которого через редуктор 12 с ручным дублером 14 связан с кулисно-винтовым поворотным механизмом 16, включающим в себя ходовой винт 17, один конец которого связан с выходом редуктора 12, а второй - с упругим элементом 18, закрепленным в корпусе механизма 16, и через механическую передачу 19 с устройством 10. При этом ходовой винт 17 через ходовую гайку 20 подвижно связан с кулисой 21, выход которой жестко связан с выходным валом привода 23 и входным валиком 24 устройства конечных выключателей 25. Устройство 25 содержит постоянные магниты 27, 28, закрепленные на валике 24 и нормально замкнутые конечные выключатели 31, 32, включенные в цепь электромагнитов электропневмоклапанов 3, 4.The pneumatic actuator (Figure 1) contains a series-connected electro-pneumatic control device 1, which includes electro-pneumatic valves 3, 4, the inputs of which are connected to a power source with a working gas with pressure P (not shown in the diagram), and the outputs - with a pressure control device 5, containing gas pressure regulators 7, 8, the outputs of which are connected through the device for limiting the maximum torque 10 to the inputs of the jet air motor 11, the output of which through the gearbox 12 with a manual backup 14 is connected to the rocker screw rotary mechanism 16, including a lead screw 17, one end of which is connected to the output of the gearbox 12, and the second with an elastic element 18, mounted in the housing of the mechanism 16, and through a mechanical transmission 19 with the device 10. In this case, the lead screw 17 through the running nut 20 is movably connected to the link 21, the output of which is rigidly connected to the output shaft of the drive 23 and the input roller 24 of the limit switch device 25. The device 25 contains permanent magnets 27, 28, mounted on the roller 24 and normally closed limit switches 31, 32, includedin a chain of electromagnets electropneumatic valves 3, 4.

На Фиг.1 изображено также задающее устройство 34 с клеммами 35, 36, «ключом» 37 и плюсовой клеммой 38.Figure 1 also shows a master device 34 with terminals 35, 36, a "key" 37 and a positive terminal 38.

Устройство ограничения максимального движущего момента 10 (Фиг.1, 2) содержит корпус 40 с входными каналами 41, 42 и выходными 43, 44 и золотник 46, связанный через механическую передачу 19 с ходовым винтом 17.The device for limiting the maximum torque 10 (Fig. 1, 2) comprises a housing 40 with input channels 41, 42 and output 43, 44 and a spool 46 connected through a mechanical gear 19 with a spindle 17.

Электропневматическое управляющее устройство (Фиг.3, 4) содержит базовую плиту 51, закрепленную на ней с одной стороны взрывонепроницаемую камеру 52 с крышкой 53 и входным каналом для электрокабеля 54. В камере 52 размещены электромагниты 55, 56 с толкателями 57. С другой стороны плиты 51 размещены пневмоклапаны 58, 59 с толкателями 61; при этом один электромагнит соединен подвижно рычагом с одним из пневмоклапанов, второй электромагнит - с другим пневмоклапаном. При этом камера 52 закрыта кожухом с дверцей 62, а пневмоклапаны закрыты легкосъемным кожухом 63.The electro-pneumatic control device (Figs. 3, 4) comprises a base plate 51 fixed on it on one side by a flameproof chamber 52 with a cover 53 and an input channel for an electric cable 54. Electromagnets 55, 56 with pushers 57 are placed in the chamber 52. On the other side of the plate 51 placed pneumatic valves 58, 59 with pushers 61; while one electromagnet is movably connected by a lever to one of the pneumatic valves, the second electromagnet is connected to another pneumatic valve. In this case, the chamber 52 is closed by a casing with a door 62, and the pneumatic valves are closed by an easily removable casing 63.

Пневматический привод и электропневматическое управляющее устройство работают совместно следующим образом.Pneumatic actuator and electro-pneumatic control device work together as follows.

При поступлении через клемму 38 электрического сигнала на клемму 36 (как показано на Фиг.1) на поворот выходного вала 23, например на закрытие крана, электропневмоклапан 4 срабатывает и открывает доступ рабочему газу через пневмоклапан и регулятор давления газа 8 и устройство ограничения максимального движущего момента 10, например, через входной канал 41 (Фиг.2) в канал 43 и далее через левый вход в двигатель 11. Ротор двигателя начинает вращаться, это вращение передается через редуктор 12 на ходовой винт 17, при вращении которого ходовая гайка 20 перемещается вдоль оси винта и поворачивает кулису 21 и через нее выходной вал привода 23 и с ним затвор шарового крана (не показан). Одновременно поворачивается жестко связанный с выходным валом 23 валик 24, поворачивая закрепленные на нем электромагниты 27, 28 (в данном случае по часовой стрелке). При приходе выходного вала в новое крайнее положение кулиса 21 упирается в механический упор в корпусе поворотного механизма (не показан) и останавливается, а электромагнит 28 размыкает нормально замкнутый концевой выключатель 32, размыкая цепь электропневмоклапана 4. В результате клапан 4 закрывается, рабочий газ перестает поступать в двигатель 11.When an electric signal is received through terminal 38 to terminal 36 (as shown in FIG. 1) to turn the output shaft 23, for example, to close the valve, the electro-pneumatic valve 4 is activated and opens access to the working gas through the pneumatic valve and gas pressure regulator 8 and a maximum torque limiting device 10, for example, through the input channel 41 (Figure 2) into the channel 43 and then through the left entrance to the engine 11. The rotor of the engine starts to rotate, this rotation is transmitted through the gearbox 12 to the spindle 17, during rotation of which the spindle nut 20 eschaetsya along the screw axis and rotates the rocker 21 and through the output drive shaft 23 and with it the ball valve shutter (not shown). At the same time, the roller 24, rigidly connected with the output shaft 23, rotates, turning the electromagnets 27, 28 fixed on it (in this case, clockwise). When the output shaft comes to a new extreme position, the link 21 rests against the mechanical stop in the housing of the rotary mechanism (not shown) and stops, and the electromagnet 28 opens the normally closed limit switch 32, breaking the circuit of the electro-pneumatic valve 4. As a result, valve 4 closes, the working gas stops flowing into the engine 11.

При движении привода ходовой винт «опирается» на упругий элемент 18 (в ту или иную сторону в зависимости от направления движения), имеющий начальное поджатие. Если по какой-либо причине двигатель развивает момент, больший допустимого, происходит увеличение силы, действующей вдоль оси винта. В результате ходовой винт 17 перемещается вдоль своей оси и через механическую передачу 19 перемещает золотник 46 (в данном случае - влево). При этом поясок золотника 46 перекрывает канал 41, уменьшая поступление рабочего газа в двигатель, тем самым уменьшая движущий момент на выходном валу привода.When the drive moves, the lead screw “rests” on the elastic element 18 (in one direction or another, depending on the direction of movement), having an initial preload. If for some reason the engine develops a torque greater than the permissible one, an increase in the force acting along the axis of the screw occurs. As a result, the lead screw 17 moves along its axis and moves the spool 46 (in this case, to the left) through the mechanical transmission 19. In this case, the valve spool 46 closes the channel 41, reducing the flow of working gas into the engine, thereby reducing the driving torque on the output shaft of the drive.

Для движения выходного вала привода в обратном направлении электрический сигнал должен быть подан на клемму 35.For the drive output shaft to reverse, an electrical signal must be applied to terminal 35.

Claims

1. A pneumatic drive with a jet engine for ball valves of pipelines, comprising a series-connected electro-pneumatic control device, a jet engine, a gearbox with a handwheel, a rocker-screw rotary mechanism including a threaded spindle mounted with limited axial movement, one end of which is connected with the output of the gearbox, and the second is connected with an elastic element mounted in the housing of the rotary mechanism, and the lead screw is movably connected through the lead nut scenes, the output of which is rigidly connected with the drive output shaft, the device limit switches, characterized in that the drive is provided with a device limiting the maximum value of the drive torque drive input coupled to the lead screw, and the output - to the inputs of the jet engine.

2. The pneumatic drive according to claim 1, characterized in that the device for limiting the maximum torque is made in the form of a three-position spool.

3. An electro-pneumatic control device containing an explosion-proof chamber, electromagnets and pneumatic valves, characterized in that the device contains a base plate, while an explosion-proof chamber with electromagnets is located on one side, and pneumatic valves on the other side of the plate, with one electromagnet connected to one pneumatic valve and the second electromagnet is connected with the second pneumatic valve by a lever transmission, while in the base plate there are channels connecting the output of the power source with the pneumatic valve inputs s and outputs to the inputs of pneumatic air motor.

4. The device according to claim 3, characterized in that its outputs are connected to the inputs of the gas pressure control device, the outputs of which are connected to the inputs of the air motor.