RU2392524C2

RU2392524C2 - Electro-mechanical drive of safety shut-off valve

Info

Publication number: RU2392524C2
Application number: RU2008136083/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Кулинич (RU); Михаил Юрьевич Кулинич
Original assignee: Закрытое акционерное общество Производственная компания "Промконтроллер"; Закрытое акционерное общество "ТеконГазАвтоматика"
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-06-20
Also published as: RU2008136083A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to accessories engineering and is designed for pipelines as electro-mechanical drive for shut-off valve operating in gas-supply system under control and working medium flow shutting-off modes. The electro-mechanical drive of the safety shut-off valve consists of a base, spring and valve rod. Also there are implemented a main lever with a rigidly attached to it axle and an auxiliary lever. By means of the axle the main lever is mounted and is designed to perform axial travel on the base. An electro-magnet is installed at the end of the main lever. An armature of the electro-magnet is tied with the spring loaded rod of the drive by means of a clip. By means of another clip the rod of the drive is hinged to a holder. The auxiliary lever is mounted on the axle of the main lever. A holding pin and a holder of a manual latch are secured on the end of the auxiliary lever. A lever of a single-turn electric mechanism is joined with the auxiliary lever.

EFFECT: expanded functionality and increased reliability of drive.

8 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к арматуростроению, и может быть использовано в трубопроводах в качестве электромеханического привода запорного клапана, работающих в составе системы газоснабжения в режимах регулирования и перекрытия потока рабочей среды.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to valve manufacturing, and can be used in pipelines as an electromechanical shut-off valve actuator, operating as part of a gas supply system in control and shutoff modes of a working medium flow.

Известен клапан с электромеханическим приводом, содержащий электромагнит и пружину (АС СССР №1537944, кл. F16K 31/02 от 19.04.1988 г.).A known valve with an electromechanical actuator containing an electromagnet and a spring (USSR AS No. 1537944, class F16K 31/02 of 04/19/1988).

Данный электромеханический привод позволяет повысить надежность работы клапана за счет уменьшения зависимости его расходной характеристики от значения и наличия перепада давления рабочей среды на запорном органе. Недостатками такого привода являются повышенное потребление электрической энергии, что может привести к перегреву электромагнита и ограниченный условный проход управляемой арматуры.This electromechanical drive can improve the reliability of the valve by reducing the dependence of its flow characteristics on the value and the presence of a differential pressure of the working medium on the shut-off element. The disadvantages of this drive are the increased consumption of electrical energy, which can lead to overheating of the electromagnet and the limited conditional passage of controlled valves.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является электромеханический привод запорного клапана, содержащий основание, пружину и шток (Патент РФ №2302576, кл. F16K 31/42 от 24.03.2005 г.).The closest technical solution for the combination of essential features is an electromechanical shut-off valve actuator containing a base, a spring and a rod (RF Patent No. 2302576, CL F16K 31/42 of 03/24/2005).

Данный электромеханический привод обеспечивает устойчивую фиксацию запорного клапана и устраняет вынужденные колебания. Недостатками такого привода являются повышенное потребление электрической энергии, что может привести к перегреву электромагнита, и ограниченный условный проход управляемой арматуры.This electromechanical actuator provides a stable fixation of the shut-off valve and eliminates forced vibrations. The disadvantages of this drive are the increased consumption of electrical energy, which can lead to overheating of the electromagnet, and the limited conditional passage of controlled valves.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в увеличении функциональных характеристик и повышении надежности привода.The problem to which the invention is directed, is to increase the functional characteristics and increase the reliability of the drive.

Поставленная задача решается за счет того, что в электромеханический привод предохранительного запорного клапана, содержащий основание, пружину и шток клапана, введены основной рычаг с жестко скрепленной на нем осью, которая установлена на закрепленную к основанию опору с возможностью его осевого перемещения, при этом на одном конце рычага установлен электромагнит, якорь которого соединен через серьгу с подпружиненным штоком привода, который через другую серьгу шарнирно соединен с фиксатором, вспомогательный рычаг, установленный на оси основного рычага, а на его другом конце закреплены фиксирующий палец и фиксатор ручной защелки, при этом рычаг однооборотного электрического механизма соединен с вспомогательным рычагом.The problem is solved due to the fact that the main lever with an axis rigidly attached to it, which is mounted on a support fixed to the base with the possibility of axial movement, is introduced into the electromechanical actuator of the safety shut-off valve containing the base, spring and valve stem an electromagnet is installed at the end of the lever, the anchor of which is connected through the earring to the spring-loaded actuator rod, which through the other earring is pivotally connected to the latch, the auxiliary lever mounted on and the main arm and at its other end fixed locking finger and manual lock latch, wherein the electric lever-turn mechanism is connected to the auxiliary lever.

На фиг.1 приведен общий вид электромеханического привода предохранительного запорного клапана, на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.1 и на фиг.4 сечение по В-В на фиг.3, где а) открытое и б) закрытое положения клапана. На фиг.5-7 - взаимосвязь и взаимодействие элементов привода в исходном, открытом и закрытом положениях клапана.Figure 1 shows a General view of the electromechanical actuator of the safety shut-off valve, figure 2 is a section along aa in figure 1, figure 3 is a section along bb in figure 1 and figure 4 a section along -B in figure 3, where a) the open and b) the closed position of the valve. Figure 5-7 - the relationship and interaction of the drive elements in the initial, open and closed positions of the valve.

Введены следующие обозначения: основание 1, опора 2, основной 3 и вспомогательный 4 рычаги, ось рычагов 5, шток привода 6, фиксатор ручной защелки 7, две серьги 8, однооборотный электрический механизм 9 с рычагом 10, электромагнит 11, фиксатор 12, фиксирующий палец 13, пружина 14 и шток клапана 15.The following designations are introduced: base 1, support 2, main 3 and auxiliary 4 levers, the axis of the levers 5, the actuator stem 6, the latch of the manual latch 7, two earrings 8, the single-turn electric mechanism 9 with the lever 10, the electromagnet 11, the latch 12, the locking finger 13, spring 14 and valve stem 15.

Привод смонтирован на основании 1 и содержит однооборотный электрический механизм 9 с рычагом 10, основной рычаг 3 с жестко укрепленной на нем осью 5, при помощи которой рычаг 3 установлен с возможностью осевого перемещения на опоре 2, закрепленной на основании 1. Соотношение плеч (на фиг.1 показаны направлением действия и точками приложения сил Fк и Fм) основного рычага 3 определяется крутящим моментом однооборотного электрического механизма 9 и требуемым усилием на шток клапана 15, задаваемый необходимым давлением рабочей среды и условным диаметром клапана. При этом плечи рычага 3 оптимально выбраны из соотношения 1:2, поскольку уменьшение этого соотношения приведет к увеличению установочной мощности двигателя однооборотного электрического механизма 9, а увеличение соотношения - к увеличению габаритов привода.The drive is mounted on the base 1 and contains a single-turn electric mechanism 9 with a lever 10, the main lever 3 with an axis 5 rigidly mounted on it, with which the lever 3 is mounted with the possibility of axial movement on the support 2, mounted on the base 1. The ratio of the shoulders (in Fig. .1 are shown by the direction of action and the application points of the forces Fk and Fm) of the main lever 3 is determined by the torque of the single-turn electric mechanism 9 and the required force on the valve stem 15, specified by the necessary pressure of the working medium and the conditional diameter Trom valve. In this case, the shoulders of the lever 3 are optimally selected from a 1: 2 ratio, since a decrease in this ratio will increase the installed power of the engine of a single-turn electric mechanism 9, and an increase in the ratio will increase the dimensions of the drive.

На одном конце рычага 3 консольно установлен электромагнит 11, якорь которого через серьгу 8 и подпружиненный шток привода 6 соединен с фиксатором 12, который имеет возможность при рабочем ходе якоря электромагнита 11 поворачиваться на угол 90 градусов, а обратный ход фиксатора обеспечивает пружина 14. На оси рычагов 5 установлен вспомогательный рычаг 4, который является связующим звеном между шарнирно соединенными основным рычагом 3 и рычагом 10 однооборотного электрического механизма 9. На конце вспомогательного рычага 4 соосно с фиксатором 12 установлены фиксатор ручной защелки 7 и палец 13, который при входе в гнездо фиксатора 12 поворачивает рычаг 10 для перевода клапана из закрытого положения в открытое положении клапана. Для передачи усилия от привода на шток клапана предусмотрена вторая серьга 8.At one end of the lever 3, an electromagnet 11 is cantileverly mounted, the anchor of which is connected to the latch 12 through the earring 8 and the spring-loaded rod of the actuator 6, which, when the armature of the electromagnet 11 is in operation, can rotate 90 degrees, and the spring 14 provides a backward stroke of the clamp. of levers 5, an auxiliary lever 4 is installed, which is a connecting link between the main lever 3 pivotally connected and the lever 10 of the single-turn electric mechanism 9. At the end of the auxiliary lever 4, it is coaxial with the latch 12 the latch of the manual latch 7 and the finger 13 are installed, which, upon entering the socket of the latch 12, rotates the lever 10 to move the valve from the closed position to the open position of the valve. To transfer force from the actuator to the valve stem, a second earring 8 is provided.

Электромеханический привод предохранительного запорного клапана работает следующим образом.The electromechanical actuator safety shutoff valve operates as follows.

При подаче на однооборотный электрический механизм 9 напряжения питания двигатель механизма 9 при помощи рычага 10 устанавливает привод в исходное состояние, при котором запорный клапан закрыт, а механизм 9 обесточивается. При этом фиксирующий палец 13 находится в гнезде фиксатора 12 вспомогательного рычага 4 (фиг.4а и 5).When applying to the single-turn electric mechanism 9 a supply voltage, the engine of mechanism 9, using the lever 10, sets the drive to its original state, in which the shut-off valve is closed and the mechanism 9 is de-energized. In this case, the locking finger 13 is located in the socket of the latch 12 of the auxiliary lever 4 (figa and 5).

Затем подается напряжение питания на электромагнит 11 и однооборотный электрический механизм 9, якорь электромагнита 11 начинает втягиваться, поворачивая на угол 90 градусов через соединенные шток 6 и серьгу 8. За счет поворота фиксатора 12 основной 3 и вспомогательный 4 рычаги становятся кинематически связанными, поворачиваются вокруг оси 5, приводя клапан за счет вращения двигателя механизма 9 через соединенные другую серьгу 8 и штоком клапана 15 в состояние привода, при котором клапан открыт (фиг.6). При этом пружина клапана (условно не показана) сжимается.Then, the supply voltage is supplied to the electromagnet 11 and the single-turn electric mechanism 9, the armature of the electromagnet 11 begins to be retracted, turning 90 degrees through the connected rod 6 and the earring 8. Due to the rotation of the latch 12, the main 3 and auxiliary 4 levers become kinematically connected, rotate around the axis 5, bringing the valve due to the rotation of the engine of the mechanism 9 through the connected another earring 8 and the valve stem 15 into the actuator state in which the valve is open (Fig.6). In this case, the valve spring (not conventionally shown) is compressed.

Для закрытия клапана необходимо снять напряжение питания с электромагнита 11, при этом фиксирующий палец 13 выходит из зацепления с фиксатором 12, и за счет кинематической энергии пружины клапан закрывается (фиг.7).To close the valve, it is necessary to remove the supply voltage from the electromagnet 11, while the locking pin 13 disengages from the latch 12, and due to the kinematic energy of the spring, the valve closes (Fig. 7).

Для закрытия запорного клапана вручную необходимо потянуть фиксатор ручной защелки 7, при этом также фиксирующий палец 13 выйдет из зацепления с фиксатором 12 и освободит вспомогательный рычаг 4.To close the shut-off valve manually, it is necessary to pull the latch of the manual latch 7, while also the locking finger 13 will disengage from the latch 12 and release the auxiliary lever 4.

Таким образом, предложенный электромеханический привод предохранительного запорного клапана позволяет увеличить функциональные характеристики за счет управления арматурой большего условного прохода, установленной на трубопроводах среднего и высокого давления, и повысить надежность за счет снижения потребляемой электрической энергии, что позволяет исключить перегрев электромагнита.Thus, the proposed electromechanical actuator of the safety shut-off valve allows to increase functional characteristics by controlling the fittings of larger nominal bores installed on medium and high pressure pipelines, and to increase reliability by reducing the consumed electrical energy, which eliminates the overheating of the electromagnet.

Claims

An electromechanical actuator of a safety shut-off valve containing a base, a spring and a valve stem, characterized in that the main lever is introduced with an axis rigidly fastened to it, which is mounted on a support fixed to the base with the possibility of axial movement, while an electromagnet is installed at one end of the lever, whose anchor is connected via an earring to a spring-loaded actuator rod, which is pivotally connected to a latch through another earring, an auxiliary lever mounted on the axis of the main lever, and on it a fixing finger and a manual latch lock are fixed at the other end, while the lever of the single-turn electric mechanism is connected to the auxiliary lever.