RU2562346C2

RU2562346C2 - Соединительное устройство для использования с электрическими приводами

Info

Publication number: RU2562346C2
Application number: RU2012122636/06A
Authority: RU
Inventors: Росс А. ШЭЙД; Томас ПЕСЕК; Гейлен Дейл ВАЙЛК
Original assignee: Фишер Контролз Интернешнел Ллс
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2015-09-10
Also published as: CA2780524A1; US20110114860A1; BR112012011413A2; JP2013511006A; RU2012122636A; CN102656395A; EP2499410A1; NO20120540A1; AU2010318535A1; US8636262B2; MX2012005548A; CN102656395B; AU2010318535B2; WO2011059677A1; EP2499410B1; JP5716034B2; CA2780524C; NO343325B1

Abstract

Изобретение относится к соединительным устройствам для использования с электрическими приводами. Соединительное устройство имеет соединительную сборку, обеспечивающую функциональное соединение органа регулирования потока текучей среды клапана текучей среды с приводной системой электрического привода. Вращение приводной системы в первом вращательном направлении приводит соединительную сборку в движение в первом прямолинейном направлении, а вращение приводной системы во втором вращательном направлении приводит соединительную сборку в движение во втором прямолинейном направлении, прямо противоположном первому прямолинейному направлению. Соединительная сборка имеет поджимающий элемент, который в деформированном состоянии обеспечивает поджимающую нагрузку на орган регулирования потока текучей среды, когда орган регулирования потока текучей среды плотно прижат к седлу клапана текучей среды, а электрическое питание на электрический привод не подается. Описаны варианты выполнения соединительного устройства. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом касается электроприводов, и, в частности, соединительных устройств для использования с электрическими приводами.

Уровень техники

Регулирующие клапаны (например, клапаны с поступательным движением штока) обычно используют в системах управления процессами для управления потоком текучих сред процесса. Регулирующий клапан, обычно, имеет привод (например, электрический привод, гидравлический привод и т.п.), автоматизирующий работу регулирующего клапана. Клапаны с поступательным движением штока, такие как клапаны шиберного типа, сферические, мембранные, пережимные и угловые клапаны, обычно имеют шток клапана (например, шток с поступательным движением), перемещающий орган регулирования потока текучей среды (например, затвор клапана) между положением "Открыто" и положением "Закрыто".

В электрических приводах часто используют двигатель, функционально соединенный с органом регулирования потока через приводную систему (например, одно или несколько зубчатых колес). В процессе работы, при подаче электропитания на двигатель, электрический привод перемещает орган регулирования потока между положением "Открыто" и положением "Закрыто", тем самым, регулируя протекание текучей среды через клапан. Когда клапан находится в положении "Закрыто", орган регулирования потока обычно сконфигурирован так, чтобы обеспечить герметичное прижатие к кольцевому или круглому уплотнению (например, седлу клапана), расположенному на пути потока текучей среды для его перекрытия между входной и выходной камерами клапана.

Когда клапан находится в положении "Закрыто", а на двигатель подается электропитание, двигатель обычно создает достаточную нагрузку на орган регулирования потока текучей среды, обеспечивая плотное прижатие органа регулирования потока текучей среды к седлу клапана. При отключении электропитания двигателя, приводная система (например, червячная передача) может сохранять положение органа регулирования потока текучей среды по отношению к седлу клапана и препятствовать существенному перемещению органа регулирования потока текучей среды в обратном или противоположном направлении (например, от седла клапана). Тем не менее, приводная система может не обеспечивать адекватной или достаточной нагрузки для прижатия седла к органу регулирования потока текучей среды, гарантирующей герметично плотное прижатие органа регулирования потока текучей среды к седлу клапана. В результате, текучая среда может протекать через клапан между входной и выходной камерами клапана.

Раскрытие изобретения

В одном примере соединительное устройство имеет соединительную сборку для функционального соединения управляющего органа клапана текучей среды с приводной системой электропривода. Вращение приводной системы в первом вращательном направлении приводит к перемещению соединительной сборки в первом прямолинейном направлении, а вращение приводной системы во втором вращательном направлении приводит к перемещению соединительной сборки во втором прямолинейном направлении, противоположном первому направлению. Соединительная сборка имеет поджимающий элемент, который при деформировании обеспечивает поджимающую нагрузку на орган регулирования потока текучей среды, когда упомянутый орган регулирования потока текучей среды, плотно прижат к седлу клапана текучей среды при отключении питания электрического привода.

В другом примере соединительная сборка содержит приводной элемент, функционально соединенный с приводной системой электрического привода. Приводная система перемещает приводной элемент между первым, вторым и третьим положением. При этом, по меньшей мере, часть приводного элемента может скользить внутри корпуса. Поджимающий элемент расположен между поверхностью и приводным элементом так, чтобы, когда приводной элемент находится в третьем положении, поджимающий элемент деформировался, прилагая прижимающую нагрузку к органу регулирования потока текучей среды, плотно прижатому к седлу клапана текучей среды в условиях, когда питание на электрический привод не подается.

Еще в одном примере соединительное устройство содержит средство для преобразования вращательного движения приводной системы в прямолинейное движение соединительной сборки. Соединительная сборка имеет средство для соединения упомянутого средства для преобразования со штоком клапана. Соединительная сборка также содержит средство для приложения поджимающего усилия к органу регулирования потока текучей среды клапана текучей среды, соединенного со штоком клапана, когда орган регулирования потока плотно прижат к седлу клапана текучей среды, указанное средство для обеспечения поджимающей нагрузки - деформировано, а электрическое питание на электропривод не подается.

Краткое описание чертежей

На ФИГ.1 показан описанный здесь пример регулирующего клапана.

На ФИГ.2 показан описанный здесь пример соединительной сборки, используемый для реализации примера клапанной сборки по ФИГ.1.

На ФИГ.3 показан пример регулирующей клапанной сборки по ФИГ.1, находящийся в положении "Открыто".

На ФИГ.4 показан пример регулирующей клапанной сборки по ФИГ.1, показанный в промежуточном положении.

На ФИГ.5 показан пример регулирующей клапанной сборки по ФИГ.1, показанный в положении "Закрыто".

На ФИГ.6А-6С показан другой пример регулирующей клапанной сборки, реализованный с примером привода по ФИГ.1-5

Осуществление изобретения

В общем, описанные здесь примеры электрических приводов обеспечивают приложение поджимающей нагрузки к клапану текучей среды в условиях, когда на двигатель привода электрическое питание не подается. Эти примеры электрических приводов обеспечивают приложение поджимающей нагрузки без потребления электрической энергии. В частности, эти примеры электрических приводов могут содержать поджимающий элемент, обеспечивающий приложение поджимающей нагрузки к органу регулирования потока текучей среды клапана в условиях, когда орган регулирования потока текучей среды плотно прижат к седлу клапана, а на электрический привод (например, электродвигатель) не подается электрическое питание. Например, поджимающий элемент может иметь вид одной или нескольких пружин, создающих силу, обеспечивающую поджимающее усилие на орган регулирования потока текучей среды (например, затвор клапана), функционально соединенный с электрическим приводом в условиях, когда орган регулирования потока текучей среды плотно прижат к седлу клапана, (например, в положении "Закрыто"), а источник электропитания не обеспечивает энергией двигатель электрического привода.

Для сравнения, в некоторых известных электрических приводах используют сложную комбинацию поджимающих элементов, зажимных устройств и тормозных систем, обеспечивающую достаточное прижимное усилие в условиях, когда электрический привод находится в безопасно отключенном состоянии. Иными словами, известные электрические приводы могут иметь поджимающий элемент, используемый для перемещения органа регулирования потока клапана в положение "Закрыто", например, при перебоях электропитания. Таким образом, если клапан текучей среды находится в положении "Открыто", и происходит перебой в электропитании, поджимающий элемент перемещает орган регулирования потока текучей среды в положение "Закрыто". Однако такие известные приводы часто имеют сложную конструкцию. Кроме того, некоторые из этих приводных систем, имеющих механизм самозакрывания, обычно содержат отсоединяемый редуктор, обеспечивающий работу механизма самозакрывания. Иначе говоря, приводную сборку обычно необходимо функционально отсоединить от, например, зубчатой трансмиссии, чтобы обеспечить работу механизма самозакрывания. Однако отсоединяемые трансмиссии стоят относительно дорого, сложны в эксплуатации, способствуют увеличению установочных размеров клапана и приводной сборки, а также требуют использования сложных механизмов с приводом. Кроме того, такой механизм самозакрывания в некоторых применениях может быть ненужным и/или нежелательным, что ведет к излишнему увеличению стоимости регулирующей клапанной сборки.

На ФИГ.1 показан описанный здесь пример регулирующей клапанной сборки 100. Регулирующая клапанная сборка 100 имеет электрический привод 102, функционально соединенный с клапаном текучей среды 104 через соединительную сборку 106. Клапан текучей среды 104 содержит корпус клапана 108, определяющий канал потока текучей среды 110 между входной 112 и выходной 114 камерами. Орган регулирования потока текучей среды 116 (например, затвор клапана) расположен внутри канала потока текучей среды 110 и содержит посадочную поверхность 118, плотно прижимаемую к седлу клапана 120 для регулирования потока текучей среды через зону подключения, или отверстие 122 между входной 112 и выходной 114 камерами. Шток клапана 124 соединен (например, при помощи резьбового соединения) с органом регулирования потока текучей среды 116 с одного конца 126 и функционально соединен с электрическим приводом 102 с другого конца 128 через соединительную сборку 106. Кожух 130 соединен с корпусом клапана 108 и имеет отверстие 132, в котором может скользить шток клапана 124. Кожух 130 закрывает клапанную паковочную сборку 134, обеспечивающую уплотнение против давления текучей среды процесса, протекающей через клапан текучей среды 104, предотвращая протечку текучей среды процесса вдоль штока клапана 124 и/или защищая окружающую среду от выбросов опасных или загрязняющих текучих сред.

В этом примере электрический привод 102 имеет двигатель 136, соединенный с кожухом 138 электропривода 102 при помощи, например, крепежных деталей 140 и/или другого подходящего крепежного механизма(-ов). Двигатель 136 может быть двигателем любого типа, как например, двигателем переменного тока, постоянного тока, переменной частоты, шаговым двигателем, сервомотором или любым другим подходящим двигателем или движителем.

Двигатель 136 функционально связан с приводной системой 142. Приводная система 142 имеет приводной элемент или выходной вал 144, функционально соединенный с двигателем 136 посредством трансмиссии (не показана) (например, зубчатой трансмиссии), расположенной внутри корпуса 138 электропривода 102. Как показано на фигуре, выходной вал 144 представляет собой винт. В то же время, в других примерах выходной вал 144 может представлять собой систему зубчатых колес, шариковую винтовую систему, систему с подающим винтом и/или любую другую трансмиссионную систему для преобразования вращательного движения двигателя 136 в прямолинейное движение штока клапана 124.

Упомянутая трансмиссия (не показана) может представлять собой зубчатую трансмиссию или редуктор, имеющий прямозубые цилиндрические колеса, или планетарную передачу, или любой другой подходящий вид трансмиссии. Эту трансмиссию можно сконфигурировать так, чтобы усилить вращательный момент, создаваемый двигателем 136, и передать этот усиленный вращательный момент на выходной вал 144. Этот усиленный вращательный момент, переданный на выходной вал 144, дает возможность прижать орган регулирования потока 116 к седлу клапана 120 с большей силой и, таким образом, обеспечить более плотное соединение с седлом клапана 120, перекрывая поток текучей среды через корпус клапана 108 в условиях, когда орган регулирования потока 116 плотно прижат к седлу клапана 120, а электрическое питание подается на двигатель 136. Кроме того, имея трансмиссию, сконфигурированную так, чтобы усилить вращательный момент, создаваемый двигателем 136, для перемещения органа регулирования потока 116 можно использовать относительно небольшой двигатель 136. Например, степень усиления вращательного момента, создаваемого трансмиссией, может изменяться в зависимости от размеров (например, диаметра, количества зубьев и т.п.) зубчатой передачи. В других примерах двигатель 136 можно прямо соединить с выходным валом 144 или вторым концом 128 штока клапана 124. В такой конфигурации с прямым приводом двигатель 136 прямо перемещает выходной вал 144 или шток клапана 124 без каких-либо промежуточных механизмов или устройств, таких как трансмиссия и т.п.

Как показано на ФИГ. 2, соединительная сборка 106 имеет корпус 202, приводную муфту или приводной элемент 204, скользящим образом соединенный с корпусом 202 и поджимающим элементом 206. Корпус 202 имеет главную часть 207 (например, цилиндрической, прямоугольной и т.д. формы) со сквозным отверстием или каналом 208 между одним краем 210 корпуса 202 и другим краем 212 корпуса 202, на противоположной стороне от первого края 210. Как видно из чертежа, отверстие 208 около одного края 210 имеет диаметр меньший, чем диаметр отверстия 208 около другого края 212, создавая ступенчатую поверхность или плечо 214 (например, составляющие одно целое с корпусом 202). В других примерах к корпусу 202 можно присоединить фланец (не показан) образующий ступенчатую поверхность или плечо 214. Также, как видно из чертежа, отверстие 208 около второго края 212 имеет резьбовую часть 216 для ввинчивания вставки 218 (например, крепежного элемента, гайки и т.п.). Вставка 218 имеет главную часть 220 с отверстием с внутренней резьбой для ввинчивания резьбовой части 222 штока клапана 124 и часть с наружной резьбой 224. Часть с наружной резьбой 224 обеспечивает резьбовое соединение вставки 218 с корпусом 202 посредством резьбовой части 216 отверстия 208, соединяя шток клапана 124 с корпусом 202.

В то же время, в других примерах корпус 202 можно сконфигурировать так, чтобы в него ввинчивалась резьбовая часть 222 штока клапана 124. В других примерах вставной элемент 218 может крепиться к корпусу 202 (например, второму концу 212 корпуса 202) при помощи крепежного элемента (например, болта, заклепки, шпильки и т.д.), посадки внатяг, прессовой посадки и/или любого другого подходящего крепежного механизма(-ов).

Приводной орган 204 имеет главную часть 226 (например, цилиндрической формы) и фланцевую часть 228. Главная часть 226 имеет резьбовое сверление 230 для ввинчивания резьбовой части 232 выходного вала 144. Фланцевая часть 228 расположена или удерживается в отверстии 208 корпуса 202 между поджимающим элементом 206 и плечом 214 корпуса 202. Фланцевая часть 228 удерживает приводной элемент 204, функционально соединяя приводной элемент 204 с корпусом 202.

Поджимающий элемент 206 расположен в корпусе 202 между вставным элементом 218 (или штоком клапана) и фланцевой частью 228 приводного элемента 204. В этом примере поджимающий элемент 206 содержит пакет тарельчатых пружин. Вообще, тарельчатая пружина обеспечивает высокую нагрузку по сравнению с перемещением или изгибом тарельчатой пружины. Таким образом, в результате, данный пример механизма приложения нагрузки 106 можно сконфигурировать так, чтобы он имел относительно небольшие размеры, тем самым уменьшая общий размер сборки регулирующего клапана 100. В других примерах поджимающий элемент 206 может представлять собой витую пружину, пакет шайб Гровера, волнистую пружину, пружинный сильфон и/или любой другой подходящий поджимающий элемент(-ы).

В других примерах поджимающий элемент 206 может быть расположен в корпусе 202 между фланцем 228 и плечом 214. Также в других примерах поджимающий элемент (например, пружина) может быть расположен между краем 234 корпуса 138 и приводным элементом 204. Также в других примерах соединительная сборка 106 и поджимающий элемент 206 могут быть сконфигурированы так, чтобы обеспечить поджимающую нагрузку в направлении, противоположном направлению поджимающей нагрузки, обеспечиваемой в примере соединительной сборки 106, показанном на ФИГ.2. Такая конфигурация дает возможность использовать соединительную сборку 106 с клапаном текучей среды, имеющим орган регулирования текучей среды и седло клапана в конфигурации, противоположной той, что показана на ФИГ.1 (например, нормально закрытым клапаном текучей среды).

На ФИГ.3 клапан текучей среды 104 изображен в положении "Открыто" 300, а поджимающий элемент 206 соединительной сборки 106 находится в первом или недеформированном положении 302. На ФИГ.4 показан клапан текучей среды в положении "Закрыто" 400, но при этом поджимающий элемент 206 соединительной сборки 106 находится в недеформированном положении 402. На ФИГ.5 показан клапан текучей среды в положении "Закрыто" 500, при этом поджимающий элемент 206 находится в деформированном состоянии 502, обеспечивая поджимающую нагрузку 504 на орган регулирования потока 116.

Как показано на ФИГ. 1А, 1В, 2, 3А и 3В, в процессе работы двигатель 136 приводит в движение или вращает выходной вал 144 в первом направлении 304 (например, по часовой стрелке) вокруг оси 306, тем самым перемещая клапан текучей среды 104 в направлении положения "Открыто" 300, как показано на ФИГ.3 и во втором направлении 404 (например, против часовой стрелки), противоположном первому направлению 304, вокруг оси 306, перемещая клапан текучей среды 104 в направлении положений "Закрыто" 400 и 500, как показано на ФИГ.4 и 5.

Для перемещения клапана текучей среды 104 в положение "Открыто" 300 электрическое питание подают на двигатель 136. Трансмиссия (не показана) заставляет выходной вал 144 вращаться в первом направлении 304 (например, по часовой стрелке) вокруг оси 306. Вращение выходного вала 144 в первом направлении 304 приводит соединительную сборку 106 в прямолинейное движение вдоль оси 306 в направлении от клапана текучей среды 104. В частности, когда выходной вал 144 вращается в первом направлении 304, резьбовая часть 232 выходного вала 144 вращается в резьбовом сверлении 230 приводного элемента 204 и приводит приводной элемент 204 в прямолинейное движение в направлении вдоль оси 306, так что фланцевая часть 228 действует на плечо 214 корпуса 202, вынуждая корпус 202 двигаться в прямолинейном направлении от клапана текучей среды 104. В свою очередь, корпус 202 приводит орган управления потоком 116 в движение от седла клапана 120, открывая или увеличивая поток текучей среды через канал потока текучей среды 110 между входной камерой 112 и выходной камерой 114.

Для перемещения клапана текучей среды 104 в положение "Закрыто" 400, как показано на ФИГ.4, электропитание подают на двигатель 136, приводящий выходной вал 144 во вращение во втором направлении 404 (например, против часовой стрелки) посредством трансмиссии. Вращение выходного вала 144 во втором направлении 404 приводит соединительную сборку 106 в прямолинейное движение вдоль оси 306 в направлении корпуса клапана 108. В частности, резьбовая часть 232 выходного вала 144 вращается в резьбовом сверлении 230 приводного элемента 204, приводя ведущий вал 204 в прямолинейное движение в направлении вдоль оси 306. В свою очередь, соединительная сборка 106 вынуждает приводной элемент двигаться прямолинейно вдоль оси 306. В свою очередь, соединительная сборка 106 приводит орган регулирования потока 116 в движение в направлении седла клапана 120, перекрывая или ограничивая поток текучей среды между входной камерой 112 и выходной камерой 114.

Поджимающий элемент 206 обеспечивает поджимающую силу и находится в недеформированном состоянии 402, когда приводной элемент 204 движется в направлении клапана текучей среды 104. Поджимающая сила, обеспечиваемая поджимающим элементом 206, заставляет приводной элемент 204 линейно перемещать корпус 202 в направлении клапана текучей среды 104. Кроме того, поджимающая сила, обеспечиваемая поджимающим элементом 206, существенно сокращает или устраняет холостой ход, который в иных условиях может иметь место между приводным органом 204, корпусом 202, штоком клапана 124, и т.п.. Иными словами, поджимающая сила, обеспечиваемая поджимающим элементом 206, дает возможность соединительной сборке 106 перемещаться в виде цельной системы при ее движении между положениями, показанными на ФИГ.3 и ФИГ.4. Конечно, в других примерах поджимающий элемент 206 может быть сконфигурирован так, чтобы получать деформацию до того, как приводной элемент 204 начнет перемещать корпус 202 к корпусу клапана 108, что также способствует существенному уменьшению или устранению люфта между корпусом 202, приводным органом 204, штоком клапана 124 и любым другим компонентом управляющей клапанной сборки 100.

Когда клапан 102 находится в положении "Закрыто" 400, посадочная поверхность 118 органа регулирования потока текучей среды 116 плотно прижимается к седлу клапана 120, перекрывая поток текучей среды через клапан 102. В таком положении корпус 202 не имеет возможности далее двигаться к седлу клапана 120, так как ведущий вал 124 жестко связан с корпусом 202 посредством вставного элемента 218, а орган управления потоком текучей среды 116 прижат к седлу клапана 120 (например, в крайнем положении). Тем не менее, двигатель 136 продолжает перемещать приводной элемент 204 в продольном направлении к седлу клапана 120, вынуждая поджимающий элемент 206 деформироваться или сжиматься, как показано на ФИГ.5, так как приводной элемент 204 имеет скользящее соединение с корпусом 202. Иными словами, корпус 202 остается в положении, показанном на ФИГ.4, а фланцевая часть 228 приводного элемента 204 движется прямолинейно от плеча 214 корпуса 202, деформируя или сжимая поджимающий элемент 206, как показано на ФИГ.5.

Когда клапан текучей среды находится в положении "Закрыто" 500, как показано на ФИГ.5, двигатель 136 при подаче на него электропитания обеспечивает приложение поджимающей нагрузки к органу управления потоком текучей среды 116. В то же время, когда электропитание на двигатель 136 не подается, органу регулирования потока 116 может не хватить адекватной или достаточной нагрузки для плотного прижатия к седлу клапана 120. Хотя сопротивление двигателя 136 и/или трансмиссии обратному перемещению удерживает в исходном положении или предотвращает прямолинейное движение приводного элемента 204, это сопротивление обратному перемещению двигателя 136 и/или трансмиссии может оказаться недостаточным для приложения или сохранения поджимающей нагрузки на орган регулирования потока 116, когда электрическое питание на двигатель 136 не подается. Адекватная или достаточная поджимающая нагрузка препятствует протечке текучей среды через отверстие 122, когда орган регулирования потока текучей среды 116 герметично прижат к седлу клапана 120. Иными словами, адекватная или достаточная поджимающая нагрузка удерживает орган регулирования потока текучей среды 116 плотно прижатым к седлу клапана 120, перекрывая поток текучей среды через канал 210 клапана текучей среды 104. При отсутствии такой поджимающей нагрузки, текучая среда может протекать через отверстие 122, даже когда уплотняющая поверхность 118 органа регулирования потока текучей среды 116 прижата к седлу клапана 120.

Соединительная сборка 106 обеспечивает механическую поджимающую нагрузку 504 для поддержания или удерживания органа регулирования потока текучей среды 116, плотно прижатым к седлу клапана 120, когда электрическое питание не подается на двигатель 136, а орган регулирования потока 116 прижат к седлу клапана 120. Например, может существовать необходимость в поддержании или удержании клапана текучей среды 104 в положении "Закрыто" 400 для предотвращения разливания (например, разливания химических веществ) в аварийных ситуациях, при отключениях электричества или если электрическое питание на электрический привод 102 (например, двигатель 136) не подается или отключено. С другой стороны, невозможность обеспечить адекватную или достаточную поджимающую нагрузку на орган регулирования потока текучей среды 116 во время, например, отключения электричества, может привести к протеканию потока текучей среды через отверстие 122 клапана текучей среды 104 между входной 112 и выходной 114 камерами клапана. Например, давление текучей среды во входной камере 112 может создавать силу, приложенную против органа регулирования потока текучей среды 116 (например, в направлении кожуха 130 в ориентации, показанной на ФИГ.5), под действием которой уплотняющая поверхность 118 органа регулирования потока текучей среды 116 может отойти от седла клапана 120, давая возможность текучей среде течь или протекать в направлении выходной камеры 114.

Таким образом, данный пример соединительной сборки 106 обеспечивает поджимающую нагрузку 504 на орган регулирования потока текучей среды 116, перекрывая поток текучей среды через канал 110, когда клапан текучей среды 104 находится в положении "Закрыто" 500 и электрическое питание на электрический привод 102 не подается. В частности, соединительная сборка 106 обеспечивает поджимающую нагрузку на неограниченный период времени. Кроме того, соединительная сборка 106 обеспечивает поджимающую нагрузку (например, поджимающую нагрузку 504) без потребления электрической энергии (то есть, при практически нулевом потреблении электричества). Так, в некоторых примерах, когда клапан текучей среды 104 находится в положении "Закрыто" 500, электрическое питание на двигатель 136 может не подаваться из соображений энергосбережения, что способствует повышению эффективности и/или коэффициента полезного действия электрического привода 102.

Кроме того, данный пример электрического привода 102 способствует снижению производственных расходов и упрощению обслуживания сборки регулирующего клапана 100, так как соединительная сборка 106 не требует наличия механизма захвата, сложной комбинации поджимающих элементов и/или тормозных систем, обеспечивая поджимающее усилие, когда электрическое питание на электрический привод 102 не подается.

Данный пример соединительной сборки 106, хотя это и не показано, можно реализовать с использованием регулирующих клапанных сборок, имеющих механизм безопасного самозакрывания. В частности, пример управляющей клапанной сборки 100 можно реализовать с использованием поджимающего элемента или системы, вынуждающей орган регулирования потока текучей среды 116 перемещаться в направлении положения "Закрыто" 400 на ФИГ.4 во время, например, отключения электроэнергии или, когда на двигатель 136 не подается электропитание. Такой механизм безопасного самозакрывания можно реализовать, например, при помощи механизма захвата.

Данный пример электрического привода 102 можно использовать с другими видами клапанов или регулирующих устройств. Например, на ФИГ.6А-6С показан пример регулирующей клапанной сборки 600, имеющей пример электрического привода 102 по ФИГ.1-5, подключенный к вращательному клапану 602. Вращательный клапан 602 содержит корпус клапана 604, имеющий диск или орган регулирования потока 606, расположенный на пути потока текучей среды 608 между входной камерой 610 и выходной камерой 612. Орган регулирования потока 606 соединен с корпусом клапана 604 посредством вала клапана 614 так, что он может вращаться. Часть 616 (например, шпоночный конец) вала клапана 614 выходит за пределы вращательного клапана 602 и соединена с рычагом 618. В свою очередь, рычаг 618 функционально соединен с приводным органом 204 электрического привода 102 и органом регулирования потока 606. Опора наконечника 620 соединяется (например, при помощи резьбы) с первым концом 126 (ФИГ.1А) штока клапана 124 и плечом 622 рычага 618 при помощи крепежного элемента 624, функционально соединяя рычаг 618 с приводным органом 204. Рычаг 618 преобразует прямолинейное перемещение приводного элемента 204 во вращательное перемещение вала клапана 614.

В процессе работы, двигатель 136 вращает выходной вал 144 в первом направлении 626 (например, по часовой стрелке) вокруг оси 628. Вращение выходного вала 144 в первом направлении 626 обуславливает перемещение соединительной сборки 106 в прямолинейном направлении 630 вдоль оси 628. В частности, при вращении выходного вала 144 в первом направлении 626, резьбовая часть 232 выходного вала 144 вращается в резьбовом сверлении 230 приводного элемента 204, заставляя приводной элемент 204 двигаться прямолинейно в первом направлении 630 вдоль оси 628, так что фланцевая часть 228 взаимодействует с плечом 214 корпуса 202. Фланцевая часть 228 приводного элемента 204 взаимодействует с плечом 214 корпуса 202, заставляя корпус 202 двигаться в первом прямолинейном направлении 630. В свою очередь приводной элемент 204 заставляет рычаг 618 вращаться в первом направлении 632 вокруг оси 634. Вращение вала клапана 614 в первом направлении 632 вокруг оси 634 приводит орган регулирования потока текучей среды 606 во вращательное движение от уплотняющей поверхности 636 (например, в положение "Открыто"), открывая поток текучей среды через корпус клапана 604 между входной камерой 610 и выходной камерой 612.

Когда двигатель 136 вращает выходной вал 144 во втором направлении 638 (например, против часовой стрелки) вокруг оси 628, резьбовая часть 232 выходного вала 144 вращается в резьбовом сверлении 230 приводного элемента 204, вызывая перемещение приводного элемента 204 во втором прямолинейном направлении 640. Когда приводной элемент 204 движется во втором прямолинейном направлении 640, соединительная сборка 106 вынуждает рычаг 614 вращаться во втором направлении 642 вокруг оси 634. Вращение вала клапана 614 во втором направлении 642 вокруг оси 634 заставляет орган регулирования потока 606 вращаться в направлении уплотняющей поверхности 636 (например, в положение "Закрыто"), перекрывая или ограничивая поток текучей среды через корпус клапана 604 между входной камерой 610 и выходной камерой 612. Достигнув положения "Закрыто", двигатель 136 продолжает вращать выходной вал 144 во втором направлении 638. В то же время корпус 202 не может дальше двигаться во втором прямолинейном направлении 640 (например, когда корпус достигает крайнего положения), когда орган регулирования потока 606 плотно прижат к уплотняющей поверхности 636. В результате, двигатель 136 продолжает вращать выходной вал 144 во втором направлении 638 относительно приводного элемента 204 и вызывает движение приводного элемента 204 во втором прямолинейном 640 вдоль оси 628 в направлении поджимающего элемента 206, сжимая или деформируя поджимающий элемент 206 соединительной сборки 106. Иными словами, в этом примере плечо 228 приводного элемента 204 движется от плеча 214 корпуса 202, сжимая поджимающий элемент 204 и обеспечивая поджимающую нагрузку на орган регулирования потока текучей среды 606, когда этот орган плотно прижат к уплотняющей поверхности 636, а двигатель 136 продолжает перемещать приводной элемент 204 во втором прямолинейном направлении 640.

Хотя сопротивление обратному перемещению трансмиссии и/или двигателя 136 удерживает рычаг 618 от вращения в первом направлении 632 вокруг оси 634, когда электрическое питание на двигатель 136 не подается, это сопротивление обратному перемещению трансмиссии и/или двигателя 136 может не обеспечить адекватной или достаточной поджимающей нагрузки, чтобы предотвратить протечку текучей среды через канал 608, когда вращательный клапан 602 находится в положении "Закрыто". Например, давление текучей среды во входной камере 610 может вызвать протечку текучей среды между органом регулирования потока 606 и уплотняющей поверхностью 636, если поджимающая нагрузка, приложенная к органу регулирования потока 606, окажется недостаточной. В то же время, когда поджимающий элемент 206 находится в сжатом или деформированном состоянии, он создает усилие, обеспечивающее адекватную или достаточную механическую поджимающую нагрузку для удержания органа регулирования потока текучей среды 606 в плотно прижатом состоянии к уплотняющей поверхности 636, когда электрическое питание не подается на двигатель 136, а орган регулирования потока 606 плотно прижат к уплотняющей поверхности 636. Иными словами, например, когда поджимающий элемент 206 находится в деформированном или сжатом состоянии, он обеспечивает усилие, существенно ограничивающее или предотвращающее протечку текучей среды, находящейся под относительно высоким давлением во входной камере 610, между органом регулирования потока 606 и уплотняющей поверхностью 636, а также через канал 608, когда орган регулирования потока текучей среды 606 плотно прижат к уплотняющей поверхности 636 и электрическое питание на двигатель 136 не подается.

Хотя в данном документе описан отдельный пример механизма, сфера применения настоящего патента им не ограничивается. Наоборот, настоящий патент охватывает все механизмы и изделия, подпадающие под действие приведенных далее статей формулы изобретения, как в буквальном понимании, так и в соответствии с доктриной эквивалентности.

Claims

1. Соединительное устройство для использования с электрическим приводом, имеющее:
соединительную сборку, выполненную с возможностью функционально соединять орган регулирования потока текучей среды клапана текучей среды и приводную систему электропривода, причем вращение приводной системы в первом вращательном направлении приводит к перемещению соединительной сборки в первом прямолинейном направлении, а вращение приводной системы во втором вращательном направлении приводит к перемещению соединительной сборки во втором прямолинейном направлении, прямо противоположном первому прямолинейному направлению,
при этом соединительная сборка имеет:
приводной элемент, выполненный с возможностью функционального соединения с приводной системой;
корпус, содержащий главную часть, имеющую первую сторону, вторую сторону и образованное между ними отверстие для скользящего соединения с по меньшей мере частью приводного элемента, причем первая сторона соединена с приводным элементом скользящим соединением, а вторая сторона выполнена с возможностью функционального соединения со штоком клапана, функционально соединенным с указанным органом регулирования потока текучей среды;
поджимающий элемент, расположенный между поверхностью корпуса и приводным элементом и выполненный с возможностью деформирования для обеспечения поджимающей нагрузки на орган регулирования потока текучей среды, когда этот орган регулирования потока текучей среды плотно прижат к седлу клапана текучей среды при отключении питания электрического привода.

2. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводной элемент выполнен с возможностью соединения резьбовым соединением с имеющим резьбу выходным валом приводной системы электрического привода.

3. Соединительное устройство по п. 2, отличающееся тем, что корпус имеет ступенчатую поверхность на указанной первой стороне корпуса и резьбовую часть на указанной второй стороне корпуса для резьбового соединения со штоком клапана, функционально соединенным с органом регулирования потока текучей среды.

4. Соединительное устройство по п. 3, отличающееся тем, что приводной элемент имеет сверление с внутренней резьбой и фланец на одном конце главной части, выполненный с возможностью взаимодействия со ступенчатой поверхностью корпуса для функционального соединения приводного элемента и корпуса.

5. Соединительное устройство по п. 4, отличающееся тем, что имеет также вставной элемент для соединения с резьбовой частью корпуса и соединения штока клапана с корпусом.

6. Соединительное устройство по п. 5, отличающееся тем, что поджимающий элемент расположен в отверстии корпуса между фланцем приводного элемента и вставным элементом, причем поджимающий элемент деформируется, когда орган регулирования потока текучей среды плотно прижат к седлу клапана, а фланец приводного элемента движется от ступенчатой поверхности корпуса.

7. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что поджимающий элемент содержит тарельчатую пружину.

8. Соединительное устройство для использования с электрическим приводом для клапана текучей среды, содержащее:
приводной элемент, выполненный с возможностью функционального соединения с приводной системой электрического привода, при этом приводная система может перемещать приводной элемент между первым, вторым и третьим положениями;
корпус, содержащий главную часть, имеющую первую сторону, вторую сторону и образованное между ними отверстие для скользящего соединения с, по меньшей мере, частью приводного элемента, причем первая сторона корпуса соединена с приводным элементом скользящим соединением, а вторая сторона корпуса выполнена с возможностью функционального соединения со штоком клапана, функционально соединенным с органом регулирования потока текучей среды указанного клапана текучей среды; и
поджимающий элемент, расположенный между поверхностью корпуса и приводным элементом так, что, когда приводной элемент находится в третьем положении, поджимающий элемент находится в деформированном состоянии и обеспечивает приложение поджимающей нагрузки к органу регулирования потока текучей среды, плотно прижатому к седлу клапана текучей среды, когда электрическое питание на электрический привод не подается.

9. Соединительное устройство по п. 8, отличающееся тем, что приводной элемент имеет резьбовое сверление для соединения с резьбовым выходным валом приводной системы на первом конце и имеет скользящее соединение с корпусом на втором конце.

10. Соединительное устройство по п. 9, отличающееся тем, что приводной элемент имеет фланцевую часть на втором конце корпуса.

11. Соединительное устройство по п. 10, отличающееся тем, что корпус имеет ступенчатую поверхность на указанной первой стороне и резьбовую часть на указанной второй стороне, выполненную с возможностью резьбового соединения со штоком клапана.

12. Соединительное устройство по п. 11, отличающееся тем, что приводной элемент деформирует поджимающий элемент, когда фланцевая часть приводного элемента перемещается от ступенчатой поверхности корпуса.

13. Соединительное устройство по п. 11, отличающееся тем, что фланцевая часть приводного элемента расположена в отверстии корпуса и взаимодействует со ступенчатой частью корпуса, когда приводной элемент перемещает корпус между первым и вторым положениями.

14. Соединительное устройство по п.11, отличающееся тем, что имеет вставной элемент, соединяющий шток клапана с резьбовой частью корпуса, причем вставной элемент имеет главную часть с наружной резьбой и сверление с внутренней резьбой для резьбового соединения со штоком клапана.

15. Соединительное устройство по п.14, отличающееся тем, что поджимающий элемент имеет тарельчатую пружину, расположенную в отверстии корпуса между вставным элементом и фланцевой частью приводного элемента.

16. Соединительное устройство для использования с электрическим приводом, содержащее:
средство для преобразования вращательного движения приводной системы в прямолинейное движение соединительной сборки;
средство для соединения средства для преобразования вращательного движения со штоком клапана, причем средство для соединения имеет корпус, содержащий первую сторону, вторую сторону и проходящее между ними отверстие,
причем первая сторона выполнена с возможностью обеспечения скользящего соединения со средством для преобразования, а вторая сторона выполнена с возможностью соединения со штоком клапана; и
средство для создания поджимающей нагрузки на орган регулирования потока текучей среды клапана текучей среды, соединенное со штоком клапана, когда орган регулирования потока плотно прижат к седлу клапана текучей среды, средство для создания поджимающей нагрузки деформировано, а электрическое питание на двигатель не подается.

17. Соединительное устройство по п. 16, отличающееся тем, что корпус имеет средство для установки вставки, соединяющей шток клапана с корпусом.

18. Соединительное устройство по п.16, отличающееся тем, что средство для преобразования вращательного движения имеет средство для соединения с выходным валом приводной системы электропривода, причем вращение приводной системы в первом вращательном направлении вызывает перемещение указанного средства для соединения с выходным валом в первом прямолинейном направлении, а вращение приводной системы во втором направлении вызывает перемещение этого средства для соединения с выходным валом во втором прямолинейном направлении, противоположном первому направлению.

19. Соединительное устройство по п. 18, отличающееся тем, что средство для создания поджимающей нагрузки имеет средство для поджатия, расположенное в указанном отверстии в корпусе между поверхностью средства для соединения и поверхностью средства для преобразования.