RU2753379C2 - Задвижка со стрикционным электроприводом - Google Patents

Задвижка со стрикционным электроприводом Download PDF

Info

Publication number
RU2753379C2
RU2753379C2 RU2018119927A RU2018119927A RU2753379C2 RU 2753379 C2 RU2753379 C2 RU 2753379C2 RU 2018119927 A RU2018119927 A RU 2018119927A RU 2018119927 A RU2018119927 A RU 2018119927A RU 2753379 C2 RU2753379 C2 RU 2753379C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
striction
section
running
voltage source
runner
Prior art date
Application number
RU2018119927A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018119927A (ru
RU2018119927A3 (ru
Inventor
Андрей Леонидович Кузнецов
Original Assignee
Андрей Леонидович Кузнецов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Леонидович Кузнецов filed Critical Андрей Леонидович Кузнецов
Priority to RU2018119927A priority Critical patent/RU2753379C2/ru
Priority to PCT/RU2019/000353 priority patent/WO2019231357A1/ru
Publication of RU2018119927A publication Critical patent/RU2018119927A/ru
Publication of RU2018119927A3 publication Critical patent/RU2018119927A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2753379C2 publication Critical patent/RU2753379C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/12—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with wedge-shaped arrangements of sealing faces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/08—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Предложенное изобретение относится к устройствам запорной арматуры и предназначено для открытия и закрытия потока текучей среды в трубопроводе. Устройство содержит корпус и запорный элемент, линейный шаговый стрикционный электродвигатель, состоящий из бегуна, расположенного в канале корпуса. Бегун соединен с запорным элементом. Бегун состоит из соединенных последовательно передней стрикционной распорной секции, ходовой стрикционной секции, задней стрикционной распорной секции. Ходовая стрикционная секция увеличивает свою длину при ее подключении к источнику электрического напряжения, вызывая продольную вибрацию. Передняя и задняя стрикционные распорные секции затормаживаются в канале корпуса при их подключении к источнику электрического напряжения, вызывая также поперечные вибрации. При определенной последовательности подключений и отключений секций бегун перемещает запорный элемент в нужном направлении, открывая или закрывая задвижку. Изобретение направлено на уменьшение усилия необходимого для работы привода и вероятности заклинивания запорного элемента в корпусе задвижки. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к устройствам запорной арматуры и предназначено для открытия и закрытия потока текучей среды в трубопроводе. Оно может быть использовано в промышленности и в быту.
Предшествующий уровень техники
Ближайшим аналогом заявленного технического решения является задвижка, описанная в патенте US 4013423, дата подачи 24.10.1974. Устройство содержит корпус, состоящий из станины и крышки. В станине выполнены два патрубка. Также в станине размещен запорный элемент, он выполнен с возможностью закрывать или открывать поток текучей среды между патрубками корпуса.
При необходимости открыть задвижку запорный элемент приводят в движение, прикладывая к нему усилие. Однако вследствие накопления в корпусе песка, смолистых отложений, солей, окислов, а также перекосов корпуса усилие может оказаться меньше, чем сила трения запорного элемента о корпус. В таком случае наступает заклинивание задвижки.
Недостатком известной задвижки является большое усилие привода при открытии и высокая вероятность заклинивания запорного элемента в корпусе при открытии, то есть низкая надежность задвижки.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее техническое решение, состоит в устранении вышеотмеченных недостатков. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в уменьшении усилия привода при открытии задвижки и повышении надежности работы задвижки.
Для решения поставленной задачи с достижением технического результата изменена конструкция известного устройства. В конструкцию известной задвижки дополнительно введен линейный шаговый стрикционный электродвигатель, состоящий из бегуна, расположенного в корпусе и соединенного с запорным элементом. Бегун состоит из соединенных последовательно передней стрикционной распорной секции, ходовой стрикционной секции и задней стрикционной распорной секции.
Ходовая стрикционная секция выполнена с возможностью увеличения своей длины в направлении перемещения запорного элемента при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также восстановления своей длины в том же направлении при ее отключении от источника электрического напряжения.
Передняя стрикционная распорная секция выполнена с возможностью затормаживать передний конец ходовой стрикционной секции в канале корпуса при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также растормаживать передний конец ходовой стрикционной секции в канале корпуса при ее отключении от источника электрического напряжения.
Задняя стрикционная распорная секция выполнена с возможностью затормаживать задний конец ходовой стрикционной секции в канале корпуса при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также растормаживать задний конец ходовой стрикционной секции в канале корпуса при ее отключении от источника электрического напряжения.
Стрикционные секции бегуна подключают к источнику электрического напряжения и отключают от него в определенной последовательности. Заднюю стрикционную распорную секцию подключают к источнику напряжения, в результате чего задний конец ходовой стрикционной секции затормаживается в корпусе. Ходовую стрикционную секцию подключают к источнику напряжения, в результате чего она увеличивает свою длину в направлении перемещения запорного элемента. Переднюю стрикционную распорную секцию подключают к источнику напряжения, в результате чего передний конец ходовой стрикционной секции затормаживается в корпусе. Заднюю стрикционную распорную секцию отключают от источника напряжения, в результате чего задний конец ходовой стрикционной секции растормаживается в корпусе. Ходовую стрикционную секцию отключают от источника напряжения, в результате чего она восстанавливает (уменьшает) свою длину в направлении перемещения запорного элемента. При этом запорный элемент, будучи соединенным с задней стрикционной распорной секцией, перемещается на некоторое расстояние относительно корпуса. Заднюю стрикционную распорную секцию вновь подключают к источнику. Переднюю стрикционную распорную секцию вновь отключают от источника.
Последовательность подключения и отключения стрикционных секций бегуна повторяют вышеописанным образом, в результате чего запорный элемент движется в направлении открытия задвижки. Его движение состоит из коротких периодов поступательного движения и коротких периодов неподвижного состояния, которые составляют продольные колебания запорного элемента, или продольную вибрацию.
При затормаживании и растормаживании передней и задней стрикционных распорных секций в корпусе возникают быстрые поперечные колебания (вибрация). Такие вибрации следуют из принципа работы линейных шаговых стрикционных электродвигателей и являются неотъемлемой частью их рабочего процесса. Как вибрация запорного элемента, так и корпуса способствует уменьшению трения при скольжении запорного элемента в направляющих станины корпуса. В результате этого появляется возможность открыть задвижку, или же существенно уменьшить силу привода.
За счет новой конструкции устройства удается уменьшить усилие привода при открытии задвижки и уменьшить вероятность заклинивания запорного элемента в корпусе при открытии при наличии в корпусе песка, смолистых отложений, солей, окислов, а также перекосов.
Описание фигур чертежей
Указанные преимущества изобретения, а также его особенности поясняются лучшими вариантами выполнения со ссылками на чертежи.
Фиг. 1 изображает продольный разрез задвижки в закрытом состоянии. Бегун линейного шагового стрикционного электродвигателя расположен в корпусе. Запорным элементом является параллельный затвор. В стрикционных секциях бегуна применены стержни из магнитострикционного материала и катушки индуктивности.
Фиг. 2 изображает продольный разрез задвижки, изображенной на фиг. 1 в открытом состоянии.
Фиг. 3 изображает продольный разрез задвижки. Бегун линейного шагового стрикционного электродвигателя расположен в корпусе. В качестве запорного элемента применен клин. В стрикционных секциях бегуна применен пьезоэлектрический материал и электроды.
Фиг. 4 изображает поперечный разрез задвижки, изображенной на фиг. 3.
Фиг. 5 изображает бегун стрикционного электродвигателя с пьезоэлектрическим материалом и электродами в той проекции, в которой он изображен на фиг. 3.
Фиг. 6 изображает бегун стрикционного электродвигателя с пьезоэлектрическим материалом и электродами в проекции, ортогональной к виду на фиг. 5.
Фиг. 7 изображает бегун стрикционного электродвигателя со стержнями из магнитострикционного материала и катушками индуктивности в той проекции, в которой он изображен на фиг. 1.
Фиг. 8 изображает бегун стрикционного электродвигателя со стержнями из магнитострикционного материала и катушками индуктивности в проекции, ортогональной к виду на фиг. 7.
Лучший вариант осуществления изобретения
Задвижка, изображенная на фиг. 1, содержит корпус 1, состоящий из станины 2 и крышки 25. В станине 2 выполнены два патрубка, позиции 4 и 5. Также в станине 2 размещен запорный элемент, он выполнен в виде параллельного затвора 6. Параллельный затвор 6 выполнен с возможностью закрывать или открывать поток текучей среды между патрубками 4 и 5 корпуса 1. Приводной шток 26 соединен с параллельным затвором 6. Приводной шток 26 выполнен с возможностью воспринимать усилие, необходимое для перемещения параллельного затвора 6 при закрытии или открытии потока текучей среды между патрубками 4 и 5.
Линейный шаговый стрикционный электродвигатель состоит из бегуна 13, расположенного в задней части канала 27 крышки 25 корпуса 1. Бегун 13 изображен в неразрезанном виде. Для увеличения жесткости крышки 25 применены ребра жесткости 28. Задняя часть бегуна 13 соединена с приводным штоком 26. Проводом 10 бегун 13 соединен со станцией управления электрическим напряжением 11.
На фиг. 2 представлен продольный разрез задвижки, изображенной на фиг. 1, но в открытом состоянии. Бегун 13 расположен в передней части канала 27 параллельного затвора 6. Бегун 13 изображен в неразрезанном виде.
Задвижка, изображенная на фиг. 3, содержит корпус 1, состоящий из станины 2 и крышки 25. В станине 2 выполнены два патрубка, позиции 4 и 5. Также в станине 2 размещен запорный элемент, он выполнен в виде клина 12. Клин 12 выполнен с возможностью закрывать или открывать поток текучей среды между патрубками 4 и 5 корпуса 1. Приводной шток 26 соединен с клином 12. Приводной шток 26 выполнен с возможностью воспринимать усилие, необходимое для перемещения клина 12 при закрытии или открытии потока текучей среды между патрубками 4 и 5.
Между крышкой 25 корпуса 1 и параллельным затвором 6 расположена деформируемая трубчатая оболочка, выполненная в виде сильфона 29. Шток 26 расположен внутри сильфона 29. Один кольцевой край сильфона 29 герметично закреплен на крышке 25, другой кольцевой край сильфона 29 герметично закреплен на параллельном затворе 6 с образованием общей герметичной внутренней полости сильфона 29 и канала 27.
К внутренней герметичной полости, образованной каналом 27 и сильфоном 29 при помощи герметичного прохода 30 присоединена внутренняя полость герметичного компенсатора объема 31. Компенсатор обьема 31 выполнен в виде герметичной оболочки, например, в виде сильфона. Компенсатор обьема 31 может быть изготовлен из металла или неметаллического материала.
Канал 27, сильфон 29, герметичный проход 30 и компенсатор объема 31 могут быть полностью или частично заполнены жидкостью, в частности, полиметилсилоксановой жидкостью, перфторметилдекалином, трансформаторным маслом или иной диэлектрической жидкостью.
Линейный шаговый стрикционный электродвигатель состоит из бегуна 8, расположенного в задней части канала 27 крышки 25 корпуса 1. Бегун 8 изображен в неразрезанном виде. Для увеличения жесткости крышки 25 применены ребра жесткости 28. Задняя часть бегуна 8 соединена с приводным штоком 26. Проводом 10 бегун 8 соединен со станцией управления электрическим напряжением 11.
На фиг. 4 представлен поперечный разрез задвижки, изображенной на фиг. 3. Ребра жесткости 28 попали в плоскость разреза.
Бегун 8 стрикционного электродвигателя с пьезоэлектрическим материалом и электродами представлен на фиг. 5 в той проекции, в которой он изображен на фиг. 3. Бегун 8 состоит из передней стрикционной распорной секции 15, ходовой стрикционной секции 16 и задней стрикционной распорной секции 17. В каждой секции расположены актуаторы, собранные из пластин пьезоэлектрического материала 18 и электродов 19. Сборка и все соединения актуатора выполнены по известному из уровня техники правилу, с учетом чередования направления поляризации пластин пьезоэлектрического материала 18 по высоте (длине) актуатора. В каждой распорной секции 15 и 17 может быть расположено несколько актуаторов параллельно.
Передняя стрикционная распорная секция 15 выполнена с возможностью затормаживать передний конец ходовой стрикционной секции 16 в канале 27 корпуса 1 при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также растормаживать передний конец ходовой стрикционной секции 16 в канале 27 корпуса 1 при ее отключении от источника электрического напряжения.
Ходовая стрикционная секция 16 выполнена с возможностью увеличения своей длины в направлении перемещения запорного элемента при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также восстановления своей длины в том же направлении при ее отключении от источника электрического напряжения.
Задняя стрикционная распорная секция 17 выполнена с возможностью затормаживать задний конец ходовой стрикционной секции 16 в канале 27 корпуса 1 при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также растормаживать задний конец ходовой стрикционной секции 16 в канале 27 корпуса 1 при ее отключении от источника электрического напряжения. Задняя стрикционная распорная секция 17 соединена с запорным элементом.
Бегун 8 стрикционного электродвигателя с пьезоэлектрическим материалом и электродами, изображенный на фиг. 5, но в ортогональной проекции, представлен на фиг. 6.
Для перемещения запорного органа задвижки может быть применен стрикционный электродвигатель, имеющий бегун с электрострикционым материалом. В этом случае бегун имеет конструкцию, аналогичную бегуну 8 с пьезоэлектрическим материалом.
Бегун 13 стрикционного электродвигателя со стержнями из магнитострикционного материала и катушками индуктивности представлен на фиг. 7 в той проекции, в которой он изображен на фиг. 1. Бегун 13 состоит из передней стрикционной распорной секции 20, ходовой стрикционной секции 21 и задней стрикционной распорной секции 22. В каждой секции расположены актуаторы, выполненные из стержней магнитострикционного материала 23 и катушками индуктивности 24. В каждой распорной секции 20 и 22 может быть расположено несколько актуаторов параллельно.
Бегун 13 стрикционного электродвигателя со стержнями из магнитострикционного материала и катушками индуктивности, изображенный на фиг. 7, но в ортогональной проекции, представлен на фиг. 8.
Бегун 13 состоит из соединенных последовательно передней стрикционной распорной секции, ходовой стрикционной секции и задней стрикционной распорной секции.
Передняя стрикционная распорная секция 20 выполнена с возможностью затормаживать передний конец ходовой стрикционной секции 21 в канале 27 корпуса 1 при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также растормаживать передний конец ходовой стрикционной секции 21 в канале 27 корпуса 1 при ее отключении от источника электрического напряжения.
Ходовая стрикционная секция 21 выполнена с возможностью увеличения своей длины в направлении перемещения запорного элемента при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также восстановления своей длины в том же направлении при ее отключении от источника электрического напряжения.
Задняя стрикционная распорная секция 22 выполнена с возможностью затормаживать задний конец ходовой стрикционной секции 21 в канале 27 корпуса 1 при ее подключении к источнику электрического напряжения, а также растормаживать задний конец ходовой стрикционной секции 21 в канале 27 корпуса 1 при ее отключении от источника электрического напряжения. Задняя стрикционная распорная секция 22 соединена с запорным элементом.
Устройство работает следующим образом.
У задвижки, изображенной на фиг. 1 и 2 стрикционные секции бегуна 13 при посредстве станции управления электрическим напряжением 11 подключают к источнику электрического напряжения и отключают от него в определенной последовательности. Вначале заднюю стрикционную распорную секцию 22 подключают к источнику напряжения, в результате чего в ее катушке индуктивности 24 (фиг. 7) возникает электрический ток. Электрический ток создает в стержне магнитострикционного материала 23, вокруг которого расположена эта катушка, магнитное поле, отчего стержень 23 стремится увеличить свою длину. Однако, в силу жесткости конструкции распорной секции 22 он распирается в канале 27 (фиг. 1 и 2) корпуса 1 в его крышке 25. Соответственно задний конец ходовой стрикционной секции 21 затормаживается в корпусе 1.
Ходовую стрикционную секцию 21 подключают к источнику напряжения, в результате чего в ее катушке индуктивности 24 (фиг. 7 и 8) возникает электрический ток. Электрический ток создает в стержне магнитострикционного материала 23, вокруг которого расположена эта катушка, магнитное поле, отчего стержень 23 увеличивает свою длину. Соответственно, ходовая стрикционная секция 21 увеличивает свою длину в направлении перемещения параллельного затвора 6 (фиг. 1 и 2).
Переднюю стрикционную распорную секцию 20 подключают к источнику напряжения, в результате чего в ее катушке индуктивности 24 (фиг. 7) возникает электрический ток. Электрический ток создает в стержне магнитострикционного материала 23, вокруг которого расположена эта катушка, магнитное поле, отчего стержень 23 стремится увеличить свою длину. Однако, в силу жесткости конструкции распорной секции 20 он распирается в канале 27 (фиг. 1 и 2) корпуса 1 в его крышке 25. Соответственно передний конец ходовой стрикционной секции 21 затормаживается в канале 27 корпуса 1 таким же образом, как был заторможен ее задний конец.
Заднюю стрикционную распорную секцию 22 отключают от источника напряжения, в результате чего задний конец ходовой стрикционной секции 21 (фиг. 7 и 8) растормаживается в канале 27 корпуса 1 - секция 22 перестает давить на стенки канала 27 изнутри. Ходовую стрикционную секцию 21 отключают от источника напряжения, в результате чего она восстанавливает (уменьшает) свою длину в направлении перемещения параллельного затвора 6 (фиг. 1 и 2). При этом параллельный затвор 6, будучи соединенным через приводной шток 26 с задней стрикционной распорной секцией 22 бегуна 13, перемещается на некоторое расстояние относительно корпуса 1. Заднюю стрикционную распорную секцию 22 вновь подключают к источнику напряжения. Переднюю стрикционную распорную секцию 20 отключают от источника напряжения.
Последовательность подключения и отключения стрикционных секций бегуна 13 повторяют вышеописанным образом, в результате чего параллельный затвор 6 движется в направлении открытия задвижки. Его движение состоит из коротких периодов поступательного движения и коротких периодов неподвижного состояния, которые составляют продольные колебания параллельного затвора 6, или продольную вибрацию.
При затормаживании и растормаживании передней 20 и задней 22 стрикционных распорных секций в канале 27 (фиг. 1 и 2) корпуса 1 его материал приобретает быстрые поперечные колебания (вибрацию) относительно направления перемещения параллельного затвора 6. Как вибрация параллельного затвора 6, так и вибрация корпуса 1 способствуют уменьшению трения при скольжении параллельного затвора 6 в направляющих станины 2 корпуса 1. В результате этого появляется возможность открыть задвижку, или же существенно уменьшить требуемую силу привода задвижки.
Когда при таком движении параллельного затвора 6 он доходит до положения, при котором просвет между патрубками 4 и 5 оказывается открытым, станция управления электрическим напряжением 11 перестает осуществлять периодическое подключение секций 20, 21 и 22 (фиг. 7 и 8) к источнику электрического напряжения и отключение от него. Она обеспечивает постоянное соединение по меньшей мере одной из распорных секций 20, 22 с источником, удерживая параллельный затвор 6 в положении, соответствующем открытой задвижке.
Для закрытия задвижки применяют аналогичную последовательность действий. Отличие состоит в том, что последовательность подключения и отключения передней стрикционной распорной секции 20, применявшейся для открытия задвижки, для закрытия применяют к задней стрикционной распорной секции 22. А последовательность подключения и отключения задней стрикционной распорной секции 22, применявшейся для открытия задвижки, для закрытия применяют к передней стрикционной распорной секции 20.
У задвижки, изображенной на фиг. 3 и 4, стрикционные секции бегуна 8 при посредстве станции управления электрическим напряжением 11 подключают к источнику электрического напряжения и отключают от него в определенной последовательности. Вначале заднюю стрикционную распорную секцию 17 подключают к источнику напряжения, в результате чего на электродах 19 (фиг. 5) ее актуатора возникает электрический потенциал. Этот электрический потенциал создает в пластинах пьезоэлектрического материала 18 ее актуатора электрическое поле, отчего пластины 18 стремятся увеличить свою толщину. Однако, в силу жесткости конструкции распорной секции 17 она распирается в канале 27 (фиг. 3 и 4) корпуса 1 в его крышке 25. Соответственно задний конец ходовой стрикционной секции 16 затормаживается в корпусе 1.
Ходовую стрикционную секцию 16 подключают к источнику напряжения, в результате чего на электродах 19 (фиг. 5 и 6) ее актуатора возникает электрический потенциал. Этот электрический потенциал создает в пластинах пьезоэлектрического материала 18 ее актуатора электрическое поле, отчего пластины 18 увеличивают свою толщину. Соответственно, ходовая стрикционная секция 16 увеличивает свою длину в направлении перемещения клина 12 (фиг. 3 и 4).
Переднюю стрикционную распорную секцию 15 подключают к источнику напряжения, в результате чего на электродах 19 (фиг. 5) ее актуатора возникает электрический потенциал. Этот электрический потенциал создает в пластинах пьезоэлектрического материала 18 ее актуатора электрическое поле, отчего пластины 18 стремятся увеличить свою толщину. Однако, в силу жесткости конструкции распорной секции 15 она распирается в канале 27 (фиг. 3 и 4) корпуса 1. Соответственно передний конец ходовой стрикционной секции 16 затормаживается в корпусе 1 таким же образом, как был заторможен ее задний конец.
Заднюю стрикционную распорную секцию 17 (фиг. 5 и 6) отключают от источника напряжения, в результате чего задний конец ходовой стрикционной секции 16 растормаживается в корпусе 1 - секция 17 перестает давить на стенки канала 27 изнутри. Ходовую стрикционную секцию 16 отключают от источника напряжения, в результате чего она восстанавливает (уменьшает) свою длину в направлении перемещения клина 12. При этом клин 12, будучи в данное мгновение соединенным через приводной шток 26, заднюю 17 и ходовую 16 секции бегуна 8 с заторможенной в корпусе 1 передней стрикционной распорной секцией 15, перемещается на некоторое расстояние относительно корпуса 1. Заднюю стрикционную распорную 17 секцию вновь подключают к источнику напряжения. Переднюю стрикционную распорную 15 секцию отключают от источника напряжения.
Последовательность подключения и отключения стрикционных секций бегуна 8 (фиг. 3 и 4) повторяют вышеописанным образом, в результате чего клин 12 движется в направлении открытия задвижки. Его движение состоит из коротких периодов поступательного движения и коротких периодов неподвижного состояния, которые составляют продольные колебания клина 12, или продольную вибрацию.
Сильфон 29 сжимается вдоль своей продольной оси при движении клина 12 в направлении открытия задвижки. Если канал 27 и внутренняя полость сильфона 29 заполнены жидкостью, то при сжатии сильфона 29 излишний объем этой жидкости по герметичным проходам 30 перетекает в компенсаторы объема 31, растягивая их оболочки.
При затормаживании и растормаживании передней 15 и задней 17 стрикционных распорных секций в канале 27 корпуса 1 его материал приобретает быстрые поперечные колебания (вибрацию) относительно направления перемещения бегуна 8. Как вибрация клина 12, так и вибрация корпуса 1 способствуют уменьшению трения при скольжении клина 12 в направляющих станины 2 корпуса 1. В результате этого появляется возможность открыть задвижку, или же существенно уменьшить силу привода.
Когда при таком движении клина 12 он доходит до положения, при котором просвет между патрубками 4 и 5 оказывается полностью открытым, станция управления электрическим напряжением 11 перестает осуществлять периодическое подключение секций 15, 16 и 17 к источнику электрического напряжения и отключение от него. Она обеспечивает постоянное соединение по меньшей мере одной из распорных секций 15, 17 с источником, удерживая клин 12 в положении, соответствующем открытой задвижке.
Для закрытия задвижки применяют аналогичную последовательность действий. Отличие состоит в том, что последовательность подключения и отключения передней стрикционной распорной секции 15, применявшейся для открытия задвижки, для закрытия применяют к задней стрикционной распорной секции 17. А последовательность подключения и отключения задней стрикционной распорной секции 17, применявшейся для открытия задвижки, для закрытия применяют к передней стрикционной распорной секции 15.
Сильфон 29 растягивается вдоль своей продольной оси при движении клина 12 в направлении закрытия задвижки. Если канал 27 и внутренняя полость сильфона 29 заполнены жидкостью, то требуемый при растяжении сильфона 29 дополнительный объем этой жидкости по герметичным проходам 30 перетекает из компенсаторов объема 31, сжимая их оболочки.
Использование в промышленности
Наиболее успешно заявленное устройство может быть использовано в промышленности в системах трубопроводного транспорта и в быту.
Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретные варианты его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Claims (16)

1. Задвижка, содержащая корпус и запорный элемент, запорный элемент выполнен с возможностью перекрывать поток текучей среды между патрубками корпуса, отличающаяся тем, что дополнительно введен линейный шаговый стрикционный электродвигатель, состоящий из бегуна, расположенного в канале корпуса, бегун соединен с запорным элементом при помощи штока, направление канала корпуса совпадает с направлением перемещения запорного элемента при открытии или закрытии задвижки, бегун состоит из соединенных последовательно передней электроприводной распорной секции, ходовой стрикционной секции, задней электроприводной распорной секции;
ходовая стрикционная секция выполнена с возможностью увеличения своей длины в направлении перемещения запорного элемента при ее подключении к источнику электрического напряжения,
ходовая стрикционная секция выполнена с возможностью восстановления своей длины в направлении перемещения запорного элемента при ее отключении от источника электрического напряжения;
передняя стрикционная распорная секция выполнена с возможностью затормаживать передний конец ходовой стрикционной секции в канале корпуса при ее подключении к источнику электрического напряжения,
передняя стрикционная распорная секция выполнена с возможностью растормаживать передний конец ходовой стрикционной секции в канале корпуса при ее отключении от источника электрического напряжения,
задняя стрикционная распорная секция выполнена с возможностью затормаживать задний конец ходовой стрикционной секции в канале корпуса при ее подключении к источнику электрического напряжения,
задняя стрикционная распорная секция выполнена с возможностью растормаживать задний конец ходовой стрикционной секции в канале корпуса при ее отключении от источника электрического напряжения.
2. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что ходовая стрикционная секция содержит электрострикционный материал и электроды, электроды выполнены с возможностью создавать электрическое поле в электрострикционном материале при подключении их к источнику электрического напряжения.
3. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что ходовая стрикционная секция содержит пьезоэлектрический материал и электроды, электроды выполнены с возможностью создавать электрическое поле в пьезоэлектрическом материале при подключении их к источнику электрического напряжения.
4. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что ходовая стрикционная секция содержит стержень из магнитострикционного материала и катушку индуктивности, катушка индуктивности выполнена с возможностью создавать магнитное поле в стержне из магнитострикционного материала при подключении ее к источнику электрического напряжения.
5. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что передняя и задняя распорные стрикционные секции содержат электрострикционный материал и электроды, электроды выполнены с возможностью создавать электрическое поле в электрострикционном материале при подключении их к источнику электрического напряжения.
6. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что передняя и задняя распорные стрикционные секции содержат пьезоэлектрический материал и электроды, электроды выполнены с возможностью создавать электрическое поле в пьезоэлектрическом материале при подключении их к источнику электрического напряжения.
7. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что каждая передняя и задняя распорные стрикционные секции содержат стержень из магнитострикционного материала и катушку индуктивности, катушка индуктивности выполнена с возможностью создавать магнитное поле в стержне из магнитострикционного материала при подключении ее к источнику электрического напряжения.
8. Задвижка по п. 1, отличающаяся тем, что соединение задней части бегуна с запорным элементом выполнено штоком, между корпусом и запорным элементом расположена деформируемая трубчатая оболочка, шток расположен внутри деформируемой трубчатой оболочки, один край деформируемой трубчатой оболочки герметично закреплен на запорном элементе, другой край деформируемой трубчатой оболочки герметично закреплен вокруг канала корпуса.
9. Задвижка по п. 8, отличающаяся тем, что к внутренней герметичной полости, образованной каналом и деформируемой трубчатой оболочкой, при помощи герметичного прохода присоединен герметичный компенсатор объема, компенсатор объема выполнен в виде деформируемой оболочки.
10. Задвижка по п. 9, отличающаяся тем, что канал запорного элемента, деформируемая трубчатая оболочка, герметичный проход и компенсатор объема заполнены жидкостью.
RU2018119927A 2018-05-30 2018-05-30 Задвижка со стрикционным электроприводом RU2753379C2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119927A RU2753379C2 (ru) 2018-05-30 2018-05-30 Задвижка со стрикционным электроприводом
PCT/RU2019/000353 WO2019231357A1 (ru) 2018-05-30 2019-05-21 Задвижка со стрикционным электроприводом

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018119927A RU2753379C2 (ru) 2018-05-30 2018-05-30 Задвижка со стрикционным электроприводом

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018119927A RU2018119927A (ru) 2019-12-02
RU2018119927A3 RU2018119927A3 (ru) 2021-07-01
RU2753379C2 true RU2753379C2 (ru) 2021-08-13

Family

ID=68697284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018119927A RU2753379C2 (ru) 2018-05-30 2018-05-30 Задвижка со стрикционным электроприводом

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2753379C2 (ru)
WO (1) WO2019231357A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746793C1 (ru) * 2020-09-14 2021-04-21 Андрей Леонидович Кузнецов Шаговый стрикционный двигатель и способ его работы
RU210118U1 (ru) * 2021-11-24 2022-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" Задвижка клиновая с пьезоэлектрическим приводом

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4013423A (en) * 1974-10-24 1977-03-22 Continental Oil Company Fluid cat cracker apparatus
SU202670A1 (ru) * 1965-12-21 1988-09-07 Saksaganskij G L Прогреваемый сверхвысоковакуумный затвор
RU41823U1 (ru) * 2003-12-11 2004-11-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Анод" Клапан осевого потока
RU2390090C1 (ru) * 2009-01-23 2010-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" (ОАО "НИИ "Элпа") Линейный пьезоэлектрический двигатель
EP2440822B1 (de) * 2009-06-09 2013-05-29 Mokveld Valves B.V. Ventil

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU846800A1 (ru) * 1979-07-30 1981-07-15 Каунасский Политехнический Институтим. Ahtahaca Снечкуса Клапан дл регулировани потокажидКОСТи
SU983369A1 (ru) * 1980-07-18 1982-12-23 Предприятие П/Я В-8103 Дроссельное устройство

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU202670A1 (ru) * 1965-12-21 1988-09-07 Saksaganskij G L Прогреваемый сверхвысоковакуумный затвор
US4013423A (en) * 1974-10-24 1977-03-22 Continental Oil Company Fluid cat cracker apparatus
RU41823U1 (ru) * 2003-12-11 2004-11-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Анод" Клапан осевого потока
RU2390090C1 (ru) * 2009-01-23 2010-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством" (ОАО "НИИ "Элпа") Линейный пьезоэлектрический двигатель
EP2440822B1 (de) * 2009-06-09 2013-05-29 Mokveld Valves B.V. Ventil

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018119927A (ru) 2019-12-02
WO2019231357A1 (ru) 2019-12-05
RU2018119927A3 (ru) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2753378C2 (ru) Задвижка со стрикционным приводом
RU2753379C2 (ru) Задвижка со стрикционным электроприводом
JP5932772B2 (ja) 電磁動作スイッチ装置およびその作動方法
US8710945B2 (en) Multistable electromagnetic actuators
US20120275929A1 (en) Ferrofluid control and sample collection for microfluidic application
WO2016058548A1 (zh) 一种斥力操动机构
WO2011043076A1 (ja) 開閉装置用操作機構の緩衝装置及びその注油方法
EP2851920A1 (en) Operation mechanism and power switch device provided with same
US9702477B1 (en) Power versatile and energy efficient electric coaxial valve
CN101663523B (zh) 具有两件运动阀元件的电磁阀
KR20130103744A (ko) 다이어프램 부재 단부 시일을 구비한 압력 평형 밸브
KR20140024959A (ko) 전자 비례 제어 밸브
US20150345519A1 (en) Magnetohydrodynamic actuator
US20050069424A1 (en) Micro pump using ferrofluid or magneto-rheological fluid
RU2756491C1 (ru) Задвижка со стрикционным приводом в затворе
RU2766949C1 (ru) Задвижка с внутренним стрикционным приводом
WO2009034007A1 (de) Stellventil mit einem resonanten magnetischen aktorsystem
WO2014027931A1 (ru) Насосная установка с электроприводом
CN101251198A (zh) 一种液压弹簧操动机构用的双稳态永磁液压阀
JP6235010B2 (ja) パルス制御されたリニアアクチュエータ
JP5033317B2 (ja) バルブ機構
WO2016027505A1 (ja) 電磁弁
KR102387712B1 (ko) 스위치기어 개폐용 구동장치
US11955300B2 (en) Switch
KR102666953B1 (ko) 유체 바람직하게는 가스용 밸브