Электромеханическая система запорной арматуры
Владельцы патента RU 2736387:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)
Изобретение относится к системам, использующим электромагнитное преобразование электрической энергии в управляемое механическое перемещение исполнительных элементов запорной арматуры. Переменное магнитное поле, вызванное током сетевой обмотки (1), индуцирует вторичный ток во вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке (3), взаимодействующий с переменным магнитным полем. Это приводит к вращению вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки (3), возможность тангенциального перемещения которой обеспечивают неподвижные кольца (6) и (7) из антифрикционного материала. Поскольку между вращающейся короткозамкнутой вторичной обмоткой (3) и валом (4) существует подвижное резьбовое соединение, возникает осевое перемещение вала (4), соединенного с запорным элементом (5). Осевое усилие, развиваемое резьбовым сопряжением, измеряется с помощью параметрических измерительных датчиков (8), генерирующих сигналы для устройства управления (2). При превышении установленных значений сигналов устройство управления (2) автоматически отключает электромеханическую систему запорной арматуры от источника питания, что исключает возможность повреждения запорного элемента (5). Технический результат - повышение надежности электромеханической системы запорной арматуры. 2 ил.
Изобретение относится к системам, использующим электромагнитное преобразование электрической энергии в управляемое механическое перемещение исполнительных элементов запорной арматуры.
Известен универсальный высокомоментный многооборотный электропривод запорной арматуры трубопроводного транспорта (RU 2457385 F16K 31/04, F16H 37/08, 27.07.2012), содержащий электродвигатель, размещенный в корпусе двухступенчатый и многосателлитный планетарный редуктор, состоящий из входного вала, сателлита, опорного центрального колеса и двухопорного выходного вала с закрепленным на нем выходным центральным колесом, при этом оси вращения ротора электродвигателя, входного вала, водила и выходного вала расположены коаксиально относительно друг друга и совпадают с осью передвижения шпинделя запорного органа, ротор электродвигателя жестко закреплен на входной консольной части входного вала, а его статор охватывает ротор и закреплен на фланце корпуса, пустотелые входной вал, водило и выходной вал редуктора.
Недостатками данного устройства являются конструкционная сложность и низкая электробезопасность, что обуславливает низкую надежность.
Известна электромеханическая система, выбранная в качестве прототипа (RU 2694933, H02K 7/063, F16H 25/20, H02K 17/16, 18.07.2019), содержащая магнитопровод с сетевой обмоткой, подключаемой к источнику питания через устройство управления, неподвижный элемент из антифрикционного неэлектропроводящего материала, вращающуюся вторичную обмотку, на внутренней поверхности которой нанесена резьба, и вал, на наружной поверхности которого также нанесена резьба с вал, на наружной поверхности которого также нанесена резьба с образованием подвижного резьбового соединения между вращающейся обмоткой и валом, обеспечивающая при вращении вторичной обмотки перемещение вала в осевом направлении, при этом на торцевых частях магнитопровода установлены кольца, выполненные из антифрикционного материала, образующие между собой и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки подшипник скольжения или качения, причем между кольцами и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки установлены шариковые и/или роликовые элементы.
Недостатком данного устройства является его низкая надежность вследствие отсутствия контроля механических напряжений, действующих на исполнительный элемент электромеханической системы.
Задача изобретения - повышение надежности электромеханической системы запорной арматуры за счет управления перемещением вала в соответствии с сигналами измерительных датчиков.
Технический результат достигается тем, что в электромеханической системе запорной арматуры, содержащей магнитопровод с сетевой обмоткой, соединенной с источником питания через устройство управления, вращающуюся короткозамкнутую вторичную обмотку, на внутренней поверхности которой нанесена резьба, и вал, на наружной поверхности которого также нанесена резьба с образованием между вращающейся вторичной обмоткой и валом резьбового соединения, обеспечивающего при вращении вторичной обмотки перемещение вала в осевом направлении, на торцах магнитопровода установлены кольца из антифрикционного материала, образующие между собой и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки подшипник скольжения, к одному концу вала жестко прикреплен запорный элемент, а в кольца встроены, по крайней мере, два параметрических измерительных датчика, которые одними своими разъемами соединены друг с другом, к одному из этих разъемов присоединено своим первым входом устройство управления, второй вход которого соединен со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, к концам которой подсоединены другими своими разъемами параметрические измерительные датчики, первичная обмотка трансформатора подключена к источнику питания.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на чертеже.
На фиг. 1 приведен общий вид электромеханической системы запорной арматуры, а на фиг. 2 показана электрическая схема подключения параметрических измерительных датчиков и устройства управления.
Электромеханическая система запорной арматуры состоит из магнитопровода с размещенной на нем сетевой обмоткой 1 (фиг. 1), соединенной с источником питания (не показан) через устройство управления 2 (фиг. 2), например, частотный преобразователь EI-P7012, EI-9011, IP54, вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 3 (фиг. 1), на внутренней поверхности которой нанесена резьба, и вала 4, к концу которого жестко прикреплен запорный элемент 5. На торцах магнитопровода установлены кольца 6 и 7 из антифрикционного материала, выполняющих функцию радиально-упорных подшипников скольжения. На наружной поверхности вала 4 нанесена резьба. При этом между вращающейся короткозамкнутой обмоткой 3 и валом 4 образовано резьбовое соединение. В кольцо 6 встроены, по крайней мере, два параметрических измерительных датчика 8, например, тензоизмерительных и/или пьезоэлектрических типов. Параметрические измерительные датчики 8 и 9 (фиг. 2) одними своими разъемами соединены друг с другом, к одному из этих разъемов присоединено своим первым входом 10 устройство управления 2, второй вход 11 которого соединен со средней точкой вторичной обмотки 12 трансформатора, к концам которой подсоединены другими своими разъемами параметрические измерительные датчики 8 и 9, первичная обмотка 13 трансформатора подключена к источнику питания (не показан). Таким образом создается двухконтурная измерительная дифференциальная схема.
Вал 4 (фиг. 1) проходит через внутреннюю полость колец 6 и 7.
Конструктивное единство устройства обеспечивает нажимная крышка 14 (фиг. 1), соединенная с основанием запорной арматуры 15. Между нажимной крышкой 14 и основанием 15 расположен уплотнительный элемент 16.
Электромеханическая система запорной арматуры работает следующим образом.
Сетевая обмотка 1, расположенная в пазах магнитопровода, подключается к трехфазной сети переменного тока через устройство управления 2 (фиг. 2). Проходящий при этом по сетевой обмотке 1 (фиг. 1) ток создает намагничивающую силу и первичное переменное магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции электродвижущую силу во вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке 3 и обусловленный ею вторичный ток, взаимодействующий с первичным переменным магнитным полем сетевой обмотки 1. Это приводит к вращению вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 3, возможность тангенциального перемещения которой обеспечивают неподвижные кольца 6 и 7. Поскольку на внутренней поверхности вторичной обмотки 3 и наружной поверхности вала 4 нанесена резьба, то между вращающейся обмоткой 3 и валом 4 существует подвижное резьбовое соединение, которое при вращении вторичной обмотки 3 обеспечивает осевое перемещение вала 4, которое обуславливает перемещение запорного элемента 5, выполняющим функции антиротационного механизма. Осевое усилие, развиваемое резьбовым сопряжением, измеряется с помощью параметрических измерительных датчиков 8 и 9. Параметрические измерительные датчики 8 и 9 (фиг. 2) генерируют сигналы для устройства управления 2 (фиг. 2). При превышении установленных значений сигналов, устройство управления 2 автоматически отключает электромеханическую систему запорной арматуры от источника питания, что исключает возможность повреждения запорного элемента 5.
Таким образом, применение встроенных параметрических измерительных датчиков 8 и 9, связанных с устройством управления 2 электромеханической системы запорной арматуры, уменьшает вероятность ее механического повреждения, что обуславливает повышение надежности электромеханической системы запорной арматуры.
Электромеханическая система запорной арматуры, содержащая магнитопровод с сетевой обмоткой, соединенной с источником питания через устройство управления, вращающуюся короткозамкнутую вторичную обмотку, на внутренней поверхности которой нанесена резьба, и вал, на наружной поверхности которого также нанесена резьба с образованием между вращающейся вторичной обмоткой и валом резьбового соединения, обеспечивающего при вращении вторичной обмотки перемещение вала в осевом направлении, на торцах магнитопровода установлены кольца из антифрикционного материала, образующие между собой и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки подшипник скольжения, отличающаяся тем, что к одному концу вала жестко прикреплен запорный элемент, а в кольца встроены по крайней мере два параметрических измерительных датчика, которые одними своими разъемами соединены друг с другом, к одному из этих разъемов присоединено своим первым входом устройство управления, второй вход которого соединен со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, к концам которой подсоединены другими своими разъемами параметрические измерительные датчики, первичная обмотка трансформатора подключена к источнику питания.
