RU2047805C1 - Rotatable pneumatic drive with manual doubler - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: rod is mounted for engagement with gear wheel and is engageable with shaft of manual doubler. Axial displacement braking device is made in form of hose clamps. Sectional rod consists of two parts interconnected for relative rotation. One part of rod is provided with collet and other part is made in form of worm engageable with gear wheel and provided with axial hole. Engageable splines are provided on inner surface of axial hole and worm and on outer surface of shaft. Piston and rod are arranged in cylinder. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к пневматическим исполнительным механизмам, которые предназначены для поворотных регулирующих органов, в частности для арматуры поворотного типа. The invention relates to pneumatic actuators, which are intended for rotary regulatory bodies, in particular for valves of a rotary type.

Известен двухпозиционный пневмодвигатель, содержащий два пневмоцилиндра с рейкой на штоке, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом [1]
Поворот колеса осуществляется подачей сжатого воздуха в полости пневмоцилиндра.Known two-position air motor containing two pneumatic cylinders with a rack on the rod, meshed with a gear [1]
The rotation of the wheel is carried out by supplying compressed air to the cavity of the pneumatic cylinder.

К недостаткам данного пневмопривода относится отсутствие ручного дублера. При прекращении подачи сжатого воздуха в полости пневмоцилиндра невозможно поддержание в рабочем режиме поворотного клапана, для которого используется пневмодвигатель. The disadvantages of this pneumatic actuator include the lack of a manual backup. When the supply of compressed air to the cavity of the pneumatic cylinder is stopped, it is impossible to maintain the rotary valve in operation, for which the air motor is used.

За прототип принят поршневой механизм, содержащий пневмоцилиндр с поршнем, возвратную пружину и шток, находящийся в зацеплении с зубчатым колесом и контактирующий с валом ручного дублера [2]
Недостатком этого механизма является то, что, несмотря на наличие ручного дублера, при аварийном прекращении подачи управляющего газа происходит нарушение технологического процесса вследствие того, что под действием возвратной пружины рабочий орган арматуры возвращается в одно из крайних положений (открыто-закрыто).The prototype adopted a piston mechanism containing a pneumatic cylinder with a piston, a return spring and a rod that is meshed with a gear and in contact with the shaft of the handwheel [2]
The disadvantage of this mechanism is that, despite the presence of a handwheel, an emergency interruption in the supply of control gas leads to a disruption of the process due to the fact that under the action of a return spring the working body of the valve returns to one of the extreme positions (open-closed).

Задача изобретения улучшить эксплуатационные характеристики за счет передачи вращения на зубчатое колесо от двух независимых движений штока. The objective of the invention to improve performance by transmitting rotation to the gear from two independent movements of the rod.

Это достигается тем, что поворотный пневмопривод с ручным дублером, содержащий пневмоцилиндр с поршнем и шток, находящийся в зацеплении с зубчатым колесом и контактирующий с валом ручного дублера, снабжен тормозным устройством от осевых перемещений, выполненным, например, в виде цангового зажима, шток выполнен составным из двух частей, соединенных между собой с возможностью взаимного вращения, на одной из частей штока установлен цанговый зажим, а другая часть выполнена в виде взаимодействующего с зубчатым колесом червяка с осевым отверстием, при этом на внутренней поверхности осевого отверстия червяка и на наружной поверхности вала ручного дублера выполнены находящиеся в зацеплении между собой шлицы. This is achieved by the fact that a rotary pneumatic actuator with a handwheel, comprising a pneumatic cylinder with a piston and a rod meshed with the gear wheel and in contact with the shaft of the handwheel, is equipped with a braking device against axial movements, made, for example, in the form of a collet clamp, the rod is made integral of two parts interconnected with the possibility of mutual rotation, a collet clamp is installed on one of the parts of the rod, and the other part is made in the form of a worm interacting with a gear wheel with an axial opening ti, while on the inner surface of the axial hole of the worm and on the outer surface of the shaft of the handwheel are made slots interlocked with each other.

На чертеже представлен общий вид пневмопривода с ручным дублером для арматуры поворотного типа. The drawing shows a General view of a pneumatic actuator with a manual backup for valves of a rotary type.

Пневмопривод состоит из двух пневмоцилиндров 1 и 2 с поршнями 3 и 4, образующими полости 5, 6 и 7, и штока 8, взаимодействующего с зубчатым колесом 9 и контактирующим с валом 10 ручного дублера 11, включающего маховик 12. Зубчатое колесо 9 жестко соединено с валом регулирующей арматуры поворотного типа (на чертеже не показано). The pneumatic actuator consists of two pneumatic cylinders 1 and 2 with pistons 3 and 4, forming cavities 5, 6 and 7, and a rod 8, interacting with the gear 9 and in contact with the shaft 10 of the handwheel 11, including the flywheel 12. The gear 9 is rigidly connected to the shaft of the control valves of a rotary type (not shown in the drawing).

Шток 8 выполнен составным из двух частей (13 и 14), соединенных между собой с возможностью взаимного вращения посредством Т-образного соединения с упором в подпятник 13. Пневмопривод снабжен тормозным устройством, установленным на одной части 14 штока 8 и выполненным, например, в виде цангового зажима 15, сухари 16 которого установлены в пазах втулки 17. Внешняя поверхность сухарей 16 цангового зажима 15 выполнена конической и контактирует с внутренней конической поверхностью втулки 18, которая закреплена в поршне 4. Между поршнем 4 и стенкой корпуса 19 пневмоцилиндра установлена пружина 20. Другая часть штока 8 выполнена в виде червяка 21 с осевым отверстием. На внутренней поверхности осевого отверстия червяка 21 выполнены шлицы. Червяк 21 взаимодействует с зубчатым колесом 9. На наружной поверхности вала 10 ручного дублера 11 выполнены шлицы, посредством которых вал 10 находится в постоянном зацеплении с внутренними шлицами червяка. The rod 8 is made up of two parts (13 and 14), interconnected for mutual rotation by means of a T-shaped connection with a stop in the thrust bearing 13. The pneumatic actuator is equipped with a brake device mounted on one part 14 of the rod 8 and made, for example, in the form collet clamp 15, crackers 16 of which are installed in the grooves of the sleeve 17. The outer surface of the crackers 16 of the collet clamp 15 is made conical and in contact with the inner conical surface of the sleeve 18, which is fixed in the piston 4. Between the piston 4 and the wall of the housing 19 a spring 20 is installed in the pneumatic cylinder. Another part of the rod 8 is made in the form of a worm 21 with an axial hole. Slots are made on the inner surface of the axial hole of the worm 21. The worm 21 interacts with the gear 9. On the outer surface of the shaft 10 of the handwheel 11, slots are made, by which the shaft 10 is in constant engagement with the internal splines of the worm.

Ручной дублер имеет указатель положения 22 и фиксатор 23. The handwheel has a position indicator 22 and a latch 23.

Пневмопривод работает следующим образом. The pneumatic actuator operates as follows.

При подаче управляющего газа в полости 6, 5 и 7 (обычно через позиционер двухстороннего действия на черт. не показано) поршень 4 сжимает пружину 20, перемещается вправо, цанговый зажим 15 растормаживает шток 8. Под действием управляющего давления в полостях 5 и 6 поршень 3 и шток 8 перемещаются поступательно, вращая зубчатое колесо 9 (и связанные с ним вал арматуры), как в обычной реечной передаче. При этом червяк 21 штока 8 свободно перемещается по шлицам вала 10 ручного дублера 11, удерживаемого от проворота фиксатором 23. When the control gas is supplied to the cavities 6, 5 and 7 (usually through a double-acting positioner, not shown in the diagram), the piston 4 compresses the spring 20, moves to the right, the collet clamp 15 releases the rod 8. Under the action of the control pressure in the cavities 5 and 6, the piston 3 and the rod 8 is moved translationally by rotating the gear 9 (and the associated reinforcement shaft), as in a conventional rack and pinion gear. In this case, the worm 21 of the rod 8 moves freely along the splines of the shaft 10 of the manual understudy 11, which is held from turning by the lock 23.

В случае аварийного прекращения подачи управляющего газа в полостях 5, 6 и 7 давление исчезает, под действием пружины 20 поршень 4 перемещается влево, втулка 18 охватывает сухари 16 цангового зажима 15 и прижимает их к штоку 8, тем самым стопорит (тормозит) шток 8 от осевого перемещения, при этом зубчатое колесо 9 и связанный с ним вал арматуры сохраняют положение, которое они занимали перед исчезновением управляющего давления. В схеме управления имеется кран (на чертеже не показан), с помощью которого можно принудительно сбросить управляющее давление и тем самым затормозить шток 8. In the event of an emergency stop of the supply of control gas in the cavities 5, 6 and 7, the pressure disappears, under the action of the spring 20 the piston 4 moves to the left, the sleeve 18 covers the crackers 16 of the collet clamp 15 and presses them to the rod 8, thereby stopping (braking) the rod 8 from axial movement, while the gear wheel 9 and the associated valve shaft retain the position that they occupied before the disappearance of the control pressure. In the control circuit there is a valve (not shown in the drawing), with which you can forcibly relieve the control pressure and thereby brake the rod 8.

Дальнейшее регулирование арматурой осуществляется с помощью ручного дублера 11, принудительно растормаживаемого фиксатором 23. Further regulation of the fittings is carried out using a manual understudy 11, forcibly released by a latch 23.

Вращая маховик 12, происходит вращение вала 10 вместе с червяком 21 штока 8, находящихся в постоянном контакте посредством шлицев. Вращаясь, червяк 21 вращает зубчатое колесо 9, связанное с регулирующим органом поворотной арматуры. Rotating the flywheel 12, the shaft 10 rotates together with the worm 21 of the rod 8, which are in constant contact by means of splines. Rotating, the worm 21 rotates the gear wheel 9 associated with the regulatory body of the swing arm.

В данном случае, т. е. при работе с помощью ручного дублера шток 8 работает как червяк. In this case, that is, when working with a manual backup, rod 8 works like a worm.

Таким образом, в поворотном пневмоприводе ручного дублера шток 8 работает как червяк. Thus, in the rotary pneumatic actuator of the manual backup, the rod 8 works like a worm.

Таким образом, в поворотном пневмоприводе улучшены эксплуатационные характеристики перед известными конструкциями. Во-первых, при аварийном исчезновении или принудительном сбросе управляющего давления в пневмоприводе не происходит нарушение технологического режима, зубчатое колесо и связанный с ним вал арматуры за счет наличия тормозного устройства сохраняют положение, которое они занимали перед исчезновением давления в управляющих полостях. Во-вторых, составная конструкция штока с двумя независимыми движениями (поступательное движение, вращение) части штока, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом, в сочетании с тормозом на поступательно перемещающейся части штока в пневмоприводе обеспечивают автоматическую работу от привода, а также постоянную готовность к работе ручного управления арматурой дублером привода. Thus, in a rotary pneumatic actuator, the operational characteristics are improved over the known structures. Firstly, in the event of an emergency disappearance or forced discharge of control pressure in the pneumatic actuator, the technological mode is not violated, the gear wheel and the associated valve shaft, due to the presence of the braking device, maintain the position that they occupied before the pressure disappeared in the control cavities. Secondly, the composite rod design with two independent movements (translational motion, rotation) of the rod part meshed with the gear wheel, in combination with the brake on the translational part of the rod in the pneumatic actuator, ensures automatic operation from the drive, as well as constant operational readiness manual control of the valve backup actuator.

Claims (1)

ПОВОРОТНЫЙ ПНЕВМОПРИВОД С РУЧНЫМ ДУБЛЕРОМ, содержащий пневмоцилиндр с поршнем и шток, установленный с возможностью взаимодействия с зубчатым колесом и контактирующий с валом ручного дублера, отличающийся тем, что он снабжен тормозным устройством от осевых перемещений, выполненным, например, в виде цангового зажима, шток выполнен составным из двух частей, соединенных между собой с возможностью взаимного вращения, причем на одной из частей штока установлен цанговый зажим, а другая часть выполнена в виде взаимодействующего с зубчатым колесом червяка с осевым отверстием, при этом на внутренней поверхности осевого отверстия червяка и на наружной поверхности вала ручного дублера выполнены находящиеся в зацеплении между собой шлицы. A ROTARY AIR ACTUATOR WITH A MANUAL DOUBLE, comprising a pneumatic cylinder with a piston and a rod, mounted to interact with the gear and contacting the shaft of the handwheel, characterized in that it is provided with a braking device from axial movements, made, for example, in the form of a collet clamp, the rod is made component of two parts interconnected with the possibility of mutual rotation, moreover, a collet clamp is installed on one of the parts of the rod, and the other part is made in the form of a gear ring interacting with catfish of the worm with an axial hole, while on the inner surface of the axial hole of the worm and on the outer surface of the shaft of the handwheel, slots engaged with each other are made.

Images