RU2076255C1

RU2076255C1 - Shutoff valve electric drive

Info

Publication number: RU2076255C1
Application number: RU96100007A
Authority: RU
Inventors: А.П. Прилуков; Г.С. Полубесов
Original assignee: Прилуков Анатолий Петрович
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1997-03-27

Abstract

FIELD: pipes and valves. SUBSTANCE: planetary reduction gear of shutoff valve electric drive has shaft- carrier with planet pinions and two central wheels. One of wheels has external worm and internal spur teeth. Second wheel is designed for meshing with drive shaft of shutoff member. Differential of drive has carrier with planet pinions and two central wheels secured on input and output shafts of differential, respectively. Differential output shaft is mechanically coupled through self-braking worm with first central wheel of planetary reduction gear. Differential carrier is mechanically coupled with shaft-carrier of planetary reduction gear. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к средствам управления запорной арматурой трубопроводов при помощи электродвигателя и предназначено для управления потоками жидкости, газа и сыпучих тел. The invention relates to valve engineering, and in particular to means for controlling shutoff valves of pipelines using an electric motor, and is intended to control the flow of liquid, gas and bulk solids.

Известна двухскоростная саморегулирующаяся реверсивная планетарная зубчатая передача, содержащая ведущий вал, на котором закреплено солнечное колесо, водило с сателлитами, коронное колесо, связанное храповым механизмом с корпусом, пластинчатые пружины, установленные на водиле и воздействующие на рычаги собачек храпового колеса, червячную пару, червяк которой шлицевым соединением связан с водилом, фрикционную муфту, ведущие диски которой установлены в червяке на шлицах ведущего вала; а ведомые диски соединены посредством шлицевого соединения с червяком и упруго поджаты с двух сторон [1]
В данной передаче с ростом момента на выходном валу на червяке развивается осевое усилие, под действием которого муфта включает планетарную передачу в работу. К недостаткам данного устройства можно отнести то, что в переходный момент, когда осевое усилие червяка равно усилию переключения скоростей, обе скорости отключаются, или происходит многократное сцепление и расцепление муфты, то есть происходит колебательный процесс перехода с одной скорости на другую. Поэтому данная двухскоростная передача из-за низкой надежности переключения скоростей на практике не нашла себе применения.A two-speed self-regulating reversible planetary gear train is known, comprising a drive shaft on which the sun wheel is mounted, a carrier with satellites, a crown wheel connected to a ratchet mechanism with a housing, leaf springs mounted on the carrier and acting on the levers of the ratchet wheel dogs, the worm of which is a worm pair, a worm a splined connection is connected to the carrier, a friction clutch, the drive discs of which are installed in the worm on the splines of the drive shaft; and the driven discs are connected by means of a spline connection to the worm and are elastically pressed on both sides [1]
In this transmission, with increasing torque on the output shaft, an axial force develops on the worm, under the action of which the clutch engages the planetary gear in operation. The disadvantages of this device include the fact that at a transitional moment, when the axial force of the worm is equal to the effort of switching speeds, both speeds are disabled, or multiple coupling and uncoupling of the clutch occur, that is, an oscillatory process of transition from one speed to another occurs. Therefore, this two-speed transmission, due to the low reliability of speed switching, has not found practical application.

Известен электропривод, выбранный в качестве прототипа и содержащий электродвигатель, смонтированный в корпусе планетарный редуктор, состоящий из заторможенного входного эксцентрикового вала-водила, сателлитов первого центрального колеса с внешним червячным и внутренним зубчатым зацеплениями, второго центрального колеса, жестко связанного с приводным валом запорного органа, заторможенного червяка, жестко связанного с валом маховика ручного управления [2]
В редукторе данного электропривода передаточное отношение достигает больших величин при незначительных габаритах устройства. К недостаткам устройства можно отнести то, что в режиме работы от электродвигателя привод работает с одной (невысокой) скоростью и с моментом на выходном валу, достаточном для снятия с уплотнения запорного органа, что в аварийных ситуациях не позволяет уменьшить время перекрытия трубопроводов.Known electric drive, selected as a prototype and containing an electric motor mounted in the housing of the planetary gearbox, consisting of a braked input eccentric drive shaft, the satellites of the first Central wheel with external worm and internal gears, the second Central wheel, rigidly connected with the drive shaft of the shutoff member, inhibited worm rigidly connected to the handwheel shaft of the manual control [2]
In the gearbox of this electric drive, the gear ratio reaches large values with small dimensions of the device. The disadvantages of the device include the fact that in the mode of operation from the electric motor, the drive operates at one (low) speed and with a moment on the output shaft sufficient to remove the locking member from the seal, which in emergency situations does not allow reducing the time for blocking the pipelines.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей электропривода за счет получения второй повышенной скорости вращения приводного вала запорного органа в отсутствии предельных моментов уплотнения запорного органа, а также повышение надежности автоматического переключения с повышенной скорости на скорость с повышенным крутящим моментом при наличии увеличенной нагрузки на приводном валу запорного органа. The aim of the invention is to expand the functionality of the electric drive by obtaining a second increased speed of rotation of the drive shaft of the locking member in the absence of limiting seal moments of the locking member, as well as improving the reliability of automatic switching from increased speed to speed with increased torque in the presence of an increased load on the drive shaft of the locking member .

Это достигается тем, что в электроприводе запорной арматуры, содержащем электродвигатель и планетарный редуктор, состоящий из заторможенного входного вала-водила, первого центрального колеса с внешним червячным зацеплением и внутренним цилиндрическим зубчатым зацеплением, сателлитов и второго центрального колеса, жестко связанного с приводным валом запорного органа, электропривод снабжен дифференциалом. При этом дифференциал выполнен в виде водила с сателлитами и двумя центральными колесами, одно из которых жестко соединено с валом электродвигателя, а другое колесо закреплено на валу, несущем самотормозящий червяк, находящемся в червячном зацеплении с первым центральным колесом редуктора, причем водило дифференциала кинематически связано с входным валом-водилом редуктора. Входной вал-водило заторможен, например, фиксатором положения, выполненным в виде колеса, жестко закрепленного на входном валу-водиле, в котором выполнены углубления, и подпружиненного шарика, размещенного в корпусе. This is achieved by the fact that in an electric drive of stop valves containing an electric motor and a planetary gearbox, consisting of a braked input drive shaft, a first central wheel with an external worm gear and an internal cylindrical gear mesh, satellites and a second central wheel rigidly connected to the drive shaft of the shutoff body The electric drive is equipped with a differential. In this case, the differential is made in the form of a carrier with satellites and two central wheels, one of which is rigidly connected to the motor shaft, and the other wheel is mounted on a shaft that carries a self-braking worm, which is in worm gearing with the first central gear wheel, and the differential carrier is kinematically connected with input shaft carrier of the gearbox. The input carrier shaft is inhibited, for example, by a position lock made in the form of a wheel rigidly mounted on the input carrier carrier, in which the recesses are made, and a spring-loaded ball placed in the housing.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема электропривода; на фиг. 2 - фиксатор положения входного вала-водила редуктора. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of an electric drive; in FIG. 2 - position lock input shaft-carrier gear.

Электропривод содержит электродвигатель 1, дифференциал, состоящий из жестко закрепленного на валу электродвигателя 1 центрального колеса 2, связанного сателлитами 3 и 4, установленными на водиле 5 со вторым центральным колесом 6, закрепленным на выходном валу 7 дифференциала. The electric drive comprises an electric motor 1, a differential, consisting of a central wheel 2 fixed to the shaft of an electric motor 1, connected by satellites 3 and 4 mounted on a carrier 5 with a second central wheel 6, mounted on the output shaft 7 of the differential.

Водило 5 дифференциал посредством колес 8 и 9, червяка 10 и колеса 11 кинематически связано с входным валом-водилом 12 редуктора, в свою очередь состоящего из первого центрального колеса 13, второго центрального колеса 14, кинематически связанных между собой сателлитами 15 и 16. На втором центральном колесе 14 жестко закреплен приводной вал 17 запорного органа (не показан). На выходном валу 7 дифференциала жестко закреплен самотормозящий червяк 18, находящийся в зацеплении с первым центральным колесом 13 редуктора. The differential carrier 5 was driven by means of wheels 8 and 9, the worm 10 and the wheel 11 are kinematically connected with the input shaft-carrier 12 of the gearbox, which in turn consists of a first central wheel 13, a second central wheel 14 kinematically connected to each other by satellites 15 and 16. On the second the Central wheel 14 is rigidly fixed to the drive shaft 17 of the locking member (not shown). On the output shaft 7 of the differential is rigidly fixed self-locking worm 18, which is meshed with the first Central wheel 13 of the gearbox.

Входной вал-водило 12 редуктора заторможен фиксатором положения, выполненным в виде колеса 19, жестко закрепленного на валу 12, на боковой поверхности которого выполнены углубления 20 под шарик 21, подпружиненного пружиной 22 и размещенного в корпусе 23 электропривода. The input shaft-carrier 12 of the gearbox is braked by a position lock made in the form of a wheel 19, rigidly fixed to the shaft 12, on the side surface of which there are recesses 20 under the ball 21, spring-loaded 22 and placed in the housing 23 of the electric drive.

Электропривод с двухскоростной саморегулирующей передачей работает следующим образом. В начальный момент движения запорного органа как на открытие, так и на закрытие, при его отрагивании на приводном валу 17 развивается значительный тормозящий момент, который через колесо 14, сателлиты 16 и 15, червячное колесо 13, червяк 18, вал 7 передается на центральное колесо 6 дифференциала, затормаживая его. An electric drive with a two-speed self-regulating transmission operates as follows. At the initial moment of movement of the locking element, both for opening and closing, when it is driven off, a significant braking moment develops on the drive shaft 17, which through the wheel 14, satellites 16 and 15, the worm wheel 13, the worm 18, the shaft 7 is transmitted to the central wheel 6 differential, braking it.

Крутящий момент от электродвигателя 1 через центральное колесо 2, сателлиты 3 и 4, последний из которых обкатывается по неподвижному колесу 6, передается на водило 5, а далее через колеса 8 и 9, червяк 10, червячное колесо 11, крутящий момент передается входному валу-водилу 12 планетарного редуктора. При превышении момента на валу 12 заданного фиксатором положения значения шарик 21 выходит из углубления 20, и колесо 19, а вместе с ним вал 12, начинают вращаться. Вращение с входного вала-водила 12 планетарного редуктора передается посредством сателлита 15, обкатывающегося по заторможенному первому центральному колесу 13, сателлита 16 на второе центральное колесо 14 и, соответственно, на приводной вал 17 запорного органа. В данном случае передаточное отношение передачи электропривода максимально и на выходном валу 17 реализуется пониженная (вторая) скорость вращения приводного вала запорного органа с максимальным крутящим моментом. The torque from the electric motor 1 through the central wheel 2, the satellites 3 and 4, the last of which is driven around the fixed wheel 6, is transmitted to the carrier 5, and then through the wheels 8 and 9, the worm 10, the worm wheel 11, the torque is transmitted to the input shaft - drove 12 planetary gear. When the moment on the shaft 12 of the value set by the position lock is exceeded, the ball 21 exits the recess 20, and the wheel 19, and with it the shaft 12, begin to rotate. The rotation from the input shaft-carrier 12 of the planetary gearbox is transmitted by the satellite 15, rolling around the braked first central wheel 13, the satellite 16 to the second central wheel 14 and, accordingly, to the drive shaft 17 of the locking member. In this case, the gear ratio of the transmission of the electric drive is maximum and the reduced (second) speed of rotation of the drive shaft of the shut-off member with the maximum torque is realized on the output shaft 17.

После страгивания запорного органа с места крутящий момент на приводном валу 17 резко падает. При снижении нагрузки на приводном валу 17 запорного органа до значений, когда усилия фиксации обеспечат торможение входного вала-водила 12 редуктора, водило 5 дифференциала затормозится. Тогда вращение от электродвигателя 1 через центральное колесо 2, сателлиты 3 и 4, центральное колесо 6 передается на выходной вал 7 дифференциала, а далее через червяк 18, первое центральное колесо 13 с внешним червячным зацеплением и внутренним цилиндрическим зубчатым зацеплением, сателлиты 15, 16, при заторможенном вале-водиле 12 передается на второе центральное колесо 14 и далее на приводной вал 17 запорного органа. В этом случае передаточное отношение передачи электропривода минимально и на приводном валу 17 запорного органа реализуется повышенная (первая) скорость вращения приводного вала 17. After straining the locking element from the place, the torque on the drive shaft 17 drops sharply. When the load on the drive shaft 17 of the locking member is reduced to values when the locking forces provide braking of the input shaft-carrier 12 of the gearbox, the differential carrier 5 will be braked. Then the rotation from the electric motor 1 through the central wheel 2, satellites 3 and 4, the central wheel 6 is transmitted to the differential output shaft 7, and then through the worm 18, the first central wheel 13 with an external worm gear and an internal spur gear, satellites 15, 16, when the drive shaft 12 is braked, it is transmitted to the second central wheel 14 and then to the drive shaft 17 of the locking member. In this case, the gear ratio of the transmission of the electric drive is minimal and an increased (first) rotation speed of the drive shaft 17 is realized on the drive shaft 17 of the locking member.

В заявленном электроприводе переход с одной скорости передачи на другую и обратно осуществляется без динамических нагрузок, автоматически, причем в переходный момент возможна двухпоточная передача, к тому же отсутствие в передаче электропривода переключающих устройств повышает надежность электропривода. Кроме того, при использовании данного электропривода осуществляется надежное и быстрое открытие и закрытие запорной арматуры. In the claimed electric drive, the transition from one transmission speed to another and vice versa is carried out without dynamic loads, automatically, moreover, a two-stream transmission is possible at a transient moment, moreover, the absence of switching devices in the electric drive transmission increases the reliability of the electric drive. In addition, when using this electric actuator, reliable and quick opening and closing of shutoff valves is carried out.

Claims

An electric drive of stop valves, comprising an engine, a planetary gearbox, including a carrier shaft, carrying satellites, a first central wheel with an external worm and internal gearing, a second central wheel designed to communicate with the drive shaft of the locking member, characterized in that it is equipped with a differential, including a carrier with satellites and two central wheels mounted on the corresponding input and output shafts of the differential, of which the output shaft is kinematically connected by a self-braking worm m with the first central wheel of the planetary gearbox, and the differential carrier is kinematically connected with the input shaft-carrier of the same gearbox.