Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОПРИВОД С РУЧНЫМ ДУБЛЕРОМ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах трубопроводной арматуры.

Известен комбинированный привод (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1255795, МКИ⁴ F16К 31/05, опубл. 07.09.86, Бюл. №33), содержащий ручной привод и электродвигатель, связанный с ведомым валом посредством муфт сцепления, и механизм переключения, выполненный в виде связанного с одной из полумуфт каждой муфты сцепления подпружиненного штока, размещенного с возможностью перемещения в выполненном в ведомом валу отверстия, и фиксатора, смонтированного на ведущей полумуфте электродвигателя, в котором ведущие полумуфты ручного привода и электродвигателя установлены с возможностью осевого перемещения, первая из них подпружинена к одному концу штока, а вторая закреплена на другом его конце, фиксатор выполнен в виде Г-образных рычагов с грузами, установленных шарнирно на ведущей полумуфте электродвигателя с возможностью взаимодействия с торцом вала электродвигателя.

Недостатком этого известного устройства являются неудобство в работе из-за необходимости ручного переключения режимов работы с «ручного» на «автоматический» и обратно с помощью ручного рычага, а также ограниченные функциональные возможности ввиду отсутствия возможности отключения электродвигателя при превышении допустимого крутящего момента.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является ручной дублер механического привода (описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №425013 А, МКИ⁴ F16К 31/05, опубл. 25.04.1974, Бюл. №15), содержащий маховик, подпружиненный элемент, имеющий возможность осевого перемещения по наружным шлицам, выходной вал с двумя ведомыми шестернями, которые установлены свободно на выходном валу и соединены с ним двусторонней муфтой, выполненной с возможностью перемещения по шлицам выходного вала под действием рычага, приводимого в движение подпружиненным элементом, перемещающимся в осевом направлении по валу ручного управления за счет криволинейных поверхностей кулачков, выполненных на торцовой поверхности вала маховика.

Недостатком этого устройства является ненадежность работы устройства при переключения режимов работы с «ручного» на «автоматический» и обратно, т.к. при износе или ослаблении тормозной пружины устройство перестает работать. Кроме того, при вращении маховика необходимо прилагать дополнительные усилия для преодоления момента трения, создаваемого тормозной пружиной.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание электропривода с ручным дублером, обеспечивающего надежное и безопасное ручное управление электроприводом с автоматическим включением-выключением ручного приводного устройства (ручного дублера).

Поставленная задача достигается тем, что электропривод с ручным дублером содержит корпус, в котором расположены электродвигатель, редуктор и ручной дублер, причем на валу редуктора установлена двусторонняя муфта, выполненная в виде обгонной, на наружной обойме которой заодно с ней выполнено зубчатое колесо, а ручной дублер закреплен на колесе с внутренними зубьями, установленном с возможностью вращения в корпусе соосно с зубчатым колесом на наружной обойме двусторонней обгонной муфты, при этом колесо с внутренними зубьями и зубчатое колесо на двусторонней обгонной муфте связаны между собой через паразитные шестерни.

Это обеспечивает автоматическое включение-выключение в работу ручного дублера и электродвигателя, а также позволяет вручную управлять приводом в любой момент времени без предварительного переключения, либо постоянного удержания каких-либо рычагов, как это принято в известных приводах. Двусторонняя обгонная муфта исключает прямую передачу усилий на ручной дублер, как со стороны электродвигателя, так и со стороны выходного вала (например, от действия давления в трубопроводе на запорный орган), что исключает угрозу получения травм обслуживающего персонала.

Такая конструкция также позволяет с помощью ручного дублера вручную помогать электродвигателю в любой момент времени. Двусторонняя обгонная муфта также обеспечивает самоторможение выходного вала (например, запорного органа трубопроводной арматуры при действии на него усилий перекачиваемой среды (давления в трубопроводе). Это обеспечивает неизменное положение запорного органа трубопроводной арматуры даже при отключении электропитания.

На фиг.1 представлен электропривод, имеющий автоматический ручной дублер.

На фиг.2 - поперечный разрез входного вала редуктора электропривода с ручным дублером с двусторонней обгонной муфтой.

Электропривод (фиг.1) содержит корпус 1 с редуктором 2, на входном валу 3 которого смонтирована двусторонняя обгонная муфта, состоящая из внутреннего кольца 4, тел качения 5 (шариков или роликов), наружной обоймы 6 и водила 7, закрепленного на валу электродвигателя 8. На наружной обойме 6 нарезаны зубья зубчатого колеса, которое входит в зацепление с паразитными шестернями 9, смонтированными в корпусе 1. Паразитные шестерни 9 входят в зацепление с колесом 10 с внутренними зубьями, на котором закреплен ручной дублер 11. Эластичное уплотнение 12 обеспечивает герметизацию внутренней полости корпуса 1. Передаточное отношение зубчатого колеса на наружном кольце 6 и колеса 10 с внутренними зубьями задает скорость вращения выходного звена электропривода при его ручном управлении.

При вращении вала электродвигателя 8 (фиг.1) в любую сторону он вращает водило 7, которое, воздействуя на тела качения 5, сжимает пружины 13 (фиг.2) и выводит их в расширяющиеся части клиновидных полостей двусторонней обгонной муфты до упора в выступы внутреннего кольца 4 двусторонней обгонной муфты. Внутреннее кольцо 4 двусторонней обгонной муфты передает вращение на входной вал 3 редуктора.

При вращении ручного дублера 11 (фиг.1) он приводит в движение колесо 10 с внутренними зубьями, паразитные шестерни 9 и наружную обойму 6 двусторонней обгонной муфты через зубья, нарезанные на ней. Тела качения 5, находясь в клиновидных пазах между внутренним кольцом 4 и наружной обоймой 6, захватываются последней и заклиниваются между ними. При этом крутящий момент от ручного дублера 11 передается на входной вал 3 редуктора.

При включении электродвигателя 8 водило 7 выводит тела качения 5 из заклиненного состояния, расцепляет связь с наружной обоймой 6 и не передает крутящий момент на ручной дублер 11. Одновременно электродвигатель 8 через водило 7, тела качения 5, внутреннее кольцо 4 и входной вал 3 передает вращение на редуктор 2 и далее на приводное звено трубопроводной арматуры.

Таким образом, за счет двусторонней обгонной муфты на ручной дублер 11 не передается крутящий момент от электродвигателя 8, что исключает угрозу нанесения травм обслуживающему персоналу при случайном включении электродвигателя 8.

При остановленном электродвигателе 8 и ручном дублере 11 на выходной вал редуктора 2 может воздействовать крутящий момент (например, со стороны трубопроводной арматуры от действия давления в ней). Из-за высокого к.п.д. редукторов, применяемых в электроприводах (например, волновых передач с промежуточными телами качения), этот крутящий момент передается на входной вал 3 редуктора 2 и соединенное с ним внутреннее кольцо 4 обгонной муфты. Внутреннее кольцо 4 (фиг.2) захватывает тела качения 5 и заклинивает их между наружной обоймой 6 обгонной муфты, за счет чего передает, деленный на величину передаточного отношения редуктора 2, крутящий момент через водило 7 (фиг.1) на вал электродвигателя 8. Если электродвигатель снабжен автоматическим тормозом, то крутящий момент будет остановлен им. Если такого тормоза нет, то многократно уменьшенный (на величину передаточного отношения редуктора 2) крутящий момент будет остановлен моментом трения колеса 10 с внутренними зубьями, создаваемого эластичной манжетой 12. Момент сопротивления, создаваемый таким тормозным устройством, рассчитывается так, чтобы крутящий момент, со стороны выходного звена поделенный на передаточное отношение редуктора 2, по величине был меньше его.

Предлагаемая конструкция электропривода с ручным дублером с автоматическим включением-выключением ручного дублера может быть использована в приводах трубопроводной арматуры, а также в приводах других машин.