Электропневматическое управляющее устройство

 

Устройство предназначено для управления арматурой трубопроводов, преимущественно для управления пневмоприводом шаровых кранов магистральных газопроводов. Устройство содержит электромагниты и герконы во взрывонепроницаемой оболочке и пневмоклапаны на панели с каналами подвода рабочего газа. В качестве рабочего газа может использоваться газ магистрального газопровода. Взрывонепроницаемая оболочка выполнена из немагнитного материала, а постоянные магниты расположены на поворотном валу с внешней стороны взрывонепроницаемой оболочки. Вал имеет возможность сцепления с валом пневмопривода шарового крана. Включение электромагнитов осуществляется дистанционно с диспетчерского пульта управления, а отключение с помощью герконов после воздействия на них постоянных магнитов после полного поворота шара шарового крана в положения закрыто или открыто. Устройство имеет возможность ручного управления путем нажатия на рычаги пневмоклапанов. Для этого в кожухе выполнены окна, закрытые заглушками. После удаления заглушек на рычаги пневмоклапанов можно воздействовать вручную. Устройство позволяет расширить технологические и эксплуатационные возможности газопроводов. 6 ил.

Изобретение относится к области автоматизации управления арматурой трубопроводов и, в частности, касается электропневматического управляющего устройства преимущественно для управления пневмоприводом шаровых кранов магистральных газопроводов.

Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее три электромагнита во взрывонепроницаемой оболочке и три пневмоклапана на пенили с каналами подвода рабочего газа (узел управления ЭПУУ-4, техническое описание и инструкция по эксплуатации АСА 2.556.010 ТО, Калининградский экспериментальный завод имени 60-летия Союза ССР, г.Калининград, 1991, с. 4-6).

Известное устройство предназначено для дистанционного и местного (ручного) управления переключением проходных пневмогидроприводных кранов с условным давлением 1,0-9,0 МПа (10-90 кгс/см²).

Узел управления применяется при автоматизации объектов газовой промышленности и может быть установлен, например, на пневмоприводах шаровых кранов магистральных газопроводов.

Известное устройство не содержит в свой конструкции узла выключателей для подачи электрических управляющих сигналов на катушки электромагнитов, отсутствуют также элементы механической связи с управляемым объектом.

Такое выполнение узла управления предполагает размещение на управляемом объекте (пневмоприводе) отдельного взрывозащищенного узла выключателей для подачи электрических управляющих сигналов на катушки электромагнитов узла управления.

Такое выполнение узла управления ограничивает его технологические возможности и удобства эксплуатации.

Задачей настоящего изобретения является создание такого электромеханического управляющего устройства, которое расширяло бы его технологические и эксплуатационные возможности путем обеспечения механической связи с управляемым объектом и подачи управляющих сигналов на катушки электромагнитов.

Поставленная задача решается тем, что электропневматическое управляющее устройство, содержащее электромагниты во взрывонепроницаемой оболочке и пневмоклапаны на панели с каналами подвода рабочего газа, согласно изобретению дополнительно снабжено узлом управляющих постоянных магнитов и герконов, который расположен на панели так, что герконы и электромагниты установлены в единой взрывонепроницаемой оболочке из немагнитного материала, а постоянные магниты расположены на поворотном валу с возможностью сцепления его с валом управляемого объекта, например, пневмопривода, преимущественно шарового крана магистрального газопровода.

Сущность изобретения поясняется примерами конкретного выполнения и чертежами, на которых на фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку в разрезе; на фиг. 3 - вид сверху со снятым кожухом; на фиг. 4 - пневмоклапан в разрезе; на фиг. 5 - вид сверху панели с каналами с частичным разрезом; на фиг. 6 - электропневматическая схема.

Электропневматическое управляющее устройство включает в себя базовую панель 1 (фиг. 2), взрывонепроницаемую оболочку 2, состоящую из корпуса 3 и крышки 4. В корпусе 3 установлены два электромагнита 5 и 6 (фиг. 3). Якорь 7 (фиг. 2) каждого электромагнита с помощью толкателя 9 связан с рычагом 10, который через винтовой упор 12 с контргайкой 14 связан с рычагом 15 и толкателем 17 пневмоклапана 19 и 20 (фиг. 3). Взрывонепроницаемая оболочка выполнена из немагнитного материала, Во взрывонепроницаемой оболочке 2 размещены также два геркона 21 и 22 (фиг. 3) и коммутационная колодка 23.

В базовой панели 1 установлен поворотный вал 25, на одном конце которого выполнен паз 26 для сцепления его с валом пневмопривода, а на другом конце установлена индикаторная стрелка 27, прикрытая стеклом 28 кожуха 29.

На валу 25 закреплена платформа 30 (фиг. 3), на которой установлены держатели 31, 32 с укрепленными в них постоянными магнитами 33, 34. Держатели снабжены регулируемыми винтовыми упорами 35 с контргайками 37.

Вал 26 с постоянными магнитами 33 и 34 и герконы 21 и 22 представляют собой узел управляющих постоянных магнитов и герконов.

В базовой панели 1 размещены устройства 41, 42 (фиг. 5) регулирования времени поворота выходного вала пневмопривода. Эти устройства содержат цилиндрические полости 43 и 44, соединенные отверстием 45, плунжер 46 с двумя поясками 48 и 49, пружины 50, регулировочные винты 51.

Входной канал 53 имеет боковые отверстия 54, 55, а выходные каналы имеют боковые отверстия 56, 57. Полость 44 соединена с выходным каналом 58.

В корпусе пневмоклапана 19 расположены толкатель 17 с каналом 60 (фиг. 4), пружина 61, седло 62, сервоклапан 63 со штырем 64, пружина 65, фильтр-осушитель 66, поршень 68 со штоком 69, расположенный в полости 70, седло 71 клапана 72, пружина 73.

В корпусе клапана 19 выполнены входной 75 и выходной 76 каналы, а также соединительные каналы 77, 78, 79 и дренажный канал 80.

Для ручного управления устройством в кожухе 29 выполнены окна, закрытые пробками 81.

Работает электропневматическое управляющее устройство следующим образом.

При повороте вала 25 совместно с валом пневмопривода поворачивается платформа 30 (фиг. 3), и постоянный магнит 33 занимает положение под герконом 22, размыкает его контакты и тем самым разрывает цепь электромагнита 6.

Оба пневмоклапана 19 и 20 закрыты, и рабочий газ не поступает на выходы устройства.

Якорь 7 электромагнита 5 под действием пружины 61 (фиг. 4) через толкатель 17, рычаги 15, 10 и толкатель 9 удерживается в верхнем положении. Сервоклапан 63 под действием пружины 65 прижат к седлу 62 и перекрывает подачу рабочего газа с давлением Р₁ из входного канала 75 в канал 79 и полость 70.

Клапан 72 прижат пружиной 73 к седлу 71 и перекрывает доступ рабочего газа из канала 75 в канал 76. При этом канал 75 через отверстие 54 (фиг. 5) связан с входным каналом 53 панели.

При подаче электрического сигнала U_n дистанционно с диспетчерского пульта управления через коммутационную колодку 23 (фиг. 2 и фиг. 6) на электромагнит 5 якорь электромагнита 5 перемещает толкатель 9, который через рычаги 10 и 15 перемещает толкатель 17 (фиг. 4) пневмоклапана 19. Толкатель 17 перемещает сервоклапан 63. При этом штырь 64 закрывает вход в канал 60 толкателя 17.

В результате рабочий газ через каналы 75, 77, фильтросушитель 66, канал 78, отверстия седла 62 и канал 79 поступает в полость 70. Воздействуя на поршень 68, рабочий газ перемещает поршень 68 со штоком 69 и клапан 72 вправо, открывая доступ рабочего газа из канала 75 в канал 76.

Далее рабочая среда через отверстие 56 панели (фиг. 5) поступает в полость 43 и через отверстие 45 в полость 44, затем в выходной канал 58 и далее в двигатель пневмопривода или иной потребитель.

В полости 44 рабочий газ воздействует на торец пояска 49 и с ростом давления газа в полости сжимает пружину 50 и уменьшает дросселирующее сечение между кромкой отверстия 45 и пояском 48.

Это обеспечивает требуемый закон изменения расхода рабочего газа через двигатель пневмопривода в зависимости от изменения входного давления рабочего газа. Закон изменения расхода рабочего газа может быть изменен путем изменения силы поджатия пружины 50 регулировочным винтом 51 и изменением жесткости пружины (путем замены ее).

После поступления рабочего газа через выходной канал 58 в двигатель пневмопривод начинает работать и поворачивает вал 25 электропневматического управляющего устройства. При этом постоянный магнит 33 выходит из зоны взаимодействия с герконом 22, геркон переключается и включает цепь питания электромагнита 6, подготавливая его к включению дистанционно с диспетчерского пульта управления.

При повороте вала 25, например, на угол 90^o постоянный магнит 34 воздействует на геркон 21 и размыкает цепь питания электромагнита 5.

Под действием пружины 61 толкатель 17 возвращается в исходное положение и через рычаги 15, 10 и толкатель 9 возвращает якорь 7 в исходное положение.

При этом под действием пружины 65 сервоклапан 63 садится на седло 62, прерывая доступ рабочего газа в полость 70. Одновременно штырь 64 открывает вход в канал 60 и рабочий газ вытекает из полости 70 в атмосферу. Давление рабочего газа в полости 70 падает и под действием пружины 73 и давления газа в канале 75 клапан 72 перемещает поршень 68 со штоком 69 влево и садится на седло 71, перекрывая доступ рабочего газа из канала 75 в выходной канал 76.

После подачи электрического сигнала дистанционно с диспетчерского пульта управления на электромагнит 6 срабатывает пневмоклапан 20, как это описано выше для клапана 19. При этом рабочий газ поступает в другую полость двигателя пневмопривода и пневмопривод работает в обратную сторону.

Из доступных источников информации авторы не выявили устройство со сходными признаками.

Все детали устройства выполнимы в условиях серийного производства на существующем оборудовании машиностроительного или приборостроительного завода и не требуют уникального оборудования.

Предлагаемое устройство позволяет расширить его технологические и эксплуатационные возможности. В предлагаемом устройстве электромагниты и герконы установлены в единой взрывонепроницаемой камере, отпадает необходимость выполнения герконов в отдельной взрывонепроницаемой камере.

Наличие в панели устройства дополнительных плунжеров 46 и регулировочных винтов 51 позволяет регулировать время поворота выходного вала пневмопривода путем регулирования расхода рабочего газа на каждом канале.

Дополнительный узел управляющих магнитов и герконов не увеличил объем, габариты устройства управления соизмеримы с известным устройством.

Известное устройство имело габариты: 290 х 245 х 240 мм.

Предлагаемое устройство управления имеет габариты: 270 х 236 х 268 мм.

Формула изобретения

Электропневматическое управляющее устройство, содержащее электромагниты во взрывонепроницаемой оболочке и пневмоклапаны на панели с каналами подвода рабочего газа, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено узлом управляющих постоянных магнитов и герконов, который расположен на панели так, что герконы и электромагниты установлены в единой взрывонепроницаемой оболочке из немагнитного материала, а постоянные магниты расположены на поворотном валу с возможностью сцепления его с валом управляемого объекта, например пневмопривода, преимущественно шарового крана магистрального газопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6