Привід затвора гідромашини

Привід затвора гідромашини, який містить поворотний важіль з противагою та роликом, жор Передбачуваний винахід відноситься до гідромашинобудування і може бути використаним у затворах гідромашин (гідротурбін, оборотних гідромашин і насосів) У процесі роботи затвора гідромашини поворотний запорний орган останнього займає два крайніх положення відкрите і закрите Для фіксації затворного органа, наприклад, у відкритому положенні, здійснюють стопоріння останнього за допомогою різних пристроїв Для наступного повороту запорного органа затвора у закрите положення поперед здійснюють розстопоршня останнього При цьому, надійність розстопоршня запорного органа затвора набуває особливого значення у випадку необхідності аварійного закриття затвора ВІДОМІ привод затвора гідромашини і стопорний пристрій [1], де привід затвора містить поворотний важіль, жорстко з'єднаний з однією із цапф запорного органа, розміщеного у корпусі, причому, у важелі виконано посадочний отвір, а стопорний пристрій містить гідроциліндр із поршнем, що має підпружинений шток, причому гідроциліндр з'єднаний за допомогою золотника із джерелом подавання масла Наприклад, при закритому запорному органі затвора повертають рукоятку золотника стопора у положення "Стопор закрито", при цьому золотник сполучає циліндр стопорного пристрою зі зливом і стопор, наприклад, у вигляді стержня, під впливом пружини заходить у отвір важеля, внаслідок чого фіксує положення останнього і відкритого запорного органа затвора Далі, при нормальному закритті затвора, повертають рукоятку стко з'єднаний з однією з цапф запірного органа затвора, розміщеного у корпусі, розміщений на корпусі стопорний пристрій, що має підпружинений шток зі стопорним роликом, що періодично взаємодіє з роликом важеля, який відрізняється тим, що стопорний пристрій виконаний у вигляді багатоступінчастої клинової передачі і містить елементи клинової передачі у вигляді підпружинених штоків з роликами, що взаємодіють поміж собою, при цьому замикаючий шток обладнаний електромагнітом золотника у положення "Стопор відкрито", при цьому золотник відкриває подачу у циліндр стопорного устрою масла під тиском, під впливом котрого поршень відтискує пружину і виводить стопор із посадочного отвору важеля Потім затвор закривають за допомогою сервомотора і привода При аварійному закритті затвора перемикання золотника і вивід стопора з-поміж контакта із елементами привода здійснюється автоматично за допомогою електромеханічної системи При цьому, у відкрите положення запорний орган затвора повертається за допомогою масляного сервомотора шляхом подання в останній масла під тиском із маслонапірної установки Після розстопоршня запорний орган затвора повертають у закрите положення також за допомогою сервомотора шляхом подання масла від маслонапірної установки Недоліками відомої конструкції являються - застосування з'єднання "стопор-важіль", де ЛІНІЯ контакта стопора із посадковим отвором важеля знаходиться на боковій поверхні стопора, при цьому сила, що діє у МІСЦІ контакта "стопорважіль" нормальна до осі стопора і перешкоджає його переміщенню, - необхідність підгонки стопора до посадкового отвору, - ускладнення системи керування стопорним пристроєм, - застосування при аварійному закритті затвора складної гідромеханічної системи, у якої несправність будь-якого з елементів може позначитися на своєчасному виведенні стопора з-поміж О 00 00 44818 контаїсга із важелем, -тривалість процесу розстопоршня запорного органа затвора і недостатня надійність устрою при аварійному закритті затвора, - необхідність застосування громіздкої і працеємної при виготовленні маслонапірної установки, постійна робота якої потребує затрат на енергозабезпечення, при неминучих витоках масла Найбільш близьким із виявлених аналогів до передбачуваного винаходу являється привод затвора гідромашини [2], що містить поворотний важіль з противагою і роликом, жорстко з'єднаний з однією із цапф запорного органа, розміщеного у корпусі, також розміщений на корпусі стопорний пристрій Останній, наприклад, являє собою гідроциліндр із поршнем, що має підпружинений шток із роликом, і встановлений на гідроциліндрі і з можливістю повороту стопорний кулачок із внутрішньою та зовнішньою поверхнями, перша із яких контактує із роликом штока поршнем, а друга періодично взаємодіє із роликом важеля При стопорінні запорного органа затвора у відкритому положенні відкривають подачу води під тиском у гідроциліндр 3 джерела води, при цьому поршень зі штоком і роликом, переборюючи зусилля пружини, висувається і повертає стопорний кулачок, котрий вступає у контакт своєю зовнішньою поверхнею із роликом важеля і стопорить запорний орган затвора При цьому, у відкрите положення запорний орган повертають за допомогою сервомотора шляхом подання масла під тиском від маслонапірної установки або від маслонасосного агрегата При розстопоршні запорного органа затвора сполучають гідроциліндр зі зливом, при цьому, пружина возвертає шток поршня із роликом у початкове положення, зовнішня поверхня стопорного кулачка виходить з-поміж силового контакта із роликом важеля - і противага повертає запорний орган у закрите положення Після розстопоршня запорний орган затвора повертають у закрите положення - при використанні маслонапірної установки за допомогою противаги і шляхом скидання тиску у сервомоторі, - при використанні маслонасосного агрегата тільки за допомогою противаги Недоліками вказаного привода затвора являються - при експлуатації затвора у зимових умовах можливо замерзання води у гідроциліндрі і підводячих трубопроводах, що може привести до порушення стопорної системи, - потреба у джерелі води, також чистої води, для гідроциліндра, що потребує додаткової установки фільтра із запорною арматурою і контрольною апаратурою, - необхідність застосування корозійностійких матеріалів для виготовлення елементів стопорного устрою, - громіздкість стопорного устрою, особливо у великих затворах, тому що необхідно вдержувати противагу із значною масою В основу винаходу поставлено задачу шляхом удосконалення стопорного пристрою забезпечити створення такого привода затвора гідромашини, нове виконання якого дозволило б створити необ хідне зусилля стопоріння при менших метало- і енергозатратах, спростити процес стопоріння і розстопоршня запорного органа затвора гідромашини і, що особливо важливо, дозволило б забезпечити швидке і надійне розстопоршня запорного органа затвора і, отже, швидке закриття затвора у аварійній ситуації Заявляємий привод затвора гідромашини, який характеризується тим, що містить важіль з противагою і роликом, жорстко з'єднаний з однією із цапф запорного органа, розміщеного у корпусі, також розміщений на корпусі стопорний пристрій, що має підпружинений шток зі стопорним роликом, періодично взаємодіючим із роликом важеля При цьому, ВІДМІТНИМИ ознаками передбачуваного винаходу у зрівнянні із прототипом являються - стопорний пристрій виконаний у вигляді багатоступінчастої клинової передачі, - стопорний пристрій містить елементи клинової передачі, що виконані у вигляді підпружинених штоків із роликами, які взаємодіють поміж собою, - замикаючий шток обладнаний електромагнітом Виконання привода затвора гідромашини за ВІДМІТНИМИ ознаками дозволяє забезпечити стопоріння запорного органа затвора гідромашини у відкритому положенні і наступне розстопоршня запорного органа затвора для здійснення закриття затвора Виконання стопорного пристрою у вигляді багатоступінчастої клинової передачі дозволяє пристрою сприймати значні зусилля, що виникають при стопорінні запорного органа великого затвора на штоці зі стопорним роликом під впливом ролика важеля із противагою, при незначних прикладених зусиллях на вході у клинову передачу, багаторазово менших у порівнянні із зусиллям на штоці зі стопорним роликом, що дозволяє спростити конструкцію, зменшити габарити, знизити металоємність і підвищити надійність стопорного пристрою Виконання елементів клинової передачі у вигляді підпружинених штоків із роликами, взаємодіючих поміж собою, дозволяє зменшити тертя, наприклад, поміж роликом і клиновою поверхнею і поміж роликами, а взаємодія поміж роликами при переміщенні штоків у процесі роботи стопорного устрою дозволяє одержати перемінний кут контакту клинової передачі (поміж напрямленням дії сили і напрямленням посування штока), який зменшується у ході розстопоршня, що дозволяє підвищити надійність останнього Установка електромагніта на замикаючому штоці стопорного пристрою дозволяє, при включенні електромагніта, виводити замикаючий шток із пружиною з-поміж клинової передачі, тим самим дозволяє зменшити зусилля стопоріння у стопорному пристрої і забезпечити розстопоршня, що дозволяє підвищити надійність розстопоршня запорного органа затвора, дозволяє також здійснити розстопоршня запорного органа затвора дистанційно і автоматично від імпульсів ВІДПОВІДНИХ устроїв, щоособливо важливо при аварійних ситуаціях У цілому, сукупність суттєвих ознак дозволяє досягти технічного результату - одержати привод 44818 затвора гідромашини, який характеризується компактністю, зменшенням металоємності і підвищенням надійності стопорного устрою, простотою здійснення стопоріння і розстопоршня запорного органа затвора, швидкістю і надійністю розстопоршня запорного органа затвора і, отже, швидкістю закриття затвора у аварійних ситуаціях Передбачуваний винахід ілюструється кресленням, на котрих показано Фіг 1 - привід затвора гідромашини (при відкритому положенні запорного органа затвора), Фіг 2 - стопорний пристрій запорного органа затвора (при відкритому положенні запорного органа), Фіг 3 - схема силової взаємодії клинових елементів стопорного устрою (безперервна ЛІНІЯ при відкритому положенні запорного органа, штрихова ЛІНІЯ - при положенні, близькому до відкритого, і при розстопоршнії запорного органа) Затвор гідромашини (див фіг 1) містить корпус 1, поворотний запорний орган 2 із цапфами 3 і привід затвора (не позначено) При цьому, привід затвора містить поворотний важіль 4 із противагою 5 і роликом 6, жорстко з'єднаний з однією із цапф З запорного органа 2, розміщеного у корпусі 1, також розміщений на корпусі 1 стопорний пристрій 7 Стопорний пристрій 7 (див фіг 2) виконаний у вигляді багатоступінчастої клинової передачі і містить корпус 8 і елементи клинової передачі, котрі виконані у вигляді підпружинених штоків із роликами, що взаємодіють поміж собою, наприклад шток 9 із пружиною 10, зі стопорним роликом 11, періодично взаємодіючим з роликом 6 важеля 4, і 3 роликом 12, взаємодіючим із наступним штоком 13, проміжний шток 13 із пружиною 14, з роликом 15, взаємодіючим з роликом 12 штока 9, і з клиновою поверхнею 16, яка взаємодіє із наступним штоком 17, замикаючий шток 17 із пружиною 18 і з роликом 19, взаємодіючим з клиновою поверхнею 16 штока 13, причому, шток 17 обладнаний електромагнітом 20 Привод затвора гідромашини працює таким чином (див фіг 1-3) При відкритому положенні запорного органа 2 затвора стопорний ролик 11 штока 9 стопорного устрою 7 фіксує положення ролика 6 важеля 4 і, ВІДПОВІДНО, відкрите положення запорного органа 2 затвора При цьому (див фіг 3 - безперервна ЛІНІЯ), зусилля впливу ролика 6 на ролик 11 штока 9 спрямовано, наприклад, під кутом а до осі штока 9, зусилля впливу ролика 12 штока 9 на ролик 15 штока 13 спрямовано, наприклад, під кутом р до осі штока 13, зусилля впливу клинової поверхні 16 штока 13 на ролик 19 штока 17 спрямовано, наприклад, під кутом у по осі штока 17 Зусилля на штоці 17 сприймається пружиною 18, зусилля якої Рпр, шляхом взаємодії елементів клинової передачі у стопорному пристрої 7 створює зусилля стопоріння Рст запорного органа 2 затвора Наприклад, на ролик 11 штика 9 з боку ролика 6 важеля 4 діє спричиняємий масою противаги момент сипи, вертикальна складова якої, що по величині менша самої сили, сприймається штоком 9 Далі зусилля, що сприймається штоком 9, трансформується до боку зменшення за допомогою коефіцієнтів клино вої перепечи поміж сполученими штоками 9 і 13, 13 і 17, і на замикаючому штоці 17 виникає зусилля, по величині значно менше, ніж зусилля поміж роликами 6 і 11 При цьому, зусилля пружини 16 Рпр перевищує зусилля, котре виникає на штоці 17, що дозволяє перемістити шток 17 і, внаслідок клинової взаємодії елементів стопорного устрою 7 у напрямі від штока 17 до штока 9, перемістити шток 9 у робоче стопорне положення, також здобути на останньому і, ВІДПОВІДНО, на ролику 11 зусилля стопоріння Рст , котре перевищує зусилля дії ролика 6 важеля 4 на ролик 11 штока 9, і дозволяє здійснити стопоріння запорного органа 2 затвора, завдяки тому, що зусилля стопоріння Рст по величині багаторазово перевищує зусилля пружини 18 Рпр Причому, зусилля пружини 14 штока 13 і пружини 10 штока 9 діють у напрямі стопоріння, а також возвертають штоки 13 і 9 у первісне положення після зняття навантаження Взаємне робоче положення запорний орган 2 і стопорний пристрій 7 займають таким чином Наприклад, положення запорного органа 2 затвора закрите При цьому ролик 6 важеля 4 і ролик 11 стопорного устрою 7 не контактують Стопорний пристрій 7 знаходиться у первісному положенні, коли взаємне положення штоків 9, 13 і 17 відповідає їхньому робочому положенню (при відкритому положенні запорного органа 2 затвора див Фіг 3, безперервна ЛІНІЯ), ВІДПОВІДНО, ПІД кутом [3 і у, а пружини 9 і 13 розпрямлені, шток 9 із роликом 11 знаходиться у максимально висунутому положенні, електромагніт 20 вимкнуто При надходженні сигналу "на відкриття" у сервомотор (не позначено) надходить масло під тиском, сервомотор повертає важель 4, разом з ним повертаються запорний орган 2, противага 5 і ролик 6 При наближенні запорного органа 2 до відкритого положення ролик 6 важеля 4 насувається на стопорний ролик 11 збоку-зверху (див Фіг 3 - штрихова ЛІНІЯ), впливає на останній із зусиллям, напрямованим уздовж осі штока 9 (кут а = 0) і рівним вертикальній складовій масі противаги 5, і відтискує шток 9, останній переміщується разом із роликом 12, який впливає на ролик 15 і переміщує його разом із штоком 13, при цьому кут р взаємного контактування штоків 9 і 13 зменшується , наприклад, до Р', що приводить до збільшення сили, яка передається на шток 13 Внаслідок останнього, під впливом клинової поверхні 16 штока 13 на ролик 19 на штоці 17 виникає зусилля, що по величині перевищує зусилля пружини 18, внаслідок чого пружина 18 стискується Таким чином, шток 9 із роликом 11 відтискується, а запорний орган 2 затвора разом із важелем 4, противагою 5 і роликом 6 повертається у положення повного відкриття При цьому, пружина 18 штока 17, пружина 14 штока 13 і пружина 10 штока 9 переміщують, ВІДПОВІДНО, штоки 17, 13 і 9 і таким чином висувають шток 9 із роликом 11 у робоче стопорне положення відносно ролика 6 важеля 4, причому під впливом зусилля пружини 18 і шляхом взаємодії штоків 17, 13 і 9 ролик 11 фіксує положення ролика 6 важеля 4 і таким чином стопорить запорний орган 2 затвора у відкритому положенні (див фіг 3 - безперервна ЛІНІЯ) Наприклад, положення запорного органа 2 за 44818 твора відкрите При цьому, положення ролика 11 стопорного устрою 7 відносно ролика 6 важеля 4 робоче стопорне (див фіг 3 - безперервна ЛІНІЯ) При надходженні сигналу "на закриття" здійснюють розстопоршня запорного органа 2 затвора, для чого вмикають електромагніт 20, котрий виводить замикаючий шток 17 із пружиною 18 з-поміж клинової передачі стопорного пристрою 7, відтискуючи шток 17 і стискуючи пружину 18, що зменшує силову протидію стопорного пристрою 7, внаслідок чого під впливом момента сили поміж роликами 6 і 11 шток 9 відтискується (див фіг 3 -штрихова ЛІНІЯ), а при його переміщенні збільшується зусилля відтискування штока 13 із пружиною 14 Далі противага 5 повертає запорний орган 2 затвора у бік закриття, при цьому ролик11 стопорного пристрою 7 виходить з-поміж контакту із роликом 6 8 важеля 4 , після чого пружини 10 і 14 возвертають, ВІДПОВІДНО, штоки 9 і 13 у первісне положення, а електромагніт 20 вимикають, що возвертає шток 17 і пружину 18 у первісне положення (див фіг 3 безперервна ЛІНІЯ) Запорний орган 2 продовжує посування у бік закриття При аварійній ситуації електромагніт 20 вмикається автоматично, стопорний ролик 11 стопорного пристрою 7 відтискується (див фіг 3 - штрихова ЛІНІЯ) - і противага 5 повертає запорний орган 2 затвора у бік закриття При цьому ролик 11 стопорного устрою 7 виходить з-поміж контакту з роликом 6 важеля 4, електромагніт 20 вимикають - і елементи стопорного пристрою 7 возвертаються у первісне положення Запорний орган 2 затвора продовжує посування у бік закриття ФІГ. 1 44818 10 14 Фіг. 2 20 18 ІЄ ІЗ Фіг. З 11 44818 12 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90