PL B1. AFT SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Poznań, PL BUP 11/17. PIOTR BERA, Poznań, PL SEBASTIAN MORYKSIEWICZ, Luboń, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. F15B 13/02 ( ) F16K 31/122 ( ) F15B 11/04 ( ) (54) Awaryjny zespół napędowy szybkiego przesterowania armatury przemysłowej (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 11/17 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/18 (73) Uprawniony z patentu: AFT SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Poznań, PL (72) Twórca(y) wynalazku: PIOTR BERA, Poznań, PL SEBASTIAN MORYKSIEWICZ, Luboń, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Zbigniew Ciupiński PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest awaryjny zespół napędowy szybkiego przesterowania armatury przemysłowej. Do przesterowania armatury przemysłowej stosuje się zespoły napędowe. Przepustnice mogą być napędzane za pomocą przekładni ręcznej, siłownika pneumatycznego lub siłownika elektrycznego. Przekładnie ręczne i siłowniki elektryczne stosowane są, gdy czas przesterowania armatury może wynosić około 30 sekund lub więcej. Do wymaganych czasów przesterowania armatury poniżej 30 sekund istnieje konieczność stosowania siłowników pneumatycznych liniowych lub ćwierćobrotowych. Nie ma jednak możliwości przesterowania armatury w czasie krótszym niż 10 sekund przy użyciu siłowników pneumatycznych. Rozwój i ciągłe udoskonalenie procesów technologicznych oraz względy bezpieczeństwa jak również wymogi ochrony środowiska wymuszają często na projektantach instalacji stosowania armatury umożliwiającej szybkie otwarcie lub zamknięcie. Przykładem mogą być przepustnice na kanałach spalin instalacji odsiarczania spalin w elektrowniach. Od tego typu urządzeń wymaga się czasu przesterowania poniżej 5 sekund z racji konieczności zabezpieczenia kanałów przed nadmiernym wzrostem ciśnienia, które mogłoby je uszkodzić. Poza tym zabezpiecza się również absorber przed spalinami o zbyt wysokiej temperaturze właśnie przy użyciu przepustnic szybkootwieranych. Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji zespołu napędowego, który pozwala na przesterowywanie armatury w czasie normalnej eksploatacji z dowolną prędkością, ale który również umożliwia awaryjne zamknięcie lub otwarcie w bardzo krótkim czasie poniżej 5 sekund. Awaryjny zespół napędowy szybkiego przesterowania armatury przemysłowej według wynalazku posiada siłownik elektryczny połączony za pośrednictwem napędu śrubowego, sprzęgła elektromagnetycznego, elementu sprzęgającego, trzpienia prowadzącego, elementu pośredniego, układu cięgłowo- -dźwigniowego i przyłącza armatury, z elementem otwierającym lub zamykającym, albo regulującym przepływ medium w instalacji, zwłaszcza przepustnicy. Awaryjny zespół napędowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera sprężynę śrubową lub pakiet sprężyn śrubowych, których końce zamocowane są do korpusu zespołu oraz do łącznika połączonego z trzpieniem prowadzącym. Trzpień prowadzący połączony jest z hamulcem hydraulicznym. Sprzęgło elektromagnetyczne w tym zespole może stanowić elektromagnes zamocowany do płyty prowadzącej, która osadzona jest na łożyskowanych rolkach w prowadnicach. Elektromagnes łączy na zasadzie sprzęgła napęd z elementem sprzęgającym. Sprężyna lub sprężyny śrubowe umieszczone są również w prowadnicach stanowiących elementy korpusu zespołu. Podczas normalnej eksploatacji siłownik elektryczny przekazuje moment obrotowy na napęd śrubowy, który zamienia ruch obrotowy na ruch liniowy i na kolejne elementy składowe zespołu napędowego oraz przesterowuje armaturę w czasie około 30 sekund lub dłużej. Sprzęgło elektromagnetyczne jest zwarte z elementem sprzęgającym, a w czasie zamykania, albo otwierania przepustnicy, sprężyna lub sprężyny, stanowiące liniową jednostkę szybkootwierającą, są napinane. W sprężynie akumulowana jest energia potrzebna do szybkiego wprawienia w ruch układ cięgłowo-dźwigniowy. W przypadku awaryjnego przesterowania zasilanie z elektromagnesu jest zdjęte i następuje rozłączenie sprzęgła. Zwolnione sprężyny wprawiają w szybki ruch układ. W celu wyhamowania ruchu zastosowany jest hamulec hydrauliczny z regulowanym tłumieniem ruchu. Zespół napędowy według wynalazku pozwala na przesterowanie armatury w czasie normalnej eksploatacji z dowolną prędkością i umożliwia również awaryjne zamknięcie, lub otwarcie, w bardzo krótkim czasie poniżej 5 sekund. Zastosowana regulacja tłumienia ruchu za pomocą hamulca hydraulicznego pozwala na precyzyjne ustawienie czasu przesterowania napędu. Budowa zespołu napędowego umożliwia jego montaż na dowolnej armaturze, której przyłącze jest wykonane według normy ISO5211. Zaletą tego rozwiązania jest zasilanie elektryczne podczas normalnej pracy. Wyeliminowanie stosowania siłownika pneumatycznego umożliwia rezygnację z kłopotliwego zasilania sprężonym powietrzem, potrzeby osuszania powietrza, prowadzenia przewodów pneumatycznych na duże odległości. Brak jest również strat generowanych przez nieszczelności na instalacjach sprężonego powietrza. Rozwiązanie pozwala na ręczne awaryjne przesterowanie armaturą w przypadku braku zasilania, co jest niemożliwe do zastosowania w siłownikach pneumatycznych. Umieszczenie płyty prowadzącej, z zamocowanym do niej magnesem, na rolkach w prowadnicach zapewnia stabilizację w trakcie użytkowania i umożliwia pracę zespołu napędowego również w pozycji poziomej. Układy szybkiego przesterowania projektuje się biorąc pod uwagę użyteczny moment obrotowy generowany przez układ. Z tego względu powstał typoszereg zespołów napędowych, które dobiera się w zależności od wymaganego

3 PL B1 3 przez armaturę momentu obrotowego potrzebnego do przesterowania. Typoszereg pozwala na produkcję układów napędowych na magazyn. Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia awaryjny zespól napędowy w widoku z boku fig. 2 awaryjny zespół napędowy w widoku z góry, fig. 3 przekrój poprzeczny zespołu. Awaryjny zespół napędowy służy do odcinania i regulacji przepływu spalin w kanale za pomocą przepustnicy oraz do awaryjnego otwarcia przepływu medium. Zespół składa się z siłownika elektrycznego 1 połączonego kolejno ze śrubą pociągową 2, sprzęgłem elektromagnetycznym 3 zawierającym płytę prowadzącą 4, elementem sprzęgającym 5, trzpieniem prowadzącym 6, elementem pośrednim 7, cięgłem 8, dźwignią 9 i przyłączem armatury 10 przekazującym napęd na przepustnicę. Elementem zespołu nowym i odpowiedzialnym za szybkie przesterowanie przepustnicy jest pakiet sprężyn śrubowych 11 osadzonych w prowadnicach 12 stanowiących elementy korpusu zespołu 13. Zespół posiada również prowadnice 14 elektromagnesu i płyty prowadzącej 4 osadzonej na łożyskowanych rolkach 15 w tych prowadnicach. Element sprzęgający 5 przekazuje napęd od sprzęgła do trzpienia prowadzącego 6, z którym połączone są za pośrednictwem łącznika 16 końce sprężyn śrubowych 11. Przeciwległe końce sprężyn zamocowane są do korpusu zespołu. Trzpień prowadzący za pośrednictwem elementu pośredniego 7, cięgła 8, dźwigni 9 i przyłącza armatury 10 połączony jest z przepustnicą. Trzpień prowadzący połączony jest z hamulcem hydraulicznym 17. Zespół wyposażony jest w awaryjne kółko ręczne 18. Podczas normalnej eksploatacji zespołu elementem wykonawczym powodującym przesterowanie przepustnicy jest siłownik elektryczny 1, który przekazuje generowany moment obrotowy na napęd śrubowy w postaci śruby pociągowej 2 zmieniającej ruch obrotowy na ruch liniowy. Siła uzyskiwana w ruchu liniowym za pośrednictwem sprzęgła elektromagnetycznego 4, trzpienia prowadzącego 6 i elementu pośredniego 7 jest przekazywana na układ cięgłowo-dźwigniowy 8, 9, który z powrotem zamienia ruch liniowy na ruch ćwierćobrotowy napędzający przepustnicę. Przy normalnej eksploatacji czas przesterowania uzależniony jest od prędkości obrotowej siłownika i wynosi powyżej 30 sekund. Istnieje możliwość zastosowania siłownika elektrycznego o zmiennej prędkości obrotowej. Czas przesterowania można wtedy płynnie regulować od wartości 30 sekund wzwyż. Podczas takiej eksploatacji sprzęgło elektromagnetyczne jest zwarte z elementem sprzęgającym. W czasie zamykania przepustnicy, sprężyny śrubowe są napinane. W przypadku awaryjnego otwierania, po zdjęciu zasilania z elektromagnesu następuje rozłączenie sprzęgła, w wyniku czego napięte sprężyny ciągną sztywny trzpień prowadzący. Trzpień prowadzący poprzez układ cięgłowo-dźwigniowy otwiera skrzydła przepustnicy. Współpracujący z układem hamulec hydrauliczny zmniejsza energię kinetyczną przepustnicy oraz elementów jednostki szybkootwierającej. Hamulec służy ponadto do precyzyjnego nastawienia czasu awaryjnego otwarcia przepustnicy. Wykaz oznaczeń 1 siłownik elektryczny, 2 śruba pociągowa, 3 sprzęgło elektromagnetyczne, 4 płyta prowadząca, 5 element sprzęgający, 6 trzpień prowadzący, 7 element pośredni, 8 cięgło, 9 dźwignia, 10 przyłącze armatury, 11 sprężyna śrubowa, 12 prowadnica, 13 korpus zespołu, 14 prowadnica, 14 rolka, 15 łącznik, 16 hamulec hydrauliczny, 17 awaryjne kółko ręczne

4 4 PL B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Awaryjny zespół napędowy szybkiego przesterowania armatury przemysłowej składający się z siłownika elektrycznego połączonego za pośrednictwem napędu śrubowego, sprzęgła elektromagnetycznego, elementu sprzęgającego, trzpienia prowadzącego, elementu pośredniego, układu cięgłowo-dźwigniowego i przyłącza armatury, z elementem otwierającym lub zamykającym, albo regulującym przepływ medium w instalacji, zwłaszcza przepustnicy, znamienny tym, że zawiera sprężynę śrubową lub pakiet sprężyn śrubowych (11), zamocowanych do korpusu zespołu (13), a końce sprężyn z przeciwległej strony zamocowane są do łącznika (16) połączonego z trzpieniem prowadzącym (6), zaś trzpień prowadzący połączony jest z hamulcem hydraulicznym (17). 2. Awaryjny zespół napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że sprzęgło elektromagnetyczne (3) zawiera elektromagnes zamocowany do płyty prowadzącej (4), która osadzona jest na łożyskowanych rolkach (15) w prowadnicach (14). 3. Awaryjny zespół napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada prowadnice (12) sprężyn śrubowych (11). 4. Awaryjny zespół napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera awaryjne kółko ręczne (18).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)