Электрический приводной механизм для клапана, предназначенного для открытия/закрытия коксового барабана

Электрический приводной механизм для клапана, предназначенного для открытия/закрытия коксового барабана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Нефтяной кокс, или кокс, представляет собой побочный продукт процесса переработки нефти. Кокс может быть получен при использовании процесса замедленного коксования, в котором нефтяные остатки нагревают до температуры их термического крекинга. Процесс замедленного коксования предполагает использование коксового барабана, в который нагретые нефтяные остатки закачивают и в котором нефтяные остатки выдерживают при высокой температуре и давлении и затем обеспечивают возможность их охлаждения. Процесс замедленного коксования, как правило, выполняют в течение периода, составляющего 24 часа.

Как только кокс будет охлажден в достаточной степени, клапаны, находящиеся вверху и внизу коксового барабана, открывают для обеспечения возможности извлечения кокса из барабана. Как правило, кокс извлекают посредством использования инструмента для резки водой под высоким давлением, вставляемого через верхний клапан, для разламывания кокса на куски, которые выпадают из барабана через открытый нижний клапан.

Коксовые барабаны являются очень большими и в заполненном состоянии могут содержать тысячи тонн кокса. Кроме того, поскольку коксовые барабаны находятся под давлением во время процесса замедленного коксования, верхний и нижний клапаны выполнены так, что они имеют близкие к нулю допуски между компонентами клапанов. Вследствие огромного веса кокса в сочетании с близкими к нулю допусками требуется мощный привод для приведения в действие клапана.

Многие клапаны по предшествующему уровню техники, предназначенные для открытия/закрытия, были выполнены с возможностью приведения их в действие посредством гидравлических приводов вследствие их относительной прочности и надежности. Однако гидравлические приводы клапанов имеют различные недостатки. Например, гидравлические приводы клапанов, если сравнить их с электрическими приводами клапанов, как правило, требуют большего объема работ по техническому обслуживанию, являются более сложными при монтаже, их труднее устанавливать в заданном положении, они могут быть менее эффективными, требуют более сложной системы управления и создают большие экологические проблемы. К сожалению, предпринимаемые в рамках предшествующего уровня техники попытки создать электрический привод клапана, предназначенный для приведения в действие клапана для открытия/закрытия коксового барабана, были неуспешными.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение распространяется на электрический приводной механизм, предназначенный для приведения в действие клапана для открытия/закрытия коксового барабана. Электрический приводной механизм включает в себя приводной элемент, содержащий винтовой механизм с планетарной системой роликов, предназначенный для приведения в действие клапана для открытия/закрытия. При использовании винтового механизма с планетарной системой роликов вместо гидравлической системы для приводного элемента электрический приводной механизм по настоящему изобретению может быть использован вместо гидравлических приводов по предшествующему уровню техники, при этом он будет обеспечивать мощность и надежность, достаточные для использования для клапанов для открытия/закрытия коксового барабана.

В одном варианте осуществления электрический приводной механизм, предназначенный для приведения в действие клапана для открытия/закрытия коксового барабана, содержит приводной элемент, редуктор, соединенный с приводным элементом, муфту предельного момента, соединенную с редуктором, и электродвигатель, соединенный с муфтой предельного момента. Приводной элемент содержит винтовой узел с планетарной системой роликов, предназначенный для преобразования вращательного движения в линейное перемещение для приведения в действие клапана для открытия/закрытия.

В другом варианте осуществления система с клапаном для открытия/закрытия коксового барабана содержит клапан для открытия/закрытия, приводной элемент, соединенный с клапаном для открытия/закрытия, редуктор, соединенный с приводным элементом, муфту предельного момента, соединенную с редуктором, и электродвигатель, соединенный с муфтой предельного момента.

Приводной элемент содержит винтовой узел с планетарной системой роликов, предназначенный для преобразования вращательного движения в линейное перемещение для приведения в действие клапана для открытия/закрытия.

Данное краткое изложение приведено, чтобы предложить выбор концепций в упрощенном виде, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Данное краткое изложение не предназначено для определения ключевых признаков или существенных признаков заявленного предмета изобретения, а также не предназначено для использования в качестве вспомогательного средства при определении объема заявленного предмета изобретения.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут приведены в нижеследующем описании и частично станут очевидными из описания или могут быть изучены при реализации изобретения на практике. Признаки и преимущества изобретения могут быть реализованы и получены посредством инструментов и комбинаций, конкретно указанных в приложенной формуле изобретения. Эти и другие признаки настоящего изобретения станут более очевидными из нижеприведенного описания и приложенной формулы изобретения или могут быть изучены при реализации на практике изобретения, приведенного в дальнейшем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для описания того, каким образом могут быть обеспечены вышеприведенные и другие преимущества и признаки изобретения, более подробное описание изобретения, кратко описанного выше, будет приведено посредством ссылки на конкретные варианты его осуществления, которые проиллюстрированы на приложенных чертежах. С учетом осознания того, что данные чертежи показывают только типовые варианты осуществления изобретения и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, изобретение будет описано и разъяснено с дополнительной конкретизацией и дополнительными подробностями посредством использования сопровождающих чертежей, в которых:

фиг. 1 иллюстрирует приведенный в качестве примера клапан для открытия/закрытия, для которого может быть использован электрический приводной механизм по настоящему изобретению;

фиг. 2 иллюстрирует приведенный в качестве примера затвор, который может быть использован в клапане для открытия/закрытия по фиг. 1;

фиг. 3 иллюстрирует электрический приводной механизм в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения; и

фиг. 4 и 5 иллюстрируют приводной элемент электрического приводного механизма в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение распространяется на электрический приводной механизм, предназначенный для приведения в действие клапана для открытия/закрытия коксового барабана. Электрический приводной механизм включает в себя приводной элемент, который содержит винтовой механизм с планетарной системой роликов, предназначенный для приведения в действие клапана для открытия/закрытия. При использовании винтового механизма с планетарной системой роликов вместо гидравлической системы для приводного элемента электрический приводной механизм по настоящему изобретению может быть использован вместо гидравлических приводов по предшествующему уровню техники, и при этом он будет обеспечивать мощность и надежность, достаточные для использования для клапанов для открытия/закрытия коксового барабана.

В одном варианте осуществления электрический приводной механизм, предназначенный для приведения в действие клапана для открытия/закрытия коксового барабана, содержит приводной элемент, редуктор, соединенный с приводным элементом, муфту предельного момента, соединенную с редуктором, и электродвигатель, соединенный с муфтой предельного момента. Приводной элемент содержит винтовой узел с планетарной системой роликов, предназначенный для преобразования вращательного движения в линейное перемещение для приведения в действие клапана для открытия/закрытия.

В другом варианте осуществления система с клапаном для открытия/закрытия коксового барабана содержит клапан для открытия/закрытия, приводной элемент, соединенный с клапаном для открытия/закрытия, редуктор, соединенный с приводным элементом, муфту предельного момента, соединенную с редуктором, и электродвигатель, соединенный с муфтой предельного момента.

Приводной элемент содержит винтовой узел с планетарной системой роликов, предназначенный для преобразования вращательного движения в линейное перемещение для приведения в действие клапана для открытия/закрытия.

Фиг. 1 иллюстрирует приведенный в качестве примера клапан 100 для открытия/закрытия, для которого может быть использован электрический приводной механизм по настоящему изобретению. Клапан 100 для открытия/закрытия включает в себя корпус 101, нижнюю крышку 102 и верхнюю крышку 103. Клапан 100 для открытия/закрытия соединен с коксовым барабаном и содержит затвор, который плавно перемещается взад и вперед для открытия и закрытия клапана.

Фиг. 2 иллюстрирует выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе клапана 100 для открытия/закрытия. Клапан 100 для открытия/закрытия включает в себя поступательно движущийся затвор 200. Как показано, затвор 200 имеет прямоугольную форму и имеет отверстие 201. Клапан 100 для открытия/закрытия открывается посредством поступательного перемещения затвора 200 так, чтобы отверстие 201 совместилось с отверстием коксового барабана.

Фиг. 3 иллюстрирует электрический приводной механизм 300 в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Электрический приводной механизм 300 может быть присоединен к клапану 100 для открытия/закрытия для приведения в действие клапана 100 для открытия/закрытия посредством поступательного перемещения затвора 200 между закрытым и открытым положениями.

Электрический приводной механизм 300 содержит приводной элемент 301, редуктор 302, соединительную муфту 303 предельного момента, и электродвигатель 304. Вращательное движение сообщается электродвигателем 304 приводному элементу 301 посредством соединительной муфты 303 предельного момента и редуктора 302. Приводной элемент 301 также соединен с затвором 200 и используется для обеспечения поступательного перемещения затвора 200 между закрытым и открытым положениями.

Фиг. 4 иллюстрирует детализированный вид приводного элемента 301. Как показано, приводной элемент 301 содержит винтовой узел 400 с планетарной системой роликов. Винтовой узел 400 с планетарной системой роликов представляет собой механизм линейного перемещения, который преобразует вращательное движение от электродвигателя 304 в линейное перемещение. Винтовой узел 400 с планетарной системой роликов включает в себя корпус 401, главный резьбовой вал 402 и планетарный компонент 403. Планетарный компонент 403 содержит расположенные в определенном порядке резьбовые ролики 403а, которые взаимодействуют с главным резьбовым валом 402 для преобразования вращательного движения в линейное перемещение.

В частности, когда главный резьбовой вал 402 приводится во вращение посредством редуктора 302, резьбы на главном резьбовом вале 402 и на резьбовых роликах 403а вызывают перемещение планетарного компонента 403 в направлении по прямой (например, влево или вправо в зависимости от направления вращения главного резьбового вала 402).

Планетарный компонент 403 соединен с затвором 200 так, что при перемещении планетарного компонента 403 в направлении по прямой затвор 200 также перемещается в направлении по прямой. Соответственно, положение затвора 200 можно регулировать посредством вращения главного резьбового вала 402 в соответствующем направлении.

Вследствие наличия определенного количества резьбовых роликов 403а, которые окружают главный резьбовой вал 402 и которые находятся в непрерывном контакте с главным резьбовым валом 402, усилие, вызываемое вращением главного резьбового вала 402, будет приложено на большей площади поверхности, в результате чего обеспечивается большая величина осевого усилия для эффективного приведения в действие клапана для открытия/закрытия, такого как клапан 100 для открытия/закрытия.

Фиг. 4 также показывает, что планетарный компонент 403 включает в себя вал 403b, который простирается от корпусной части 403с, которая содержит резьбовые ролики 403а. Вал 403b соединен с затвором 200. При линейном перемещении планетарного компонента 403 вдоль главного резьбового вала 402 вал 403b выдвигается из приводного элемента 301. Верхняя крышка 103 клапана 100 для открытия/закрытия может быть выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность выдвигания вала 403b в верхнюю крышку 103.

Одно преимущество электрического приводного механизма 300 заключается в том, что вследствие использования винтового узла 400 с планетарной системой роликов общая длина электрического приводного механизма 300 уменьшается. В частности, главный резьбовой вал 402 должен иметь длину, достаточную только для того, чтобы обеспечить возможность перемещения планетарного компонента 403 на расстояние между открытым и закрытым положениями клапана 100 для открытия/закрытия. Например, если разница в положениях затвора 200 в открытом и закрытом состоянии соответствует пяти футам (1524 мм), требуется, чтобы главный резьбовой вал 402 имел длину, достаточную только для того, чтобы обеспечить возможность перемещения планетарного компонента 403 на пять линейных футов (1524 мм).

Кроме того, поскольку вал 403b планетарного компонента 403 выдвигается в верхнюю крышку 103 и затем отводится назад в приводной элемент 301, не требуется увеличивать длину приводного элемента 301 для приспосабливания к линейному перемещению планетарного компонента 403. Вследствие ограниченного пространства, которое, как правило, доступно вокруг коксового барабана, данный минимальный размер электрического приводного механизма 300 является очень предпочтительным. Кроме того, минимальный размер также облегчает применение электрического приводного механизма 300 в качестве замены гидравлических приводов на существующих установках с коксовыми барабанами.

Редуктор 302 может включать в себя осевые упорные подшипники, которые обеспечивают возможность выполнения редуктора 302 со значительно меньшими размерами при одновременном сохранении способности к противодействию большой осевой нагрузке для приведения в действие клапана 100 для открытия/закрытия. Редуктор 302 также может включать в себя устройство ручного управления в обход автоматики для обеспечения возможности ручного управления электрическим приводным механизмом 300.

Муфта 303 предельного момента служит для отделения электродвигателя 304 от приводимых в действие элементов (например, приводного элемента 301, редуктора 302 и затвора 200). В случае перегрузки по крутящему моменту муфта 303 предельного момента расцепляется, тем самым создавая возможность свободного вращения электродвигателя 304 без воздействия на остальные компоненты в электрическом приводном механизме 300. Таким образом, муфта 303 предельного момента обеспечивает полную механическую защиту для винтового узла 400 с планетарной системой роликов в случае перегрузки по крутящему моменту. В некоторых вариантах осуществления уровень крутящего момента, при котором муфта 303 предельного момента расцепляется, является регулируемым.

Настоящее изобретение может быть реализовано в других конкретных вариантах без отхода от его сущности или существенных признаков. Описанные варианты осуществления следует рассматривать во всех отношениях только как иллюстративные, а не ограничивающие. Следовательно, объем изобретения определяется, скорее, приложенной формулой изобретения, а не предшествующим описанием. Все изменения, которые находятся в пределах значения и диапазона эквивалентности пунктов формулы изобретения, должны охватываться объемом формулы изобретения.

1. Электрический приводной механизм, предназначенный для приведения в действие клапана для открытия/закрытия коксового барабана, при этом электрический приводной механизм содержит:

приводной элемент, который содержит

корпус, выполненный с возможностью соединения с крышкой клапана для открытия/закрытия коксового барабана и с возможностью соединения с редуктором;

главный резьбовой вал, расположенный внутри корпуса и прикрепленный к редуктору;

планетарный компонент, содержащий корпусную часть, которая заключает в себе главный резьбовой вал, и вал, который проходит из корпусной части и также заключает в себе главный резьбовой вал, при этом вал выполнен с возможностью соединения с затвором клапана открытия/закрытия, при этом корпусная часть содержит резьбовые ролики, расположенные вокруг и контактирующие с главным резьбовым валом так, что когда главный резьбовой вал вращается, взаимодействие между резьбой главного резьбового вала и резьбой резьбовых роликов вызывает линейное перемещение планетарного компонента внутри корпуса и вызывает тем самым линейное передвижение затвора,

редуктор, соединенный с приводным элементом, и соединенный с муфтой предельного момента,

электродвигатель, установленный на корпусе приводного элемента, при этом электродвигатель соединен с редуктором через муфту предельного момента.

2. Электрический приводной механизм по п. 1, в котором планетарный компонент содержит восемь резьбовых роликов.

3. Электрический приводной механизм по п. 2, в котором вал проходит от корпуса и выдвигается в крышку клапана открытия/закрытия при вращении главного резьбового вала.

4. Электрический приводной механизм по п. 1, в котором редуктор включает в себя осевые упорные подшипники.

5. Электрический приводной механизм по п. 1, в котором редуктор включает в себя устройство ручного управления в обход автоматики.

6. Электрический приводной механизм по п. 1, в котором муфта предельного момента является регулируемой для регулирования уровня крутящего момента, при котором муфта расцепляется.

7. Система клапана для открытия/закрытия коксового барабана, содержащая:

клапан для открытия/закрытия, который выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность его соединения с верхней частью или нижней частью коксового барабана, при этом клапан для открытия/закрытия содержит крышку и затвор, выполненный с возможностью скольжения в крышке для открытия или закрытия клапана;

приводной элемент, содержащий

корпус, выполненный с возможностью соединения с крышкой клапана для открытия/закрытия коксового барабана и выполненный с возможностью соединения с редуктором;

главный резьбовой вал, расположенный внутри корпуса и прикрепленный к редуктору;

планетарный компонент, имеющий корпусную часть, которая заключает в себе главный резьбовой вал, и вал, который проходит из корпусной части и также заключает в себе главный резьбовой вал, при этом вал выполнен с возможностью соединения с затвором клапана открытия/закрытия, при этом корпусная часть содержит резьбовые ролики, расположенные вокруг и контактирующие с главным резьбовым валом так, что когда главный резьбовой вал вращается, взаимодействие между резьбой главного резьбового вала и резьбой резьбовых роликов вызывает линейное перемещение планетарного компонента внутри корпуса и вызывает тем самым линейное передвижение затвора,

редуктор, соединенный с приводным элементом и соединенный с муфтой предельного момента,

электродвигатель, установленный на корпусе приводного элемента, при этом электродвигатель соединен с редуктором через муфту предельного момента.

8. Система по п. 7, в которой планетарный компонент содержит восемь резьбовых роликов.

9. Система по п. 7, в которой вал проходит от корпуса и выдвигается в крышку клапана открытия/закрытия при вращении главного резьбового вала.

10. Система по п. 7, в которой редуктор включает в себя осевые упорные подшипники.

11. Система по п. 7, в которой редуктор включает в себя устройство ручного управления в обход автоматики.

12. Система по п. 7, в которой муфта предельного момента является регулируемой для регулирования уровня крутящего момента, при котором муфта расцепляется.