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Elektromotorischer Antrieb für Ventile, die in grösserer Anzahl in einer längeren Hochdruckleitung untergebracht sind
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromotorischen Antrieb für Ventile, die in grösserer Anzahl in einer längeren Hochdruckleitung untergebracht sind und in unregelmässigenAbständen durch einen einzigen Schaltvorgang in einer Schaltwarte zu nacheinander erfolgendem Öffnen oder Schliessen gesteuert werden.
Die Leitungen und der Kessel einer Dampfkraftanlage u. dgl. müssen gleichzeitig auf ihrer ganzen Länge entwässert und/oder entlüftet werden können. Zu diesem Zweck befinden sich in solchen Leitungen eine Vielzahl von Ventilen, die von einer Schaltwarte aus gesteuert werden. Infolge ihrer räumlichen Trennung können die Ventile nicht exakt gleichmässig die Schliessstellung erreichen. Dies brachte bisher Schwierigkeiten in der Bemessung desAntriebes wie auch in der Schaltung mit sich, wenn von einer Zentrale aus mit einem einzigen Schaltvorgang gesteuert werden soll.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt. diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Sie schlägt zu diesem Zwecke einen elektromotorischen Antrieb vor, der das besondere Merkmal aufweist, dass ein unter Überspannung stehender Drehstrommotor mittels eines Schneckentriebes mit einem mit Gewinde versehe- nen Schaft eines gegen denLeitungsdruck öffnenden Ventiles kraftschlüssig verbunden ist, auf dessen Ende eine in der Schliessstellung des Ventils zusammengepresste Druckfeder gelagert ist, deren Druckwirkung auf den Schaft nur über einen Teil des Öffnungsvorganges des Ventils besteht.
Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt, u. zw. zeigen :
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Antrieb gemäss der Erfindung ; Fig. 2 eine diagrammatische Darstellung eines Ventilhubes in Abhängigkeit von der Spindelkraft.
Da die Offen- und Schliessstellungen nicht von allen Ventilen gleichzeitig erreicht werden, kommt im Sinne der Erfindung ein Motor zur Anwendung, der unter Spannung abbremsbar ist. Hiedurch wird erreicht, dass die schliessenden Motoren der einzelnen Ventile so lange unter Spannung bleiben, bis das letzte Ventil geöffnet bzw. geschlossen ist.
Es werden Drehstrommotoren verwendet, die eine kleine Antriebseinheit bilden. Dieser Motor wird nicht nach jedem kleinen Regelvorgang abgeschaltet ; er bleibt vielmehr ständig unter Spannung stehen gleichgültig, ob er steht oder läuft. So ist es möglich, dass der Antriebsmotor beim Öffnen eines Ventils mit voller Tourenzahl gegen den Leitungsdruck arbeitet und aus diesem Lauf blockiert wird, ohne Schaden zu nehmen. Dadurch wird die Voraussetzung gegeben, dass sämtliche Ventile mit eigenem Antrieb auf einfachste Weise nur mit einem gemeinsamen Schalter gleichzeitig gesteuert werden. Auf diese Weise kommen umfangreiche und kostspielige Endschalter und Drehmomentschalter zum Fortfall. Dabei kann jeder der Antriebsmotoren für Dauerbelastung mit einem einstellbaren Verzögerungsrelais ausgerüstet werden.
Bei einem derartigen kleinen elektromotorischen Antrieb ist eine einfache Kraftübertragung mittels eines Schneckentriebes von der Motorwelle auf den Ventilschaft, der mit einem Gewinde versehen ist, erforderlich. Die Ventilteller sind so angeordnet, dass sie mit der Spannung des Dampfes in der Leitung
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belastet sind. Der Elektroantrieb öffnet das Ventil eben dann entgegen dem Leitungsdruck. Um trotzdem den Motor klein bemessen zu können, ist zwischen dem Schaft und dem Gehäuse eine Druckfeder vorgesehen, die den Motor zu Beginn des Öffnungshubes unterstützt. Sowie nach einemkurzenöffnungshub beiderseits eines Ventiltellers Druckausgleich hergestellt ist, spielt der Leitungsdruck für den Antrieb keine wesentliche Rolle mehr.
Der Schaft 1 eines Ventils ist durch eine Keil- oder Bolzenführung 2 in einem Gehäuse (5, 6, 7, 15) gegen Verdrehung gesichert. Der Hub des (nicht dargestellten) Ventiltellers erfolgt durch ein in einem Gewinde 13 des Schaftes 1 drehbares Schneckenrad 3, das mit einer Schnecke 14 in Eingriff steht, die auf einer Welle 4 eines (nicht dargestellten) unter Überspannung stehenden Drehstrommotors sitzt.
Die Welle 4 ist in einem ringförmigen Mittelteil 5 des Gehäuses drehbar gelagert, welches das Schneckenrad 3 umschliesst. Der Mittelteil 5 befindet sich zwischen einem Bodenstück 7 und einem Deckel 6, der mit einer Glocke 15 abgeschlossen ist. Der Mittelteil 5, der Deckel 6, der Boden 7 und die Glocke 15 bilden das Gehäuse des Antriebes. Zur leichteren Wartung ist der Mittelteil 5 mittels Schrauben 8 mit dem Deckel 6 sowie mit dem Boden 7 verschraubt. Das Schneckenrad 3 stützt sich an seinen beiden Seiten 9 über Kugellager 10 gegen den Deckel 6 und das Bodenstück 7 ab. Zwischen den Stirnseiten des Mittelteils 5 und dem Deckel 6 bzw. dem Bodenstück 7 sind Passringe 11 eingesetzt.
Zwischen dem Ende des Schaftes 1 und der Glocke 15 ist eine Druckfeder 12 gelagert, die beim Schliessen des Ventils zusammengedrückt wird und deren Spannung beim Öffnen des Ventils die Wirkung des Drehstrommotors unterstützt.
In der Darstellung derFig. 2 ist auf der Abszisse der Ventilhub und auf der Ordinate die Öffnungskraft des Ventils in Kp aufgetragen. Die Kurve I stellt den Kraftverlauf im vollkommen normalenzustand dar. Sie zeigt, dass beim Beginn des Öffnens des Ventils in dem gewählten Beispiel 2 000 Kp Öffnungskraft erforderlich ist und dass diese Öffnungskraft im Verlauf des Hubes zunächst sehr stark und dann leicht abfällt. Würde man die Feder 12 nicht einbauen, so müsste der Antriebsmotor mit einer Leistung ausgerüste werden, die der Überwindung einer Öffnungskraft von 2 000 Kp entspricht. Hiezu wäre eingro- sser Motor erforderlich.
Durch die Anordnung des Kraftspeichers oberhalb des Antriebes in der erfindungsgemässen Kombination wird die Spitze der Motorleistungskurve abgebrochen, u. zw. nach der Kurve II, so dass die ma- ximale Motorleistung höchstens noch einer Öffnungskraft von 1200 Kp zu entsprechen braucht. Die Charakteristik der Feder geht aus der Kurve m hervor. Bekanntlich haben alle Federn eine gerade Charakteristik.
DieFeder in der erfindungsgemässen Kombination soll auch nicht auf dem ganzenVentilöffnungsweg arbeiten, sondern nur am Anfang, so lange die hohe Spitze der Öffnungskraft besteht. Sobald der Hub an der Stelle IV erreicht ist, ist die Feder entspannt bzw. sie wird in einer nicht dargestellten Weise arretiert und der Schaft läuft ohneFederkraft in den vollen Öffnungszustand des Ventils. BeimSchliessen ist eine erhebliche Kraftreserve vorhanden, weil das Ventil vom Dampfdruck hiebei unterstützt wird.
Weil die Möglichkeit bestehen muss, dass das Ventil auch bei entspannter Leitung geschlossen wird, ergibt sich für die Bemessung des Drehstrommotors als Mindestkraft eine Kraft, die mindestens etwas grösser ist als die Kraft, die zum Spannen der Druckfeder 12 erforderlich ist. Es besteht aber in Abhängigkeit von derDampfspannung in der Leitung in der Regel auch keine Notwendigkeit, die Motorkraft wesentlich grösser zu bemessen als diese Mindestkraft, weil beim Öffnen des Ventils die Kräfte der Feder und des Motors zusammenwirken.