CS633590A3 - Filling valve drive - Google Patents

Description

.1

----- <s> ro c· i co o XX ! > ! —- % -J /J Ii o CT PV ¢335-90 ! c* É /

Pohon plnicího ventilu

Oblast techniky

Vynález se týká pohonu plnicího ventilu s hydrau-licky tlakově ovládaným ovládacím potrubím a s ústro-jím pro řízení tlaku v ovládacím potrubí, které má trinavzájem do hydraulického dvou ze tří zapojení spojenéventily.

Dosavadní stav techniky Z patentového spisu CH 666 132 je známý pohon pronapájecí ventil. Tento pohon, který je provozován pro-střednictvím oleje o srovnatelně nízkém tlaku, ovládánapříklad rychlouzavírací ventil, který slouží jako na-pájecí ventil páry turbiny. Olej, který je pod tlakem,nebo jiná hydraulická kapalina působí prostřednictvímovládacího potrubí na pohon, který potom uzavírá nebootevírá napájecí ventil. Tlak v ovládacím potrubí jeřízen ústrojím, které má tři navzájem do hydraulickéhodvou ze tří zapojení spojené ventily. Tyto ventily jsouvytvořeny jako elektromagneticky ovládané šoupátkovéventily a z hlediska své funkčnosti je každý z nichkontrolován odděleně, což vyžaduje uspořádání tří kon-trolních obvodů. Tyto kontrolní obvody mají mechanickékontakty, které vyžadují údržbu. Pro použití při vyššíchtlacích je toto zařízení málo vhodné.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol odstranit uvedené nedo-statky a vytváří pohon plnicího ventilu, jehož podsta- 2 ta spočívá v tom, že prostřednictvím ústrojí je tla- kem ovladatelný kontrolní systém, že pokles tlaku v < kontrolním systému je zaznamenátelný prostřednictvím í čidla, a že spojovací potrubí mezi ventily a kontrol- , · ním systémem jsou opatřena vždy jedním zpětným venti- lem, umožňujícím průtok ve směru k ventilu. Tím se vy- tvoří napájecí ventil, který je vhodný pro srovnatelně vysoký tlak poháněcího oleje a jehož funkčnost lze kontrolovat jednoduchými pro středky. Výhody, které se dosahují podle vynálezu, spočíva-jí v podstatě v tom, že vyšší tlak oleje umožňuje do-sáhnout lepší dynamiku pohonu. Rovněž se umožní kompakt-ní konstrukce celého pohonu. Další výhoda spočívá v tom,že lze velmi jednoduše a s podstatně menším počtem po- ; ruch provádět kontrolu funkčnosti, protože není třebapoužívat žádné mechanické kontakty. £

Další výhodná vytvoření vynálezu jsou předmětemzávislých nároků. s ?!

Ti Přehled obrázků na výkresech g

T £

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na pří-kladech provedení ve spojení s výkresovou částí, při- T čemž jsou popsána a vyobrazena jen některá možná prove- dění. í i. Ά

Na obr. 1 je schematicky znázorněno principiální | •Ύ schéma části pohonu. Obr. 2 zobrazuje další principiál- í/ ni schéma části pohonu. Na obr. 3 je znázorněno třetí principiální schéma části pohonu. Na obr. 4 je znázorně- ? no čtvrté principiální schéma části pohonu.

Na obr. 5 je schematicky znázorněný ventil.

Na všech obrázcích jsou označeny stejně působícíelementy shodnými vztahovými znaky. Příklady projedení vynálezu

Na obr. 1 je zobrazeno principiální schéma částipohonu, přičemž je zde znázorněna ta část, která zahr-nuje ústrojí pro řízení tlaku v ovládacím potrubí JL.

Jako médium pro přenos tohoto tlaku se zpravidla použí-vá olej, avšak je možné použít také jinou hydraulickoukapalinu nebo také plynné médium. Prostřednictvím to-hoto ovládacího potrubí 1_ je ovládán neznázorněný pra-covní válec, který otevírá nebo uzavírá příslušný, rov-něž neznázorněný plnicí ventil. Zpravidla je při plnémtlaku v ovládacím potrubí JL tento plnicí ventil otevře-ný a jakmile tlak poklesne, tento plnicí ventil se velmirychle uzavře.

Toto ústrojí pro řízení tlaku má tři do hydraulic-kého dvou ze tří zapojení navzájem spojené, konstrukčněshodně vytvořené ventily 2, 3 a 4. Přívodem 8 se do to-hoto ústrojí přivádí tlakový olej, dodávaný neznázorně-ným přepadem. Přitom se používají tlaky v oblasti kolem160 barů. Z přívodu 8 je olej pod tlakem přiváděn pro-střednictvím potrubí 10, které je opatřeno clonou í), doovládacího potrubí 1_, přičemž velikost clony 9 určujeprůtočné množství oleje. Další, clonou 11 opatřené po-trubí 12 přivádí menší množství oleje pod tlakem do po-trubí 13 kontrolního systému 14. Potrubí 13 napájí přesuzavírací orgán 15 hlídač 16 tlaku. Uzavírací orgán 15je zpravidla uzavřen jen tehdy, pokud se provádí revize 4 hlídače 16 tlaku. Hlídač 16 tlaku může mít napříkladpiezoelektrický měřicí člen, který pracuje bez mechar·nických kontaktů a proto prakticky nevyžaduje údržbu·Hlídač 16 tlaku je uveden v Činnost, pokud je kontrolo-vaný tlak menší než předem nastavená hodnota minimál-ního tlaku. V takovém případě vydá elektrický signálpro neznázorněné, nadřazené řídicí ústrojí celého zaří-zení, kde je tento signál dále zpracován.

Prostřednictvím tří dalších potrubí 20, 21 a 22,která jsou rovněž opatřena průtok omezujícími clonami17, 18 a 19, jsou z přívodu 8 napájeny tři magnetickyovládané ventily 25, 26 a 27. Na obr. 1 jsou zobrazenymagneticky ovládané ventily 25, 26 a 27 jako magnetickyvybuzované ventily, avšak při výpadku elektrické energienebo při jejím odpojení jsou magneticky ovládané venti-ly 25, 26 a 27 zatlačovány do druhé schematicky znázor-něné polohy prostřednictvím schematicky znázorněnýchpružin 28, 29 a 30. Jako magneticky ovládané ventily 25, 26 a 27 lze použít například sedlové ventily typuM-SEW6 firmy Mannesmann Rexroth G.m.b.H., D 8770 Lohra.M.. Ve znázorněné poloze protéká olej pod tlakem přesmagneticky ovládané ventily 25, 26 a 27 vždy do jedno-ho potrubí 31, 32 a 33, které vede vždy do jednoho,schematicky znázorněného poháněcího objemu 34, 35 a 36ventilů 2, 3 a 4. Poháněči objem 34 je přiřazen k ven-tilu 2, poháněči objem 35 je přiřazen k ventilu 3 a po-háněči objem 36 je přiřazen k ventilu 4. Vždy další vý-stup 37, 38 a 39 magneticky ovládaných ventilů 25, 26 a 27 je spojen prostřednictvím společného potrubí 40 sodtokem 41. V zakreslené poloze ventilů však olej vý-stupy 37, 38 a 39 neprotéká.

Ventily 2, 3 a 4 jsou vytvořeny jako dvojité ven-tily, přičemž mají vždy jeden sedlový ventil a jedenšoupátkový ventil. Jejich konstrukce bude blíže vy-světlena později v souvislosti s obr. 5. Ventily 2, 3a 4 jsou na obr. 1 znázorněny vždy s poháněcím objemem34. 35 a 36, který je pod tlakem. Pokud by mělo odpad-nout napájení olejem pod tlakem prostřednictvím přísluš-ných potrubí 31, 32 a 33, jsou ventily 2, 3 a 4 pro-střednictvím silných pružin 42, 43 a 44 zatlačeny dodruhé, na obr. 1 znázorněné spínací polohy. Tím se za-jistí, že ventily 2, 3 a 4 zaujmou definovanou spínacípolohu i v případě nějaké poruchy. Každý z ventilů 2., 3a 4 má kromě potrubí 31, 32 a 33, která napájejí pří-slušný poháněči objem 34, 35 a 36, čtyři další přípojkypro olejová potrubí. Ventil 2 má přípojky 45, 46, 47 a48. Ventil 3 má přípojky 49, 50, 51 a 52. Ventil 4 mápřípojky 53, 54, 55 a 56. Přípojka 45 ventilu 2 je spojena s ovládacím potru-bím 1. a prostřednictvím schematicky vyznačeného šoupát-kového ventilu je oddělena od přípojky 46. Přípojka 46je spojena prostřednictvím potrubí 60, ve kterém jeuspořádán zpětný ventil 61, s potrubím 13 kontrolníhosystému 14. Zpětný ventil 61 je uspořádán tak, že jemožné proudění oleje z kontrolního systému 14. Přípojka47 je spojena 3 odtokem 41. Mezi přípojkami 47 a 48 jeuvnitř ventilu 2 zakreslen spínací symbol pro sedlovýventil. Mezi těmito oběma přípojkami 47 a 48 není v té-to poloze sepnutí na obě strany možný průtok oleje, pro-tože na straně odtoku 41 panuje nižší tlak. Přípojka 48je spojena přes zpětný ventil 62 s potrubím 13 kontrol-ního systému 14. Zpětný ventil 62 připouští proudění oleje z kontrolního systému 14. Přípojka 49 ventilu 3 je spojena s ovládacím potru-bím 1 a je oddělena prostřednictvím naznačeného šoupát-kového ventilu od přípojky 50. Přípojka 50 je spojenas přípojkou 48 ventilu 2 a současně je spojena přes zpětný ventil 62 s kontrolním systémem 14. Přípojka 51 jespojena s odtokem 41. Mezi přípojkami 51 a 52 je v tétospínací poloze spojení uzavřeno prostřednictvím vyznače-ného sedlového ventilu. Přípojka 52 je spojena přeszpětný ventil 63 s potrubím 13 kontrolního systému 14.Zpětný ventil 63 připouští proudění oleje z kontrolníhosystému 14. Přípojka 53 ventilu 4 je spojena s ovládacím potru-bím 1 a je prostřednictvím vyznačeného šoupátkového ven-tilu oddělena od přípojky 54. Přípojka 54 je spojena spřípojkou 52 ventilu 3 a současně je spojena přes zpět-ný ventil 63 s kontrolním systémem 14. Přípojka 55 jespojena s odtokem 41. Mezi přípojkami 55 a 56 je v té-to spínací poloze spojení uzavřeno prostřednictvím vy-značeného sedlového ventilu. Přípojka 56 vyústuje předzpětným ventilem 61 do potrubí 60, takže přípojka 56 jeprostřednictvím tohoto zpětného ventilu 61 funkčně spo-jena s kontrolními systémem 14.

Schéma podle obr. 2 se liší od obr. 1 jen tím, žepotrubí 10 a clona 9 jsou nahraženy třemi potrubími 70,71 a 72. Výhody tohoto uspořádání budou uvedeny později.Potrubí 70 spojuje potrubí 31 s přípojkou 45 ventilu 2a současně s ovládacím potrubím 1^. Do potrubí 70 je za-montován zpětný ventil 73, který umožňuje proudění ole-je z potrubí 31 ve směru k ovládacímu potrubí JL, přičemž množství proudícího oleje je rovněž omezeno clonou 74,uspořádanou v potrubí 70. Potrubí 71 spojuje potrubí 32.s přípojkou 49 ventilu 3 a současně s ovládacím potru-bím 1. Do potrubí 71 je zamontován zpětný ventil 75 aclona 76, což umožňuje proudění oleje z potrubí 32 vesměru k ovládacímu potrubí 1.. Potrubí 72 spojuje potru-bí 33 s přípojkou 53 ventilu 4 a současně s ovládacímpotrubím 1.. Do potrubí 72 je zamontován zpětný ventil77 a clona 78, což umožňuje proudění oleje z potrubí 33ve směru k ovládacímu potrubí I_.

Schéma podle obr. 3 odpovídá schématu podle obr. 2,jen magneticky ovládané ventily 25, 26 a 27 zaujímajídruhou spínací polohu a v důsledku toho tuto polohuzaujímají i jimi ovládané ventily 2, 3 a 4. Magnetickyovládané ventily 25, 26 a 27 jsou zde znázorněny v ta-kové spínací poloze, do které byly zatlačeny příslušný-mi pružinami 28, 29 a 30, pokud elektrická energie provybuzení magnetů má výpadek nebo se odpojí. Tři potrubí31, 32 a 33 jsou prostřednictvím magneticky ovládanýchventilů 25, 26 a 27 a prostřednictvím potrubí 40 odleh-čena od tlaku oleje ve směru do odtoku 41, čímž se vy-prázdní také tři poháněči objemy 34, 35 a 36 a pružiny42, 43 a 44 zatlačí ventily 2, 3 a 4 do spínací polohy,která je znázorněna na obr. 3.

Schéma podle obr. 4 znázorňuje možný provozní stavzařízení. Ventily 3 a 4 jsou zapojeny jako na obr. 2,ventil 2 je zapojen jako na obr. 3. Tuto polohu venti-lu 2 lze vytvořit záměrně odpojením energie pro magne-tické vybuzování příslušného magneticky ovládaného ven-tilu 25, čímž, jak to již bylo popsáno, je poháněči ob- 8 jem 34 zbaven tlaku, což má za následek, že pružina42 zatlačí ventil 2 do znázorněné spínací polohy,avšak je rovněž možné, že došlo ke skutečné poruše,pokud je například přerušen přívod elektrického prou-du. Záměrné odpojení energie se uskuteční napříkladtehdy, pokud se^provést funkční kontrola ventilu 2.

Na obr. 5 je schematicky znázorněn ventil 2, při-čemž ventily 3 a 4 jsou z hlediska konstrukčního pro-vedeny stejně. Spínací poloha je zde shodná jako naobr. 2. Ventil 2 je uspořádán ve válcovém vrtání 80hydraulického bloku, v němž jsou upraveny i ventily3 a 4. Potrubí 31 vede do poháněcího objemu 34. Tlakoleje v poháněcím objemu 34 působí na píst 81, kterýje posuvně uspořádán ve vrtání 80. Píst 81 je vytvořenz jednoho kusu a má dvě těsnicí místa, to je těsnicíhranu 82, která spolupracuje s hranou 83 vrtání 80,pokud se píst 81 pohybuje směrem vzhůru, a těsnicísedlo 84. Ventil 2 má v souladu s tím v horní částišoupátkový ventil s těsnicí hranou 82 mezi přípojkami45 a 46 a ve spodní části má sedlový ventil s těsnicímsedlem 84 mezi přípojkami 47 a 48. Při otevírání venti-lu 2, tedy když se pohybuje píst 81 směrem vzhůru, jevýhodné, když přechod hrany 83 těsnicí hranou 82 způ-sobí otevření šoupátkového ventilu bez podstatné změnyobjemu, které by mohlo vést v sousedících objemech apotrubích k nepřípustnému kolísání tlaku a tím i k chy-bám v činnosti obvodu. Ve spodní části výkresu je zná-zorněna pružina 422, která po poklesu tlaku v poháněcímobjemu 34 přesune píst 81 směrem vzhůru do definovanéotevřené polohy. Pružina 42 se přitom opírá o schema-ticky zakreslený unášeč 85. 9 V dalším je provedeno vysvětlení funkce ve spoje-ní s obr. 1. Ventily 2, 3 a 4 a magneticky ovládanéventily 25, 26 a 27 pracují bez poruchy a ovládací po-trubí 1^ je pod tlakem, takže napájecí ventil je otev-řen. Je zajištěn bezporuchový normální provoz. Olej jeudržován v ovládacím potrubí 1_ pod tlakem z přívodu 8prostřednictvím potrubí 10. Zde vznikající tlak je voblasti kolem 160 barů. Utěsnění ovládacího potrubí 1^proti odtoku 41 je zajištěno, přičemž jsou k tomu použi-ta dvě sériově zapojená těsnicí místa. První těsnicímísto je š:>upátkový ventil, který je například upravenmezi přípojkami 45 a 46 ve ventilu 2, a v sérii zapo-jené druhé těsnicí místo je tvořeno vždy sedlovým ven-tilem, upraveným například mezi přípojkami 56 a 57 veventilu 4. Sedlový ventil musí odolávat také plnémutlaku, který se vytváří ve směru od kontrolního systému14. Pro takové vysoké tlaky se s výhodou používá sedlo-vý ventil, protože u tohoto typu ventilu nepřináší pří-padný rozklad oleje žádné negativní účinky na funkčníchování ventilu. Šoupátkový ventil není nikdy tak vy-soko namáhán, takže ani zde není třeba mít obavy z ne-gativního působení případného rozkladu oleje. Kontrolnísystém 14 je kontrolován hlídačem 16 tlaku, který jeuveden v činnost teprve tehdy, pokud je tlak nižší nežstanovená prahová hodnota, kdy vydá signál. U provedení podle obr. 2 je ovládací potrubí 1_ zá-sobováno tlakovým olejem potrubími 70, 71 a 72. Totouspořádání má tu výhodu, že při nárůstu tlaku oleje vtomto hydraulickém zařízení se neztrácí žádný olej úni-kem do odtoku 41. Mimoto mohou být potrubí 70, 71 a 72,jak je to znázorněno na obr. 5, s výhodou upravena uvnitř 10 ventilů 2., 3 a 4, čímž odpadají přídavná potrubí, srou-bení a těsnicí místa, což dále zvyšuje spolehlivost. V ostatním odpovídá funkce zařízení podle obr. 2 zaří-zení podle obr. 1.

Na obr. 3 je znázorněno zařízení v tak zvané polo-ze "fail safe". Magneticky ovládané ventily 25, 26 a 27a ventily 2, 3 a 4 jsou ve své klidové poloze. V tétopoloze protéká olej pod tlakem z ovládacího potrubí _1do odtoku 41, a to jak potrubím, které spojuje ovláda-cí potrubí JL s přípojkou 45 ventilu 2_, tak i odpovída-jícími potrubími, která vedou k přípojkám 49, případně53 ventilů 3, případně 4, a v sérii zapojeným druhýmsedlem ventilu. Napájecí ventil se uzavírá s vysokouspolehlivostí, takže turbina, která je napájena přesplnicí ventil podle vynálezu, nemůže dosáhnout žádnéhonekontrolovaného provozního stavu. Prostřednictvím zpět-ných ventilů 61, 62 a 63 uniká současně tlak z kontrol-ního systému 14, takže také hlídač 16 tlaku hlásí nanadřazený řídicí systém zařízení, že tato jednotka jebez tlaku. Této polohy "fail safe" se dosáhne vždy,protože pružiny 42, 43 a 44 ventilů 2, 3 a 4 a pružiny28, 29 a 30 magneticky ovládaných ventilů 25, 26 a 27mají vysokou mechanickou silovou rezervu, která zatla-čí uvedené ventily spolehlivě do znázorněné polohy, po-kud tlak oleje je celkově snížen nebo pokud vzhledem kodpojení není ovládán. Ústrojí pracuje dokonale, pokud jsou všechny ven-tily 2, 3 a 4 a všechny magneticky ovládané ventily 25,26 a 27 plně funkce schopné, jak bylo až dosud popiso-váno. Může však dojít i k takovému případu, že jednakonstrukční skupina této jednotky vypadne. I v tomto 11 případě je však zajištěna dokonalá funkčnost pohonu,jak je to patrno z obr. 4. Tlak v ovládacím potrubí_1 je udržován i po odstavení ventilu 2, takže plnicíventil zůstane otevřen. Jen tlak v kontrolním systému14 je zpětným ventilem 62 poněkud snížen, protože plně-ní potrubím 12 je příliš nízké, aby bylo možné udržetplný tlak, pokud se jeden ze zpětných ventilů 61, 6j2a 63 otevře. V tomto případě ohlásí hlídač 16 tlakupokles tlaku v kontrolním systému 14, který se pova-žuje za důkaz poruchy v zařízení. Proto je nutná kon-trola celého ústrojí a jeho konstrukčních prvků, kte-rá má vést k vyhledání defektních součástí a k jejichopravě. V průběhu této údržby je zajištěn průběžný bez-poruchový provoz celého pohonu.

Obdobně je možné provádět i předběžně plánovanéúdržbové práce, a to tak, že se postupně záměrně od-staví vždy jeden z ventilů 2, 3 a 4 prostřednictvímodpovídajícího magneticky ovládaného ventilu 25, 26a 27 a provede se samostatná dílčí funkční kontrola,aniž by se tím nepříznivě ovlivnil provoz celého po-honu. Z uvedeného je patrno, že ústrojí lze z hlediskaprovozu zařadit srovnatelně vysoko.

Pokud však dojde k tomu, že jsou narušeny dvěvětve celého ústrojí, například ventil 2 a magnetickyovládaný ventil 26, je ventil 2 a ventil 3 zatlačendo své klidové polohy, a tlak v ovládacím potrubí 1je prostřednictvím potrubí, které spojuje přípojku 49ventilu 3 s ovládacím potrubím χ, zcela odbourán vesměru k odtoku 41. V důsledku toho je plnicí ventiluzavřen a teprve po odstranění příslušné poruchy nebo 12 poruch je možné ústrojí opět uvést do provozu. V takovém případě ohlásí také hlídač 16 tlaku velký poklestlaku v kontrolním systému 14, takže nadřazené řídicíústrojí celého zařízení může zajistit odstavení celé-ho zařízení.

Claims (7)

1. PV £3 35"- 90 13 PATENTOVÉ

   t / N A R O K-Y

   1. Pohon plnicího ventilu^s hydraulicky tlakověovládaným ovládacím potrubím a s ústrojím pro řízenítlaku v ovládacím potrubí, které má tři navzájem dohydraulického dvou ze tří zapojení spojené ventily,vyznačující se tím, že prostřednictvím tohoto ústrojíje tlakem ovladatelný kontrolní systém (14), že poklestlaku v kontrolním systému (14) je zaznamenatelný pro-střednictvím čidla, a že spojovací potrubí mezi venti-ly (2, 3, 4) a kontrolním systémem (14) jsou opatřenavždy jedním zpětným ventilem (61, 62, 63), umožňujícímprůtok ve směru k ventilu (2, 3, 4).
2. 2, Pohon podle nároku 1, vyznačující se tím, žekaždý ze tří ventilů (2, 3, 4) je hydraulicky ovlada-telný a že pro hydraulické ovládání je upraven vždy je-den magneticky ovládaný ventil (25, 26, 27), který jespojen s příslušným ventilem (2, 3, 4),
3. 3, Pohon podle nároku 1, vyznačující se tím, žeovládací potrubí (1) je ovladatelné tlakem prostřed-nictvím přímého, clonou (9) opatřeného potrubí (10).
4. 4. Pohon podle nároku 2, vyznačující se tím, žeovládací potrubí (1) je spojeno vždy jedním obtokovýmpotrubím s příslušným spojem mezi magneticky ovláda-ným ventilem (25, 26, 27) a ventilem (2, 3, 4) a žetato obtoková potrubí mají vždy jeden zpětný ventil(73, 75, 77), umožňující průtok ve směru k ovládacímupotrubí (l) a vždy jednu clonu (74, 76, 78) pro omeze-ní průtoku. 14
5. 5. Pohon podle nároku 4, vyznačující se tím, žeobtokové potrubí je uspořádáno uvnitř příslušného ven-tilu (2, 3, 4).
6. 6. Pohon podle nároku 1 nebo 2, vyznačující setím, že každý z ventilů (2, 3, 4) je vytvořen jakodvojitý ventil se společným pístem (81), že píst (81)má na jedné straně těsnicí hranu (82), která je částíšoupátkového ventilu, a na druhé straně těsnicí sedlo(84), které je součástí sedlového ventilu, a že ventily(2, 3, 4) jsou navzájem spojeny tak, že ve vybuzenémstavu jsou vždy jeden šoupátkový ventil a jeden sedlo-vý ventil zapojeny za sebou, přičemž sedlový ventil je vždy přivrácen k odtoku (41).
7. 7. Pohon podle nejméně jednoho z předcházejícíchnároků, vyznačující se tím, že ústrojí pro řízení tla-ku a magneticky ovládané ventily (25, 26, 27) jsou spo-jeny do monolitického hydraulického bloku a že spojova-cí potrubí jsou zapuštěna do tohoto bloku