DD222949A5 - ADJUSTABLE SHOCK AND VIBRATION INSULATOR FOR CARDANICALLY POSTERED SYSTEMS WITH LARGE MASS - Google Patents
ADJUSTABLE SHOCK AND VIBRATION INSULATOR FOR CARDANICALLY POSTERED SYSTEMS WITH LARGE MASSInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Armatur, die in Rohrleitungen, in denen ein gasfoermiges oder fluessiges Medium wie Gas, Dampf, Wasser oder Oel stroemt, eingesetzt werden kann. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Armatur und deren Stellantrieb vor Ueberlastung zu schuetzen, besteht die Aufgabe darin, bei Armaturen trotz beengter Einbauverhaeltnisse die Armaturensteifigkeit soweit herabzusetzen, dass die entstehenden Ueberhoehungsmomente auf ein beherrschbares Mass reduziert werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass zwischen der Uebergangsbuchse und der Spindelmutter ein Zwischendeckel und ein Federelement, vorteilhafterweise bestehend aus Tellerfedern und Ringen, vorgesehen sind und dass die Uebergangsbuchse und der Zwischendeckel in Laengsrichtung der Spindel verschiebbar angeordnet sind. Fig. 3The invention relates to a fitting which can be used in pipelines in which a gaseous or liquid medium such as gas, steam, water or oil flows. While it is the aim of the invention to protect the valve and its actuator from overloading, the task is to reduce the valve rigidity of valves in spite of cramped installation conditions so far that the resulting overshoot torques are reduced to a manageable degree. According to the invention, the object is achieved in such a way that an intermediate cover and a spring element, advantageously consisting of disc springs and rings, are provided between the transition bush and the spindle nut and that the transition bushing and the intermediate cover are displaceably arranged in the longitudinal direction of the spindle. Fig. 3
Description
Berlin, den 10«7«1984Berlin, the 10 "7" 1984
63 569/25/2063 569/25/20
Armaturfitting
Die Erfindung betrifft eine Armatur« die in Rohrleitungen, in denen ein gasförmiges oder flüssiges Medium wie Gas* Dampf, Wasser oder Ol strömt« eingesetzt werden kann«The invention relates to a fitting "in pipes, in which a gaseous or liquid medium such as gas * steam, water or oil flows" can be used «
Derartige Armaturen sind durch einen elektromotorischen Stellantrieb fern zu bedienen« Die Armatur benötigt zu ihrer Betätigung eine translatorische Kraft (Ein·· und Ausfahren der Spindel), während der Stellantrieb eine Rotationsbewegung ausführt« Die Umwandlung des Drehmomentes in eine Axialkraft wird dreh eine kugelgelagerte Spindelmutter und ein in die Ventilspindel geschnittenes Trapezgewinde voll» zogen« Die Spindelbewegung in Schließrichtung der Armatur wird durch die auf die Ventilspindel aufgeschraubte, gesicherte Hubbegrenzungsmutter begrenzt«These valves are remotely controlled by an electromotive actuator. "The valve requires a translational force to actuate it (while the actuator is rotating). The conversion of the torque into an axial force turns a ball bearing spindle nut and a trapezoidal thread cut into the valve stem has fully "retracted" The spindle movement in the closing direction of the valve is limited by the secured stroke limiting nut screwed onto the valve stem «
Bei ArmatLren-Stellantriebe-Kombinationen mit erhöhter sicherheit stechnischer Bedeutung, zum Beispiel in Kernkraft«· werken, wird die festigkeitsmäßige Beherrschung verschiedener Störfälle gefordert« Ein Störfall besteht aus dem Versagen der Antriebsabsteuerung, d« h«, der Stellantrieb fährt die Hubbegrenzungsmutter mit seinem maximalen Drehmoment vermehrt um das aus den rotierenden Massen resultierende Schwungmoment auf die Spindelmutter« Die Höhe des Schwungmomentes beim Anfahren in die Hubbegrenzung bei gegebenem Stellantrieb ist eine Funktion der Armaturensteifig-In ArmatLren actuator combinations with increased safety of technical significance, for example in nuclear power plants, the strength-related control of various incidents is required. "An incident consists of the failure of the drive control, d" h ", the actuator drives the stroke limitation nut with its maximum Torque increases by the moment of inertia resulting from the rotating masses on the spindle nut. "The amount of moment of inertia when approaching the stroke limiter for a given actuator is a function of the valve rigidity.
keit. Das bekannte System besitzt eine sehr hohe Steifigkeit« Die sich ergebenden Anlaufkräfte und Momente können in vielen Fällen zu einer Zerstörung der Armatur und des Stellantriebes führen« '.>' ' '.ness. The known system has a very high rigidity "The resulting starting forces and moments can in many cases lead to a destruction of the valve and the actuator." '.' '' '.
Es ist das Ziel der Erfindung, die Armatur Und deren Stell« antrieb vor Überbelastung zu schützen·It is the object of the invention to protect the fitting and its actuator from overloading.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde» bei Armaturen trotz beengter Einbauverhältnisse die Armaturensteifigkeit soweit herabzusetzen, daß die entstehenden Überhöhung stnomente auf ein beherrschbares Maß reduziert werden«The invention is based on the object "in fittings despite cramped installation conditions to reduce the valve rigidity so far that the resulting elevation moments are reduced to a manageable degree"
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß derart gelöst, daß zwischen der Übergangsbuchse und der Spindelmutter ein Zwischendeckel und ein Federelement, vorteilhafterweise bestehend aus Tellerfedern und Ringen, vorgesehen sind> und daß die Übergangebuchee und der Zwischendeckel in Längsrichtung der Spindel verschiebbar angeordnet sind» Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß der Zwischendeckel an die Übergangsbuchse angeformt ist« Ebenso ist erfindungsgemäß, daß das Federelement aus Tellerfedern besteht« Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Federelement aus mehreren federnden, axial gegeneinander verschiebbaren Ringen besteht, die mit einander berührenden konischen Stirnflächen versehen sind* Darüber hinaus ist erfindungsgemäß, daß in einem Abstand oberhalbThe object is achieved in such a way that between the transition sleeve and the spindle nut an intermediate cover and a spring element, advantageously consisting of disc springs and rings, are provided> and that the Übergangebuchee and the intermediate cover are slidably disposed in the longitudinal direction of the spindle According to another embodiment of the invention, it is provided that the spring element consists of a plurality of resilient, axially displaceable against each other rings which are provided with touching conical end faces * According to the invention, that the spring element is formed of disc springs. In addition, according to the invention, that at a distance above
der Übergangsbuchse die Spindelmutter mit einem Anschlag versehen ist und daß auf der anderen Seite der Spindellagerung zwischen der Spindelmutter und dem Gehäuse ein weiteres, unteres Federelement vorgesehen ist« Erfindungsgemäß ist weiterhin« daß das Federelement von einem ringförmigen Federelement umgeben iet und daß das ringförmige Fedeelement auf seiner einen Stirnseite in einem Abstand von dem Zwischendeckel angeordnet iet und auf seiner anderen Stirnseite an einem mit der Spindelmutter verbundenen Anlaufring anliegt« Ebenso ist erfindungsgemäß, daßauf der anderen Seite des Anlauf ringes ein zusätzliches ringförmiges Federelement vorgesehen ist, das das weitere zwischen der Spindelmutter und dem Gehäuse vorgesehene Federelement umgibt und das unter Einhaltung eines Abstandes zwischen dem Anlaufring und dem Gehäuse angeordnet ist* Erfindungsgemäß ist auch, daß zwischen dem Anlauf ring und den ringförmigen Federelementen eine nicht federnde Anlaufbuchse vorgesehen ist«the transition sleeve, the spindle nut is provided with a stop and that on the other side of the spindle bearing between the spindle nut and the housing another, lower spring element is provided "According to the invention continues" that the spring element surrounded by an annular spring element iet and that the annular spring element on Its one end face arranged at a distance from the intermediate cover iet and rests on its other end face on a spindle connected to the spindle stop ring. Likewise, according to the invention, that on the other side of the starting ring an additional annular spring element is provided, the further between the spindle nut and The housing provided spring element surrounds and which is arranged in compliance with a distance between the thrust ring and the housing * According to the invention is also that between the starting ring and the annular spring elements a non-resilient bushing pre see is «
Bei einem Auftreten des angenommenen Störfalles fährt die Hubbegrenzungsmutter auf die Obergangsbuchse auf« Dadurch werden die Obergangsbuchse und der Zwisohendeckel axial verschoben und die Federelemente belastet« Die rotierende Übergangsbuchse reibt dabei an der Hubbegrenzungsmutter und an dem Zwischendeckel, Die auf diese Weise auftretenden Reibmomente und die Federkraft verzehren die eingeleitete Energie· Der Stellantrieb wird weich abgebremst» Die Größe der Bremsmomente ist durch eine geeignete Federauswahl einstellbar»When the assumed fault occurs, the stroke limiting nut moves onto the transition bushing. "This axially displaces the transition bushing and the intermediate cover and loads the spring elements." The rotating bushing rubs against the stroke limiting nut and the intermediate cover, the friction moments and the spring force occurring in this way consume the introduced energy · The actuator is softly braked »The size of the braking torques can be adjusted by a suitable spring selection»
Vorteile aus. Die Energie wird durch Reibung vernichtet, so daß nur kleine Federn benötigt werden» Die zur Energievernichtung notwendigen Elemente weisen ein kleines Einbau·· volumen af» Di© für den Normalbetrieb verwendeten Antriebsteile werden nicht beeinflußt« was bedeutet« daß die Spindel immer eine definierte Lage einnimmt und die Federelemente nicht durch Spindelkräfte im Normalbetrieb be«» anspracht werden«Advantages. The energy is destroyed by friction, so that only small springs are required »The elements required for energy destruction have a small installation ·· volume af» Di © used for normal operation drive parts are not affected «which means» that the spindle always a defined position and the spring elements are not applied by spindle forces in normal operation. "
spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden« Es zeigen:to be explained in more detail on the basis of the accompanying drawings «Show:
Fig· 2 bis 4: im Schnitt jeweils eine Armatur gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung«FIGS. 2 to 4 are sectional views of a fitting according to another embodiment of the invention.
Von der Armatur ist nur der obere Teil des Gehäuses 1 mit dem Antrieb für die Spindel 2 gezeigt. Diese Spindel 2 ist durch eine Spindelbohrung in dem Gehäuse 1 hindurchgeführt.Of the fitting, only the upper part of the housing 1 with the drive for the spindle 2 is shown. This spindle 2 is passed through a spindle bore in the housing 1.
An dem unteren Ende der Spindel 2 ist ein nicht dargestelltes Verschlußorgan befestigt« das bei einer translatorischen Bewegung der Spindel auf gehäuseseitige Dichtflächen gedrückt bzw« von diesen abgehoben wird* Die translatorische Bewegung wird auf die Spindel 2 über eine Spindelmutter 3 übertragen· Die Spindelmutter 3 und die Spindel 2 sind je-At the lower end of the spindle 2, an unillustrated closure member is attached "pressed on a housing side sealing surfaces in a translational movement of the spindle or is lifted off this * The translational movement is transmitted to the spindle 2 via a spindle nut 3 · The spindle nut 3 and the spindle 2 are each
wells mit einem miteinander in Eingriff stehenden Trapezgewinde versehen« An die Spindelmutter 3 ist seitlich ein Ansatz 4 angeformt« über den die Spindelmutter 3 innerhalb des Gehäuses 1 in zwei auf Abstand angeordneten Axial-Kugellagern 5 gelagert ist· Zur Begrenzung der Spindelbewegung in Schließrichtung der Armatur ist auf den Kopf der Spindel 2 eine Hubbegrenzungsmutter 6 aufgeschraubt und dort gesichert«provided with an intermeshing trapezoidal thread «to the spindle nut 3, a shoulder 4 is formed laterally« over which the spindle nut 3 is mounted within the housing 1 in two spaced thrust ball bearings 5 · To limit the spindle movement in the closing direction of the valve is screwed on the head of the spindle 2 a Hubbegrenzungsmutter 6 and secured there «
Ein nicht dargestellter elektromotorischer Stellantrieb greift über eine Übergangebuchse 7 an die Spindelmutter 3 an. Bei der erfindungsgemäßen Armatur ist die Übergangs·· buchse 7 mit der Spindelmutter 3 über eine Paßfeder 8 derart verbunden« daß die Obergangsbuchse 7 in Längsrichtung der Spindel 2 verschiebbar ist*An unillustrated electric motor actuator engages via a transition bushing 7 to the spindle nut 3. In the fitting according to the invention, the transition bushing 7 is connected to the spindle nut 3 via a key 8 such that the transition bushing 7 is displaceable in the longitudinal direction of the spindle 2.
Nach Fig« 1 ist zwischen der Obergangsbuchse 7 und dem Gehäuse 1 bzw« dem Ansatz 4 der Spindelmutter 3 ein Zwischendeckel 9 vorgesehen, der die Spindelmutter 3 und die Spindel 2 umgibt und der ebenfalls in Längsrichtung der Spindel 2 verschiebbar ist*According to FIG. 1, an intermediate cover 9 is provided between the upper bushing 7 and the housing 1 or the shoulder 4 of the spindle nut 3, which surrounds the spindle nut 3 and the spindle 2 and which is likewise displaceable in the longitudinal direction of the spindle 2.
Zwischen dem Zwischendeckel 9 und dem Gehäuse 1 bzw« dem Ansatz 4 der Spindelmutter 3 ist ein Federelement vorgesehen, das die Spindelmutter 3 umgibt« Dieses Federelement besteht nach Fig« 1 aus mehreren übereinanderliegenden Tellerfedern 10# Between the intermediate cover 9 and the housing 1 or «the approach 4 of the spindle nut 3, a spring element is provided which surrounds the spindle nut 3« This spring element consists of Fig. 1 of several superimposed disc springs 10 #
Bei dem angenommenen Störfall, bei dem der Stellantrieb sich nach der Beendigung des Schließvorganges nicht abge-In the case of the assumed fault, in which the actuator does not stop after the closure has been completed.
schaltet hat und weiterhin auf die Übergangebuchee 7 wirkt« werden die Übergangebuchee 7 und der Zwischendeckel 9 in Schließrichtung der Spindel 2 verschoben« Dadurch werden die Tellerfedern IO belastet, und die eich weiter drhhende Übergangebuchee 7 reibt an der Hubbegrenzungsmutter 6 und dem Zwischendeckel 9 solange, bis dreh das dabei auftretende Reibungsmoment die in die Übergangsbuchse 7 eingeleitete Energie des Stellantriebes abgebremst ist und der Stell·» antrieb zum Stillstand kommt«has switched on and continues to act on the Übergangebuchee 7 «the Übergangebuchee 7 and the intermediate cover 9 are moved in the closing direction of the spindle 2« This causes the Belleville washers IO charged, and the eich weiterghende Übergangebuchee 7 rubs against the Hubbegrenzungsmutter 6 and the intermediate cover 9, until the occurring friction torque decelerates the energy of the actuator introduced into the transition bushing 7 and the actuating drive comes to a standstill.
Bei der in Fig· 2 dargestellten Armatur wird die gleiche Wirkung erzielt wie bei der nach Fig« 1« Hier ist jedoch der Zwischendeckel 9 an die Übergangebuchee 7 angeformt und bildet deren obere Begrenzung« Die Übergangsbuchse 7 und der Zwischendeckel 9 stellen damit ein einteiliges Stück dar« Das Federelement ist bei dieser Ausbildung zwischen den Zwischendeckel 9 und die obere Stirnfläche der Spindelmutter 3 eingesetzt« Es wird dabei innen von der Spindelmutter 3 und außen von der Übergangsbuchse 7 be« grenzt«In the fitting shown in FIG. 2, the same effect is achieved as in the case of FIG. 1. Here, however, the intermediate cover 9 is formed on the transition brick 7 and forms the upper limit thereof. The transition bushing 7 and the intermediate cover 9 thus constitute a one-piece piece In this embodiment, the spring element is inserted between the intermediate cover 9 and the upper end face of the spindle nut 3. It is thereby bounded on the inside by the spindle nut 3 and on the outside by the transition bush 7.
In Fig« 2 ist das Federelement durch mehrere federnde Ringe 11 gebildet« Diese federnden Ringe 11 weisen konische Stirnflächen auf« an denen sie sich berühren« Die federnden Ringe 11 sind axial gegeneinander verschiebbar, wobei sie auf den konischen Stirnwänden derart gleiten* daß mindestens ein federnder Ring 11 in seinem Durchmesser gedehnt wird«In Fig. 2, the spring element is formed by a plurality of resilient rings 11. These resilient rings 11 have conical faces on which they contact each other. The resilient rings 11 are axially displaceable relative to each other, sliding on the conical end walls in such a manner that at least one elastic ring 11 is stretched in its diameter «
Die in Fig« 3 dargestellte Armatur unterscheidet eich von der nach Fig« 1 oder Fig« 2 dadurch, daß unterhalb des An»The fitting shown in Fig. 3 differs from that shown in Fig. 1 or Fig.
satzes 4 der Spindelmutter 3 ein weiteres« unteres Federelement 12 vorgesehen ist. Dieses untere Federelement 12 stützt sich auf dem Gehäuse 1 und an der Spindelmutter 3 ab. Für das untere und das obere Federelement werden gleiche Federtypen, zum Beispiel Tellerfedern (Fig. 1) oder federnde Ringe (Fig, 2), verwendet· Oberhalb der Obergangsbuchse 7 ist die Spindelmutter 3 mit einem Anschlag, zum Beipsiel einer Anschlagmutter 13, versehen·Satzes 4 of the spindle nut 3 is another «lower spring element 12 is provided. This lower spring element 12 is supported on the housing 1 and on the spindle nut 3. For the lower and the upper spring element are the same types of springs, such as disc springs (Fig. 1) or resilient rings (Fig, 2), used · Above the upper bushing 7, the spindle nut 3 with a stop, for example, a stop nut 13, provided
Die in Fig« 3 dargestellte Armatur wirkt in Schließrichtung in der gleichen Weise wie die Armatur nach den Fig· l oder 2« In Öffnungsrichtung wird auch das untere Federelement wirksam. In Offenstellung der Armatur wird die Spindelmutter 3 zur Entlastung der Stopfbuchse gegen einen Rücksitz im Verschlußdeckel des Gehäuses 1 gezogen· Die beschriebene Dämpfungseinrichtung verhindert auoh in dieser Richtung bei einem Versagen der Antriebsabsteuerung eine unzulässig hohe Belastung der Übertragungsteile· Die Spindelmutter 3 wird daher gegen das untere Federelement 12 gezogen· Nach Durchfahren des Abstandes s zwischen der Anschlagmutter 13 und der Obergangsbuchse 7 belastet db Spindeimutter 3 über die Anschlagmutter 13, die Obergangsbuchse 7 und den Zwischendeckel 9 auch die oberen Tellerfedern 10* Gleichzeitig entsteht ein Reibmoment zwischen der Übergangsbuchse 7 und dem Zwischendeckel 9» Die Federkräfte und das Reibmoment dämpfen das Stellantriebsmoment ab·The fitting shown in FIG. 3 acts in the closing direction in the same way as the fitting according to FIGS. 1 or 2. In the opening direction, the lower spring element also becomes effective. In the open position of the valve, the spindle nut 3 is pulled to relieve the stuffing box against a back seat in the cap of the housing 1 The described damping device prevents auoh in this direction in case of failure of the drive Absteuerel an excessive load of the transmission parts · The spindle nut 3 is therefore against the lower Spring element 12 is pulled · After passing through the distance s between the stop nut 13 and the transition bushing db spindle nut 3 on the stop nut 13, the transition bushing 7 and the intermediate cover 9 and the upper disc springs 10 * simultaneously creates a friction between the transition sleeve 7 and the intermediate cover 9 »The spring forces and the frictional torque dampen the actuator torque ·
Die bisher beschriebenen Armaturen sind für eine wegeabhängige Abschaltung des Stellantriebes einzusetzen· DieThe fittings described so far are to be used for a path-dependent shutdown of the actuator · The
Armatur nach Fig, 4 läßt sich für eine drehmomentabhängige Abschaltung verwenden« Das angewendete Dämpfungssystem arbeitet spindelkraftabhängig, wobei das Dämpfungsprinzip in öffnungs- und Schließrichtung gleich ist. Das Därapfungssystem umfaßt obere und untere ringförmige Federelemente 14; 15« die die durch die Tellerfedern IO gebildeten Federelemente umgeben« Die ringförmigen Federelemente 14; 15 sind durch Ringfedern mit konischen Stirnflächen gebildet« Mit der Spindelmutter 3 ist ein Anlaufring 16 verbunden, zu dessen beiden Seiten nicht federnde Anlafbuohsen 17 vorgesehen sind« An diesen Anlaufbüchsen 17 liegen die ringförmigen Federelemente 14; 15 an« Zum Anlaufring 16 und zum Zwischendeckel 9 ist jeweils ein Abstand s eingehalten« Die oberen und unteren Tellerfedern sind so ausgelegt, daß durch die im Normalbetrieb auftretenden Kräfte der Abstand s in beiden Richtungen einen Sicherheitsabstand nicht unterschreitet« 'Fitting according to Fig, 4 can be used for a torque-dependent shutdown «The applied damping system operates on spindle power, the damping principle in the opening and closing direction is the same. The stiffening system includes upper and lower annular spring members 14; 15 "surrounding the spring elements formed by the disc springs IO" The annular spring elements 14; 15 are formed by annular springs with conical faces «With the spindle nut 3, a stop ring 16 is connected to the two sides of non-resilient Anlafbuohsen 17 are provided« At this Anlaufbüchsen 17 are the annular spring elements 14; 15 to «to the stop ring 16 and the intermediate cover 9, a distance s is maintained in each case« The upper and lower plate springs are designed so that the forces occurring in normal operation, the distance s in both directions does not fall below a safety distance «'
Bei einem Versagen der Antriebsabsteuerung steigen die Spindelkräfte an, der Abstand s wird überbrückt, und es entsteht ein Reibmoment zwischen dem Anlaufring 16 und den Anlaufbuchsen 17, Gleichzeitig kommen die ringförmigen Federelemente 14; 15 zum Tragen« Das Reibmoment und die Kräfte auf die Tellerfedern und die ringförmigen Federelemente 14; 15 bremsen den Stellantrieb weich ab«In case of failure of the drive control, the spindle forces increase, the distance s is bridged, and there is a frictional torque between the stop ring 16 and the starting sleeves 17, at the same time come the annular spring elements 14; 15 to bear «The friction torque and the forces on the disc springs and the annular spring elements 14; 15 brakes the actuator softly «
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