DE1500249C

DE1500249C - Drive for quick actuation of Ven valves or the like

Info

Publication number: DE1500249C
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Ing Schwarz Hans Dipl Ing Dlugos HansGeorg Dipl Ing 8520 Erlangen Haack Paul Dipl Ing 8502 Zirndorf Warsewa Gerhard 8500 Nürnberg Lanzendorfer Gerhard 8651 Burghaig Stoll
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-07-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb zur Schnellbetätigung von Ventilen od. dgl. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für die Schnellbetätigung von Armaturen nach Art von Schnellschlußventilen in Kraftanlagen oder anderen, ähnlichen Bedingungen unterworfenen Geräten und Vorrichtungen. Bei Dampfturbinen sind vielfach Schnellschlußarmaturen erforderlich, die beim Eintreten ungünstiger oder gefährlicher Betriebszustände die Kraftmaschine schützen und Leitungen für zu- und abströmenden Dampf schnell abzusperren gestatten. Vielfach bestellt dabei der Wunsch einer Verwendung elektrischer Antriebe für die Ventile. Dabei muß man aber mit einer durch die Antriebsart bedingten verhältnismäßii> langen Schließzeit rechnen. Darüber hinaus ist die Sicherheit des Ventilschließens, auf die es beim Schnellschlußventil gerade ankommt, aber durch den elektrischen Antrieb in Frage gestellt, da im Gefahrenfall mit Stromausfall zu rechenen ist.The invention relates to a drive for quick actuation of valves or the like. The invention is of particular importance for the quick actuation of fittings in the manner of quick-closing valves in power plants or other devices and devices subject to similar conditions. at Steam turbines are often required to use quick-acting fittings, which are more unfavorable or dangerous when they occur Operating states protect the engine and lines for inflow and outflow Allow steam to be shut off quickly. In many cases, there is a desire to use electrical power Drives for the valves. In doing so, however, one has to work with a proportional ratio determined by the type of drive expect a long closing time. In addition, the safety of valve closing is important when Quick-closing valve just arrives, but is called into question by the electric drive, as in the event of danger is to be expected with a power failure.

Es ist an sich bekannt, zur Schnellauslösung Antriebe zu verwenden, bei denen motorisch oder durch Muskelkraft die zur Auslösung erforderliche Energie gespeichert und damit ein Betätigungsorgan gespannt und nach Erreichen seiner Endlage verriegelt wird. Durch eine geeignete Ausklinkeinrichtung läßt sich die Verriegelung lösen, so daß die gespeicherte Energie frei wird, indem z. B. eine vorher gespannte Feder das Betätigungsorgan mit hoher Geschwindigkeit in die Ruhestellung zurückführt.It is known per se to use drives for quick release in which motorized or by Muscle strength stores the energy required for triggering and thus tensioned an actuator and is locked after reaching its end position. By means of a suitable notching device, release the lock so that the stored energy is released by z. B. a previously tensioned spring returns the actuator to the rest position at high speed.

Derartige Antriebe weisen aber den Nachteil auf, daß die Verriegelung erst in der Endstellung möglich ist, daß. also die Schnellbetätigung während des Spannvorganges unterbleiben muß. Wenn man also damit rechnen muß, daß ein Gerät zwei- oder mehrmals hintereinander in kurzem zeitlichem Abstand zu betätigen ist, so ist man gezwungen, den Spannvorgang in entsprechend rascher Weise vorzunehmen. Bei Geräten mit großen Verstellkräften wird aber ein solcher Antrieb umfangreich und kostspielig und erfordert vor allem einen Motor hoher Leistung. Demgegenüber ist es wünschenswert, mit möglichst geringer Antriebsleistung auszukommen und die Öffnungszeit demgemäß beliebig erstrecken zu können.However, such drives have the disadvantage that locking is only possible in the end position is that. so the quick actuation must be omitted during the tensioning process. So if you can must expect that a device will close two or more times in a short time interval is actuated, one is forced to undertake the clamping process in a correspondingly rapid manner. In the case of devices with large adjustment forces, however, such a drive is extensive and expensive and required especially a high-powered engine. In contrast, it is desirable to use as little as possible To get along with drive power and accordingly to be able to extend the opening time as desired.

Demgegenüber ist aber schon ein elektromotorisch angetriebenes Schnellschlußventil bekanntgeworden, bei dem ein Schneckenrad mittels einer lösbaren Sperrung festgelegt ist und eine vom Motor über ein Vorgelege angetriebene Schnecke sich an dem Schneckenrad hochschraubt und dabei das Ventil anhebt. Dabei verliert durch Lösen der Sperrung die Schnecke ihre Stütze an dem Schneckenrad und das Ventil wird durch den Druck einer Schließfeder wieder geschlossen. Das Betätigungsglied ist also aus jeder Stellung des Spannvorganges heraus ausklinkbar. In contrast, an electric motor-driven quick-action valve has already become known, in which a worm wheel is fixed by means of a releasable lock and one from the motor via a Countershaft driven worm screws itself up on the worm wheel and thereby the valve raises. By releasing the lock, the worm loses its support on the worm wheel and that The valve is closed again by the pressure of a closing spring. So the actuator is off can be disengaged in any position of the clamping process.

Die Erfindung geht von einem solchen Antrieb aus, der ein vorzugsweise elektromotorisch gegen Federkraft zu spannendes ausklinkbares Betätigungsglied enthält, dessen Ausklinkvorrichtung in eine der Abstützung beim Spannvorgang dienende Arretiervorrichtung derart in einem diese lösenden Sinne eingreift, daß das Betätigungsglicd in jeder Stellung des Spannvorganges ausklinkbar ist.The invention is based on such a drive, which is preferably an electric motor against spring force contains to be tensioned releasable actuator, the release device in one of the support the locking device serving during the tensioning process engages in a releasing sense, that the actuator can be disengaged in any position of the clamping process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung dieses Prinzips die Schncllauslösung zu verbessern und ein Bewegungssystem mit möglichst geringer Massenträgheit und geringer Reibungskraft zu schaffen.The invention is based on the task of making use of this principle to achieve quick release and improve a movement system with the lowest possible inertia and low frictional force to accomplish.

Die Erfindung besteht darin, daß eine über ein Getriebe angetriebene Spindel, die mit einer das zu verstellende Teil, z. B. einen Drehschieber, verstellenden Zugstange über ein auf der Spindel frei drehbares, aber in axialer Richtung mit derselben fixiertes Zwischenstück verbunden ist, eine in axialer Richtung unbewegliche Spindelmutter mit einer sich gegen das Zwischenstück abstützenden, die Spindelmutter umschließenden Druckfeder trägt, und die SpindelmutterThe invention consists in that a spindle driven by a transmission, which is connected to the adjusting part, e.g. B. a rotary valve, adjusting pull rod via a freely rotatable on the spindle, but is connected in the axial direction with the same fixed intermediate piece, one in the axial direction immovable spindle nut with a supporting against the intermediate piece, enclosing the spindle nut Compression spring carries, and the spindle nut

ίο in ihrem Außenbereich mit Zahnlücken oder anderen Aussparungen versehen ist, in die die Ausklinkvorrichtung mit Nasen, Bolzen, Riegeln u. dgl. verriegelnd eingreift.ίο in their outer area with tooth gaps or others Recesses are provided in which the release device is locked with lugs, bolts, latches and the like intervenes.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, die in Anbetracht ihrer großen zu bewegenden Massen für große Ventile eine Schnellbetätigung nur bedingt zulassen und in ihrer Anwendung meist auf kleinere Armaturen beschränkt werden müssen, ermöglicht die Erfindung eine Schnellbetätigung, die auch für große Ventile verwendbar ist und sich auch für Drehschieber eignet, die durch ihre besondere Antriebsart bedingt bisher durch die damit verbundene lange ,-Sehließzeit als Schnellschlußarmaturen nicht immer. v· den an sie gestellten Erfordernissen entsprechen. Dem Wunsch, als Schnellschlußarmaturen Drehschieber zu verwenden, um auf diese Weise in den Entnahmeleitungen von Dampfturbinen durch die höhere Dichtungsmöglichkeit der Drehschieber einen hohen Schutz gegen zurückströmendes Wasser zu bieten, kann durch die Erfindung nunmehr nachgekommen werden, denn der den Drehschiebern bisher anhaftende Nachteil eines solchen Verstellweges muß nun nicht mehr auch eine lange Schließzeit bedeuten. Das Bewegungssystem weist eine geringe Massenträgheit bei kleinen Reibungskräften auf.In contrast to the known arrangements, which, in view of their large masses to be moved, only permit quick actuation to a limited extent for large valves and which usually have to be limited to smaller fittings in their application, the invention enables quick actuation that can also be used for large valves and itself is also suitable for rotary valves, special by its Power unit due date due to the associated long - Sehließzeit as a quick-closing valves not always. v · correspond to the requirements placed on them. The desire to use rotary valves as quick-acting valves in order to offer a high level of protection against backflowing water in the extraction lines of steam turbines through the higher sealing possibility of the rotary valve, can now be met by the invention, because the disadvantage of such that previously attached to rotary valves Adjustment path no longer has to mean a long closing time. The movement system has a low mass inertia with low frictional forces.

Hierzu trägt vor allem der Umstand bei, daß die Arretiervorrichtung durch die Spindelmutter, die in ihrem Außenbereich mit Zahnlücken oder anderen Aussparungen versehen ist, selbst gebildet wird, die sich entsprechend klein und mit geringer Masse ausgestalten läßt. Beim Ausklinken zur Schnellauslösung kann sich die Spindelmutter sogleich in rasche Rotationsbewegung setzen, wobei sich die Druckfeder unmittelbar gegen die Spindelmutter einerseits und das Zwischenstück andererseits abstützt. Außerdem ergibt sich so eine raumsparende Anordnung, da Zwischenstück und Spindelmutter nur einen verhältnismäßig geringen Durchmesser aufweisen und der Raum zwischen diesen Teilen durch Einbringen der Druckfeder günstig genutzt wird.This is mainly due to the fact that the locking device by the spindle nut, which in its outer area is provided with tooth gaps or other recesses, itself is formed, the can be designed correspondingly small and with a low mass. When notching for quick release the spindle nut can immediately start rotating, with the compression spring moving directly supported against the spindle nut on the one hand and the intermediate piece on the other hand. Also results such a space-saving arrangement, since the intermediate piece and spindle nut only have one relatively have small diameter and the space between these parts by introducing the Compression spring is used favorably.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention emerge from the subclaims.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The figure shows an embodiment in its essential parts for the invention in a greatly simplified schematic representation.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Schnellschlußventil, das in Gestalt eines Drehschiebers 1 ausgebildet -ist. Eine Zugstangc 2 wird über das Zwischenstück 3 durch die Kraft der Feder 4 in die gezeichnete Ruhelage gedrückt, die beim Schnellschlußventil die Schließstellung ist.In the illustrated embodiment, there is a quick-acting valve that is in the form a rotary valve 1 -is formed. A tie rod c 2 is pressed via the intermediate piece 3 by the force of the spring 4 into the rest position shown, which is the closed position of the quick-acting valve.

Zum öffnen des Ventils dient ein Spindelantrieb, der sowohl vom Elektromotor 5 als auch vom Handrad 6 über ein Getriebe 7 auf die Spindel 8 einwirkt. Die zugehörige Spindelmutter 9 trägt an ihremA spindle drive is used to open the valve, which is operated by both the electric motor 5 and the handwheel 6 acts on the spindle 8 via a gear 7. The associated spindle nut 9 carries on her

Außenrand bei 10 eine Zahnung oder ist dort mit Bohrungen versehen, in welche Verriegelungsstifte 11 od. dgl. eingreifen. Wenn jetzt durch Drehen am Flandrad 6 oder durch Einschalten des Motors 5 die Spindel 8 in Umdrehung versetzt wird, so stützt sich diese gegen die festgehaltene Spindelmutter 9 ab und zieht das Zwischenstück 3 unter Zusammendrücken der Feder 4 zur Spindelmutter hin. Damit verschiebt sich die Zugstange 2, das Drehschieberventil 1 wird allmählich geöffnet. Bei Erreichen der Endstellung kann in üblicher Weise der Motor von einem Endschalter aus abgeschaltet werden.Outer edge at 10 a toothing or is provided there with bores into which locking pins 11 or the like intervene. If now by turning the Flandwheel 6 or by switching on the motor 5 the Spindle 8 is set in rotation, so this is supported against the held spindle nut 9 and pulls the intermediate piece 3 towards the spindle nut while compressing the spring 4. So that moves the pull rod 2, the rotary slide valve 1 is gradually opened. When reaching the end position the motor can be switched off by a limit switch in the usual way.

Das Schnellschlußorgan ist nicht,nur bei Erreichen der Endlage, sondern auch während des Öffnungsvorganges in jeder Stellung betriebsbereit. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Ausklinken auf elektrischem Wege mittels eines Elektromagneten 12, dessen Anker 13 im Ruhezustand durch die Kraft der Druckfeder 14 herausgezogen ist. Wenn der Elektromagnet 12 anspricht, wird der Anker 13 und damit die Verriegelungsvorrichtung 11 bewegt, so daß die Verriegelung nicht mehr im Eingriff mit der Verzahnung 10 der Spindelmutter 9 steht. Die Spindelmutter 9 kann sich also jetzt frei drehen, so daß durch Entspannen der Druckfeder 4 das Drehschieberventil 1 in die Ruhelage zurückkehrt.The quick-closing device is ready for operation not only when the end position is reached, but also in every position during the opening process. In which The illustrated embodiment, the notching takes place electrically by means of an electromagnet 12, the armature 13 of which is pulled out by the force of the compression spring 14 when at rest. When the electromagnet 12 responds, the armature 13 and thus the locking device 11 is moved, so that the lock is no longer in engagement with the toothing 10 of the spindle nut 9. the Spindle nut 9 can now rotate freely, so that the rotary slide valve is released by relaxing the compression spring 4 1 returns to the rest position.

Die Auslösung kann bei Verwendung eines Elektromagneten nach dem Arbeitsstrom-, bevorzugt jedoch nach dem Ruhestromprinzip erfolgen.Triggering can be preferred when using an electromagnet after the working current however, take place according to the closed-circuit principle.

Im Interesse der Sicherheit der Auslösung kann gegebenenfalls eine hydraulische oder pneumatische Betätigung vorteilhafter sein. Bei ölhydraulischer Auslösung läßt sich nämlich der Steueröldruck von der Üldrucksteuerung der Turbine herleiten oder in geeigneter Weise hiermit verknüpfen, insbesondere mit dem Öldruck-Steuersystem, das den Turbinen-Schnellschluß an sich einleitet.In the interests of the safety of the triggering, a hydraulic or pneumatic system can be used Actuation be more beneficial. In the case of hydraulic release, the control oil pressure can be from derive the oil pressure control of the turbine or link it in a suitable manner, in particular with the oil pressure control system, which initiates the turbine overrun by itself.

Dieses Prinzip ist nicht nur auf die Anwendung von Sicherheitsarmaturen beschränkt, sondern hat ganz allgemein überall dort Bedeutung, wo es, wie vornehmlich in Fällen von Gefahr, auf eine rasche Auslösung ankommt. So ist die Erfindung beispielsweise sinngemäß bei der Verstellung von Sicherheitsstäben in Reaktor-Anlagen anzuwenden wie auch überall dort, wo elektromotorische Stellantriebe wünsehenswert erscheinen, aber bisher hydraulischen und pneumatischen Stellmotoren unterlegen waren.This principle is not only limited to the use of safety fittings, but has in general, wherever it is important, as mainly in cases of danger, at a rapid pace Triggering matters. Thus, for example, the invention can be used analogously in the adjustment of safety bars in reactor systems wherever electromotive actuators seem desirable, but so far hydraulic and pneumatic servomotors were inferior.

Claims

Patent claims:

1. Drive for quick actuation of 'valves ίο or the like, with a preferably electric motor against spring force to be released release actuator, the release device in one of the support during the clamping process serving locking device in such a way in a this releasing Meaning that the actuating member can be disengaged in any position of the clamping process, characterized in that a spindle (8) driven by a gear mechanism (7), which with one the part to be adjusted, z. B. a rotary valve (1), adjusting tie rod (2) via a freely rotatable on the spindle (8), but in an axial direction Direction with the same fixed intermediate piece (3) is connected, one immovable in the axial direction Spindle middle (9) with a spindle middle which is supported against the intermediate piece (3) (9) surrounding compression spring (4) carries, and the spindle nut (9) in its outer area is provided with tooth gaps or other recesses (10) in which the notching device with Lugs, bolts, bolts (11) and the like. Engages in a locking manner.

2. Drive according to claim 1, characterized in that the release device by a electromagnetic release device, in particular according to the closed-circuit principle, is formed.

3. Drive according to claim I, characterized in that when the release device is formed as an oil-hydraulic release device, the control oil pressure with the control oil circuit of a is related by a valve to be secured engine.

1 sheet of drawings