DE2753770A1

DE2753770A1 - Betaetigungssystem fuer einen hydraulisch betaetigten schieber

Info

Publication number: DE2753770A1
Application number: DE19772753770
Authority: DE
Inventors: Robert Bernard Goodman
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1978-06-15
Also published as: GB1549536A; FR2373741A1; JPS5372222A; US4141533A

Description

Betätigungssystem für einen hydraulisch betätigten

Schieber

Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem für einen hydraulisch betätigten Schieber.

Gewisse Schieberanlagen erfordern eine zuverlässige, schnelle Betätigung sowie eine Notbetätigung, falls das Hauptbetätigungssystem versagen sollte, und Systeme zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit des Systems bei Bedarf. Die Betätigung dieser Schieber erfordert eine große Menge an Betätigungsfluid, das von einer Pumpe großer Kapazität geliefert wird, durch die

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die Größe und die Kosten der Anlage erhöht werden.

Ein Merkmal der Erfindung ist ein in sich abgeschlossenes Hydrauliksystem, das einen Hydrospeicher enthält, so daß die Pumpengröße klein gehalten werden kann. Ein weiteres Merkmal ist ein Notreservesystem für den Fall, daß das Hauptsystem versagen sollte. Ein weiteres Merkmal ist die Abtrennung des Hydrospeichers, wenn sich der Schieber der Schließstellung nähert, um den vollen Pumpendruck in dem Betätigungsmotor auszunutzen. Noch ein weiteres Merkmal ist ein Kniehebelgestänge in der Schieberbetätigungsvorrichtung zum Reduzieren des notwendigen Betätigungsdruckes und zum Reduzieren der Geschwindigkeit des Schiebers, wenn er sich der Schließstellung nähert, um Stoßbelastungen zu verringern und den anwendbaren Schließdruck zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird der Schieber,bei welchem es sich um einen Keilschieber handelt, durch einen Hydromotor bewegt, der über ein Kniehebelgestänge arbeitet, das sich der Mitte nähert, wenn der Schieber die Schließstellung erreicht. Der Hydromotor ist ein Teil eines in sich abgeschlossenen Hydrauliksystems, welches einen Hydrospe icher enthält, der eine schnelle Bewegung des Schiebers gestattet. Ein Notdruckluftsystem ist für den Fall vorgesehen, daß das Hydrauliksystem versagen sollte. Das System enthält Vorrichtungen, die das überprüfen der FunktIonstüchtigkeit des gesamten Systems gestatten.

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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch das Betätigungssystem sowie den Schieber und den Stellantrieb im Schnitt.

Der Schieber wurde insbesondere für die Verwendung in einer Leitung großen Durchmessers zum Absperren des durch sie hindurchgehenden Fluidstroms entwickelt. Der Schieber hat ein Gehäuse 2 mit in einer Linie angeordneten Kanälen 4 und 6. Die inneren Enden der Kanäle 4,6 sind in gegenseitigem Abstand angeordnet und bilden Schiebersitze 8 und 10, gegen die sich Abschlußteile bzw. 14 an dem beweglichen Verschlußteil 16 legen. Es handelt sich um ein Keilsitzverschlußteil und die als Platten ausgebildeten Abschlußteile 12 und 14 befinden sich, wie dargestellt, ai. zusammenwirkenden Keilen 18 bzw. 20. Wenn das Verschlußteil 16 aus der gezeigten Offenstellung in die Schließstellung bewegt wird, in welcher es sich in einer Linie mit den Kanälen 4 und befindet, sind die Abschlußteile 12, 14 mit den Sitzen 8 bzw. 10 in Berührung. Eine weitere geringe Axialbewegung der Betätigungsstange 22, an welcher das Verschlußteil befestigt ist, bringt die Keile 18, 20 in Zusammenwirkung, so daß die Abschlußteile auseinander und in dichte Anlage an die Schiebersitze gebracht werden.

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Das Schiebergehäuse 2 trägt ein Distanzteil 24, das die Stange 22 umschließt und seinerseits einen Rahmen 26 trägt, an welchem ein Kniehebelgestänge 28 montiert ist. Dieses Gestänge besteht aus Gliedern 30 und 32, die an einem Ende durch einen Stift 34 miteinander verbunden sind, der außerdem eine Verbindung mit der Betätigungsstange 36 des Hydromotors 38 herstellt. Das andere Ende des Gliedes 30 ist an der Stelle 40 an dem oberen Ende des Rahmens 26 angelenkt, während das entfernte Ende des Gliedes 32 an der Stelle 41 an der Schieberbetätigungsstange 22 angelenkt ist. Letztere ist in Führungen 42 gelagert, die gemäß der schematischen Darstellung die auf das Gestänge ausgeübten Querkräfte aufnehmen. Dieser Kniehebel ist so angeordnet, daß die Glieder beinahe gerade sind und sich der Kniehebel daher der Mitte nähert, wenn der Schieber die Schließstellung erreicht, wodurch die Schieberbewegung verlangsamt und die zum Bewegen des Schiebers erforderliche Kraft verrringert wird. Diese langsamere Bewegung kann außerdem einen möglichen Wasserschlag in dem Schieber und den zugeordneten Rohrleitungen verringern.

Der hydraulische Stellantrieb oder Hydromotor 38 enthält einen Zylinder 43, der an einem Ende an einem festen Winkel 44 angelenkt ist, wie schematisch dargestellt, und einen Kolben 46, der die Stange 36 trägt. Bei Bewegung des Kolbens nach links bewegt sich der Schieber in Richtung der Schließstellung, während bei Bewegung des

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Kolbens nach rechts der Schieber aufgrund des Kniehebels geöffnet wird,wobei letzterer für eine Verstärkung der Stellantriebskraft zum Bewegen des Schiebers, insbesondere nahe der Schließstellung, sorgt.

Der hydraulische Stellantrieb 38 wird durch ein in sich abgeschlossenes Hydrauliksystem gesteuert. Hydrauliköl wird den entgegengesetzten Enden des Stellantriebszylinders 43 durch einen Hauptsteuerschieber 48 über Leitungen 50 und 52 zugeführt. In der Leitung 50 befindet sich ein Notablaß- und Absperrventil 54, dessen Funktion weiter unten beschrieben ist. Der Hauptsteuerschieber 48 empfängt Hydrauliköl aus einem Hydrospeicher 56 über eine Leitung 58, welch letztere außerdem mit einer Pumpe 60 verbunden ist, die Hydrauliköl aus einem Vorrat 62 entnimmt. Außerdem befindet sich in dieser Leitung ein Rückschlagventil 64.

Wenn sich der Hauptsteuerschieber 48 in der gezeigten Stellung befindet, wird Hydrauliköl zu dem Stellantrieb 38 geleitet, um das Verschlußteil 16 in Offenstellung zu halten. Zu dieser Zeit ist das Ablaßventil 54 geöffnet und verbindet das rechte Ende des Stellantriebszylinders 43 mit einer Ablaßeinrichtung.Ein Trennventil 66 in der Leitung 58 von dem Hydrospeicher 56 zu der Pumpe 60 gestattet, den Hydrospeicher auf den gewünschten Druck aufzuladen,

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in diesem ^aIl 141 kp/cm . Ein Druckschalter 68 schaltet

2 die Pumpe bei vollem Druck ab, z. B. bei 158 kp/cm ,

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2 und startet die Pumpe beim Anlaufdruck, z. B. bei 141 kp/ctn

Wenn der Schieber geschlossen werden soll, wird der Elektromagnet 70 des Hauptsteuerschiebers 48 manuell oder auf andere Welse erregt, wodurch der Schieberkolben des Hauptsteuerschiebers verschoben und der Schließseite des Stellantriebs 38 Druck zugeführt und die Öffnungsseite (die linke Seite desselben) mit einer Auslaßeinrichtung verbunden wird. Das Absperrventil 54 wird zu dieser Zeit durch den hindurchgehenden Strom offengehalten. Wenn das Verschlußteil 16 schließt, fällt der Druck in dem Hydrospeicher beträchtlich ab und in der Schließstellung betätigt der Kopf 72 an der Schieberbetätigungsstange 22 einen Endschalter 74.Dieser Schalter versorgt das Trennventil 66 mit Strom und schließt es, um den Hydrospeicher abzuschalten und den vollen Pumpenstmm und -druck dem Stellantrieb 38 zum Verkeilen des geschlossenen Schiebers zuzuleiten.

Zum öffnen des Verschlußteils 16 wird der Elektromagnet 70 des Hauptsteuerschiebers 48 entregt, der Steuerkolben des Hauptsteuerschiebers wird in die gezeigte Stellung verschoben und Hydrauliköl aus der Pumpe 60, das zu dem Stellantrieb 38 geleitet wird, beginnt, das öffnen des Schiebers zu bewirken. Wenn sich das Verschlußteil etwas aus der Schließstellung herausbewegt, wird der Endschalter 74 geöffnet, was zur Folge hat, daß das Trennventil 66 öffnet und Hydrauliköl aus dem Hydrospeicher zu dem Stellantrieb 38 durchläßt, damit die

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Schieberöffnungsbewegung abgeschlossen wird. Wenn der Schieber vollständig geöffnet wird, schließt der Kopf 72 einen Endschalter 76, der ein Signal zu einer Fernsteuerstation sendet, welches anzeigt, daß der Schieber vollständig geöffnet ist.

Zum überprüfen der Schieberfunktionstüchtigkeit,während dieser durchströmt ist und ohne Verursachung eines beträchtlichen Druckabfalls in dem Leitungssystem, wird eine 10 %-Schließ-Testfunktion benutzt. Wenn ein "Test"-Stromkreis, der den Elektromagneten 70 und den Elektromagneten 78 für das Trennventil 66 enthält, betätigt wird, werden beide Elektromagnete 70, 78 erregt und der Hauptsteuerschieber 48 beginnt, in der zuvor beschriebenen Weise zu schließen. Da das Schließen nur unter dem Einfluß des Stroms aus der Pumpe erfolgt, da das Trennventil 66 geschlossen ist, wird dieses Testschließen langsamer als normal erfolgen. Nach dem Erreichen der 10 %-Schließstellung wird ein Endschalter 79 betätigt, der das Entregen des Elektromagneten 70 des Hauptsteuerschiebers 48 bewirkt. Gleichzeitig wird ein Signal zu einer Steuertafel geschickt, das anzeigt, daß der Schieber um 10 % geschlossen ist. Wenn der Elektromagnet 70 entregt ist, verschiebt eine Feder 80 in dem Elektromagnet 78 des Trennventils 66 dessen Verschlußteil in die gezeigte Normalstellung, in welcher Druck zu der Öffnungsseite des Stellantriebs 38 gelangt, so daß der Schieber in die voll geöffnete Stellung zurückkehrt.

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Ein Notdruckluftschließsystem kann in dem Fall eines Versagens der Hydraulik oder in einem anderen Notfall benutzt werden. Dieses System enthält einen Lufttank 81, der über ein Sprengventil 82 mit der Leitung 50 und damit mit dem Schließende des Stellantriebs 38 verbunden ist. In dem Notablaßventil 54 ist das Verschlußteil 84 mit der Leitung 52 und weiter über ein Sprengventil 86 mit einer Auslaßeinrichtung verbunden.Durch öffnen beider Sprengventile 82, 86 mit Hilfe eines elektrischen Signals wird der Lufttank 81 mit dem Stellantrieb 38 verbunden, das Notablaßventil 54 wird geschlossen, um einen Verlust an Hydrauliköl über die Leitung 50 an dem Hauptsteuerschieber 48 zu verhindern, und das Schließende des Stellantriebs 38 wird über das Sprengventil 86 mit einer Ablaßeinrichtung verbunden.

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OfHGlNAL INSPECTED

L e e r s

Claims

Patentansprüche :

flJ Betätigungssystem für einen hydraulisch betätigten Schieber, der zum dichten Schließe» einen hohen Betätigungsdruck benötigt, gekennzeichnet durch einen hydraulischen Stellantrieb (38) zum Verstellen des Verschlußteils (16) des Schiebers beim Öffnen und Schließen, durch einen Hydrospeicher (56) zum Speichern von unter Druck stehendem Hydrauliköl für die Betätigung des Stellantriebs (38), und durch eine Pumpe (60), mittels welcher der Hydrospeicher (56) unter Druck gesetzt wird.
2. Betatigungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (74, 66), die betätigt wird, wenn das Verschlußteil (16) des Schiebers die Schließstellung erreicht, um den Hydrospeicher (56) abzutrennen und um de.»

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Stellantrieb (38) direkt mit dem Pumpendruck zu beaufschlagen.
3. Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Kniehebelgestänge (28), das mit dem Schieber verbunden ist und durch den Stellantrieb (38) verstellt wird.
4. Betätigungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kniehebelgestänge (28) sich der Mittellage nähert, wenn das Verschlußteil (16) die Schließstellung erreicht.
5. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Notsystem zum Versorgen des Stellantriebs (38) mit Druckmittel unabhängig von dem Hydrospeicher (56) und der Pumpe (60).
6. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (66,74) zum Abtrennen des Hydrospeichers(56) einen Schalter (74) enthält, der durch die Bewegung des Verschlußteils (16) des Schiebers in die Schließstellung betätigt wird.
7. Betätigungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Notsystem ein Notventil enthält, das unabhängig von d^m Hydrospeicher (56) und der Pumpe (60) schließt, um dem Stellantrieb (38) Druckmittel getrennt zuzuführen.

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8. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber ein Keilschieber ist und daß das Kniehebelgestänge (28) den von dem Stellantrieb (38) gelieferten Schieberschließdruck e rhöht.

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