DE7529477U - Vorrichtung zum automatischen laeppen von ventilsitzen - Google Patents
Vorrichtung zum automatischen laeppen von ventilsitzenInfo
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Description
DK. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING..}?·* JJlTrJE »«.OB. 1}Uli. 3.'ΛT. K. HOFFMANN
PATKKTAKWA LTJ5
27 228
"G 75.41 4?7.8
Okano Valve Seizo Kabushiki· Kaisha, City of Kita-kyushu / Japan
Vorrichtung zum automatischen Läppen von Ventilsitzen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Läppen von Ventilsitzen und insbesondere eine solche Vorrichtung,
die sich dazu eignet, Hauptdampfventile und dergleichen
zu reparieren, die mit radioaktiven Substanzen aus Kernkraftwerken oder dergleichen hochgradig verunreinigt worden
sind.
Kernkraftanlagen werden in bestimmten Zeitintervallen gesetzlich
vorgeschriebenen, periodischen Inspektionen unterzogen. Dabei ist häufig erforderlich, dass die Ventilsitze bei der Reparatur
von Hauptstromisol.ierventilen oder anderen Ventilen geläppt
werden müssen. Der Läppvorgang erforderte bislang manuelle Arbeiten. Deshalb musste die Strahlungshöhe im betreffenden
Kernreaktor auf die zulässigen Werte oder darunter reduziert werden, damit das Reparaturpersonal den Kernreaktor betreten
kann, um das Läppen der Ventilsitze innerhalb einer möglichst kurzen Zeit durchzuführen. Die bei jeder Arbeit auftretende
Strahlungsdosis ist umgekehrt porportional zum Quadrat der Entfernung von der Verunreinigungsquelle und ferner proportional
zu den Arbeitsstunden. Daher kann die gleiche Person keine längere Zeitdauer arbeiten, wobei die Strahlungsdosis
der die Person ausgesetzt ist, die Arbeitszeit begrenzt. Damit unumgänglich verbunden ist, dass das Reparaturpersonal
nach wenigen Arbeitsstunden zur Erhaltung seiner Gesundheit ausgewechselt werden muss, so dass zur Durchführung der Arbeit
zahlreiche Fachleute gebunden werden.
Andererseits wurden schon Vorrichtung zum Läppen von Ventilsitzen vorgeschlagen. Die meisten der bekannten Läppvorrichtungen
mussten manuell bedient werden, obwohl einige Vorrichtungen auch mechanisch betätigt werden konnten. Bei sämtlichen
konventionellen Läppvorrichtungen wurde der zu läppende Ventilsitz mit einem Läppmittel bedeckt und an der Läppplatte zentriert.
Dann wurde die Läppplatte mit einer bestimmten Drehkraft relativ zum Ventilsitz gedreht, um durch das Läppmittel den Ventilsitz
zu läppen. Diese Vorrichtungen wiesen jedoch einen Aufbau auf, bei dem ein auf die Grenzfläche zwischen Ventilsitz und Läppplatte
ausgeübter Druck bei einer bestimmten festgelegten Grosse lag und entsprechend der Flachs des speziellen Ventilsitzes
eingestellt werden konnte. Bei jedem Läppzyklus wird dabei das Läppmittel auf den in Arbeit befindlichen oder nächsten Ventilsitz
nach Entfernung der Läppplatte aufgegeben. Daher besteht
eine Nachfrage nach einer Vorrichtung zum automatischen Läppen von Ventilsitzen, die sich von einer entfernten Stelle aus
bedienen lässt. Lies ist insbesondere beim Läppen von Ventilsitzen wünschenswert, die in Kernreaktoren eingesetzt sind,
da innerhalb des Reaktors durchzuführende Arbeiten eine Gefahr für die Gesundheit des Arbeitspersonals darstellen.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine automatisch arbeitende Vorrichtung zum Läppen von Ventilsitzen zu schaffen, die sich
von einer entfernten Stelle aus bedienen lässt, so dass die Bedienung nicht innerhalb des Kernreaktors vorgenommen werden
muss.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss gelöst durch Vorsehen einer
Trägerplatte zur Befestigung der Vorrichtung am Ventilgehäuse mit dem zu läppenden Ventilsitz, ein hülsenförmiges vom mittleren Bereich der Trägerplatte sich nach unten erstreckendes Element,
eine hohle Treibwelle, die sich sowohl durch die Trägerplatte und das hülsenförmige Element erstreckt und einen Endbereich hat,
der geringfügig über die Trägerplatte hinaussteht, während der andere Endbereich der Welle über das hülsenförmige Element hinausragt,
eine mediumbetriebene Zylindereinrichtung, die im hülsenförmigen
Element an der der Trägerplatte abgewandten Seite angeordnet ist, ein an der Treibwelle angeordnetes Kolbenelement, welches
mit der Zylindereinrichtung zur Längsbewegung der Treibwelle zusammenarbeitet,eine am äussersten Ende des anderen Endbereiches
der Treibwelle befestigte Läppplatte mit einer ümfangskante, die in enger Berührung mit dem Ventilsitz durch, die Längsbewegung
der Treibwelle bringbar ist, wenn die Trägerplatte auf dem Ventilgehäuse angeordnet ist, eine Antriebseinrichtung zum Antreiben
der Treibwelle und der Läppplatte und eine automatische, an der Läppplatte angeordnete Zufuhreinrichtung zum automatischen
Zuführen von einem Läppmittel zur Umfangskante der Läppplatte.
-4-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert, wobei die Zeichnung einen Längsschnitt durch die an einem Ventilgehäuse angeordnete Vorrichtung zeigt.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum automatischen Läppen von einem Ventilsitz dargestellt, der entsprechend den erfindungsgemässen
Grundsätzen konstruiert ist. Die Vorrichtung eignet sich für das :Lüppen des Ventilsitzes von einem Haupt- )
dampfisolierventil an Behältern, in denen Kernreaktoren mit einer hohen Strahlendosis aufgenommen sind. Die gezeigte Anordnung
besitzt einen allgemein mit 1 bezeichneten Hauptrahmen einschiesslich einer Trägerscheibe 2 und eines hülsenförmigen
Elementes 3, das integral mit der Trägerscheibe 2 verbunden ist und sich am mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Trägerscheibe
2 und im wesentlichen senkrecht dazu, wie gezeigt, erstreckt. Durch die Mitte der Trägerscheibe 2 und ferner koaxial
zum hülsenförmigen Element 3 erstreckt sich eine hohle Treibwelle 4, die sowohl durch die Trägerscheibe 2 als auch
durch zwischenliegende Bereiche des hülsenförmigen Elementes so getragen wird, dass sie sowohl eine Dreh- als auch longitudinale
Gleitbewegung vornehmen kann. Die Treibwelle 4 besitzt einen Endbereich, der geringfügig über die Trägerscheibe 2
hinausragt und einen anderen, von der Trägerscheibe 2 abgewandten Endbereich, der über das untere Ende des hülsenförmigen
Elementes 3 hinaussteht. Am äussersten Ende des anderen Endbereiches der Treibwelle ist eine Läppplatte 5 in Form
einer Scheibe fest so angeordnet,dass sie sich im wesentlichen senkrecht zur Achse der Welle 4 erstreckt.
Das hülsenförmige Element 3 ist an der von der Trägerscheibe 2 abgewandten Seite mit einem Pneumatikzylinder 6 versehen,
innerhalb dem ein Kolben 7 gleitbar angeordnet ist. In der Zeichnung ist der Kolben 7 an dem Teil der Hohlwelle 4 ausgebildet
I < I
lit I I
der in dem Zylinder 6 liegt und einen grösseren Durchmesser hat. Der Kolben 7 kann auch aus einem ringförmigen Element
gebildet werden, das auf der Welle 4 befestigt wird. Zwischen den Kolben 7 und dem unteren Ende des Zylinders 6 befindet
sich innerhalb des Zylinders 6,wie gezeigt, eine Druckfeder 8, die sich um die Treibwelle 4 erstreckt. Die Feder 8 dient
dazu, die Läppplatte 5 normalerweise in einem bestimmten Ab- ) stand von der Trägerscheibe 2 zu halten, wie dies nachfolgend
beschrieben ist.
Zum Antrieb der Treibwelle 4 ist ein elektrischer Umkehrmotor 1o i.
fest mit der äusseren oder oberen Oberfläche der Trägerscheibe 'i
2 verbunden und wirkungsmässig mit einem Schaltgetriebe 1o ge— i|
koppelt. Das Schaltgetriebe 1o befindet sich in dem Teil der |
Scheibe 2, der unterhalb des Motors 9 liegt. Des weiteren ist ;ί
das Getriebe 1o wirkungsmässig mit einem Kettenrad 11 verbunden, |
welches durch eine endlose Kette 12 (nur ein Teil der Kette ist ;i
gezeigt) mit einem weiteren, an der Welle 4 angeordneten Kettenrad 13 gekoppelt ist. Dadurch bildet der Motor 9 zusammen mit
den Bauteilen 1o bis 13 eine Antriebseinrichtung für die Treibwelle
4, um auf diese ein Drehmoment zu übertragen. ;
Die Läppplatte 5 hat eine untere ümfangskante, die, wie in
der Zeichnung dargestellt ist, eine Abschrägung aufweist, wo- :.
durch eine Arbeitsfläche 14 gebildet wird, die in ihrer Konfiguration
dem gewünschten Ventilsitz entspricht. Des weiteren ist an der unteren Oberfläche der Platte 5 ein Führungsring
15 lösbar angeordnet. Ferner ist die Läppplatte 5 an der oberen Oberfläche mit einer Einrichtung 16 zum automatischen Zuführen
von einem Läppmittel und mit einem reinigenden Wischer 17 versehen. Die Zuführeinrichtung 16 besteht aus einer Spritze,
die schräg mit dem Umfangsbereich der Läppplatte 5 verbunden ist,
— 6 ""
. so dass sie sich an dem Teil der unteren Oberfläche der Platte 5 öffnet, der dem unteren Ende der abgeschrägten Arbeitsfläche
14 naheliegt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Der reinigende Wischer 17 wird zweckmässigerweise von der Läppplatte
5 so getragen, dass er sich dadurch radial nach aussen erstreckt. Der Wischer 17 enthält einen pneumatischen,klein
bemessenen Zylinder, eine Kolbenstange mit einem gabelförmigen Ende, die sich aus dem Zylinder heraus erstreckt, und einen )
vom gabelförmigen Ende der Kolbenstange getragenen Stapel ν aus kreisförmigen Wischlamellen, die aus einem faserigen Material
bestehen.
Wie dargestellt, erstreckt sich ein periskopartiges Beobachtungsglas 19 koaxial durch die hohle Treibwelle 4, dessen oberes
Ende etwas über das zugewandte Ende der Welle vorsteht. Der untere Bereich des Beobachtungsglases 19 ragt über die Läpp-·
platte 5 heraus und ist im wesentlichen parallel zur Läppplatte 5 abgebogen, wobei das Ende 2o des unteren Bereiches
nahe beim Umfang der Platte 5 liegt.
Die soweit beschriebene Anordnung ist in der Zeichnung in Γ betriebsmässiger Verbindung mit einem Ventilgehäuse B gezeigt,
dessen Ventilsitz S geläppt werden soll. Dabei ist das zugehörige Ventil aus dem Ventilgehäuse entfernt worden. Die
Trägerscheibe 2 ruht auf dem oberen Ende des Ventilgehäuses B, wobei ein Zentrierring 21 lösbar mit der Oberfläche
<etes Ventil gehäuses: verbunden ist. Der Zentrierring 2.1 ist
in einer zugehörigen Umfangsnut im oberen Ende des Ventilgehäuses B mit einer bestimmten Toleranz gehalten, so dass
zusammen mit dem Führungsring 15 an der Läppplatte 5 die Mitte der Läppplatte 5 mit der des Ventilsitzes übereinstimmt.
Danach wird die Anordnung fest mit dem Ventilgehäuse B mittels einer Klemmeinrichtung verbunden, die einen ringförmigen
Ill I
• ι ι
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(Il IJ
7 -
Dauermagneten 22 enthält, der eng"' auf der Trägerscheibe sitzt. Auf diese Weise wird die Läppplatte 5 an ihrer vorbestiirante
Stelle angeordnet, bei der sie kurz vor dem Ventilsitz S liegt. Dann wird die Läppplatte 5 geringfügig in Richtung auf
den Ventilsitz S axial zur Welle 4 bewegt, bis die Arbeitsfläche 14 mit dem Ventilsitz in Eingriff kommt.
Um diese geringe axiale Bewegung der ..Läppplatte 5 vornehmen
zu können, wird ein geeignetes Druckfluid, wie Luft oder Stickstoffgas, in das obere Ende des Zylinders 6 über einen
Fluidzuführmechanismus, wie er schematisch durch den Pfeil aangedeutet ist, eingegeben, um den Kolben 7 gegen die Kraft '
der Druckfeder 8 herabzudrücken. Dadurch bewegt sich die Treibwelle 4 und damic die Läppplatte 5 nach unten, bis die
Arbeitsfläche 14 der Platte 5 in enge Berührung mit dem Ventilsitz S gelangt.
Dabei kann ein nicht gezeigtes elektromagnetisches oder Einstellventil
im Fluidzuführmechanismus a.. angeordnet sein, um den Fluiddruck im Zylinder 6 zu steuern und damit eine Steuerung
des Flächendruckes vorzunehmen, mit dem die Arbeitsfläche 14 der Fitting- oder Läppplatte 5 gegen den Ventilsitz S drückt;
der Flächendruck kann auf diese Weise irgendeinen gewünschten Wert annehmen.
Während die Läpplatte 5 gegen den Ventilsitz S unter dem zuvor beschriebenen notwendigen Druck drückt, wird der Umkehrmotor
9 eingeschaltet, um über das Schaltgetriebe 1o, das Kettenrad 11, die endlose Kette 12 und das Kettenrad 13 die Treibwelle
4 und damit die Läppplatte 5 in der einen oder anderen Richtung in Bewegung zu setzen. Zur gleichen Zeit wird ein Druckfluid
der Zuführeinrichtung 16 für das Läppmittel über einen durch den Pfeil a2 angedeuteten Fluidzuführmechanismus zugeführt,
λ· ata·- in a 4
so dass ein darin enthaltenes Läppmittel in die Grenzfläche zwischen Arbeitsfläche 14 der Läppplatte 5 und dem Ventilsitz
2 eingespritzt wird. Durch die Arbeitsfläche 14 wird der Ventilsitz
S geläppt, während der Grenzfläche zwiscuen den beiden Bauteilen 14 und S ein Läppmittel zugeführt wird.
Die Drehgeschwindigkeit der Läppplatte 5 kann durch das Schaltgetriebe 1o verändert werden. Falls sich das Übersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes 1o kontinuierlich verändern lässt,
kann die Drehgeschwindigkeit der Läppplatte ebenfalls stufenlos variiert werden.
Das der Zuführeinrichtung 16 zugeführte Druckfluid kann dasselbe Fluid sein, das in den Zylinder 6 eingegeben wird. Auch
dieses Fluid kann durch ein nicht gezeigtes elektromagnetisches Ventil oder dergleichen gesteuert werden, welches im Fluidzuführmechanismus
a2 angeordnet ist.
Nach Beendigung des Läppvorganges oder während desselben kann der Motor 9 zum Anhalten der Läppplatte 5 ausgeschaltet werden.
Danach wird die Treibwelle 4 mit der Läppplatte 5 durch kombinierte Arbeitsweise des Zylinders, Kolbens und der Feder 6,7
bzw. 8 angehoben, so dass die Arbeitsfläche 14 der Läppplatte 5 in Abstand von Ventilsitz S zu liegen kommt. Im Anschluss
daran wird ein Druckfluid dem Zylinder am reinigenden Wischer durch einen mit dem Pfeil a3 angedeuteten Fluidzuführmechanismus
zugeführt. Dadurch wird der Wischstapel 18 gegen den Ventilsitz S gedrückt. Gleichzeitig wird die Läppplatte 5 nach Einschalten
des Motors 9 gedreht, während ein flüssiges Reinigungsmittel intermittierend oder kontinuierlich auf den Ventilsitz S gesprüht
wird, so dass der Stapel 18 den gesamten Bereich des Ventilsitzes S abwischt und reinigt. Danach wird das Wischerstapel
18 in seine Ausgangsstellung zurückgezogen.
-9-
Der Wischer 17 kann vorzugsweise so ausgebildet werden, dass I sich das Wischen des Stapels 18 über einen bestimmten Winkel,
beispielsweise von 1/8 einer vollständigen Umdrehung, bei jeder vollständigen Umdrehung der Läppplatte 5 dreht. Auch mit der
hin- und hergehenden Bewegung des Stapels 18 verbundene Bewe- κ
gungen können durch Betätigung des im Wischer 17 angeordneten Zylinders vorgenommen werden. Nach Beendigung des Läppbetriebes
lässt sich durch das Beobachtungsglas 19 der geläppte Ventilsitz beobachten und feststellen, ob der Ventilsitz zufriedenstellend
geläppt ist. Falls gewünscht, kann eine nicht gezeigte fotografische Kamera wirkungsmässig mit dem Beobachtungsglas
19 verbunden werden, um den Zustand des Ventilsitzes vor und
nach dem Läppvorgang zu fotografieren. Als Alternative kann, v/ie ir
der Zeichnung dargestellt, eine Fernsehaufnahmekamera 23 mit hohem Auflösungsvermögen wirkungsmässig mit dem oberen Ende
des Beobachtungsglases 19 verbunden werden, um den geläppten Zustand des betreffenden Ventilsitzes an einer entfernten Stelle
mittels eines entsprechenden Fernsehempfängers aufzuzeichnen
und zu beobachten. Die Aufnahmekamera 23 kann auch wirkungsmässig mit dem Beobachtungsglas 19 durch eine nicht gezeigte
Faseroptik verbunden werden.
Aus Vorausgehendem folgt, dass die Arbeitsweise der erfindungsgemässen
Läppvorrichtung durch elektrische und/oder druckbeaufschlagende Fluidmittel gesteuert wird. Daher kann das
Bedienungspersonal irgendeine geeignete Bedienungsschalttafel betätigen, die an einer entfernten Stelle angeordnet ist, so
dass sich ohne direkte.Berührung der Vorrichtung sämtliche für
das Läppen von Ventilsitzen notwendigen Arbeitsvorgänge vor- ; nehmen lassen. Die Bedienungstafel kann auch mit einer Fern- |
seheinrichtung versehen werden, um den Läppablauf zu jeder | Zeit zu überwachen. Dadurch kann die Gefahr ausgeschaltet J
werden, dass das Bedienungspersonal einer radioaktiven Strahlung ausgesetzt wird. Ferner ist die Erfindung extrem I
-1ο-
- 1o -
vorteilhaft in wirtschaftlicher Hinsicht, da sie die Durchführung von manuellen Handhabungsvorängen ausschaltet, die
zahlreiche Arbeitskräfte erfordert. Ferner erlaubt die Verwendung von magnetischen Klemmeinrichtungen einen einstufigen
Fixiervorgang der Vorrichtung an ein Ventilgehäuse,ohne dass hierzu irgendwelche, die Bauteile berührende Arbeitsvorgänge,
wie beispielsweise Anschrauben, erforderlich sind.
Obschon die Erfindung in Verbindung mit einem einzelnen bevorzugten
Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, versteht es sich, dass zahlreiche Veränderungen und Modifikationen vorgenommen
werden können, ohne dass hierdurch vom Wesen und Schutzbereich der Erfindung abgewichen wird.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum automatischen Läppen von einem Ventilsitz, gekennzeichnet durch eine Trägerplatte (2) zur
Befestigung der Vorrichtung am Ventilgehäuse (B) mit dem zu läppenden Ventilsitz (S) , ein hülsenförmiges vom mittleren Bereich der Trägerplatte sich nach unten erstreckendes Teil (3) ,
eine hohle Treibwelle (4), die sich sowohl durch die Trägerplatte und das Hülsenförmige Teil erstreckt und einen Endbereich hat,
der geringfügig über die Trägerplatte hinaussteht, während der andere Endbereich der Welle über das hülsenförmige Teil hinausragt,
einen mediumbetriebenen Zylinder (6) , der im hülsenförmigen
Teil an der der Trägerplatte abgewandten Seite angeordnet ist, einen an der Treibwelle angeordneten mit der Zylindereinrichtung
zur Längsbewegung der Treibwelle zusammenarbeidenten Kolben (7), eine am äussersten Ende des anderen Endbereichs der Treibwelle
befestigte Läppplatte (5) mit einer Umfangskante (14), einen
I
fi Antrieb (19, 11, 12,13) zum Antreiben der Treibwelle und der Läpp- |: platte und eine automatische, an der Läppplatte befestigte Zuführe richtung (16) zum automatischen Zuführen von einem Läppmittel zur
fi Antrieb (19, 11, 12,13) zum Antreiben der Treibwelle und der Läpp- |: platte und eine automatische, an der Läppplatte befestigte Zuführe richtung (16) zum automatischen Zuführen von einem Läppmittel zur
efea ee · ϊ I
Umfangskante der Läppplatte. .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Läppplatte (5) einen mit
dem Ventilsitz (s) in Eingriff bringbaren Reinigungswischer (17,18) in Form eines Ringes trägt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Periskop-Beobachtungsglas
(19) sich durch die hohle Treibwelle (4) erstreckt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Trägerplatte (2) mit einer
Magnetklemmeinrichtung verbunden ist.
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