DK156745B - Hydraulisk drejeaktuator - Google Patents

Description

DK 156745 B

Opfindelsen vedr0rer en hydraulisk drejeaktuator af den art, der omfatter et hus, et i husets ene ende udformet cylindrisk arbejdsrura med raindst en tilgang for et hydraulisk trykmedium, et i huset lejret forskydeligt 5 aktiveringsstempel med en tandstang samt en tværgâende aktuatorspindel med en udvendig fortanding i indgreb med aktiveringsstemplets tandstang.

Sadanne aktuatorer finder udstrakt anvendelse til styring af ventiler, eksempelvis kugleventiler og virker 10 normalt pâ den mâde, at den trykmediumstyrede forskyd-ning af aktiveringsstemplet - via aktuatorspindelen -âbner ventilen, medens ventilens lukning sker ved hjælp af en tilh0rende returfjeder, nâr aktiveringsstemplet aflastes for styretrykket. I kraft af tilstedeværelsen 15 af denne kendte returf jeder - der enten kan være rent mekanisk eller hâve form af en pâbygget hydraulisk tryk-akkumulator - kræves der kun ét hydraulikr0r til aktua-toren, hvilket r0r sâ til gengæld tjener bâde som til-og afgang for trykmediet og dermed muligg0r en vis for-20 enkling i sammenligning med dobbeltvirkende aktuatorer med et arbejdsrum pâ begge sider af aktiveringsstemplet.

, Med opfindelsen anvises en aktuator, der adskil- ler sig fra de kendte ved, at der mellem en bort fra ar-bejdsrummet vendende flade af aktiveringsstemplet og en 25 endeflade i huset er afgrænset et kompressionskammer med et gasvolumen under tryk.

Det indvendige gasvolumen virker som en gasfjeder, og tilbagef0ringskraften til returnering af aktiveringsstemplet tilvejebringes ved, at det i kompressions-30 kammeret indesluttede gasvolumen komprimeres yderligere under aktiveringsstemplets fremf0ring og dermed akkumu-lerer tilstrækkelig energi til at sikre returnering af aktiveringsstemplet, nâr styretrykket fjernes. Der er sâledes skabt en meget kompakt aktuator.

35 I en foretrukket udf0relsesform er aktiverings stemplet huit og indeholder kompressionskammeret, der er

DK 156745B

2 afgrænset mellem en mod arbejdsrummet vendende endevæg af aktiveringsstemplet og et i den modsat arbejdsrummet vendende ende af aktiveringsstemplet lejret reaktions-stempel, soin med sin frie ende ligger an mod en endevæg 5 i huset.

I takt med 0get styretrykpâvirkning af aktiveringsstemplet vil reaktionsstemplet - som f01ge af sit anlæg mod en endevæg i huset - forskydes ind i aktiveringsstemplet og derved tilvejebringe den til dettes 10 returnering n0dvendige yderligere komprimering af det indesluttede gasvolumen.

Anvendelse af en gas under h0jt tryk er generelt mere risikabel end anvendelse af en væske under h0jt tryk. Dette skyldes, at gasser er væsentlig mere' kom-15 pressible end væsker og derfor ved et eventuel brud vil bevirke en langt st0rre og voldsommere spredning af fragmenter - med deraf f01gende irisiko for person- og tingskade - end i tilfælde af en væske under tilsvarende h0jt tryk.

20 Da gastrykket i kompressionskammeret ved maksimal kompression kan ligge i st0rrelsesordenen 300 bar, opnâr man ved den beskrevne placering af kompressionskammeret inden i aktiveringsstemplet derfor st0rre sikkerhed mod skader som f01ge af brud, idet virkningerne af et sâdant 25 i overvejende grad vil holdes inden for den ekstra be-skyttelseskappe, der udg0res af selve aktuatorhuset.

Reaktionsstemplet lejres med fordel sâledes i aktiveringsstemplet, at reaktionsstemplets centerlinie ligger forsat i forhold til centerlinien for kompres-30 sionskammeret i aktiveringsstemplet, og det er endvidere udf0rt med et bryst, der i reaktionsstemplets monterede tilstand forhindrer dette i at forskydes helt ud af aktiveringsstemplet .

Disse konstruktive træk er fordelagtige i tilfæl-35 de af, at der skal udf0res reparationsarbejde pâ aktua-

DK 156745 B

3 toren, idet man sâ pâ senere beskrevet màde dels kan udbedre fejl i kompressionskammerets tætning inod hen-boldsvis reaktionsstemplet og aktiveringsstemplet uden at mâtte demontere hele aktuatoren, dels - i tilfælde af 5 at démontage alligevel er n0dvendig - undgâr problemer med bevarelse af det komprimerede gasvolumen eller éventuel retablering af dette.

Nogle skibsklassificeringsselskaber foreskriver, at aktuatorer, der anvendes til styring af ventiler om-10 bord pâ skibe skal muligg0re n0dlukning af ventilerne, dvs. lukning af ventilerne i tilfælde af, at det normale styresystem svigter eller i tilfælde af andre driftsfor-styrrelser, eksempelvis utilstrækkeligt tryk i gasfjede-ren.

15 Med henblik pâ opfyldelse af disse forskrifter er en aktuator if01ge opfindelsen i en udf0relsesform sâledes konstrueret, at endefladen i buset er udformet pâ et n0dbetjeningsstempel, og at der i den uden for n0dbetjeningsstemplet beliggende endevæg af buset er en 20 aflukkelig âbning.

N0dbetjeningsstemplet aktiveres gennem den afluk-kelige âbning - der med fordel er et gevindhul - ved en-ten at udskifte en oprindelig kort stopbolt med en læn-gere boit, som ved iskruning i âbningen presser n0dbe-25 tjeningsstemplet og dermed aktiveringsstemplet tilbage eller ved u0velse af et bydraulisk eller et pneumatisk tryk gennem âbningen.

I det f01gende beskrives en udf0relsesform for opfindelsen nærmere under benvisning til tegningen, hvor 30 fig. 1 viser et delvist længdesnit gennem en aktuator if01ge opfindelsen, og fig. 2 i st0rre mâlestok et snit langs en del af linien II-II i fig. 1.

Den i fig. 1 viste udf0relsesform for en aktuator 35 if01ge opfindelsen omfatter et af tre dele 1, 2 og 3 4

DK 156745B

sammensat hus 4, i hvis indre der er udformet et cirku-lær-cylindrisk rum 5, soin i den ene ende 3 af huset 4 har form af et arbejdsrum 6 med en tilgang 7 for et hydraulisk trykmedium. Huset 4 holdes sammen ved 5 hjælp af boite 8.

I ruminée 5 er forskydeligt lejret et aktive-ringsstempel 9 med en tandstang 10, soin er i indgreb med en udvendig fortanding pâ en i husdelen 2 lejret aktuatorspindel 12, der stâr vinkelret pâ aktiverings-10 stemplet 9. Aktuatorspindelen 12 er pâ ikke vist mâde forbundet til f.eks. en kugleventil. Ved tilf0rsel af trykmedium gennem tilgangen 7 til arbejdsrummet 6 forskydes aktiveringsstemplet 9 mod venstre i fig. 1 under samtidig drejning af aktuatorspindelen 12.

15 Aktiveringsstemplet 9 er huit og har forskyde ligt lejret i s in bort fra arbe jdsrummet 6 vendende ende et reaktionsstempel 14, hvorved der mellem reak-tionsstemplet 14 og en endeflade 15 i aktiveringsstemplet dannes et kompressionskammer 16. Kompressions-20 kammeret 16 indeholder et gasvolumen under tryk, eksempelvis nitrogengas (N2) 09 udg0r i forbindelse med reaktionsstemplet 14 en gasfjeder, der skal returnere aktiveringsstemplet mod h0jre i fig. 1 i takt med, at det gennem tilgangen 7 tilf0rte styretryk reduceres.

25 Den til aktiveringsstemplet 9 ' s returnering n0dvendige yderligere kompression af gassen i kompressionskammer et 16 sker ved, at reaktionsstemplet 14 i kraft af sit anlæg mod en i dette tilfælde soin et n0dbe-tjeningsstempel 17 udformet endevæg i huset forskydes 30 ind i aktiveringsstemplet og dermed kompressionskammeret 16 med den 0nskede kompression af gassen til f01ge.

Af fig. 1 fremgâr endvidere, at reaktionsstemplet 14 i den viste udf0relsesform ikke er lejret centrait i kompressionskammeret 16, men forskudt for dettes cen-35 terlinie, hvilket fremgâr tydeligere af fig. 2, som 5

DK 156745B

viser det stykke a, reaktionsstemplet 14's centerli-nie gennem punmktet 20 er forsat for kompressionskam-meret 16's centerlinie gennem punktet 19. Reaktions-stemplet 14 er "sammensat" af to cirkulær-cylindriske 5 dele med indbyrdes forskudte centre, nemlig en relativ lang styredel med centrum i punktet 20 og et bryst 18, hvis centrum faider sammen med kompressionskammeret 16's centrum 19. Stykket a svarer til halvdelen af diameterforskellen mellem reaktionsstemplets styredel og 10 bryst og medf0rer derfor, at disse to dele har netop én fælles frembringer.

For at opnâ symmetriske forhold omkring reak-tionsstemplet 14's lejring i aktiveringsstemplet 9, er âbningen i dette ligeledes forsat stykket a i for-15 hold til kompressionskammerets centerlinie. Reaktions-stemplet 14 kan alternativt være lejret centrait i aktiveringsstemplet og bar i sa tilfælde et symmetrisk bryst.

Reaktionsstemplet er pâ kendt mâde tætnet mod ak-20 tiveringsstemplet 9 ved hjælp af to samvirkende pak-ninger 21 og 22, der holdes pâ plads og i tæt anlæg mod de respektive stempler ved hjælp af en gevindb0sning 23. Af fig. 1 fremgâr, at reaktionsstemplet 14 i mon-teret tilstand ikke kan forskydes helt ud af aktive-25 ringsstemplet 9 pâ grund af det forsatte bryst 18's anlæg mod et tilsvarende modsatrettet bryst pâ pakningen 22, og at reaktionsstemplet har en central gaspâfyld-ningsventil 24.

I tilfælde af utilstrækeligt gastryk enten som 30 f01ge af for ringe pâfyldning eller som f01ge af en læ-kage kan dette afhjælpes uden at demontere hele aktuato-ren, idet adgang til reaktionsstemplet kun kræver demon-tering af husdelen 1, hvilket sker ved fjernelse af fire boite 8. Reaktionsstemplet vil nu af gastrykket 35 maksimalt kunne forskydes udefter til anlæg mellem 6

DK 156745B

brystet 18 og pakningen 22, medens aktiveringsstem-plet 9 i kraft af indgrebet med aktuatorspindelen 12 vil forblive i husdelene 2 og 3 og ikke forskydes ud af disse som f01ge af det hydrauliske tryk i arbejdsrum-5 met 6.

Herefter kan det krævede arbejde udf0res, herun-der udskiftning af hele reaktionsstemplet 14 med til-h0rende pakninger 21 og 22.

Med henblik pâ n0dbetjening af aktuatoren har 10 denne et n0dbetjeningsstempel 17 respektive 25 i hver ende samt et gevindhul 27 respektive 26. Hullerne 26 og 27 er normalt lukket ved hjælp af ikke viste boite. Afhængigt af i hvilken retning inan i en given n0dsitua-tion 0nsker at pâvirke aktiveringsstemplet, udskrues den 15 relevante boit, bvorefter n0dbetjeningsstemplet og der-ved aktiveringsstemplet igennem âbningen tvinges i det 0nskede retning. Dette kan som tidligere nævnt enten ske direkte ved iskruning af en længere boit eller ved at ud0ve et hydraulisk eller pneumatisk tryk pa n0dbetje-20 ningsstemplet. ______

Claims (5)

1. Hydraulisk drejeaktuator af den art, der om-fatter et hus (4), et i husets ene ende udformet cylin-drisk arbejdsrum (6) raed mindst én tilgang (7) for et 5 hydraulisk trykmedium, et i huset (4) lejret forskyde-ligt aktiveringstempel (9) med en tandstang (10) samt en tværgâende aktuatorspindel (12) med en udvendig for-tanding i indgreb med aktiveringsstemplets tandstang, kendetegnet ved, at der mellem en bort fra 10 arbejdsrummet (6) vendende flade af aktiveringsstemplet (9) og en endeflade i huset er afgrænset et kompres-sionskammer (16) med et gasvolumen under tryk.

2. Aktuator if01ge krav 1, kendetegnet ved, at aktiveringsstemplet (9) er huit og indeholder 15 kompressionskammeret (16), der er afgrænset mellem en mod arbejdsrummet (6) vendende endevæg af aktiveringsstemplet (9) og et i den modsat arbe jdsrummet (6) vendende ende af aktiveringsstemplet (9) lejret reak-tionsstempel (14), som med sin frie ende ligger an mod 20 en endevæg i huset.

3. Aktuator if01ge krav 2, kendetegnet ved, at reaktionsstemplets (14) centerlinie ligger for-sat i forhold til centerlinien for kompressionskammeret (16) i aktiveringsstemplet (9), og at stemplet (14) har 25 et bryst (18), der i stemplets (14) monterede tilstand forhindrer dette i at forskydes helt ud af aktiveringsstemplet (9).

4. Aktuator if01ge krav 1, 2 eller 3, ken detegnet ved, at endefladen i huset er udformet 30 pâ et n0dbetjeningsstempel (17), og at der i den uden for n0dbetjeningsstemplet beliggende endevæg af huset (4) er en aflukkelig âbning (27). DK 156745B

5. Aktuator if01ge krav 1, 2 eller 3, k e n d e -t e g n e t ved, at begge de aktiveringssteraplets (9) yderpositioner afgrænsende endeflader i huset (4) er ud-formet pâ n0dbetjeningsstempler (17 respektive 25), og 5 at der i begge de hertil svarende endevægge af huset er en aflukkelig âbning (27 respektive 26).