ES2257364T3 - Actuador para una valvula, especialmente una valvula de turbina. - Google Patents

Abstract

Un actuador (1) para una válvula, en particular una válvula de turbina, con un husillo de la válvula (3) para el ajuste de una posición de apertura (D) de la válvula y con una pieza motriz (5) asociada al husillo de la válvula (3), donde la pieza motriz (5) se acopla al husillo de la válvula (3) mediante un dispositivo de almacenamiento pretensable a un pretensado (FV) determinado con un elemento de resorte (21) en un proceso de sujeción, con lo que el dispositivo de almacenamiento (7) se conforma de tal modo que, tras el proceso de sujeción, el pretensado (FV) se aplica al elemento de resorte (21), en el que afecta una fuerza paralela a un eje longitudinal (37), a la pieza motriz (5), con lo que, con el dispositivo de almacenamiento (7) pretensado durante el ajuste de la posición de apertura (D), el pretensado (FV) permanece inalterado, con lo que se conecta con el dispositivo de almacenamiento bajo el pretensado (FV) de la pieza motriz, de tal modo, que la pieza motriz (5) se mueve juntocon el dispositivo de almacenamiento (7) durante el ajuste de la posición de apertura, con lo que, para conservar el pretensado (FV), se ha previsto un elemento de sujeción (9) que sujeta durante el proceso de sujeción.

Description

Actuador para una válvula, especialmente una válvula de turbina.

La presente invención trata de un actuador para una válvula, en particular una válvula de turbina, con un husillo de la válvula para la adopción de una posición de apertura de la válvula y con una pieza motriz asociada al husillo de la válvula.

Una turbina, en particular una turbina de vapor, normalmente muestra un número considerable de válvulas que se pueden usar, por ejemplo, como las válvulas de vapor vivo, las interceptoras o de paso y las válvulas de cierre rápido. La posición de apertura de cada una de estas válvulas sirve así para el ajuste de una corriente respectiva de material, gas o vapor y puede regularse, por ejemplo, mediante un husillo de la válvula asociado a la válvula correspondiente. Tal husillo de la válvula es un componente de un actuador asociado a la válvula. En el actuador, así, se deben satisfacer exigencias muy altas, especialmente en lo que respecta a la regulación de la fuerza y la regulación de la velocidad. Para una fiabilidad alta de la válvula, puede ser necesario, por ejemplo, que el actuador muestre una fuerza de regulación de aproximadamente 200 kN y un tiempo de regulación de aproximadamente 100 ms, especialmente cuando se presenta una exigencia de parada de acción rápida.

Las válvulas, por lo tanto, se diseñan convencionalmente como válvulas de regulación accionadas de forma oleohidráulica, donde los actuadores asociados estos incorporan en cada caso un dispositivo del aceite hidráulico. Para el accionamiento de los actuadores y, por lo tanto, de las válvulas, se puede prever, por ejemplo, un sistema de suministro hidráulico central. Para un sistema de suministro hidráulico central de este tipo, sin embargo, es necesario disponer de un sistema de tuberías complejo y, por lo tanto, costoso, que también debería diseñarse de forma redundante para una seguridad de funcionamiento alta. Para simplificar un sistema de suministro complejo de este tipo, se conocen por la notificación de la patente europea EP 0 040 732 A1 y por el artículo W. Kindermann, E. G. Egener y H. Tremühlen, "Compact Valve Actuator Control System for Large Steam Turbines" (Sistema de control de Actuador de Válvula Compacto para Turbinas Grandes De vapor ), presentado en la American Power Conference, Chicago, 1984, actuadores para las válvulas de turbina de vapor que, en cada caso, muestran un sistema hidráulico descentralizado. El sistema hidráulico de un actuador de este tipo se integra en un bloque de accionamiento compacto situado sobre un alojamiento de válvula, de modo que sólo se requiera otro sistema de cable para suministrar la energía al actuador. Mediante la utilización de aceite a modo de fluido hidráulico, podría ocurrir, en circunstancias extremadamente desfavorables, una ignición del aceite y por lo tanto un incendio en la turbina de vapor. En lo que respecta a la protección contra incendios, también se pueden utilizar a modo de fluido hidráulico, fluidos poco combustibles. Sin embargo, los fluidos hidráulicos poco combustibles de este tipo son costosos y, debido a su baja estabilidad, en comparación con fluidos hidráulicos basados en aceites minerales, requieren medidas de protección relativamente complicadas.

La DE 1 937198 describe una válvula reguladora para regular la presión y/o la cantidad de un medio que circula en centrales eléctricas, plantas químicas o similares. La válvula reguladora muestra una biela de empuje a la que se fija un asiento de válvula. La biela de empuje se acopla a un servomotor eléctrico mediante una barra que gira alrededor de un punto de giro central. Así, se puede regular la cantidad del medio que fluye por la válvula. Además, un muelle de reajuste se sujeta sobre la biela de empuje.

La EP 0 230849 A1 señala una válvula reguladora y una válvula de cierre. La válvula muestra un cuerpo de cierre que se puede desplazar a lo largo de un eje, que muestra un pistón que se extiende a lo largo del eje. El pistón se diseña como una cremallera con dientes rectos que está en el contacto con un engranaje longitudinal de otra barra. Con una rotación de esta otra barra alrededor de su eje de barra, se puede conseguir un desplazamiento del cuerpo de cierre en la dirección axial. Se produce una rotación de esta barra mediante otro engranaje en el extremo de esta barra mediante un motor eléctrico.

La DE 44 46605 A1 ofrece una válvula para una turbina de vapor que muestra un husillo de la válvula con un cono de válvula ahí situado. El husillo de la válvula se acciona mediante un motor eléctrico que se conecta con el husillo de la válvula mediante un acoplamiento accionada de forma electromagnética. Para un cierre automático de la válvula, éste incluye un sistema de resorte de disco. El acoplamiento electromagnético se conecta a un manguito con rosca interior que trabaja en conjunto con un husillo de la válvula guiado de forma rotatoria sobre una base fija y, así, lo mueve de forma axial. El manguito con rosca interior se diseña como un manguito de bolas con rosca interior, de modo que carga el husillo de la válvula con poco juego y poco rozamiento. Debido al guiado de forma rotatoria sobre una base fija del husillo de la válvula, es decir, a que éste sólo puede moverse axialmente de forma ascendente y descendente cuando el manguito con rosca interior gira, no es necesario ningún accionamiento que provoque un movimiento de translación. Más bien, para esto es suficiente un motor eléctrico que gire en dos direcciones. Sin embargo, el motor eléctrico debe disponer de una protección del par, para así evitar que, por ejemplo durante el cierre de la válvula, el cono de válvula que linda con el husillo de la válvula por un extremo no se ve perjudicado al colocarse en el asiento de junta (asiento de válvula) asociado a éste y/o no daña el asiento de junta.

La WO 98/13633 señala un actuador para una válvula de una turbina, cuya posición de apertura se puede regular mediante una biela de empuje, con lo que se asegura un funcionamiento sin averías de la válvula, con un riesgo de incendio especialmente bajo. Para esto, se ha previsto un motor eléctrico para el accionamiento de la biela de empuje. La biela de empuje es se conecta al motor eléctrico mediante un sistema cremallera de rueda dentada y mediante un acoplamiento dentado electromagnético. Por motivos de seguridad de funcionamiento del actuador y, así, también de la válvula accionada por éste, en la WO 98/13633 se dispone, además, un sistema de resortes de retención sobre la biela de empuje.

El sistema incluye un resorte de retención que se sitúa en un alojamiento y que incide en una placa de compresión fijada a la biela de empuje. El actuador se concibe, así, de tal modo que la fuerza del resorte correspondiente al resorte de retención causa un cierre de la válvula. Así, para abrir la válvula, el motor eléctrico actúa contra la fuerza del resorte correspondiente al resorte de retención.

Un actuador electromecánico para una válvula, en particular para una válvula de turbina de vapor, se señala en la WO 99/49250. El actuador muestra una biela de empuje y un motor eléctrico para accionar la biela de empuje. La biela de empuje y el motor eléctrico se conectan mediante un dispositivo de transmisión, por el que se puede generar un momento de rotación variable, según el desplazamiento axial de la biela de empuje. La biela de empuje se conecta a un sistema de muelle de reajuste. Así, la biela de empuje se carga ya en la posición de cierre de la válvula con la fuerza de reajuste del sistema de muelle de reajuste que se diseña como un bloque de memoria del resorte de disco de la válvula. Durante un movimiento de apertura del actuador, el sistema de muelle de reajuste vuelve a tensarse y alcanza su fuerza máxima de reajuste cuando la válvula está en la posición abierta. Por consiguiente, de un modo similar a lo que se describe en la WO 98/13633, durante el ajuste de una posición de apertura de la válvula, el accionamiento debe realizar una acción contra la fuerza de reajuste pertinente del sistema de muelle de reajuste.

En la DE 298 01 229 U1 se describe un dispositivo para la regulación y/o el cierre y para el cierre rápido de un dispositivo de ajuste. Especialmente, se describe en la DE 298 01 229 U1 un actuador para una válvula con un husillo de la válvula para el ajuste de una posición de apertura de la válvula con una pieza motriz asociada al husillo de válvula, donde la pieza motriz pasa por encima de los dispositivos de almacenamiento, que se pueden pretensar con una fuerza de pretensado determinada, con un elemento de resorte, en un proceso de sujeción. El pretensado se aplica, así, en el elemento de resorte, mientras que una fuerza afecta a la pieza motriz de forma paralela al eje longitudinal. El pretensado se mantiene no varíe regulación de la posición de apertura. Además, la pieza motriz se mueve junto con el dispositivo de almacenamiento durante la regulación de la posición de apertura. Para poder conservar el pretensado, se ha escogido en la DE 298 01 229 U1 con bolas, donde las bolas experimentan las fuerzas transversales que resultan del pretensado. Resulta desventajoso que las bolas deban cargarse de una forma fuertemente mecánica.

La invención, así, se basa en el objeto de señalar un actuador perfeccionado para una válvula, en particular para una válvula de turbina, en la que, con un riesgo de incendio en especialmente bajo, se asegura un funcionamiento sin averías y seguro de la válvula y se posibilita el ajuste de una posición de apertura de la válvula con un gasto bajo de energía.

Este objeto se consigue, de acuerdo con la invención, mediante un actuador para una válvula, en particular una válvula de turbina, con un husillo de la válvula para el ajuste de una posición de apertura de la válvula y con una pieza motriz asociada al husillo de la válvula, donde la pieza motriz se acopla al husillo de la válvula mediante un dispositivo de almacenamiento pretensable a un pretensado determinado en un proceso de sujeción, con lo que el dispositivo de almacenamiento se conforma de tal modo que, tras el proceso de sujeción, el pretensado se aplica al elemento de resorte, en el que afecta una fuerza paralela a un eje longitudinal, a la pieza motriz, con lo que, con el dispositivo de almacenamiento pretensado durante el ajuste de la posición de apertura, el pretensado permanece inalterado. Además, se conecta con el dispositivo de almacenamiento bajo el pretensado de la pieza motriz, de tal modo, que la pieza motriz se mueve junto con el dispositivo de almacenamiento durante el ajuste de la posición de apertura. Además, para conservar el pretensado se ha previsto un elemento de sujeción que sujeta durante el proceso de sujeción, con lo que el elemento de sujeción muestra una lengüeta flexible, deformable elásticamente, para el engranaje mediante unión a presión con una rampa de sujeción.

La invención se basa en el conocimiento que, en los actuadores convencionales que están equipados con un sistema de parada de acción rápida de seguridad, el ajuste de una posición de apertura de la válvula mediante un actuador acoplado a la válvula sólo es posible con un gasto de energía considerable. Esto se debe a que el trabajo debe realizarse en contra de la fuerza de reajuste de un resorte, por ejemplo un paquete de almacenamiento de resorte de disco de la válvula. Durante un movimiento de apertura del actuador, el resorte es tensa y alcanza su fuerza máxima de reajuste cuando la válvula está en la posición de apertura. Esto requiere un diseño correspondiente resistente de la pieza motriz que acciona el husillo de la válvula. Debido a este tipo de acoplamiento rígido del proceso de ajuste y el operación de sujeción del resorte para el sistema de parada de acción rápida, en caso de un ajuste o variación regular de la posición de apertura de la válvula, en el husillo de la válvula se aplica constantemente una fuerza variable, generalmente muy alta. El ajuste de fuerza necesario, así, aumenta continuamente, por ejemplo, durante la apertura y disminuye continuamente durante el cierre, de forma correspondiente a las características del resorte. Además, cuando se mantiene una posición de apertura, por ejemplo con la válvula totalmente abierta, la fuerza de reajuste (máxima) debe mantenerse por medio de medidas adicionales. Las piezas motrices de las válvulas de este tipo y los componentes del acoplamiento, el engranaje y el motor conectados a una pieza motriz muestran un diseño correspondientemente complejo.

Por el contrario, con el actuador de la invención se señala un modo completamente nuevo que posibilita el ajuste de la posición de apertura de una válvula asociada al actuador, contando al mismo tiempo con una fiabilidad alta de funcionamiento. Partiendo de las desventajas descritas anteriormente en los acondicionamientos conocidos, existe la idea fundamental del actuador propuesto en una separación y, por lo tanto, un acoplamiento del proceso de ajuste de una posición de apertura del proceso de sujeción del dispositivo de almacenamiento. La pieza motriz se acopla al husillo de la válvula mediante un dispositivo de almacenamiento que se puede pretensar a una pretensado determinado en el proceso de sujeción, de tal modo que, con el dispositivo de almacenamiento pretensado, el pretensado permanece invariable durante el ajuste de la posición de apertura. El pretensado del dispositivo de almacenamiento y el ajuste de la posición de apertura de la válvula se conciben, por lo tanto, como lo procesos independientes que no influyen en el uno en el otro. Así, con la válvula totalmente cerrada, el dispositivo de almacenamiento puede pretensarse aproximadamente a un pretensado determinado, y, a continuación, se puede adoptar una posición de apertura de la válvula mediante la pieza motriz asociada al husillo de la válvula, sin otra acción sobre el estado de almacenamiento del dispositivo de almacenamiento.

De una manera ventajosa, por consiguiente, se puede reducir de una forma considerable el gasto de energía correspondiente al ajuste de una posición de abertura. En particular durante un proceso de ajuste, la fuerza de ajuste es esencialmente constante debido al desacoplamiento del proceso de sujeción. La pieza motriz y otros componentes motrices asociados a la pieza motriz, como por ejemplo un engranaje y/o un motor, pueden diseñarse especialmente con respecto a los requerimientos del proceso de ajuste. Mediante el desacoplamiento del proceso de sujeción y el proceso de ajuste, se puede conseguir por primera vez de forma ventajosa una adaptación y un diseño de la pieza motriz acertados, así como otros componentes motrices, en el proceso correspondiente. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante un diseño de dos etapas de la pieza motriz, con una etapa de potencia para el proceso de sujeción y con una potencia para el proceso de ajuste, a partir de ahora, en general, con una potencia esencialmente decreciente.

Durante el ajuste de la posición de apertura, la fuerza de ajuste aplicada a tal efecto puede ser inferior al pretensado. Así, se reduce considerablemente el gasto de energía en un proceso de ajuste, como por lo que disminuye correspondientemente la carga mecánica de los componentes que se mueven durante un proceso de ajuste, como por ejemplo el husillo de la válvula o la pieza motriz. EL desgaste de estos componentes y de los componentes ahí acoplados, es, así, notablemente inferior, por lo que el tiempo de funcionamiento del actuador y de una válvula conectada al actuador aumenta de la forma correspondiente. De una manera ventajosa, debido a la disminución del gasto de energía durante el ajuste de una posición de apertura, se consigue un número correspondientemente mayor de procesos de ajuste, en comparación con los acondicionamientos conocidos de un actuador.

Como la pieza motriz acciona el husillo de la válvula durante el ajuste de una posición de apertura, también se sincroniza, así, el movimiento del husillo de la válvula con el movimiento del dispositivo de almacenamiento. De una manera ventajosa, se produce una disponibilidad del dispositivo de almacenamiento, especialmente del pretensado acumulado en el dispositivo de almacenamiento, en todas las fases de un proceso de ajuste. En el caso de un cierre de acción rápida necesario de la válvula, el pretensado acumulado en el dispositivo de almacenamiento está disponible en cualquier momento y de forma inmediata para el cierre de acción rápida. Mediante la sincronización del movimiento durante el ajuste de una posición de apertura, el dispositivo de almacenamiento con lo que el pretensado permanece invariable.

Durante un proceso de sujeción, el dispositivo de almacenamiento pretensado a un pretensado determinado. Así, se acumula una energía potencialmente correspondiente en el dispositivo de almacenamiento. Mediante el elemento de sujeción, se asegura que la energía almacenada se mantiene y está disponible en cualquier momento, por ejemplo, para un cierre de acción rápida. Así, si necesario, el elemento de sujeción puede soltarse rápidamente y, por lo tanto, la energía potencial almacenada en el dispositivo de almacenamiento puede liberarse y usarse para un cierre de acción rápida. La función principal del elemento de sujeción es, sin embargo, conservar la energía almacenada en el dispositivo de almacenamiento durante un período largo de tiempo, de modo que se asegure un funcionamiento seguro durante el ajuste de la posición de apertura. Mediante el acondicionamiento y la disposición adecuados del elemento de sujeción, se puede fijar de una manera ventajosa el contenido de energía existente en el dispositivo de almacenamiento. Así, se transmite al proceso de sujeción una posición de sujeción del elemento de sujeción con un pretensado correspondientemente predeterminado, y se prevé de una forma constructiva.

Preferiblemente, el elemento de sujeción sujeto mantiene al menos alrededor del 50% del pretensado. De una manera ventajosa, el elemento de sujeción mantiene, así, la mayor porción posible del pretensado del dispositivo de almacenamiento. Preferiblemente, el elemento de sujeción mantiene todo el pretensado del dispositivo de almacenamiento, de modo que, al mismo tiempo, toda la energía potencial almacenada en el dispositivo de almacenamiento por el elemento de sujeción se mantiene asegurada. La selección exacta de la parte de la parte mantenida por el dispositivo de almacenamiento durante el pretensado, se puede adaptar, así, a las circunstancias constructivas correspondientes y a las exigencias de parada de acción rápida relevantes para la aplicación.

En un acondicionamiento especialmente preferido se ha previsto un dispositivo de desbloqueo que mantiene hasta alrededor del 50% del pretensado. Mediante la previsión de un dispositivo de liberación se presenta, en combinación con el elemento de sujeción, una acumulación y una liberación especialmente efectiva de la energía de pretensado acumulada en el dispositivo de almacenamiento. Así, el elemento de sujeción mantiene ventajosamente la parte esencial del pretensado, mientras el dispositivo de liberación mantiene una parte del pretensado correspondientemente menor.

De una manera ventajosa, mediante el dispositivo de liberación, la energía potencial acumulada en el dispositivo de almacenamiento puede liberarse, por ejemplo, en función de un criterio de liberación. El dispositivo de liberación, así, puede diseñarse como parte del elemento de sujeción o concebirse, no obstante, de forma independiente. Mediante el dispositivo de liberación, se desbloquea de una forma ventajosa, por ejemplo, un cierre de acción rápida de una válvula conectada al actuador. Así, el dispositivo de liberación libera la parte de pretensado existente, en el pretensado acumulado, con lo que la energía liberada puede utilizarse para iniciar un proceso de destensado del dispositivo de almacenamiento entero. Así, por ejemplo, el elemento de sujeción se puede liberar, con lo que el elemento de sujeción sale de su posición de sujeción. Esto sólo puede ocurrir, de una manera ventajosa, debido a la distribución lograda por partes del pretensado a mantener, en el elemento de sujeción y el dispositivo de liberación, mientras que, por ejemplo, el elemento de sujeción se diseña con respecto a un pretensado máximo admisible que se puede predeterminar. Si este valor máximo se sobrepasa, se libera el elemento de sujeción y se libera del todo, esencialmente en un periodo corto de tiempo, el pretensado acumulado en el dispositivo de almacenamiento.

De una manera ventajosa, mediante la distribución proporcionada del pretensado que debe mantenerse por el elemento de sujeción y el dispositivo de liberación, se hace posible una adaptación especialmente flexible al diseño constructivo correspondiente del elemento de sujeción y del dispositivo de liberación. Así, en general, el elemento de sujeción mantiene la parte esencial del pretensado y el dispositivo de liberación sólo una pequeña parte para provocar una liberación. Resulta especialmente ventajoso, así, que, por una distribución hábil de las partes en el elemento de sujeción y el dispositivo de liberación, se ajuste un criterio de liberación de un modo flexible.

Preferiblemente, el dispositivo de liberación se puede activar de forma electromagnética, en particular mediante una bobina. Así, con una variación de un flujo electromagnético, el dispositivo de liberación libera el pretensado en el dispositivo de almacenamiento. Una variación de un flujo electromagnético puede significar, así, una conexión o bien también una desconexión de un campo electromagnético. Esto puede ponerse en práctica, especialmente, mediante una bobina que, con el dispositivo de liberación cerrado, es decir con el mantenimiento del pretensado del dispositivo de almacenamiento, carga la corriente o, de forma alternativa, también puede accionarse sin corriente. Mediante una variación correspondiente de un flujo electromagnético, el dispositivo de liberación puede activarse, según el requerimiento, de formas diferentes.

Durante un proceso de sujeción, la lengüeta del elemento de sujeción entra en contacto con la rampa de sujeción, con lo que la lengüeta se mueve en relación a la rampa de sujeción. Debido al diseño de la lengüeta flexible, en particular deformable elásticamente, se puede conseguir un contacto especialmente efectivo de la lengüeta y la rampa de sujeción, donde se aplique una fuerza. Así, la rampa de sujeción puede mostrar una superficie de contacto que forme, por ejemplo, un plano inclinado en relación con la lengüeta del elemento de sujeción. Después del proceso de sujeción, se consigue un contacto por unión a presión, con lo que el elemento de sujeción del actuador se carga con un pretensado correspondiente. La lengüeta flexible puede estar formada por un material elástico, por ejemplo por un metal. Durante el ajuste de la posición de apertura de la válvula en la conexión en un proceso de sujeción, el pretensado del dispositivo de almacenamiento permanece invariable.

Preferiblemente, se ha previsto una pluralidad de lengüetas que abrazan la rampa de sujeción en una dirección periférica. Así, se puede conseguir una protección múltiple del elemento de sujeción el abrazado en una dirección periférica asegura una sujeción uniforme y el mantenimiento del pretensado, con lo que, ventajosamente, durante el proceso de sujeción, se consigue un guiado periférico durante el movimiento relativo entre las lengüetas y la rampa de sujeción, de un modo similar, por ejemplo, a un manguito que guía un eje. Un proceso de sujeción, así, puede reproducirse y puede lograrse de modo uniforme si se evitan valores pico de la tensión mecánica en una lengüeta independiente o en una zona de la superficie de contacto entre una lengüeta y la rampa de sujeción. Así, la mayoría de lengüetas se encuentran, de una forma ventajosa, dispuestas de un modo esencialmente concéntrico alrededor de una pieza motriz que muestra una rampa de sujeción. Mediante una disposición adicional simétrica de las lengüetas, se asegura una absorción de la carga y una distribución de carga especialmente uniformes durante un proceso de sujeción, en particular durante la sujeción o engranaje por unión a presión de las lengüetas con la rampa de sujeción. Mediante esta disposición simétrica de las lengüetas, se puede conseguir un pretensado especialmente uniforme del dispositivo de almacenamiento, con lo que, mediante este tipo de guiado, se ofrece una protección alta.

En otro acondicionamiento escogido, se ha previsto una cesta de gancho parcialmente formada por las lengüetas, donde la cesta de gancho abraza a la pieza motriz. Con la mayoría de las lengüetas que se conforman, por ejemplo, correspondientemente, varillas de metal o láminas de metal flexibles, especialmente deformables de forma elástica, estos forman el extremo abierto de la cesta de gancho o la cesta laminar. La cesta de gancho abraza la pieza motriz, con lo que, mediante las propiedades flexibles de las lengüetas, se ejerce una fuerza del gancho sobre la pieza motriz, que influye en toda la circunferencia hacia la superficie de contacto entre la cesta de gancho y la pieza motriz.

Mediante este efecto de gancho, la cesta de gancho o la cesta laminar se conectan de una manera particularmente ventajosa a la pieza motriz. Puesto que la pieza motriz muestra al mismo tiempo una rampa de sujeción, también se produce una fuerza de gancho durante un proceso de sujeción y, en particular, en la posición de sujeción. Durante un proceso de sujeción, la cesta de gancho parcialmente formada por las lengüetas se mueve en relación con la rampa de sujeción, en particular en relación con la pieza motriz, con lo que, al mismo tiempo, se aplica una pretensado al dispositivo de almacenamiento.

La cesta de gancho o la cesta laminar consta, así, preferiblemente, de un material elástico, por ejemplo una chapa metálica, que se forma y se elabora correspondientemente para la fabricación del las lengüetas o láminas (por ejemplo, mediante punzonado.

Preferiblemente, en la cesta de gancho se coloca un elemento de resorte, en particular una resorte de disco, que acumula el pretensado. También se puede prever un sistema formado por resortes de disco, por ejemplo un paquete de resortes de disco, en la cesta de gancho o la cesta laminar. Con la disposición de un elemento de resorte en la cesta de gancho, éste se incluye en la cesta de gancho, tanto en un proceso de sujeción como también en el ajuste de una posición de apertura de la válvula. Con esto, después de un proceso de sujeción, el pretensado acumulado en el elemento de resorte también se incluye. La inclusión o el enganche pueden variar de tal modo que, en caso de una liberación, por ejemplo el dispositivo de liberación anteriormente descrito, como el pretensado incluido, es decir la fuerza de resorte acumulada en el elemento de resorte, afloja la sujeción o se suelta, y el elemento de resorte así puede destensarse en un periodo corto de tiempo. Así, la energía liberada de resorte se utiliza de manera convencional para un proceso de cierre de acción rápida de una válvula que se conecta al actuador. Así, el husillo de la válvula, en poco tiempo, pasa de una posición de apertura a la posición de cierre mediante el elemento de resorte destensado. Antes de que se realice un ajuste (regular) de una posición abierta de la válvula se vuelve a pretensar el elemento de resorte, por ejemplo por motivos de seguridad de funcionamiento, con lo que la válvula, preferiblemente, se para en su posición de cierre. Tras el proceso de sujeción, se puede conseguir un ajuste de una posición de apertura de la válvula mediante el elemento de resorte pretensado incluido en la cesta de gancho, sin que se presente ninguna variación en pretensado del elemento de resorte. Especialmente, no se requiere ningún gasto de energía en lo que concierne a la fuerza de reajuste del elemento de resorte, para alcanzar la posición de apertura deseada del husillo de la válvula, ya que el proceso de sujeción se desacopla del proceso de ajuste, es decir, del ajuste de una posición de apertura.

Preferiblemente, la base de la cesta de gancho muestra un pistón amortiguador que se ha previsto para amortiguar el movimiento del husillo de la válvula, en particular durante un destensado del elemento de resorte. Con el pistón amortiguador, se consigue una amortiguación en la posición final, por ejemplo durante un cierre de acción rápida de la válvula, es decir durante una aceleración del husillo de la válvula de una posición de apertura hacia la posición de cierre, pero también, por ejemplo, siempre que se adopte una posición de final, después del ajuste de una posición de apertura.

Así, de una manera ventajosa, el pistón amortiguador es un componente de la cesta de gancho o la cesta laminar, de modo que la cesta de gancho, así, desempeña una función doble, es decir, la recepción del elemento de resorte pretensado y la característica de asegurar la amortiguación en la posición final deseada en caso de un cierre de acción rápida. El pistón amortiguador puede, así, introducirse y, con esto, guiarse, en un cilindro de amortiguación asociado al pistón amortiguador, que también puede designarse como el cilindro de amortiguación principal, con lo que el cilindro de amortiguación se carga adicionalmente, para la amortiguación, con un fluido de amortiguación o fluido hidráulico, como por ejemplo aceite.

Se pueden conseguir otros acondicionamientos especialmente escogidos para una amortiguación significativamente perfeccionada, con las medidas que se describen detalladamente a continuación:

En un acondicionamiento especialmente preferido, se integra un dispositivo de amortiguación hidráulica para la amortiguación en la posición final, en el pistón amortiguador.

En el diseño presente del actuador con una pieza motriz que se acopla al husillo de la válvula mediante un dispositivo de almacenamiento pretensable a una pretensado determinado en un proceso de sujeción, por ejemplo mediante un acoplamiento electromecánico, se presenta una conexión casi rígida o un enganche entre la pieza motriz y el husillo de la válvula y un cono de válvula o parte del cierre ahí conectado. Si la pieza motriz se separa del husillo de la válvula en caso de un cierre de acción rápida, entonces la energía que ahora actúa libremente del dispositivo de almacenamiento, por ejemplo de un sistema de resorte de disco pretensado, acelera el husillo de la válvula con el cono de válvula siguiente en la dirección de cierre. Así, de forma convencional, se presentan velocidades generalmente 4 m/s o encima superiores. En el rango de apertura de aproximadamente del 10 al 20%, resulta, por lo tanto, beneficioso, que se prevea una amortiguación hidráulica que reduzca la velocidad de cierre a, por ejemplo, 0.5 m/s, para poder excluir considerablemente un impacto del husillo de la válvula con respecto al cono de válvula siguiente en el asiento de la válvula, con el posible daño que esto conllevaría.

El dispositivo de amortiguación integrado hidráulico demuestra ser especialmente ventajoso, así, para la amortiguación en la posición final. Esta amortiguación en la posición final suaviza el acoplamiento rígido entre el husillo de la válvula y el elemento de resorte cuando el husillo de la válvula se coloca en el asiento de válvula con el cono de válvula, y reduce considerablemente la energía cinética. Mediante el diseño integrado, así, se realiza adicionalmente una estructura especialmente. En el trabajo en conjunto con un cilindro de amortiguación, el pistón amortiguador posibilita, con un dispositivo amortiguador hidráulico integrado, un funcionamiento duradero especialmente seguro del actuador, en casos de cierre de acción rápida.

En un acondicionamiento especialmente escogido, el dispositivo de amortiguación hidráulico incluye un primer espacio hermético y un segundo espacio hermético distinto al primer espacio hermético, con lo que en los espacios herméticos se puede suministrar o descargar respectivamente, en función de la posición de apertura, un fluido hidráulico, por ejemplo aceite para la amortiguación.

Así, preferiblemente, el suministro o la descarga de un fluido hidráulico en el primer espacio hermético y el segundo espacio hermético respectivamente, mediante una presión diferencial inducida como consecuencia de una variación del volumen de los espacios herméticos. Así, se configura un dispositivo de amortiguación integrado controlado por la presión diferencial que, según la posición de apertura, asegura una amortiguación especialmente adaptada. Según si la presión en un espacio hermético es mayor o menor que la presión ambiental, como corresponde, por ejemplo, a la presión del fluido hidráulico que se encuentra en un espacio intermedio formado por el pistón amortiguador junto con el dispositivo de amortiguación y un cilindro de amortiguación que rodea el pistón amortiguador, se genera una presión diferencial positiva o negativa en lo que concierne al espacio hermético observado. Como consecuencia, el fluido hidráulico se suministra correspondientemente al espacio hermético, o se descarga del espacio hermético, especialmente, descomprime. El recurso de una variación del volumen espacio hermético para conformar la presión diferencial demuestra ser en este caso especialmente ventajoso, porque se puede conseguir una variación del volumen de una manera relativamente sencilla en función de la posición de apertura respectiva del actuador, durante un proceso de
ajuste.

Se ha previsto preferiblemente una placa del actuador movible para la separación espacial del primer espacio hermético con respecto al segundo. Así, los espacios herméticos se separan espacialmente entre sí, con lo que, por ejemplo el primer espacio hermético se dispone en la dirección de la posición de cierre y el segundo espacio hermético, en la dirección de la posición de apertura del actuador. La placa del actuador móvil, al mismo tiempo, asume otra función función, mientras que efectúa una variación del volumen de un espacio hermético. Con este fin, la placa del actuador puede conectarse indirecta o directamente al husillo de la válvula o acoplarse a éste.

En un acondicionamiento escogido, un elemento estrangulador hidráulico linda con al menos uno de los espacios herméticos. Con esto, sólo es posible, ventajosamente, una salida de fluido hidráulico del espacio hermético correspondiente o esencialmente sólo mediante este elemento estrangulador. Así, mediante la sección transversal del elemento estrangulador, se puede predeterminar el desarrollo temporal de la salida de fluido hidráulico, por ejemplo de aceite. El aceite que se descarga del estrangulador puede alojarse en una cámara de captación despresurizada en gran parte, que se forma, por ejemplo, dentro del alojamiento del actuador.

En otro acondicionamiento escogido se sitúa un elemento deformable de hermetización en un espacio hermético, mediante cuya deformación se puede variar el volumen del espacio hermético. Según el proceso de ajuste y la situación de ajuste, especialmente en función de la dirección de movimiento del husillo de la válvula, el elemento de hermetización deformable se deforma y así, por ejemplo, se comprime o extiende. Así, la superficie de hermetización asociada al elemento de hermetización deformable se amplía o reduce correspondientemente.

Esta variación de la superficie de hermetización efectiva mediante una deformación del elemento de hermetización influye directamente en una variación del volumen del espacio hermético observado. El espacio hermético se aumenta o reduce correspondientemente. En el trabajo en conjunto con la placa del actuador móvil, se puede conseguir, así, que el otro espacio hermético se comporte del modo del modo contrario al espacio hermético observado y, o bien que aumente correspondientemente su volumen, es decir, que se rellene el espacio hermético como consecuencia, debido a la presión baja formada con el fluido hidráulico, o bien que disminuya correspondientemente el volumen que está acompañado por una descarga del aceite del espacio hermético. En este acondicionamiento ventajoso, se ha previsto, por ejemplo, en los de la placa del actuador, un elemento de hermetización, donde un primer elemento de hermetización deformable se asocia al primer espacio hermético, y un segundo elemento de hermetización deformable se asocia al segundo espacio hermético.

Preferiblemente, se ha previsto un elemento de ajuste, especialmente un tornillo de ajuste, que actúa directa o indirectamente sobre el elemento de hermetización y sirve para regular la elasticidad del elemento de hermetización. El elemento de ajuste, así, por ejemplo, puede pretensar el elemento de hermetización deformable, que varía las características elásticas del elemento de hermetización. Así, se puede ajustar la variación del volumen alcanzable en los espacios herméticos y la presión diferencial causada de este modo, lo que influye correspondientemente en las propiedades de amortiguación del dispositivo de amortiguación integrado hidráulico.

Ventajosamente, el actuador se señala mediante un acondicionamiento para una válvula de una turbina de vapor. Asimismo, también son posibles otras aplicaciones del actuador para válvulas en otras turbomáquinas, como por ejemplo en una turbina de gas. Debido a los requerimientos de una válvula concebida para una carga con vapor vivo bajo una presión alta de hasta 300 bares y a unas temperaturas altas de hasta 650ºC y debido un actuador respectivo, el actuador acorde a la presente invención parece ser especialmente adecuado para la aplicación en una válvula de turbina de vapor, especialmente para el suministro de vapor vivo.

Sin embargo, la idea fundamental del concepto acorde a la invención es que se pueda aplicar de una forma sencilla, en actuadores para válvulas pertenecientes a otros sectores industriales, como por ejemplo, como suministro en plantas de la industria química o en tuberías de guiado de fluido caliente cargado de presión.

La invención se describe mediante un ejemplo de ejecución explicado con más detalle en los dibujos. Los dibujos se realizan de forma parcialmente esquemática y a escala, y, en pro de la claridad y la comprensión, sólo incluyen los componentes de un actuador que resulten de importancia para la explicación. Se muestra, así:

Figuras de la 1 a la 4: En cada caso, una sección longitudinal a través de un actuador representado esquemáticamente en estados de actuación diferentes,

Figura 5: Una vista en secciones del actuador representado en la Figura 4 a lo largo de la línea de corte V-V, perpendicularmente al eje longitudinal 37

Figura 6: Una vista en sección similar a la de la Figura 5, del actuador mostrado en la Figura 4, con un acondicionamiento alternativo de la cesta de gancho,

Figura 7: Una vista del detalle VII del actuador mostrado en la Figura 2 con un dispositivo de amortiguación hidráulica integrado en el pistón amortiguador,

Figuras 8 y 9: Respectivamente, el detalle VIII del actuador mostrado en la Figura 3, con el dispositivo de almacenamiento pretensado durante el ajuste de una posición de apertura, con un dispositivo de amortiguación hidráulica integrado,

Figura 10: En una vista detallada acorde al detalle X de la Figura 4, el dispositivo de amortiguación integrado hidráulico después de la provocación de un cierre de acción rápida.

Los mismos símbolos de referencia tienen el mismo significado en las Figuras independientes.

La Figura 1 muestra, en una sección longitudinal, un actuador 1 para una válvula, en particular una válvula de turbina. El actuador se extiende a lo largo de un eje longitudinal 37 y muestra, sucesivamente a lo largo del eje 37, un husillo de la válvula 3 para el ajuste de una posición de apertura de una válvula que no se representa más detalladamente en la Figura 1, un dispositivo de almacenamiento 7 y una pieza motriz 5. La pieza motriz 5, el dispositivo de almacenamiento 7 y el husillo de la válvula 3 se sitúan, así, al menos parcialmente, en un alojamiento 29. El dispositivo de almacenamiento 7 muestra un elemento de resorte 21, donde el elemento de resorte 21 está compuesto por una multiplicidad de resortes de disco 23A, 23B situados a lo largo del eje longitudinal 37, adyacente entre sí. La pieza motriz 5 se acopla al husillo de la válvula 3 mediante el dispositivo de almacenamiento 7. El acoplamiento del dispositivo de almacenamiento 7 con el husillo de la válvula 3 se consigue mediante un pistón amortiguador 27 formado en la base 25 del dispositivo de almacenamiento 7. Por esta razón, el husillo de la válvula 3 se conecta al pistón amortiguador 27. El pistón amortiguador 27 limita el dispositivo de almacenamiento 7 en una dirección axial a lo largo del eje longitudinal 37. En el extremo del dispositivo de almacenamiento 7 que sitúa frente al pistón amortiguador 27 a lo largo del eje longitudinal 37, el dispositivo de almacenamiento 7 muestra un elemento de sujeción 9. El elemento de sujeción 9 muestra una lengüeta 15 que se extiende en una dirección paralela al eje longitudinal 37. La lengüeta 15, así, está formada por un material flexible, en particular deformable elásticamente, como por ejemplo un metal.

La pieza motriz 5 del actuador 1 colinda el elemento de sujeción 9 del dispositivo de almacenamiento 7 a lo largo del eje longitudinal 37. El acoplamiento del dispositivo de almacenamiento 7 a la pieza motriz 5 se produce mediante el contacto de la lengüeta 15 con una superficie externa 45 de la pieza motriz 5. Otro acoplamiento de la pieza motriz 5 al dispositivo de almacenamiento 7 se produce mediante el contacto sobre una superficie de apoyo 47 del elemento de resorte 21. La superficie de apoyo 47 está, así, en contacto con la superficie externa 45 de un émbolo 49 de la pieza motriz 5, que se extiende a lo largo del eje longitudinal 37. Así, según se requiera, por ejemplo durante un proceso de sujeción, se puede ejercer una fuerza F sobre el elemento de resorte 21 en la dirección del eje longitudinal 37 mediante la superficie de apoyo 47. La pieza motriz 5 muestra una rampa de sujeción 17 que se forma sobre la superficie externa 45 sobre la circunferencia de la pieza motriz 5. Así, el elemento de sujeción 9 y la rampa de sujeción 17 son contiguos entre sí, con lo que el elemento de sujeción 9 se sitúa después de la rampa de sujeción 17 en la dirección de la fuerza, observado a lo largo de la dirección de la fuerza F a aplicar. El elemento de sujeción 9 se apoya con la lengüeta 15 sobre la superficie externa 45 de la rampa de sujeción 17, con lo que se consigue una conexión positiva. La pieza motriz 5 muestra, además, un dispositivo de liberación 11 que incluye una bobina 13. La bobina 13, así, puede cargarse con una corriente eléctrica y se integra en la pieza motriz 5. Los acondicionamientos que no se integran también son posibles con un dispositivo de liberación 11 colocado de forma separada de la pieza motriz 5.

Un cilindro de amortiguación 31 es adyacente al pistón amortiguador 27 a lo largo del eje longitudinal 37, donde el cilindro de amortiguación 31 rodea el pistón amortiguador 27 para formar un hueco 51. El pistón amortiguador 27 se encuentra en un tope o en la posición de final a lo largo del eje longitudinal 37 con respecto a la dirección de una fuerza F a aplicar. El husillo de la válvula 3 conectado al pistón amortiguador 27 está por consiguiente en una posición de cierre 53, donde una pieza del cierre (el cono de válvula), no mostrada en La Figura 1, conectada al husillo de la válvula 3, se sienta de forma hermética en un asiento de válvula de una válvula que tampoco se muestra la Figura 1, conectada al actuador 1. Mediante la posición de cierre 53 del husillo de la válvula 3, se interrumpe el flujo de un fluido que se suministra a una turbina con la ayuda de la válvula asociada al husillo de la válvula 3. Por consiguiente, con la válvula cerrada no se suministra ningún fluido, como por ejemplo el vapor caliente para una turbina de vapor. En el estado de actuación del actuador 1 que se muestra en la Figura 1, el elemento de resorte 21 se destensa en gran parte. Este estado de actuación, con la válvula cerrada y el dispositivo de almacenamiento 7 destensado, puede presentarse, por ejemplo, después de que se haya producido un cierre de acción rápida del actuador 1 y de la válvula asociada.

Después de que se haya producido un cierre de acción rápida, para ajustar una posición de apertura de la válvula, primero debe pretensarse el dispositivo de almacenamiento 7 con una pretensado que se pueda predeterminar. El proceso de sujeción del el dispositivo de almacenamiento 7 se representa más detalladamente en la Figura 2 que muestra al actuador 1 de la Figura 1 en un estado de actuación durante un proceso de sujeción del dispositivo de almacenamiento 7. En un proceso de sujeción, se aplica un pretensado al elemento de resorte 21 del dispositivo de almacenamiento 7, mientras que se ejerce una fuerza F, transmitida por la pieza motriz 5, sobre la superficie de apoyo 47 del elemento de resorte 21. Así, se comprime el elemento de resorte 21 o los resortes de disco 23A, 23B que forman elemento de resorte 2. Al mismo tiempo, el émbolo 49 se mueve en la dirección de la fuerza F, paralela al eje longitudinal 37. Con esta inclinación de la pieza motriz 5 con respecto al dispositivo de alimentación 7 inmóvil, se conecta un doblamiento o apertura elástica de la lengüeta 15 del elemento de sujeción 9, con lo que la lengüeta 15 se mantiene, durante este movimiento relativo, en contacto con la rampa de sujeción 17 y sigue esencialmente, durante el movimiento lineal, el contorno de la rampa de sujeción 17. La rampa de sujeción 17 muestra un contorno con un flanco creciente 33 y con un flanco 35 decreciente contiguo al flanco creciente 33 a lo largo del eje longitudinal 37. La superficie 45 forma, a lo largo del flanco creciente 33 y del flanco decreciente35, una superficie de reacción para el elemento de sujeción 9, en particular para la lengüeta 15 flexible, deformable elásticamente. Además de una lengüeta 15, el elemento de sujeción 9 también muestra otra lengüeta 15A, con lo que tanto la lengüeta 15 como la otra lengüeta 15A se deslizan a lo largo de la rampa de sujeción 17 durante el proceso de sujeción, y, así, se extienden de forma separada en un plano perpendicular al eje longitudinal 37. Cuando se vuelve a ejercer una fuerza F que aumenta de acuerdo con la característica de resorte del elemento de resorte 21, el proceso de sujeción continúa hasta la lengüeta 15, 15A, hasta que las lengüetas 15, 15A se vuelven a deslizar juntas a lo largo de los flancos 35 decrecientes de la rampa de sujeción y, finalmente, el elemento de sujeción 9 se sujeta, con lo que alcanza su posición de sujeción. Cuando, finalmente, se alcanza la posición de sujeción (véase también La Figura 3), el proceso de sujeción finaliza y el dispositivo de almacenamiento 7 se pretensa a una pretensado determinado Fv. Al mismo tiempo, el actuador 1 se lleva a un estado de actuación que representa la disposición de funcionamiento para el ajuste de una posición de apertura D de una válvula conectada al actuador 1 (posición de funcionamiento). En la posición de sujeción, el elemento de sujeción 9, junto con las lengüetas 15, 15A flexibles, deformables elásticamente, forma un contacto por unión a presión con la rampa de sujeción 17. El elemento de sujeción 9, con esto, se sujeta, con lo que la lengüeta 15, 15A se adapta al dispositivo de liberación 11.

El modo de funcionamiento del actuador 1 en la posición de funcionamiento, es decir, con el dispositivo de almacenamiento 7 pretensado con una pretensado determinado Fv, se explica más detalladamente en La Figura 3. En la posición de funcionamiento, el elemento de resorte de pretensado 21 se incluye entre la base 25 del pistón amortiguador 27 y el émbolo 49 de la pieza motriz 5. El dispositivo de liberación 11 se activa, mientras que una corriente eléctrica fluye por la bobina magnética 13. Con la utilización de un material magnético, al menos parcialmente, para la lengüeta 15, 15A, la lengüeta 15, 15A se atrae y sostiene por la bobina magnética 13 activada. En este estado, se incluye la energía de resorte 21 acumulada del dispositivo de almacenamiento 7, con lo que las lengüetas 15, 15A abrazan la rampa de sujeción 17 en una dirección periférica. En el caso de una multiplicidad apropiada de lengüetas, 15, 15A (compárese, por ejemplo, con las Figuras 5 y 6), se ha previsto una cesta de gancho 19 o cesta laminar 19 formada parcialmente por las lengüetas 15, 15A, donde la cesta de gancho 19 abraza la pieza motriz 5. El elemento de resorte 21 que acumula el pretensado determinado Fv se sitúa en la cesta de gancho 19. La pieza motriz 5 se acopla al husillo de la válvula 3 mediante un dispositivo de almacenamiento 7 pretensado al pretensado determinado Fv en el proceso de sujeción, de tal modo que, con el dispositivo de almacenamiento 7 pretensado, durante el ajuste de una posición de apertura D, el pretensado determinado Fv permanece invariable. Comparado con la posición de cierre 53, el actuador 1 mostrado en La Figura 3 se encuentra en una posición de apertura D, donde el pistón amortiguador 27 se desvía completamente fuera del cilindro de amortiguación 31 a lo largo del eje longitudinal 37. Para el ajuste o variación de la posición de apertura D, se requiere una fuerza de ajuste F_{S}, las F_{S'}, que se transmiten por el actuador 5 y se transfieren al dispositivo de almacenamiento 7 y al husillo de la válvula 3 conectado a éste. Con una fuerza Fs a lo largo del eje longitudinal 37 en una dirección opuesta al cilindro de amortiguación 31, se consigue un aumento de la posición de apertura D. Con una fuerza Fs' en una dirección opuesta a la fuerza Fs, es decir, a lo largo del eje longitudinal 37 en una dirección opuesta al cilindro de amortiguación 31, se reduce la posición de apertura D. Así, mediante el ajuste de la posición de apertura D, el flujo se regula de una forma precisa mediante una válvula que funciona con el actuador 1.

Así, el dispositivo de almacenamiento 7 se conecta a la pieza motriz 5 de tal modo que, bajo el pretensado Fv, la pieza motriz 5 se mueve junto con el dispositivo de almacenamiento 7 durante el ajuste de la posición de apertura D. Debido a que el husillo de la válvula 3 se conecta al pistón amortiguador 27 del dispositivo de almacenamiento 7, el husillo de la válvula 3 a la fuerza de ajuste F_{s}, las F proporcionada por la pieza motriz 5. Durante el ajuste de la posición de apertura D, la fuerza de ajuste F_{s}, F_{s'}, aplicada a este fin es inferior que el pretensado Fv. El ajuste de una posición de apertura D así puede producirse, así, con una F_{s}, F_{s'} bastante más baja que en los actuadores convencionales. Especialmente, con el concepto acorde a la invención, el proceso de sujeción para el pretensado del dispositivo de almacenamiento 7 se separa del ajuste real de una posición de apertura D, de modo que el proceso de sujeción y el proceso de ajuste son independientes del uno al otro. Durante el ajuste de la posición de apertura D, el pretensado determinado Fv del dispositivo de almacenamiento pretensado 7 permanece invariable, mientras que, en actuadores convencionales con un acumulador de resorte, se debe realizar una función para el ajuste de una posición de apertura D en contra de la fuerza de reajuste. Así, una posición de apertura D también puede coincidir con la posición de cierre 53, de modo que, entonces, D sea igual a 0.

Por motivos de seguridad de funcionamiento del actuador 1 y por lo tanto también de una válvula accionada por el actuador 1, en particular para una válvula de turbina de vapor, la pieza motriz 5 se acopla al husillo de la válvula 3 mediante el dispositivo de almacenamiento 7 pretensado a una pretensado determinado Fv en el proceso de sujeción. El dispositivo de almacenamiento 7 incluye el elemento de resorte 21, donde el elemento de resorte 21 anteriormente señalado se sitúa en la cesta de gancho 19 e influye en el pistón amortiguador 27 fijado al husillo de la válvula 3, donde el pretensado determinado Fv actúa especialmente en la base 25 del pistón de amortiguación 27. Así, el actuador 1 está diseñado de tal modo que la fuerza de resorte del elemento de resorte 21, en caso de que sea necesario, puede causar un cierre rápido de una válvula que se acciona por el actuador 1. En una operación de cierre de este tipo, el pistón amortiguador 27 se acelera con el husillo de la válvula 3 mediante el elemento de resorte destensado 21 y se lleva a la posición de cierre 53. Este denominado proceso de cierre de acción rápida inicia debido a que el dispositivo de liberación 11 libera la lengüeta 15, 15A. Por esta razón, el flujo que traspasa la bobina magnética 13 del dispositivo de liberación 11 se interrumpe. Como consecuencia de la liberación, debido al pretensado Fv, el elemento de sujeción 9 se libera de la rampa de sujeción 17 y, junto con la cesta de gancho 19 completa, acelera en la dirección de la posición de cierre 53. En caso de un corte de corriente y de un suministro bajo asociado a éste de la bobina magnética 13, se asegura auto-cierre automático del actuador 1 y de la válvula accionada por éste (compárese con la Figura 4).

En la Figura 4 se representa un estado de actuación del actuador 1 después de un auto-cierre automático. Este estado de actuación se corresponde esencialmente otra vez con el estado de actuación del actuador 1, mostrado en La Figura 1, con el dispositivo de almacenamiento 7 destensado, en particular con un elemento destensado de resorte 21. Mediante el cierre de acción rápida, el husillo de la válvula 3 está en la posición de cierre 53 y una válvula, no ilustrada en La Figura 4, asociada al actuador 1, está cerrada. Para el ajuste de una posición de apertura D, el dispositivo de almacenamiento 7, en primer lugar, vuelve a pretensarse con un pretensado determinado Fv, mientras que se debe aplicar una fuerza F de forma paralela al eje longitudinal 37, sobre la pieza motriz 5. Las características más detalladas de un proceso de sujeción ya se debaten en más profundidad en conexión con la Figura 1.

Para mejorar las características de amortiguación en un cierre de acción rápida, el hueco 51 formado por el pistón amortiguador 27 y el cilindro de amortiguación 31 puede cargarse, al menos parcialmente, con un fluido de amortiguación 55. Así, el fluido de amortiguación 55 es, por ejemplo, aceite hidráulico que sirve al mismo tiempo para lubricar los componentes móviles situados en el alojamiento 29 del actuador 1. Además, el husillo de la válvula 3 se sella contra el cilindro de amortiguación 31 y el alojamiento 29 mediante el elemento de hermetización respectivo 41, 39. Los elementos de hermetización 39, 41 impiden una del fluido de amortiguación 55 del hueco 51 y del alojamiento 29. Además, los elementos de hermetización 39, 41 ocasionan un guiado del husillo de la válvula 3, de modo que éste pueda reproducirse uniformemente y ajustarse en una posición de apertura D, si es necesario, por ejemplo que pueda llevarse, con un cierre de acción rápida, a la posición de cierre. Para el ajuste de una posición de apertura D, se pueden conectar al actuador 5 otros componentes motrices, no representados en las Figuras. Estos pueden ser, por ejemplo, un engranaje y un motor eléctrico que acciona el engranaje. En este caso, el motor eléctrico proporciona el par que acciona la pieza motriz 5, diseñada, por ejemplo, como un accionamiento de bolas circulantes, mediante, por ejemplo, un engranaje múltiple, como puede ser un engranaje angular. Así, el movimiento rotatorio de un motor eléctrico se convierte en un movimiento lineal de la pieza motriz 5. Mediante la previsión de un motor eléctrico, se proporciona, junto con el actuador 1, un actuador electromecánico para una válvula. Sin embargo, junto con el accionamiento de bolas circulantes mencionado por el ejemplo, se consideran también otros accionamientos, por ejemplo con un disco de manivela o un disco excéntrico, para disponer la pieza motriz 5 en un movimiento lineal. Así, el concepto de la invención por consiguiente puede adaptarse a formas de engranaje diferentes de un modo sumamente flexible. Además, el actuador 1 es conveniente de un modo sumamente ventajoso para válvulas diferentes. Puede utilizarse para válvulas de turbina de vapor, válvulas de turbina de gas o accesorios de plantas industriales, por ejemplo en la industria química, donde debe asegurarse un funcionamiento seguro y preciso del actuador 1.

Para visualizar los acondicionamientos alternativos de la cesta de gancho 19, las Figuras 5 y 6 muestran en cada caso una vista en sección a lo largo de la línea de corte V-V del actuador 1 ilustrado en La Figura 4. Así, la sección se entiende de forma perpendicular al eje longitudinal 37, por lo que se define un plano en sección con un primer eje 57 y con un segundo eje 59 que se extiende perpendicularmente al primer eje 57. En La Figura 5, se han previsto cuatro lengüetas 15, 15A, 15B, 15C, que abrazan la pieza motriz 5. Las lengüetas 15, 15A están se disponen, así, a lo largo del primer eje 57, mientras que las lengüetas 15C, 15B se disponen a lo largo del segundo eje 59. Así, la lengüeta 15 se sitúa frente a la lengüeta 15A y la lengüeta 15C, frente a la lengüeta 15B, a lo largo del eje respectivo 57, 59, donde la pieza motriz 5 se estrecha. Cada una de las lengüetas 15, 15A, 15B, 15C se encuentra, así, en contacto con la superficie externa 45 de la pieza motriz 5 y ejerce una fuerza de enganche o de sujeción sobre la superficie externa 45.

Un acondicionamiento alternativo con una pluralidad de lengüetas 15, 15A, 15B, 15C, 15D, 15E, 15F, 15G se muestra en la Figura 6. Las lengüetas 15A, 15B, 15C, 15D, 15E, 15F, 15G se disponen, así, concéntricamente alrededor de la pieza motriz 5 simétricamente en una dirección periférica. Mediante la disposición simétrica, se puede conseguir una distribución de fuerza y una absorción de carga particularmente uniformes, por lo que, en un proceso de sujeción, el elemento de sujeción 9 que muestra las lengüetas 15, 15A, 15B, 15C, 15o, 15E, 15F, 15G alcanza una unión especialmente adecuada con la rampa de sujeción 17. Además, en un proceso de sujeción, la cesta de gancho 19 se guía de una forma especialmente uniforme, en su movimiento relativo a la pieza motriz 5, en particular al émbolo 49 y a la rampa de sujeción 17.

La Figura 7 representa más detalladamente el detalle VII de la Figura 2, que muestra un proceso de sujeción del dispositivo de almacenamiento. En el proceso de sujeción, se aplica una pretensado al elemento de resorte 21 del dispositivo de almacenamiento 7 (compárese con la Figura 2). Como se representa en la vista en detalle de la Figura 7, se integra un dispositivo de amortiguación hidráulico 61 en el pistón amortiguador 27 para una amortiguación en la posición final especialmente eficaz. El dispositivo de amortiguación hidráulico 61 muestra un primer espacio hermético 63A y un segundo espacio hermético 63B diferente al primer espacio hermético 63A. En el primer espacio hermético 63A y en el segundo espacio hermético 63B se puede suministrar respectivamente un fluido hidráulico 65, como por ejemplo aceite, para la amortización, o se puede descargar de los espacios herméticos 63A, 63B. Para la separación espacial del primer espacio hermético 63A con respecto al segundo espacio hermético 63B, se ha previsto una placa del actuador 67 móvil. Ésta se conecta firmemente al husillo de la válvula 3, de modo que un movimiento del husillo de la válvula conduzca directamente al movimiento de la placa del actuador 67. Se ha previsto un elemento de hermetización 71A en el primer espacio hermético 63A y un elemento de hermetización 71B en el segundo espacio de hermetización 63B. Los elementos de hermetización 71A, 71B son deformables, es decir, muestran ciertas propiedades elásticas, y pueden realizarse, por ejemplo, como anillos de Viton en forma de O. Durante un movimiento de la placa del actuador móvil 67, así, se puede deformar un elemento de hermetización 71A, 71B, según la dirección del movimiento. La deformación de un elemento de hermetización 71A, 71B causa una variación del volumen de un espacio hermético 63A, 63B. El suministro o la descarga de fluido hidráulico 65 en el primer espacio hermético 63A y/o el segundo espacio hermético 63B se generan en cada caso mediante una presión diferencial inducida como consecuencia de la variación del volumen en los espacios herméticos 63A, 63B. Una presión diferencial se establece, así, entre el espacio hermético 63A, 63B observado en cada caso y una presión ambiental. Así, la presión ambiental prevalece, por ejemplo, dentro del alojamiento 29, con lo que se establece un gradiente de presión en el primer espacio hermético 63A mediante valor punta de hermetización 41. El segundo espacio hermético 63B es delimitado por un elemento estrangulador 69, mediante cuyo dimensionamiento, en particular de su superficie transversal, se puede determinar de forma precisa una entrada o salida de fluido hidráulico 65 en el segundo espacio hermético 63B o del segundo espacio hermético 63B. Además, el dispositivo de amortiguación 61 muestra un elemento de ajuste 73 que puede realizarse, por ejemplo, en forma de un tornillo de ajuste. Una deformación determinada de los elementos de hermetización 71A, 71B puede ajustarse mediante el elemento de ajuste 73, por lo que la elasticidad de los elementos de hermetización 71A, 71B y por lo tanto las propiedades de amortiguación se ven afectadas. La placa del actuador móvil 67 se sitúa, centrada aproximadamente en el medio, dentro del pistón amortiguador 27 y se sienta con un cierre a presión a ambos lados, entre los elementos de hermetización deformables 71A, 71B.

Mediante este acondicionamiento, se deforma un elemento de hermetización deformable 71A, 71B por un lado, según la dirección lineal de movimiento del husillo de la válvula. En el caso de un tensado del elemento de hermetización 71B, como se muestra en La Figura 7, aumenta su superficie de hermetización efectiva y se reduce el primer espacio hermético 73B en proporción en su volumen eficaz disponible para el fluido hidráulico. En el lado opuesto a la placa del actuador móvil 67, el elemento de hermetización 71A, por ejemplo un anillo de Viton en forma de O, se afloja de la placa del actuador 67 durante el proceso de ajuste mostrado. El primer espacio hermético 63A asociado al elemento de hermetización 71A aumenta en proporción y se rellena con fluido hidráulico 65 debido a la presión diferencial regulada, que, en este caso, es una presión baja en el primer espacio hermético 63A. La deformación de los elementos de hermetización deformables o elásticos 71A, 71B se limita por un contacto de los elementos de hermetización 71A, 71B con el pistón amortiguador 27. El pistón amortiguador 27 rodea el dispositivo de amortiguación integrado 61, en particular la placa del actuador 67 y los elementos de hermetización deformables 71A, 71B colocados a ambos lados de la placa del actuador 67 y asociados a un espacio hermético respectivo 63A, 63B.

La Figura 7 muestra, así, la situación en la que el dispositivo de almacenamiento 7 se pretensa a una pretensado determinado Fv y la válvula se encuentra en la posición de cierre (compárese también el debate acerca de la Figura 2). En general, en el uso en una válvula de turbina de vapor, se diseña estructuralmente de tal forma que la presión predominante de vapor mantiene la válvula cerrada.

En comparación, las Figuras 8 y 9 muestran respectivamente situaciones durante un proceso de apertura del actuador 1. En relación con la Figura 3, que muestra un proceso de ajuste de este tipo, l Figura 8 muestra el principio de un proceso de apertura del actuador 1. El actuador 1 actúa, así, contra una fuerza hermetización que mantiene la válvula cerrada. Esto puede ocurrir, por ejemplo en el uso en una turbina de vapor, mediante la fuerza de hermetización transmitida por la presión de vapor, pues la presión de vapor prevalece en un cono de válvula, que no se representa más detalladamente en la Figura 8, asociado al husillo de la válvula 3. Como consecuencia de este funcionamiento mecánico del actuador 1 contador en contra de la fuerza de hermetización, el pistón amortiguador 27 entra en contacto con el elemento de hermetización 71A, que se encuentra en el primer espacio hermético 63a. El pistón amortiguador 27, así, deforma el elemento de hermetización 71A, hasta que el pistón amortiguador 27 y la placa del actuador móvil 67 entran en el contacto, es decir se sirven de apoyo. Al mismo tiempo, el elemento de hermetización 71B localizado el segundo espacio hermético 63B se destensa y deja de hermetizar el segundo espacio hermético 63B, ya que el elemento de hermetización 71B se afloja en la placa del actuador móvil 67. Esto conduce a un aumento del volumen del segundo espacio hermético 63B. Este aumento del volumen el segundo espacio hermético 63B da lugar a una presión baja, es decir, a una presión diferencial en relación con el entorno, que ocasiona que el segundo espacio hermético 63B se vuelva a rellenar con fluido hidráulico 65.

La Figura 9 muestra, en el detalle VIII, un estado de actuación del actuador 1, como se deriva esencialmente de la representación mostrada en La Figura 3. La Figura 9 por consiguiente muestra, en el detalle, una posición de apertura de una válvula, en la que el actuador 1 ha desviado el husillo de la válvula 3 hacia fuera del cilindro de amortiguación 31, junto con el pistón amortiguador 27 en la dirección del eje longitudinal 37. El dispositivo de amortiguación hidráulica 61 integrado, por consiguiente, se desvía, asimismo, junto con el pistón de amortiguación 27, de una manera correspondiente a lo largo del eje longitudinal 37. Durante el proceso de ajuste, es decir durante el desvío, el husillo de la válvula 3, junto con la placa del actuador móvil 67 conectada al husillo de la válvula 3, se sostiene esencialmente por unión a presión, y al mismo tiempo se guía, mediante el elemento de hermetización deformable, especialmente elástico. Además, se han previsto otros elementos de hermetización 39, 41, conformados como valores punta de hermetización y mediante los que el husillo de la válvula 3 se hermetiza y se guía. Por consiguiente, durante una operación de apertura, como se representa en La Figura 9, tanto el elemento de hermetización 71A colocado en el primer espacio hermético 63A como el elemento de hermetización 71B, colocado sobre el lado opuesto a la placa del actuador 67, se encuentran en el segundo espacio hermético 63B, en una posición de contacto con la placa del actuador 67 y con una superficie de delimitación, formada por el pistón amortiguador 27, de un espacio hermético 63A, 63B. Los dos elementos de hermetización 71A, 71B se pretensan, así, bajo una determinada tensión elástica en el espacio hermético respectivo 63A, 63B y se sujetan por la placa del actuador 67 y por la superficie de delimitación interior formada por el pistón amortiguador 27. La placa de actuador 67, así, no está en contacto con el pistón amortiguador 27, sino que se mantiene esencialmente en el centro por los elementos de hermetización deformables 71A, 71B. Mediante esta configuración se consigue ventajosamente que las vibraciones que pueden ocurrir eventualmente, que posiblemente, durante el uso del actuador 1 en una turbina de vapor, se ven excitadas por un flujo de vapor por la válvula parcialmente abierta y se transmiten al actuador 1, en particular el pistón amortiguador 27 con el dispositivo de amortiguación integrado 61, se amortiguan mediante el rellenado de los espacios herméticos 63A, 63B con el fluido hidráulico 65, por ejemplo aceite hidráulico, y mediante los elementos de hermetización 71A, 71B elásticos.

La Figura 10 se refiere al detalle X de la Figura 4. En este caso, se representa un estado de actuación del actuador 1 después de un auto-cierre automático o un cierre de acción rápida. Este estado de actuación también se corresponde esencialmente con el estado de actuación, mostrado en La Figura 1 y que ya se ha tratado exhaustivamente, del actuador 1, con el dispositivo de almacenamiento 7 destensado, en particular con un elemento de resorte 21 destensado. Como consecuencia del cierre de acción rápida, el husillo de la válvula 3 está en la posición de cierre 53 (compárese con la Figura 4), y una válvula que no se representa más detalladamente en las Figuras 4 y 10, asociada al actuador 1 está cerrada. Durante el cierre de acción rápida, el pistón amortiguador 27 se acelera en la dirección de cierre a lo largo del eje longitudinal 37 por la energía potencial liberada del elemento de resorte 21.

Como consecuencia de la inercia de las masas así aceleradas, en particular las masas del husillo de la válvula 3 con el cono de válvula contiguo, que no se representa más detalladamente, y de la placa del actuador 67, el elemento de hermetización 71b opuesto a la posición de cierre a lo largo del eje longitudinal 37 se deforma en el segundo espacio hermético 63B. Así, la deformación está causada por una sujeción del elemento de hermetización 71B entre la placa del actuador 67 y una superficie de delimitación limitadora, formada por el pistón amortiguador 27. Por el contrario, en el estado de actuación que se muestra en La Figura 10, el elemento de hermetización 71A en el primer espacio hermético 63A está prácticamente destensado, es decir, sin la deformación correspondiente. La deformación del elemento de hermetización 71B en el segundo espacio hermético 63B implica directamente una reducción del volumen efectivo del segundo espacio hermético 63B. Esto conlleva un desplazamiento de fluido hidráulico 65 del segundo espacio hermético 63B hacia fuera. Sin embargo, como se indica aproximadamente mediante las flechas correspondientes de La Figura 10, el fluido hidráulico 65 sólo puede abandonar el segundo espacio hermético 63B mediante el elemento estrangulador hidráulico 69. Si el husillo de la válvula 3 finalmente ha alcanzado la posición de cierre 53 (compárese con la Figura 4) durante el cierre de acción rápida, entonces la inercia de masas del pistón amortiguador 27 y del elemento de resorte 21, debido a su energía cinética, ocasiona, en primer lugar, otra deformación del elemento de hermetización 71B el segundo espacio hermético 63B. Esta deformación, después de que el husillo de la válvula 3 haya alcanzado la posición de cierre 53, se mantiene por el husillo de la válvula hasta que el pistón amortiguador 27 y la placa del actuador 67 entran en contacto. Hasta que se produce este contacto, el fluido hidráulico 65 vuelve a descargarse del segundo espacio hermético 63B mediante el elemento estrangulador hidráulico 69. El dimensionamiento del elemento estrangulador hidráulico 69, especialmente en lo que concierne a la sección geométrica transversal del elemento estrangulador 69, determina, así, el curso de tiempo de esta salida de fluido y por lo tanto, el comportamiento amortiguador de la posición final del dispositivo de amortiguación 61 en este estado de funcionamiento. El fluido hidráulico 65 que sale del segundo espacio hermético 63B por el elemento estrangulador hidráulico 69 se aloja en una cámara de captación esencialmente despresurizada, que no se señala más detalladamente, que se limita, por ejemplo, mediante el alojamiento 29. En el caso de un cierre de acción rápida, se consigue una amortiguación en la posición final notablemente mejorada para el actuador 1, mediante el dispositivo de amortiguación 1 integrado en el pistón amortiguador 27. Tal como se ha descrito, el dispositivo de amortiguación posibilita especialmente una reducción controlada de la energía de impacto cuando se alcanza la posición de cierre 53.

Claims (16)

1. Un actuador (1) para una válvula, en particular una válvula de turbina, con un husillo de la válvula (3) para el ajuste de una posición de apertura (D) de la válvula y con una pieza motriz (5) asociada al husillo de la válvula (3), donde la pieza motriz (5) se acopla al husillo de la válvula (3) mediante un dispositivo de almacenamiento pretensable a un pretensado (F_{V}) determinado con un elemento de resorte (21) en un proceso de sujeción, con lo que el dispositivo de almacenamiento (7) se conforma de tal modo que, tras el proceso de sujeción, el pretensado (F_{V}) se aplica al elemento de resorte (21), en el que afecta una fuerza paralela a un eje longitudinal (37), a la pieza motriz (5), con lo que, con el dispositivo de almacenamiento (7) pretensado durante el ajuste de la posición de apertura (D), el pretensado (F_{V}) permanece inalterado, con lo que se conecta con el dispositivo de almacenamiento bajo el pretensado (F_{V}) de la pieza motriz, de tal modo, que la pieza motriz (5) se mueve junto con el dispositivo de almacenamiento (7) durante el ajuste de la posición de apertura, con lo que, para conservar el pretensado (F_{V}), se ha previsto un elemento de sujeción (9) que sujeta durante el proceso de sujeción, caracterizado porque el elemento de sujeción (9) muestra una lengüeta (15, 15A, 15B) flexible, especialmente deformable elásticamente, para el engranaje mediante unión a presión con una rampa de sujeción (17).

2. El actuador, según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de sujeción no sujeto sostiene al menos un 50% del pretensado (F_{V}).

3. El actuador, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se ha previsto un dispositivo de liberación (11) que mantiene hasta aproximadamente un 50% del pretensado (F_{V}).

4. El actuador, según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de liberación (11) se activa de forma electromagnética, especialmente mediante una bobina (13).

5. El actuador, según la reivindicación 4, caracterizado porque se ha previsto una pluralidad de lengüetas (15, 15A,…15G) que abrazan la rampa de sujeción (17) en una dirección periférica.

6. El actuador, según la reivindicación 5, caracterizado porque se ha previsto una cesta de gancho (19) formada parcialmente por las lengüetas (15, 15A,…15G), con lo que la cesta de gancho (19) abraza la pieza motriz (5).

7. El actuador, según la reivindicación 6, caracterizado porque en la cesta de gancho (19) se sitúa elemento de resorte (21) que acumula el pretensado (F_{V}), especialmente un resorte de disco (23A, 23B).

8. El actuador, según la reivindicación 7, caracterizado porque la base (25) de la cesta de gancho (19) muestra un pistón amortiguador (27) que se ha previsto para la amortiguación del movimiento del husillo de válvula (3), especialmente durante el destensado del elemento de resorte (21).

9. El actuador, según la reivindicación 8, caracterizado porque en el pistón amortiguador (27) se integra un dispositivo de amortiguación hidráulica (67) para la amortiguación en la posición final.

10. El actuador, según la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de amortiguación hidráulica (61) incorpora un primer espacio hermético (63A) y un segundo espacio hermético (63B) diferente al primer espacio hermético (63A), donde los espacios herméticos (63A, 63B),en función de la posición de apertura, pueden suministrarse o descargarse respectivamente de fluido hidráulico, especialmente aceite, para la amortiguación.

11. El actuador, según la reivindicación 10, caracterizado porque el suministro o la descarga de un fluido hidráulico en el primer espacio hermético (63A) y el segundo espacio hermético (63B) respectivamente, mediante una presión diferencial inducida como consecuencia de una variación del volumen de los espacios herméticos (63A, 63B).

12. El actuador, según la reivindicación 10 u 11 , caracterizado porque para el distanciamiento de los espacios herméticos (63A, 63B) se ha previsto una placa del actuador (67) móvil.

13. El actuador, según la reivindicación 10, 11 ó12 , caracterizado porque un elemento estrangulador (69) hidráulico es adyacente a, al menos, uno de los espacios herméticos (63A, 63B).

14. El actuador, según una de las reivindicaciones de la 10 a la 13, caracterizado porque, en un espacio hermético (63A, 63B), se sitúa un elemento de hermetización (71A, 71B) deformable, mediante cuya deformación se puede variar el volumen del espacio hermético (71A, 71B).

15. El actuador, según la reivindicación 14 , caracterizado porque se ha previsto un elemento de ajuste (73), especialmente un tornillo de ajuste, que incide directa o indirectamente en el elemento de hermetización (71A, 71B) y sirve para el ajuste de la elasticidad del elemento de hermetización (71A, 71B).

16. El actuador, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un acondicionamiento para una válvula de una turbina de vapor.