FI71192C - Automatisk baktaetning foer ventil - Google Patents

Description

71192

VENTTIILIN AUTOMAATTINEN TAKATIIVISTYS -AUTOMATISK BAKTÄTNING FÖR VENTIL

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen venttiilin toimilaitteen käyttömenetelmään, sekä järjestelmään menetelmän soveltamiseksi.

Venttiilin karatiivisteen vuotaminen on vaikeasti hallittava venttiilin toimintaongelma. Vuotaminen aiheuttaa vahinkoa venttiilille, koska aikaa myöten lisääntyvä vuoto voi saattaa koko venttiilin toimintakyvyttömäksi. Lisäksi kara-tiivisteen vuotamiseen liittyy huomattavia turvallisuusongelmia ympäristölle: vuotava korkeapainesyöttövesi tai korkeapainehöyry on merkittävä vaaratekijä, ja palavien tai myrkyllisten väliaineiden vuotaminen ympäristöön synnyttää vakavan turvallisuusriskin. Käsikäyttöisessä kiilaluisti-tai istukkatyyppisessä sulkuventtiilissä karavuoto on pystytty estämään avaamalla venttiili käsin täysin auki taka-tiivistysasentoon, so. karatiivisteen vuotaminen estetään muodostamalla hiottujen metallipintojen avulla tiivistyspin-ta venttiilipesän puolelle.

Karatiivisteen vuotaminen on erityisen vaikea ongelma toimilaitteella varustettujen venttiilien osalta, koska vuotojen huomioiminen tällaisissa venttiileissä on epätodennäköisempää kuin käsikäyttöisissä. Venttiili varustetaan toimilaitteella nimenomaan silloin, kun venttiili sijaitsee kaukana henkilökunnan työpisteistä ja niitä operoidaan kauko-ohjauk-sella, tai kun luoksepäästävyys on huono, vaikea tai vaarallinen. Näin ollen venttiilin toiminnan valvonta on vaikeasti järjestettävissä. Nämä ongelmat ovat lisääntyneet viime aikoina ja tulevat tulevaisuudessa vieläkin lisääntymään, koska rakennetaan yhä suurempia laitosyksiköltä ja maantieteellisesti yhä laajempia siirtojärjestelmiä.

Tunnetut venttiilin toimilaitteen käyttömenetelmät eivät salli takatiivistyksen käyttöä, koska ei ole löydetty auto-maat iologi ikkaa , joka ei aiheuttaisi vielä suurempaa vuoto- 2 71192 riskit laitevikamahöollisuuden johdosta (jos momenttiraja auki-suuntaan ei toimi sopivalla tasolla, saattaa kara katketa) ja joka olisi toteutettavissa nykyisin käytettävien momenttirajakatkai-sijoiden tarkkuuden puitteissa. Venttii1itoimi laitteiden rajakat-kaisijat määrittävät säätöalueen, jonka ylärajan momentti korkeintaan on nelinkertainen alarajan momenttirajän suhteen, useasti vain kolminkertainen tai vieläkin pienempi. Säätöalueen ylärajan momenttia kutsutaan laitteen nimellismomentiksi. Momentti-tarve esim. kiilaluistiventtiilin avaamisvaiheessa on sen verran suuri, että toimilaitteen alamomenttiraja ylittää takatiivistyk-sen ajomomenttia, jonka yleensä on oltava alle 20 % venttiilin avaamismomentista. Näin ollen toimilaitteellisten venttiilien vuoto-ongelma on tähän asti pyritty ratkaisemaan erilaisilla karatiivisteillä sekä käyttöhenkilökunnan valvonnalla ja hälytysjärjestelmillä. Nämä tunnetut menetelmät ovat kalliita ja verrattain tehottomia ratkaisuja. Lisäksi tunnetussa tekniikassa ei myöskään ole ollut mielekästä mitoittaa venttiilin eri osia toimilaitteen täyden momentin mukaisesti, mikä on ollut omiaan lisäämään osien rikkoutumisvaaraa.

Keksinnön tarkoituksena on luoda automaattinen takatiivistysjärjestelmä, joka soveltuu käytettäväksi toimilaitteellisissa venttiileissä. Tämä järjestely johtaa valvontatarpeen vähentymiseen, turvallisuusriskien poistumiseen, ja toiminta- sekä huoltokustannusten alenemiseen. Tavoitteena on lisäksi venttiilin eri osien rikkoutumisvaaran eliminoiminen ottamalla osien mitoitusperusteeksi toimilaitteen antama täysi momentti.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän pääasiallisimmat tunnusmerkit selviävät patenttivaatimusten 3 ja 7 tunnusmerkki-osista .

Keksintö· perustuu siihen, että kiilaluistiventtiilissä toimilaitteen valintaperusteeksi otetaan sulkumomentti siten, että venttiilin tarvitsema sulkumomentti on mahdollisimman lähellä toimilaitteen nimel1ismomenttia, kuitenkin sitä vähän pienempi. Venttiilin avaamisvaiheessa tarvittava suurin momentti on yleensä vähintään 1.5 kertaa venttiilin 71192 sulkemiseen tarvittava momentti. Käyttämällä toimilaitteessa sopivaa välystä moottori saavuttaa suunnan vaihdon yhteydessä täyden kierrosluvun, mistä syystä hammer blow-efektin eli iskuvaikutuksen avulla sekä moottorin täyden jarrumomentin ansiosta toimilaitteesta on saatavissa venttiiliä avaamaan momentti, Joka on yli kaksi kertaa suurempi kuin nimellismo-mentti, mikäli momenttiraja aukisuuntaan ei ole rajaamassa momenttia avaushetkellä. Heti kun venttiili on saatu vähänkin aukeamaan, alenee momenttitarve murto-osaan. Tällöin otetaan käyttöön järjestely, jossa momenttiraja aukisuuntaan tulee käyttöön 5-15 % aukenemisen jälkeen. Toimilaite avaa venttiiliä, kunnes momentintarve taas kasvaa takatiivistykseen ajon johdosta.

Järjestelyssä venttiilin voimia välittävät osat mitoitetaan täyden momentin mukaan. Ylläesitetty toimilaitteen toiminta-menettely johtaa pääsääntöisesti n. 50 % pienempään toimi-laitemomenttiin (nimellismomenttiin) kuin ennen. Tämän ansiosta takatiivistyksen ajomomentti on nykyisten tunnettujen toimilaitteiden momenttirajojen säätöalueella. Vastaavasti venttiilien osat, mm., kara, tulevat pienemmiksi, mikä edelleen pienentää momentintarvetta, sillä momentintarve on suoraan verrannollinen karahalkaisijaan. Näin ollen päädytään toimilaitteeseen, jonka tarvitsee antaa vain n. 30 % aiemmin tarvitusta momentista. Samalla osien rikkoutumisvaa-ra on eliminoitu, koska mitoitusperuste on toimilaitteen täysi momentti. Aiemmin tämä ei ole ollut mielekästä, koska täysi momentti on niin suuri verrattuna nimellismomenttiin ja lähdettäessä osia kasvattamaan lisääntyy momentintarve entisestään.

Karavuotomahdollisuus on takatiivistyksen käytön yhteydessä olematon: karan ja kannen väliset tiivistepinnat toimivat kuten istukkaventtiili ja vaikka niissä olisikin vuoto, se on aina määrältään merkityksetön.

Istukkaventtiilissä, jossa virtaus tapahtuu lautasen alta, 4 71192 keksinnön mukainen toimintaperiaate vastaa yllä selostettua kiilaluistiventtiilin käyttötapaa. Toimilaite sulkee venttiilin säädetyllä momentilla. Avaamiseen riittää sama voima, jolla ajetaan takatiivistykseen.

Menetelmän lisäksi keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen t mukaisesti myös menetelmän soveltamiseksi tarkoitettuun laitelmaan.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kiilaluistiventtiilin avaamisen momenttitilannetta, kuvio 2 esittää vastaavasti momenttitilannetta kiilaluistiventtiilin sulkemisessa, kuvio 3 esittää istukkaventtiilin avaamisen momenttitilannetta, kuvio 4 esittää vastaavasti momenttitilannetta istukkaventtiilin sulkemisessa.

Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan soveltaa kaikissa taka-tiivistyksellä varustetuissa istukka- ja kiilaluistiventtii-leissä tavanomaisten sähkötoimilaitteiden kanssa. Näin ollen keksinnön mukaisen järjestelmän rakenteellisia osia ei ole esitetty.

Kuvioissa viite A viittaa toimilaitteen nimellismomenttiin, 3 momenttirajakytkimen säädettyyn tasoon ja C venttiilin eri sulkemis- ja avaamisvaiheiden momenttitarpeeseen. Momentti-kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti kiilaluistiventtiilin toimilaitteeksi valitaan laite, jonka nimellismomentti A on hieman suurempi kuin venttiilin sulkemiseen tarvittava momentti. Venttiilin avaamiseen tarvittava momentti C^, joka on 50-100 % 5 71192 suurempi kuin sulkemismomentti C , aikaansaadaan toimi laiteiär-

2 J

jestelyllä, joka perustuu hammer blow-efektiin sekä toimilaitteen moottorin täyteen jarrumomenttiin. Tällainen toiminta on järjestettävissä tunnettujen toimilaitteiden sisäisin järjestelyin. Tarvittaessa voidaan venttiilin aukisuuntaan järjestää momentti-raja B rajaamaan momenttia avaushetkellä, esim. tasoon, joka on 75-80 % suurempi kuin venttiilin nimellismomentti. Välittömästi sen jälkeen kun venttiilin liike aukisuuntaan on lähtenyt liikkeelle, momentintarve alenee voimakkaasti. Tällöin momentti-raja aukisuuntaan alkaa vaikuttaa, edullisesti aukenemisen edettyä noin 5-15 % kokonaisaukenemisesta. Tämä momenttiraja B on säädetty tasoon, joka on riittävä venttiilin takatii-12 vistyksen ajoon. Venttiilin sulkusuunnassa on koko sulkemis- matkan ajan voimassa momenttiraja B , jonka taso vastaa 2 sulkemiseen tarvittavaa momenttia.

Kuvioissa 3 ja 4 istukkaventtiilin toimilaitteen valinta perustuu niinikään sulkemiseen tarvittavaan momenttiin B

4 siten, että venttiilin nimellismomentti A on jonkin verran tätä suurempi. Venttiilin sulkusuunnassa on koko matkan pituudelta voimassa momenttiraja B , joka vastaa sulkemisen momenttitar- 4 vettä C . Avaamisessa on momenttiraja B , joka vastaa taka-4 3 tiivistykseen ajon momenttitarvetta C . Tämä momenttitarve on 3 huomattavasti sulkumomenttia pienempi, yleensä 25-35 % tästä.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (9)

1. Menetelmä kiilaluisti- tai istukkaventtiilin toiminnan ohjauksessa joka käsittää venttiilin karaan kytkettävän sähkötoi-milaitteen käytön karan liikuttamiseksi, johon toimilaitteeseen on järjestetty raomenttirajakytkin sopivan momentin (B) rajaamiseksi liikkeen eri vaiheissa karan molemmissa liikesuunnissa, tunnettu siitä, että venttiilin karan ja kannen väliin muodostetaan tunnetulla tavalla takatiivistyspinta, ja että mainittu toimilaite venttiiliä avattaessa momenttirajakytkimen sallimalla momentilla (B) ajaa karan takatiivistysasentoon venttiilin kanteen siten, että säädetään takatiivistyksen ajomomentti (C^ ,C^) pienemmäksi kuin sulkemismomentti (C2,C4).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että takatiivistyksen ajomomentti on järjestetty toimilaitteen säätöalueen puitteisiin ottamalla toimilaitteen valintaperusteeksi venttiilin sulkemisen momenttitarve (C, kuv. 2, 4), jota toimilaitteen nimel1ismomentin (A) pääasiallisesti tulee vastata ollen kuitenkin sulkemisen momentin tarvetta jonkin verran suurempi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiilaluistiventtiilin avaushetkellä nimellismomenttia (A) huomattavasti suurempi momentti (C, kuv, 1) tuotetaan toimilaitteella sopivan välyksen ansiosta aikaasaatavan iskuvaikutuk-sen sekä toimilaitteen moottorin täyden jarrumomentin avulla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että momenttirajakytkimellä rajoitetaan toimilaitteesta saatava momentti (B, kuv. 1, 3) avaushetkellä.

5. Patenttiaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että välittömästi avaushetken jälkeen, edullisesti 5-15 % aukenemisen jälkeen, otetaan käyttöön momenttiraja (B, kuv. 1) aukisuuntaan, joka suuruudeltaan vastaa takatiivistykseen ajomo-menttia. Il , 71192

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunettu siitä, että kiilaluistiventtiilin sulkemisessa sekä istukkavent-tiilin sulkemisessa ja avaamisessa on toimilaitteesta saatava momentti karan koko liikkeen ajan momenttirajakytkimellä säädetty tasoon (B, kuv. 2-4), joka vastaa liikkeen loppuvaiheen momentti-tarvetta .

6 71192

7. Jonkin ylläolevan patenttiaatimuksen mukaisen menetelmän soveltamiseksi tarkoitettu järjestelmä, joka käsittää venttiilin karaan kytketyn toimilaitteen, jonka antama momentti on momenttira jakytkimillä (B) säädettävissä, tunnettu siitä, että toimilaite on järjestetty venttiilin aukiasennossa ajamaan venttiilin kara takatiivistysasentoon venttiilin kanteen.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että takatiivistyksen ajomomentti on toimilaitteen antaman momentin säätöalueella ja että kiilaluistiventtiilin aukenemiseen tarvittava momentti (C, kuv. 1 ) järjestetään saatavaksi toimilaitteesta sopivalla välyksellä aikaansaatavan iskunvaikutuksen ja moottorin täyden jarrumomentin avulla.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että venttiilin voimia välittävät osat mitoitetaan toimilaitteesta saatavan suurimman momentin mukaan.