NL1022188C2 - Actuator voor besturing van een klep. - Google Patents

Description

• I

Actuator voor besturing van een klep

De uitvinding heeft betrekking op een actuator voor het besturen van een klep of dergelijke omvattende een zui-gercilinder en een binnen de zuigercilinder opgenomen zuiger, waarbij zuiger en zuigercilinder samenwerken, en waarbij 5 voorzien is in een aanvoer en een afvoer voor hydraulische of pneumatische bediening van het zuiger-zuigercilindersamen-stel, welk samenstel dient voor besturing van de klep.

Een dergelijke actuator is bekend uit de praktijk en wordt toegepast voor het besturen van een afsluiter zoals een 10 klep. Bekend zijn actuatoren die de afsluiter bedienen door middel van een lineaire beweging. Ook zijn bekend actuatoren die een lineaire beweging omzetten in een rotatiebeweging voor bediening van de afsluiter. Op dit laatste type actuator heeft de uitvinding betrekking.

15 De actuator van het zojuist bedoelde type wordt toe gepast voor de bediening van afsluitkleppen en regelkleppen en kent zowel offshore als (sub-)marinetoepassingen. Bij dergelijke toepassingen is veelal een eis dat de actuator een beperkte inbouwhoogte heeft. Een eerste doelstelling van de 20 uitvinding is er daarom in gelegen te voorzien in een actuator die aan deze eis voldoet.

Een verder bekend probleem is dat het door de actuator te leveren aandrijfmoment verschillend is aan begin en einde van de bedieningsslag. De afsluiter die bediend wordt 25 kent met andere woorden een specifieke momentcurve die vereist is om de afsluiter te kunnen bedienen. In een verdere doelstelling van de uitvinding is beoogd om te voorzien in deze behoefte.

Weer een verdere doelstelling is een actuator te 30 verschaffen die zich in een bepaalde uitvoeringsvorm leent voor fail-safe-toepassingen, dat wil zeggen dat bij wegval van de aansturing van de actuator de afsluiter door de actuator naar een bedrijfsveilige stand wordt gebracht.

Deze en andere doelstellingen en voordelen worden 35 verschaft door de actuator volgens de uitvinding waarvan diverse aspecten zijn verwoord in de aangehechte conclusies.

' 17 7 1 8 8 - I In een eerste aspect van de uitvinding is de actua- I tor erdoor gekenmerkt dat de zuiger stationair is en de zui- I gercilinder beweegbaar is uitgevoerd, en dat concentrisch ten I opzichte van de zuigercilinder een bus is aangebracht die met I 5 de zuigercilinder gekoppeld is zodanig dat een beweging van I de zuigercilinder in de richting van haar lengteas correspon- I deert met een rotatiebeweging van de bus, en dat de bus ge- I koppeld is met de klep.

I Tengevolge van deze uitvoering kan de cilinderwand I 10 benut worden voor het overbrengen van de uit te oefenen I krachten en behoeft dit niet te geschieden via een zuiger- I stang of dergelijke. Een dergelijke met de zuiger gekoppelde stang kan in de actuator volgens de uitvinding benut worden I ter indicatie van de stand van de actuator en daarmee van de I 15 door de actuator bediende afsluiter. Voorts is een voordeel van de zojuist aangegeven bouwwijze dat een zeer compacte I bouw van de actuator mogelijk is, hetgeen deze zeer geschikt I maakt voor toepassing in met name offshore toepassingen.

I In een volgend aspect van de uitvinding is de actua- 20 tor erdoor gekenmerkt dat de bus en de zuigercilinder zijn voorzien van met elkaar samenwerkende sleuven en assen, welke I sleuven, gezien in de richting van de lengteas van de bus en de zuigercilinder, een voorafbepaalde variabele spoed bezit- ten. Hiermee kan eenvoudig worden voorzien in een aan de mo- 25 mentbehoefte van de te bedienen afsluiter afgestemde aandrij- ving. De spoed van de sleuven kan daartoe eenvoudig worden aangepast aan de zojuist bedoelde momentbehoefte van de af- H sluiter.

De in het voorgaande besproken uitvoeringen van de H 30 actuator volgens de uitvinding lenen zich onder meer bij zon- der goed voor de zogeheten dubbelwerkende uitvoering van de actuator. In een dergelijke uitvoering is voorzien in dubbele H afvoer en aanvoervoorzieningen zodanig dat de actuator daar- H mee in twee tegengestelde richtingen bediend kan worden.

35 Verdere voordelen zijn echter bereikbaar wanneer de H actuator volgens de uitvinding volgens weer een ander aspect wordt uitgevoerd zodanig dat de zuigercilinder een voorkeurs- H positie bezit en dat concentrisch ten opzichte van de zuiger- H cilinder en de bus een veercontainer is geplaatst waarin een veer is opgenomen die gekoppeld is met de zuigercilinder voor I het uitoefenen van een kracht op de zuigercilinder in de richting van de voorkeurspositie. Hiermee kan een zeer com- I 5 pact gebouwde enkelwerkende actuator worden verschaft die bij I wegval van de hydraulische of pneumatische druk voor de actu- atorbediening terugkeert naar een voorkeurspositie van de zuigercilinder die correspondeert met een bedrijfsveilige si- I tuatie.

I 10 In weer een ander aspect van de uitvinding is de ac- I tuator erdoor gekenmerkt dat de veercontainer als eenheid is I gevormd. De compacte bouw van de actuator volgens de uitvin- I ding laat zich op deze wijze geschikt combineren met een een- voudige assemblage daarvan.

15 In weer een verder aspect van de uitvinding is de veercontainer uitgevoerd met een veer, een containerbus en I flenzen waarbij de flenzen zich aan uiteinden van de contai- I nerbus bevinden en waarbij de veer tussen de flenzen is opge- nomen, en waarbij althans een der flenzen beweegbaar is uit- I 20 gevoerd en in geplaatste toestand gekoppeld is met de zuiger- I cilinder. Een dergelijke veercontainerbus is inherent veilig I en kan tijdens assemblage eenvoudig apart worden geplaatst en I verwijderd.

I Bijzonder geschikt voor het aanpassen van de actua- I 25 tor aan de specifieke bedrijfssituatie is verder dat de bus I is uitgevoerd met een daarmee gekoppelde verwisselbare kop- I pelbus voor de klepbediening. De aanpassing aan de benodigde klepbediening kan op deze wijze eenvoudig gerealiseerd worden door vervanging van de koppelbus zonder dat een verdere aan-30 passing van de actuator nodig is.

Nuttig voor het installeren van de actuator is verder dat op een bovenflens een instelring is aangebracht voor het instellen van de slaglengte van de zuiger en daarmee de voorkeurspositie van de zuigercilinder.

35 De uitvinding zal in het navolgende verder worden toegelicht aan de hand van de tekening van een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld van een actuator volgens de uitvinding.

In de tekening wordt een enkelwerkende actuator vol- 1022·sg I gens de uitvinding getoond, te weten Η - in figuur 1: een langsdoorsnede-aanzicht van de actuator; - in figuur 2: een langsdoorsnede-aanzicht van de 5 uitgenomen veercontainerbus/ I - in figuur 3: een detail van de samenwerJcende zui- I gercilinder en bus, en - in figuur 4 en 5: een detail van de zuiger en de zuigercilinder in respectievelijk open en gesloten toestand.

10 In de figuren gebruikte gelijke verwijzingscijfers verwijzen naar dezelfde onderdelen.

Verwijzend nu eerst naar figuur 1 wordt een openge- werkt aanzicht van de actuator volgens de uitvinding getoond.

Deze actuator kan met zowel gas als vloeistof, bijvoorbeeld 15 hydraulische olie, worden gestuurd zoals hierna nog nader zal worden toegelicht.

De actuator omvat een zuigercilinder 8 en een binnen de zuigercilinder 8 opgenomen zuiger 6. De zuiger 6 en de zuigercilinder 8 werken samen en zijn voorzien van een aan- H 20 voer en afvoer 22 (zie figuur 4 en 5) voor hydraulische of H pneumatische bediening van het samenstel van de zuiger 6 en de zuigercilinder 8 zodanig dat de met de actuator te koppe- H len klep bediend kan worden. Ten opzichte van de integrale H actuator is de zuiger 6 stationair uitgevoerd. De zuigerci- H 25 linder 8 is daarentegen beweegbaar uitgevoerd/ deze kan bin- nen de actuator een variabele positie innemen.

Concentrisch ten opzichte van de zuigercilinder 8 is verder een bus 11 aangebracht die voorzien is van sleuven waarbinnen met de zuigercilinder 8 gekoppelde assen 13 zijn 30 opgenomen die in het getoonde geval voorzien zijn van looprollen 12 ter vermindering van wrijving. Op deze wijze is een koppeling aangebracht tussen de zuigercilinder 8 en de bus 11 en wel zodanig dat een beweging van de zuigercilinder 8 in de richting van haar lengteas correspondeert met een ro-35 tatiebeweging van de bus 11. De sleuven die in het getoonde geval zijn opgenomen in de bus 11 vertonen daartoe, gezien in II de richting van de lengteas van de bus 11 en de zuigercilin-der 8, een voorafbepaalde variabele spoed.

5

Figuur 1 toont verder dat concentrisch ten opzichte van de zuigercilinder 8 en de bus 11 een veercontainer aanwezig is (deze veercontainer is integraal getoond in fig. 2) die verbonden is met de zuigercilinder 8 via een bovenflens 5 10 van de veercontainer voor het uitoefenen van een kracht op de zuigercilinder 8 in de richting van een door deze zuigercilinder inneembare voorkeurspositie. Dit is gerealiseerd doordat de veercontainer een containerbus 3, een binnen de containerbus 3 opgenomen veer 2, en van deze veercontainer 10 deeluitmakende flenzen 10 en 15 omvat, welke zich aan uiteinden van de containerbus 3 bevinden en waarbij de veer 2 tussen de onderflens 15 en de bovenflens 10 is opgenomen. De bovenflens 10 is hierbij beweegbaar uitgevoerd en gekoppeld met de zuigercilinder 8. Van belang is verder dat in afwijking 15 van de stand van de techniek de onderflens 15 en bovenflens 10 geborgd zijn met borgringen 9 en 14 die in voorkomend geval reparatie van de veercontainer mogelijk maken, echter zonder dat de veercontainer met gebruikelijk handgereedschap te openen valt.

20 In figuur 1 is nog te zien dat de bus 11 is uitge voerd met een daarmee gekoppelde verwisselbare koppelbus 17 voor de klepbediening. Tevens toont figuur 1 dat deze op de bovenflens 4 voorzien is van een instelring 5 die dient voor het instellen van de eerder genoemde voorkeurspositie van de 25 zuigercilinder 8.

De werking van de actuator volgens de uitvinding kan nu als volgt worden toegelicht.

De actuator kan zoals hierboven reeds opgemerkt met zowel gas als vloeistof, bijvoorbeeld hydraulische olie, wor-30 den bedreven. Als het stuurmedium via de af- en aanvoeraan-sluiting 22 (zie figuur 4 en 5) de zuiger 6 wordt ingebracht, zal de zuigercilinder 8 een lineaire translatie naar beneden ondergaan. De zuigercilinder 8 neemt daarbij de bovenflens 10 en de looprolassen 13 mee. Op deze looprolassen 13 bevinden 35 zich looprollen 12 die de lineaire translatie door middel van de in de bus 11 aangebrachte sleuven omzetten in een rotatie-beweging.

Er is verder voorzien in spieën bevestigd aan de bo- 1 ö I venflens 10 die in een geleidingsbaan 25 (zie figuur 3) ver- lopen, waardoor het geheel van bovenflens 10, zuigercHinder I 8 en looprolassen 12 niet zal gaan roteren, maar lineair zal I transleren. De wel roterende bus 11 brengt haar rotatiebewe- 5 ging over op de koppelbus 17 die zich in figuur l aan de on- I derzijde van de actuator bevindt. De door de zuiger 6 verlo- I pende indicatorstang 7 voert een overeenkomstige rotatiebewe- I ging uit, zodat deze gebruikt kan worden voor standindicatie van de actuator.

I 10 Wat betreft de constructie van de actuator kan nog worden opgemerkt dat de bus 11 gelagerd is in de getoonde uitvoeringsvorm door een samenstel van een radiaallager 21, I axiaallagers 19 en een stationaire 18 en een roterende 20 la- H gersteun.

I 15 Ten behoeve van de instelling van de actuator is de- I ze aan de bovenzijde voorzien van een op een bovenflens 4 ge- H plaatste instelring 5 die de slaglengte van de zuiger 6 be- paalt.

Uit het voorgaande zal duidelijk zijn dat in de ge- I 20 toonde enkelwerkende uitvoering de teruggaande slag van de actuator wordt afgeleid van de veer 2 die bij voldoende lage H of weggevallen mediumdruk de bovenflens 10 en de daarmee ge- koppelde zuigercilinder 8 naar een als voorkeurspositie te H kenmerken beginstand dringt.

25 Figuur 2 toont duidelijker de uitgenomen veercontai- ner van de actuator volgens de uitvinding. Deze veercontainer bezit aan weerszijden van een containerbus 3 een bovenflens 10 en een onderflens 15, en tussen deze beide flenzen opgeno- men een veer 2. De veer 2 is geborgd tussen de onderflens 15, 30 en de bovenflens 10 opgenomen door toepassing van een borg- H ring 9 voor de bovenflens 10 en een borgring 14 voor de on- derflens 15 die in sleuven van de containerbus 3 vallen. Dit waarborgt dat met gebruikelijk handgereedschap de veercontai- ner niet geopend kan worden zodat de veer 2 veilig opgesloten 35 zit. De figuur 2 toont overigens tevens duidelijk de gelei- dingssleuven 25 die rotatie van de zuigercilinder 8 tegen- H gaan.

H Figuur 3 toont onder weglating van enkele onderdelen 7 van de actuator volgens de uitvinding de wijze van samenwerking van de zuigercilinder 8 en de bus 11. De bus kan bijvoorbeeld voorzien zijn van drie sleuven waarin de eerder genoemde assen 13 met de daarop aangebrachte loopwielen 12 zijn 5 geplaatst. Lineaire beweging van de zuigercilinder 8 die tegen rotatie geborgd is door middel van de zojuist genoemde geleidingssleuven 25 resulteert in een rotatiebeweging van de bus 11, welke bepaald wordt door het verloop, met name de spoed, van de eerder genoemde sleuven. Door deze uitvoering 10 is een hoog rendement van de actuator gewaarborgd en door de concentrische bouw van de onderdelen van de actuator, zoals duidelijk getoond in de figuren, is deze actuator compact en kan een zeer korte slag volstaan voor het uitvoeren van een volledige rotatiebeweging zoals deze door een te bedienen 15 klep vereist wordt.

Ter verdere toelichting tonen de figuren 4 en 5 twee uit elkaar gelegen posities die de zuigercilinder 8 en de zuiger 6 kunnen innemen en die corresponderen met open en dicht standen van de door de actuator volgens de uitvinding 20 te bedienen klep. Zoals hiervoor reeds opgemerkt is de zuiger 6 stationair uitgevoerd en kan de zuigercilinder 8 een translatie in haar lengterichting uitvoeren, een en ander afhankelijk van een aangebrachte hydraulische of pneumatische besturing via aan- en afvoer 22 die is aangebracht op de zuiger 6. 25 De voorgaande bespreking van de actuator volgens de uitvinding dient uitdrukkelijk als niet-beperkend te worden opgevat. De besproken en toegelichte actuator is van het zogeheten enkelwerkende type. De uitvinding heeft echter evenzeer betrekking op een actuator volgens het zogeheten dubbel-30 werkende type dat voorzien is van twee of meer aansluitingen voor hydraulische of pneumatische bediening en waarbij deze zonder veren is uitgevoerd. Een dergelijke dubbelwerkende actuator wordt wat betreft haar positie-instelling geheel door de hydraulische of pneumatische besturing bepaald.

35 De beschermingsomvang die aan de uitvinding toekomt, wordt geheel en uitsluitend bepaald door de navolgende conclusies zonder beperkt te zijn tot de hiervoor gegeven toelichting.

·· 'i · / ί 0 q _

Claims (9)

1. Actuator voor het besturen van een klep of derge- I lijke omvattende een zuigercilinder (8) en een binnen de zui- gercilinder (8) opgenomen zuiger (6), waarbij zuiger (6) en zuigercilinder (8) samenwerken, en waarbij voorzien is in een I 5 aanvoer en een afvoer voor hydraulische of pneumatische be- I diening van het zuiger-zuigercilindersamenstel (6,8), welk I samenstel dient voor besturing van de klep, met het kenmerk, I dat de zuiger (6) stationair is en de zuigercilinder (8) be- I weegbaar is uitgevoerd, en dat concentrisch ten opzichte van I 10 de zuigercilinder (8) een bus (11) is aangebracht die met de I zuigercilinder (8) gekoppeld is zodanig dat een beweging van de zuigercilinder (8) in de richting van haar lengteas cor- I respondeert met een rotatiebeweging van de bus (11) , en dat I de bus gekoppeld is met de klep. I 15

2. Actuator volgens conclusie 1, met het kenmerk, I dat de bus (11) en de zuigercilinder (8) zijn voorzien van B met elkaar samenwerkende sleuven en assen (13), welke sleu- B ven, gezien in de richting van de lengteas van de bus (11) en B de zuigercilinder (8) , een vooraf bepaalde variabele spoed be- B 20 zitten.

3. Actuator volgens conclusie 1 of 2, met het ken- B merk, dat de zuigercilinder (8) een voorkeurspositie bezit en B dat concentrisch ten opzichte van de zuigercilinder (8) en de B bus (11) een veercontainer (fig. 2; 2,3,9,10,14,15) is ge- B 25 plaatst waarin een veer (2) is opgenomen die gekoppeld is met B de zuigercilinder (8) voor het uitoefenen van een kracht op B de zuigercilinder (8) in de richting van de voorkeurspositie.

4. Actuator volgens conclusie 3, met het kenmerk, B dat de veercontainer (fig. 2) als eenheid is gevormd. B 30

5. Actuator volgens conclusie 3 of 4, met het ken- B merk, dat de veercontainer (fig. 2) een veer (2) , een contai- B nerbus (3) en flenzen (10,15) omvat, waarbij de flenzen zich B aan uiteinden van de containerbus (3) bevinden en waarbij de B veer (2) tussen de flenzen (10,15) is opgenomen, en waarbij B 35 althans een der flenzen (10) beweegbaar is uitgevoerd en in I i j geplaatste toestand gekoppeld is met de zuigercilinder (8).

6. Actuator volgens een der conclusies 3-5, met het kenmerk, dat de flenzen (10,15) van de veercontainer (fig. 2) met borgringen (9,14) zijn geborgd.

7. Actuator volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bus (11) is uitgevoerd met een daarmee gekoppelde verwisselbare koppelbus (17) voor de klepbe-diening.

8. Actuator volgens een der conclusies 4-7, met het 10 kenmerk, dat op een bovenflens (4) een instelring (5) is aangebracht voor het instellen van de slaglengte van de zuiger (6) .

9. Actuator volgens de inhoud van een der voorgaande conclusies, gekenmerkt door het wezen der uitvinding zoals 15 blijkt uit de beschrijving en/of tekeningen en/of het verle-ningsdossier. 1 0221 88 -