NO158310B - Aktuator for omdannelse av rettlinjet bevegelse til roterende bevegelse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en mekanisme for overføring av rettlinjet bevegelse til en dreiebevegelse, og mer spesielt en hydraulisk eller pneumatisk aktuator for manøvrering av ven-tiler og lignende.

Aktuatoren er av den type hvor den rettlinjede kraft fra en arbeidssylinder overføres til en dreiebevegelse ved hjelp av en knast- og gaffelsleidestyring, det såkalte "Scotch Yoke"-prinsippet. En slik konstruksjon gir et økende moment mot endestillingene, og dens momentkurve vil ligge nær opp til en typisk momentkurve for en spjeld- eller kuleventil.

Det er tidligere kjent en aktuator av denne type av meget kraf-tig konstruksjon, slik at bl.a. sluring og/eller dødgangsbe-vegelser i forbindelse med kraftoverføringen og bevegelsene unngås. Aktuatoren er også meget driftssikker og har vært sær-lig egnet for manøvrering av store og tunge spjeldventiler hvor det kreves store manøvreringskrefter og en væsketett lukking. Denne ventil er nærmere beskrevet i US patent nr. 3.507.192, tilsvarende norsk patent nr. 119.201.

Utførelsen i norsk patent nr. 119.201 gjør bruk av et midtrerom med to sideveis rettede kanalformede åpninger med tilsluttede drivsylindre. Videre omfatter mekanismen et glidbart anordnet stempel 5, og stempelbevegelsen overfører den rettlinjede stem-pelbevegelse til dreiebevegelse ved hjelp av "Scotch Yoke"-prinsippet.

DE off..skrift nr. 2.900.524 vedrører en aktuatorutførelse bygget sammen med selve ventilspindelen. Sylinderdelen er utformet som et rettlinjet rør og det er anordnet to separate stempler som er forbundet med en mellomliggende stang.

Videre vises til GB patentskrift nr. 1.174.121. Denne mekanisme er i likhet med utførelsen ifølge DE nr. 2.900.524 bygget sammen med en tilhørende ventilspindel. Det benyttes ingen faststående, gjennomgående drivbolt med utstikkende ender og ingen "Scotch Yoke"-mekanisme med en i ett stykke utformet medbringer.

En vesentlig ulempe ved den ovenfor omtalte aktuator har imid-lertid vært dens kompleksitet, tyngde og materialkrevende konstruksjon. Dette fordyrer konstruksjonen og gjør montering tid-krevende .

Konstruksjonen består således av et T-formet hus med to åpne ender, et plungerstempel glidbart anordnet i huset mellom to aksialt atskilte sylindre som er boltet fast til husets ende-stykker og som utgjør en integrert del av dette. Et dobbeltvirkende stempel er glidbart anordnet i huset og understøttes av glidelagre anordnet i husets åpne ender. For overføring av sylinderens rettlinjede bevegelse til roterende benyttes et spesielt utformet mellomstykke med en gjennomgående bolt. Mellomstykket er festet til det mellomliggende frie stykke

av stemplet ved hjelp av to gjennomgående skruer. Bolten på mellomstykket står i inngrep med sporene i en dobbelt gaffelformet momentarm eller medbringer. Dette mellomstykke er nød-vendig for å fiksere medbringerens posisjon i aktuatoren. For å få en stødig opplagring av medbringeren, er man avhengig av å forankre den til en samvirkende ventilspindel. Ytterpunktene av dreiebevegelsen må videre fikseres ved hjelp av spesielle anslag anordnet inne i ventilhuset.

Det er oppfinnelsens formål å tilveiebringe en ny og forbedret aktuator, bestående av færre konstruksjonsdeler og enklere konstruksjon uten at dette går ut over driftssikkerheten og med forbedret stødighet og bøyestivhet under anvendelse også av store manøvreringskrefter.

Videre er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en konstruktiv utforming som i vesentlig grad forenkler arbeidet med å montere og justere aktuatoren, og hvor man er uavhengig av ventilspindelen for å ferdigstille aktuatoren.

Endelig er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en konstruksjon som - uten endringer i konstruksjonens essensielle trekk - lett lar seg ombygge til dobbeltvirkende henholdsvis enkeltvirkende aktuator.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette ved hjelp av en konstruksjon som er kjennetegnet ved de særlige trekk som fremgår av det etterfølgende hovedkrav og tilhørende underkrav.

De foretrukne utførelsesformer for en aktuator ifølge oppfinnelsen, skal beskrives nærmere under henvisning til vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser en dobbeltvirkende aktuators lengdesnitt.

Snittene er lagt slik at mekanismens viktigste funksjonelle deler vises, mens

Fig. 2 viser et snitt langs planet A-A på Fig. 1.

Fig. 3 viser en aktuator sett fra oversiden, dvs. den side som

vender vekk fra ventilen.

Fig. 4 viser et lengdesnitt av en enkeltvirkende aktuator.

På figurene betegner 1 mekanismens bærehus, hvorpå det er anordnet to hydrauliske arbeidssylindere 3, i hvilke det løper et arbeidsstempel i form av et plungerstempel 5 på to foringer 6. Foringene er plassert inntil sylindrenes 3 innerender og mellom foringene 6 og husets indre rom er anordnet pakninger 14. Mellom plungerstemplet og den indre sylindervegg foreligger en klaring.

På plungerstemplets midtre, frittstående parti er anordnet en gjennomgående bolt 7.

Den dobbeltvirkende aktuatorutførelse er vist i detalj på

Fig. 1.

Huset 1 munner ut i to sideveis rettede åpne kanaler. Hoved-rommet har åpninger på oversiden og på undersiden. Undersiden er beregnet for direkte kobling til en ventils toppflens, idet ventilspindelen går rett inn i medbringerens 2 boring som er utformet med kilespor.

Medbringeren 2 er forsynt med en utragende flens ved den side som vender mot aktuatorhusets overside. Den del som vender mot husets underside er utformet med avtrappede partier eller skuldre som ligger an mot avpassede forhøyninger eller kant-flenser i husets vegg. Videre er tildannet spor for ilegging av en O-ring 19 som sikrer tetning mot undersiden.

På husets overside er anordnet et lokk 4 som er festet ved hjelp av skruer eller bolter og som holder medbringerens flens i posisjon mot en skulder i bunnen av huset. For tetning benyttes O-ringer 15 og 16.

Medbringeren blir således opplagret i begge ender uten bruk av ytterligere støttedeler.

Medbringeren 2 er videre utformet med en gaffelformet momentarm med et langsgående spor som står i inngrep med den gjennomgående bolt anordnet i stemplets midtparti.

To av medbringerens gaffelarmer er utstyrt med spesielle ører eller knaster som samvirker med innstillbare stoppskruer 20. Derved oppnås et regulerbart utslag av dreiebevegelsen. Stempelsylindrene 3 er forsynt med utvendige gjenger for inn-skruing i de sideveis rettede åpne kanaler på huset. Videre er det anordnet O-ringer 17 og 18 for å sikre tetning mellom hus og sylindre.

Som det fremgår av tegningen er kanalene i huset av vesentlig større diameter enn diameteren på det frem- og tilbakegående stempel, og den indre diameter av den tilhørende sylinder. Stemplet er glidbart opplagret i en spesiell lagerforing 6

som har flere funksjoner. Den ligger an mot en lav innvendig skulder i de sideveis rettede åpne kanaler og en stangpak-ning 14 sammen med O-ring 18, sørger for tetning mot lagerforingen så vel som mot sylinderveggen når det hele klemmes på plass ved tiltrekking av den med gjenger forsynte sylinder.

Den side av lagerforingen som vender inn mot husets hovedrom, tjener som anslag for medbringerens største tillatte utslag som er ca. 94°. Videre er lagerforingen forsynt med en gjennomgående kanal med følgende funksjoner: For dobbeltvirkende aktuator; drenering av pakningens 14 bakside,

For enkeltvirkende aktuator; drenering av ringkammeret som opp-står bak stemplet 8 i og med at den enkeltvirkende aktuator forsynes med et større stempel.

Mens en dobbeltvirkende aktuator er vist på Fig. 1, 2 og 3, viser Fig. 4 eksempel på en enkeltvirkende utførelse.

På Fig. 4 vises et fjærhus 12 med en endeflens 10 fastskrudd til husets 1 ene åpne endekanal. En spiralfjær 13 ligger an mot en fjærplate 11 med en åpen boring som omslutter enden av stemplet 5. Foringens 6 kanal tilveiebringer åpen forbindelse mellom fjærhuset og aktuatorhuset. For å kompensere for det økte mottrykk som skyldes fjærbelastningen, er sylinderen 3 innvendig utsparet og forsynt med et forstørret stempel 8 som samvirker med en innvendig sylinderhylse 9, og er forsynt med en stempelpakning 14. For tetning er benyttet O-ringer 17, 18 og 19. Virkemåten for øvrig skulle fremgå tilstrekkelig klart av tegningen. Det utvidede gjengede endeparti er også her spesielt fordelaktig ved at man oppnår en svært enkel montering av fjærhuset (nøyaktig samme monteringsmåte som for en sylinder). Kontruksjonens vesentligste fortrinn ligger i enkelheten kom-binert med driftssikkerhet og stabilitet. Antall konstruksjonsdeler er redusert samtidig som den totale vekt og material-forbruk er redusert.

Aktuatoren alene utgjør herved en komplett ferdig montert enhet, som ikke baserer sin funksjon og stødighet på ventil-spindelens styrke og opplagring. Aktuatoren overfører herved kun et rent dreiemoment til ventilspindelen.

Montasjen er også vesentlig forenklet.

Medbringeren plasseres i huset fra oversiden. Stemplet med gjennomgående bolt kan sammen med medbringeren føres inn fra siden. Sideforingene settes på plass og deres innbyrdes posisjon låses når endestykkene, dvs. sylindrene, skrues på plass. Avslutningsvis skrues lokket 4 fast på husets overside. Dette har redusert monteringstiden med over femti prosent sammen-lignet med monteringen av den ovenfor omtalte aktuatorutførelse.

Aktuatorene er konstruert i henhold til ISO-standard, både

når det gjelder avgitt moment, tilkoblingsflens og spindel-dimensjoner. For øvrig er det ved utformingen lagt vekt på enkel montasje på ventil, og rask og enkel service, uten bruk av spesialverktøy.

Konstruksjonen er meget robust, og aktuatorene kan neddykkes i tanker, uten modifikasjoner.

Den nye aktuatoren leveres med justerbart slag (90° <+->2°

i begge endestillinger, eller med mekanisk låsing av dreiebevegelsen i endestillingene.

Aktuatorene har innebygget lokal kontinuerlig indikering,

og kan i tillegg påbygges forskjellige typer elektrisk posisjonsindikering.

Manuell betjening/nødbetjening gjøres ved hjelp av håndpumpe. Aktuatorene kan påbygges en spesial-tilpasset blokk med trykk-styrte tilbakeslagsventiler og hurtigkoblinger for tilkobling med fast montert og permanent tilkoblet håndpumpe. Små aktu-atorstørrelser kan alternativt utføres med firkant-tapp på toppen for manuell betjening med nøkkel.

Claims (9)

1. Aktuator for omdannelse av rettlinjet bevegelse til roterende bevegelse, omfattende et hus (1) med et midtre rom og to sideveis rettede kanalformede åpninger med tilsluttede drivsylindre (3), et stempel (5) glidbart montert i hus og sylinder med et sideveis rettet overføringsorgan omfattende en drivbolt (7) direkte forankret i stemplets midtparti, anordnet for å sam-virke med en i ett stykke utformet og roterbart lagret medbringer (2), med to gaffelformede armer med spor, som står i inngrep med drivbolten på begge sider av stemplet (5) og overfører en dreiebevegelse til en tilkoblet roterbar spindel som åpner og lukker en ventil eller lignende, samt innretninger for å tilføre driv-fluidum til den enkelte sylinder og stempel karakterisert ved kombinasjonen av følgende trekk: at aktuatorhuset er utformet i ett stykke med åpninger i husets over- og underside, at husets sideveis rettede kanalformede åpninger har større diameter enn stemplet med tilhørende, utstikkende drivbolt, at kanalene omslutter og fastholder en tilhørende drivsylinder (3), og at det innerst i hver kanal er anordnet en foring (6) som ligger an mot husets vegg og fastholdes av en tilhørende drivsylinder, hvorved det tilveiebringes understøttelse av stemplet (5).

2. Aktuator ifølge krav 1, karakterisert ved at medbringeren (2) er opplagret i åpningene i husets over- og underside, idet den er utformet med en øvre sirkulær flens anordnet i husets overside med en skul-derformet avtrapping på undersiden som passer til sir-kulære spor i husets underside og hvor medbringeren (2) holdes på plass av et øvre løsbart lokk (4).

3. Aktuator for omdannelse av rettlinjet bevegelse til roterende bevegelse ifølge krav 2, karakterisert ved at sylindrene er løsbart forbundet med de kanalformede åpninger i huset ved hjelp av skruegjenger e.l.

4. Aktuator for omdannelse av rettlinjet bevegelse til roterende bevegelse ifølge krav 3/ karakterisert ved at en lagerforing (6) og den tilhørende sylinder (3) er forsynt med en innvendig pakning (14) som ligger an mot stemplet så vel som mot lagerforingen.

5. Aktuator for omdannelse av rettlinjet bevegelse til roterende bevegelse ifølge krav 4, karakterisert ved at lagerforingen er ført så langt inn i husets hovedrom at den tjener som anslag og stopper for dreiebevegelsen ved maksimalt utslag av medbringeren.

6. Aktuator for omdannelse av rettlinjet bevegelse til roterende bevegelse ifølge krav 5, karakterisert ved at medbringeren (2) er støpt i ett stykke og utformet med en gjennomgående boring som munner ut i flukt med husets over- og underside, og at medbringeren videre er utformet med en spesiell knast eller et anslag i hver medbringerarm som samvirker med to regulerbare stoppere (20), hvorved medbringerens utslag er justerbart.

7. Aktuator ifølge et hvilket som helst av de foregående krav 1-6, karakterisert ved at en av de påskrudde sylindre er erstattet av et tilsvarende påskrudd fjærhus (12) med en innebygget returfjær (13).

8. Enkeltvirkende aktuator ifølge krav 7, karakterisert ved at sylinderen (3) som er anordnet i motsatt ende, er forsynt med en innvendig utsparing, hvori er montert en ekstra sylinderåpning (9) og et tilhørende stempel (8) med større diameter.

9. Enkeltvirkende aktuator ifølge krav 8, karakterisert ved at fjæren (13) understøttes av et plateformet anlegg (11) som ender i en åpen stuss som omslutter stemplets (5) ene frie ende, og hvor stemplets (5) motsatte ende med det ekstra stemplet (8) er forsynt med en pakning (14) som tilveiebringer tetning mellom stemplet og sylinderforingen (9).