NO971526L

NO971526L - Valve actuator

Info

Publication number: NO971526L
Application number: NO971526A
Authority: NO
Inventors: David K Green; Bruce Weightman
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 1997-10-06
Also published as: NO971526D0; GB2311838A; CA2201661A1; AU1667997A; GB9706926D0

Description

Denne oppfinnelse angår ventilaktuatorer for overflate- og undervannsanvendelser. This invention relates to valve actuators for surface and underwater applications.

Ventilaktuatorer brukes vanligvis for å manøvrere ventiler på overflaten eller ved undervannsanvendelser. Typisk anvendes det ved ventilhodet en gruppe ventiler som benevnes «ventiltre» og et styresystem for normal- og nød-manøvrering av slike ventiler. Denne samme enhet kan også benyttes under vann. I det siste har ventilaktuatorer typisk innbefattet bruk av hydraulikkfluidtrykk for å drive et stempel mot en returfjær. Ventilen holdes typisk åpen ved bibehold av hydraulikktrykk som holder en returfjær i utstrukket stilling. Dersom det skulle oppstå behov for nødavstengning av en spesiell ventil, fjernes hydraulikktrykket, hvorved fjæren tilbakefører spindelen i angjeldende ventil til stengt stilling, slik at ventilen kan stenge. Aktuatorer er typisk spesielt konstruert for å manøvrere en eller en rekke tilknyttete ventiler. Det kan imidlertid oppstå situasjoner hvor ope-ratøren, etter innledende installering av et system, ønsker å omdanne et styresystem fra hydraulisk manøvrering til elektrisk manøvrering eller vice versa. Dersom et system er utstyrt med kjente konstruksjoner som f.eks. krever hydraulisk aktive-ring, vil en omdanning av styresystemet til elektrisk manøvrering generelt kreve betydelige kostnader for å erstatte sannsynligvis hele aktuatorenheter for å oppta den nye kraftkilde for styresystemet. Valve actuators are typically used to operate valves on the surface or in subsea applications. Typically, a group of valves called "valve tree" and a control system for normal and emergency operation of such valves are used at the valve head. This same unit can also be used underwater. In the past, valve actuators have typically involved the use of hydraulic fluid pressure to drive a piston against a return spring. The valve is typically kept open by maintaining hydraulic pressure that keeps a return spring in the extended position. Should there be a need for emergency shutdown of a particular valve, the hydraulic pressure is removed, whereby the spring returns the spindle in the relevant valve to the closed position, so that the valve can close. Actuators are typically specially designed to operate one or a number of associated valves. However, situations may arise where the operator, after initial installation of a system, wants to convert a control system from hydraulic maneuvering to electrical maneuvering or vice versa. If a system is equipped with known constructions such as e.g. requires hydraulic actuation, a conversion of the control system to electric actuation will generally require significant costs to replace probably entire actuator units to accommodate the new power source for the control system.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse har til formål å muliggjøre fleksibel manøvrering ved hjelp av aktuatorer som enten er hydraulisk eller elektrisk drevet. For å oppnå dettet formål anvendes et drivsystem for selektivt inngrep av aktuatorakselen etter behov. Drivsystemet kan kjøre på elektrisk eller hydraulisk kraft, eller om ønskelig, begge. Drivsystemet sikrer positiv bevegelse av aktuatorakselen og opptar en smekklås for feilsikre operasjoner. Tidligere er ventilaktuatorer blitt utstyrt med manuelle overstyringer som vanligvis innbefatter en rattstyring. En slik ventil er «SRM Safety Release» som selges av Guiberson AVA, som nå er et datterselskap av Dresser Corporation. Denne type sikkerhets-ventil arbeider hovedsakelig ved påvirkning av et hydraulisk stempel som sam-mentrykker en returfjær. Det er imidlertid anordnet en manuell overstyring, der akselen, som dreies ved hjelp av et ratt, bringes i inngrep med en spiralutsparing ved hjelp av en kule som, ved dreiing av rattet, medfører tilstrekkelig bevegelse av akselen med rattet, til manuell manøvrering av ventilen. Selv om kulen sam men med et spiralspor på en aksel er blitt brukt for slike manuelle manøvreringer, er formålet med foreliggende oppfinnelse å anvende en slik teknikk som hoved-trekket for automatisk spindelaktivering og fremdeles innbefatte nødavstengning samt innbefatte drivinnretninger som enten er hydrauliske eller elektriske og/eller begge. Ved å studere nedenstående nærmere beskrivelse av den foretrukne utfø-ringsform vil man bedre forstå hvorledes slike formål oppnås. The purpose of the device according to the present invention is to enable flexible maneuvering by means of actuators which are either hydraulically or electrically driven. To achieve this purpose, a drive system is used for selective engagement of the actuator shaft as needed. The drive system can run on electric or hydraulic power, or if desired, both. The drive system ensures positive movement of the actuator shaft and incorporates a snap lock for fail-safe operations. In the past, valve actuators have been equipped with manual overrides that typically include a steering wheel control. One such valve is the "SRM Safety Release" sold by Guiberson AVA, which is now a subsidiary of Dresser Corporation. This type of safety valve works mainly by the action of a hydraulic piston which compresses a return spring. However, a manual override is provided, where the shaft, which is turned by means of a steering wheel, is brought into engagement with a spiral recess by means of a ball which, when the steering wheel is turned, causes sufficient movement of the shaft with the steering wheel, for manual maneuvering of the valve . Although the ball together with a spiral groove on a shaft has been used for such manual maneuvers, the object of the present invention is to use such a technique as the main feature for automatic spindle actuation and still include emergency shutdown as well as include drive devices that are either hydraulic or electric and /or both. By studying the detailed description below of the preferred embodiment, one will better understand how such purposes are achieved.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en ventilaktuator som selektivt kan drives ved hydraulisk eller elektrisk kraft, eller alternativt begge deler. En drivmotor bringes i inngrep med en kraftoverføringsinnretning som, via en koplingsmekanisme, til slutt kommer i inngrep med aktuatorakselen. Aktuatorakselen har et skruespor som til slutt kommer i inngrep med kamstyrte sfærer som beveges inn i sporet, og derved bringer drivsystemet, som opprettholdes i lengderetningen, til å drive akselen ved rotasjon av drivsystemet. Ved frigjøring av energi til drivinnretningen, det være seg elektrisk, hydraulisk eller pneumatisk, vil clutchsystemet frakople slik at kulene kommer ut av kontakt med skruesporet og derved tillater en returfjær å smekke ventilen i lukket stilling ved lengdebevegelse av aktuatorakselen. According to the invention, a valve actuator is provided which can be selectively operated by hydraulic or electric power, or alternatively both. A drive motor is engaged with a power transmission device which, via a coupling mechanism, ultimately engages the actuator shaft. The actuator shaft has a helical groove that ultimately engages cam-controlled spheres that move into the groove, thereby causing the drive system, which is maintained longitudinally, to drive the shaft by rotation of the drive system. When energy is released to the drive device, be it electric, hydraulic or pneumatic, the clutch system will disengage so that the balls come out of contact with the screw track and thereby allow a return spring to snap the valve into the closed position upon longitudinal movement of the actuator shaft.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen hvor: fig. 1 er et snitt-oppriss som viser aktuatoren ifølge foreliggende oppfinnelse med den underliggende ventil i lukket stilling, The invention will be described in more detail in the following with reference to the drawing where: fig. 1 is a sectional elevation showing the actuator according to the present invention with the underlying valve in the closed position,

fig. 2 viser de bevegelser som skjer for å åpne den i fig. 1 viste ventil,fig. 2 shows the movements that take place to open it in fig. 1 shown valve,

fig. 3 viser fortsettelse av bevegelsene vist i fig. 2, som kamstyrer kulene inn i skruesporet for å påvirke aktuatorakselen til å åpne ventilen vist i fig. 1, fig. 3 shows a continuation of the movements shown in fig. 2, which cam guides the balls into the screw slot to actuate the actuator shaft to open the valve shown in fig. 1,

fig. 4 er et grunnriss langs linjen 4-4 på fig. 2,fig. 4 is a plan view along the line 4-4 in fig. 2,

fig. 5 er en skjematisk illustrasjon, i en enkelt tegning, av to stillinger som viser kulene ute av inngrep med skruesporet, samt i inngrep, og samvirkningen mellom kulene og kileanordningen som driver dem. fig. 5 is a schematic illustration, in a single drawing, of two positions showing the balls out of engagement with the screw track, as well as in engagement, and the interaction between the balls and the wedge device that drives them.

Ventilhuset 10 er i fig. 1 vist med sleiden 12 som har sin åpning 14 forskjø-vet i forhold til ventilens V hovedboring 16. Dette er stillingen før drivmotoren 18 tvinger drevet 20, som har tenner 22 i inngrep med tannhjulet 24 via dets tenner 26. Pilen 28 angir skjematisk at drevet 20 kan beveges i lengderetningen i pil-hode-retningene, for selektivt å bringe tennene 22 og 26 inn i eller ut av innbyrdes inngrep. Selv om rettskårne tannhjul er skjematisk vist, vil fagmenn på området innse at andre kraftoverføringsinnretninger kan benyttes uten å avvike fra oppfinnelsestanken. The valve housing 10 is in fig. 1 shown with the slide 12 having its opening 14 offset in relation to the V main bore 16 of the valve. This is the position before the drive motor 18 forces the drive 20, which has teeth 22 in engagement with the gear wheel 24 via its teeth 26. The arrow 28 indicates schematically that the drive 20 can be moved longitudinally in the arrow-head directions to selectively bring the teeth 22 and 26 into or out of mesh. Although spur gears are schematically shown, those skilled in the art will recognize that other power transmission devices can be used without deviating from the inventive concept.

Et styresystem som er skjematisk vist som C er via en rørledning 30 forbundet med huset 32. Aktuatoren A ifølge foreliggende oppfinnelse kan, ved sin A control system which is schematically shown as C is via a pipeline 30 connected to the housing 32. The actuator A according to the present invention can, by its

omkrets, ha ett eller flere slike hus 32 som kan oppta en eller flere drivmotorer 18. Dette flerdriftsarrangement eller alternative drivarrangement er skjematisk vist ved stiplete linjer for huset og drivmotoren 18'. Følgelig er enkelte av kombinasjonene som kan benyttes, en enkelt drivinnretning 18 som enten er hydraulisk eller elektrisk drevet. Det kan benyttes en ekstra drivinnretning 18' som drives på samme måte som drivinnretningen 18 som den er ment å skulle erstatte. Eller det kan alternativt benyttes drivinnretninger 18 med mulighet for betjening av disse via et styresystem C som virker enten ved hjelp av fluiddrift eller elektrisk. Fagmenn på området vil innse at konstruksjonen av drivmotoren 18 er beslektet med driften av en startmotor på et motorkjøretøy hvor omdreining av startmotoren skyver et drev langs en aksel i inngrep med et annet tannhjul for omdreining av kjøremotoren slik at den starter. Det samme konsept kan benyttes med drivinnretningen 18 eller 18' vist i fig. 1. Pilen 28 illustrerer konseptet med langsgående bevegelse av drevet 20. Dersom drivinnretningen 18 aktiveres vil den følgelig begynne å rotere og derved dreie drevet 20 samtidig som det skyves i lengderetningen i retning av tannhjulet 24 inntil tennene 28 kommer i inngrep med tennene 26 som i sin tur bringer tannhjulet 24 til å rotere. circumference, have one or more such housings 32 which can accommodate one or more drive motors 18. This multi-drive arrangement or alternative drive arrangement is schematically shown by dashed lines for the housing and the drive motor 18'. Consequently, some of the combinations that can be used are a single drive device 18 which is either hydraulically or electrically driven. An additional drive device 18' can be used which is operated in the same way as the drive device 18 which it is intended to replace. Alternatively, drive devices 18 can be used with the possibility of operating these via a control system C which works either by means of fluid operation or electrically. Those skilled in the art will recognize that the construction of drive motor 18 is akin to the operation of a starter motor on a motor vehicle where rotation of the starter motor pushes a drive along a shaft into engagement with another gear to rotate the drive motor to start. The same concept can be used with the drive device 18 or 18' shown in fig. 1. The arrow 28 illustrates the concept of longitudinal movement of the drive 20. If the drive device 18 is activated, it will consequently begin to rotate and thereby turn the drive 20 at the same time as it is pushed longitudinally in the direction of the gear wheel 24 until the teeth 28 engage with the teeth 26 as in in turn causes the gear 24 to rotate.

Det fremgår av fig. 2 at tannhjulet 24 er fastholdt i lengderetningen ved hjelp av aksiallagre 34 og 36. Likeledes fastholder aksiallagre 36 og 38 platen 40 It appears from fig. 2 that the gear wheel 24 is fixed in the longitudinal direction by means of axial bearings 34 and 36. Likewise, axial bearings 36 and 38 retain the plate 40

i lengderetningen. Platen 40 har en sentral åpning 42. En aktuatoraksel 44 strekker seg gjennom åpningen 42 som vist i fig. 2. Akselen 44 har et skruespor 46 som, som vist i fig. 1, strekker seg gjennom en betydelig del av dens lengde. Tannhjulet 24 har en rekke pinner 48, 50 og 52. Hver av pinnene 48, 50 og 52 strekker seg gjennom en tilsvarende slisse, henholdsvis 54, 56 og 58. Tannhjulet 24 opptar et antall kiler 60. I den foretrukne utføringsform er tre kiler anordnet omkretsmessig i tannhjulet 24 rundt akselen 44. Platen 40 har en rekke skråflater in the longitudinal direction. The plate 40 has a central opening 42. An actuator shaft 44 extends through the opening 42 as shown in fig. 2. The shaft 44 has a screw groove 46 which, as shown in fig. 1, extends through a considerable part of its length. The gear wheel 24 has a number of pins 48, 50 and 52. Each of the pins 48, 50 and 52 extends through a corresponding slot, 54, 56 and 58 respectively. The gear wheel 24 occupies a number of wedges 60. In the preferred embodiment, three wedges are arranged circumferentially in the gear wheel 24 around the shaft 44. The plate 40 has a number of inclined surfaces

62. I den foretrukne utføringsform er det tre slike skråflater 62 som er innrettet til å ligge an mot hver sin kile 60 ved relativ dreiebevegelse mellom tannhjulet 24 og platen 40. Hver av kilene 60 er spent oppad ved hjelp av en fjær 64. Følgelig er «oppad»-stillingen vist i fig. 2 den normale stilling med drevet 20 ute av inngrep med tannhjulet 24. I tannhjulet 24 og nær kilen 60 er en kuleholder 66. Når kileflaten 68 skyver kulene 70 som følge av at den kam-påvirkes av skråflaten 62 mot fjæren 64, blir hver kule 70 skjøvet ut av kuleholderen 66 inntil tilstrekkelig omdreining av tannhjulet 24 bringer kulene 70 på linje med skruesporet 46. På dette tidspunkt beveger kilen eller kammen 60 seg over på et flatt parti 69 nær skråflaten 68, idet kilen eller kammen 60 hviler på det flate parti 69. Fjæren 64 vil ikke bringe platen 40 til å dreie hvilket, dersom det skjedde, ville tillate kilen 60 å bevege seg oppover kileflaten 68 og utilsiktet frigjøre kulene 70 fra skruesporet 46. Uten det flate partiet 69 ville fjæren 64 skyve kammen 60 langs skråflaten 68 som ville dreie platen 40 for å frigjøre kulene fra sporet 46. Ytterligere omdreining av tannhjulet 24 med kulene 70 i inngrep med skruesporet 46 skyver akselen 44 nedover, hvor den til slutt skyver ned sleiden 12 inntil åpningen 14 kommer på linje med hovedboringen 16, hvorved ventilen V bringes i åpen stilling. 62. In the preferred embodiment, there are three such inclined surfaces 62 which are arranged to rest against each wedge 60 by relative turning movement between the gear wheel 24 and the plate 40. Each of the wedges 60 is tensioned upwards by means of a spring 64. Consequently, the "up" position shown in fig. 2 the normal position with the drive 20 out of engagement with the gear 24. In the gear 24 and close to the key 60 is a ball holder 66. When the key surface 68 pushes the balls 70 as a result of it being cam-acted by the inclined surface 62 against the spring 64, each ball becomes 70 pushed out of the ball holder 66 until sufficient rotation of the gear 24 brings the balls 70 into line with the screw groove 46. At this point the wedge or cam 60 moves onto a flat portion 69 near the inclined surface 68, the wedge or cam 60 resting on the flat portion 69. The spring 64 will not cause the plate 40 to rotate which, if it did, would allow the wedge 60 to move up the wedge surface 68 and inadvertently release the balls 70 from the screw groove 46. Without the flat portion 69, the spring 64 would push the cam 60 along the bevel 68 which would rotate the plate 40 to release the balls from the slot 46. Further rotation of the gear 24 with the balls 70 engaged with the screw slot 46 pushes the shaft 44 down, where it finally pushes down the slide 12 until the opening 14 aligns with the main bore 16, whereby the valve V is brought into the open position.

For å kamstyre kulene 70 ut av holderen 66, anvendes styresystemet C gjennom ledningen 30 som kan være en pneumatisk ledning eller en elektrisk ledning, avhengig av den siste drivenhetens 18 beskaffenhet, til å komme i inngrep med drivinnretningen 18, slik at drevet 20 beveges i retning av pilen 28 ned-ad mot tannhjulet 24. Når tennene 22 kommer i inngrep med tennene 26, vil fortsatt omdreining av drivinnretningen 18 dreie tannhjulet 24. Lagrene 34 og 36 hindrer tannhjulet 24 i å bevege seg i lengderetningen. Lagrene 36 og 38 gir tilstrekkelig motstand mot omdreining av platen 40, slik at innledende omdreining av tannhjulet 24 beveger pinnene 48, 50 og 52 til slisseendene henholdsvis 72, 74 og 76. Når dette skjer roterer tannhjulet 24 i forhold til platen 40 som forblir sta-sjonær. Når tannhjulet 24 roterer, kommer kilene 60 i berøring med en nedførings-skråflate 62. Som følge av dette blir alle kilene 60 tvunget ned mot hver sin fjær 64 som i sin tur kamstyrer hver av kulene 70 radielt innad mot akselen 44. Når pinnene 48, 50 og 52 når hver sin av de motsatte slisseender 72, 74 og 76, har kulene 70 allerede kommet inn i sporet 46 og blitt innelåst idet flaten 78 kommer i berøring med kulene 70 slik at tannhjulet 24 låses til akselen 44. Denne posisjon er vist i fig. 3. In order to cam control the balls 70 out of the holder 66, the control system C is used through the line 30 which can be a pneumatic line or an electric line, depending on the nature of the last drive unit 18, to engage with the drive device 18, so that the drive 20 is moved in direction of the arrow 28 downwards towards the gear wheel 24. When the teeth 22 engage with the teeth 26, continued rotation of the drive device 18 will turn the gear wheel 24. The bearings 34 and 36 prevent the gear wheel 24 from moving in the longitudinal direction. The bearings 36 and 38 provide sufficient resistance to rotation of the plate 40, so that initial rotation of the gear wheel 24 moves the pins 48, 50 and 52 to the slot ends 72, 74 and 76 respectively. When this happens, the gear wheel 24 rotates relative to the plate 40 which remains stationary -sionary. When the gear wheel 24 rotates, the wedges 60 come into contact with a lowering inclined surface 62. As a result, all the wedges 60 are forced down against their respective springs 64 which in turn cam guide each of the balls 70 radially inwards towards the shaft 44. When the pins 48 . shown in fig. 3.

Fig. 4 viser posisjonen før rotasjon av tannhjulet 24 og viser hvorledes tannhjulet 24 med dets pinner 48, 50 og 52 utfører ca. 90° rotasjonsbevegelse før det treffer de motsatte slisseender henholdsvis 72, 74 og 76. Slissenes 54, 56 og 58 sentre er ca. 120° fra hverandre. Selv om det er benyttet en installasjon som viser bruk av tre pinner i motsvarende slisser, kan andre typer kam- og/eller kop-lingsmekanismer anvendes, uten å avvike fra oppfinnelsestanken. F.eks. kan en eller flere av kile- og kulesystemene anvendes, eller en annen koplingsteknikk kan benyttes for inngrep med skruebanen 46. Det som er vesentlig er at når tiden er inne, gir koplingssystemet fleksibilitet for en fullstendig fråkopling av akselen 44 fra tannhjulet 24, slik at returfjæren 80 (se fig. 1) kan trekke eller skyve akselen 44 oppover, hvorved sleiden 12 trekkes tilbake og åpningen 14 forskyves korrespondanse med hovedboringen 16, slik at ventilen V lukker. Fig. 4 shows the position before rotation of the gear wheel 24 and shows how the gear wheel 24 with its pins 48, 50 and 52 performs approx. 90° rotational movement before it hits the opposite slit ends 72, 74 and 76 respectively. The centers of the slits 54, 56 and 58 are approx. 120° apart. Although an installation has been used which shows the use of three pins in corresponding slots, other types of cam and/or coupling mechanisms can be used, without deviating from the idea of the invention. E.g. one or more of the wedge and ball systems can be used, or another coupling technique can be used for engagement with the screw track 46. What is essential is that when the time is right, the coupling system provides flexibility for a complete disconnection of the shaft 44 from the gear wheel 24, so that the return spring 80 (see fig. 1) can pull or push the shaft 44 upwards, whereby the slide 12 is retracted and the opening 14 is displaced in correspondence with the main bore 16, so that the valve V closes.

Ovenfor er det beskrevet hvorledes drivmotoren 18 bringer drevet 20 i inngrep med tannhjulet 24 for å påbegynne kamstyringen som bringer kulene 70 inn i sporet 46. Idet lagrene 34, 36 og 38, som tidligere beskrevet, bevirker fastholding i lengderetningen, skjer relativ rotasjon mellom tannhjulet 24 og platen 40 inntil pinnene 48, 50 og 52 møter slisseendene henholdsvis 72, 74 og 76. På dette tidspunkt er kulene 70 blitt kamstyrt av flatene 68 og holdes nå ute i skruesporet 46 ved hjelp flaten 78. Fortsatt omdreining av tannhjulet 24 driver akselen 44 nedover for åpning av ventilen V. Når ventilsleiden 12 når bunnen i ventilhuset, stopper hele enheten, innbefattende drevet 20 og tannhjulet 24. På dette tidspunkt opprettholder styresystemet C kraft, det være seg hydraulisk eller elektrisk form, til drivenheten 18, slik at denne opprettholder sin posisjon med drevet 20 i inngrep med tannhjulet 24. Følgelig hindres motsatt virkning eller rotasjon av tannhjulet 24, hvilket ville stenge ventilen V for tidlig. Selv om bruk av styresystemet C er ett middel for å opprettholde tannhjulets 24 posisjon mot rotasjon på grunn av virkningen av fjæren 80 som virker på platen 82, vil fagmenn på området innse at andre teknikker kan brukes til å hindre utilsiktet motsatt rotasjon av tannhjulet 24, hvilket ville tillate stengning av ventilen V på feil tidspunkt. Når det er ønskelig å stenge ventilen V går en teknikk for å oppnå dette ut på å bruke styresystemet C som kommuniserer med drivenheten 18. Dersom hydraulikk- eller elektrisitetstilførselen avbrytes, kan drevet 20 ikke lenger stå i inngrep med tannhjulet 24. På dette tidspunkt trekkes drevet 20 tilbake i lengderetningen slik at tennene 22 kommer ut av inngrep med tennene 26. Tennenes 22 og 26 konfigu-rasjon kan bidra til å bevege drevet 20 bort fra tannhjulet 24. Andre kjente tilba- ketrekkingsteknikker kan brukes på drevet 20. Fjæren 80 skyver da platen 82 opp, hvilket trekker akselen 44 opp. Motsatt bevegelse skjer slik at den opprinnelige rotasjon av tannhjulet 24 tillater kilene 60 å komme opp idet de glir opp skråflaten 62 som fjæren 64 skyver på. Så snart tilstrekkelig relativ rotasjonsbevegelse mellom platen 40 og tannhjulet 24 har funnet sted, er kulene 70 brakt ut av sporet 46 og fjæren 80 kan flytte akselen 44 rett opp under nedtrekking av sleiden 12, hvis åpning 14 da er brakt ut av korrespondanse med hovedboringen 16, og ventilen V er lukket. Fagmenn på området vil innse at andre teknikker kan benyttes for å oppnå ventilens V frigjøring eller ventil-lukkeoperasjon. F.eks. kan drivinnretningen 18 være av en slik konstruksjon at den kan drives i motsatte retninger og holdes i en stoppet posisjon med drevet 20 i inngrep med tannhjulet 24. For frigjøring kan drivinnretningen 18 kjøres bakover for å oppnå fråkopling av kulene 70 fra skruespor 46. Som tidligere merket kan andre drivsystemer anvendes så lenge det er anordnet en koplingsmekanisme som selektivt bringer kulene 70 inn i skruesporet 46 ved behov for ventilåpning, og hurtig, og som automatisk som mu-lig bringer kulene 70 ut av sporet 46, slik at returfjæren 80 hurtig kan transla-sjonsbevege akselen 44 for lukking av ventilen V. Above, it is described how the drive motor 18 brings the drive 20 into engagement with the gear 24 to start the cam control which brings the balls 70 into the groove 46. As the bearings 34, 36 and 38, as previously described, cause retention in the longitudinal direction, relative rotation takes place between the gear 24 and the plate 40 until the pins 48, 50 and 52 meet the slot ends 72, 74 and 76 respectively. At this point the balls 70 have been cam guided by the surfaces 68 and are now held out in the screw groove 46 by the surface 78. Continued rotation of the gear 24 drives the shaft 44 downwards to open the valve V. When the valve slide 12 reaches the bottom of the valve body, the entire assembly, including the drive 20 and the gear 24, stops. At this time, the control system C maintains power, whether hydraulic or electrical, to the drive assembly 18, so that this maintains its position with the drive 20 in engagement with the gear 24. Accordingly, the opposite action or rotation of the gear 24, which would close the valve, is prevented ilen V too early. Although use of the control system C is one means of maintaining the position of the gear 24 against rotation due to the action of the spring 80 acting on the plate 82, those skilled in the art will recognize that other techniques can be used to prevent inadvertent reverse rotation of the gear 24, which would allow valve V to close at the wrong time. When it is desired to close the valve V, a technique for achieving this involves using the control system C which communicates with the drive unit 18. If the hydraulic or electricity supply is interrupted, the drive 20 can no longer engage with the gear wheel 24. At this point, the the drive 20 back in the longitudinal direction so that the teeth 22 come out of engagement with the teeth 26. The configuration of the teeth 22 and 26 can help to move the drive 20 away from the gear 24. Other known retraction techniques can be used on the drive 20. The spring 80 pushes then the plate 82 up, which pulls the shaft 44 up. Opposite movement occurs so that the original rotation of the gear wheel 24 allows the wedges 60 to come up as they slide up the inclined surface 62 on which the spring 64 pushes. As soon as sufficient relative rotational movement between the plate 40 and the gear 24 has taken place, the balls 70 have been brought out of the groove 46 and the spring 80 can move the shaft 44 straight up while pulling down the slide 12, the opening 14 of which is then brought out of correspondence with the main bore 16 , and the valve V is closed. Those skilled in the art will recognize that other techniques can be used to achieve the valve V release or valve closing operation. E.g. the drive device 18 can be of such a construction that it can be driven in opposite directions and held in a stopped position with the drive 20 in engagement with the gear wheel 24. For release, the drive device 18 can be driven backwards to achieve disconnection of the balls 70 from the screw track 46. As before marked, other drive systems can be used as long as a coupling mechanism is arranged which selectively brings the balls 70 into the screw slot 46 when valve opening is needed, and quickly, and which automatically as possible brings the balls 70 out of the slot 46, so that the return spring 80 can quickly translationally move the shaft 44 to close the valve V.

Fig. 5 viser skjematisk kulene 70 ute av inngrep med skruesporet 46, som vist nederst på figuren, og for klarhetens skyld er inngrepsposisjonen også vist ovenfra, med kulene 70 holdt på plass i sporet 46 ved hjelp av flaten 78. Som det klart fremgår anvendes inngrepsposisjonen for åpning av ventilen V, mens frigjø-ringsposisjonen nederst på fig. 5 benyttes for hurtig nødavstengning under anvendelse av returfjæren 80. Fig. 5 schematically shows the balls 70 out of engagement with the screw groove 46, as shown at the bottom of the figure, and for the sake of clarity, the engagement position is also shown from above, with the balls 70 held in place in the groove 46 by means of the surface 78. As is clear, used the engagement position for opening the valve V, while the release position at the bottom of fig. 5 is used for rapid emergency shutdown using the return spring 80.

Fagmenn på området vil innse at det som her er vist og beskrevet, er en Those skilled in the art will recognize that what is shown and described here is a

ventilaktuator som er så fleksibel at den kan drives elektrisk, hydraulisk eller med hvilket som helst fluid. En eller flere drivinnretninger 18 kan anvendes, slik at ulike kraftformer kan benyttes til å manøvrere en enkelt aktuator. Alternativt kan aktuatoren A omfatte et hus som, med hurtig utskifting, kan oppta ulike drivinnretninger 18, under anvendelse av den samme øvrige mekanisme for manøvrering av ventilen mellom åpen og lukket stilling. Med et slikt utstyr blir beskaffenheten av driv-kraften for drivinnretningen 18 vesentlig for driften av aktuatoren, og aktuatoren kan følgelig bibeholdes selv om krafttilførselen skifter fra elektrisk til fluid eller omvendt. Aktuatoren er basert på et drivsystem med en koplingsmekanisme som valve actuator that is so flexible that it can be operated electrically, hydraulically or with any fluid. One or more drive devices 18 can be used, so that different forms of power can be used to maneuver a single actuator. Alternatively, the actuator A can comprise a housing which, with quick replacement, can accommodate different drive devices 18, using the same other mechanism for maneuvering the valve between the open and closed position. With such equipment, the nature of the driving force for the drive device 18 becomes essential for the operation of the actuator, and the actuator can consequently be maintained even if the power supply changes from electrical to fluid or vice versa. The actuator is based on a drive system with a coupling mechanism which

anvender den betydelige kraftvinning som oppnås ved å bringe en kule, så som 70, i inngrep med et skruespor 46 for hoved-manøvrering av ventilspindelen 44 for åpning av ventilen. Samtidig muliggjør koplingsmekanismen, som hovedsakelig består av platen 40 og dens skråflater 62, hurtig utkopling av kulene 70 fra skruesporet 46, slik at returfjæren 80 hurtig kan forflytte akselen 44 ved en hurtig translasjonsbevegelse istedenfor rotasjonsbevegelse, for å oppnå en hurtig lukking av ventilen V. Det er beskrevet forskjellige teknikker for innledning av åp-ningsbevegelsen til kulene 70 som driver skruesporet 46. Selv om den foretrukne teknikk ved koplingsmekanismen er blitt vist og beskrevet, ligger andre koplings-teknikker som anvendes i tilknytning til kule/skruespor-manøvreringsmetoden in-nenfor rammen av oppfinnelsen, så lenge koplingssystemene muliggjør utkopling av kule/skruespor-anordningen, slik at en lukkefjær, så som 80 eller liknende feil-sikkeranordning eller mekanisme kan benyttes for hurtig translasjonsforskyvning av aktuatorakselen for hurtig nødstengning, eller også rutinemessig stengning av ventilen V. utilizes the significant power gain obtained by bringing a ball, such as 70, into engagement with a screw slot 46 for main actuation of the valve stem 44 to open the valve. At the same time, the coupling mechanism, which mainly consists of the plate 40 and its inclined surfaces 62, enables rapid disengagement of the balls 70 from the screw groove 46, so that the return spring 80 can quickly move the shaft 44 by a rapid translational movement instead of a rotational movement, in order to achieve a rapid closing of the valve V. Various techniques have been described for initiating the opening movement of the balls 70 that drive the screw track 46. Although the preferred technique of the coupling mechanism has been shown and described, other coupling techniques used in connection with the ball/screw track actuation method lie within the scope of the invention, as long as the coupling systems enable disconnection of the ball/screw track device, so that a closing spring, such as 80 or similar fail-safe device or mechanism can be used for rapid translational displacement of the actuator shaft for rapid emergency closure, or also routine closure of the valve V.

Ovenstående beskrivelse av oppfinnelsen illustrerer og forklarer denne, og forskjellige endringer i størrelse, form og materialer, så vel som ved detaljene av den viste konstruksjon, kan utføres uten å avvike fra oppfinnelsestanken. The above description of the invention illustrates and explains it, and various changes in size, shape and materials, as well as in the details of the construction shown, can be made without deviating from the idea of the invention.

Claims

1. Valve actuator, characterized in that it includes a house, a shaft movably mounted to the housing, at least one drive device that is mounted to the housing, a power transmission device operably connecting the shaft to the drive means for selective movement of the shaft, in that the power transmission device is designed to be switchable and is maneuvered by the drive device, whether this is driven electrically or hydraulically.

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the power transmission device further comprises a coupling unit for selective engagement between the axle and the power transmission device.

3. Actuator according to claim 2, characterized in that the shaft comprises a recess, and that the power transmission device comprises a protrusion, whereby engagement of the protrusion in the recess enables the power transmission device to give the shaft translational movement.

4. Actuator according to claim 3, characterized by that the outlet includes at least one ball, that the recess includes at least one screw slot, the coupling unit selectively bringing the ball into the groove to drive the shaft upon rotation of the power transmission device, which leads to rotation and advancement of the shaft towards one of two end positions.

5. Actuator according to claim 2, characterized by that the coupling unit further comprises a cam which is arranged in the housing, whereby relative movement between the cam and the power transmission device maneuverably connects the shaft to the power transmission device.

6. Actuator according to claim 5, characterized by that the comb comprises a plate having a cam surface, and that the power transmission device comprises a movable mounted camel element which is activated by relative rotation between the plate and the power transmission device.

7. Actuator according to claim 6, characterized by that the cam element forces an object to protrude from the power transmission device into a recess in the shaft.

8. Actuator according to claim 7, characterized by that the power transmission device is operably connected to the plate so that upon sufficient relative rotation to cam control the cam element by means of the cam surface, the power transmission device and the plate rotate together to continue cam control.

9. Valve actuator characterized in that it includes: a house, at least one motor-drive device that is mounted to the housing, a power transmission device which is connected to the drive device, a shaft operably connected to the power transmission device by means of a coupling, which shaft is biased towards the first direction, as the motor-drive device via the power transmission device overcomes the bias on the shaft to move the shaft in a different direction, the clutch being selectively operable to release the power transmission means from the shaft to allow the bias to translationally move the shaft in the first direction.

10. Actuator according to claim 9 characterized by that the coupling further comprises at least one screw groove on the shaft, and at least one ball which is occupied by the power transmission device, which ball is selectively cammed into the groove to facilitate operation of the shaft with the power transmission device by a combined translational and rotational motion.

11. Valve actuator according to claim 10, characterized by that the coupling comprises at least one cam surface which can be selectively brought into engagement with a cam of the power transmission device, which cam selectively advances the ball in the groove as a result of relative movement between the cam surface and the cam.

12. Valve actuator according to claim 11, characterized by that the cam surface is formed on a plate surrounding the shaft, that the power transmission device comprises a driven element which surrounds the shaft and maintains the ball in the groove until the ball is forced against the groove by means of the cam, that the motor-drive device comprises a drive element that can be selectively brought into engagement with the driven element, and that the driven element rotates in relation to the plate a predetermined distance at which point the ball is combed against the groove and the driven element and the plastic rotate together to keep the ball in the groove.

13. Valve actuator according to claim 9, characterized by that the house occupies at least one motor-drive device with electric or hydraulic operation.

14. Valve actuator according to claim 13, characterized by that the housing accommodates a number of motor-drive devices, each of which is either electrically or hydraulically driven.