PL182380B1

PL182380B1 - Silnik nastawczy, zwlaszcza do zaworu szybkozamykajacego PL PL PL

Info

Publication number: PL182380B1
Application number: PL94314006A
Authority: PL
Inventors: Dieter Muerbe; Matthias Hartmann; Hans-Frieder Schneider
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1994-10-17
Publication date: 2001-12-31
Also published as: US5848779A; RU2132468C1; DE59402560D1; CN1055148C; JPH08511327A; BR9407901A; CN1133624A; WO1995012057A1; CZ286873B6; EP0725889A1; ES2101576T3; CZ120196A3; PL314006A1; JP2762400B2; EP0725889B1

Abstract

1. Silnik nastawczy, zwlaszcza do zaworu szybko- zamykajacego, do przesuwania drazka wzdluz osi, zawie- rajacy silownik hydrauliczny i polaczony z nim konstruk- cyjnie wyzwalacz, który jest zasilany medium hydraulicz- nym i za posrednictwem medium hydraulicznego jest podlaczony do silownika, przy czym silownik zawiera cylinder, w którym osadzony jest slizgowo i szczelnie, polaczony z drazkiem tlok, z przeciwdzialajaca silowni- kowi sprezyna dociskowa, przy czym wyzwalacz zawiera przestrzen doplywowa, zasilana medium hydraulicznym, przestrzen cisnieniowa, do której podlaczony jest silow- nik, kryze, poprzez która przestrzen doplywowa jest pola- czona z przestrzenia cisnieniowa, przestrzen odplywowa oraz element przylaczeniowy, który laczy przestrzen cisnieniowa z przestrzenia odplywowa, oraz przestrzen, w której pomiedzy tlokiem i czolowa scianka cylindra, przez która przeprowadzony jest drazek i do której jest on doci- skany przez sprezyne dociskowa, znajduje sie komora robocza zasilana medium hydraulicznym, znamienny tym, ze wyzwalacz (4) jest umieszczony, patrzac od draz- ka (1) wzdluz osi (2) za silownikiem a tlok (14) posiada co najmniej jeden otwór (18), przez który komora robocza (16) jest polaczona z przestrzenia cisnieniowa (7). FIG 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest silnik nastawczy, zwłaszcza do zaworu szybkozamykającego.

Silniki nastawcze tego rodzaju stosowane są przykładowo w turbinach parowych, w których wymagana jest możliwość szybkiego zatrzymania. Dotyczy to praktycznie każdej turbiny parowej, która napędza generator do wytwarzania prądu elektrycznego, zarówno w siłowniach, jak też w instalacjach przemysłowych. Tego typu zawór szybkozamykający wraz z przynależnym do niego silnikiem nastawczym, jest niezbędny także w turbinie parowej, która zasila sprężarkę lub podobne urządzenie w instalacji chemicznej.

Tego rodzaju silnik nastawczy znany jest na przykład z opisu zgłoszenia europejskiego

EP 0 430 890 Al. W silniku tym wyzwalacz znajduje się obok komory roboczej a zawór płytkowy połączony jest bezpośrednio z komorą roboczą.

182 380

Z niemieckiego opisu zgłoszeniowego DE 263 801 Al znany jest tego typu silnik nastawczy do zaworu szybkozamykającego. W silniku tym przestrzeń ciśnieniowa jest określona przez część cylindra, oddzieloną od tłoka, który jest połączony z drążkiem i osadzony ślizgowo w cylindrze, oraz przez króciec rurowy, prowadzący do elementu przełączeniowego w kształcie płytki. Płytka jest dociskana sprężyną dociskową do króćca rurowego, zamykając go. W płytce znajduje się kryza, przez którą leżąca powyżej płytki przestrzeń dopływowa łączy się z leżącą poniżej płytki przestrzenią ciśnieniową. Zewnętrzny króciec rurowy, który otacza wspomniany już króciec rurowy, wyznacza kołowo-pierścieniową przestrzeń odpływową, przez którą może odpływać medium hydrauliczne, jeżeli płytka zostanie uniesiona przez medium hydrauliczne z przestrzeni ciśnieniowej, co ma miejsce wówczas, gdy zmniejszy się ciśnienie medium w przestrzeni dopływowej, a między przestrzenią ciśnieniową i przestrzenią dopływową wystąpi pozytywny gradient ciśnienia.

Silnik nastawczy według niemieckiego opisu DE 263 801 Al charakteryzuje się tym, że może być zasilany z jednego układu doprowadzania medium hydraulicznego. Jeżeli zawór szybkozamykający, do którego podłączony jest silnik nastawczy, ma zostać otwarty, wówczas wystarczy doprowadzić medium hydrauliczne do przestrzeni dopływowej i w ten sposób wytworzyć w nim ciśnienie. Ciśnienie to dociska płytkę do króćca rurowego i zapobiega wypływaniu medium hydraulicznego do przestrzeni odpływowej. Przez kryzę w płytce medium hydrauliczne przechodzi do przestrzeni ciśnieniowej, powodując tam wzrost ciśnienia, wskutek czego tłok dociskany przez odpowiednią sprężynę dociskową w położenie początkowe, jest przesuwany w położenie końcowe i otwiera zawór szybkozamykający. Do wyzwolenia zaworu szybkozamykającego wystarcza, aby ciśnienie w układzie zasilającym spadło o wystarczającą wartość. W tym przypadku płytka podnosi się z króćca rurowego i otwiera przestrzeń odpływową, wskutek czego medium hydrauliczne może spływać bezciśnieniowo, umożliwiając powrót tłoka pod działaniem sprężyny dociskowej w położenie początkowe. Silnik nastawczy jest tu ponadto dostosowany do obsługi tak zwanego zaworu popychanego, to znaczy zaworu z pierścieniowym gniazdem i pasującym do niego grzybkiem, który od strony gniazda jest zamocowany na drążku, przechodzącym przez gniazdo zaworu; do tego drążka należy podłączyć silnik nastawczy tak, by gniazdo zaworu znajdowało się między grzybkiem zaworu i silnikiem nastawczym.

Innego silnika nastawczego wymaga tak zwany zawór pociągany, który także posiada pierścieniowe gniazdo zaworu z pasującym do niego grzybkiem na drążku, przy czym drążek nie przechodzi przez gniazdo zaworu, lecz jest połączony z nim po odwrotnej względem gniazda stronie grzybka. Silnik nastawczy należy w tym przypadku tak podłączyć do drążka, by grzybek zaworu znajdował się między gniazdem i silnikiem nastawczym.

Zawór pociągany umożliwia oddzielenie drążka od płynu, który przepływa przez otwarty zawór, inaczej niż w przypadku zaworu popychanego, w którym drążek przechodzi stale przez omywane płynem gniazdo zaworu.

Silnik nastawczy, zwłaszcza do zaworu szybkozamykającego, do przesuwania drążka wzdłuż osi, zawierający siłownik hydrauliczny i połączony z nim konstrukcyjnie wyzwalacz, który jest zasilany medium hydraulicznym i za pośrednictwem medium hydraulicznego jest podłączony do siłownika, przy czym siłownik zawiera cylinder, w którym osadzony jest ślizgowo i szczelnie, połączony z drążkiem tłok, z przeciwdziałającą siłownikowi sprężyną dociskowy przy czym wyzwalacz zawiera przestrzeń dopływową, zasilaną medium hydraulicznym, przestrzeń ciśni^^^i^'^i^, do której podłączony jest siłownik, kryzę, poprzez którą przestrzeń dopływowa jest połączona z przestrzenią ciśnieniowy przestrzeń odpływową oraz element przyłączeniowy, który łączy przestrzeń ciśnieniową z przestrzenią odpływowy oraz przestrzeń, w której pomiędzy tłokiem i czołową ścianką cylindra, przez którą przeprowadzony jest drążek i do której jest on dociskany przez sprężynę dociskowy znajduje się komora robocza zasilana medium hydraulicznym, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że wyzwalacz jest umieszczony, patrząc od drążka wzdłuż osi, za siłownikiem, a tłok posiada co najmniej jeden otwór, przez który komora robocza jest połączona z przestrzenią ciśnieniowy

182 380

Korzystnie, wyzwalacz zawiera element przyłączeniowy w postaci umieszczonej w przestrzeni dopływowej płytki, która przylega szczelnie do dwóch króćców rurowych, oddzielających przestrzeń ciśnieniową i przestrzeń odpływową.

Zgodnie z wynalazkiem, płytka zawiera kryzę i jest dociskana drugą sprężyną dociskową do króćców rurowych, umożliwiając w ten sposób dowolne przestrzenne ustawienie wyzwalacza.

Według kolejnej cechy wynalazku, tłok przylega do połączenia rurowego o zmiennej długości, które korzystnie składa się z dwóch, włożonych szczelnie jeden w drugi, króćców rurowych.

W przestrzeni odpływowej, jest umieszczona sprężyna dociskowa tłoka.

W dalszym rozwinięciu wynalazku, tłok posiada wchodzący do komory roboczej występ, który zagłębiony jest w wybraniu ścianki czołowej tak, że pomiędzy nim i wybraniem znajduje się szczelina.

Korzystnie jest również, jeśli przez występ przechodzi co najmniej jeden otwór w tłoku, za pośrednictwem którego komora robocza połączona jest z przestrzenią ciśnieniową.

Zalet wynalazku należy upatrywać w tym, że w tym silniku nastawczym osiągnięto postać zwartego, cylindrycznego zespołu. Umieszczenie wyzwalacza, patrząc od strony drążka, za siłownikiem, sprzyja sprawności silnika nastawczego, zwłaszcza pod względem szybkości uzyskiwanych przy szybkim zamykaniu.

Ten silnik nastawczy ma zwłaszcza wszystkie zalety, którymi charakteryzuje się znany ze stanu techniki silnik nastawczy, przeznaczony do zaworu popychanego. Silnik nastawczy według wynalazku jest stosunkowo prosty w obsłudze, ponieważ wymaga on tylko jednego układu doprowadzania medium hydraulicznego oraz umożliwia zastosowanie pociąganego zaworu szybkozamykającego, to znaczy zaworu szybkozamykającego, w którym element zamykający jest w celu otwarcia pociągany przez drążek zaworu. Ma to tę zaletę, że podczas normalnej pracy, to znaczy wówczas, gdy przez zawór szybkozamykający przepływa medium, na przykład para, służący do pociągania elementu zamykającego drążek zaworu nie musi podlegać bezpośredniemu oddziaływaniu medium. Oznacza to, że ryzyko uszkodzeń spowodowanych korozją erozją lub powstawaniem nalotów jest tu znacznie mniejsze niż w przypadku pociąganego zaworu szybkozamykającego. Wyeliminowane zostały ponadto zakłócenia przepływu, spowodowane obecnością drążka zaworu, wchodzącego w zawór szybkozamykający.

Zastosowanie kryzy w postaci małego otworu pozwala uzyskać wyjątkowo zwartą konstrukcję wyzwalacza.

Sprężyna dociskowa tłoka jest umieszczona w przestrzeni odpływowej, wskutek tego jest ona w czasie pracy zwilżana medium hydraulicznym i w ten sposób chroniona w znacznym stopniu przed korozją, ponadto zaś układ taki sprzyja zwartości budowy silnika nastawczego.

Niniejsze rozwiązanie umożliwia, przy wyzwalaniu silnika nastawczego, wyhamowanie tłoka na krótko przed osiągnięciem przezeń położenia początkowego; dzieje się tak, ponieważ wówczas gdy występ tłoka wchodzi w wybranie ścianki czołowej, w komorze roboczej tworzą się dwie komory, połączone ze sobąjedynie za pomocą wspomnianej szczeliny, przy czym z jednej komory medium hydrauliczne musi odpływać przez szczelinę, co jest możliwe jedynie w wyraźnie zwolnionym tempie, zależnie od wielkości szczeliny i odpowiadającego jej oporu przepływu, którym szczelina przeciwdziała przepływowi medium hydraulicznego. W ten sposób dochodzi do zahamowania tłoka na krótko przed osiągnięciem przezeń położenia początkowego, co w znacznym stopniu przyczynia się do zapobieżenia uszkodzeniom samego silnika nastawczego, zaworu lub innego elementu, z którym połączony jest silnik nastawczy.

Silnik nastawczy według wynalazku znajduje zastosowanie zwłaszcza do realizacji szybkiego zamykania zaworu, zwłaszcza zaworu szybkozamykającego, w siłowni parowej.

Należy zauważyć, że zastosowanie silnika nastawczego z wyzwalaczem według wynalazku nie jest w żadnym razie ograniczone wyłącznie do napędzania zaworów szybkozamykających. Nie wyklucza się możliwości dalszego przekształcania silnika nastawczego według

182 380 wynalazku na tyle, by poza realizacją szybkiego zamykania z wykorzystaniem wyzwalacza mógł on powodować ciągły i sterowany przesuw drążka.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik nastawczy według wynalazku w przekroju podłużnym a fig. 2 przedstawia połączenie silnika nastawczego według wynalazku z zaworem szybkozamykającym.

Rysunek ukazuje tylko te elementy przykładów wykonania, które są istotne dla wynalazku. Elementy, które nie pozostają w wyraźnym związku z istotą wynalazku, zostały gwoli uproszczenia pominięte. Zwłaszcza zaś pominięto wszelkie niezbędne elementy mocujące, jak na przykład śruby. Rozumie się, że przy realizacji wynalazku składniki te należy uwzględnić w ramach fachowej wiedzy. Rysunek nie spełnia ponadto wymogu zgodności skali dla konkretnych przykładów wykonania.

Figura 1 ukazuje silnik nastawczy do przesuwania drążka 1 wzdłuż osi 2, przy czym drążek 1 wychodzi ze ścianki czołowej 15 cylindra 3. Wskutek działania siły sprężyny dociskowej 17, która współpracuje z osadzonym ruchomo w cylindrze 3, połączonym z drążkiem 1 i dociskanym przez sprężynę dociskową 17 tłokiem 14, oś 2 jest wysuwana z cylindra 3 i wciągana weń w wyniku zasilania medium hydraulicznym, zwłaszcza olejem hydraulicznym siłownika, składającego się z cylindra 3 i tłoka 14. W tym celu między tłokiem 14 i ścianką czołową 15 znajduje się, mająca zmienną wielkość i oddzielona tłokiem 14 od innych obszarów cylindra 3, komora robocza 16. Komora robocza 16 jest zasilana medium hydraulicznym za pośrednictwem wyzwalacza 4.

Wyzwalacz 4 jest umieszczony, patrząc od drążka 1 wzdłuż osi 2, za siłownikiem. Wyzwalacz 4 zawiera przestrzeń dopływową 5, zasilaną medium hydraulicznym z układu zasilającego 6. Dla uwidocznienia funkcji tego układu zasilającego 6 przedstawiona została pompa hydrauliczna 24, która utrzymuje medium hydrauliczne w układzie zasilającym pod określonym ciśnieniem, oraz zawór nastawczy 25, przez który medium hydrauliczne może odpływać z układu zasilającego 6, zmniejszając w ten sposób ciśnienie w układzie zasilającym 6. W celu zasilania silnika nastawczego medium hydraulicznym, zawór nastawczy 25 jest zamknięty tak, że w przestrzeni dopływowej wytwarza się ciśnienie. Ciśnienie to dociska element przyłączeniowy wyzwalacza 4, to znaczy płytkę 10, do dwóch wzajemnie współosiowych króćców rurowych 11 i 12. We wnętrzu wewnętrznego króćca rurowego 12 znajduje się przestrzeń ciśnieniowa 7, która poprzez kryzę 8 w postaci otworu w płytce 10 łączy się z przestrzenią dopływową 5. Przy wzroście ciśnienia w przestrzeni dopływowej 5 następuje zatem również wzrost ciśnienia w przestrzeni ciśnieniowej 7. Między wewnętrznym króćcem rurowym 12 i zewnętrznym króćcem rurowym 11 znajduje się przestrzeń odpływowa 9, z której medium hydrauliczne jest odprowadzane bezciśnieniowo. Do tego celu służą otwory odpływowe 26, których kilka możliwości rozmieszczenia zaznaczono na fig. 1. Druga sprężyna dociskowa 13 dociska płytkę 10 do króćców rurowych 11 i 12, zapewniając tym samym skuteczność działania (nie przedstawionych szczegółowo) uszczelek, umieszczonych między obydwoma króćcami rurowymi 11 i 12 oraz płytką 10. Ta druga sprężyna dociskowa 13 może być tak dobrana, by silnik nastawczy mógł pracować w dowolnym położeniu przestrzennym. Jeżeli teraz do przestrzeni ciśnieniowej 7 dopłynie medium hydrauliczne z przestrzeni dopływowej 5, wówczas przechodzi ono przez wewnętrzny króciec rurowy 12 oraz, zamocowany na tłoku 14 i ślizgający się na wewnętrznym króćcu rurowym 12, króciec rurowy 19, a następnie przez znajdujące się w tłoku 14 otwory 18 do komory roboczej 16. Na skutek tego tłok 14 jest, przeciwnie do siły sprężyny dociskowej 17, która wspiera się na cylindrze 3, odciągany od ścianki czołowej 15, wciągając za sobą drążek 1 do cylindra 3. W przypadku zastosowania na zaworze szybkozamykającym, wytwarzane w komorze roboczej 16 ciśnienie jest tak dobrane, że tłok 14 osiąga zadane położenie końcowe. W tym położeniu końcowym tłok 14 pozostaje dopóty, dopóki ciśnienie w przestrzeni dopływowej 5 jest wystarczająco stałe.

Jeżeli ciśnienie w przestrzeni dopływowej 5 spadnie, wówczas na skutek stosunkowo dużych oporów przepływu przez kryzę 8, między przestrzenią ciśnieniową 7 i przestrzenią dopływową 5 wytwarza się pozytywna różnica ciśnień, która przy wystarczającym spadku ciśnienia w przestrzeni dopływowej 5 unosi płytkę 10, przeciwnie do siły drugiej sprężyny

182 380 dociskowej 13 (lub, jeżeli nie ma drugiej sprężyny dociskowej 13, przeciwnie do działającej na płytkę 10 siły ciężkości), z króćców rurowych 11 i 12, otwierając w ten sposób połączenie między przestrzenią ciśnieniową 7 i przestrzenią odpływową 9. To, że w niniejszym przypadku wytwarza się także połączenie między przestrzenią dopływową 5 i przestrzenią odpływową 9, ma znaczenie podrzędne. Przy unoszeniu płytki 10 sprężyna dociskowa 17 może zawsze przesunąć tłok 14 ponownie do ścianki czołowej 15 w położenie początkowe, tłocząc jednocześnie medium hydrauliczne przez otwory 18 oraz króćce rurowe 19 i 12 w przestrzeń odpływo wą 9. Powoduje to uderzeniowy ruch tłoka 14 w kierunku ścianki czołowej 15, zaś drążek 1 jest również uderzeniowo wysuwany z cylindra 3. Umożliwia to zamknięcie zaworu szybkozamykającego lub podobnego elementu w jak najkrótszym czasie. Proces ten jest nazywany wyzwalaniem wyzwalacza.

Na figurze 1 widoczny jest tłok 14 ze ścianką czołową 15, który umożliwia wyhamowanie uderzeniowego ruchu tłoka 14 przy wyzwalaniu wyzwalacza 4. Tłok 14 ma wystający w kierunku ścianki czołowej 15 występ 20, który może zagłębiać się w odpowiednim wybraniu 21 w ściance czołowej 15, pozostawiając przy tym stosunkowo wąską szczelinę 22. W razie wystąpienia takiej sytuacji odpływ medium hydraulicznego ulega zahamowaniu w wyniku zwiększenia oporów przepływu przez szczelinę 22, co powoduje zahamowanie lub wychwycenie uderzeniowego ruchu tłoka 14 ,tuż pzzedściimką czołową 15.

Figura 2 pokazuje, w jaki sposób silnik nastawczy może być połączony z zaworem pociąganym, zwłaszcza zaworem szybkozamykającym 23. Nie zostały przy tym przedstawione elementy, które podpierają cylinder 3 silnika nastawczego względem zaworu szybkozamykającego 23. W tym miejscu należy posłużyć się aktualną wiedzą fachową. Pewne szczegóły przedstawionego fragmentarycznie silnika nastawczego odpowiadają, opatrzonym takimi samymi odnośnikami, szczegółom silnika według fig. 1, tak, że zbędne staje się ponowne ich objaśnianie. Drążek 1 silnika nastawczego jest poprzez sprzęgło 27 połączony z drążkiem 28 zaworu szybkozamykającego 23. Ten drążek 28 zaworu wchodzi w zawór szybkozamykający 23, a na jego końcu znajduje się grzybek 29, który zamyka otwór 30 zaworu. Jeżeli zawór szybkozamykający 23 jest całkowicie otwarty, co ma z reguły miejsce, wówczas grzybek 29 zaworu spoczywa na nakładce 31 i chroni drążek 28 zaworu przed bezpośrednim zetknięciem się z medium, zwłaszcza parą, która przepływa przez zawór szybkozamykający 23. Również grzybek 29 zaworu nie jest bezpośrednio omywany przez medium, stwarzając tym samym mniejsze opory przepływu, co jest korzystne dla unikania strat.

182 380

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Silnik nastawczy, zwłaszcza do zaworu szybkozamykającego, do przesuwania drążka wzdłuż osi, zawierający siłownik hydrauliczny i połączony z nim konstrukcyjnie wyzwalacz, który jest zasilany medium hydraulicznym i za pośrednictwem medium hydraulicznego jest podłączony do siłownika, przy czym siłownik zawiera cylinder, w którym osadzony jest ślizgowo i szczelnie, połączony z drążkiem tłok, z przeciwdziałającą siłownikowi sprężyną dociskową przy czym wyzwalacz zawiera przestrzeń dopływową, zasilaną medium hydraulicznym, przestrzeń ciśnieniową do której podłączony jest siłownik, kryzę, poprzez którą przestrzeń dopływowa jest połączona z przestrzenią ciśnieniową, przestrzeń odpływową oraz element przyłączeniowy, który łączy przestrzeń ciśnieniową z przestrzenią odpływową oraz przestrzeń, w której pomiędzy tłokiem i czołową ścianką cylindra, przez którą przeprowadzony jest drążek i do której jest on dociskany przez sprężynę dociskową, znajduje się komora robocza zasilana medium hydraulicznym, znamienny tym, że wyzwalacz (4) jest umieszczony, patrząc od drążka (1) wzdłuż osi (2) za siłownikiem a tłok (14) posiada co najmniej jeden otwór (18), przez który komora robocza (16) jest połączona z przestrzenią ciśnieniową (7).
2. Silnik nastawczy według zastrz. 1, znamienny tym, że wyzwalacz (4) zawiera element przyłączeniowy w postaci umieszczonej w przestrzeni dopływowej (5) płytki (10), która przylega szczelnie do dwóch króćców rurowych (11, 12), oddzielających przestrzeń ciśnieniową (7) i przestrzeń odpływową (9).
3. Silnik nastawczy według zastrz. 2, znamienny tym, że płytka (10) zawiera kryzę (8).
4. Silnik nastawczy według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że płytka (10) jest dociskana drugą sprężyną dociskową (13) do króćców rurowych (11,12).
5. Silnik nastawczy według zastrz. 1, znamienny tym, że tłok (14) przylega do połączenia rurowego o zmiennej długości.
6. Silnik nastawczy według zastrz. 5, znamienny tym, że połączenie rurowe składa się z dwóch, włożonych szczelnie jeden w drugi, króćców rurowych (12,19).
7. Silnik nastawczy według zastrz. 2, znamienny tym, że w przestrzeni odpływowej (9), jest umieszczona sprężyna dociskowa (17) tłoka (14).
8. Silnik nastawczy według zastrz. 1, znamienny tym, że tłok (14) posiada wchodzący do komory roboczej (16) występ (20), który zagłębiony jest w wybraniu (21) ścianki czołowej (15) tak, że pomiędzy nim i wybraniem znajduje się szczelina (22).
9. Silnik nastawczy według zastrz. 8, znamienny tym, że przez występ (20) przechodzi co najmniej jeden otwór (18) w tłoku (14), za pośrednictwem którego komora robocza (16) połączona jest z przestrzenią ciśnieniową (7).