PL217055B1 - Urządzenie do zamykania zaworów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zamykania wyrobów przeznaczonych do pracy pod ciśnieniem, w czasie procedury ich badania.

Przy wykonywaniu badań zdawczo-odbiorczych, wyrobów pracujących pod ciśnieniem, takich jak: zawory, zasuwy, hydranty itp., nazywanych dalej w skrócie zawory, istnieje potrzeba wykonania badań szczelności zamknięcia i wielkości przecieku przez zamknięty wyrób. Przeciek związany jest z nieszczelnością zamknięcia wyrobu, a wartość przecieku stanowi podstawę do określenia klasy wyrobu w stanie zamknięcia. Podstawą dobrego wykonania takich badań jest przeprowadzenie dokładnego zamknięcia zaworu, przy czym moment zamykający musi być równy momentowi określonemu przez odpowiednie normy. Warunkiem dokładnego przeprowadzenia pomiarów i właściwego określenia klasy wyrobu jest wykonanie pomiarów przy zamknięciu zaworu wymaganym przez normy momentem oraz wyznaczenie wartości przecieku.

Do pomiaru wartości docisku zawieradła do gniazda zamykanych zaworów używane są przeważnie ręczne klucze manometryczne. Klucze te są jednak uciążliwe w użyciu, szczególnie w przypadku dużych momentów obrotowych. Wymagają one dużej wprawy osoby przeprowadzającej badania i nie gwarantują przy tym osiągnięcia wymaganej przez normy wartości momentu zamknięcia zaworu, z uwagi na błędy wnoszone przez czynnik ludzki. Zamykanie zaworów trwa przy tym dość długo, co znacznie ogranicza przepustowość stanowiska badawczego i wpływa na podwyższenie kosztów wykonywanych badań.

Do zamykania można stosować także automatyczne zakrętarki, które przeznaczone są głównie do zakręcania i odkręcania różnych połączeń śrubowych. Przeważnie są to zakrętarki udarowe, które w przypadku zaworów nie spełniają swojej roli ze względu na moment bezwładności części ruchomych zamykanego zaworu. Prócz tego umożliwiają one nastawę tylko niewielu wartości momentu obrotowego. Również zakrętarki o działaniu ciągłym, pozbawione udaru, nie wystarczają do prawidłowego zamknięcia zaworów z nastawionym momentem, gdyż wywołują uderzenia przy dojściu do położeń krańcowych i nie dają pewności dokładnego zamknięcia zaworu z nastawionym momentem obrotowym. Nie posiadają one możliwości kontroli tego momentu, ani swobodnego, płynnego zadawania jego wartości.

W stanowiskach badawczych zamykanie zaworów powinno odbywać się możliwie szybko i zapewniać uzyskanie dokładnych wartości wymaganych momentów zamknięcia. Uzyskanie dużego momentu przy dużych obrotach związane jest z wymaganiem dużej mocy urządzenia zamykającego, co wymaga dużych gabarytów zakrętarek i podraża koszty urządzenia. Duże rozmiary i duża masa zakrętarki sprawiają, że są one niewygodne w użyciu, a przy wymaganych dużych momentach zamykających stają się niemożliwe do zastosowania bezpośrednio przez obsługę.

Z opisu chińskich wzorów użytkowych nr CN 2010 78 508 i nr CN 2011 13 508 jest znany mechanizm zamykania zaworów z przemianą częstotliwości, w którym asynchroniczny silnik prądu zmiennego jest zasilany poprzez falownik połączony z układem sterowania.

Celem wynalazku jest opracowanie prostego, taniego urządzenia do dokładnego zamykania zaworów, w którym moment obrotowy przy zamykaniu mógłby być na bieżąco kontrolowany i które umożliwiałaby łagodne, dokładne osiągnięcie wymaganego maksymalnego momentu zakręcania, po dojściu do końcowego położenia zamykanego zaworu.

Urządzenie do zamykania zaworów według wynalazku wyposażone w elektryczny asynchroniczny silnik prądu zmiennego połączony z przekładnią redukcyjną obrotów, zasilany poprzez falownik połączony z układem sterowania, charakteryzuje się tym, że oś wyjściowa przekładni jest połączona z osią zamykanego zaworu w badanym wyrobie za pośrednictwem sprężystego sprzęgła, przy czym sprężyste sprzęgło ma postać płaskiej płytki, korzystnie metalowej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia, fig. 2 - schemat sprężystego sprzęgła, fig. 3 - przebieg położeń kątowych wałka wyjściowego sprzęgła, a fig. 4 - przebieg prędkości obrotowej i momentu obrotowego silnika w zależności od częstotliwości zasilania.

Urządzenie jest wyposażone w elektryczny asynchroniczny silnik SZA połączony z falownikiem FLN. Falownik FLN zasilający silnik SZA jest połączony z układem sterowania USP, który wytwarza sygnały sterowania SS odpowiadające pożądanym wartościom prędkości obrotowej silnika SZA. Sygnały SS podawane są na wejście falownika FLN, który wytwarza napięcie SW, służące do zasilania silnika SZA, o częstotliwości proporcjonalnej do wartości sygnałów sterujących SS. Silnik SZA

PL 217 055 B1 poprzez przekładnię mechaniczną PR i sprężyste sprzęgło SPS obraca oś zawieradła zaworu OS badanego wyrobu BW. Położenie α2 osi wałka OS2 wyjściowego sprzęgła SP jest opóźnione w stosunku do położenia α1 osi jego wałka OS1 wejściowego, o kąt Δα = a1 - a2, którego wartość jest proporcjonalna do wartości momentu przenoszonego przez sprzęgło SPS. Im większa jest wartość przenoszonego momentu tym większy jest kąt opóźnienia Δα. W najprostszym przypadku sprężyste sprzęgło SPS może być płaską prostokątną płytką metalową, która przy pracy ulega skręceniu względem swojej osi wzdłużnej. Moment przenoszony przez takie sprzęgło zależy od sztywności i od rozmiarów płytki, a w szczególności od jej grubości. Przemieszczanie się osi zaworu w zakresie normalnej jego pracy, przy zamykaniu lub przy otwieraniu, wymaga mniejszych momentów obrotowych niż dla końcowych momentów zamykających określonych w normach.

W czasie normalnej pracy, urządzenie sterujące USP wytwarza sygnał sterujący SS o stosunkowo dużej wartości, prędkość obrotowa n silnika SZA jest duża, a moment przenoszony przez sprzęgło sprężyste SP jest niewielki. Obrót osi zaworu badanego wyrobu jest szybki i w krótkim czasie dochodzi do osiągnięcia położenia krańcowego przy zamknięciu. Po osiągnięciu położenia krańcowego ruch zaworu ustaje, jednak silnik SZA obraca się jeszcze nadal z uwagi na sprzęgło SPS, które napina się zwiększając kąt opóźnienia Δα położenia osi wyjściowej sprzęgła w stosunku do położenia osi wejściowej. Wraz ze wzrostem wartości kąta opóźnienia Δα zwiększa się moment obrotowy przenoszony przez sprzęgło. Następuje wzrost obciążenia silnika SZA oraz wartość sygnału zwrotnego SZ wytwarzanego w falowniku FLN. Przy wzroście sygnału SZ układ sterujący USP, zmniejsza wartość sygnału sterowania SS. Następuje przez to zmniejszenie częstotliwości f napięcia zasilania SW silnika SZA, zmniejszenie prędkości obrotowej n silnika SZA i zwiększenie momentu obrotowego rozwijanego przez silnik. Następuje łagodny wzrost momentu obrotowego aż do osiągnięcia pożądanej wartości momentu i zatrzymania się silnika.

Urządzenie według wynalazku umożliwia uzyskiwanie wymaganego momentu obrotowego do zamknięcia zaworu, dużej szybkości zamykania, a tym samym wysokiej wydajności pracy urządzenia zamykającego. Ponadto urządzenie umożliwia uzyskiwanie dużych momentów zamykających przy użyciu silników o stosunkowo małej mocy i niedużych gabarytach. Zaletą urządzenia są także jego niskie koszty spowodowane wyeliminowaniem drogich momentomierzy.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do zamykania zaworów, wyposażone w elektryczny asynchroniczny silnik prądu zmiennego (SZA) połączony z przekładnią redukcyjną obrotów (PR), zasilany poprzez falownik (FLN) połączony z układem sterowania (USP), znamienne tym, że oś wyjściowa przekładni (PR) jest połączona z osią zamykanego zaworu (OS) w badanym wyrobie (BW) za pośrednictwem sprężystego sprzęgła (SPS).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sprężyste sprzęgło (SPS) ma postać płaskiej płytki, korzystnie metalowej.