SE440128B

SE440128B - VENTILMANOVRERINGSANORDNING

Info

Publication number: SE440128B
Application number: SE7903242A
Authority: SE
Inventors: A Hankosky; R L Clapper
Original assignee: Rockwell International Corp
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1985-07-15
Also published as: FR2423703A1; BE875611A; FR2423703B1; CH642728A5; JPS6134583B2; AU538319B2; IT7921836A0; DE2915505C2; DE2915505A1; NL7902821A; GB2018895B; AU4558679A; GB2018895A; IT1119723B; ES479646A1; CA1104467A; SE7903242L; JPS54140220A

Description

79Û32ﬁ2-1 2 begränsande anordning av ovan beskrivna slag, vilken är säker och pålitlig och relativt billig att tillverka. 79Û32 ﬁ2-1 2 limiting device of the type described above, which is safe and reliable and relatively inexpensive to manufacture.

Detta och andra syften med uppfinningen uppnås genom att den inledningsvis angivna ventilmanövreringsanordningen omfattar en primär cylinder, en primär kolv anordnad inuti den primära cy- lindern för linjär rörelse från ett första läge motsvarande venti- lens stängda läge, till ett andra läge ungefär motsvarande ventilens öppna läge, en tillsammans med den primära kolven rörlig sekundär cylinder, en sekundär kolv anordnad inuti den sekundära cylindern för linjär rörelse däri i förhållande till den primära kolven, mel- lan en första gräns och en andra gräns, en kolvstâng som sträcker sig från den sekundära kolven till utsidan av den primära kolven, organ som förbinder kolvstângen med ventilskaftet, organ för påläg- gande av fluidtryck på en sida av den primära kolven för att för- flytta densamma från det första till det andra läget, ansatsstopp- organ som tjänar till att stoppa den primära kolvens rörelse i det andra läget, varigenom fluidtryckets verksamma kraft på den primä- ra kolven upptas av stopporganen, när den primära kolven trycks mot stopporganen under påverkan från fluidtrycket som verkar på den primära kolvens nämnda ena sida, organ för påläggande av fluid- tryck på den sekundära kolven för att trycka densamma bort från den första gränsen för att åstadkomma fästningskontakt hos baksätesor- ganens ytor, när den primära kolven hålls mot stopporganen av fluid- trycket som.verkar på den primära kolvens nämnda ena sida, vari- genom kraften på kolvstången och baksätesorganen, när den primära kolven trycks mot stopporganen, är begränsad till kraften från fluidtrycket som verkar på den sekundära kolven.This and other objects of the invention are achieved in that the initially stated valve actuating device comprises a primary cylinder, a primary piston arranged inside the primary cylinder for linear movement from a first position corresponding to the closed position of the valve, to a second position approximately corresponding to the open valve position, a secondary cylinder movable together with the primary piston, a secondary piston arranged inside the secondary cylinder for linear movement therein relative to the primary piston, between a first limit and a second limit, a piston rod extending from the secondary the piston to the outside of the primary piston, means connecting the piston rod to the valve stem, means for applying fluid pressure to one side of the primary piston to move the same from the first to the second position, shoulder stop means serving to stop the movement of the primary piston in the second position, whereby the effective force of the fluid pressure on the primary piston received by the stop means, when the primary piston is pressed against the stop means under the influence of the fluid pressure acting on said one side of the primary piston, means for applying fluid pressure to the secondary piston to push it away from the first limit to provide fixing contact of the surfaces of the rear seat means, when the primary piston is held against the stop means by the fluid pressure acting on said one side of the primary piston, whereby the force on the piston rod and the rear seat means, when the primary piston is pressed against the stop means, is limited to the force of the fluid pressure acting on the secondary piston.

Utföringsformer av den sålunda ringsanordningen framgår av kraven 2-6.Embodiments of the thus-ringing device appear from claims 2-6.

Uppfinningen beskrivas i det följande medelst hänvisning till bifogade ritningar, där fig. 1 är en sidovy i snitt av ett känt ventilstyrdon, vilket innefattar en koppling mellan ventil- styrstången och ventilspindeln med ventilen anordnad mot sätets baksida, fig. 2 är en del av en snittad sidovy av en lämplig kraft- begränsande ventilmanövreringsanordning, vilken innefattar olika särdrag hos uppfinningen, och visar elementens läge då ventilen är under öppnande, fig. 3 är en del av en snittad sidovy av utfö- ringsformen i fig. 2, visad i ett läge just före anpressningen mot ventilsätet med ringa eller ingen tryckskillnad alls över ventilen, fig. 4 är en delvis snittad sidovy av utföringsformen i fig. 1 i 7903242-1 läget mot ventilsätets baksida, och fig. 5 är en snittad sidovy av en alternativ utföringsform av uppfinningen med elementen vi- sade i läget mot ventilsätet.The invention is described in the following by reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a sectional side view of a known valve control device, which comprises a coupling between the valve guide rod and the valve stem with the valve arranged towards the back of the seat, Fig. 2 is part of a sectional side view of a suitable force-limiting valve actuator, which includes various features of the invention, and shows the position of the elements when the valve is opening, Fig. 3 is a part of a sectional side view of the embodiment of Fig. 2, shown in a position just before pressing against the valve seat with little or no pressure difference at all over the valve, Fig. 4 is a partially sectioned side view of the embodiment of Fig. 1 in the position towards the back of the valve seat, and Fig. 5 is a sectional side view of an alternative embodiment of the invention with the elements pointed in the position towards the valve seat.

Som framgår av fig. 1 innefattar ett känt ventilstyrdon 10 utan något organ för glapprörelse en hydraulcylinder 12, vilken är anordnad på ett ok 14 till en ventil 16. En kolv 18 är glidbart an- ordnad i cylindern 12 och innefattar en styrstång 20, vilken sträc- ker sig från en första sida 22 på kolven 18 genom en öppning 24 i en första ände 26 på cylindern 12. Stângen 20 har en förlängning 28, vilken medelst ett kopplingsorgan 30 är förbunden med en ven- tilspindel (ett ventilskaft) 32.As can be seen from Fig. 1, a known valve guide 10 without any means for play of movement comprises a hydraulic cylinder 12, which is arranged on a yoke 14 of a valve 16. A piston 18 is slidably arranged in the cylinder 12 and comprises a guide rod 20, which extends from a first side 22 of the piston 18 through an opening 24 in a first end 26 of the cylinder 12. The rod 20 has an extension 28, which by means of a coupling member 30 is connected to a valve stem (a valve stem) 32.

Ventilspindeln 32 sträcker sig igenom en packning 33 i höljet 34 på ventilen 16 för att omställa en stängningsdel 36, i detta fall en avstängningsskiva, i en ventil 16. Som synes är kolven 18 och sålunda också stängningsdelen 36 i öppet läge.The valve stem 32 extends through a gasket 33 in the housing 34 of the valve 16 to convert a closure member 36, in this case a closure disc, into a valve 16. As can be seen, the piston 18 and thus also the closure member 36 are in the open position.

Det kända ventilstyrdonet 10 innefattar vidare en ackumu- lator 38, vilken lämpligen har sfärisk form och innefattar en tryck- vägg 40 med en öppning 42 för cylinder 12. Cylindern 12 är tätan- de fäst vid tryckväggen 40 och är anordnad i förhållande till den- na så att den innefattar en andra ände 44, vilken är anordnad i rummet 46 i ackumulatorn 38¿ Den andra änden 44 på cylindern 12 är i denna kända anordning öppen, så att högtrycksgas i ackumulatorns 38 rum 46 kan verka på den andra sidan 48 på kolven 18.The known valve guide member 10 further comprises an accumulator 38, which suitably has a spherical shape and comprises a pressure wall 40 with an opening 42 for cylinder 12. The cylinder 12 is sealingly attached to the pressure wall 40 and is arranged in relation to the so that it comprises a second end 44, which is arranged in the space 46 of the accumulator 38. The other end 44 of the cylinder 12 is open in this known device, so that high pressure gas in the space 46 of the accumulator 38 can act on the other side 48 of piston 18.

Under normalt ventilarbete tillföres hydraulvätska till insidan av cylindern 12 genom ett inlopp 50 så att den verkar på kolvens 18 första sida 22 och förskjuter den axialt mot verkan av högtrycksgas i ackumulatorn 38 till dess att ventilen 16 är öppen såsom fig. 1 visar. Då ventilen 16 skall stängas, får hydraulväts- kan i cylindern 12 snabbt strömma ut genom öppningen 50 så att högtrycksgasen kan verka på kolvens 18 andra sida 48 och förskjuta den axialt i stängningsriktningen.During normal valve operation, hydraulic fluid is supplied to the inside of the cylinder 12 through an inlet 50 so that it acts on the first side 22 of the piston 18 and displaces it axially against the action of high pressure gas in the accumulator 38 until the valve 16 is open as shown in Fig. 1. When the valve 16 is to be closed, the hydraulic fluid in the cylinder 12 is allowed to flow out rapidly through the opening 50 so that the high-pressure gas can act on the other side 48 of the piston 18 and displace it axially in the closing direction.

Det framgår att det kända ventilstyrdonet 10 normalt är ett pålitligt medel för öppning och stängning av en ventil men att den relativt stela kopplingen 30 får hela kraften mot kolven 18 att anbringas mot stängningsanordningen 36, vilket kan skada ventilen då den vilar mot sätet om icke trycket hos hydraulvätskan och hög- trycksgasen är noggrant avstämda. Därtill framgår, att varje för- sök att begränsa kraften mot ventilsätet kan vara mycket svårt om '79d32#2-1 högtrycksgasen i ackumulatorn skulle strömma ut genom läckage eller brott på ackumulatorn. Följaktligen har vissa ventilstyr~ don av detta slag förbättrats medelst en delvis övertäckning av cylinderns 12 andra ände ÄH för att begränsa uppåtrörelsen hos kolven 12 då ventilen är i öppet läge. Emellertid kan avståndet mellan övertäckningen på den andra änden Ä4 och sätet för venti- len l6 inte tillverkas med sådan noggrannhet att det garanterar att inte alltför stora krafter verkar mot ventilsätet. Uppenbar- ligen kan utvidgning och sammandragning förekomma i styrstången 20 och ventilspindeln 32, så att endera hydraulvätskans fulla kraft eller inten kraft alls skulle kunna anbringas mot baksidan av sätet om kolven 18 låg mot stängningsläget och styrstången och ventilspindeln alltför långa för att hålla stängningselementet 36 vid läget mot sätet.It can be seen that the known valve guide 10 is normally a reliable means of opening and closing a valve but that the relatively rigid coupling 30 causes all the force against the piston 18 to be applied to the closing device 36, which can damage the valve as it rests against the seat if not the pressure of the hydraulic fluid and the high-pressure gas are carefully matched. In addition, it appears that any attempt to limit the force against the valve seat can be very difficult if the high pressure gas in the accumulator were to flow out through leakage or breakage of the accumulator. Accordingly, some valve guides of this kind have been improved by a partial covering of the other end ÄH of the cylinder 12 to limit the upward movement of the piston 12 when the valve is in the open position. However, the distance between the cover on the other end Ä4 and the seat of the valve 16 cannot be manufactured with such accuracy that it guarantees that excessive forces do not act on the valve seat. Obviously, expansion and contraction may occur in the guide rod 20 and valve stem 32, so that either the full force or no force of either hydraulic fluid could be applied at all to the rear of the seat if the piston 18 was against the closing position and the guide rod and valve stem too long to hold the closure member 36. the position towards the seat.

Därför har hittills använts andra kopplingsanordningar än kopplingsorganet 30 i fig l. Dessa ej visade anordningar utnytt- I jar någon form av fjäder eller fjäderdon med glapprörelse, som medger att kolven 18 helt anligger mot avstängningen vid cylin- derns 12 andra ände 44 under överföring av en förutbestämd kraft till ventilspindeln 32 för att ge tillräckligt spel och tryck för anbringandet mot sätet. Föreliggande uppfinning avser att ersätta en sådan kopplingsanordning så att den enkla och mera direkt kopplingsanordning, såsom t ex kopplingsdonet 30, kan utnyttjas med korrekt anliggning mot sätet.Therefore, coupling devices other than the coupling member 30 in Fig. 1 have been used heretofore. These devices (not shown) utilize some form of spring or spring device with play of movement, which allows the piston 18 to abut completely against the closure at the other end 44 of the cylinder 12 during transmission of a predetermined force to the valve stem 32 to provide sufficient clearance and pressure for application to the seat. The present invention intends to replace such a coupling device so that the simple and more direct coupling device, such as for example the coupling device 30, can be used with correct abutment against the seat.

Som även framgår av fig l med det kända styrdonet finns här en detalj avsedd att garantera, att hydraulolja icke skall läcka in i ackumulatorns 38 rum Ä6. Kolven 18 är försedd med ett par tätringar 52 för detta ändamål, men om tätringen 52 intill den första sidan 22 uppvisar en läcka, finns en anordning som hindrar hydraulvätskan från att läcka förbi den andra tätringen 52. Radialt riktade kanaler 5H förbinder området mellan tät- ringarna 52 med en axial kanal 56 i styrstången 20. Kanalen 56 sträcker sig till styrstångens 20 förlängda ände 28 för att slu- ta i ett ändrör 58, som selekivt kan öppnas mot atmosfären. Om en läcka enligt ovan alltså skulle uppstå, strömmar hydraulväts- kan genom kanalerna SH och den axiala kanalen 56 för utlopp till atmosfären genom ändröret 58. Eftersom ackumulatorns 38 rum H6 har avsevärt högre tryck än dessa kanaler kan hydraulvätskan in~ te läcka förbi tätringen 52 intill kolvens 18 andra sida H8.As can also be seen from Fig. 1 with the known control device, there is a detail here intended to guarantee that hydraulic oil will not leak into the space Ä6 of the accumulator 38. The piston 18 is provided with a pair of sealing rings 52 for this purpose, but if the sealing ring 52 adjacent the first side 22 has a leak, there is a device which prevents the hydraulic fluid from leaking past the second sealing ring 52. Radially directed channels 5H connect the area between the sealing rings. the rings 52 with an axial channel 56 in the guide rod 20. The channel 56 extends to the extended end 28 of the guide rod 20 to close in an end tube 58, which can be selectively opened towards the atmosphere. Thus, should a leak as above occur, the hydraulic fluid flows through the channels SH and the axial channel 56 for outlet to the atmosphere through the end pipe 58. Since the accumulator 38 of the accumulator 38 has considerably higher pressure than these channels, the hydraulic fluid can not leak past the sealing ring 52. next to the other side H8 of the piston 18.

Som framgår av fig 2 kan den lämpliga, kraftbegränsandë 79U32ë2~ anordningen 60 utnyttjas i ett ventilstyrdon 62 vilket åter har en cylinder 6Ä, vilken liknar ovannämnda cylinder 12. Om intet annat anges är de olika komponenterna i styrdonet 62 identiska med de ovanför styrdonet 10 beskrivna komponenterna.As shown in Fig. 2, the suitable force-limiting device 60U32ë2 ~ device 60 can be used in a valve control device 62 which again has a cylinder 6Ä, which is similar to the above-mentioned cylinder 12. Unless otherwise stated, the various components of the control device 62 are identical to those described above. the components.

Den kraftbegränsande anordningen 60 innefattar en kolv 66, vilken är glidbart anordnad i cylindern 6U för bestämning av läget hos ventilstängningsdelen. Kolven 66 har emellertid en central hålighet 68, vilken innefattar en cylindrisk urborr- ning 70 med diametern D och vilken smalnar till en öppning 72 på kolvens 66 första sida H4 med mindre tvärsnittsyta än urborr- ningen 70. En styrstång 76 sträcker sig genom öppningen 72 och skjuter ut från den första sidan 7H genom ett hål 78 i en första ände 80 på cylindern 6Ä och slutar med en förlängning belägen utanför cylindern 6H, vilken är förenlig med en ventilspindel liksom vid det kända styrdonet 10. En förstorad kolvtopp 82 är fäst vid en första sida 8ü mot stångens 76 andra ände 86 och är anordnad i det cylindriska loppet 70 fönatt kvarhållas där medelst en del av kolven 66 kring öppningen 72. Kolvtoppen 82 innefattar en tätring 88 och har tätande glidkontakt med in- sidan i loppet 70 för axial rörelse.The force limiting device 60 comprises a piston 66, which is slidably arranged in the cylinder 6U for determining the position of the valve closing part. However, the piston 66 has a central cavity 68 which includes a cylindrical bore 70 of diameter D and which tapers to an opening 72 on the first side H4 of the piston 66 with a smaller cross-sectional area than the bore 70. A guide rod 76 extends through the opening 72. and projects from the first side 7H through a hole 78 in a first end 80 of the cylinder 6Ä and ends with an extension located outside the cylinder 6H, which is compatible with a valve spindle as with the known guide device 10. An enlarged piston tip 82 is attached to a first side 8u towards the second end 86 of the rod 76 and is arranged in the cylindrical bore 70 is retained thereon by means of a part of the piston 66 around the opening 72. The piston top 82 comprises a sealing ring 88 and has sealing sliding contact with the inside of the bore 70 for axial movement.

Medan det framgår att den lämpliga kraftbegränsande anordningen 60 har en stång 76 och en öppning 72 med cirkulärt tvärsnitt är det uppenbart att även andra tvärsnittsformer kan utnyttjas utan förändring av uppfinningens effektivitet.While it is apparent that the suitable force limiting device 60 has a rod 76 and an opening 72 of circular cross-section, it is apparent that other cross-sectional shapes may also be utilized without altering the effectiveness of the invention.

Kolven 66 är i stort uppbyggd av två komponenter, näm- ligen ett första kolvelement 90 vilket innefattar den centrala håligheten 68 samt ett andra kolvelement 92 som är fastskruvat med ett flertal skruvar 9H för att i stort tillsluta det cylind- riska loppet 70. Varje element 90, 92 har en tätring 96 för att avtäta kolven 66 på i stort sett samma sätt som vid det tidiga- re kända styrdonet 10. Åter innefattar styrstången 76 en axial kanal 98 för att medge en läckningsväg från ett utrymme mel- lan tätringarna 96 via radialt riktade kanaler 100 (se fig 3) och den cylindriska urborrningen 70 för kommunikation med at- mosfären.The piston 66 is largely made up of two components, namely a first piston element 90 which comprises the central cavity 68 and a second piston element 92 which is screwed on with a plurality of screws 9H to substantially close the cylindrical bore 70. Each element 90, 92 have a sealing ring 96 for sealing the piston 66 in substantially the same manner as with the prior art guide 10. Again, the guide rod 76 includes an axial channel 98 for allowing a leakage path from a space between the sealing rings 96 via radially directed channels 100 (see Fig. 3) and the cylindrical bore 70 for communication with the atmosphere.

De sålunda beskrivna elementen är visade ur annan vin- kel i fig 3 och H. Emellertid är kolven 66 visad i annat läge i vardera av fig 2, 5 och U för att ge bättre förståelse av den kraftminskande anordningen 60 i utföringsformen. Följaktligen Q '79052k2-1 skall envar av dessa figurer förklaras var för sig för bättre förståelse av de krafter som verkar på kolven 66 och kolvtoppen 82 och som medger att utföringsformen fyller uppfinningens syf- ten. Som framgår av fig 2 är ventilen fortfarande i stängt läge och hydraulvätska har tillförts genom en öppning 102 till det inre av cylindern 6H för att ge en uppåtriktad kraft på kolven 66. Ehuru avsett läckage genom öppningen 72 utmed styrstången 76 skulle få hydraulvätskan att verka mot den första sidan 84 på kolv- toppen 82, är storleken av den kraft som krävs för att lyfta ven- tilens avstängningselement från sätet tillräckligt stor, så att den krävda kraften verkligen alstras av hydraulvätskan som verkar på kolven 66 i stället för på kolvtoppen 82. Som följd härav för- skjuts kolvtoppen 82 axialt i loppet 70 till direkt kontakt mel- lan toppen 82 och kolvelementet 90. Den stora alstrade kraften överförs därvid genom kolvtoppen 82 och styrstången 75 och öpp- nar ventilen. Det framgår att den kraft, som anbringas mot kolven 66, i stort sett är lika med hydraultrycket gånger den effektiva ytan på den första sidan 7ü av kolven 66 minus trycket av hög- trycksgasen från ackumulatorn gånger den effektiva ytan på den andra sidan l0Ä av kolven 66- På liknande sätt är kraften mot kolvtoppen 82 från hydraulvätskan lika med trycket av hydraul- vätskan gånger den effektiva ytan av den första sidan BH på kolv- toppen 82 minus trycket (i denna utföringsform lika med atmosfärs- trycket) i loppet 70 gånger ytan på den andra sidan 106 av kolv- toppen 82. Medan den resulterande kraften i vardera fallet kom- mer att förändras som funktion av den kraft som alstras av hydraultrycket under tillförsel av den hydraulvätska som krävs för att börja öppna ventilen, kommer den resulterande kraften på kolven att bli större. Därför kommer ,direkt kontakt mellan kolven 66 och kolvtoppen 82 att överföra den nödvändiga kraften för öppning av ventilen till ventilspindeln. Då emellertid beho- vet av öppningskraft minskar komer också hydraulvätskans tryck att minska då kolven 66 får röra sig axialt upp i cylindern 64.The elements thus described are shown from a different angle in Figs. 3 and H. However, the piston 66 is shown in a different position in each of Figs. 2, 5 and U to give a better understanding of the force reducing device 60 in the embodiment. Accordingly, each of these figures is to be explained separately for a better understanding of the forces acting on the piston 66 and the piston tip 82 which allow the embodiment to fulfill the purposes of the invention. As shown in Fig. 2, the valve is still in the closed position and hydraulic fluid has been supplied through an opening 102 to the interior of the cylinder 6H to provide an upward force on the piston 66. Although intended leakage through the opening 72 along the guide rod 76 would cause the hydraulic fluid to act against the first side 84 of the piston top 82, the magnitude of the force required to lift the valve shut-off element from the seat is large enough that the required force is actually generated by the hydraulic fluid acting on the piston 66 instead of on the piston top 82. As a result, the piston top 82 is displaced axially in the bore 70 to direct contact between the top 82 and the piston element 90. The large generated force is thereby transmitted through the piston top 82 and the control rod 75 and opens the valve. It can be seen that the force applied to the piston 66 is substantially equal to the hydraulic pressure times the effective area on the first side 7ü of the piston 66 minus the pressure of the high pressure gas from the accumulator times the effective area on the other side 10ü of the piston. Similarly, the force against the piston tip 82 from the hydraulic fluid is equal to the pressure of the hydraulic fluid times the effective area of the first side bra on the piston tip 82 minus the pressure (in this embodiment equal to the atmospheric pressure) in the course 70 times the surface on the other side 106 of the piston tip 82. While the resulting force in each case will change as a function of the force generated by the hydraulic pressure during application of the hydraulic fluid required to start opening the valve, the resulting force on the piston to become larger. Therefore, direct contact between the piston 66 and the piston tip 82 will transmit the force required to open the valve to the valve stem. However, as the need for opening force decreases, the pressure of the hydraulic fluid will also decrease as the piston 66 is allowed to move axially up in the cylinder 64.

Vid detta lägre kraftbehov för hydraulvätska blir de resulteran- de ytorna och trycken sådana, att den primära kraften för för- flyttning av ventilspindeln och stängningselementet alstras vid kolvtoppen 82. Följaktligen rör sig kolvtoppen 82 axialt i lop- pet 70 till det läge som visas i fig 3. Kraften under denna rö- relse hos ventilspindeln och stängningselementet blir i stort ?9Ü321+2*1 sett den kraft som krävs för att övervinna friktion i packningen, som tätar förlängningen på ventilspindeln genom kroppen under an- tagandet att flödenas tryckskillnader är relativt små.At this lower power requirement for hydraulic fluid, the resulting surfaces and pressures become such that the primary force for moving the valve stem and closure member is generated at the piston tip 82. Consequently, the piston tip 82 moves axially in the bore 70 to the position shown in Fig. 3. The force during this movement of the valve stem and the closing element becomes largely? 9Ü321 + 2 * 1 seen the force required to overcome friction in the gasket, which seals the elongation of the valve stem through the body assuming that the pressure differences of the flows are relative small.

Som fig 3 visar har hydraulvätskan förmått kolven 66 att röra sig axialt i cylindern 64 mot dess andra ände 108 för att pressa ventilen mot sätets baksida. I detta läge, just före an- liggning, alstrar hydraulvätskanibrtfarande en resulterande kraft på kolvtoppen 82 och styrstången 76, som är större än den på kol- ven 66 resulterande kraften. Som följd härav är kolvtoppen 82 fort- farande anordnad uppåt i det cylindriska loppet 70.As Fig. 3 shows, the hydraulic fluid has caused the piston 66 to move axially in the cylinder 64 towards its other end 108 to press the valve against the back of the seat. In this position, just before abutment, hydraulic fluid can still produce a resultant force on the piston top 82 and the guide rod 76, which is greater than the force resulting on the piston 66. As a result, the piston top 82 is still arranged upwards in the cylindrical bore 70.

Sedan uppätrörelsen för styrstången 76 nu hejdats av stäng- ningselementet som anligger mot sätet, som fig H visar, fortsätter trycket hos hydraulvätskan till cylindern 6U att öka för att garan- tera att det finns tillräcklig kraft att hålla ventilen mot sätet.After the upward movement of the guide rod 76 has now been stopped by the closing member abutting the seat, as shown in Fig. H, the pressure of the hydraulic fluid to the cylinder 6U continues to increase to ensure that there is sufficient force to hold the valve against the seat.

Denna kraft mot kolvtoppen 82 och styrstången 76 bestäms åter av ytan på den första sidan 84 på kolvtoppen 82, den andra sidan 106 på kolvtoppen 82 och det tryck, som verkar på sidorna. ökningen i hydraultryck verkar också på den effektiva ytan på kolvens 66 första sida 74. Denna kraft på undersidan av kolvtoppen 82 får mothåll av högtrycksgasens tryck, som verkar på kolvens 66 andra sida lüü men resulterar i en avsevärd positiv uppåtkraft på kolvtoppen 82, som får den att fortsätta uppåtrörelsen i cylindern 6U tills den an- ligger mot ett kolvanslag ll0 vid cylinderns 6H andra ände 108.This force against the piston top 82 and the guide rod 76 is again determined by the surface of the first side 84 of the piston top 82, the second side 106 of the piston top 82 and the pressure acting on the sides. the increase in hydraulic pressure also acts on the effective surface of the first side 74 of the piston 66. This force on the underside of the piston top 82 is resisted by the high pressure gas pressure acting on the second side of the piston 66 lüü but results in a considerable positive upward force on the piston top 82 which to continue the upward movement of the cylinder 6U until it abuts a piston stop 110 at the other end 108 of the cylinder 6H.

Ehuru den kraftbegränsande anordningen 60 kan användas för varje slag av ventil oberoende av dess storlek, är den för närvarande närmast tänkt för kulventiler och slussventiler i stor- lek från 15 till 80 cm. Det kan emellertid vara till nytta att an- ge några parametrar för en typisk ventilform. Exempelvis har för en HO cm slussventil funnits, att den lämpliga kraften mot sätet bör ligga mellan 550 och 5000 kg. Ett typiskt hydraulsystem för samverkan med en 40 om slussventil bör kunna arbeta med så högt tryck som 315 bar. Denna trycknivå är tillräcklig för att alstra en öppningskraft (dvs för att lyfta slussen ur dess säte) i in- tervallet 59.000-63.500 kg kraft. Det är uppenbart att ett hydraul- system som kan anbringa en dragkraft av denna storleksordning på styrstången icke är lämplig för sätesanpressning. Därför utnytt- jas en sådan kraft när ventilstyrdonets komponenter har det läge som fig 2 visar. Då ventilen är anpressad mot sätet som fig H vi- sar, är kolven 66 hållen mot kolvanslaget 110 av hyuraulvütskan, som orsakar en avsevärt högre uppåtkraft mot kolven 66 än hydraul- il19o3242+1 vätskan då den enbart verkar mot kolvtoppen 82. Därvid orsakar hydraulvätskan ett tryck pä kolvtoppen 82, som motverkas av ett förutbestämt mediatryck, i utföringsformen atmosfäriskt tryck, för att alstra en högsta dragkraft i styrstângen 76, som är av- sevärt mycket mindre än vad hydraulsystemet kan åstadkomma och verkligen åstadkommer under början av ventilöppningen.Although the force limiting device 60 can be used for any type of valve regardless of its size, it is currently intended for ball valves and sluice valves in sizes from 15 to 80 cm. However, it may be useful to specify some parameters for a typical valve shape. For example, for a HO cm lock valve, it has been found that the suitable force against the seat should be between 550 and 5000 kg. A typical hydraulic system for interaction with a 40 about lock valve should be able to work with as high a pressure as 315 bar. This pressure level is sufficient to generate an opening force (ie to lift the lock from its seat) in the range 59,000-63,500 kg force. It is obvious that a hydraulic system which can apply a traction force of this magnitude to the handlebar is not suitable for seat pressing. Therefore, such a force is utilized when the components of the valve guide have the position shown in Fig. 2. When the valve is pressed against the seat shown in Fig. H, the piston 66 is held against the piston stop 110 by the hyuraul fluid, which causes a considerably higher upward force against the piston 66 than the hydraulic fluid as it only acts against the piston top 82. The hydraulic fluid causes a pressure on the piston top 82, which is counteracted by a predetermined media pressure, in the embodiment atmospheric pressure, to produce a maximum tensile force in the control rod 76, which is considerably much less than what the hydraulic system can achieve and actually produces during the beginning of the valve opening.

Specifika mått och ytor för de olika ovannämnda tvär- snitten bör bestämmas i enlighet med de speciella kraven för ventilen i samverkan med ventilstyrdonet. Därför bör varje kraft- begränsande anordning vara specifikt utformad för sin ventil i beroende av de krafter som beräknas nödvändiga för att lyfta ven- tilen, krafter som behövs för att anpressa ventilen och krafter som behövs för snabb stängning av ventilen.Specific dimensions and surfaces for the various above-mentioned cross-sections should be determined in accordance with the special requirements for the valve in conjunction with the valve controller. Therefore, each force limiting device should be specifically designed for its valve depending on the forces calculated to be necessary to lift the valve, forces needed to press the valve and forces needed to quickly close the valve.

Därav framgår att den kraftbegränsande anordningen 60 kan användas för begränsning av dragkraften i styrstången under anpressning mot sätet samt att systemet också kan åstadkomma den ovan beskrivna läcksäkringen, som förebygger att hydraul- vätska läcker förbi båda tätningsringarna 96 till det inre H6 i ackumulatorn 38. För att ytterligare visa uppfinningens använd- barhet skall visas, att andra medel kan åstadkommas för att över- föra vätsketryck från en yttre källa för att på lämpligt sätt an- bringa kraften mot kolvtoppen 82.It can be seen that the force limiting device 60 can be used to limit the traction in the handlebar during pressing against the seat and that the system can also provide the leakage protection described above, which prevents hydraulic fluid from leaking past both sealing rings 96 to the inner H6 in the accumulator 38. To further demonstrate the utility of the invention, it is to be shown that other means may be provided for transferring fluid pressure from an external source to suitably apply the force to the piston tip 82.

Som fig 5 visar finns också ett annat ventilstyrdon 120, vilket utnyttjar hydraulvätskan och högtrycksgas i en ackumula- tor l22 såsom allmänt beskrivits ovan. Ventilstyrdonet 120 ut- nyttjar emellertid ett par kolvar l2Ä, 126, vilka är var för sig glidbart anordnade i en cylinder 128. Under normalt arbete rör sig båda kolvarna axialt i cylindern 128 under verkan av hydraul- vätskan mot en första sida 130 på kolven l2H och högtrycksgas mot en första sida 132 på kolven 126 via öppningar lšü, vilka sträcker sig genom ett lock 136, vilket är stelt infäst mot änden av cylin- dern 128.As Fig. 5 shows, there is also another valve control device 120, which utilizes the hydraulic fluid and high pressure gas in an accumulator 122 as generally described above. However, the valve guide 120 utilizes a pair of pistons 12A, 126, each of which is slidably mounted in a cylinder 128. During normal operation, both pistons move axially in the cylinder 128 under the action of the hydraulic fluid against a first side 130 of the piston 12H and high pressure gas against a first side 132 of the piston 126 via openings lšü, which extend through a lid 136, which is rigidly attached to the end of the cylinder 128.

Emellertid innefattar detta ventilstyrdon l20 en anord- ning, som medger att hydraulvätskan används för stängning av en ventil om styrdonet 122 skulle börja läcka eller få ett brott, som avsevärt minskar högtrycksgasens tryck till en nivå, som skulle äventyra stängning av ventilen.However, this valve controller 120 includes a device that allows the hydraulic fluid to be used to close a valve should the controller 122 begin to leak or rupture, which significantly reduces the pressure of the high pressure gas to a level that would jeopardize closing the valve.

Ventilstyrdonet 120 innefattar ett rörformigt hus 135, vilket är fäst vid locket 136 och sträcker sig därifrån till öv- re delen av ackumulatorn 122. Rörhuset l38 har en ändförskruvning vacszäz-1 140, vilken skjuter utanför ackumulatorn 122 och är förbunden med ett rörsystem som kan förbindas med atmosfären. Kolven 126 innefattar ett ihåligt rör 122, vilket sträcker sig från dess första sida 132 till insidan av rörhuset 138. En tätning 144 är anordnad mellan rörhuset 138 och röret 142 vid ändförskruv- ningen 136 för att medge avtätad glidrörelse mellan röret 142 och rörhuset 138. Röret 142 är tillräckligt långt för att vid- makthålla denna kontakt under axial rörelse hos kolven 126.The valve guide 120 includes a tubular housing 135, which is attached to the cover 136 and extends therefrom to the upper portion of the accumulator 122. The tubular housing 38 has an end fitting vacszäz-140, which projects beyond the accumulator 122 and is connected to a tubing system which can connected with the atmosphere. The piston 126 includes a hollow tube 122 extending from its first side 132 to the inside of the tube housing 138. A seal 144 is provided between the tube housing 138 and the tube 142 at the end fitting 136 to allow sealed sliding movement between the tube 142 and the tube housing 138. The tube 142 is long enough to maintain this contact during axial movement of the piston 126.

Ett radialt riktat spår 146 är anordnat i åtminstone en av kontaktytorna på kolvarna 124, 126. Om därför högtrycks- gasen icke förmår stänga ventilen kan hydraulvätskan tillföras till rörhuset 138 genom rörförskruvningen 140. Hydraulvätskan fortsätter genom röret 142 för att verka på översidan av kol- ven 124. Då hydraulvätska tillföres mellan kolvarna 124, 126 komer kolven 126 att pressas mot locket 136 och kolven 124 kommer att röra sig nedåt och stänga ventilen.A radially directed groove 146 is provided in at least one of the contact surfaces of the pistons 124, 126. Therefore, if the high pressure gas is unable to close the valve, the hydraulic fluid can be supplied to the pipe housing 138 through the pipe fitting 140. The hydraulic fluid continues through the pipe 142. vein 124. When hydraulic fluid is supplied between the pistons 124, 126, the piston 126 will be pressed against the lid 136 and the piston 124 will move downwards and close the valve.

Av ovanstående framgår hur styrdonet 120 kan fås att stänga en ventil om högtrycksgas förloras och om en styrstång är stelt infäst mot kolven 124 i en utföringsform, varvid upp- finningen icke utnyttjades.The above shows how the control device 120 can be made to close a valve if high pressure gas is lost and if a control rod is rigidly attached to the piston 124 in one embodiment, in which case the invention was not used.

Som fig 5 visar är emellertid en kraftbegränsande anord- ning 150 anordnad i kolven 124 och innefattar en styrstång 152 med ett större kolvhuvud 154. Kolven 154 är tätande glidbar i ett cylindriskt lopp 156 i kolven 124, vilket smalnar till en öppning 158 vid kolvens 124 första sida 130. Under ett normalt förlopp är det med förskruvningen 140 förbundna rörsystemet öppet mot atmosfären, så att spelet mellan de med kolvarna 124, 126 förbundna tätringarna är ventílerat för att upptaga hydrau- liskt läckage och atmosfärstrycket skulle verka på översidan 160 på kolvhuvudet 154. Kolvhuvudets 154 relativa läge i det cylind- riska loppet 156 skulle vara detsamma under kolvarnas 124, 126 rörelse som i utföringsformen enligt fig 2-4.However, as shown in Fig. 5, a force limiting device 150 is provided in the piston 124 and includes a guide rod 152 with a larger piston head 154. The piston 154 is sealingly slidable in a cylindrical bore 156 in the piston 124, which tapers to an opening 158 at the piston 124 first side 130. During a normal course, the pipe system connected to the screw 140 is open to the atmosphere, so that the play between the sealing rings connected to the pistons 124, 126 is ventilated to absorb hydraulic leakage and the atmospheric pressure would act on the upper side 160 of the piston head 154 The relative position of the piston head 154 in the cylindrical bore 156 would be the same during the movement of the pistons 124, 126 as in the embodiment of Figs. 2-4.

Vid bortfall av högtrycksgasen i styrdonet 120 skulle ventilen kunna stängas genom stängning av atmosfärsförbindelsen med förskruvningen 140 och införande av hydraulvätska till rör- huset 138. Tillförsel av hydraulvätska mellan kolvarna 124 och 126 skulle förskjuta kolven 124 axialt för stängning av venti- len. Hydraulvätskan skulle förskjuta kolvhuvudet 124 nedåt i förhållande till kolvhuvudet 154 så att en i loppet 156 gängad krage 170 får anslag mot och anbringar en tillräcklig kraft mot 79032la2 1 10 kblvhuvudet 154 och styrstången 152 för stängning av ventilen.In the event of a failure of the high pressure gas in the control unit 120, the valve could be closed by closing the atmospheric connection with the screw connection 140 and introducing hydraulic fluid to the pipe housing 138. Supply of hydraulic fluid between the pistons 124 and 126 would displace the piston 124 axially to close the valve. The hydraulic fluid would displace the piston head 124 downward relative to the piston head 154 so that a collar 170 threaded in the barrel 156 abuts and applies sufficient force to the piston head 154 and the guide rod 152 to close the valve.

Efter beskrivning av två utföringsformer av uppfinángen, vilka kan användas i ett ventilstyrdon av det slag, som utnytt- jar hydraulvätska och gas av högt tryck, bör påpekas att andra slag av styrdon också lämpligen kan utrustas med en kraftbegrän- sande anordning enligt uppfinningen. Om ventilstyrdonet t ex är av det slag, som endast utnyttjar en hydraulcylinder med selek- tivt anbringat hydraultryck vid ömse sidor av en däri anordnad kolv, kan en kraftbegränsande anordning enligt uppfinningen ut- nyttjas på liknande sätt för att begränsa dragkraften i styr- stången under sätesanpressning . Det torde vara klart, att även om hydraulvätskan kan tillföras på ömse sidor av kolven, bör en central hålighet anordnas med ventilering till atmosfären för att reglera dragkraften i styrstången då kolven positivt anlig- ger mot en cylinder och ett anslag i ventilens öppningsñktning.After describing two embodiments of the invention, which can be used in a valve control device of the type which utilizes high pressure hydraulic fluid and gas, it should be pointed out that other types of control devices can also be suitably equipped with a force limiting device according to the invention. If the valve control device is, for example, of the type which uses only a hydraulic cylinder with selectively applied hydraulic pressure at either side of a piston arranged therein, a force-limiting device according to the invention can be used in a similar manner to limit the traction force in the control rod during seat pressing. It should be clear that although the hydraulic fluid can be supplied on either side of the piston, a central cavity should be provided with ventilation to the atmosphere to regulate the traction of the guide rod as the piston positively abuts a cylinder and a stop in the valve opening direction.

Ehuru i den lämpliga utföringsformen trycket har an- bringats mot kolvhuvudet medelst luft vid atmosfärstryck, är det uppenbart att varje annat system med gas eller vätska vid ett förutbestämt tryck kan utnyttjas med samma effekt. Uppenbar- ligen kan uppfinningen förändras på olika sätt ifrån den beskriv- na utföringsformen utan att gå utanför uppfinningens ram enligt patentkraven.Although in the suitable embodiment the pressure has been applied to the piston head by means of air at atmospheric pressure, it is obvious that any other system of gas or liquid at a predetermined pressure can be used with the same effect. Obviously, the invention may be modified in various ways from the described embodiment without departing from the scope of the invention as claimed.

Claims

H 79Û3242 ~ 1 Patent claim

Valve actuating device combined with a valve (16) comprising a housing (34), a closing part (36) arranged inside the housing for linear movement between the closed position of the valve and its open position, a valve stem (32) connected to the closing part , cooperating rear seat means on the housing and the valve stem, which serve for fluid-tight sealing contact when the closing part (36) is in the open position of the valve, to prevent outflow of fluid from the interior of the housing, characterized in that the device comprises a primary cylinder (64) , a primary piston (66) arranged inside the primary cylinder for linear movement from a first position corresponding to the closed position of the valve, to a second position approximately corresponding to the open position of the valve, a secondary cylinder (70) movable together with the primary piston (66) ), a secondary piston (82) disposed within the secondary cylinder for linear movement therein relative to the primary piston (66), between a first boundary and a second boundary, a piston rod (76) extending from the secondary piston (82) to the outside of the primary piston (66), means (30) connecting the piston rod (76) to the valve stem (32), means for applying fluid pressure to one side of the primary piston (66) for moving it from the first to the second position, shoulder stop means serving to stop the movement of the primary piston (66) in the second position, whereby the effective force of the fluid pressure on the primary piston is absorbed by the stop means when the primary piston is pressed against the stop means under the influence of the fluid pressure acting on said one side of the primary piston, means for applying fluid pressure to the secondary piston (82) to push it away from the first limit to provide fastening contact of the rear seat means surfaces when the primary piston (66) is held against the stop means by the fluid pressure acting on said one side of the primary piston (66), whereby the force on the piston rod (76) and the rear seat means, when When the piston (66) is pressed against the stop means, it is limited to the force of the fluid pressure acting on the secondary piston (82).

Device according to claim 1, characterized in that the means for applying fluid pressure to the secondary piston vsozzuz-1 'Å (82) comprise a passage in the primary piston (66), which passage connects the interior of the primary cylinder ( 64) with the interior of the secondary cylinder (70).

Device according to claim 2, characterized in that the passage comprises a passage present in the primary piston (66) through which the piston rod (76) extends with a loose fit, i.e. passing with games.

Device according to claim 2, characterized in that the fluid which is allowed to act on said one side of the primary piston (66) is a hydraulic fluid.

Device according to claim 4, characterized by means for applying fluid pressure to the second side (104) of the primary piston (66) for moving the piston from the second position to the first position, the first-mentioned means constituting an accumulator ( 38) whose interior communicates with said second side (104) of the primary piston (66), which accumulator is charged with pressurized gas.

Device according to claim 1, characterized in that the secondary piston (82) is intended to be located between the first and second limits of its movement relative to the primary piston (66) when it is pressed against the stop means and the rear seat means are in mutual contact.