SE465478B - Primaer utloesningsventil - Google Patents

Description

j4e5 478 2' felaktigheter i de signalsystem som styr och övervakar utlösningen av säkerhetssystemet. Onödig utlösning av nämnt slag kan föranleda mycket kostsamma driftavbrott vid exempelvis ett kärnkraftverk. Dessutom skapas en viss benägenhet att ej pröva ventilernas funktion under långa drifttider av risk för sekundära felyttringar, som exempelvis att en provad ventil ej på ett korrekt sätt vill återgå till sitt normala läge, eller att en kontrollsignal ej s ger kvittens på ventilens återgång till normalläge efter en provning vid driftförhållanden.

I den svenska patentansökan med nummer 9000301-3 redovisas en metod att med ett system av hydrauliska ventiler åstadkomma en snabb utlösning av ett hydrauliskt säkerhetssystem. Utlösning av detta hydrauliska säkerhetssystem föranledes av att minst två ventiler samtidigt manövreras att skifta från ett första till ett andra växlingsläge, varvid säkerhetssystemet dräneras och mister sitt vätsketryck och härigenom påverkar en turbin med en förutbestämd åtgärd. Vidare är funktionen sådan att skiftning från motsvarande första till andra växlingsläge i en enda ventil, verkställd under testning av denna ventil eller förorsakad av felfunktion hos exempelvis ett styrsystem för utlösningsanordningen, ej genom tryckförändringar påverkar tillståndeti det hydrauliska säkerhetssystemet.

Dessutom redovisas i nämnda patentansökan ett utförande där antalet ventiler utökats för att öka funktionssäkerheten vid en turbinanläggníng genom en minskning av risken för vid påkallat behov utebliven utlösning och en minskning av risken för att en felaktig signal till en ventil utlöser systemet och orsakar dyrbara driftstopp. Den beskrivna anordningen utnyttjar en så kallad "2 av flera"-funktion, vilket betyder att minst två ventiler ingående i ett system omfattande minst två ventiler i en utlösníngsanordning måste påverkas att skifta läge för att säkerhetssystemet ska utlösas.

I ovan beskrivna säkerhetssystem krävs en ventil som kan förmedla tryckmedium via ventilen till avnämarutrustning genom minst två kanaler, där trycket i den ena kanalen förblir opåverkat vid en lägesväxling hos ventilen. Vidare skall den andra kanalens utloppssida kunna dräneras via en ventilport. Denna ventilport måste ha mycket god tätning mot de båda nämnda kanalerna, samtidigt som det är önskvärt att de båda närrmda kanalerna är sinsemellan avtätade mot varandra för att minska läckage och för erhållande av ökad funktionssäkerhet.

I exempelvis patentskrifterna FR 1553022, US 3195574 och US 4234015 redovisas flervägsventiler, vilka principiellt till funktion med avseende på antal kanaler och portar påminner om föreliggande uppfinning. Dessa i “I patentskrifterna redovisade anordningar är i övrigt ej relevanta. ßl 465 478 BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I det följande redovisas uppbyggnaden hos en hydraulisk ventil som uppfyller de uppställda kraven vid användning i ett hydrauliskt utlösningssystem enligt ovan. Inget hindrar naturligtvis att ventilen används i andra sammanhang inom hydraulisk teknik.

Ventilen är uppbyggd som en flervägsventil med möjlighet att mata tryckmedium genom ventilen i flera parallella kanaler, företrädesvis två parallella kanaler. Stängning och öppning av portar till de olika kanalerna ombesörjs av en kombinerad kolv/slid. Denna kolv/slid som i vissa funktioner fungerar som en slid och i andra som en kolv benämnes i fortsättningen enbart kolv. Kolven är försedd med kammar som i samverkan med strypkanter inne i ventilrummet, där kolven löper, öppnar eller stänger kanaler och anslutningar till ventilen.

Manövrering av kolven åstadkommes genom anbringande av ett styrtryck vid kolvens ena ände, där kolven är försedd med en tryckarea. Styrtryck kan realiseras på valfritt sätt. Vid kolvens motsatta ände anligger kolven, när styrtryck är anbringat kolven, ett ventilsäte. Detta ventilsäte tätar effektivt mellan en kanal innanför ventilsätet och en port utanför. Vid samma ände av kolven återfinns dessutom en returfjäder, vilken återför kolven till utgångsläge, när styrtryck ej är anbringat kolven.

Avsikten med ventilen är att åstadkomma en ventil, där två kanaler parallellt matas genom ventilen med tryckmedium i separata kanaler med samma tryck i de två kanalerna och där en av utgångarna från ventilens bägge kanaler bibehåller samma tryck på tryckmediet även under en växling av läge hos ventilen, utan att något tryckfall uppstår under växlingen. Detta uppnås genom ett noggrant lägesmässigt reglerat växlingsförlopp. För att undvika störningar som menligt skulle kunna inverka på funktionen och funktionssäkerheten hos ventilen utnyttjas samma tryck på mediet i de båda nämnda kanalerna och företrädesvis begagnas även samma tryckmedium vid anbringande av styrtryck till kolven. Fördelen med detta förfarande är att samma tryck i tryckmediet förekommer på olika sidor av kolvkammarna, vilka skiljer ventilkanalerna och även utrymmet med styrtryck från varandra. Härvid uppkommer inga som helst läckageproblem över nämnda kammar hos kolven. En annan fördel med detta är att risk för igensättning, smutsansamling och tryckfall undvikes, varvid risk för funktionsstörningar minskas.

Vid en ventilväxling måste en av kanalerna på utgångssidan dräneras på tryckmedium. Detta utföres genom dränering till den nämnda porten vid sätesventilen. I ett driftläge står normalt denna port trycklös. Härigenom återfinns en tryckdifferens mellan denna port och intilliggande kanal.

Genom att åtskiljandet av denna trycklösa port och intilliggande kanal utformats med både en sätesfunktion och en slidfunktion erhålles god tätning mellan nämnda utrymmen, varvid läckageproblem är undanröjda, vilket samtidigt ökar funktionssäkerhet och livslängd hos ventilen. Genom att tätningen är utförd med både sätes- och slidfunktion tål denna tätning 465 478 4 även kortvariga tryckfall i styrtrycket till kolven, eftersom kolven måste returneras en liten sträcka medelst returfjädern innan porten vid sätesventilen öppnas.

Den beskrivna ventilen kan användas som separat ventil i alla tekniska sammanhang, där en ventil med den beskrivna funktionen önskas. Som tidigare nämnts är dock avsikten att uppfinningen nyttjas i ett system av ventiler, där ventilerna ansluts i serie med varandra. Om ventilen är utförd med två parallella tryckmediekanaler enligt ovan krävs minst två i serie anslutna ventiler för att exempelvis sätta båda genom ventilema löpande kanaler trycklösa på utgångssidan av ventilsystemet och därmed aktivera annan utrustning ansluten till systemet av ventiler. Om av någon anledning ett system av fler ventiler vore önskvärt är det inget som hindrar att en ventil förfärdigas enligt den här beskrivna principen, där fler än två parallella kanaler anordnas genom ventilen med samma funktion hos ventilen som vad i övrigt sägs i denna beskrivning. Med exempelvis tre parallella kanaler genom ventilen måste tre ventiler anslutas i serie för att en utlösning av alla tre genomgående kanaler ska kunna verkställas. fl - FIGURBESKRIVNING Fig 1 visar ett tvärsnitt genom en ventil enligt uppfinningen: Fig 2 återger schematiskt växlingsförloppet i 5 steg vid lägesväxling hos ventilen.

Fig 3 visar ett tvärsnitt av ventilens kolv.

UTFÖRANDEFQRMER Funktion hos och konstruktion av föredraget utförande av ventilen i föreliggande uppfinning redovisas här med stöd av bilagda figurer.

I figur 1 åskådliggörs inmatningsportar 1, 3 och utmatningsportar 2, 4 för ett tryckmedium vid ett ventilhus 5 till en ventil enligt uppfinningen. Längs centrum genom ventilhuset 5 sträcker sig ett rum, vari en kombinerad kolv/slid 6, fortsättningsvis kallad enbart kolv, kan löpa fram och åter styrd av strypkanter A, B, C, D, E, vilka tätt omsluter kammar 7, 8, 9 på kolven, åtminstone när dessa kammar är belägna i nivå med strypkanterna.

Strypkant E bildar samtidigt en öppning Y utåt i ventilhuset vid vars ß öppning kolven uppvisar en anordnad tryckarea 6a, varpå ett tryck kan anbringas för inskjutning av kolven 6 in i ventilrummet. För återgång av ¿ kolven svarar en returfjäder 10 anbringad vid kolvens motsatta ände. När inget tryck åvilar kolvens tryckarea 6a vid öppning Y intar kolven 6 ett viloläge, här kallat det andra växlingsläget. Det första växlingsläget intas när kolven är helt inskjuten. Detta är det normala driftläget för ventilen. Vid intagande av det andra växlingsläget är ventilen utlöst. 5' 465 478 När kolven 6 är helt inskjuten anligger kolvens ringformiga front med tryck ett säte F. Denna kolvanliggning mot ventilsäte F tätar effektivt port 4 mot en öppning T, en femte port, vilken normalt är ansluten till tank, vartill vid port 4 förekommande tryckmedium dräneras vid lägesväxling.

Genom öppning T löper också returfjäder 10 för dess kontakt med och verkan på kolven 6 in genom den ringformiga fronten på kolven 6.

Nämnda tätning vid ventilsäte F förbättras ytterligare av att kolvens kam 9 med slidfunktion tätar mot strypkant A. Härigenom görs också avtätningen mellan öppning T och port 4 okänslig för kortvariga tryckfall i styrtrycket för kolven, genom att det inte blir något läckage över strypkant A om eventuellt kolven tillfälligt lämnar säte F en begränsad del av strypkantens A bredd.

I normalfallet, under drift, är en första kanal öppen för tryckmedium genom port 1 mellan kolvens kammar 7, 8 och över strypkant D till port 2.

På samma sätt är en andra kanal öppen för ett tryckmedium genom port 3 till port 4 mellan kolvens kammar 8, 9 och över strypkant B. Båda dessa kanaler matas med tryckmedium av samma tryck i den tänkta tillämpningen, varvid läckage mellan de separata kanalerna ej uppträder.

Företrädesvis förses även kolven med styrtryck vid öppning Y med tryckmedium från samma källa, vilket medför att någon tryckdifferens ej förekommer mellan öppning Y och angränsande kanal över strypkant E.

Vid lägesväxling hos ventilen är det angeläget att något tryckfall ej kan noteras vid port 2. Av denna anledning har särskild omsorg ägnats åt att undvika sådant tryckfall vid en lägesväxling. Detta har åstadkommits genom att växlingsförloppet noggrant styrts. Växlingsförloppet har schematiserats i fig 2, där detta redovisats i 5 steg.

Under en växling hos ventilen från ett första till ett andra växlingsläge åskådliggörs i fig 2 att som ett första steg i förloppet sammankopplas den första och andra kanalen inne i ventilen med varandra, så att dessa förenas.

Detta förverkligas genom att styrtrycket först reducerats till viss fastställd nivå, varvid returfjädern förflyttar kolven mot dess viloläge. Härvid öppnas först en förbindelse mellan den första och andra kanalen över strypkant C. Eftersom tryckmedium till både port 1 och port 3 matas från samma källa noteras inga tryckförändringar vid port 2 under sammankopplandet av de båda kanalerna. I nästa fas stänger strypkant B förbindelsen över strypkant B mellan port 3 och 4. I detta läge är alltså port 4 blockerad, medan portarna 1, 2, 3 står i förbindelse med varandra. Vid i fortskridande rörelse hos kolven öppnas nu över strypkant A en förbindelse mellan den femte porten, tankport T, och port 4, vilket innebär att tryckmedium anslutet till port 4 dräneras till tank. Avslutningsvis bryts förbindelsen mellan port 1 och port 2, vilket medför att port 1 är blockerad, medan en ny kanal öppnats mellan port 3 och port 2, vilken kanal nu förser port 2 med tryckmedium av samma tryck som tidigare men från en annan inmatningsport.

Styrningen av kolvens 6 rörelse inne i ventilhusets rum realiseras medelst längsgående åsar 11, vilka löper obrutna längs hela kolvens utsidor även

Claims (1)

465 478 ES' mellan kolvens kammar. Se fig 3. Dessa längsgående åsar anligger under hela kolvrörelsen strypkanterna B, C, D, E, vilka samtidigt fungerar som styrningar för kolven. Strypkant A fungerar också som styrning under den tid som kolven penetrerar denna strypkant. När kammen 9 på kolven ej längre styrs i sin kolvrörelse vid utträdet ur strypkant A har strypkant B redan övertagit styrning av kammen 9 på kolven. I figurerna har kolven avbildats med runt tvärsnitt. Detta är ej en nödvändig utformning då kolven 6 mycket väl kan uppvisa annat tvärsnittsutseende, exempelvis kvadratiskt tvärsnitt utvändigt. PATENTKRAV 1. Ventil av flervägstyp med två växlingslägen för hydrauliska eller pneumatiska tillämpningar innefattande ett ventilhus (5) med ett antal ventilportar (1, 2, 3, 4, T) och ett invändigt rum för en däri löpande slid/ kolv (6) manövrerad medelst applicerat styrtryck på sliden /kolven (6) samt med återgång under inverkan av returfjäder (10) kännetecknad av att mellan ventilens portar (1, 2, 3, 4), i ventilens första växlingsläge, parallella kanaler är anordnade genom samverkan mellan ventilrummets strypkanter (A, B, C, D, E) och slidens (6) kammar (7, 8, 9), genom vilka kanaler strömmar tryckrnedium av samma tryck för eliminering av läckage av tryckmedium mellan kanalerna och att ventilen är försedd med en port (T) med sätesventil för fullständigt läckagefri tätning mellan port (T) och angränsade trycksatta kanal, Ventil enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d av att vid växling från första till andra växlingsläge ordningsföljden för öppning och stängning av de olika kanalerna är sådan att en av utgående portar (4) i de parallella kanalerna sätts i förbindelse med porten (T) vid sätesventilen och att övriga utgående portar (2) i de tidigare parallella kanalerna växlar över till nya förbindningar med andra inmatningsportar (3) med samma rådande tryck på inmatat tryckmedium, varvid inget tryckfall uppstår vid sist nämnda utgående portar (2) under vä>dingen och att överbliven inmatningsport (1) som tidigare försett en av sist nämnda utgående portar (2) med tryckmedium stängs. Ventil enligt patent1 företrädesvis används i två- av flera-system, dvs att ventilen är inordnad i ett system av minst två ventiler, där minst två ventiler måste växla läge för att ventilsystemet utåt ska aktivera annan utrustning. Ventil enligt patentkrav 2 k ä n n e t e c k n a d av att ventilen är försedd med, i ett första växlingsläge, en kanal genom en första (1) och en andra port (2) förbundna över en strypkant D och en andra G»

1. * 465 478 kanal genom en tredje (3) och en fjärde port (4) förbundna över en strypkant B, vilka båda kanaler matas med tryckmedium av samma tryck vid kanalernas första (1) respektive tredje port (3) för undvikande av läckage av tryckmedium mellan de båda kanalerna, vilka är åtskilda vid en strypkant (C), samt att den andra kanalen är läckagefritt tätad gentemot en femte port (T) medelst en sätesventil med tätning genom både en anliggníng av kolv (6) mot säte (F) och slid (6) med anliggning mot strypkant (A) och att, i ett andra växlingsläge, vid kolvens/ slidens (6) rörelse de båda kanalerna först förenas med varandra över en strypkant (C), varefter den fjärde porten (4) stängs vid en strypkant (B) för att därefter öppnas mot den femte porten (T) över strypkant A, varefter strypkant D slutligen blockerar den första portens (1) förbindelse med den nu enda existerande kanalen, vilken kanal nu matas genom den tredje porten (3) och är förbunden med den andra porten (2) över strypkant C, varvid sålunda den andra porten (2) har bytt inmatningsport utan att tryckfall under växlingen gett sig tillkänna vid denna andra port (2). Ventil enligt patentkrav 4 k ä n n e t e c k n a d av att kolven/sliden (6) är försedd med längsgående åsar (11), vilka under ett kolvslag under hela slaget styr kolvens / slidens rörelse genom åsarnas (11) anliggning mot strypkanterna (A, B, C, D, E). Ventil enligt patentkrav 5 k ä n n e t e c k n a d av att ventilen är okänslig för kortvariga tryckfall i styrtrycket, eftersom porten (T) vid sätet (F) är tätad även medelst slidfunktion mellan kammen (9) och strypkant (A).