SE503992C2

SE503992C2 - Servo operated stop valve system

Info

Publication number: SE503992C2
Application number: SE9503439A
Authority: SE
Inventors: Hans Noergaard Pedersen
Original assignee: Abb District Heating Managemen
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1996-10-14
Also published as: GB2292420B; DK41393D0; GB2292420A; CN1120368A; FI954760A; GB9519929D0; PL310943A1; DK41393A; DK171282B1; SE9503439D0; DE4491874T1; WO1994023231A1; FI954760A0; SE9503439L; AU6424994A

Abstract

A subterranean stop valve in a district heating system is laid out for servocontrolled operation from a nearby walkway cabinet, by hydraulic actuation of a double acting free piston block (8), which is displaceable with high power just as much as required for a full change-over of the valve (2). Just prior to the full change-over being reached it is automatically arranged that at the hydraulic return end of the piston the return flow (28) is shifted to now be forced (at 42) into a remote indicator (48), whereby a slide body (54) in the latter is changed over, affected by a high force immediately at the end of the full valve change-over. Hereby a robust and long-time durable change-over and indicator system is achievable. <IMAGE>

Description

505 992 2 formade att lämnas i ett endast i det närmaste fullständigt slutet eller i det närmaste fullständigt öppet läge. Det skulle därför vara önskvärt att åstadkomma någon typ av sensorstyrning för att tillförsäkra att påverkningsaktivering verkligen slut- förts med fullständig omställning av ventilen och många speku- lationer och förslag har framförts avseende detta. Det är uppenbart att för operations- och reglerexperter finnes ett synnerligen stort antal teoretiskt möjliga lösningar, vilka dock samtliga har måst förkastas den ena efter den andra till följd av de speciella monteringsbetingelserna och kravet på full operativ förmåga under lång tid, t.ex. 30-40 år. Det har i föreliggande samband befunnits irrelevant att närmare undersöka möjligheterna och problemen vid ovannämnda förslag, men det skall nämnas att det emellertid är vanligt att metodiskt utföra någon typ av säkerhetsaktivering av ventilerna ungefär en gång om året för att förhindra att de fastnar alltför hårt. sE,B,32s 779, DK,B,156 745, Us,A,3 338 140 och Us,A,s 117 739 beskriver servostyrda stoppventiler enligt ingressen till bi- fogade krav 1. De beskriver vidare en dubbelverkande cylinder- enhet med en kolvstång som är operativt förbunden med ventilens påverkningsenhet för att omvrida ventilen till öppet och slutet läge. Dessa dokument beskriver emellertid inte relevanta indi- katororgan. 505 992 2 shaped to be left in one only almost completely the end or in the almost completely open position. It would therefore, it may be desirable to provide some type of sensor control to ensure that impact activation is truly completed carried out with complete conversion of the valve and many specu- and proposals have been made in this regard. It is obvious that for operations and control experts there is one extremely large number of theoretically possible solutions, which however, all have had to be rejected one after the other due to the special mounting conditions and the requirement for full operational capability for a long time, e.g. 30-40 years. It has in the present connection has been found irrelevant to investigate further the possibilities and problems of the above proposals, but it It should be mentioned, however, that it is common to perform methodically some type of safety activation of the valves about once per year to prevent them from sticking too hard. sE, B, 32s 779, DK, B, 156 745, Us, A, 3 338 140 and Us, A, s 117 739 describes servo-controlled stop valves according to the preamble to further claims 1. They further describe a double-acting cylinder unit with a piston rod operatively connected to the valve actuating unit to turn the valve to open and closed location. However, these documents do not describe relevant katororgan.

Uppfinningens väsentliga kännetecken är angivna i krav 1.The essential features of the invention are set out in claim 1.

Genom uppfinningen har åstadkommits ett särskilt påverknings- och signaleringssystem vilket gjort det möjligt att uppfylla de extrema säkerhetskrav som ställs för systemets tillförlitliga funktion.The invention has provided a special effect on and signaling systems which made it possible to comply with them extreme safety requirements for the system's reliability feature.

Genom uppfinningen väljes att arbeta med hydraulpåverkan, eftersom det härvid är relativt billigt och säkert att använda relativt stora operativa krafter, t.ex. ett tryck på några hundratal bar, som med säkerhet lösgör ventiler som fastnat.The invention chooses to work with hydraulic impact, because it is relatively cheap and safe to use relatively large operational forces, e.g. a tap on some hundreds of bars, which certainly loosen stuck valves.

Tillhörande pumputrustning kan placeras i trottoarskåpet och nere vid ventilen kan man placera en hydraulcylinder med kolvelement som genom förskjutning i den ena eller den andra 503 992 3 riktningen bringar en ventilspindel att rotera genom samverkan mellan en med kuggar eller tänder försedd stång på kolvelemen- tet och en kugg- eller tandförsedd ring på spindeln.Associated pumping equipment can be placed in the sidewalk cabinet and down by the valve you can place a hydraulic cylinder with piston elements as by displacement in one or the other 503 992 3 the direction causes a valve stem to rotate by co-operation between a toothed or toothed rod on the piston element and a toothed or toothed ring on the spindle.

I samband med denna cylinder tillhandahålles ett särskilt signalsystem från vilket, vid slutet av varje omställnings- rörelse för ventilen, alstras ett signaltryck, vilket överföres till en hydraulisk indikatorenhet i skåpet.In connection with this cylinder a special is provided signaling system from which, at the end of each conversion movement of the valve, a signal pressure is generated, which is transmitted to a hydraulic indicator unit in the cabinet.

Nedan förklaras detta närmare i detalj med hänvisning till rit- ningen, på vilken: Fig. 1 är en schematisk och delvis skuren vy av ett system enligt uppfinningen, och Fig. 2 är en motsvarande vy av ett modifierat system.This is explained in more detail below with reference to on which: Fig. 1 is a schematic and partially cut-away view of a system according to the invention, and Fig. 2 is a corresponding view of a modified system.

Den visade streckade tvärgående linjen a visar marknivån, under vilken är monterad en stoppventil med en ventilspindel 2 ut- formad med en kuggring 4. Denna samverkar med kuggar 6 på ett slidelement 8 som vid ändarna bildar kolvdelar 10 vilka sam- verkar med cylinderdelar 12 resp. 14, som är kraftigt förankra- de vid en gemensam, icke visad basdel. De båda cylinderdelarna 12 och 14 har ett cylinderhuvud 16, i vilket en central borr- ning 18 är utförd och en genomgående kanal 20 ansluten till denna. Vidare har dessa cylinderhuvuden en genomgående kanal 22 utanför den centrala borrningen 18.The dashed transverse line a shown shows the ground level, below which is mounted a stop valve with a valve spindle 2 formed with a toothed ring 4. This interacts with teeth 6 on one slide elements 8 which at the ends form piston parts 10 which together operates with cylinder parts 12 resp. 14, which is strongly anchored those at a common, not shown base part. The two cylinder parts 12 and 14 have a cylinder head 16, in which a central drill 18 is made and a continuous channel 20 is connected to this. Furthermore, these cylinder heads have a continuous channel 22 outside the central bore 18.

Vid kolvdelarnas 10 ändar är format ett utskjutande kolvstift 24 som passar i respektive central borrning 18.At the ends of the piston parts 10 a projecting piston pin is formed 24 which fits in the respective central bore 18.

Slidelementet 8 visas i sitt vänstra läge med möjlighet att ut- föra en förskjutning åt höger motsvarande vad som är nödvändigt för att omvrida spindeln 2 90°, dvs för att påverka stopp- ventilen mellan slutet och öppet läge.The slide element 8 is shown in its left position with the possibility of move to the right corresponding to what is necessary to rotate the spindle 90 °, ie to influence the stop the valve between the end and open position.

De båda kanalerna 20 och 22 vid vardera änden av systemet är anslutna till en gemensam hydraulledning 26 resp. 28, som är anslutna till en hydraulisk omställnings- eller omkastnings- 503 992 4 ventilenhet 30 i trottoarskåpet. Genom denna enhet kan dessa ledningar på omställbart sätt anslutas till trycksidan av en hydraulpump 32 med sugbehållare 34 resp. samma eller företrä- desvis en separat uppsamlingsbehållare 36. Det skall märkas att i den visade situationen kan pumpen 32 startas för att trycka slidelementet 8 åt höger för att omställa stoppventilen, under det att det efter detta är möjligt att omställa ventilenheten 30 för att åstadkomma en returrörelse för ventilen.The two channels 20 and 22 at each end of the system are connected to a common hydraulic line 26 resp. 28, which is connected to a hydraulic adjustment or reversing 503 992 4 valve assembly 30 in the sidewalk cabinet. Through this device, these can wires are adjustably connected to the pressure side of a hydraulic pump 32 with suction tank 34 resp. the same or preferred a separate collection container 36. It should be noted that in the situation shown, the pump 32 can be started to press slide element 8 to the right to adjust the stop valve, below that after this it is possible to adjust the valve unit To effect a return movement of the valve.

Vid cylindersystemets båda ändar, mellan anslutningarna till kanalerna 20 och 22, finnes en backventil 38 som medger in- strömning av hydraulfluid från ledningarna 26 och 28 till kana- lerna 22, men förhindrar utströmning i motsatt riktning, och kanalerna 22 är på dessa backventilers stoppsida anslutna via respektive ledningar 40 och 42 till en separat del av omställ- ningsenheten 30, genom vilka dessa ledningar är alternativt an- slutna till den ena och den andra av ledningarna 44 resp. 46, som leder till en indikatorenhet 48 placerad i trottoarskåpet, respektive till en uppsamlingsreservoar 50 som är ansluten till denna.At both ends of the cylinder system, between the connections to ducts 20 and 22, there is a non-return valve 38 which allows flow of hydraulic fluid from lines 26 and 28 to the 22, but prevents outflow in the opposite direction, and the ducts 22 are connected via the stop side of these non-return valves via lines 40 and 42 respectively to a separate part of the conversion unit 30, through which these lines are alternatively used closed to one and the other of the wires 44 resp. 46, leading to an indicator unit 48 located in the sidewalk cabinet, respectively to a collection reservoir 50 connected to this.

Indikatorenheten 48 har en cylinderdel 52 i vilken en slid 54 är monterad, vilken kan tryckas från sida till sida genom till- försel av tryckfluid genom respektive ledningar 44 och 46. Vid sitt mittområde är sliden 54 utformad med en förträngning 56 som kan samverka med den ena eller den andra av två fjäder- belastade kulor 58 vilka är anslutna till respektive utskjutan- de armdel 60, vilka vid sin ytterände har en utskjutande del 62 som tydligt visuellt anger huruvida sliden 54 befinner sig i det ena eller det andra ytterläget i motsvarighet till om den utskjutande delen 60, 62 utskjuter mer eller mindre från en- heten 48.The indicator unit 48 has a cylinder part 52 in which a slide 54 is mounted, which can be pushed from side to side by supply of pressure fluid through respective lines 44 and 46. At its central area is the slide 54 formed with a constriction 56 which can cooperate with one or the other of two spring loaded balls 58 which are connected to the respective launchers. the arm part 60, which at its outer end has a projecting part 62 which clearly visually indicates whether the slide 54 is in one or the other outer position corresponding to about it projecting part 60, 62 project more or less from one called 48.

Om man antar att ventilen befinner sig i öppet läge och skall slutas, behöver pumpen 32 endast startas, varefter tryckfluid genom ledningen 26 skickas genom kanalerna 20 och 22 till hela cylinderkammaren i den vänstra cylinderdelen 12. Pilotventilen 30 kommer att vara stängd för utströmning av tryckfluid genom ledningen 40. Sålunda kan en mycket stor öppningsimpuls utövas 503 992 5 mot ventilspindeln 2, så att till och med den hårdast fast- sittande ventil kan förväntas vara omställbar. Det blir följ- aktligen endast i exceptionella fall nödvändigt att gräva upp ventilen för reparation eller utbyte.Assuming that the valve is in the open position and should closed, the pump 32 only needs to be started, after which pressure fluid through line 26 is sent through channels 20 and 22 to the whole the cylinder chamber in the left cylinder part 12. The pilot valve Will be closed for the outflow of pressure fluid through line 40. Thus, a very large opening impulse can be exerted 503 992 5 against the valve stem 2, so that even the hardest seated valve can be expected to be adjustable. It will be actually only in exceptional cases necessary to dig up the valve for repair or replacement.

Under omställningen av slidelementet 8 kan hydraulfluid i den högra cylinderkammaren 14 avgå genom den centrala kanalen 20 och ledningen 28 tillbaka till tanken 36. Detta kan ske utan påtagligt motstånd, under det att utströmning genom kanalen 22 till förbindelseledningen 42, 44 till indikatorn 48 kommer att motverkas av indikatorsliden 54 som är utsatt för en låsnings- verkan genom att kulan 58 är upptagen i spåret 56.During the adjustment of the slide element 8, hydraulic fluid can be in it the right cylinder chamber 14 exits through the central channel 20 and line 28 back to tank 36. This can be done without marked resistance, while outflow through the channel 22 to the connecting line 42, 44 to the indicator 48 will counteracted by the indicator slide 54 which is subjected to a locking action by the ball 58 being received in the groove 56.

Vid slutet av omställningsrörelsen kommer emellertid den centrala borrningen 18 att blockeras av kolvens stiftdel 24, varvid endast fluiden i kammaren 18 eventuellt kommer att avgå till tanken 36 under det att fluiden i den omgivande kammaren tryckes till ledningen 42, 44 och sålunda åstadkommer omställ- ning av indikatorsliden 54. Kolvstiftets 24 längd är så an- passad att vid slidens 8 slutliga rörelse kommer endast så mycket fluid att pressas ut att en fullständig och säker om- ställning av indikatorsliden utföres, då fluiden vid den sist- nämndas andra ände avgår genom ledningen 46 till tanken 50.At the end of the transition movement, however, it will the central bore 18 to be blocked by the pin part 24 of the piston, whereby only the fluid in the chamber 18 will possibly escape to the tank 36 while the fluid in the surrounding chamber is pressed to the line 42, 44 and thus causes of the indicator slide 54. The length of the piston pin 24 is so fit that at the final movement of the slide 8 comes only so a lot of fluid to be squeezed out that a complete and safe position of the indicator slide is performed when the fluid at the last the other end of the tribunal departs through line 46 to tank 50.

På detta sätt uppnås en tydligt synlig indikering att ventilens omställning har genomförts genom att armdelarna 60 och 62 för- ändrar läge mellan det mer och det mindre utskjutande läget, och denna indikering kommer icke att framträda förrän ventil- spindeln 2 utfört den allra sista delen av sin vinkelomvrid- ning.In this way, a clearly visible indication of the valve is achieved adjustment has been carried out by moving the arm parts 60 and 62 changes position between the more and the less protruding position, and this indication will not appear until the valve the spindle 2 performed the very last part of its angular rotation ning.

Med hänvisning till de blockscheman eller ventilbilder som visas i omställningsventilen 30 så torde här icke krävas ytter- ligare förklaring att en efterföljande förnyad öppning av ven- tilen kommer att äga rum på exakt samma sätt, endast genom att ventilen 30 omställes. Det är ganska väsentligt att indikatorns angivande att fullständig öppning uppnåtts endast sker efter etablering av fullständig öppning; en långt gående och på ett sätt tillräcklig öppning skulle mycket väl kunna detekteras 503 992 6 redan då hett vatten åter uppenbarar sig i sträckan bakom ventilen, men på grund av den särskilda ventilkonstruktionen skulle det normalt vara destruktivt för ventilen om den icke i alla förekommande fall skulle återföras till helt öppet läge.With reference to the block diagrams or valve pictures that shown in the changeover valve 30, no further further explanation that a subsequent reopening of the tilen will take place in exactly the same way, only by the valve 30 is adjusted. It is quite essential that the indicator indicating that full opening has been achieved only after establishment of full opening; a far going and on one sufficient opening could very well be detected 503 992 6 even then hot water reappears in the stretch behind valve, but due to the special valve design it would normally be destructive to the valve if it is not in all cases would be returned to the fully open position.

Det är naturligt att efter varje användning av systemet eller åtminstone efter varje öppning/förslutningsoperation hydraul- fluiden som är kvar i behållarna 36 och 50 uppsamlas och avges, och att denna "gamla" fluid ersätts med ny fluid som tillföres behållaren 34.It is natural that after each use of the system or at least after each opening / closing operation hydraulic the fluid remaining in the containers 36 and 50 is collected and dispensed, and that this "old" fluid is replaced with new fluid being supplied the container 34.

Uppfinningen är icke begränsad till den visade utföringsformen och särskilt icke till det sätt på vilket själva indikeringen av omkastningen uppnås. Därjämte kan arrangemanget av arbets- cylindern modifieras för att uppnå att det tryck som omställer indikatorn endast uppträder under den allra sista fasen av ventilens omställning.The invention is not limited to the embodiment shown and especially not to the manner in which the indication itself of the reversal is achieved. In addition, the arrangement of the cylinder is modified to achieve the pressure that changes the indicator only appears during the very last phase of valve adjustment.

I fig. 2 visas en sådan modifikation, vid vilken även uppnås en förenkling av hydraulsystemet, då den dubbla ventilen 30 har ersatts med en enkel omställnings- eller omkastningsventil 30'.Fig. 2 shows such a modification, in which one is also achieved simplification of the hydraulic system, as the dual valve 30 has replaced with a simple 30 'changeover or reversing valve.

I huvudcylindern 12', 14' har de centrala borrningarna 18 ute- lämnats och i stället har kolven 8' försetts med eftergivliga, inåt hopklämbara, utskjutande centrala stift 24', vilkas till- hörande borrningar 64 är inbördes anslutna genom en kanal 66, vilken, då den är fylld med hydraulvätska, även medger att de utskjutande stiften 24' intryckes ett i taget. Sådan intryck- ning äger rum då kolven 8' uppnår ett av sina ytterlägen, eftersom stiftet 24' därefter kommer att slutas så att ut- strömningen av hydraulfluid genom borrningen 20' sker direkt till uppsamlingstanken 34, 36', varpå denna förslutning bibe- hålles under efterföljande slutliga rörelse av kolven 8', vid vilken den återstående instängda delen av fluiden tryckes fram- åt genom ledningen 42' till indikatorn 48', här genom en ventil 68 som endast öppnar vid ett visst övertryck på inloppssidan, t.ex. vid approximativt 30 bar, och som är ansluten till en backventil 70 i ledningen 46'. 503 992 7 Indikatorenheten 48' är även här utformad såsom ett hus eller hölje för en slíd med en inre slíd, men anordningen för att ange slidens läge är, på ett sätt som icke beskrives i mer detalj, ersatt av yttre, magnetiskt arbetande indikatororgan, som kan ge signal huruvida sliden 54' befinner sig i det ena eller det andra av sina ytterlägen.In the master cylinder 12 ', 14', the central bores 18 have left and instead the piston 8 'has been provided with resilient, inwardly compressible, projecting central pins 24 ', the attachment of which associated bores 64 are interconnected through a channel 66, which, when filled with hydraulic fluid, also allows them projecting pins 24 'are depressed one at a time. Such impressions takes place when the piston 8 'reaches one of its extreme positions, since the pin 24 'will then be closed so that the flow of hydraulic fluid through the bore 20 'takes place directly to the collecting tank 34, 36 ', whereupon this closure is maintained. held during the subsequent final movement of the piston 8 ', at which the remaining trapped portion of the fluid is pushed forward through the line 42 'to the indicator 48', here through a valve 68 which only opens at a certain overpressure on the inlet side, for example at approximately 30 bar, and which is connected to a check valve 70 in line 46 '. 503 992 7 The indicator unit 48 'is also here designed as a housing or housing for a slide with an inner slide, but the device for indicate the position of the slide is, in a way not described in more detail, replaced by external, magnetically acting indicator means, which can signal whether the slide 54 'is in one or the other of its extremes.

Claims

503 992 8 Patent claims

A servo-operated stop valve system, in particular for use in underground pipelines such as district heating systems, comprising a valve with a hydraulic changeover or reversing motor and an associated control station located in an easily accessible place at a distance from the valve, which system includes indicator means (48) for remote indication, when the stop valve occupies a fully open resp. a fully closed position, characterized in that the changeover motor is a double-acting cylinder unit (16) with a piston rod (8) operatively connected to the valve actuating unit (2, 4) for rotating it for complete opening or closing of the valve by hydraulically push the piston (10) or cylinder unit (16) into one or the other. the second direction, and that the indicator means (48) are arranged for adjustment in dependence on the piston (10) during the last part of its adjustment movement causing a blockage of the return of the hydraulic fluid (28) and a subsequent forced outflow of the remaining trapped hydraulic fluid (18) for adjusting the indicator means (48).

Plant according to claim 1, characterized in that the piston is constructed as a free piston block (10), the opposite ends of which are received in the main parts (12, 14) of the respective cylinders and that the hydraulic drive and return connection (26, 28) to these parts are guided through local cylinder holes (20) in the inner end surfaces of the main parts of the cylinder, the piston block at both ends having a projecting pin part (24), which when moving towards the associated cylinder bore closes it in a position of the piston from which the piston is finally moving a distance that contains just as much hydraulic fluid as is required for the correct adjustment of the indicator means.

Plant according to claim 1, characterized in that the indicator means comprise a hydraulically actuated slide (54) which is equipped with mechanical sensors (60, 62) for indicating the slide position.