DE2541517A1

DE2541517A1 - Vorrichtung zum automatischen laeppen von ventilsitzen

Info

Publication number: DE2541517A1
Application number: DE19752541517
Authority: DE
Inventors: Muraichi Iwasaki; Masami Okano; Morito Sadamura; Takeshi Suzuki; Yutaka Terawaki; Yasushi Utunomiya; Yoshihiro Yajima; Yozi Yamauchi
Original assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd
Current assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd
Priority date: 1974-09-17
Filing date: 1975-09-17
Publication date: 1976-04-01
Also published as: US4007561A; FR2285212A1; DE2541517B2; DE7529477U; CA1015951A; IT1042607B; DE2541517C3; JPS5133394A; FR2285212B1; JPS5338838B2; NL7510953A; GB1508145A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN ■ DIPL·. ING. W. EITXE · BR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATBNTABWlLTB D-8000 MÖNCHEN 81 - ARABEUASTRASSE 4 ■ TELEFON (0811) 911087

27 227/8

Okano Valve Seizo Kabushiki Kaisha, City of Kita-kyushu / Japan

Vorrichtung zum automatischen Läppen von Ventilsitzen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Läppen von Ventilsitzen und insbesondere eine solche Vorrichtung, die sich dazu eignet, HauptdampfventiIe und dergleichen zu reparieren, die mit radioaktiven Substanzen aus Kernkraftwerken oder dergleichen hochgradig verunreinigt worden sind.

Kernkraftanlagen werden in bestimmten Zeitintervallen gesetzlich vorgeschriebenen, periodischen Inspektionen unterzogen. Dabei ist häufig erforderlich, dass die Ventilsitze bei der Reparatur

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von Hauptstromlsolierventilen oder anderen Ventilen geläppt werden müssen. Der Läppvorgang erforderte bislang manuelle Arbeiten. Deshalb musste die Strahlungshöhe im betreffenden Kernreaktor auf die zulässigen Werte oder darunter reduziert werden, damit das Reparaturpersonal den Kernreaktor betreten kann, um das Läppen der Ventilsitze innerhalb einer möglichst kurzen Zeit durchzuführen. Die bei jeder Arbeit auftretende Strahlungsdosis ist umgekehrt porportional zum Quadrat der Entfernung von der Verunreinigungsquelle und ferner proportional zu den Arbeitsstunden. Daher kann die gleiche Person keine längere Zeitdauer arbeiten, wobei die Strahlungsdosis der die Person ausgesetzt ist, die Arbeitszeit begrenzt. Damit unumgänglich verbunden ist, dass das Reparaturpersonal nach wenigen Arbeitsstunden zur Erhaltung seiner Gesundheit ausgewechselt werden muss, so dass zur Durchführung der Arbeit zahlreiche Fachleute gebunden werden.

Andererseits wurden schon Vorrichtung zum Läppen von Ventilsitzen vorgeschlagen. Die meisten der bekannten Läppvorrichtungen mussten manuell bedient werden, obwohl einige Vorrichtungen auch mechanisch betätigt werden konnten. Bei sämtlichen konventionellen Läppvorrichtungen wurde der zu läppende Ventilsitz mit einem Läppmittel bedeckt und an der Läppplatte zentriert. Dann wurde die Läppplatte mit einer bestimmten Drehkraft relativ zum Ventilsitz gedreht, um durch das Läppmittel den Ventilsitz zu läppen. Diese Vorrichtungen wiesen jedoch einen Aufbau auf, bei dem ein auf die Grenzfläche zwischen Ventilsitz und Läppplatte ausgeübter Druck bei einer bestimmten festgelegten Grosse lag und entsprechend der Fläche des speziellen Ventilsitzes eingestellt werden konnte. Bei jedem Läppzyklus wird dabei das Läppmittel auf den in Arbeit befindlichen oder nächsten Ventilsitz nach Entfernung der Läppplatte aufgegeben. Daher besteht

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eine Nachfrage nach einer Vorrichtung zum automatischen Läppen von Ventilsitzen, die sich von einer entfernten Stelle aus bedienen lässt. Dies ist insbesondere beim Läppen von Ventilsitzen wünschenswert, die in Kernreaktoren eingesetzt sind, da innerhalb des Reaktors durchzuführende Arbeiten eine Gefahr für die Gesundheit des Arbeitspersonals darstellen.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine automatisch arbeitende Vorrichtung zum Läppen von Ventilsitzen zu schaffen, die sich von einerentfernten Stelle aus bedienen lässt, so dass die Bedienung nicht innerhalb des Kernreaktors vorgenommen werden muss.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss gelöst durch Vorsehen einer Trägerplatte zur Befestigung der Vorrichtung am Ventilgehäuse mit dem zu läppenden Ventilsitz, ein hülsenförmiges vom mittleren Bereich der Trägerplatte sich nach unten erstreckendes Element, eine hohle Treibwelle, die sich sowohl durch die Trägerplatte und das hülsenförmige Element erstreckt und einen Endbereich hat, der geringfügig über die Trägerplatte hinaussteht, während der andere Endbereich der Welle über das hülsenförmige Element hinausragt, eine mediumbetriebene Zylindereinrichtung, die im hülsenförmigen Element an der der Trägerplatte abgewandten Seite angeordnet ist, ein an der Treibwelle angeordnetes Kolbenelement, welches mit der Zylindereinrichtung zur Längsbewegung der Treibwelle zusammenarbeitet,eine am äussersten Ende des anderen Endbereiches der Treibwelle befestigte Läppplatte mit einer Umfangskante, die in enger Berührung mit dem Ventilsitz durch die Längsbewegung der Treibwelle bringbar ist, wenn die Trägerplatte auf dem Ventilgehäuse angeordnet ist, eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Treibwelle und der Läppplatte und eine automatische, an der Läppplatte angeordnete Zufuhreinrichtung zum automatischen Zuführen von einem Läppmittel zur Umfangskante der Läppplatte.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die Zeichnung einen Längsschnitt durch die an einem Ventilgehäuse angeordnete Vorrichtung zeigt.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum automatischen Läppen von einem Ventilsitz dargestellt, der entsprechend den erfindungsgemässen Grundsätzen konstruiert ist. Die Vorrichtung eignet sich für das :LSppen des Ventilsitzes von einem Hauptdampf isolierventil an Behältern, in denen Kernreaktoren mit einer hohen Strahlendosis aufgenommen sind. Die gezeigte Anordnung besitzt einen allgemein mit 1 bezeichneten Hauptrahmen einschiesslich einer Trägerscheibe 2 und eines hülsenförmigen Elementes 3, das integral mit der Trägerscheibe 2 verbunden ist und sich am mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Trägerscheibe 2 und im wesentlichen senkrecht dazu, wie gezeigt, erstreckt. Durch die Mitte der Trägerscheibe 2 und ferner koaxial zum hülsenförmigen Element 3 erstreckt sich eine hohle Treibwelle 4, die sowohl durch die Trägerscheibe 2 als auch durch zwischenliegende Bereichedes hülsenförmigen Elementes so getragen wird, dass sie sowohl eine Dreh- als auch longitudinale Gleitbewegung vornehmen kann. Die Treibwelle 4 besitzt einen Endbereich, der geringfügig über die Trägerscheibe 2 hinausragt und einen anderen, von der Trägerscheibe 2 abgewandten Endbereich, der über das untere Ende des hülsenförmigen Elementes 3 hinaussteht. Am äussersten Ende des anderen Endbereiches der Treibwelle ist eine Läppplatte 5 in Form einer Scheibe fest so angeordnet,dass sie sich im wesentlichen senkrecht zur Achse der Welle 4 erstreckt.

Das hülsenförmige Element 3 ist an der von der Trägerscheibe 2 abgewandten Seite mit einem Pneumatikzylinder 6 versehen, innerhalb dem ein Kolben 7 gleitbar angeordnet ist. In der Zeichnung ist der Kolben 7 an dem Teil der Hohlwelle 4 ausgebildet,

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der in dem Zylinder 6 liegt und einen grösseren Durchmesser hat. Der Kolben 7 kann auch aus einem ringförmigen Element gebildet werden, das auf der Welle 4 befestigt wird. Zwischen den Kolben 7 und dem unteren Ende des Zylinders 6 befindet sich innerhalb des Zylinders 6,wie gezeigt, eine Druckfeder 8, die sich um die Treibwelle 4 erstreckt. Die Feder 8 dient dazu, die Läppplatte 5 normalerweise in einem bestimmten Abstand von der Trägerscheibe 2 zu halten, wie dies nachfolgend beschrieben ist.

Zum Antrieb der Treibwelle 4 ist ein elektrischer Umkehrmotor fest mit der äusseren oder oberen Oberfläche der Trägerscheibe 2 verbunden und wirkungsmässig mit einem Schaltgetriebe 1o gekoppelt. Das Schaltgetriebe to befindet sich in dem Teil der Scheibe 2, der unterhalb des Motors 9 liegt. Des weiteren ist das Getriebe 1o wirkungsmässig mit einem Kettenrad 11 verbunden, welches durch eine endlose Kette 12 (nur ein Teil der Kette ist gezeigt) mit einem weiteren, an der Welle 4 angeordneten Kettenrad 13 gekoppelt ist. Dadurch bildet der Motor 9 zusammen mit den Bauteilen 1o bis 13 eine Antriebseinrichtung für die Treibwelle 4, um auf diese ein Drehmoment zu übertragen.

Die Läppplatte 5 hat eine untere Omfangskante, die, wie in der Zeichnung dargestellt ist, eine Abschrägung aufweist, wodurch eine Arbeitsfläche 14 gebildet wird, die in ihrer Konfiguration dem gewünschten Ventilsitz entspricht. Des weiteren ist an der unteren Oberfläche der Platte 5 ein Führungsring 15 lösbar angeordnet. Ferner ist die Läppplatte 5 an der oberen Oberfläche mit einer Einrichtung 16 zum automatischen Zuführen von einem Läppmittel und mit einem reinigenden Wischer 17 versehen. Die Zuführeinrichtung 16 besteht aus einer Spritze, die schräg mit dem ümfangsbereich der Läppplatte 5 verbunden ist,

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so dass sie sich an dem Teil der unteren Oberfläche der Platte 5 öffnet, der dem unteren Ende der abgeschrägten Arbeitsfläche 14 naheliegt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Der reinigende Wischer 17 wird zweckmässigerweise von der Läppplatte 5 so getragen, dass er sich dadurch radial nach aussen erstreckt. lter Wischer 17 enthält einen pneumatischen,klein bemessenen Zylinder, eine Kolbenstange mit einem gabelförmigen Ende, die sich aus dem Zylinder heraus erstreckt, und einen vom gabelföralgen Ende der Kolbenstange getragenen Stapel 18 aus kreisförmigen Wis chi ame 11 en, die aus einem faserigen Material bestehe«.

Wie dargestellt.» erstreckt sich ein periskopartiges Beobachtungsglas 19 koaxial durch die hohle Treibwelle 4, dessen oberes Ende etwas ober das zugewandte Ende der Welle vorsteht. Der untere Bereich des Beobachtraigsglases 19 ragt über die Läppplatte 5 heraus rand ist im wesentlichen parallel zur Läppplatte 5 abgebogen, wobei das Ende 2o des unteren Bereiches nahe beiia Otafang der Platte 5 liegt.

Die soweit beschriebene Anordnung ist in der Zeichnung in betriebsmässiger Verbindung mit einem Ventilgehäuse B gezeigt, dessen Ventilsitz S geläppt werden soll. Dabei ist das zugehörige Ventil aus dem Ventilgehäuse entfernt worden. Die Trägerscheibe 2 ruht auf dest oberen Ende des Ventil gehäuses B, wobei ein Sentrierrlng 21 lösbar mit der Oberfläche •äsas VeätilgeMäJoees: verbunden ist. Der Zentrierring 2.1 ist in einer zugehörigen OMfangsnut im oberen Ende des Ventilgehäuses B και: einer bestimmten Toleranz gehalten, so dass zusammen nxfc dem Führungsring 15 an der Läppplatte 5 die Mitte der Läppplatte 5 eit der des Ventilsitzes übereinstimmt. Danach wird die Anordnung fest mit dem Ventilgehäuse B mittels einer KleiMaeijarichtuäag verbunden, die einen ringförmigen

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Dauermagneten 22 enthält, der eng auf der Trägerscheibe sitzt. Auf diese Weise wird die Läppplatte 5 an ihrer vorbestimmte Stelle angeordnet, bei der sie kurz vor dem Ventilsitz S liegt. Dann wird die Läppplatte 5 geringfügig in Richtung auf den Ventilsitz S axial zur Welle 4 bewegt, bis die Arbeitsfläche 14 mit dem Ventilsitz in Eingriff kommt.

Um diese geringe axiale Bewegung der ^Läppplatte 5 vornehmen zu können, wird ein geeignetes Druckfluid, wie Luft oder Stickstoffgas, in das obere Ende des Zylinders 6 über einen Fluidzuführmechanismus, wie er schematisch durch den Pfeil a.. angedeutet ist, eingegeben, um den Kolben 7 gegen die Kraft der Druckfeder 8 herabzudrücken. Dadurch bewegt sich die Treibwelle 4 und damit die Läppplatte 5 nach unten, bis die Arbeitsfläche 14 der Platte 5 in enge Berührung mit dem Ventilsitz S gelangt.

Dabei kann ein nicht gezeigtes elektromagnetisches oder Einstellventil im Fluidzuführmechanismus a₁ angeordnet sein, um den Fluiddruck im Zylinder 6 zu steuern und damit eine Steuerung des Flächendruckes vorzunehmen, mit dem die Arbeitsfläche der Fitting- oder Läppplatte 5 gegen den Ventilsitz S drückt; der Flächendruck kann auf diese Weise irgendeinen gewünschten Wert annehmen.

Während die Läpplatte 5 gegen den Ventilsitz S unter dem zuvor beschriebenen notwendigen Druck drückt, wird der Umkehrmotor 9 eingeschaltet, um über das Schaltgetriebe 1o, das Kettenrad 11, die endlose Kette 12 und das Kettenrad 13 die Treibwelle 4 und damit die Läppplatte 5 in der einen oder anderen Richtung in Bewegung zu setzen. Zur gleichen Zeit wird ein Druckfluid der Zuführeinrichtung 16 für das Läppmittel über einen durch den Pfeil a₂ angedeuteten Fluidzuführmechanismus zugeführt,

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so dass ein darin enthaltenes Läppmittel in die Grenzfläche zwischen Arbeitsfläche 14 der Läppplatte 5 und dem Ventilsitz 2 eingespritzt wird. Durch die Arbeitsfläche 14 wird der Ventilsitz S geläppt, während der Grenzfläche zwischen den beiden Bauteilen 14 und S ein Läppmittel zugeführt wird.

Die Drehgeschwindigkeit der Läppplatte 5 kann durch das Schaltgetriebe 1o verändert werden. Falls sich das Übersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes 1o kontinuierlich verändern lässt, kann die Drehgeschwindigkeit der Läppplatte ebenfalls stufenlos variiert werden.

Das der Zuführeinrichtung 16 zugeführte Druckfluid kann dasselbe Fluid sein, das in den Zylinder 6 eingegeben wird. Auch dieses Fluid kann durch ein nicht gezeigtes elektromagnetisches Ventil oder dergleichen gesteuert werden, welches im Fluidzuführmechanismus a₂ angeordnet ist.

Nach Beendigung des Läppvorganges oder während desselben kann der Motor 9 zum Anhalten der Läppplatte 5 ausgeschaltet werden. Danach wird die Treibwelle 4 mit der Läppplatte 5 durch kom^· binierte Arbeitsweise des Zylinders, Kolbens und der Feder 6,7 bzw. 8 angehoben, so dass die Arbeitsfläche 14 der Läppplatte 5 in Abstand von Ventilsitz S zu liegen kommt. Im Anschluss daran wird ein Druckfluid dem Zylinder am reinigenden Wischer durch einen mit dem Pfeil a₃ angedeuteten Fluidzuführmechanismus zugeführt. Dadurch wird der Wischstapel 18 gegen den Ventilsitz S gedrückt.. Gleichzeitig wird die Läppplatte 5 nach Einschalten des Motors 9 gedreht, während ein flüssiges Reinigungsmittel intermittierend oder kontinuierlich auf den Ventilsitz S gesprüht wird, so dass der Stapel 18 den gesamten Bereich des Ventilsitzes S abwischt und reinigt. Danach wird das Wischerstapel 18 in seine Ausgangsstellung zurückgezogen.

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Der Wischer 17 kann vorzugsweise so ausgebildet werden, dass sich das Wischen des Stapels 18 über einen bestimmten Winkel, beispielsweise von 1/8 einer vollständigen Umdrehung, bei jeder vollständigen Umdrehung der Läppplatte 5 dreht. Auch mit der hin- und hergehenden Bewegung des Stapels 18 verbundene Bewegungen können durch Betätigung des im Wischer 17 angeordneten Zylinders vorgenommen werden. Nach Beendigung des Läppbetriebes lässt sich durch das Beobachtungsglas 19 der geläppte Ventilsitz beobachten und feststellen, ob der Ventilsitz zufriedenstellend geläppt ist. Falls gewünscht, kann eine nicht gezeigte fotografische Kamera wirkungsmässig mit dem Beobachtungsglas 19 verbunden werden, um den Zustand des Ventilsitzes vor und nach dem Läppvorgang zu fotografieren. Als Alternative kann, wie in der Zeichnung dargestellt, eine Fernsehaufnahmekamera 23 mit hohem Auflösungsvermögen wirkungsmässig mit dem oberen Ende des Beobachtungsglases 19 verbunden werden, um den geläppten Zustand des betreffenden Ventilsitzes an einer entfernten Stelle mittels eines entsprechenden Fernsehempfängers aufzuzeichnen und zu beobachten. Die Aufnahmekamera 23 kann auch wirkungsmässig mit dem Beobachtungsglas 19 durch eine nicht gezeigte Faseroptik verbunden werden.

Aus Vorausgehendem folgt, dass die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Läppvorrichtung durch elektrische und/oder druckbeaufschlagende Fluidmittel gesteuert wird. Daher kann das Bedienungspersonal irgendeine geeignete Bedienungsschalttafel betätigen, die an einer entfernten Stelle angeordnet ist, so dass sich ohne direkte Berührung der Vorrichtung sämtliche für das Läppen von Ventilsitzen notwendigen Arbeitsvorgänge vornehmen lassen. Die Bedienungstafel kann auch mit einer Fernseheinrichtung versehen werden, um den Läppablauf zu jeder Zeit zu überwachen. Dadurch kann die Gefahr ausgeschaltet werden, dass das Bedienungspersonal einer radioaktiven Strahlung ausgesetzt wird. Ferner ist die Erfindung extrem

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vorteilhaft in wirtschaftlicher Hinsicht, da sie die Durchführung von manuellen Handhabungsvorängen ausschaltet, die zahlreiche Arbeitskräfte erfordert. Ferner erlaubt die Verwendung von magnetischen Klemmeinrichtungen einen einstufigen Fixiervorgang der Vorrichtung an ein Ventilgehäuse,ohne dass hierzu irgendwelche, die Bauteile berührende Arbeitsvorgänge, wie beispielsweise Anschrauben, erforderlich sind.

Obschon die Erfindung in Verbindung mit einem einzelnen bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, versteht es sich, dass zahlreiche Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass hierdurch vom Wesen und Schutzbereich der Erfindung abgewichen wird.

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Claims

Pate ntansprüche

Μ·/ Vorrichtung zum automatischen Läppen von einem Ventilsitz, gekennzeichnet durch eine Trägerplatte (2) zur Befestigung der Vorrichtung am Ventilgehäuse (B) mit dem zu läppenden Ventilsitz (S), ein hülsenförmiges vom mittleren Bereich der Trägerplatte sich nach unten erstreckendes Element (3), eine hohle Treibwelle (4), die sich sowohl durch die Trägerplatte und das hülsenförmige Element erstreckt und einen Endbereich hat, der geringfügig über die Trägerplatte hinaussteht, während der andere Endbereich der Welle über das hülsenförmige Element hinausragt, eine mediumbetriebene Zylindereinrichtung (6), die im hülsenförmigen Element an der der Trägerplatte abgewandten Seite angeordnet ist, ein an der Treibwelle angeordnetes Kolbenelement (7), welches mit der Zylindereinrichtung zur Längsbewegung der Treibwelle zusammenarbeitet, eine am äussersten Ende des anderen Endbereichs der Treibwelle befestigte Läppplatte (5) mit einer Umfangskante (14), die in enger Berührung mit dem Ventilsitz durch die Längsbewegung der Treibwelle bringbar ist, wenn die Trägerplatte auf dem Ventilgehäuse angeordnet ist, eine Antriebseinrichtung (19, 11, 12, 13) zum Antreiben der Treibwelle und der Läppplatte und eine automatische, an der Läppplatte angeordnete Zufuhreinrichtung (16) zum automatischen Zuführen von einem Läppmittel zur Umfangskante der Läppplatte.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Läppplatte (5) mit einem Reinigungswischer (1-7) versehen ist, der ein Wischelement (18) in Form eines Ringes enthält, der mit dem Ventilsitz (s) in Eingriff bringbar ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein periskopartiges Beobachtungsglas (19) sich durch die hohle Treibwelle (4) erstreckt.
4. Vorrichtung nach Anspurch 1, dadurch gekennzeichnet, dasss die Trägerplatte (2) mit dem Ventilgehäuse (B) durch eine Magnetklemmeinrichtung verbindbar ist.

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