HU195293B - Device for adjusting butterfly valve and method for operating the device - Google Patents

Description

A találmány eljárás és berendezés olyan szelep működtetésére, amelynek az áramló közeg útjában elhelyezett, elfordítható tányérja van.

Az ilyen típusú szelepeket, pl. gőzturbinák kisnyomású fokozatánál alkalmazott pillangószelepeket, általában olyan állítószervvel működtetik, amelyben a nyitás hidraulikus erővel, a zárás pedig rugóerővel történik. Egy szimmetrikus tányérú nyitott centrikus szelepre nem hat forgatónyomaték. A tányér ferde állásában az áramló közeg mindig olyan forgatónyomatékot fejt ki, amely a zárás irányában hat. A záró rugónak az a feladata, hogy a szelep tányérját nyitott semleges helyzetéből mozgásba hozza, azaz a tányér és valamennyi vele együtt mozgó rész tömegét felgyorsítsa, és a tányért a zárt állásba vigye. Ha rövid zárási időre van szükség és az együttmozgó alkatrészek tehetetlenségi nyomatéka nagy, a gyorsítási idő a teljes zárási idő jelentős részét teheti ki.

A 3 817 490 számú US szabadalmi leírásban ismertetett szelepnél a szelepházban lévő tányér zárt állásban a szelepház belsejében kiképzett peremre fekszik fel, erre merőleges nyitott állásban pedig párhuzamos a közegáramlás irányával. Az elfordítható tányért egy mozgató tengely útján a szelepház egyik oldalán elhelyezett hidraulikus vagy pneumatikus nyitószerv és a szelepház másik oldalán elhelyezett rugós zárószerv mozgatja. A rugós zárószerv olyan kialakítású, hogy a zárás kezdetén kisebb forgatónyomatékot fejt ki a mozgató tengelyre, mint a zárás végén, ill. a zárt állásban. Ezáltal a zárt állásban nagy erővel van a tányér a peremre szorítva, de — különösen nagy szelepméreteknél — a zárás viszonylag lassú lesz.

A 3 746 299 számú US szabadalmi leírásban pillangószelep nyitását gyorsító megoldást ismertetnek. A pillangószelep első rugó hatására bekövetkező zárási folyamatának végén előfeszítenek egy második rugót, és ennek energiáját használják fel a pillangószelep nyitásának gyorsítására, amely nyitást egyébként hidraulika végzi. Ez az elrendezés sem ad megoldást a pillangószelep gyors zárására.

A fenti megoldásoknál a hidraulikus nyitóerőnek le kell győznie az áramlás okozta forgatónyomatékot és a záró rugó erejét. A zárási idő csökkentése céljából lehetne erősebb záró rugót választani, ekkor azonban a hidraulikus erőnek nagyobbnak s ezzel az állítószervnek is nagyobbnak, ill. erősebbnek kell lennie.

A találmánnyal az a célunk, hogy a szelep zárási idejét minimálisra csökkentsük anélkül, hogy az állítószervet nagyobbra, ill. erősebbre kellene választani.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a nyitás során a szóbanforgó szelepek áramlási forgatónyomaték jelleggörbéje következtében jelentős hidraulikus energiafelesleg áll rendelkezésre, és ez felhasználható a zárás meggyorsítására.

A találmány tehát egyrészt eljárás elfordítható tányérú szelep működtetésére, amelynél a szelep tányérját nyitott állásból zárt állásba egy rugó erejével, a zárt állásból a nyitott állásba pedig a rugó ereje és a tányérra ható áramlási forgatónyomaték ellenében hidraulikus energiával állítjuk, amikoris a zárt állásból a nyitott állásba állítás végső fázisában a fölösleges hidraulikus energiát tároljuk, és a tárolt energiát a nyitott állásból a zárt állásba állítás kezdeti fázisában a zárási folyamat gyorsítására felhasználjuk.

Az eljárás egy előnyös foganatosításánál a fölösleges hidraulikus energiát mechanikai energiaként rugós energiatárolóban tároljuk.

A találmány másrészt berendezés elfordítható tányérú szelep működtetésére, amely berendezésnek a szelep tányérját mozgató tengelyhez csatlakoztatott, a tányért nyitott állásból zárt állásba állító első rugót és a zárt állásból a nyitott állásba állító hidraulikát tartalmazó állítószerve és egy második rugót tartalmazó energiatárolója van, ahol a második rugó a tányért mozgató tengelyhez a második rugót a tányér nyitásának végső fázisában összenyomó erőátvivő szerv útján van csatlakoztatva.

Egy előnyös kiviteli alakban az állítószerv a tányért mozgató tengely egyik végéhez, az erőátvivő szerv pedig a tengely másik végéhez van csatlakoztatva, fgy az állítószerv és az energiatároló a szelep ellentétes aldalain vannak elhelyezve. Célszerű, ha a második rugó a szelep házán kiképzett rugófészekben van elhelyezve, és az erőátvivő szerv a második rugóval koaxiálisán megvezetett nyomórudat és ehhez csatlakozó, a tengelyen rögzített bütyköstárcsát tartalmaz. Ez esetben előnyösen a rugófészek fenekén a nyomórudat a tányér nyitott állásában ütköztető felület van kiképezve.

A találmány szerinti berendezésnél a zárási folyamat gyorsításánál előnyös, ha a második rugó merevsége nagyobb az első rugó merevségénél, előnyösen annak többszöröse.

A találmány szerinti berendezésben az állítószervet az áramlás által létrehozott maximális forgatónyomatéknak megfelelően kell méretezni, amely általában a szelep 30° és 50° közé eső nyitási szögénél lép fel. Az állítószerv kinematikai viszonyainak megfelelően a hidraulikus erő a nyitási végállásban is hatékony, itt azonban nincs rá teljes mértékben szükség Ezzel a hidraulikus erőfölösleggel a szelep nyitásának végső fázisában egy energiatárolóba energiát táplálunk be, és az energiát a nyitási végállásban tároljuk, hogy azt a zárási folyamat kezdő fázisában a szelep együttmozgó tömegének felgyorsítására felhasználhassuk. Ezáltal a gyorsítási fázis lerövidül és a zárási idő minimálisra csökken. Növekvő tehetetlenségi nyomatékkai a zárási időt csökkentő hatás is fokozódik. Nagy pillangószelepek esetén a csökkenés kiteheti a teljes zárási idő egyharmadát.

-2195293

A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett példakénti kiviteli alakok alapján ismertetjük.

Az 1. ábrán egy teljes pillangószelep látható nyitott állásban, részben metszeti ábrázolásban.

A 2. ábra a mozgás átvitelét mutatja az állítószervről a pillangószelep tányérjára az 1. ábra II-II metszete szerint.

A 3. ábrán az energiatároló elhelyezés látható az 1. ábrán a III nyíl felől nézve.

A 4. ábra egy rugós kivitelű energiatárolót mutat a 3. ábra IV részletének megfelelően.

Az 5. ábra egy hagyományos, energiatároló nélküli pillangószelep zárási folyamatának időfüggvénye.

A 6. ábra egy találmány szerinti energiatárolóval felszerelt pillangószelep zárási folyamatának időfüggvénye.

Az ábrákon csak a találmány megértéséhez szükséges alkatrészeket mutatjuk, és az azonos elemeket mindig azonos jelölésekkel jelöltük.

Az 1. ábrán 1 szelep, a szemléltetett esetben pillangószelep látható nyitott állásban. Az szelep la tányérjához csatlakozó 11a és 11b tengely 4 házban van csapágyazva. Az 1 szelep hajtásoldali 5a csapágyánál két villa alakú 7 kar van a 4 házzal szilárdan összekötve, ezek állítószerv 8 rögzítését tartják. A részben látható 6 dugattyúrúd a 11a tengelyhez van csatlakoztatva. A hajtási 2a oldallal ellentétes 3a oldalon van egy 3 energiatároló. Ez utóbbi ugyancsak szilárdan össze van kötve a 4 házzal a tárolóoldali 5b csapágynál.

Mint a 2. ábrából látható, a mozgás- és erőátvitel az la tányér és a 2 állítószerv között az la tányér hajtásoldali 11a tengelye és a 6 dugattyúrúd közötti 12 hajtókar útján valósul meg. Az 1. ábrán csak jelzett 9 hidraulika nyitja az la tányért és egyidejűleg összenyomja a 2 állítószerv záró 10 rugójának tányérrugó oszlopát, amely utóbbi mozgatja a 9 hidraulika elengedése után a zárási folyamatot.

A 3. ábra mutatja a 3 energiatároló elhelyezését az 1 szelep tárolóoldali 5b csapágyánál. Az la tányér tárolóoldali 11b tengelyén 13 bütyköstárcsa van rögzítve, amely az 1 szelep nyitásának végső fázisában lenyomja a 3 energiatároló rugózó 14 nyomórúdját.

A 4. ábra egy példaképpeni 3 energiatároló felépítését mutatja. A 4 házban megvezetett nyomórúd 14a ütközőgyűrűje és egy 17 csavarokkal és 18 anyákkal a 4 házhoz rögzített 16 rugófészek feneke között van beépítve egy rugó, az ábrázolt kivitelben egy tányérrugó oszlop, amelynek nyomóereje általában a 2 állítószervben lévő záró 10 rugó nyomóerejének többszöröse. Az la tányér le forgásirányú nyitásának végső fázisában a tárolóoldali 11b tengelyhez rögzített 13 bütyköstárcsa megnyomja a 3 energiatároló 14 nyomórúdját, ezáltal a 15 rugó összenyomódik. Látható, hogy a 13 bütyköstárcsa és a 14 nyomórúd a 11b tengely és a 15 rugó közötti erőátvívő szervet képez. Az la tányér nyitott állásában a 14 nyo4 mórúd vége ütközik a 16 rugófészek fenekén kiképzett ütköztető 19 felületen. Az összenyomott 15 rugó ereje a zárási folyamatnál a 2 állítószerv összenyomott záró 10 rugójának ereje mellett többlet erőként áll rendelkezésre.

Az 5. és 6. ábra egymással szembeállítva mutat be egy gyors zárási folyamatot a találmány szerinti 3 energiatároló nélkül (5. ábra), ill. a találmány szerinti 3 energiatárolóval (6. ábra), ahol az la tányér Θ szöghelyzete a t idő függvényében van ábrázolva. Amint látható, a találmány szerinti 3 energiatároló alkalmazásával elérhető t,-t₂ zárási időnyereség az la tányér teljesen nyitott 90°-os állása és 20°-kal jellemezett közelítőleg zárási állása között egy középméretű 1 szelep esetén kb. 17%-a egy ugyanolyan, de a 3 energiatároló nélküli 1 szelep t, zárási idejének. Nagyméretű 1 szelepeknél a zárási időnyereség 33%-ot is elérhet.

Claims (7)

1. Eljárás elfordítható tányérú szelep működtetésére, amelynél a szelep tányérját nyitott állásból zárt állásba egy rugó erejével, a zárt állásból a nyitott állásba pedig a rugó ereje és a tányérra ható áramlási forgatónyomaték ellenében hidraulikus energiával állítjuk, azzal jellemezve, hogy a zárt állásból a nyitott állásba állítás végső fázisában a fölösleges hidraulikus energiát tároljuk, és a tárolt energiát a nyitott állásból a zárt állásba állítás kezdeti fázisában a zárási folyamat gyorsítására felhasználjuk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fölösleges hidraulikus energiát mechanikai energiaként rugós energiatárolóban tároljuk. .

3. Berendezés elfordítható tányérú szelep működtetésére, amely berendezésnek a szelep tányérját mozgató tengelyhez csatlakoztatott, a tányért nyitott állásból zárt állásba állító első rugót és a zárt állásból a nyitott állásba állító hidraulikát tartalmazó állítószerve és egy második rugót tartalmazó energiatárolója van, azzal jellemezve, hogy a második rugó (15) a tányért (la) mozgató tengelyhez (11a, 11b) a második rugót (15) a tányér (la) nyitásának végső fázisában összenyomó erőátvivő szerv útján van csatlakoztatva.

4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az állítószerv (2) a tányért (la) mozgató tengely (11a, 11b) egyik végéhez, az erőátvivő szerv pedig a tengely (11a, 11b) másik végéhez van csatlakoztatva.

5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a második rugó (15) a szelep (1) házán (4) kiképzett rugófészekben (16) van elhelyezve, és az erőátvívő szerv a második rugóval (15) koaxiálisán megvezetett nyomórudat (14) és ehhez csatlakozó, a tengelyen (11a, 11b) rögzített bütyköstárcsát (13) tartalmaz.

-3195293

6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a rugófészek (16) fenekén a nyomórudat (14) a tányér Ila) nyitott állásában ütköztető felület (19) van kiképezve.

7. A 3-6. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a második rugó (15) merevsége nagyobb az első rugó (10) merevségénél, előnyösen annak többszöröse.

6 lap rajz, 6 ábra