DE3216199A1 - Stellglied - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Stellglied, insbesondere ein Stellglied mit einem Speicher. Das Stellglied nach der Erfindung ist insbesondere zur Betätigung eines Gasventils ausgelegt.

Die US-PS 4 174 656 gibt ein Ventilstellglied mit einem Zylinder an, in dem ein Kolben eingebaut ist. Auf dem Kolben befinden sich zwei axial beabstandete Dichtringe, die mit der Innenwand des Zylinders in Berührung stehen. Ein Teil auf der Aussenflache des Zylinders zwischen dessen Enden ist mit einem Gewinde versehen, das mit einem Innengewinde in einer Öffnung eines insgesamt kugelförmigen Gasspeichers in Eingriff steht. Der Kolben hat eine Ventilbetätigungsstange, die sich abgedichtet und verschiebbar durch eine Endwand des Zylinders erstreckt und mit einem Ventilschaft in Eingriff steht, der zum öffnen und Schliessen des Ventils bewegt werden kann. Um bei unerwünschten Leckverlusten am Kolben eine Warnung zu geben, ist dieser als Sicherheitsmassnahme mit einem zwischen den beiden Dichtringen befindlichen Kanal versehen. Der Kanal steht mit einer in der Kolbenstange ausgebildeten axialen Ablaufleitung in Verbindung, die sich zu einem ausserhalb des Zylinders gelegenen Abgabeort erstreckt, um einen Zugang für die Überwachung der Wirksamkeit der Dichtringe zu ermöglichen.

Eine derartige Konstruktion des Ventilstellglieds ist verhältnismässig teuer, da sie einen Zylinder mit genau bearbeiteten Innenwänden erfordert und da ein komplexes System von Bohrungen und Ansenkungen zum überwachen der Wirksamkeit der Dichtringe erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Stellglieds, das wirtschaftlicher als das eingangs beschriebene Stellglied zu fertigen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch den Gegenstand des Anspruch 1 -

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einer derartigen Konstruktion wird die Anwendung eines Zylinders mit genau bearbeiteter Innenwand vermieden, da
an der Innenwand das Dichtelement angeordnet ist. Bei einer derartigen stationären Dichtungskonstruktion hat der Kolben eine ausreichende axiale Länge, um die erforderliche axiale Bewegung der Stange zu ermöglichen, während der Kolben mit wenigstens einem der Dichtelemente in Berührung steht. Das Vorsehen einer genau bearbeiteten Aussenfläche des Kolbens ist leichter als einer genau bearbeiteten Innenwand des
Zylinders. Zusätzlich kann das wirksame Volumen des Gas-Speichers erhöht werden durch Vorsehen einer Ausnehmung in einem Ende des Kolbens. Somit kann bei einem gegebenen erforderlichen Gasvolumen ein kleiner bemessener Gasspeicher verwendet werden.

Da kein Erfordernis für eine genau bearbeitete Innenwand
im Zylinder besteht, kann der grösste Teil des Zylinders
aus einem einfachen Rohr oder einer einfachen Hülse bestehen.

Ein zusätzlicher Vorteil einer stationären Dichtung und eines axial langgestreckten Kolbens besteht darin, dass die Öffnung zur Ermittlung von Leckverlusten durch eine einfache Bohrung im Körper gebildet sein kann, so dass kein Erfordernis zur Herstellung teurer Bohrungen und Ansenkungen im Kolben und in der Stange besteht.

Die Druckmittelzuruhr zum Kanal kann eine hydraulische
Flüssigkeit, ein Fett oder ein Gas sein, das bei Gebrauch
unter Druck dem Druckmittelkanal im Glied zugeführt wird.

Bei Verwendung eines Gases kann dieses zweckmässig in einer kleinen Hochdruckgasflasche oder dgl. gespeichert oder durch Verbrennung von Gasen auf Grund einer gesteuerten Explosion erzeugt werden. Die Vorrichtung kann für den Fall automatisch betrieben werden, dass der Gasspeicher im Stellgliedkörper den Kolben auf Grund eines Fehlers nicht bewegt oder kann von einem Entfernten aus von Hand betätigt werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Axialschnitte durch entsprechende Ausführungsformen des Stellglieds nach der Erfindung.

Ein in Fig. 1 dargestellte Stellglied dient zur Betätigung zum Beispiel eines Gasventils zur Steuerung des Dampf- und/oder Speisewasserstroms in einem Kernkraftwerk, bei dem strenge Forderungen erfüllt werden müssen bezüglich des Betriebsdrucks, der Schliesszeiten und der Fähigkeit, unter Bedingungen von hohem Druck, starker Strahlung und starker seismischer Aktivität zu arbeiten. Das Stellglied enthält einen zusammengesetzten Körper 10, gebildet aus einem Gehäuseteil 11, einem Hülsenteil 12 und einem Flanschteil 13. Der Hülsenteil 12 befindet sich zwischen dem Gehäuseteil 11 und dem Flanschteil 13, wobei eine Vielzahl von klemmenden Zugankern 14 (von denen nur einer gezeigt ist) zum Klemmen des Flanschteils 13 an einem Ende des Hülsenteils 12 und zum Klemmen des gegenüberliegenden Endes des Hülsenteils 12 am Gehäuseteil 11 vorgesehen sind. Jeder Zuganker 14 hat an einem Ende einen Gewindeteil, der in eine Sacklochgewindebohrung 15 im Gehäuseteil eingeschraubt ist, und hat an seinem entgegengesetzten Ende einen Gewindeteil, der in eine in eine Ausnehmung 17 im Flanschteil 13 eingesetzte Mutter 16 eingeschraubt ist, die gegenüber dem Flanschteil 13 drehbar ist. Der Hülsenteil 12 ist an seinen Enden mit jeweiligen O-Ringen 18 versehen, die am Gehäuseteil 11 bzw. am Flanschteil 13 abdichten. Der

Gehäuseteil 11 und der Hülsenteil 12 des Körpers 10 bilden einen Zylinder 19. Der Gehäuseteil 11 bildet auch einen zum Teil kugelförmigen Gasspeicher 20, der mit einem Ende des Zylinders 19 in Verbindung steht. In einem durch den Gehäuseteil 11 gebildeten Teil des Zylinders 19 befinden sich zwei axial beabstandete O-Ringdichtungen 21 und eine Lagerhülse 22, die zwischen der vom Gasspeicher entfernt gelegenen O-Ringdichtung 21 und dem Hülsenteil 12 gelegen ist. Im Gehäuseteil 11 ist eine einfache radiale Bohrung 2 3 vorgesehen, die zwischen den O-Dichtungen 21 mit dem Zylinder 19 in Verbindung steht. Die Bohrung 2 3 steht über ein Anschlussstück 25 mit einem Rohr 24 in Verbindung, wodurch die Wirksamkeit der O-Ringdichtungen 21 überwacht werden kann. Ein langgestreckter Kolben 26 befindet sich im Körper 10 und ist im Zylinder 19 axial verschiebbar. Der Aussenumfang des Zylinders 26 ist genau bearbeitet und steht mit den O-Ringdichtungen 21 sowie der Lagerhülse 22 in Berührung. Ein Ende 27 des Kolbens 26 befindet sich im Gehäuseteil 11 derart, dass es mit dem Gasspeicher 20 in Verbindung steht. Dieses eine Ende 27 hat eine tiefe axiale Ausnehmung 28, die das wirksame Volumen des Gasspeichers 20 erhöht. Das gegenüberliegende Ende 29 des Kolbens 26 befindet sich im Hülsenteil

12 des Körpers und trägt ein einstückig hiermit ausgebildete Kolbenstange 30, die sich axial durch den Hülsenteil 12 und durch eine Bohrung 31 im Flanschteil 13 erstreckt und aus dem Körper 10 ragt. Das vom Kolben entfernte Ende der Stange 30 hat einen daran entfernten Kopf 32, der eine Verbindung der Stange 30 mit einem Ventilschaft in an sich bekannter Weise ermöglicht. Die Stange 30 ist gegenüber dem Flanschteil

13 verschiebbar, jedoch demgegenüber durch einen harten Abstreifring 33 aus Gummi oder Leder und durch einen Dichtring 34 abgedichtet, der durch einen Flansch 35 und Schrauben 36 im Flanschteil 13 in seiner Lage gehalten wird. Der Flanschteil 13 ist mit einem Kanal 37 für hydraulisches Druckmittel versehen, der in den Zylinder 19 an dessen dem Gehäuseteil 11 entgegengesetzten Ende mündet. Der Flanschteil 13 ist

auch mit einer kleinen kegelstumpfförmigen Ausnehmung 38 und einer kleinen Borhung 39 versehen, die sich zwischen der Ausnehmung 38 und dem Kanal 37 erstreckt, um eine Druckausübung auf den Kolben 26 selbst dann zu ermöglichen, wenn dessen Ende 29 den Kanal 37 schliesst. Um ein anfängliches Laden des Gasspeichers 20 mit Gas oder das Aufrechterhalten des gewünschten Gasdrucks zu ermöglichen, ist der Gehäuseteil 11 mit einer Bohrung 40 und einem Ventil 41 versehen. Das Ventil 41 enthält vorzugsweise eine doppelte Dichtungsanordnung als zusätzliche Sicherheitsmassnahme gegen einen Gasdruckabfall im Gasspeicher 20. Eine Lagerhülse 42 trägt die Stange 30 im Flanschteil 13.

Bei Gebrauch drückt der Gasdruck im Gasspeicher 2 0 den Kolben 26 in Fig. 1 nach unten, um die Stange 30 auszufahren. In dieser Stellung befindet sich das durch das Stellglied gesteuerte Ventil in Schliesstellung. Wenn das Öffnen des Ventils gewünscht wird, wird dem Zylinder 19 über den Kanal hydraulischer Druck zugeführt, der den Kolben 26 gegen die Wirkung des Gasspeichers 20 anhebt. Beim Auftreten eines Fehlers, der ein Schliessen des Ventils erfordert, wird der Kanal 37 an den Ablass angeschlossen, um den Druck im Zylinder 19 sofort zu verringern, wobei der gespeicherte Druck im Gasspeicher 2 0 den Kolben 26 schnell nach unten bewegt, wodurch die Kolbenstange oder Stange 30 das Ventil schliesst.

Das in Fig. 2 dargestellte Stellglied ist eine abgeänderte Version des Stellglieds von Fig. 1, wobei ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Im Stellglied von Fig. 2 hat die Ausnehmung 28 im Kolben 26 eine genau bearbeitete Seitenwand, in der ein Glied 50 mit einem zylindrischen Wandteil 51 aufgenommen ist. Das Glied 50 enthält einen Flanschteil 52, der sich ausserhalb des Körpers 10 befindet und durch Schrauben 5 3 (von denen nur eine gezeigt ist) am Ende des Gehäuseteils 11 befestigt ist. Das Glied 50 enthält auch einen Hülsenteil 54, der sich einstückig vom Flansch-

teil 53 durch eine Bohrung 55 im Gehäuseteil 11 erstreckt und in die Ausnehmung 28 eindringt. Der Hülsenteil 54 ist mit dem zylindrischen Wandteil 51 versehen und durch zwei Dichtringe 56 gegenüber der Bohrung 55 abgedichtet. Ein Kanal 57 erstreckt sich axial durch Teile 52 und 54 des Glieds 50 derart, dass ein Ende des Kanals 57 mit der Ausnehmung 28 in Verbindung steht, während das entgegengesetzte Ende des Kanals 57 ausserhalb des Körpers 10 mündet. Die zylindrische Wandfläche der Ausnehmung 28 im Kolben 26 ist gegenüber dem Wandteil· 51 durch zwei axial beabstandete Dichtringe 58 abgedichtet, die sich in Nuten im Hülsenteil befinden. Die Wirksamkeit der Dichtringe 58 wird über einen im Glied 50 ausgebildeten Ablauf 59 zur Ermittlung von Leckverlusten überwacht. Der Kanal 57 ist aussen mit einer Hochdruckgasflasche 60 über eine Leitung 61 verbunden, die durch ein ferngesteuertes Ventil 62 gesteuert wird. Die Hochdruckgasflasche 60, die Leitung 61 und das ferngesteuerte Ventil sind in der Zeichnung nur schematisch dargestellt. Das Stellglied von Fig. 2 soll in der bezüglich Fig. 1 beschriebenen Weise unter normalen Bedingungen arbeiten, wenn der Gasspeicher 20 vorschriftsmässig arbeitet. Wenn aber aus irgendeinem Grund der Gasspeicher 20 nicht richtig arbeitet, um den Kolben 26 zum Schliessen des Ventils nach unten zu bewegen, so wird das Ventil 62 von einer entfernten Stelle derart betätigt, dass das Hochdruckgas aus der Hochdruckgasflasche 60 längs der Leitung 61 und durch den Kanal 57 derart strömt und sich in der Ausnehmung 28 ein Druck aufbaut. Dies bewirkt, dass der Kolben 26 zum Schliessen des Ventils nach unten gedrückt wird. Das durch die Hochdruckgasflasche 60 vorgesehene wirksame Gasvolumen kann sorgfältig gesteuert werden, um die gewünschte Bewegungsstrecke des Kolbens 26 herbeizuführen.

Claims (7)

Patentanwälte 6 7-33.649P 3o . April 1982 BEETZ & PARTNER Steinsdoristt. 10, SPAQ München 22 LUCAS INDUSTRIES plc Birmingham B19 2XF Großbritannien Stellglied Ansprüche

1. ) Stellglied,

gekennzeichnet

- durch einen Körper (10), der einen Zylinder (19) und
einen mit einem Ende des Zylinders (19) in Verbindung stehenden Gasspeicher (20) bildet,

- durch einen gegenüber dem Zylinder (19) verschiebbaren Kolben (26), dessen eines Ende mit dem Gasspeicher (20) und dessen gegenüberliegendes Ende mit einem Druckmittellieferkanal (37) im Körper (10) in Verbindung stehen,

- durch wenigstens ein Dichtelement (21), das an der Innenwand des Zylinders (19) angebracht und mit der Aussenwand des Kolbens (26) so in Berührung steht, dass zwischen dem Kolben (26) und dem Zylinder (19) eine Gleitdichtung gebildet ist, und

- durch eine Stange (30) , die zusammen mit dem Kolben (2 6) bewegbar ist und sich aus dem Zylinder (19) erstreckt für einen Eingriff mit einem vom Stellglied zu betätigenden Teil.

67-102631 Q

2. Stellglied nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- dass in einem Ende des Kolbens (26) eine Ausnehmung (28) ausgebildet ist.

3. Stellglied nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

- dass der Körper (10) aufweist:

- einen Gehäuseteil (11), der den Gasspeicher (20) und einen Teil des Zylinders (19) bildet, in dem das Dichtelement (21) angeordnet ist, und

- einen Hülsenteil (12), der an seinem einen Ende in dichtem Eingriff mit dem Gehäuseteil (11) steht und eine Öffnung im Gehäuseteil (11) umgibt.

4. Stellglied nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

- dass der Körper (10) aufweist:

- einen Flanschteil (13) an dem dem Gehäuseteoö (11) entgegengesetzten Ende des Hülsenteils (12) und

- eine Einrichtung (14), die mit dem Gehäuseteil (11) und dem Flanschteil (13) in Eingriff steht und den Flanschteil (13) in Eingriff mit dem Hülsenteil (12) sowie den Hülsenteil (12) in Eingriff mit dem Gehäuseteil (11) drückt.

5. Stellglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass an der Innenwand des Zylinders (19) zwei axial beabstandete Dichtelemente (21) angeordnet sind und

- dass ein im Körper (10) vorgesehener Kanal (23) zwischen den Dichtelementen (21) in den Zylinder (19) mündet.

6. Stellglied nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

— dass bei Ausfall des Gasspeichers (2 0) eine Vorrichtung

(51-61) den Kolben (26) bei Gebrauch bewegt.

7. Stellglied nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

— dass die Vorrichtung (51-61) aufweist:

— ein Glied (50), das gegenüber dem Körper (10) festgelegt ist und eine Zylinderwand (54) aufweist, die in einer Ausnehmung (28) im einen Ende des Kolbens (2 6) so aufgenommen ist, dass der Kolben (26) gegenüber der Zylinderwand (54) verschiebbar ist,

— eine Einrichtung (58) zum Abdichten der Zylinderwand (54) gegenüber dem Kolben (26) ,

— einen im Glied (50) ausgebildeten Druckmittellieferkanal (57), der an einem seiner Enden mit der Ausnehmung

(28) im Kolben (26) in Verbindung steht und sich aus dem Körper (10) erstreckt, und

— eine ausserhalb des Körpers (10) gelegene Einrichtung

(60-62) zum Liefern von Druckmitteldruck zum Kanal (57) zum Betätigen des Kolbens (26) bei Ausfall des Gasspeichers 0-¹O).