CS262299B1

CS262299B1 - Control devices, in particular for shut-off valves

Info

Publication number: CS262299B1
Application number: CS879228A
Authority: CS
Inventors: Kurt Ing Kerlin; Alfons Harazim; Pavel Ing Lebl; Alexander Ing Gala; Jan Ing Kral
Original assignee: Kerlin Kurt; Alfons Harazim; Pavel Ing Lebl; Alexander Ing Gala; Kral Jan
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1989-03-14
Also published as: CS922887A1

Abstract

Řešení spadá do oblasti ovládání armatur a je využitelné zejména pro uzavírací ventily. Zajištuje polohu uzavírací kuželky v pracovní poloze i při ztrátě tlaku v ovládacím systému. Sestává z ovládacího válce doplněného pružnou mechanickou soustavou. Jeho podstata spočívá v tom, že pístnice válce je spřažena s pružnou mechanickou soustavou přes blokovací pákový mechanismus a ovládací vá~o lec svírá s osou kuželky úhel beta 75 až 105 . V případě, že dojde k náhodné ztrátě tlaku v ovládacím válci, nedojde k samovolné změně polohy kuželky, neboE je nutné vždy před změnou její pracovní polohy nejdříve zvýšeným přítlakem překonat silu pružné mechanické soustavy.The solution falls within the field of valve control and is particularly useful for shut-off valves. It ensures the position of the shut-off plug in the working position even in the event of a loss of pressure in the control system. It consists of a control cylinder supplemented with a flexible mechanical system. Its essence lies in the fact that the cylinder piston rod is coupled to the flexible mechanical system via a locking lever mechanism and the control cylinder forms an angle of beta 75 to 105 with the plug axis. In the event of an accidental loss of pressure in the control cylinder, the plug position will not change spontaneously, because it is always necessary to overcome the force of the flexible mechanical system with increased pressure before changing its working position.

Description

Vynález se týká ovládacího zařízení, zejména pro uzavírací ventily, které je doplněno předpínací pružnou soustavou. ·.The invention relates to a control device, in particular for shut-off valves, which is supplemented by a biasing spring system. ·.

V současné době se používá několik typů zařízení pro pneumatické ovládání ventilů. Nejjednodušší z nich mají klasický pneuválec, jehož pistnice je spojena s kuželkou a využívají tlakového vzduchu pro uzavírání i otevírání. Nevýhodou je ztráta těsnicí funkce kuželky při náhodném poklesu tlaku v ovládacím pneuválci. Jiným známým řešením je zařízení, jehož pneuválec je doplněn pomocnou mechanickou pružinou, která vyvozuje dostatečnou sílu na pístnici pneuválce, tedy i na kuželku ventilu v uzavírací poloze. Síla pružiny je však podstatně nižší než síla vyvíjená tlakovým vzduchem na píst pneuválce. Nevýhodou je nejen větší hmotnost a větší rozměry, ale především ztráta těsnosti nebo proudění těsněného média pod kuželku při vyšších pracovních tlacích, jestliže dojde k poklesu nebo ztrátě tlaku vzduchu v ovládacím pneuválci. Konečně jsou známa zařízení, u kterých je jedna z pracovních poloh kuželky zajišíována působením tlakového vzduchu, zatímco druhá pracovní poloha je zajištována mechanickou pružinou. Nevýhodou jsou opět větší rozměry a hmotnost, a zejména ztráta těsností pří poklesu tlaku v pneuválci. Společným znakem známých zařízení pro pneumatické ovládání ventilu je x přímé spojení pistnice ovládacího pneuválce s vřetenem kuželky ventilu, přičemž osa pistnice je shodná, případně rovnoběžná, s osou vřetena, což je nevýhodné jak z hlediska spolehlivosti, tak z hlediska seismické odolnosti, případně využití v náročných podmínkách jaderných energetických zařízení.Several types of pneumatic valve control devices are currently used. The simplest of them have a classic pneumatic cylinder whose piston rod is connected to the plug and use compressed air for closing and opening. The disadvantage is the loss of the plug sealing function in case of accidental pressure drop in the control pneumatic cylinder. Another known solution is a device whose pneumatic cylinder is supplemented with an auxiliary mechanical spring which applies sufficient force on the piston rod of the pneumatic cylinder, thus also on the valve plug in the closing position. However, the spring force is considerably less than the force exerted by the compressed air on the pneumatic cylinder. The disadvantage is not only greater weight and larger dimensions, but above all loss of tightness or flow of the sealed medium under the plug at higher working pressures if there is a decrease or loss of air pressure in the control pneumatic cylinder. Finally, devices are known in which one of the operating positions of the plug is provided by the action of compressed air, while the other operating position is provided by a mechanical spring. The disadvantage is again the larger dimensions and weight, and in particular the loss of tightness when the pressure in the pneumatic cylinder drops. A common feature of known pneumatic valve control devices is x the direct connection of the piston rod of the control pneumatic cylinder to the valve plug spindle, the piston rod axis being coincident or parallel to the spindle axis, which is disadvantageous in terms of reliability and seismic resistance, demanding conditions of nuclear power plants.

Uvedené nevýhody v podstatě odstraňuje vynález, kterým je zařízení, zejména uzavíracích ventilů, umístěné v rámové konstrukci, která je připevněna k víku ventilu, sestávající z ovládacího válce doplněného pružnou mechanickou soustavou, a jeho podstata spočívá v tom, že pružná mechanická soustava je spřažena s ovládacím válcem prostřednictvím blokovacího pákového mechanismu, který je jednak otočně uchycen k rámové konstrukci a k pružné mechanické soustavě, a jednak usazen na pístnici ovládacího válce, přičemž osa ouládacího válce svírá s osou vřetena kuželky ventilu úhel o velikosti 75° až 105°.Essentially, the present invention overcomes these disadvantages of a device, in particular a shut-off valve, located in a frame structure which is attached to a valve cover consisting of a control cylinder supplemented by a resilient mechanical assembly, and is based on the resilient mechanical assembly being coupled to by means of a locking lever which is pivotally attached to the frame structure and to the resilient mechanical system and mounted on the piston rod of the actuating cylinder, the axis of the actuating cylinder forming an angle of 75 ° to 105 ° with the valve plug stem.

Další podstatou vynálezu je, že pákový mechanismus je tvořen horní pákovou dvojicí a dolní pákovou dvojicí, které jsou jedním koncem otočně uloženy na Válcovém trnu středového čepu, jehož plochý střed je oválným otvorem navlečený mezi kroužky pevně uložené na pístnici, přičemž druhý konec horní pákové dvojice je otočně spojený s horním čepem upevněným na rámové konstrukci a druhý konec dolní pákové dvojice je otočně spojený s dolním čepeiš upevněným k pružné mechanické soustavě.It is a further object of the invention that the lever mechanism is formed by an upper lever pair and a lower lever pair which are rotatably supported on one end by a central pin of a central pin whose flat center is an oval bore threaded between rings fixedly mounted on the piston rod. is pivotally connected to an upper pin mounted to the frame structure, and the other end of the lower lever pair is pivotally connected to a lower pin secured to the resilient mechanical assembly.

Další podstatou vynálezu je, že pružná mechanická soustava je tvořena předpjatou mechanickou pružinou uloženou mezi horní přírubou a dolní přírubou, přičemž obě příruby jsou propojeny šrouby tak, že alespoň jedna z nich je po šroubech volně posuvná, a přičemž horní příruba je opatřena dolním čepem pro spojení s pákovým mechanismem a dolní příruba je pevně spojena s vřetenem kuželky.Another aspect of the invention is that the resilient mechanical assembly is formed by a biased mechanical spring disposed between the upper flange and the lower flange, the two flanges being interconnected by bolts such that at least one of them is freely sliding along the bolts, and the upper flange is provided with a lower pin for the connection with the lever mechanism and the lower flange are firmly connected to the plug stem.

Další podstatou vynálezu je, že těleso válce je uloženo kyvně na rámovém čepu a pistnice je jednak dělená a konce obou dílů jsou spojeny stavěči maticí, a jednak je opatřena příčným trnem, který je k ose válce a k ose vřetena kolmý a jsou na něm jedním koncem otočně uloženy horní páková dvojice a dolní páková dvojice.It is a further object of the invention that the cylinder body is pivoted on the frame pin and the piston rod is divided and the ends of the two parts are connected by an adjusting nut and has a transverse mandrel which is perpendicular to the cylinder axis and spindle axis. the upper lever pair and the lower lever pair are rotatably mounted.

Konečně je podstatou vynálezu, že těleso válce je upevněno v náboji rámové konstrukce, pistnice je kluzně uložena v kluzném pouzdru rámové konstrukce a příruby jsou opatřeny vodícími pouzdry, kterými jsou vedeny na svornících připevněných k víku ventilu, přičemž horní části svorníků jsou upevněny v příčníku opatřeném horním čepem pro spojení s pákovým mechanismem.Finally, it is an object of the invention that the cylinder body is mounted in a frame frame hub, the piston rod is slidably mounted in a frame frame sliding sleeve, and the flanges are provided with guide sleeves guided on bolts attached to the valve cover. upper pin for connection with the lever mechanism.

Vyšší účinek zařízení podle vynálezu spočívá ve vyšší funkční a provozní spolehlivosti, χ zajištění kuželky v pracovních polohách a zamezení ztráty funkce při ztrátě tlaku vzduchu v ovládacím systému. Ve vztahu k principielně obdobným zařízením, využívajícím kombinace tlakového vzduchu a síly vyvozované mechanickou pružinou, má zařízení podle vynálezu menší stavební rozměry, nižší hmotnost a vyšší seismickou odolnost.The higher effect of the device according to the invention lies in higher functional and operational reliability, χ securing of the plug in working positions and preventing loss of function in case of loss of air pressure in the control system. In relation to essentially similar devices using a combination of compressed air and the force exerted by a mechanical spring, the device according to the invention has smaller constructional dimensions, lower weight and higher seismic resistance.

Konkrétní příklad zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiložených výkresech. Na obr. 1 je podélný osový řez kompletním ventilem v poloze zavřeno, na obr. 2 je podélný osový řez zařízením podle vynálezu v poloze otevřeno, na obr. 3 je podélný osový řez zařízením podle vynálezu v poloze zavřeno s maximálním přítlakem, obr. 4 představuje podélný osový řez zařízením podle vynálezu v poloze zavřeno s předepjatou kuželkou, na obr. 5 je osový řez alternativním provedením s kyvným válcem. Na obr. 6 je znázorněn částečný osový řez zařízením z obr. 1 v rovině kolmé k předchozím řezům.A specific example of the device according to the invention is shown schematically in the attached drawings. Fig. 1 shows a longitudinal axial section of the valve according to the invention in the closed position; Fig. 2 shows a longitudinal axial section of the device according to the invention in the open position; Fig. 5 is a longitudinal axial section of the device according to the invention in the closed position with a biased plug; Fig. 6 shows a partial axial section of the device of Fig. 1 in a plane perpendicular to the preceding sections.

Zařízení podle vynálezu je upevněno pomocí svorníků 51 rámové konstrukce 5 na víku 13 ventilu £ a sestává z pružné mechanické soustavy £, pákového mechanismu 3. a pneumatického ovládacího válce 2.. Ovládací válec 2 je uchycen v náboji 55 rámové konstrukce 5. tak, že osa ovládacího válce 2 svírá s osou 14 vřetene 11 kuželky 12 ventilu i úhel beta o velikostiThe device according to the invention is fixed by means of bolts 51 of the frame structure 5 to the valve cover 13 and consists of a resilient mechanical assembly 6, a lever mechanism 3 and a pneumatic actuating cylinder 2. The actuating cylinder 2 is mounted in the hub 55 of the frame 5 so that the axis of the actuating cylinder 2 forms an angle beta of magnitude with the axis 14 of the valve plug stem 12

75° až 105°. V tělese 22 ovládacího válce 2 je vytvořen otevírací přívod 221 a zavírací přívod 222 pro tlakové médium a je opatřen stavitelným dorazem 223. Mezi přívody 221, 222 je umístěn píst .23, na jehož pístnicí 24 jsou na zúžené části 241 zašroubovány dva kroužky 242. Kroužky 242 jsou fixovány trubkou 244 zajištěnou kolíkem 245 a spolu s pístnicí 24 suvně uloženou v kluzném pouzdru 56, které je součástí rámové konstrukce 5.. S pístnicí 24 je spřažen blokovací pákový mechanismus £, ^{a t0} tak, že plochý střed 311 dvoustranného středového čepu 31. je oválným otvorem 313 navlečen mezi kroužky 242. Na válcových trnech 312 středového čepu 31 je otočně uložena horní páková dvojice 32 a dolní páková dvojice 33 pákového mechanismu 3, přičemž opačné konce horní pákové dvojice 32 jsou otočně uloženy na horním čepu 34 upevněném na příčníku 53 rámové konstrukce £ a opačné konce dolní pákové dvojice 33 jsou otočně uloženy na dolním čepu 35 upevněném na horní přírubě 41 pružné mechanické soustavy £. Horní páková dvojice 32 svírá s dolní pákovou dvojicí 33 úhel alfa. Horní příruba 41 je propojena s dolní přírubou 42 pomocí šroubů 44 tak, že jedna z přírub 41, 42 je po šroubech 44 volně posuvná, přičemž dolní příruba 42 je pevně spojena s vřetenem 11 kuželky 12 ventilu £. Mezi přírubami 41, 42 jsou uloženy předepjaté pružiny 43. Příruby 41, 42 jsou opatřeny vodícími pouzdry 45, kterými jsou vedeny na svornících 51 rámové konstrukce £. Svorníky 51 jsou spodní částí připevněny k víku 13 ventilu £ a jejich poloha je zajištěna víkovými maticemi 52. Na vrchní část svorníků 51 je nasazen příčník 53., jehož poloha je fixována příčníkovými maticemi 54.75 ° to 105 °. An opening port 221 and a closing port 222 for the pressure medium are provided in the body 22 of the actuating cylinder 2 and have an adjustable stop 223. A piston 23 is disposed between the ports 221, 222 and two rings 242 are screwed on the piston rod 24. the rings 242 are fixed to tube 244 by a pin 245 together with the piston rod 24 slidably mounted in the sliding bush 56, which is part of the frame structure 5 .. the piston rod 24 is coupled with a locking lever mechanism £, ^{and t0,} the flat middle 311 of bilateral central pin 31 is threaded between the rings 242 through the oval opening 313. The upper lever pair 32 and the lower lever pair 33 of the lever mechanism 3 are rotatably mounted on the cylindrical mandrels 312 of the center pin 31, the opposite ends of the upper lever pair 32 being rotatably mounted on the upper pin 34 a cross member 53 of the frame structure 6 and opposite ends of the lower lever pair e 33 are rotatably mounted on a lower pin 35 mounted on the upper flange 41 of the resilient mechanical assembly 4. The upper lever pair 32 forms an angle alpha with the lower lever pair 33. The upper flange 41 is connected to the lower flange 42 by means of screws 44 such that one of the flanges 41, 42 is freely displaceable over the screws 44, the lower flange 42 being fixedly connected to the stem 11 of the valve plug 12. Preloaded springs 43 are disposed between the flanges 41, 42. The bolts 51 are fastened to the valve cover 13 by a lower part and their position is secured by the lid nuts 52. A cross member 53 is mounted on the upper part of the bolts 51, the position of which is fixed by the cross nuts 54.

Při ventilu £ v poloze otevřeno zaujímá píst 23 v ovládacím válci 2 první krajní polohu a úhel alfa, který svírá horní páková dvojice 32 s dolní pákovou dvojici 33, je menší než 180°. Středový čep 31 se nachází ve směru od pístu 23 za vřetenovou osou 14 a plochý střed 311 středového čepu 31 je mezi kroužky 242 v takové poloze, že mezikroužek 243 se nachází ve spodní části oválného otvoru 313. Pružiny 43 jsou stlačeny na montážní předpětí a horní příruba 41 se opírá o hlavy šroubů £4. V průběhu uzavírání ventilu £ se píst 23 posouvá a pístnice 24 unáší kroužky 242, mezi kterými se nachází plochý střed 311 středového čepu 31, a tím se středový čep 31 posouvá jednak ve směru pohybu pístnice 24 a jednak ve směru vřetenové osy ££, až do polohy, kdy se mezikroužek 243 nachází v horní části oválného otvoru 313 a pákové dvojice 32, 33 svírají úhel alfa 180°. Zároveň je přes horní přírubu 41 vyvíjena síla na pružiny 43, čímž dochází k posunu dolní příruby 42 a kuželka 12, nejenže uzavře ventil £, ale pomocí pružné mechanické soustavy £ je přitláčena s maximálním přítlakem. Další posuv pístu 23 do druhé krajní polohy způsobí, že se kroužky 242 přesunou ještě blíže k ovládacímu válci £, čímž se dostane středový čep 31 před vřetenovou osu ££. Pákové dvojice 32, 33 svírají potom úhel alfa větší než 180°. Přítlak na kuželku 12 se zmenší a pružná mechanická soustava £ vyvíjí potom pouze předpětí, které lze regulovat stavitelným dorazem 223. Při opětovném otevírání musí tlak v ovládacím válci £, působící na píst 23 z opačné strany, nejprve vyvinout sílu, která vyvodí maximální přítlak na kuželku 12, přičemž se musí středový čep 31 přestavit z polohy před vřetenovou osou 14 do polohy za vřetenovou osou ££, pak teprve dojde k uvolněni pružné mechanické soustavy £ a při dalším zvyšování tlaku v ovládacím válci 2 k následnému otevřeni ventilu £. V případě, že dojde k náhodné ztrátě tlaku v ovládacím válci 2. nedojde k samovolné změně polohy kuželky 12, neboř je nutné vždy před změnou její pracovní polohy nejdříve zvýšeným přítlakem překonat sílu pružné mechanické soustavy 4^.When the valve 6 is in the open position, the piston 23 in the actuating cylinder 2 occupies a first extreme position and the angle alpha between the upper lever pair 32 and the lower lever pair 33 is less than 180 °. The center pin 31 is located away from the piston 23 beyond the spindle axis 14 and the center center 311 of the center pin 31 is between the rings 242 in such a position that the intermediate ring 243 is located at the bottom of the oval bore 313. the flange 41 rests on the screw heads 44. As the valve 6 closes, the piston 23 moves and the piston rod 24 carries the rings 242 between which the flat center 311 of the center pin 31 is displaced, thereby displacing the center pin 31 in the direction of travel of the piston rod 24 and in the direction of the spindle axis. to the position where the intermediate ring 243 is located at the top of the oval opening 313 and the lever pairs 32, 33 form an angle of 180 °. At the same time, a force is exerted on the springs 43 over the upper flange 41, thereby shifting the lower flange 42 and the plug 12 not only closes the valve 8 but is pressed by the resilient mechanical assembly 4 with maximum downforce. Further displacement of the piston 23 to the second extreme position causes the rings 242 to move even closer to the actuating cylinder 6, thereby bringing the center pin 31 in front of the spindle axis 44. The lever pairs 32, 33 then form an angle α greater than 180 °. The pressure on the plug 12 is reduced and the resilient mechanical assembly 8 then exerts only the bias, which can be controlled by an adjustable stop 223. When re-opening, the pressure in the actuating cylinder 6 acting on the opposite side of the piston 23 must first exert a force The center pin 31 has to be moved from the position upstream of the spindle axis 14 to the position downstream of the spindle axis 8 before the elastic mechanical assembly 8 is released and the valve 6 is subsequently opened as the pressure in the control cylinder 2 increases. In the event of accidental pressure loss in the actuating cylinder 2, the position of the plug 12 does not spontaneously change, since it is always necessary to overcome the force of the resilient mechanical assembly 4 prior to changing its operating position.

Popsané provedení není jediným možným využitím vynálezu. V alternativním provedení může být ovládací válec 2 uložen kyvně na rámovém čepu 57., který je součástí rámové konstrukce 5.. Pístnice 24 je pak opatřena příčným trnem 25, který je k ose 21 ovládacího válce 2 a k ose 14 vřetena 11 kolmý, a jsou na něm jedním koncem otočně uloženy horní páková dvojice 32 a dolní páková dvojice 33. Pístnice 24 je dělená a konce obou dílů jsou opatřeny opačnými závity a spojeny stavěči maticí 26.· Výhodou tohoto alternativního uspořádání je jednodušší konstrukce a využití najde zejména pro ventily s menší uzavírací silou.The described embodiment is not the only possible use of the invention. In an alternative embodiment, the actuating cylinder 2 can be pivoted on a frame pin 57 which is part of the frame structure 5. The piston rod 24 is then provided with a transverse mandrel 25 which is perpendicular to the axis 21 of the actuating cylinder 2 and the axis 14 of the spindle 11. the upper lever pair 32 and the lower lever pair 33 are rotatably mounted thereon. The piston rod 24 is split and the ends of both parts are provided with opposite threads and connected by an adjusting nut 26. The advantage of this alternative arrangement is simpler construction and particularly useful for valves with smaller closing force.

Zařízení podle vynálezu lze využít pro ovládání ventilů, a to nejen pneumatické. činnost pneumatického válce lze nahradit ovládáním mechanickým, elektromagnetickým či jiným.The device according to the invention can be used to control valves, not only pneumatic ones. the operation of the pneumatic cylinder can be replaced by mechanical, electromagnetic or other control.

Claims

object of the invention

A control device, in particular for shut-off valves, arranged in a frame structure which is attached to a valve cover, comprising a control cylinder supplemented with a resilient mechanical assembly, characterized in that the resilient mechanical assembly (4) is coupled to the control cylinder (2) ) by means of a locking lever (3), which is both pivotably attached to the frame structure (5) and the resilient mechanical assembly (4), and seated on the piston rod (24) of the control cylinder (2), the control cylinder axis (21) ) forms an angle (beta) of 75 ° to 105 ° with the spindle axis (14) of the valve plug (12) (1).

Device according to claim 1, characterized in that the lever mechanism (3) is formed by an upper lever pair (32) and a lower lever pair (33) which are rotatably supported on one end by a cylindrical pin (312) of the center pin (31). whose flat center (311) is an oval opening (313) threaded between rings (242) fixedly mounted on the piston rod (24), the other end of the upper lever pair (32) being pivotally connected to the upper pin (34) mounted on the frame structure ( 5) and the other end of the lower lever pair (33) is pivotally connected to the lower pin (35) fixed to the resilient mechanical assembly (4).

Device according to claim 1, characterized in that the resilient mechanical assembly (4) is formed by a biased mechanical spring (43) disposed between the upper flange (41) and the lower flange (42), the two flanges (41, 42) being connected. the bolts (44) and at least one of them is slidably mounted on the bolts (44), the upper flange (41) being provided with a lower pin (35) for connection to the lever mechanism (3) and the lower flange (42) being fixedly connected to the spindle (11) plugs (12).

Device according to Claim 1, characterized in that the control cylinder body (22) is pivotably mounted on the frame pin (57) and the piston rod (24) is split and the ends of the two parts are connected by an adjusting nut (26). and on the one hand it is provided with a transverse mandrel (25) which is perpendicular to the axis (21) of the control cylinder (2) and to the axis (14) of the spindle (11) and rotatably supported on one end by the upper lever pair (32) and lower lever pair (33).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the control cylinder body (22) is fixed in a hub (55) of the frame structure (5), the piston rod (24) is slidably mounted in a frame slide bushing (56) the structure (5) and the flanges (41, 42) are provided with guide bushings (45), which are guided on the bolts (51) attached to the cover (13) of the valve (1), 53) provided with an upper pin (34) for connection to the lever mechanism (3).