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Title:
DEVICE FOR RADIALLY SUPPORTING AND DAMPING A ROD-LIKE COMPONENT IN A CAVITY AND METHOD FOR MOUNTING THE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/197570
Kind Code:
A1
Abstract:
The device (42) is suitable for radially supporting and damping a tool for machining a control valve (2) in a power plant. It has three extendible supports (S1, S2, S3) which are mounted on a sleeve (H) and which each contain a hydraulic cylinder which makes it possible to extend the particular support (S1, S2, S3). The device (42) serves as a force-related support for tools which machine a valve seat face of a valve housing, for example by means of turning or milling. The device (42) does not place any accuracy requirements on the housing. It allows automated insertion in the housing in that each of the supports (S1, S2, S3) travels with reduced force and without control onto a stop in the valve housing. Each of the three supports (S1, S2, S3) bears against the housing as a result. By way of hydraulic stop valves, the end positions of the supports can each be frozen individually and stably with high rigidity.

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Inventors:
KLAUS, Werner (Albert-Rosshaupterstr. 134, München, 81369, DE)
PÖSSINGER, Josef (Ammergauerstr. 32, Ettal, 82488, DE)
Application Number:
EP2015/064023
Publication Date:
December 30, 2015
Filing Date:
June 23, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
International Classes:
B23B31/16; B23B29/02; B23C3/05; B23P6/00; B23Q3/18; B23Q9/00; B24B15/03
Domestic Patent References:
WO1996026031A11996-08-29
Foreign References:
US3591304A1971-07-06
US20020003173A12002-01-10
US4106880A1978-08-15
US4622873A1986-11-18
DE102005004232A12006-08-10
DE102005004232A12006-08-10
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (42) zur radialen Abstützung und Dämpfung eines stabförmigen Bauteils (7) in einem Hohlraum, insbesondere in einer Armatur (2), insbesondere in einem Stellventil in einem Kraftwerk,

mit mindestens drei ausfahrbaren Stützen (Sl, S2, S3) , welche auf einer Hülse (H) montiert sind, und welche je¬ weils einen Hydraulik-Zylinder enthalten, welcher ein Ausfahren der jeweiligen Stütze (Sl, S2, S3) ermöglicht, bei der die Hülse (H) eingerichtet ist, ein stabförmiges Bauteil (7) zu umschließen, wodurch die Stützen (Sl, S2, S3) radial zu dem stabförmigen Bauteil (7) positionierbar sind .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

bei der die Hülse (H) eingerichtet ist, ein stabförmiges Bauteil (7) zu umschließen, welches einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,

bei der die Hülse (H) eingerichtet ist, ein stabförmiges Bauteil (7) zu umschließen, welches einen im Wesentlichen quadratischen oder polygonalen Querschnitt aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der die Hülse (H) mindestens zwei Segmente (SG) , min¬ destens ein Scharnier (SN) und mindestens einen Verschluss

(V) aufweist, welche es erlauben, die Vorrichtung (42) mit geöffnetem Verschluss (V) auf das stabförmige Bauteil (7) aufzulegen, die Segmente (SG) an das stabförmige Bauteil

(7) anzulegen und daraufhin den Verschluss (V) zu verriegeln .

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei der die Vorrichtung (42) mindestens ein Ventil auf¬ weist, mit welchem Hydraulik-Anschlüsse der Stützen (Sl, S2, S3) nach deren Ausfahren verschließbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stützen (Sl, S2, S3) mit jeweils einem Drehge¬ lenk (Dl, D2, D3) an der Hülse (H) montiert sind, sodass die Stützen (Sl, S2, S3) parallel zu dem stabförmigen Bau¬ teil (7) angelegt werden können und radial zu dem stabförmigen Bauteil (7) aufgeklappt werden können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

- bei der die Drehgelenke (Dl, D2, D3) der Stützen (Sl, S2, S3) in der radialen Ausrichtung verriegelbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

bei der jedes der Drehgelenke (Dl, D2, D3) durch einen hydraulischen oder elektrischen Motor betätigt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,

mit einer Batterie zur Energieversorgung der Motoren. 10. Verfahren zur Montage der Vorrichtung (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Armatur (2), insbesondere in einem Stellventil in einem Kraftwerk,

bei dem die Hülse (H) so positioniert wird, dass sie ein stabförmiges Bauteil (7) umschließt,

- bei dem das stabförmige Bauteil (7) mit der Vorrichtung (42) in die Armatur (2) eingeführt wird,

bei dem die Stützen (Sl, S2, S3) in radialer Richtung des stabförmigen Bauteils hydraulisch ausgefahren werden, wodurch die Vorrichtung (42) in der Armatur (2) verspreizt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

bei dem die Armatur (2) während der Durchführung des Verfahrens am Ort ihres Betriebs zumindest teilweise einge- baut verbleibt.

12. Verwendung der Vorrichtung (42) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur radialen Abstützung und Dämpfung eines stabförmi- gen Bauteils (7) in einer Armatur (2), insbesondere Stellventil in einem Kraftwerk.

Description:
Beschreibung

Vorrichtung zur radialen Abstützung und Dämpfung eines stab- förmigen Bauteils in einem Hohlraum und Verfahren zur Montage der Vorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur radi ¬ alen Abstützung und Dämpfung eines stabförmigen Bauteils in einem Hohlraum, insbesondere in einer Armatur, insbesondere einem Stellventil in einem Kraftwerk, und ein Verfahren zur Montage der Vorrichtung.

Bei einer Armatur handelt es sich beispielsweise um eine Re ¬ gelarmatur, eine Absperrarmatur oder eine sonstige Baugruppe mit rotationssymmetrischen Abschnitten, wie sie in der Prozesstechnik, in der Lüftungs-, Klima- und Heizungstechnik, in Wasser- und Kraftversorgungen, in Anlagen der chemischen Industrie wie Raffinerien, in Kraftwerken etwa mit Dampfturbi ¬ nen, in Fernwärmenetzen oder auch in Pipelines gebräuchlich sind. Unter dem Begriff "Armatur" sollen im Folgenden also ganz allgemein Baugruppen und Gehäuse mit rotationssymmetrischen Bereichen verstanden werden. Hierzu zählen in Kraftwerken beispielsweise auch Vorwärmer und Nachkühler, sowie Ventile aller Art.

Armaturen können bei entsprechender Ausgestaltung unter anderem zur Regelung eines Durchflusses, zum Verschließen von Leitungen oder zur Reduzierung eines Drucks verwendet werden. Sie können ferner durch mechanische Beanspruchung bei Öffnen und Schließen, durch hohe Drücke, Korrosion, wechselnde und hohe Temperaturen sowie andere Einflüsse eines die Apparatur durchströmenden Fluids Verschleißerscheinungen aufweisen. Diese können dazu führen, dass auch gepanzerte, etwa

stellitierte oder anderweitig gehärtete Dichtflächen Risse entwickeln. Da die Armaturen für den Betrieb der jeweiligen Anlage häufig unabdingbar sind, ist eine Stilllegung zur Re ¬ paratur mit hohen Kosten verbunden. Die DE 10 2005 004 232 AI beschreibt ein Verfahren zur Reparatur einer Armatur, bei dem Dichtflächen rissfrei und stetig, aber auch in einer genau definierten Höhe gehalten werden sollen, welche konstruktiv vorgegeben ist. Entsprechend der DE 10 2005 004 232 AI wird hierzu ein Bearbeitungsbereich zunächst spanend abgetragen, wodurch auch Risse entfernt wer ¬ den. Das spanende Abtragen wird durch Schleifen, Drehen und/oder Fräsen, gegebenenfalls auch in Kombination, bewerkstelligt. Anschließend erfolgt ein Auftragschweißen, durch welches der Bearbeitungsbereich über eine definierte Höhe hinaus erhöht wird. Durch abschließendes Nivellieren wird der Bearbeitungsbereich auf das Niveau vor der Reparatur gebracht und ggf. poliert. Vor den Bearbeitungsschritten werden Antrieb und Führung der entsprechenden Werkzeuge jeweils jus- tiert. Bei der Zerspanung kommen meist herkömmliche CNC-

Bearbeitungszentren zum Einsatz, die an die spezifischen Anforderungen bei der Ventilbearbeitung angepasst sein können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur radialen Ab- stützung und Dämpfung eines stabförmigen Bauteils in einem Hohlraum und ein Verfahren zur Montage der Vorrichtung zu schaffen, mit denen Herstellungs- oder Reparaturarbeiten weiter vereinfacht und/oder verkürzt werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur radialen Ab- stützung und Dämpfung eines stabförmigen Bauteils in einem Hohlraum, insbesondere in einer Armatur, insbesondere in ei ¬ nem Stellventil in einem Kraftwerk, gelöst, die mindestens drei ausfahrbare Stützen umfasst, welche auf einer Hülse mon ¬ tiert sind, und welche jeweils einen Hydraulik-Zylinder ent ¬ halten, welcher ein Ausfahren der jeweiligen Stütze ermöglicht. Die Hülse ist eingerichtet, ein stabförmiges Bauteil zu umschließen, wodurch die Stützen radial zu dem stabförmi- gen Bauteil positionierbar sind.

Bei dem Verfahren zur Montage der Vorrichtung in einer Armatur, insbesondere einem Stellventil in einem Kraftwerk, wird die Hülse so positioniert, dass sie ein stabförmiges Bauteil umschließt. Das stabförmige Bauteil wird mit der Vorrichtung in die Armatur eingeführt. Die Stützen werden in radialer Richtung des stabförmigen Bauteils hydraulisch ausgefahren, wodurch die Vorrichtung in der Armatur verspreizt wird.

Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vortei- le handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.

Die Vorrichtung stellt ein flexibles Abstützelement für das stabförmige Bauteil in dem Hohlraum bereit. Sie dient bei- spielsweise als Kraftabstützung in einem Ventilgehäuse, wobei das stabförmige Bauteil ein Werkzeug führt, welches eine Ven ¬ tilsitzfläche des Ventilgehäuses spanend bearbeitet, bei ¬ spielsweise mittels Drehen oder Fräsen. Die Vorrichtung stellt hierbei keine Genauigkeitsanforderungen an das Ventil- gehäuse. Sie ermöglicht ein automatisiertes Einsetzen im Ven ¬ tilgehäuse, indem jede der Stützen mit reduzierter Kraft und ungesteuert auf eine beliebige Fläche im Ventilgehäuse fährt. Jede der drei Stützen liegt dadurch am Ventilgehäuse an.

Hierbei ergibt sich keine Verspannung des stabförmigen Bau- teils, welches beispielsweise als Antriebsachse für Werkzeuge zur Ventilsitzbearbeitung eingesetzt wird. Die Vorrichtung ermöglicht zugleich eine gute Abstützung und Dämpfung des stabförmigen Bauteils. Gemäß einer Ausführungsform ist die Hülse eingerichtet, ein stabförmiges Bauteil zu umschließen, welches einen im Wesent ¬ lichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. In einer Weiterbildung ist die Hülse eingerichtet, ein stabförmiges Bauteil zu umschließen, welches einen im Wesentlichen quadratischen oder polygonalen Querschnitt aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Hülse mindestens zwei Segmente, mindestens ein Scharnier und mindestens einen Ver- schluss auf. Diese erlauben es, die Vorrichtung mit geöffne ¬ tem Verschluss aufgeklappt auf das stabförmige Bauteil aufzu ¬ legen, daraufhin die Segmente an das stabförmige Bauteil an ¬ zulegen und den Verschluss zu verriegeln. Somit ist die Vor- richtung einfach und flexibel auf dem stabförmigen Bauteil zu montieren, da sich das Aufsetzen und Verriegeln der Vorrichtung sehr einfach gestaltet.

In einer Weiterbildung weist die Vorrichtung mindestens ein Ventil auf, mit welchem Hydraulik-Anschlüsse der Stützen nach deren Ausfahren verschließbar sind. Die Ventile können fernsteuerbar an den Hydraulik-Zylindern bzw. den Stützen angeordnet sein. Durch diese hydraulischen Sperrventile können die Endpositionen der Stützen jeweils individuell und stabil mit hoher Steifigkeit eingefroren werden.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Stützen mit jeweils einem Drehgelenk an der Hülse montiert, so dass die Stützen pa ¬ rallel zu dem stabförmigen Bauteil angelegt werden können und radial zu dem stabförmigen Bauteil aufgeklappt werden können.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Vorrich ¬ tung platzsparend in eine Armatur eingefahren und erst danach ausgeklappt werden kann.

In einer Weiterbildung sind die Drehgelenke der ausfahrbaren Stützen in der radialen Ausrichtung verriegelbar.

Gemäß einer Ausführungsform wird jedes der Drehgelenke durch einen hydraulischen oder elektrischen Motor betätigt. Diese

Ausführungsform ermöglicht ein automatisiertes Ausklappen der Stützen nach Einbringung in die Armatur.

In einer Weiterbildung beinhaltet die Vorrichtung eine Batte- rie zur Energieversorgung der Motoren. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens verbleibt die Ar ¬ matur während der Durchführung des Verfahrens am Ort ihres Betriebs zumindest teilweise eingebaut. Die Vorrichtung kann zur radialen Abstützung und Dämpfung eines stabförmigen Bauteils in einer Armatur, insbesondere in einem Stellventil in einem Kraftwerk, verwendet werden.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen verse ¬ hen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in einem ge- öffneten Zustand,

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, welche auf einem stabförmigen Bauteil montiert ist, wobei die Stützen noch zugeklappt sind,

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, welche auf einem stabförmigen Bauteil montiert ist, wobei die Stützen aufgeklappt sind, Figur 4 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, welche auf einem stabförmigen Bauteil montiert ist, wobei die aufgeklappten Stützen ausgefahren sind,

Figur 5 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, welche ein stabförmiges Bauteil im Inneren einer Armatur zur Be ¬ arbeitung einer Ventilsitzfläche stabilisiert und dämpft, und

Figur 6 das Ausführungsbeispiel aus Figur 5 aus einer anderen

Perspektive.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 42 zur radialen Abstützung und Dämpfung eines stabförmigen Bau- teils in einem Hohlraum. Die Vorrichtung besitzt drei ausfahrbare Stützen Sl, S2, S3, welche jeweils über ein Drehge ¬ lenk Dl, D2, D3 auf jeweils einem Segment SG einer Hülse H montiert sind. Die Segmente SG sind über Scharniere SN mitei- nander verbunden. Ein Verschluss V ermöglicht eine Verriege ¬ lung der Segmente SG, wodurch eine zylindrische Form der Hül ¬ se H ausgebildet wird.

Figur 2 zeigt die Vorrichtung 42 in einem derart verriegelten Zustand, bei der der Verschluss geschlossen wurde. Die Hülse umschließt nun ein stabförmiges Bauteil 7. Die Stützen Sl, S2, S3 sind parallel zum stabförmigen Bauteil 7 angelegt. In dieser platzsparenden Anordnung kann die Vorrichtung 42 in einen Hohlraum eingeführt werden, indem das stabförmige Bau- teil 7 vorgeschoben wird.

Figur 3 zeigt die Vorrichtung 42 mit aufgeklappten Stützen Sl, S2, S3. Zum Aufklappen der Stützen Sl, S2, S3 haben

Elektro- oder Hydraulikmotoren die Stützen Sl, S2, S3 in Drehgelenken Dl, D2, D3 um 90° geschwenkt. Durch Ausfahren der Stützen Sl, S2, S3 kann die Vorrichtung 42 nun in einem Hohlraum, beispielsweise einer Armatur, verspreizt werden. Hierzu werden Hydraulik-Zylinder in den Stützen Sl, S2, S3 mit geringer Kraft ungesteuert auf Anschlag in der Armatur gefahren. Daraufhin werden ihre Hydraulik-Anschlüsse mittels Ventilen verschlossen. Die Vorrichtung 42 stellt hierbei keine Genauigkeitsanforderungen an das Gehäuse der Armatur, da jede der drei Stützen Sl, S2, S3 individuell auf Anschlag mit dem Gehäuse fährt. Entsprechend ergibt sich auch keine Ver- Spannung des stabförmigen Bauteils 7. Weiterhin werden durch die hydraulischen Sperrventile Endpositionen individuell für jede Stütze Sl, S2, S3 stabil mit hoher Steifigkeit eingefro ¬ ren. Insgesamt ergibt sich somit eine gute Abstützung und Dämpfung für das stabförmige Bauteil 7.

Figur 4 zeigt die Vorrichtung 42 mit entsprechend ausgefahre ¬ nen Stützen Sl, S2, S3. Figur 5 zeigt eine Armatur 2, beispielsweise ein Stellventil in einem Kraftwerk, in welche das stabförmige Bauteil 7 mit der Vorrichtung 42 eingeführt wurde. Gut zu erkennen sind die Hydraulik-Zuleitungen zu den Hydraulik-Zylindern der Stützen Sl, S2, S3. Diese Zuleitungen werden nach dem Ausfahren der Stützen Sl, S2, S3 mit hydraulischen Sperrventilen verschlossen. Die Vorrichtung 42 stellt nun eine sehr gute Abstützung und Dämpfung für das Bauteil 7 und ein an dem Bauteil 7 montiertes Drehwerkzeug bereit, welches eine Ventilsitzfläche in der Armatur 2 spanend bearbeitet.

Figur 6 zeigt das Ausführungsbeispiel aus Figur 5 aus einer anderen Perspektive. Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben wurde, ist sie nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den

Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Wei ¬ terbildungen können weiterhin frei miteinander kombiniert werden .