CN1055148C - 用于快速关闭阀的伺服马达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于沿轴线(2)移动杆(1)的伺服马达，它有一个具有液压缸(3)的液压传动装置(3、14)，一个与杆(1)传力连接的活塞(14)可滑动和密封地装在此缸(3)内，以及，有一个与杆(1)传力连接并作用在传动装置(3、14)上的压力弹簧(17)。伺服马达有一个带流入区(5)的释放器(4)，流入区(5)内可供入液压流体，释放器(4)还有一个压力区(7)，它通过孔(8)与流入区(5)连通并与传动装置(3、14)相连，有一个流出区(9)，液压流体可从此流出区(9)无压力地排出，以及有一个开关元件(10)，当从压力区(7)到流入区(5)产生正压力降时，开关元件(10)将压力区(7)与流出区(9)连通，否则开关元件(10)阻断流出区(9)。杆(1)在压力弹簧(17)作用下可从缸(3)移出，并可通过将液压流体供入流入区(5)将杆(1)拉入缸(3)内。这种伺服马达特别适用于驱动例如在蒸汽动力设备中经常可见到应用的那种提拉式快速关闭阀(23)。

Description

用于快速关闭阀的伺服马达
本发明涉及一种用于沿轴线移动一根杆的伺服马达，它有一个液压传动装置和一个与液压传动装置在结构上统一的释放器，释放器可供入液压流体，并通过液压流体与传动装置相连，其中
a)传动装置有一个缸，一个与杆传力连接的活塞可滑动和密封地装在缸中，以及有一个与杆传力连接并作用在传动装置上的压力弹簧，杆在压力弹簧作用下可从缸移出，并可通过使液压流体供入传动装置将杆拉入缸内；
b)释放器有一个可供入液压流体的流入区；有一个压力区，传动装置与此压力区相连；有一个孔，流入区通过此孔与压力区连通；有一个流出区，液压流体可无压力地从流出区排出；以及，有一个开关元件，当从压力区到流入区产生正压力降时，开关元件将压力区与流出区连通，否则开关元件阻断流出区。
这类伺服马达由EP 0430089 A1可以得知。
本发明具体涉及一种用于快速关闭阀的伺服马达，这种快速关闭阀例如用在汽轮机中，汽轮机要求能够快速停车。实际上任何驱动产生电流的发电机的汽轮机都有这种要求，这无论在发电厂还是工业设施中。在化工设备中驱动压缩机等的汽轮机，通常也必须设置这类快速关闭阀以及配属于它们的伺服马达。
由DD263801 A1已知一种本文前言所述类型的用于快速关闭阀的伺服马达。其中，压力区由液压缸内的一个以活塞为界的区域以及通往开关元件(它是一块板)的一个管段构成，上述活塞与杆传力连接并可滑动地装在缸内。此板通过压力弹簧压在管段上并基本上封闭了此管段。板上制有一个孔，在板上部的流入区与在板下部的压力区通过此孔连通。一个围绕着上述管段的外部管段环绕着圆环形的流出区，当在流入区内的液压流体的压力减小以及从压力区到流入区产生正压力降，使板在液压流体作用下从压力区升起时，液压液体可以从流出区排出。
按DD 263801 A1的伺服马达的特点是，它可由唯一的一个液压流体的供给系统驱动。假若想打开其上连接有伺服马达的快速关闭阀，只要向流入区供入液压流体并在流入区中建立起压力就足够了。这一压力将板压在管段上并阻止在流出区内的液压流体流出；液压流体经板上的孔到压力区内，并在那里逐步升高压力，因此，被一个适当的压力弹簧压在其起始位置的活塞移到终端位置，并打开快速关闭阀。为了引起快速关闭，只要让供给系统中的压力降到足够的程度就行了；在这种情况下，板从管段处升起并打开流出区，因此液压流体基本上无压力地流出，活塞在压力弹簧的力作用下可回移到起始位置。此外，此伺服马达设置来用于操纵一个所谓冲击式阀，亦即是一个具有环形阀座和与之相配的阀锥的阀门，阀锥上面朝阀座的一侧固定有主轴，该主轴穿过阀座伸出；伺服马达必须这样连接在主轴上，即，使阀座位于阀锥与伺服马达之间。
此伺服马达不适用于操纵所谓的提拉阀，这种阀同样具有一个环形阀座和连接在主轴上的一个与之相配的阀锥，其中，主轴当然不穿过阀座伸出，而是在阀锥上背对阀座的一侧与阀锥相连；伺服马达这样连接在主轴上，即，使阀锥位于阀座与伺服马达之间。
提拉阀可使主轴远离流过已打开阀的流体；但对于一个冲击阀却不可能做到这一点。因为主轴始终要穿过被流体流过的阀座伸出。因此，与冲击阀相比，提拉阀通常提供了工作方面的优点。
本发明的目的是给出前言所述类型的另一种伺服马达，它尤其适用于与一个所谓的提拉式快速关闭阀连接。
为达到这一目的，设计了一个用于沿轴线移动杆的伺服马达，它有一个液压传动装置和一个与传动装置在结构上统一的释放器，释放器可供入液压流体，并通过液压流体与传动装置相连，其中
a)传动装置有一个缸，一个与杆传力连接的活塞可滑动和密封地装在缸中，以及有一个与杆传力连接并作用在传动装置上的压力弹簧，杆在压力弹簧作用下可从缸移出，并通过使液压流体供入传动装置可将杆拉入缸内；
b)释放器有一个可供入俯压流体的流入区；有一个压力区，传动装置与此压力区相连；有一个孔，流入区通过此孔与压力区连通；有一个流出区，液压流体可无压力地从流出区排出；以及，有一个开关元件，当从压力区到流入区产生正压力降时，开关元件将压力区与流出区连通，否则开关元件阻断流出区；
c)从杆起沿轴线看，释放器设在传动装置后面；以及
d)活塞作为在活塞与缸的端壁之间的一个可供入液压流体的压力腔的边界，杆穿过端壁移动，活塞被压力弹簧朝杆所在方向压，活塞上至少有一个孔，压力腔通过此孔与压力区连接。
这种伺服马达可设计为结构紧凑和基本上为圆柱形的部体。此外，将释放器安排在传动装置的后面有利于改进伺服马达的性能，尤其是在快速开闭时可达到的速度方面。
采用这种伺服马达，尤其可开发出现有技术中用于冲击阀的某种伺服马达所提供的优点。按本发明的伺服马达可比较容易操纵，因为只需要唯一的一个液压流体的供给系统，以及，它可用于提拉式快速关闭阀，也就是这样一种快速关闭阀：为了把它打开，关闭机构通过阀门主轴被拉起。这种快速关闭阀的优点是，用于提拉关闭机构的阀门主轴在有规则的工作期间，亦即在一种流体(例如蒸汽)流过快速关闭阀期间，不必直接遭遇这种流体；这意味着，只在与冲击阀快速关闭阀中的情况相比为小得多的范围内存在着因腐蚀或沉积带来损害的危险，此外，还避免了流动障碍，也就是没有因插入快速关闭阀内的阀门主轴造成的流动障碍。
在伺服马达中的开关元件最好是设在流入区中的一块板，它密封地贴靠在两个管段上，管段构成压力区和流出区的边界。
此板还具有另一个优点地制成有一个小孔的孔板；这样的设计可做到使释放器的结构特别紧凑。此板最好用另一个压力弹簧压在管段上，并因而使释放器有可能处于任意的空间位置。
压力腔与压力区之间的连接最好设计为一种长度可变的管子连接。这种管子连接尤其可由两个互相密封地插接的管段构成，其中，管段之一与固定的释放器连接，而另一个管段与运动的活塞连接。在与释放器连接的管段上最好放有曾提及作为开关元件的板。
压在活塞上的压力弹簧最好装在流出区内，使之在工作期间被液压流体润湿，并因而可在某种程度上防腐，此外也有利于伺服马达的结构紧凑性。
按另一种最佳改进结构，活塞具有一个伸入压力腔内的凸起，此凸起可埋入端壁的一个相应凹槽中，并互相留有间隙。这种尤其是涉及活塞的改进结构，显然可以在已提及的伺服马达的改进结构上再加上另一个优点。刚才所介绍的这种改进结构，在伺服马达释放时，可以使活塞在到达起始位置前不久被减速制动；这是因为当活塞的凸起埋入端壁的凹槽中时，在压力腔中构成了只能通过上面曾提及的间隙才能互相连通的腔，此时，液压流体必须从一个腔通过间隙排出，因此，根据间隙的大小和与此相应的液压流体流过此间隙时需克服的流动阻力，上述液压流体的排出只能以慢得多的速度进行。以此方式导致活塞在即将到达其起始位置前被减速制动，其结果是极大地有助于避免损坏伺服马达本身和与此伺服马达相连的阀或其他类似部件。所阐明的这种效果尤其可在活塞上至少有一个孔时获得，压力腔通过此孔与释放器的压力区连通，以及此孔横穿凸起。因此，在释放后液压流体从压力腔排出至少局部通过间隙进行，以提供所要求的减速制动效果。
伺服马达的每一项改进结构都特别适用于驱动一个阀，尤其是一个快速关闭阀。
伺服马达的每一项设计可尤其应用于引起快速关闭一个在蒸汽动力设备中的阀门，尤其是一个快速关闭阀。
应当注意，按本发明带有释放器的伺服马达的设计，决不仅仅限于专门作为驱动快速关闭阀的伺服马达。按本发明的伺服马达也决不排除进一步有能力在下列情况下使用：除了实施快速关闭外，伺服马达在利用释放器的情况下，有能力用于连续地和可控制地移动杆。
下面借助于附图进一步说明本发明的实施例。图中只表示了该实施例中的那些对于说明本发明为重要的构件；而那些对于说明本发明并不绝对有关的构件，图中为了简化而没有表示。其中尤其是没有表示可能需要的紧固件，例如螺钉。应能理解，为实施本发明，通过专家的判断和审察完全可以考虑到这些构件。此外，对附图也绝不提出要求等比例地用于一个具体的实施形式。
图1表示用于沿轴线2移动杆1的一个伺服马达，其中，杆1从缸3的端壁15伸出。压力弹簧17的力作用在一个活塞14上，活塞14可运动地装在缸3内并与杆1连接和可用压力弹簧17加载，在上述弹簧力作用下，杆1可从缸3移出，以及，通过将液压流体，尤其是液压油供入由缸3和活塞14构成的液压传动装置，可将杆1拉回缸3内。为此，在活塞14和端壁15之间设有一个其大小可以改变的压力腔16，此压力腔16通过活塞14与缸3的其他区隔开。压力腔16通过释放器4供入液压流体。
从杆1这边沿着轴线2看，释放器4设在传动装置3、14的后面。释放器4有一人流入区5，流入区5中可供入来自供给系统6的液压流体。为了更清楚地说明供给系统6的作用，图中表示了一台液压泵24，它可以将供给系统6中的液压流体置于某一定的压力之下，图中还表示了一个调整阀25，通过它在必要时可将液压流体从供给系统6放出，并因而降低供给系统6中的压力。为了将液压流体供入伺服马达，关闭调整阀25，因而可在流入区5中建立压力。通过这一压力，释放器4的开关元件，亦即板10被压在两个互相同心的管段11和12上。在内管段12的内部构成了压力区7，此压力区7通过孔板8，亦即板10上的孔8与流入区5连通。因此在流入区5中的压力升高时，在压力区7中的压力也升高。在内管段12和外管段11之间，有一个流出区9，液压流体可无压力地从此流出区9排出。在图1中表示了多种可能性的出口26，就是用来排出液压流体的。另一个压力弹簧13将板10压在管段11和12上，从而保证，在通常的情况下，两个管段11和12以及板10之间是有效密封的，图中对此没有详细表示。另一个弹簧13可设计为使伺服马达能在任何空间位置下工作。若现在液压流体从流入区5流入压力区7，则液压流体经内管段12和固定在活塞14上并可在内管段12上滑动的管段19，以及通过制在活塞14上的孔18，流入压力腔16。因此活塞14克服支承在缸3上的压力弹簧17的力，从端壁15处移开并因而将杆1拉入缸3内。在应用于快速关闭阀中时，在压力腔16内要建立的压力应确定为能使活塞14达到一个预先规定的终端位置。只要在流入区5中的压力完全保持常数，活塞14便维持在此终端位置。
当流入区5中压力降低时，由于孔8处的流动阻力较大，所以，从压力区7到流入区5形成了一个正的压力差，当流入区5中有足够高的压降时，在此正压力差作用下，板10克服另一个压力弹簧13的力(或者，在没有另一个压力弹簧13时，克服板10上作用的重力)，从管段11和12上抬起，并因而在压力区7和流出区9之间被释放连通。在当前的情况下，流入区5与流出区9也被连通这一事实只具有次要的意义。在板10抬起时，压力弹簧17便肯定将活塞14重新移向端壁15处于起始位置，并在这种情况下将液压流体通过孔18以及管段19和12送入流出区9。以此方式造成活塞14朝端壁15的一个突然的运动，杆1同样也突然从缸3移出。这样就可在最短时间内关闭一个快速关闭阀或类似装置。这一过程便称为释放器的“释放”。
由图1还可看出活塞14和端壁15的一项具体设计，在释放器4释放时，这项设计可使活塞14的突然运动减速制动。活塞14上有一个朝端壁15方向凸出的凸起20，它可以插入端壁15中的一个相应的凹槽21内，并互相留有一个较窄的间隙22。一旦发生了这种情况，则由于间隙22较高的流动阻力使液压流体的排出受到制约，因此，活塞14的突然运动在到达端壁15前不久被减速制动或阻挡。
图2表示伺服马达如何能与一个提拉式的阀23，尤其是一个快速关闭阀23连接的。图中没有表示伺服马达的缸3相对于快速关闭阀固定的装置。有关这一方面可参阅有关的专业资料。以局部的方式所表示的伺服马达的某些详细情况，与由图1可看出并用同样符号表示的详细情况一致，所以在这里再重新说明便是多余的了。伺服马达的杆1通过联轴节27与快速关闭阀23的阀门主轴28连接。此阀门主轴28插入快速关闭阀23内，并在其一端装有阀锥29，它可以封闭一个与之相应的阀座30。在快速关闭阀23全开时(通常便处于这一情况)，则阀锥29靠在支座31上，因此阀门主轴28便避免与流过快速关闭阀23的流体，尤其是蒸汽直接接触。阀锥29也不直接被流体绕流，因此可能只有很小的流动阻力，这对于避免损失是有利的。

Claims (12)

1.一种沿轴线(2)移动一根杆(1)的伺服马达，它有一个液压传动装置(3、14)和一个与液压传动装置(3、14)在结构上统一的释放器(4)，释放器(4)可供入液压流体，并通过液压流体与传动装置(3、14)相连，其中
a)传动装置(3、14)有一个缸(3)，一个与杆(1)传力连接的活塞(14)可滑动和密封地装在此缸(3)中，以及有一个与杆(1)传力连接并作用在传动装置(3、14)上的压力弹簧(17)，杆(1)在压力弹簧(17)作用下可从缸(3)移出，并通过使液压流体供入传动装置(3、14)可将杆(1)拉入缸(3)内；
b)释放器(4)有一个可供入液压流体的流入区(5)；有一个压力区(7)，传动装置(3、14)与此压力区(7)连接；有一个孔(8)，流入区(5)通过此孔(8)与压力区(7)连通；有一个流出区(9)，液压流体可无压力地从流出区(9)排出；以及，有一个开关元件(10)，当从压力区(7)到流入区(5)产生正压力降时，开关元件(10)将压力区(7)与流出区(9)连通，否则开关元件(10)阻断流出区(9)，其特征在于：
c)从杆(1)起沿轴线(2)看，释放器(4)设在传动装置(3、14)后面；以及
d)活塞(14)作为在活塞(14)与缸(3)的端壁(15)之间的一个可供入液压流体的压力腔(16)的边界，杆(1)穿过端壁(15)移动，活塞(14)被压力弹簧(17)朝杆(1)所在方向压，活塞(14)上至少有一个孔(18)，压力腔(16)通过此孔(18)与压力区(7)连接。
2.按权利要求1所述的伺服马达，其中，开关元件(10)是一块装在流入区(5)中的板(10)，它密封地压靠在两个作为压力区(7)与流出区(9)边界的管段(11、12)上。
3.按权利要求2所述的伺服马达，其中，板(10)上有孔(8)。
4.按权利要求2或3所述的伺服马达，其中，板(10)用另一个弹簧(13)压在管段(11、12)上。
5.按权利要求1所述的伺服马达，其中，活塞(14)通过一个长度可变的管子连接(12、19)与压力区(7)连接。
6.按权利要求5所述的伺服马达，其中，管子连接(12、19)由两个密封地互相插套的管段(12、19)构成。
7.接权利要求1，2或5中任一项所述的伺服马达，其中，压力弹簧(17)装在流出区(9)中。
8.按权利要求1，2或5中任一项所述的伺服马达，其中，活塞(14)上有一个插入压力腔(16)内的凸起(20)，凸起(20)可埋入端壁(15)的一个相应凹槽(21)内，并互相留有一个间隙(22)。
9.按权利要求8所述的伺服马达，其中，所述孔(18)槽穿所述凸起(20)。
10.按权利要求1，2或5中任一项所述的伺服马达，其中，此伺服马达与一个阀(23)连接。
11.按权利要求10所述的伺服马达，其中，所述阀(23)被设计成快速关闭阀。
12.按上述任一项权利要求所述的伺服马达被用于快速关闭一个在蒸汽动力设备中的阀(23)。
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