CN106801629A - 一种汽轮机用速关阀油动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于狭小空间内的高压汽轮机用速关阀油动机。为了解决由于现有汽轮机用速关阀油动机的结构尺寸较大，而在狭小空间内使用存在安装和后期维护困难的问题，本发明公开了一种汽轮机用速关阀油动机。该汽轮机用速关阀油动机包括油动机、控制组件以及弹簧组件，弹簧组件位于油动机内部，控制组件与油动机的有杆腔连接，控制组件中设有蓄能器用于回收油动机内部的油液。本发明的汽轮机用速关阀油动机通过将弹簧组件内置于油动机内部，减小整个汽轮机用速关阀油动机轴向尺寸，提高其在狭小空间使用的便捷性，并且在弹簧组件推动活塞杆伸出时，通过蓄能器对油液进行快速回收，从而提高活塞杆的伸出速度，保证了对速关阀的快速关闭。

Description

一种汽轮机用速关阀油动机

技术领域

本发明涉及一种油动机，具体涉及一种适用于狭小空间内的高压汽轮机用速关阀油动机。

背景技术

目前，在汽轮机调节领域的高压DEH系统中，采用的现有汽轮机用速关阀油动机大多是图1所示的结构。该现有汽轮机用速关阀油动机1包括油动机11、液压阀组12以及弹簧组件13，其中液压阀组12与油动机11的缸体固定连接，弹簧组件13位于油动机11的外部且套设在活塞杆伸出端上。该结构的现有汽轮机用速关阀油动机1组装简单，可以由常规油动机11和弹簧组件13组装而成，并且通过选取大尺寸的弹簧，可以满足高压DEH系统中对速关阀快速关闭的特性要求，因此该结构的速关阀油动机被广泛应用汽轮机调节领域的高压DEH系统中。

但是，在安装空间小且要求采用高压DEH系统进行汽轮机调节控制的场合，采用上述结构的现有汽轮机用速关阀油动机1存在诸多不便。例如，在船用汽轮机的调节领域内，船用汽轮机主要用于轮船螺旋桨叶的驱动，因此用于驱动轮船螺旋桨叶的油动机通常需要安装在船舱底部的轮机舱间内。然而，对于一些小型的轮船来说，轮机舱内用于安装汽轮机组的空间本来就很小，一般只有5～6㎡，而且轮机舱的底面距离顶棚的高度尺寸小于1800mm。因此，在采用现有汽轮机用速关阀油动机1对汽轮机的速关阀进行控制时，由于现有汽轮机用速关阀油动机1的轴向尺寸较大，甚至达到了1520mm，这样不仅大大增加了前期在狭小的轮机舱内对现有汽轮机用速关阀油动机的安装难度，而且在完成现有汽轮机用速关阀油动机的安装后，轮机舱内的活动空间将大大减小，因此对后期进行轮机舱内设备的检修和维护也增加了极大的困难。

发明内容

为了解决由于现有技术的汽轮机用速关阀油动机的结构尺寸较大，而在狭小空间内使用存在安装和后期维护困难的问题，本发明提出来一种全新的汽轮机用速关阀油动机。该汽轮机用速关阀油动机，包括油动机、控制组件以及弹簧组件，所述控制组件包括电磁换向阀、卸荷阀、蓄能器以及第一单向阀和第二单向阀；所述电磁换向阀的进油口与压力油路连接，所述电磁换向阀的回油口同时与所述蓄能器和回油路连接，所述电磁换向阀的出油口同时与所述卸荷阀的控制油口，所述油动机的有杆腔以及保安油路连接；所述卸荷阀的进油口直接与所述油动机的有杆腔连接，所述卸荷阀的出油口同时与所述蓄能器和回油路连接；所述第一单向阀位于所述电磁换向阀出油口与所述油动机的有杆腔之间，油液通过所述第一单向阀流向所述油动机的有杆腔和所述卸荷阀的进油口；所述第二单向阀位于所述电磁换向阀出油口与保安油路之间，油液由所述电磁换向阀的出油口流向保安油路；所述弹簧组件位于所述油动机的无杆腔内，且所述油动机的无杆腔直接与回油路连接。

优选的，所述控制组件采用集成块结构，且所述蓄能器直接安装在集成块上。

进一步优选的，所述蓄能器采用皮囊式蓄能器，且所述蓄能器内预先充入0.2MPa的气压。

优选的，所述弹簧组件包括直径尺寸不同的两个弹簧，且两个弹簧的旋向相反。通过采用两个弹簧不仅可以防止发生共振现象，避免对所述油动机造成破坏，而且当其中一个弹簧发生断裂破坏时，弹簧组件还可以维持工作。此外，两个弹簧反向安装，可以避免发生折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内。

优选的，所述油动机的无杆腔由下缸盖、活塞以及缸筒组成，其中所述下缸盖上设有导向杆、台阶以及固定槽，所述导向杆与所述下缸盖垂直连接，所述台阶位于所述导向杆与所述下缸盖连接位置且高出所述下缸盖的端面，所述固定槽位于所述台阶的外侧且与所述台阶同轴设置；所述弹簧组件中的两个弹簧同轴套设在所述导向杆上，其中直径尺寸小的弹簧位于所述台阶上，直径尺寸大的弹簧位于所述固定槽内。

优选的，所述弹簧组件中两个弹簧的自由高度大于所述下缸盖和所述活塞之间的最大距离。

优选的，所述电磁换向阀的入油口设有阻尼。

优选的，所述控制组件还包括第三单向阀；所述第三单向阀位于所述控制组件与所述回油路连接的位置，用于防止回油路中的油液进入所述控制组件。

优选的，所述控制组件还包括两个截止阀；其中，第一截止阀位于所述电磁换向阀的入油口处，用于控制所述压力油路与所述电磁换向阀之间的油液通断；第二截止阀位于所述控制组件与所述油动机中有杆腔连接的位置，用于控制所述控制组件与所述油动机之间的油液通断。

优选的，该汽轮机用速关阀油动机包括两套所述控制组件，且沿所述油动机轴线所在平面对称分布在所述油动机的两侧。

与现有技术的汽轮机用速关阀油动机相比，本发明的汽轮机用速关阀油动机具有以下的有益效果：

1、本发明汽轮机用速关阀油动机，通过增加油动机的直径尺寸，将直径尺寸较大、轴向尺寸较小的弹簧组件内置于油动机内部。这样可以在弹簧组件保持较大的弹性回复力的前提下，大大减小了整个汽轮机用速关阀油动机的轴向尺寸，甚至可以将整个汽轮机用速关阀油动机的轴向尺寸控制在油动机的轴向尺寸范围内，从而提高汽轮机用速关阀油动机在狭小空间内进行安装操作的便捷性。

2、本发明汽轮机用速关阀油动机，通过采用对油动机进行单缸的油液控制方式与借助蓄能器进行油液回收的集成块结构设计相互配合。不仅可以减少控制组件中对油动机进行动作控制的元件数量，降低汽轮机用速关阀油动机的外形结构尺寸。而且在通过弹簧组件推动油动机动作时，配合蓄能器作为油动机内油液的回收装置，可以减少通过管路进行油液回收时的阻力和时间，从而在短时间内完成对油动机内部大量油液的回收工作，使油动机中的活塞杆在弹簧组件的回复力作用下快速完成伸出动作，从而保证对速关阀的关闭速度要求。

附图说明

图1为现有技术的汽轮机速关阀油动机的结构示意图；

图2为本发明汽轮机用速关阀油动机的液压原理图；

图3为本发明汽轮机用速关阀油动机的外形结构示意图；

图4为本发明中的油动机沿图3中F-F方向的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明中的技术方案进行详细介绍。

结合图2所示，本发明的汽轮机用速关阀油动机2包括油动机21、控制组件22以及弹簧组件23。其中，弹簧组件23位于油动机21内部，控制组件22与油动机21连接，这样通过控制组件22输出的油液压力与弹簧组件23的弹簧力进行相互比较，实现对油动机21的动作控制，从而带动速关阀进行开闭操纵。

结合图3和图4所示，油动机21包括下缸盖211、上缸盖212、缸筒213、活塞214以及活塞杆215。下缸盖211与上缸盖212分别位于缸筒213的下端和上端，活塞214位于缸筒213内，活塞杆215一端与活塞214固定连接，另一端穿过上缸盖212伸出至油动机21的外部与速关阀连接。其中，下缸盖211、缸筒213以及活塞214形成油动机21的无杆腔，上缸盖212、缸筒213以及活塞214形成油动机21的有杆腔。在本发明中，在活塞214的外圆周面上设有平行的三道安装槽，由上到下分别用于安装导向环、格莱圈和导向环，这样不仅可以将油动机21的有杆腔和无杆腔分隔为两个独立的密封腔，并且在两个导向环的作用下，可以提高活塞214沿缸筒213移动时的导向能力，保证油动机21工作的稳定性。此外，在下缸盖211上设有导向杆2111、固定槽2112以及台阶2113，用于安装和定位弹簧组件23，其中导向杆2111与下缸盖211垂直固定连接，台阶2113位于导向杆2111与下缸盖211连接位置且高出下缸盖211的端面，固定槽2112位于台阶2113的外侧且与台阶2113同轴设置。

弹簧组件23位于油动机21的无杆腔内，包括两个直径尺寸不同的弹簧，即大弹簧231和小弹簧232，并且两个弹簧的旋向相反。在本发明中，大弹簧231和小弹簧232同轴套设在导向杆2111上，其中大弹簧231的一端位于固定槽2112内，另一端与活塞214接触；小弹簧232的一端位于台阶2113上，另一端与活塞214接触。此外，大弹簧231和小弹簧232的自由高度大于下端盖211与活塞214之间的最大距离，这样使弹簧组件23在油动机21内始终处于压缩状态，从而避免弹簧组件23处于自由状态时，固定位置发生偏移而造成两个弹簧之间的相互干涉以及弹簧对缸筒213内壁的磕碰破坏，达到提高油动机21工作可靠性和使用寿命的目的。

结合图2和图3所示，控制组件22包括电磁换向阀221、卸荷阀222、蓄能器223以及第一单向阀2241和第二单向阀2242。其中，在本发明中，控制组件22采用集成块结构设计且蓄能器223直接安装在集成块上，这样不仅可以减小控制组件22的体积，而且可以缩短油液回流至蓄能器223的油路长度，从而降低油液回流的管路损失，提高油液回流速度。此外，在集成块上设有与其他装置连接的四个固定油口分别为：与油动机21中无杆腔连接的A口，与压力油路31连接的P口，与回油路32连接的T口以及与保安油路33连接的X口。

电磁换向阀221的进油口通过P口与压力油路31连接；电磁换向阀221的出油口同时与卸荷阀222的控制油口，A口以及X口连接；电磁换向阀221的回油口同时与蓄能器223的油口以及T口连接。其中，在本发明中，电磁换向阀221采用的是两位四通换向阀，且其中一个出油口始终处于关闭状态，同样根据元件的选型要求和集成块的设计要求，也可以选用两位三通电磁换向阀。卸荷阀222的进油口直接与A口连接，卸荷阀222的出油口同时与蓄能器223的油口以及T口连接。本发明中，蓄能器223采用皮囊式结构，并且在蓄能器223内预先充入0.2MPa的惰性气体，这样在通过蓄能器223对油动机21中的油液进行快速回收时，可以避免高流速、高压力的油液对蓄能器223内的皮囊造成冲击破坏。第一单向阀2241位于电磁换向阀221的出油口与A口之间，使得油液可以由电磁换向阀221的出油口流向A口和卸荷阀222的进油口，但不能由A口和卸荷阀222的进油口流向电磁换向阀221处，从而避免从油动机21中流出的高速高压油液对电磁换向阀221造成冲击破坏。第二单向阀2242位于电磁换向阀221的出油口与X口之间，这样只有当第二单向阀2242的出油口油液压力大于进油口油液压力时，从电磁换向阀221的出油口流出的压力油才能进入油动机21内，否则油液通过第二单向阀2242直接流入保安油路33内。

此外，控制组件22还包括第三单向阀2243。第三单向阀2243位于T口处，用于防止控制组件22内部出现低压时，回油路32中的油液倒吸入至控制组件22的内部。另外，在电磁换向阀221的进油口处设有阻尼225，对进入电磁换向阀225的压力油进行稳压处理，从而避免在压力油路31中的压力油出现剧烈压力变化时，振荡的压力油对电磁换向阀221造成破坏，以及对油动机221控制的稳定性造成影响。

优选的，在控制组件22中还设有两个截止阀，以便于在对控制组件22进行拆装和维护时，将进出控制组件22的油液切断。其中，第一截止阀2261位于控制组件22的P口处，用于控制压力油路31与电磁换向阀221之间的油液通断；第二截止阀2262位于控制组件22的A口处，用于控制控制组件22与油动机21之间的油液通断。

优选的，结合图2和图3所示，在本发明中设有两套控制组件22，并且两套控制组件22通过采用集成块的结构形式，沿油动机21轴线所在的平面对称固定在油动机22的左右两侧。这样在不提高汽轮机用速关阀油动机2轴向尺寸的前提下，将通过控制组件22进入和回收油动机21内油液的能力提高一倍，尤其是提高了汽轮机用速关阀油动机2对速关阀进行关闭操作时的响应速度。

此外，在控制组件22上还设有两个扩展接头，其中一个位于A口处，另一个位于第一单向阀2241和第二单向阀2242之间。在本发明中，这两个扩展接头设置为快速测压接头，用于分别检测进入油动机21中有杆腔的油液压力和电磁换向阀221出油口的油液压力。

结合图2和图4所示，本发明的汽轮机用速关阀油动机2对速关阀进行开闭操作的工作原理如下：

在采用本发明的汽轮机用速关阀油动机2对速关阀进行开闭操作时，首先将与保压油路33外接的危急遮断器处于关闭状态，从而使第二单向阀2242处于关闭状态。这样通过电磁换向阀221的出油口输出的油液才能进入油动机21的有杆腔，对油动机21的活塞杆215进行伸缩控制。

对速关阀进行开启操作时，将电磁换向阀221处于失电状态，使电磁换向阀221的进油口与出油口连接，回油口关闭。此时，压力油路31内的压力油通过P口进入控制组件22，经过电磁换向阀221后，一部分压力油直接进入卸荷阀222的控制油口，另一部压力油经过第一单向阀2241后进入卸荷阀222的进油口和油动机21的有杆腔。此时，卸荷阀222中控制油口端的油液压力等于进油口端的油液压力，但控制油口端的面积大于进油口端的面积，因此控制油口端的作用力大于进油口端的作用力，卸荷阀222处于关闭状态。这样压力油路31内的压力油通过电磁换向阀221后，全部进入油动机21的有杆腔，用于克服无杆腔中弹簧组件23的弹簧力，推动活塞杆215向下运动，从而带动速关阀进行开启操作。

当对速关阀进行快速关闭操作时，即要求活塞杆215进行快速伸出。将电磁换向阀221得电，使电磁换向阀221的进油口关闭，出油口与回油口连接。此时，位于卸荷阀222控制油口端的压力油通过电磁换向阀221流入蓄能器223内，同时由于第一单向阀2241的存在，使油动机21和卸荷阀222进油口端的压力油维持高压状态。这样在卸荷阀222的控制油口端和进油口端产生压力差，将卸荷阀222打开，接通卸荷阀222的进油口和出油口，使油动机21有杆腔内的压力油通过卸荷阀222快速回流至蓄能器223内，完成对油动机21内油液的快速回收，使活塞杆215在弹簧组件23的作用力下，快速向上伸出，完成速关阀的关闭操作。

Claims (10)

1.一种汽轮机用速关阀油动机，包括油动机、控制组件以及弹簧组件，其特征在于，所述控制组件包括电磁换向阀、卸荷阀、蓄能器以及第一单向阀和第二单向阀；所述电磁换向阀的进油口与压力油路连接，所述电磁换向阀的回油口同时与所述蓄能器和回油路连接，所述电磁换向阀的出油口同时与所述卸荷阀的控制油口，所述油动机的有杆腔以及保安油路连接；所述卸荷阀的进油口直接与所述油动机的有杆腔连接，所述卸荷阀的出油口同时与所述蓄能器和回油路连接；所述第一单向阀位于所述电磁换向阀出油口与所述油动机的有杆腔之间，油液通过所述第一单向阀流向所述油动机的有杆腔和所述卸荷阀的进油口；所述第二单向阀位于所述电磁换向阀出油口与保安油路之间，油液由所述电磁换向阀的出油口流向保安油路；

所述弹簧组件位于所述油动机的无杆腔内，且所述油动机的无杆腔直接与回油路连接。

2.根据权利要求1所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，所述控制组件采用集成块结构，且所述蓄能器直接安装在集成块上。

3.根据权利要求2所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，所述蓄能器采用皮囊式蓄能器，且所述蓄能器内预先充入0.2MPa的气压。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，所述弹簧组件包括直径尺寸不同的两个弹簧，且两个弹簧的旋向相反。

5.根据权利要求4所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，所述油动机的无杆腔由下缸盖、活塞以及缸筒组成，其中所述下缸盖上设有导向杆、台阶以及固定槽，所述导向杆与所述下缸盖垂直连接，所述台阶位于所述导向杆与所述下缸盖连接位置且高出所述下缸盖的端面，所述固定槽位于所述台阶的外侧且与所述台阶同轴设置；所述弹簧组件中的两个弹簧同轴套设在所述导向杆上，其中直径尺寸小的弹簧位于所述台阶上，直径尺寸大的弹簧位于所述固定槽内。

6.根据权利要求5所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，所述弹簧组件中两个弹簧的自由高度大于所述下缸盖和所述活塞之间的最大距离。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，所述电磁换向阀的入油口设有阻尼。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，所述控制组件还包括第三单向阀；所述第三单向阀位于所述控制组件与所述回油路连接的位置，用于防止回油路中的油液进入所述控制组件。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，所述控制组件还包括两个截止阀；其中，第一截止阀位于所述电磁换向阀的入油口处，用于控制所述压力油路与所述电磁换向阀之间的油液通断；第二截止阀位于所述控制组件与所述油动机中有杆腔连接的位置，用于控制所述控制组件与所述油动机之间的油液通断。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的汽轮机用速关阀油动机，其特征在于，该汽轮机用速关阀油动机包括两套所述控制组件，且沿所述油动机轴线所在平面对称分布在所述油动机的两侧。