CN1473253A - 用于阀、尤其是用于透平阀门的调节机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于阀、尤其是用于透平阀的调节机构(1)，带有一根用于调节该阀开口位置(D)的阀杆(3)和一个为该阀杆(3)配置的驱动部件(5)。其中，该驱动部件(5)通过一个在施加应力过程中被施加一个预应力(Fv)的储能装置(7)与所述阀杆(3)这样耦合连接，使得该被施加应力的储能装置(7)在调节开口位置(D)时该预应力(Fv)保持不变。该调节机构(1)特别适用于一蒸汽透平或一燃气透平的阀门。在特别优选的结构中，该调节机构(1)具有一个一体地组装到阻尼活塞(27)中的液压阻尼装置(61)。该阻尼装置能对该阀门的终端位置起到可靠的缓冲作用，尤其在快速关闭的情况下。

Description

用于阀、尤其是用于透平阀门的调节机构

本发明涉及一种用于阀、尤其是用于透平阀门的调节机构，其带有一根用于调节该阀开口位置的阀杆和一个为该阀杆配置的驱动件。

一台透平、尤其是一台蒸汽透平通常具有相当数量的阀，其例如可以用作新汽阀、截止阀、旁通阀及快速关闭阀。对此，这些阀每一个的开口位置用于调节各自的材料流、气流或蒸汽流，且其开口位置例如可通过配属于各阀门的阀杆进行调节。这样一种阀杆是一个配属于该阀门的调节机构的组成部件。在这方面对调节机构、尤其是在调节力和调节速度方面提出了很高的要求。例如，为了该阀门的高可靠性要求该调节机构具有约200kN(千牛顿)的调节力和约100mS(毫秒)的调节时间，这尤其表现为快速关闭要求。

在此，该阀通常为油压驱动调节阀，其中所配属调节机构各自包括一个油压装置。为使调节机构、从而使阀运行，例如可以设有一个中央液压供给系统。然而，对于这样一种中央液压供给系统要求一个复杂且花费大的管道系统以满足应当可靠和具有备份的运行。为简化这样一种复杂的供给系统，欧洲专利申请公开说明书EP 0 040 732 A1和W.Kindermann、E.G.Egener和H.Termuehlen等人于1984年在芝加哥举办的美国动力会议(American Power Conference)上报告的论文“Compact Valve Actuator ControlSystem for Large Steam Turbines”中公开了分别具有一个非中央液压系统的蒸汽透平阀调节机构。这样一种调节机构的液压系统整体安装在一个位于阀壳上的结构紧凑的驱动块上，从而对该调节机构仅还要求一个电缆系统。由于采用油作为液压流体，在特别不利的情况下可能会使油着火，从而烧毁蒸汽透平。就防止烧毁而言，虽然可以采用难以燃烧的流体来作为液压流体。然而这种难以燃烧的液压流体成本高，且由于其与以矿物油为基础的液压流体相比稳定性差而要求相当费事的维修措施。

在德国专利申请公开说明书DE-OS 1 937 198中描述了一种在发电站、化工厂或类似企业中用于调节压力和/或流动介质量的调节阀。该调节阀具有一个在其上固定阀座的连杆。该连杆经一个可绕一中央支点旋转的梁与一电伺服马达耦合连接。这样一来，可对通过阀的流动介质的量进行调节。此外在该连杆上啮合着一复位弹簧。

欧洲专利申请公开说明书EP 0 230 849 A1给出了一种调节阀和一种截止阀。该阀具有一个可沿一轴移动的关闭件，该关闭件具有一个沿该轴延伸的活塞。该活塞设计成与另一根杆的纵向齿槽相接触的直齿齿条。通过另一根杆绕其杆轴的转动可实现该关闭体沿轴向移动。该另一根杆的转动是由一电动机借助此杆端部的齿啮合来实现的。

在德国专利申请公开说明书DE-44 46 605 A1中公开了一种用于蒸汽透平的阀，该阀具有一个带一设置在其上的阀锥体的阀杆。该阀杆由一个经一电磁离合器与其相连的电动机来驱动。为使该阀自动自闭合，该阀包括一盘形弹簧系统。该电磁离合器与一个螺纹套相连接，该螺纹套与一抗扭转地被导引的阀杆共同工作，从而沿轴向运动。该螺纹套为球螺纹套结构，从而其小间隙、弱摩擦地附加在该阀杆上。由于该阀杆抗扭地导引行进，即其在旋转螺纹套时仅沿轴向前进或后退，则不要求移动式的有效驱动。更确切地说，对此具一个双向电动机就足够了。当然，该电动机必须具有转矩保险，以便以这种方式来防止如在关闭阀时连接在阀杆上的阀锥体在置于与其相配的密封座(阀座)上时不受损害和不损伤密封座。

在国际专利申请公开说明书WO 98/13633中给出了一个用于一透平阀的调节机构，其开口位置可借助一根连杆进行调节，其中确保该阀在特别小的烧毁危险下无故障地运行。对此，为驱动该连杆设有一电动机。该连杆经一个齿轮齿条系统和一个电磁齿形离合器与电动机相连接。出于对该调节机构和随此对由其可驱动的阀的运行可靠性的考虑，在该国际专利申请公开说明书WO 98/13633中还在该连杆上设置了一个复位弹簧系统。该复位弹簧系统具有一个复位弹簧，该复位弹簧设置在壳体内，且作用在一个固定在该连杆上的压力板上。因此，该调节机构这样安排，使得该复位弹簧的弹簧力起到使该阀关闭的作用。该电动机在此起到为使该阀开启而克服该复位弹簧的弹簧力的的作用。

一个用于阀、尤其用于一透平阀的电磁调节机构在国际专利申请公开说明书WO 99/49250中给出。该调节机构具有一个连杆及一个用于驱动该连杆的电动机。该连杆和该电动机经一个传送装置相连接，通过此传送装置根据该连杆的轴向移动可产生一个变化了的转矩。该连杆与一个复位弹簧系统相连接。因此，该连杆在阀的关闭位置时已受到复位弹簧系统(其为阀盘形弹簧组)的复位力的加载。在调节机构处于开口位置时该复位弹簧系统还施加应力，且在该阀的开口位置时达到最大的复位力。因此，在对该阀的开口位置进行调节时，该调节机构必须类似于国际专利中请公开说明书WO 98/13633中所描述的那样为克服该复位弹簧系统相当大的复位力做功。

本发明要解决的技术问题是提供一种改进的阀门调节机构、尤其是透平阀的调节机构，它在小的烧毁危险条件下确保该阀无故障地可靠运行，而且以较小的力就可以对该阀的开口位置进行调节。

按照本发明，上述技术问题是这样解决的：一种用于阀、尤其是用于透平阀的调节机构包括一根用于调节该阀开口位置的阀杆和一个为该阀杆配置的驱动部件，其中该驱动部件通过一个在施加应力过程可被施加一个预应力的储能装置与该阀杆耦合连接，使得该被施加预应力的储能装置在调节开口位置时该预应力保持不变。

本发明是在下述认知的基础上得出的：在传统的带有可靠快速关闭系统结构的调节机构中借助一个与阀耦合连接的调节机构对阀开口位置的调节需要花费相当大的力。这是在于必须为克服一个弹簧、如一个阀门盘形弹簧组的复位力做功。在调节机构的开启运动中该弹簧是施加应力的，且在该阀的开口位置时其复位力最大。这要求配置一个具有相应功率的、驱动阀杆的驱动部件。通过这种对用于快速关闭系统的弹簧的调节过程和施加应力过程的刚性耦合，在正常改变或调节阀的开口位置时总是向阀杆施加一个通常很大、且变化的作用力。在此，所要求的调节力例如在开启时连续增加，在关闭时相应于弹簧特性连续减小。此外，在保持例如阀完全开启时的开口位置必须通过附加措施保持(最大的)复位力。这种阀的驱动部件以及与此驱动部件相关的离合部件、减速传动部件和电机部分布置得相当复杂。

与此相反，本发明的调节机构体现了一种在高运行可靠性条件下调节与此调节机构相配阀门的开口位置的全新途径。从上面所描述的公知结构的缺点出发，本发明调节机构的基本思路是将开口位置的调节过程与储能装置的施加应力过程相分开，从而使它们脱去关联。该驱动部件经一个在施加应力过程可被施加预应力的储能装置以这样的方式与阀杆耦合连接，使得被施加预应力的储能装置在调节开口位置时保持预应力不变。从而，对储能装置施加预应力以及调节该阀的开口位置设计成互不影响的独立过程。于是该储能装置可在阀完全关闭时被施加预应力，然后再借助配属于阀杆的驱动部件来调节阀的开口位置，而不影响储能装置的储能状态。

这样一来，调节开口位置所花费的力可有利地明显减少。尤其是在一次调节过程中的调节力由于与施加应力过程去耦合而基本不变。所述驱动部件及其他可能与该驱动部件相配置的驱动组件(如一齿轮传动机构和/或一电动机)可以专门针对调节过程的要求来设计。即通过将施加应力过程与调节过程去耦合，十分有利地第一次可实现有针对性地使驱动部件和可能的其他驱动组件与当时的过程相适配和进行相应设计。这例如可以通过将驱动部件设计成具有两个功率级来实现，即，对于施加应力过程有一个功率级、而对于调节过程则有一个通常更小的功率级。

在此，在本发明的一种优选结构中，在调节开口位置时为此所施加的调节力小于预应力。这样一来，在调节过程所花费的作用力明显减小了，由此在调节过程中的运动部件、如阀杆或驱动部件的机械负荷相应减小了。因此，这些部件和与其耦合连接的部件的磨损也同样明显变小，由此相应增长了调节机构和连接在该调节机构上的阀的寿命。通过减小在调节开口位置时所花费的作用力，相对于公知结构的调节机构可十分有利地实现一个相应更多的调节过程。

在另一种优选结构中，该驱动部件在预应力条件下与储能装置这样连接，使得该驱动部件与储能装置在调节开口位置时一起运动。通过这种结构，该储能装置十分有利地与驱动部件一起运动。由于该驱动部件在调节开口位置时带动阀杆，因此该阀杆的运动也与储能装置的运动同步。由此，在调节过程中的所有阶段可有利地全面支配动用该储能装置、尤其是储存在储能装置中的预应力。因而，在要求快速关闭阀的情况下，储存在储能装置中的预应力随时直接地可提供用于快速关闭。通过在调节开口位置时的同步运动，该储能装置整体运动，由此保持预应力不变。

为保持预应力不变，优选设有一个在施加应力过程中进行啮合的啮合件。在应力施加过程中，储能装置被施加一个预应力。此时，一个相应的势能存储在该储能装置中。通过该啮合件确保该储存的能量保存在那里，并可随时被提供给如快速关闭使用。为此，该啮合件在需要时可迅速被脱开，从而释放储存在储能装置中的势能供快速关闭使用。该啮合件的主要作用仅在于长时间地保存该储存在储能装置中的能量，从而确保在调节开口位置时可靠地运行。此外，通过该啮合件的精确设计和布置可十分有利地事先确定储能装置中的能量。此时，对于一个施加应力过程来说确定该啮合件在一个相应可预给的预应力时的啮合位置，并在结构上作出设计。

该啮合的啮合件优选保持至少约50％的预应力。在此十分有利的是该啮合件保持尽可能大份额的储能装置预应力。优选该啮合件保持该储能装置的全部预应力，从而该储能装置中全部储存的势能同时由啮合件可靠地保持。在这种情况下，可从该储能装置保持的预应力份额中精确地选择出一部份，与当时的结构情况以及那些为具体应用所需的快速关闭要求相适配。

在一个特别优选的结构中，设有一个可保持约50％以下预应力的释放装置。该释放装置的设置与啮合件相结合实现了既可特别有效地在储能装置中储存能量又可将这些能量释放出来。在此，十分有利地由啮合件保持大部分预应力，而释放装置保持相应较小部分的预应力。

通过该释放装置十分有利地可将存储在储能装置中的势能(例如取决于释放准则)释放出来。在此，该释放装置可以设计成该啮合件的一部分，或者与该啮合件相独立。借助此释放装置，例如可十分有利地触发一个与调节机构相连接的阀的快速关闭。在这种情况下，该释放装置释放了由其所保持的储存预应力部分，其中该释放出的能量可以用来触发整个储能装置的去应力过程。例如，可使啮合件松开，其中该啮合件从其啮合位置脱出来。这可以优选仅通过针对性地将要保持的预应力分配给该啮合件和释放装置来实现，此时例如基于一个预定的最大可承受的预应力来设计该啮合件。如果超过此最大值，则该啮合件松脱开，所述储存在该储能装置中的预应力在短时间内基本完全释放。

十分有利的是，通过对由啮合件和释放装置所保持的预应力进行份额分配，可以特别灵活地与该啮合件和释放装置各自的结构设计相匹配。通常，在此时啮合件保持预应力的大部分，而释放装置仅保持一小部分以用于触发释放。在此特别有利的是，通过合适地将预应力分配给啮合件和释放装置可灵活地调节释放准则。

该释放装置优选可用电磁方式、尤其是一个线圈来激活。在这种情况下，该释放装置通过磁通变化来释放储能装置中的预应力。在此，磁通的改变是指接通电磁场，或者选择断开电磁场。这尤其可借助一个线圈来实现，该线圈在闭合释放装置时，即在保持储能装置的预应力时可以带电流运行，或也可选择无电流运行。通过相应地改变磁通，该释放装置可按照要求以不同的方式激活。在一种特别优选的结构中该啮合件具有一个可挠曲的、尤其是有弹簧弹性的、用于与一啮合斜台作形状啮合配合的舌簧。在施加应力过程该啮合件的舌簧与啮合斜台相接触，其中该舌簧相对于啮合斜台运动。通过这种可挠曲的、尤其是有弹簧弹性的舌簧结构在舌簧和啮合斜台之间可产生一种特别高效的、施加有作用力的接触。为此，该啮合斜台具有一个相对于啮合件的舌簧例如为一斜面的接触面。从而在施加应力过程该舌簧沿着该斜面向上滑移，并在施加应力过程结束后嵌入其啮合位置，其中在啮合斜台和可挠曲舌簧之间形成形状啮合配合。在此，十分有利的是该啮合斜台设计为该驱动部件的一部分，其中在施加应力过程时该具有啮合斜台的驱动部件相对于具有舌簧的啮合件运动。在施加应力过程之后达到一个形状相配的啮合，其中带舌簧的啮合件停留在啮合位置，此时该调节机构的储能装置被施加一相应的预应力。在这种情况下，该可挠曲的舌簧可以由一种弹性材料、如由一种金属构成。在施加应力过程之后对阀的开口位置进行调节时储能装置的预应力保持不变。

优选设有多个沿啮合斜台周边夹紧该啮合斜台的舌簧。这样一来该啮合件可通过相当多的舌簧来达到多重保险。此外，沿其周边夹紧确保均匀啮合和保持预应力，其中十分有利的是在施加应力过程中舌簧和啮合斜台之间的相对运动时可实现沿其周边导引，类似于一轴在一轴套中那样。从而一个施加应力过程可以重复均匀地实现，以避免在一个单个的舌簧中或在一个舌簧和啮合斜台间接触面的一个区域中出现机械应力峰值。在此，多个舌簧优选基本同轴地围绕一个具有啮合斜台的驱动部件设置。通过对舌簧所作的附加对称设置，确保在施加应力过程、尤其在舌簧与啮合斜台形状配合啮合时特别均匀地接受负荷和分布负荷。此外，通过这种舌簧的对称设置可使储能装置得到一个特别均匀的预应力，其中通过这种导引而使运行十分可靠。

在另一种优选结构中设有一个局部由舌簧构成的、夹紧驱动部件的夹紧筐。在多个例如分别为一可挠曲的、尤其是有弹簧弹性的金属条或金属薄板的舌簧的情况，这些舌簧构成了夹紧筐或薄板条筐。该夹紧筐夹紧驱动部件，其中通过舌簧的可挠曲弹性性能向驱动部件施加了一个作用在垂直于夹紧筐和驱动部件间接触面的整个周边上的夹紧力。

通过该夹紧作用，该夹紧筐或薄板条筐特别有利地与驱动部件相连接。只要该驱动部件同时具有一个啮合斜台，一个夹紧力就会在施加应力过程、尤其在啮合位置起作用。在施加应力过程时，局部由舌簧构成的夹紧筐相对于啮合斜台、尤其相对于驱动部件运动，其中同时向储能装置施加了一个预应力。

在此，该夹紧筐或薄板筐优选由一弹性材料、例如由一金属板制成，将该金属板相应加工(如冲压)成舌簧或薄板条，再使其成形。

优选在该夹紧筐中设置一储存预应力的弹簧件，尤其是一盘形弹簧。还可以在该夹紧筐或薄板条筐中设有一个由盘形弹簧构成的系统，如一个所谓的盘形弹簧组。在夹紧筐内带有弹簧件的布置中无论在施加应力的过程还是在调节阀开口位置该弹簧件都被夹紧筐封闭起来。因此，在施加应力过程后该储存在弹簧件中的预应力在某种程度上可以说被封闭。该封闭或该夹紧可这样改变，使得在释放时、例如借助前面所述释放装置释放封闭的预应力、即储存在弹簧件中的弹簧力时，该夹紧松开，这样一来该弹簧件可以在短时间内被去应力。在此，该释放的弹簧通常能被用于将一个连接在调节机构上的阀门快速关闭。在这种情况下，借助该被去应力的弹簧件将阀杆在短时间内从一个开口位置送到关闭位置。在完成一个(正常)调节阀开口位置之前，例如出于操作可靠性原因将该弹簧件重新施加预应力，其中该阀优选停留在其关闭位置。在施加应力过程后可以通过那个包围在夹紧筐中被施加了预应力的弹簧件来完成对阀开口位置的调节而不改变弹簧件的预应力。尤其为使阀杆到达所希望的开口位置不需要施加作用力来克服弹簧件的复位力，因为该施加应力过程与调节过程(即调节开口位置)被去耦合。优选该夹紧筐的底部具有一个为对阀杆运动、尤其在对弹簧力去应力时的阀杆运动形成阻尼而设置的阻尼活塞。通过该阻尼活塞使其例如在快速关闭时(即该阀杆从一开口位置加速到关闭位置时)在达到终端位置有一个缓冲，而且例如在调节一个开口位置后在每次到达一个终端位置时也是这样。

在此十分有利的是，该阻尼活塞是该夹紧筐或薄板条筐的组成部分，从而该夹紧筐完成双重功能，即接纳施加预应力的弹簧件及在快速关闭情况所希望的对终端位置所起的阻尼作用。在此，该阻尼活塞可以在一个与该阻尼活塞相配的阻尼缸中移动，也可随此阻尼缸一起运动，其中该阻尼缸为起缓冲作用还充有阻尼流体或液压流体，如油。

其他对明显改善阻尼的特别优选结构可由下面详细描述的措施来实现：

在一个特别优选的结构中，在阻尼活塞中组装进了一个用于对终端位置起缓冲作用的液压阻尼装置。

在上述调节机构的设计结构中，该调节机构具有一个通过一个在施加应力过程中被施加预应力的储能装置、例如一个电机离合器与阀杆相耦合连接的驱动部件，在驱动部件和阀杆和一个连接在阀杆上的阀锥体或关闭件之间为一准刚性连接或准刚性耦合。当该驱动部件在触发快速关闭与阀杆分开时，该储能装置、例如一个被施加预应力的盘形弹簧组此时所释放的能量就使该阀杆和与其相连接的阀锥体沿关闭方向加速运动。在此，典型的关闭速度为4米/秒，或者通常超过此值。因此，在约10至20％的开启区域，比较有利地是设有一个能将关闭速度减小到例如0.5米/秒的液压阻尼，以便在很大程度上排除该阀杆、或更确切地说该阀锥体以一个可能伴随的损害撞击在阀座上。

在这种情况下，一体化地装入的液压阻尼装置证明对终端位置的阻尼作用是特别有利的。这种终端阻尼在带有阀锥体的阀杆落入阀座的瞬间消除了阀杆和弹簧件间的刚性耦合，阀杆的动能明显地减小。在此，通过一体化的结构设计，还附加地实现了一种特别紧凑的结构。组装有液压阻尼装置的该阻尼活塞与一阻尼缸共同作用，使调节机构甚至在快速关闭情况下也能实现一种特别可靠和持久的运行。

在特别优选的结构中该液压阻尼装置包括一个第一密封腔和一个与第一密封腔不同的第二密封腔，其中根据开口位置可分别向各密封腔输入或由各密封腔输出用于阻尼的液压流体、尤其是油。

在此，优选分别通过一个由于密封腔体积变化而引起的压差来实现液压流体的输入和输出。因此，提供一种受压差控制的一体式阻尼装置，该阻尼装置根据开口位置确保特别适配的阻尼。按照在一密封腔中的压力是大于还小于环境压力(其例如相应于在带有该阻尼装置的阻尼活塞和一包围该阻尼活塞的阻尼缸之间构成的中间腔中的液压流体的压力)针对该密封腔给出一个正压差或负压差。然后与此相应，将液压流体输入密封腔或从该密封腔中输出，尤其是挤压出。在此，为构成压差而利用密封腔的体积变化被证明是特别有利的，因为在一调节过程中根据该调节机构当时的开口位置可以用比较简单的方式实现体积变化。

为了使第一密封腔和第二密封腔在空间上隔开，优选设有一运动的操作控制板。通过此操作控制板，两密封腔在空间上彼此分开，其中例如第一密封腔沿调节机构关闭位置的方向设置，第二密封腔沿调节机构的开口位置方向设置。十分有利的是该可运动的操作控制板同时承担另一个功能，其居间促成密封腔的体积变化。为此该操作控制板直接或间接地与阀杆相连接或者耦接在阀杆上。

在优选的结构中至少在两密封腔之一上邻接一个液压节流件。从而十分有利的是，使液压流体仅仅经过或者基本上仅仅经过此节流件从涉及的密封腔流出成为可能。在此，通过该节流件的横截面可以事先确定液压流体(如油)流出量随时间的变化。此从节流件流出的油可以接纳在一个尽可能无压力的、例如在调节机构壳体内形成的收集室中。

在另一个优选结构中，在一密封腔中设置一可变形的密封件，通过该密封件的变形可改变该密封腔的体积。按照调节过程和调节位置，尤其是根据阀杆的运动方向，使该可变形的密封件变形，在此例如将其压紧或压扁。于是，与该可变形密封件相配的密封面相应地加大或减小了。这种经该密封件的变形而使有效密封面改变可直接地对所考虑的密封腔起作用。与此相应，该密封腔减小或增大。从而，在与可运动操作控制板的共同作用下能实现使当时另一密封腔作与所考虑的密封腔所处情况相反的变化，或者其体积相应地变大，即由于该结构上的低压而由液压流体充入到该密封腔，或者其体积相应变小，此伴随着将油从密封腔排出。在这种有利的结构中，例如在操作控制板的两侧各设有一密封件，其中为第一密封腔设置一第一变形密封件，为第二密封腔设置一第二可变形密封件。

优选设有一个可直接或可间接作用在密封件上和用于调节该密封件弹性的调节件，尤其是一调节螺栓。在此，该调节件可以例如向可变形密封件施加改变该密封件弹性的预应力。从而在密封腔中可实现的体积变化和随此起作用的压差是可调节的，这相应影响了所述一体地装入的液压阻尼装置的阻尼性能。

十分有利的是该调节机构为一蒸汽透平阀门的结构件。该调节机构用于其他透平机、例如一燃气透平中的阀门同样是可能的。基于对一个供给高压直到300巴、高温直到650℃的新蒸汽所设计的阀门和相应调节机构的要求，本发明的调节机构特别适合于在一蒸汽透平阀、尤其是在传送新蒸汽的蒸汽透平阀中采用。

但是，本发明设计的基本构思立即可应用于其他技术领域阀门的调节机构，例如作为化工设备中或一导送热的加压流体的管线中的附件。

下面结合附图详细描述的实施方式对本发明作进一步说明。附图仅示意地、未按比例给出，且出于清楚和帮助理解仅仅包含了一个调节机构中那些对说明来说是重要的部件。

图1到图4分别为一个示意描述的调节机构在不同调节状态时的纵剖图；

图5为图4所示调节机构沿与纵轴37相垂直的相交线V-V的断面图；

图6为与图5相类似的、图4所示调节机构的断面图，但带有另一种替换结构的夹紧筐(Klammerkorb)；

图7为图2所示调节机构的VII局部的详细视图，该调节机构带有一个一体地组装到阻尼活塞中的液压阻尼装置；

图8和图9分别为图3所示调节机构在施加了预应力的储能装置在调节开口位置时在VIII处的详细视图，该调节机构也带有一个一体地组装到阻尼活塞中的液压阻尼装置；

图10是对于图4中X处的详细视图，其中示出了在快速关闭触发后的所述一体地组装进入的液压阻尼装置。

相同的附图标记在各附图中表示相同的含义。

图1示出了一个阀、尤其是一透平阀的调节机构1的纵剖图。该调节机构沿着一纵轴37延伸，并且沿着该轴37具有先后紧随的一根用于调节图1未详细示出的阀的开口位置的阀杆3、一个储能装置7和一个驱动部件5。该驱动部件5、该储能装置7以及该阀杆3在这里至少部分设置在一个壳体29中。该储能装置具有一个弹簧件21，其中该弹簧件21由多个沿着纵轴37设置、彼此相邻的盘形弹簧23A、23B组装而成。该驱动部件5经储能装置7与阀杆3耦合连接。该储能装置7与阀杆3的耦合连接是通过一个在储能装置7的底部5上形成的阻尼活塞27来实现的。为此，该阀杆3与该阻尼活塞27相连接。该阻尼活塞27在沿纵轴37的一个轴向限制该储能装置。该储能装置7在其沿纵轴37与阻尼活塞27相对置的一端具有一个啮合件9。该啮合件9具有一个沿着平行于纵轴方向延伸的舌簧15。该舌簧15由一可挠曲的、尤其是有弹簧弹性的材料(如一种金属)构成。

该调节机构1的驱动部件5沿着纵轴37与该储能装置7的啮合件9相邻接。该储能装置7耦合在驱动部件5上是通过舌簧15与该驱动部件5的外表面45的接触来实现的。而驱动部件5与储能装置7的进一步耦合连接是经弹簧件21的压力表面47来实现的。在此，该压力表面47与该驱动部件5的一个沿纵轴37延伸的支杆49的外表面相接触。于是在需要时，如在施加应力过程，将一个沿纵轴37方向的作用力F经压力表面施加在该弹簧件21上。该驱动部件5具有一个生成在该驱动部件整个周边上的外表面45上的啮合斜台17。在那里，啮合件9与啮合斜台17彼此相邻接，其中沿着所施加的作用力F的方向观察该啮合件9位于该啮合斜台17之后。该啮合件9以舌簧15紧贴在该啮合斜台17的外表面45上，在那里形成一种形状配合啮合。该驱动部件5还具有一个包含一个线圈13的释放装置11。在这里，可向该线圈13施加一个电流。非整体设计的、带有一个与驱动部件5分开设置的释放装置11同样也是可能的。

沿着纵轴37，一个阻尼缸31与该阻尼活塞27相邻接，其中该阻尼缸31包围该阻尼活塞27，并形成一个间隙51。该阻尼活塞27沿着纵轴37相对于施加作用力F的方向处于一个止档位置或终端位置。该与阻尼活塞27相连接的阀杆3因此处于一个关闭位置53，此时一个连接在阀杆3上、在图1中未示出的闭锁部件(阀锥体)密封地坐落在一个与调节机构相连接的、同样也未在图1中未示出的阀的阀座中。通过将该阀杆3置于关闭位置53，由与该阀杆相配的透平阀进行调节的流体中断其流动。因此，在阀关闭时不对流体、例如一蒸汽透平的热蒸汽进行调节。在图1示出的调节机构1的调节状态该弹簧件21相当松弛。这种阀关闭和储能装置松弛的调节状态例如可以存在于调节机构1和该相应的阀完成快速关闭后的情况。

在完成快速关闭后，为将阀调节到一个开口位置，首先向一个可施加预应力的储能装置7施加预应力。向该储能装置施加预应力的过程在图2中作了详细说明，该图2示出了图1的调节机构1处于一种在储能装置7施加应力过程期间的调节状态。在施加应力过程向该储能装置7的弹簧件21施加一个预应力，此时经驱动装置5施加一个作用力F传送到该弹簧件21的压力表面47。通过此，该弹簧件21或构成该弹簧件21的盘形弹簧23A、23B共同受压。同时，该支杆49沿着作用力F的方向平行于纵轴37运动。随着该驱动部件5相对于该静止的储能装置7移动，该啮合件9的舌簧彼此弹性地向外弯或打开，其中该舌簧15在此相对运动中保持与该啮合斜台17相接触，且在作直线运动时基本上跟随着啮合斜台的外形。该啮合斜台17具有一个带有上升侧边和一沿着纵轴37与该上升侧边连接的下降侧边35的外形。该表面45沿着该上升侧边33和下降侧边35形成一个啮合件9(尤其是可挠曲、有弹簧弹性的舌簧15)的反作用表面。除了舌簧15外，该啮合件9还有另一个舌簧15A，其中无论是舌簧15还是舌簧15A在施加应力过程中沿着啮合斜台17被导向，于是沿一个与纵轴37相垂直的平面被张开。在再施加一个按弹簧件21的弹簧特性而增大的作用力F时，该施加应力的过程一直持续到两舌簧15、15A逐渐再沿着该啮合斜台7的下降侧边35相闭合地被导向，最后将啮合件啮合住，此时到达其啮合位置。随着最后到达其啮合位置(参见图3)，该施加应力过程结束，该储能装置7被施加了预应力Fv。同时，该调节机构1进入了调节状态，表示进入了可对与该调节机构相连接的阀的开口位置D进行调节的运行准备状态(运行调节)。在啮合位置，该啮合件9以可挠曲的、有弹簧弹性的舌簧15、15A与该啮合斜台17成形状啮合配合。于是，该啮合件9被啮合，其中该舌簧15、15A紧靠在释放装置11上。

在运行调节时、即储能装置7被施加了预应力Fv时调节机构1的工作原理在图3作了详细的说明。在运行调节时，该施加了预应力的弹簧件21被置于阻尼活塞27的底部25和驱动部件5的支杆49之间。在磁铁线圈13中由电流通过时，该释放装置11被激活。对于舌簧15、15A采用一种至少部分磁性材料的情况，该舌簧15、15A由该激活的磁铁线圈13吸引和保持。在此状态已接纳了该储能装置7已储存的弹簧能量，其中舌簧15、15A在其周边方向夹紧该啮合斜台17。这样一来，在一个相应数量的舌簧15、15A(参见图5和图6)时形成一个局部由舌簧15、15A构成的夹紧筐或薄板条筐19，其中该夹紧筐19包围驱动部件5。在该夹紧筐19中设置了储存了预应力Fv的弹簧件21。该驱动部件5经一个施加了预应力Fv的储能装置7与阀杆3这样耦合连接，使得在调节开口位置D时该施加了预应力的储能装置7中的预应力保持不变。与关闭位置53不同，在图3示出的调节机构1处于一个该阻尼活塞27沿纵轴37完全从阻尼缸31中移出的开口位置D。为调节或改变开口位置D，要求一个由驱动部件5传送来、且传递到储能装置7、从而传递到阀杆3上的调节力Fs、Fs′。利用一个沿纵轴37、且背离阻尼缸31方向的调节力Fs来加大开口位置D。利用一个与调节力Fs方向相反的、即沿纵轴37且朝向阻尼缸31方向的调节力Fs′来减小开口位置D。从而，通过调节开口位置D可以精确地对流过一个由调节机构1可进行操作的阀的流量进行调节。

对此，该储能装置7与驱动部件5这样连接，使该驱动部件5在预应力Fv条件下在调节开口位置时随着储能装置7一起运动。由于阀杆3与储能装置7的阻尼活塞27相连接，则阀杆3将跟随着由驱动部件5传送来的调节力Fs、Fs′。在调节开口位置D时，对此所施加的调节力Fs、Fs′小于预应力Fv。从而一个开口位置D的调节可以用一个比传统驱动小得多的调节力Fs、Fs′来实现。尤其按照本发明的构思，对储能装置施加预应力的过程与开口位置自身的调节是分开的，从而施加预应力过程和调节过程是彼此独立的。在调节开口位置D时保持施加在储能装置上的预应力不变，反之在传统的带有弹簧储能的调节运行中为调节一个开口位置必须要克服复位力作功。在这种情况下，一个开口位置与关闭位置一致，此时D＝0。

出于对调节机构、从而也对一个由该调节机构可操作的阀杆的运行可靠性的考虑，尤其是对一个蒸汽透平阀运行可靠性的考虑，该驱动部件5通过在施加预应力过程被施以预应力Fv的储能装置7与阀杆3相耦合连接。该储能装置包括弹簧件21，其中该被施加预应力的弹簧件21设置在夹紧筐19中，且作用在与阀杆3相固定的阻尼活塞27上，尤其是该预应力Fv作用在该阻尼活塞的底部25。对此，该调节机构1是这样布置的，使得该弹簧件21的弹簧力在必要时快速地关闭一个由该调节机构1可操作的阀。在这样一种关闭过程，该阻尼活塞27和阀杆3由于被去应力的弹簧件21加速而到达关闭位置53。这种所谓的快速关闭过程是通过释放装置11释放舌簧15、15A来达到的。为此，使通过释放装置11磁铁13的电流断路。通过释放，由于预应力使该啮合件9与啮合斜台17脱开，与整个夹紧筐19一起向着关闭位置方向加速。从而确保在电流中断和一个与此相关的对磁铁中止供电时自动关闭调节机构1和由其可驱动的阀(参见图4)。

在图4中示出该调节机构1在自动关闭后的调节状态。此调节状态基本上又相应于图1示出的带有去应力储能装置7、尤其带有去应力弹簧件21的调节机构1的调节状态。通过快速关闭，该阀杆3处于关闭位置53，且关闭一个配属于该调节机构1、在图4未示出的阀。为调节开口位置，首先重新向该储能装置7施加一个预应力Fv，为此，该作用力F平行于纵轴37施加在驱动部件5上。施加预应力的详细情况已在与图1有关内容部分作了详细的讨论。

为改善快速关闭过程中的阻尼性能，由阻尼活塞27和阻尼缸31形成的间隙51至少部分充有一种阻尼流体55。在此，该阻尼流体55例如是一种同时用来对设置在该调节机构1壳体29中运动部件进行润滑的液压油。作为补充，该阀杆相对于阻尼缸31和壳体29借助各自的密封件41、39来密封。密封件39、41阻止该阻尼流体55从间隙51及从壳体29流出。此外，该密封件39、41起到对阀杆3的导引作用，从而可均匀和重复地将该阀杆3调节到一个开口位置D，或在必要时例如在快速关闭时将其带到关闭位置。为了调节开口位置D，可以在驱动部件5上连接有其他驱动部件。例如这可以是一个传动齿轮箱和一个驱动该齿轮箱的电动机。在这种情况下该电动机提供转矩，该转矩通过一个例如多级齿轮箱(如一个锥齿轮传动装置)来操作驱动部件5(例如设计为循环滚珠驱动器)。从而一个电动机的转动运动被转换成该驱动部件5的直线运动。由于设有电动机，与该调节机构1一起要准备一个用于阀的电动调节机构。除了例举的循环滚珠驱动器外还可以考虑其他的驱动器、例如带有一个曲柄盘或一个偏心盘的驱动器来实现驱动部件5的直线运动。因而，本发明的设计可以与各种传动方式十分灵活地相匹配。此外，该调节机构1以十分有利的方式适用于各种阀。它可以应用蒸汽透平阀、燃气透平阀或工业装置(例如化学工业)中的配件，在那里要确保可靠精确地操作调节机构1。

为了说明夹紧筐19的可替换结构，在图5和图6中分别示出了一个沿图4所示调节机构1的V-V线的断面图。在那里，该断面与纵轴37相垂直，该断面平面由一个第一轴57和一个与该第一轴57相垂直延伸的第二轴59来形成。在图5中设有四个夹紧该驱动部件5的舌簧15、15A、15B、15C。该舌簧15、15A沿着第一轴57设置，而舌簧15B、15C沿着第二轴59设置。这里，该舌簧15与舌簧15A以及该舌簧15C与舌簧15B沿各自的轴57、59相对置设置，夹紧该驱动部件5。为此，每个舌簧15、15A、15B、15C与该驱动装置5的外表面45相接触，且向此外表面45施加一个夹紧力。

一个可替换的带有多个舌簧15、15A、15B、15C、15D、15E、15F、15G的结构在图6中示出。在那里，舌簧15A、15B、15C、15D、15E、15F、15G环绕该驱动部件5沿其周边方向同心对称设置。通过该对称设置可达到一种特别均匀的作用力分布和承受负荷，这样一来此具有舌簧15、15A、15B、15C、15D、15E、15F、15G的啮合件9在施加应力过程与该啮合斜台17实现特别好的啮合。此外，该夹紧筐19在施加应力过程相对于驱动部件5、尤其相对于该支杆49和该啮合斜台17作特别均匀的运动。

在图7中进一步描述了图2中VII处的详细情况，以示出该储能装置的施加应力过程。在施加应力过程中，向该储能装置7的弹簧件21施加一个预应力(参见图2)。如在图7中该局部细节图所示，为在阻尼活塞27实现一种特别有效的终端阻尼，成一体地设置了一个液压阻尼装置61。该液压阻尼装置61具有一个第一密封腔63A和一个与第一密封腔63A不同的第二密封腔63B。在那里，向该第一密封腔63A和该第二密封腔63B分别送入一种用于阻尼的、如油那样的液压流体65或可将该液压流体从密封腔63A、63B导出。为了使该第一密封腔63A与该第二密封腔63B在空间上彼此隔开，设有一块可运动的操作控制板67。该操作控制板与阀杆3固定连接，从而阀杆的运动可直接导致该操作控制板67运动。在该第一密封腔63A中设有一密封件71A，在第二密封腔63B中设有一密封件71B。密封件71A、71B是可变形的，即它们具有一定的弹性，例如可以作为O形断面橡胶密封环来实现。因而，在可运动操作控制板67运动时根据运动方向使密封件71A、71B变形。通过密封件71A、71B的变形，造成密封腔63A、63B体积改变。该液压流体65流入或流出第一密封腔63A和/或第二密封腔63B分别通过一个由密封腔63A、63B的体积变化而引起的压差来实现。在这里，压差是在各个所关注的密封腔63A、63B和一个环境压力之间形成。在这里，该环境压力例如是指在壳体29内的压力，其中压力梯度通过尖齿密封41在第一密封腔63A中形成。该第二密封腔63B由一个节流件69来限定，由其尺寸、尤其由其横截面可以随时精确确定该液压流体65进入第二密封腔63B或从该第二密封腔63B中流出的量。此外，该阻尼装置61具有一个调节件73，其例如可以以一个调节螺栓的形式来实现。通过该调节件73可事先将密封件71A、71B调节到具有一定的变形，由此影响该密封件71A、71B的弹性，从而影响阻尼性能。该可运动的操作控制板67大约中间对中地设置在阻尼活塞27中，且在两侧以形状啮合方式介于可变形的密封件71A、71B之间。

通过这种结构，一方面根据阀杆的直线运动使密封件71A、71B变形。如图7所示在密封件71B压缩的情况下，其有效的密封面积加大了，且该第二密封腔63B在其供液压流体使用的有效体积相应减小了。在该可运动操作控制板67的相对的另一侧上，该密封件71A、如一个O形断面橡胶密封环在该操作控制板67的所示调节过程松开了，与该密封件71A相应的第一密封腔63A相应地增大了，且依据调节所形成的压差使液压流体65充入到第一密封腔63A的低压区。该可变形的或弹性的密封件71A、71B的变形受到密封件71A、71B与阻尼活塞27接触的限制。该阻尼活塞27在某种程度上可以说包围了所述一体地装入的阻尼装置61，尤其是包围该操作控制板67以及设置在该操作控制板67两侧的配属于各自密封腔63A、63B的可变形密封件71A、71B。

在此，图7示出了该储能装置7被施加了预应力Fv、且阀处于关闭位置时的调节情况(参见对图2的讨论)。通常在蒸汽透平阀的应用中，其在结构上是这样配置的，使得所处的蒸汽压保持该阀关闭。

与此作比较，在图8和图9上分别示出了该调节机构1在打开过程的情况。根据表示这样一种调节过程的图3，图8示出了该调节机构1打开过程的开始状态。在那里，该调节机构1做功克服使该阀保持关闭的密封力。例如在应用于蒸汽透平中时该密封力是由蒸汽压所传送的密封力，这是由于蒸汽压施加在与阀杆3相配的、在图3中未进一步示出的阀锥体上所导致的。随着该调节机构1机械做功克服该密封力，该阻尼活塞27与位于第一密封腔63A中的密封件71A相接触。于是该阻尼活塞27使密封件71A变形，直到该阻尼活塞27与可运动操作控制板67相接触，即相贴靠。同时处于第二密封腔63B中的密封件71B松开，且不再密封该第二密封腔63B，这是由于该密封件71B与可运动操作控制板67相松开所致。这导致第二密封腔63B的体积增大。由于第二密封腔63B的体积增大使压力下降，即与环境出现压差，这起到了向第二密封腔63B进一步充填液压流体65的作用。

图9示出了基本上如图3中VIII处所示调节机构1调节状态的详细情况。因此，图9详细地示出了一个阀的开口位置，在此位置该调节机构1将阀杆3与阻尼活塞27一起沿纵轴37从该阻尼缸31移出。因而，该一体地装入的液压阻尼装置61同样与阻尼活塞27一起相应地沿纵轴37移出。在调节过程、即移出期间，该阀杆3以连接在其上的可运动操作控制板67成基本形状啮合方式保持在可变形的、尤其是弹性的密封件71A、71B上，同时被导引。此外，还设置了设计成尖齿密封的密封件39、41，通过此密封件使阀杆3密封，且对阀杆3进行导向。因此，在如图9所示的打开过程，无论是设置在第一密封腔63A的密封件71A还是在第二密封腔63B中设置在该操作控制板67对侧的密封件71B与该操作控制板67以及与一个密封腔63A、63B的由阻尼活塞27形成的限制表面处于接触位置。从而，两密封件71A、71B以一定的弹性应力被预紧在各自的密封腔63A、63B中，且由该操作控制板67和由该阻尼活塞27形成的限制表面夹紧。此时，该操作控制板67不与阻尼活塞27相接触，而基本上已由该可变形的密封件71A、71B保持在中间位置。通过这种结构可有利地起到这样的作用：那些可能在将调节机构1应用于一个蒸汽透平时由蒸汽流通过部分开启的阀所引起的、且传递到该调节机构1(尤其是该带有成一体阻尼装置61的阻尼活塞27)上而出现的振动，通过在密封腔63A、63B充填液压流体65(如液压油)以及通过弹性密封件71A、71B而被阻尼。

图10给出图4中X处的详细情况。这里，示出了该调节机构1在自动关闭或快速关闭后的调节状态。此调节状态基本上再次相应于图1中所示的、且已作过讨论的、带有去应力储能装置7、尤其是带有去应力弹簧件21的调节机构1的调节状态。通过快速关闭，该阀杆3处于关闭位置53(参见图4)，且将一个与该阀杆3相配属的、在图4和图10中未进一步示出的阀关闭。在快速关闭期间，该弹簧件21释放的势能使该阻尼活塞27沿纵轴37朝着关闭方向加速。

由于该加速质量的惯性，尤其是该阀杆3和与其相连接的、图中未进一步示出的阀锥体以及操作控制板67的质量惯性使得第二密封腔63B中的沿纵轴37背离关闭位置的密封件71B变形。在此，该变形是通过将该密封件71B夹紧在该操作控制板67和一由阻尼活塞27形成的限制该第二密封腔63B的限制表面之间来达到的。与此相反，在图10所示的调节状态，该第一密封腔63A中的密封件71A基本上没有应力，即没有相应的变形。随着第二密封腔63B中的密封件71B的变形，直接使第二密封腔63B的有效体积减小。此结果会将液压流体65从第二密封腔63B中挤出。然而该液压流体65可以如在图10中用相应箭头近似表示的那样仅经过液压节流件69离开第二密封腔63B。如果阀杆3在快速关闭时最后到达关闭位置53(参见图4)，则该阻尼活塞27和弹簧件21的质量惯性基于它们的动能首先还会使第二密封腔63B中的密封件71B变形。该变形在到达关闭位置53后通过阀杆3还会持续到该阻尼活塞27和操作控制板67相接触。直到两者相接触之前，液压流体65继续经液压节流件69从第二密封腔63B中排出。在此，该液压节流件69的尺寸尤其是该节流件的几何横截面确定了该流体流出量随时间的变化，从而确定了该阻尼装置61在此运行状态时的最终阻尼性能。此经液压节流件69从第二密封腔63B流出的液压流体65由一个基本上无压力的、未进一步详细说明的收集腔(例如由壳体29所限定的)来接收。因此，在触发快速关闭时，通过一体地组装在阻尼活塞27中的阻尼装置61对调节机构1起到一个明显改善的终端阻尼作用。如上所述，该阻尼装置尤其可以针对性地减小到达关闭位置53时的撞击能量。

Claims (20)

1.一种用于阀、尤其是用于透平阀的调节机构(1)，它带有一根用于调节该阀开口位置(D)的阀杆(3)和一个为该阀杆(3)配置的驱动部件(5)，其特征在于：所述驱动部件(5)通过一个在施加应力过程可被施加一个预应力(F_v)的储能装置(7)与所述阀杆(3)这样耦合连接，使得该被施加应力的储能装置(7)在调节开口位置(D)时该预应力(F_v)保持不变。

2.按照权利要求1所述的调节机构(1)，其特征在于：在调节开口位置(D)时为此所施加的调节力(F_s，F_s′)小于所述预应力(F_v)。

3.按照权利要求1或2所述的调节机构(1)，其特征在于：所述驱动部件(5)在预应力(F_v)条件下与储能装置(7)这样连接，使得该驱动部件(5)与所述储能装置(7)在调节开口位置(D)时一起运动。

4.按照权利要求1、2或3所述的调节机构(1)，其特征在于：为保持预应力(F_v)设有一个在施加应力过程时被啮合的啮合件(9)。

5.按照权利要求4所述的调节机构(1)，其特征在于：所述啮合的啮合件保持至少约50％的预应力(F_v)。

6.按照权利要求4或5所述的调节机构(1)，其特征在于：设有一个释放装置(11)，其保持最高约50％的预应力(F_v)。

7.按照权利要求6所述的调节机构(1)，其特征在于：所述释放装置(11)可用电磁方式、尤其借助一个线圈(13)来激活。

8.按照权利要求4至7中任一项所述的调节机构(1)，其特征在于：所述啮合件(9)具有一个可挠曲的、尤其是有弹簧弹性的、用于与一啮合斜台(17)形状闭合地啮合的舌簧(15，15A，15B)。

9.按照权利要求8所述的调节机构(1)，其特征在于：设有多个沿所述啮合斜台周边抱合夹紧该啮合斜台(17)的舌簧(15，15A，…15G)。

10.按照权利要求9所述的调节机构(1)，其特征在于：设有一个局部由舌簧(15，15A，…15G)构成的夹紧筐(19)，其中该夹紧筐(19)抱合夹紧所述驱动部件(15)。

11.按照权利要求10所述的调节机构(1)，其特征在于：在所述夹紧筐(19)中设置了一个存储预应力(F_v)的弹簧件(21)，尤其是一盘形弹簧(23A，23B)。

12.按照权利要求11所述的调节机构(1)，其特征在于：在所述夹紧筐(19)的底部(25)具有一个为对阀杆(3)运动、尤其在对弹簧件(21)去应力时的阀杆(3)运动形成阻尼而设置的阻尼活塞(27)。

13.按照权利要求12所述的调节机构(1)，其特征在于：在所述阻尼活塞(27)中一体地安装了一个起终端阻尼作用的液压阻尼装置(61)。

14.按照权利要求13所述的调节机构(1)，其特征在于：所述液压阻尼装置(61)包括一个第一密封腔(63A)和一个与第一密封腔(63A)区别开来的第二密封腔(63B)，其中根据开口位置可分别向所述密封腔(63A，63B)输入或从这些密封腔(63A，63B)中输出用于阻尼的液压流体(65)、尤其是油。

15.按照权利要求14所述的调节机构(1)，其特征在于：第一密封腔(63A)和第二密封腔(63B)中的所述液压流体的输入或输出分别通过一个由密封腔(63A，63B)体积变化而引起的压差来实现。

16.按照权利要求14或15所述的调节机构(1)，其特征在于：为从空间上将两密封腔(63A，63B)隔开，设有一个可运动的操作控制板(67)。

17.按照权利要求14、15或16所述的调节机构(1)，其特征在于：至少在所述密封腔(63A，63B)之一上邻接一个液压节流件(69)。

18.按照权利要求14至17中任一项所述的调节机构(1)，其特征在于：在一个密封腔(63A，63B)中设置一个可变形密封件(71A，71B)，通过该密封件的变形可改变该密封腔(63A，63B)的体积。

19.按照权利要求18所述的调节机构(1)，其特征在于：设有一个可直接或可间接作用在所述密封件(71A，71B)上的、用于调节该密封件(71A，71B)弹性的调节件(73)，尤其是一个调节螺栓。

20.按照上述权利要求1至19中任一项所述的调节机构(1)，其特征在于：其为一个蒸汽透平阀门的结构件。

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