CS202919B1 - Device for the control of hydraulic regulations elements - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA (19) POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ ,202919 (11) (BIJ (22) Přihlášeno 12 02 79(21) (PV 917-79) (51) Int. Cl.3 G 05 D 9/02 G 05 B fi/00 (40) Zveřejněno 30 05 80 ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (45) Vydáno 15 11 82 (75) Autor vynálezu ALTMANN JOSEF ing., DOMAŽLICE a ROTH ZDENEK ing., PLZEŇ (54) Zařízsní k ovládání hydraulických regulačních prvků 1

Vynález se týká zařízení k ovládání hyd-raulických regulačních prvků, vhodného ze-jména pro ovládání zdvihu regulačních ven-tilů ve smyčce regulace úrovně hladin kon-denzátu v ohřívácích regeneračního systé-mu parní turbiny. V technické praxi, kde je požadován vý-konový výstup z koncových, neboli akčníchčlenů regulačních smyček, je běžně použí-ván hydraulický akční člen s převodníkems proporcionální relací: vstupní tlakový sig-nál — výkonový zdvih akčního členu. Příkladem na extrémně přesnou a dyna-micky náročnou variantu tohoto principu jenapříklad akční člen s proporcionálním pře-vodníkem, který ovládá zdvih regulačníchnebo záchytných ventilů parní turbiny. Ji-ným provedením silového, respektive výko-nového výstupu z regulační smyčky s obvyk-le menšími nároky na rychlost regulace mů-že být například akční člen s řízeným elekt-rickým motorem, který otáčí šroubem nebomaticí akčního členu a tím generuje na zá-kladě vstupního elektrického signálu zdvihvřetene akčního členu. Dalším příkladem jehydraulický akční člen bez výkonového pře-vodníku, který je používán v případech, kdynejsou kladeny velké nároky na sílu a ve-likost zdvihu akčního členu, a je-li k dispo-zici dostatečně silný hydraulický signál, po- 2 stačující k přímému ovládání akčního čle-nu.

Uvedená principiální řešení akčních čle-nů mají některé nedostatky. Společným azákladním nedostatkem těchto řešení je dy-namická proporcionální relace při zpraco-vání vstupního, at již hydraulického neboelektrického řídicího signálu na veličinu vý-stupní, to znamená na zdvih akčního členu.V případech řešení s hydraulickým akčnímčlenem s proporcionálním převodníkem, kte-rý je užíván pro vyvození zdvihu regulač-ních nebo záchytných ventilů parní turbiny,má proporcionální závislost mezi zdvihemakčního členu a zpětnou vazbou vyvozenýmzdvihem převodníku za následek značnouzávislost rychlosti zdvihu akčního členu nanapájecích tlacích nebo průtočných průře-zech převodníku.

Pro řešení akčního členu s řízeným elekt-rickým motorem a převodem rotačního po-hybu na pohyb posuvný jsou typické nepří-jemné časové prodlevy, poplatné rozběho-vým časům elektrickému motoru, nebo v pří-padě akumulace energie v setrvačníku u za-řízení se stále rotujícími hmotami značnásložitost a náročnost převodu rotačního po-hybu na zdvih vřetena akčního členu v re-laci se vstupním elektrickým řídicím signá-lem. Řešení, při kterém je k dispozici výko- 2 0 2 91a 202819 nový, tzv. silný zdroj ovládacího tlakovéhosignálu pro akční člen regulační smyčky jeprincipiálně nejjednodušší, ale vyžaduje prodosažení požadovaných dynamických vlast-ností hydraulického obvodu mnohý značnýenergetický příkon i v případě, že vlastníregulační smyčka je v ustáleném stavu, tzn.,že zdvih akčního členu je konstantní v čase.

Uvedené nevýhody podstatně omezuje za-řízení k ovládání hydraulických regulačníchprvků, jehož podstata spočívá v tom, žev plášti akčního členu je nad pružinou umís-těn píst, pevně spojený s pístnicí, kdežto dokrytu převodníku je pevně vloženo rozvá-děči pouzdro a v něm jsou umístěna sou-středně a suvně do sebe vložená pouzdra,a to pouzdro přímé vazby a pouzdro zpětnévazby. Nad pouzdrem přímé vazby a též nadpouzdrem zpětné vazby je upevněn horní těs-nicí kroužek a pod pouzdrem zpětné vazby jeumístěn, dolní těsnicí kroužek, kdežto podpouzdrem přímé vazby vybíhá osazení rozvá-děcího pouzdra, přičemž dolní těsnicí krou-žek se opírá o kryt a je o něj opřena pružinapřímé vazby, protějším koncem opřenáo pouzdro přímé vazby. Na stavitelné maticije upevněna horní pružina zpětné vazby,zdola umístěna na dně pouzdra zpětné vazbya na horní ploše pístu spočívá spodní pru-žina zpětné vazby, opřená protějším kon-cem o dno pouzdra zpětné vazby. Horní plo-cha pouzdra přímé vazby tvoří dno tlakovékomory, vytvořené v rozváděcím pouzdře,pouzdro zpětné vazby vytváří horní válco-vý prostor a spodní válcový prostor, vzájem-ně spojené kanálem zpětné vazby, opatře-ným jehlovým ventilem. Přitom tlaková ko-mora je spojena kanálem s potrubím řídi-cího tlaku, kdežto v rozváděcím pouzdře jevytvořen napájecí kanál, umístěný proti pře-pouštěcímu kanálu, vytvořenému v pouzdřepřímé vazby. Pod tímto přepouštěcím kaná-lem je vytvořen spodní kanál, připojený kespojovacímu potrubí, jehož druhý konec jepřipojen ke vstupnímu kanálu, vytvořenémuv plášti pod pístem. V podstatě proti tomu-to vstupnímu kanálu je vytvořeno odpadnípotrubí. Plášť akčního členu je pevně spo-jen s krytem převodníku, přičemž plášťakčního členu je opatřen dnem s otvorempro pístnici, kdežto kryt převodníku je opat-řen uzávěrem se zaslepením.

Jeden příklad praktického provedení vy-nálezu zařízení k ovládání hydraulických re-gulačních prvků je znázorněn na připoje-ném výkresu'.

Podle něj sestává zařízení ze dvou vzá-jemně spolu spojených částí, a to z akčníhočlenu 2 a z lineárního proporcionálně deri-vačního převodníku 1, který bude dále ozna-čován jen jako převodník 1.

Akční člen 2 je vytvořen z pláště 20, donějž je vložen píst 21 podepřený pružinou23 a pevně spojený s pístnicí 22, která pro-chází vnitřkem pružiny 23. Zdola je akčníčlen 2 uzavřen dnem 24, opatřeným otvo- rem pro pístnici 22, kdežto shora je zakrytkrytem 10 převodníku 1. Převodník 1 je vytvořen z řečeného kry-tu 10, v němž je soustředně umístěno roz-váděči pouzdro 12, v němž jsou dále suvněa soustředně umístěna další dvě pouzdra 13,14, a to pouzdro 13 přímé vazby a pouzdro14 zpětné vazby. Posuv pouzdra 14 zpětnévazby je vymezeii shora horním těsnicímkroužkem 18 a zdola dolním těsnicím krouž-kem 19. Posuv pouzdra 13 přímé vazby jeshora omezen nákružkem horního těsnicíhokroužku 18 a zdola vnitřním osazením roz-váděcího pouzdra 12, které je pevné a jesevřeno- horním a dolním těsnicím krouž-kem 18, 19. Dolní těsnicí kroužek 19 se svouspodní plochou opírá o vnitřní mezikruhovývýstupek spodní části krytu 10 a nese pru-žinu 15 přímé vazby, která se protějším kon-cem opírá o opěrný kroužek 150, dosedajícína vnitřní osazení rozváděcího. pouzdra 12.Kryt 10 je shora uzavřen zaslepením 110,které svým osazením vtlačuje dovnitř hornítěsnicí kroužek 18, a které je také opatře-no dříkem se závitem, na němž se pohybujestavitelná matice 105. Tato stavitelná mati-ce 105 má na svém vnějším povrchu vytvo-řenu šroubovicovou drážku pro horní pru-žinu 16 zpětné vazby, která se zdola opíráo horní plochu dna pouzdra 14 zpětné vaz-by. Na horní plochu pístu 21 dosedá spod-ním koncem spodní pružina 17 zpětné vaz-by, která se svým horním koncem opíráo spodní plochu dna pouzdra 14 zpětné vaz-by. Tvoří tak spojovací prvek mezi akčnímčlenem 2 a převodníkem 1.

Horní plocha pouzdra 13 přímé vazby tvo-ří pohyblivé dno tlakové komory 111, vytvo-řené v rozváděcím pouzdře 12. Svršek tétotlakové komory 111 je spojen kanálem 114řídicího tlakového signálu PŘ, vytvořenýmv uzávěru 11, s potrubím řídicího tlaku PŘ.Svislý válcový otvor podél osy převodníku1 je rozdělen pouzdrem 14 zpětné vazby nahorní válcový prostor 106 a spodní válcovýprostor 107, který se ve své spodní části kó-nicky rozšiřuje směrem k pístu 21. Oba tytoprostory 108, 107 jsou vzájemně propojenykanálem 102 zpětné vazby, vytvořeným vestěně krytu 10. Kónická část spodního vál-cového prostoru 107 je tak spojena s vrchníčástí horního válcového prostoru 106. V blíz-kosti kónické části spodního válcového pro-storu 107 je do kanálu 102 zpětné vazbyvložen jehlový ventil 104. V rozváděcímpouzdře 12 je vytvořen napájecí kanál 115,který je připojen k nezakreslenému napá-jecímu zdroji o výstupním tlaku PN. Tentonapájecí kanál 115 je umístěn v podstatěproti přepouštěcímu kanálu 121, vytvořené-mu ve stěně pouzdra 13 přímé vazby. Podtímto přepouštěcím kanálem 121 je vytvo-řen také spodní kanál 112, který směřujek odpadnímu kanálu 103, vytvořenému v roz-váděcím pouzdře 12. Na tento odpadní ka-nál 183 je připojeno spojovací potrubí 108,

Claims (1)

1. 5 jehož druhý konec je napojen na vstupníkanál 109, vytvořený ve stěně pláště 20v prostoru pod pístem 2.1. Na opačné stra-ně vychází;?;.prostoru pod pístem 21 odpad-ní potrubí 101. Činnost zařízení podle vynálezu je zřejmáz přiloženého výkresu, kde . je znázorněnospojení akčního.;členu 2 s lineárním propor-cionálně derivačním převodníkem 1, a tov horní krajní poloze. Při kladné.změně tla-kového signálu PŘ, který je kanálem 114přiveden do tlakové komory 111, je poruše-na dosavadní silová rovnováha mezi silou,vyvozenou stávajícím řídicím tlakovým sig-nálem PŘ·na horní plochu pouzdra 13 pří-mé vazby a silou, vyvozenou pružinou 15.přímé vazby. V tomto případě se pouzdro13 přímé vazby začne pohybovat směremdolů. V okamžiku, kdy spodní hrana pře-pouštěcího,kanálu 121, který je napájecímkanálem 115 připojen ke zdroji napájecíhotlaku PN, odkryje průtočný průřez u kanálu113 v pouzdře 14 zpětné vazby, začne dospodního válcového prostoru 107 natékat nazákladě tlakové diference mezi napájecímtlakem PN a stávajícím tlakem Pi ve spod-ním válcovém .prostoru 107 pracovní kapa-lina. Plnění spodního válcového prostoru 107způsobí rychlý, nárůst tlaku Pi v tomto spod-ním válcovém prostoru 107 a píst 21 akční-ho členu 2 se vlivem porušené silové rovno-váhy mezl· silou vyvozenou přírůstkem tlakuPi na horní plochu pístu 21, silou pružiny 23akčního členu 2 a silou spodní pružiny 17zpětné vazby začne posouvat směrem dolů.Pohybem pístu 21 se začne prodlužovat spod-ní pružina ,17 zpětné vazby a klesá síla, kte-rou spodní pružina 17 zpětné vazby tlačilana spodní plochu pouzdra 14 zpětné vazby.Silová výslednice, daná rozdílem mezi tlač-nou silou horní pružiny 18 zpětné vazby azmenšenou tlačnou silou spodní pružiny 17zpětné vazby začne posouvat pouzdro 14zpětné vazby, ale rychlost tohoto pohybu atím i rychlost uzavírání průtočného průře-zu mezi přepouštěcím kanálem 121 a kaná-lem 113 v pouzdře 14 zpětné vazby je de-terminována intenzitou průtoku pracovníkapaliny ze spodního válcového prostoru PŘEDMĚT Zařízení k ovládání hydraulických regu-lačních prvků obsahující převodník a akčníčlen, vyznačené tím, že v plášti (20) akční-ho členu (2) je nad pružinou (23) umístěnpíst (21), pevně spojený s pístnicí (22),kdežto do krytu (10) převodníku (1) je pev-ně vloženo rozváděči pouzdro (12) a v němjsou umístěna soustředně a suvně do sebevložená pouzdra (13, 14), a to pouzdro (13)přímé vazby a pouzdro (14) zpětné vazby,a nad pouzdrem (13) přímé vazby a takénad pouzdrem (14) zpětné vazby je upev-něn horní těsnicí kroužek (18) a pod pouzd- 107 kanálem 102 zpětné vazby přes hydrau-lický o'dpor jehlového ventilu 104 do horní-ho válcového prostoru 106 nad pouzdro 14zpětné vazby. Zdvih pístu 21 dále roste až do okamži-ku, kdy pouzdro 14 zpětné vazby svým po-hybem zakryje průtočný průřez horního ka-nálu 121 a zamezí tím plnění spodního vál-cového prostoru 107. V tomto okamžiku, za-nedbají-li se síly vyvozené setrvačnými hmo-tami pístu 21 a pístnice 22, se zastaví po-hyb pístu 21 akčního členu 2, ale při vhod-ném nastavení jehlového ventilu 104 dálepokračuje zdvih pouzdra 14 zpětné vazbyv důsledku zpomaleného vyrovnávání silzdvihem horní pružiny 16 zpětné vazby aspodní pružiny 17 zpětné vazby. Pohybempouzdra 14 zpětné vazby směrem dolů dojdek odkrytí průtočného průřezu mezi kanálem113 v pouzdře 14 zpětné vazby a spodnímkanálem 112 v pouzdře 13 přímé vazby apracovní kapalina začne vlivem tlakové di-ference mezi tlakem Pi ve spodním válco-vém prostoru 107 a tlakem pod pístem 21přetékat odpadním potrubím 101 a spojova-cím potrubím 108 do prostoru pod pístem; 21. Tlak Pi ve spodním válcovém prostoru107 začne klesat a na základě změněné rov-nováhy sil na pístu 21 akčního členu 2 sezačne tento píst 21 pohybovat směrem vzhů-21. Tlak Pi ve spodním válcovém prostoruvazby stlačovat a jí vyvozená síla zastaví azmění pohyb pouzdra 14 zpětné vazby na po-hyb směrem vzhůru a pouzdro 14 zpětnévazby, opět ve shodě se zpožděním, deter-minovaným nyní obráceným průtokem pra-covní kapaliny kanálem 102 zpětné vazbyse zabudovaným jehlovým ventilem 104 za-čne uzavírat průtočný průřez do spodníhokanálu 112. Výsledná relace mezi časovým průběhemřídicího tlakového signálu PŘ a zdvihemakčního členu 2 tak splňuje požadovanéproporcionálně derivační chování tohoto za-řízení. Dynamické i statické chování zaříze-ní lze měnit i během provozu změnou polo-hy stavitelné matice 105, to značí tuhostípružin 16, 17 ve zpětné vazbě a jejich před-pětím, a také změnou nastavení jehlovéhoventilu 104. VYNÁLEZU rem (14) zpětné vazby je umístěn dolnítěsnicí kroužek (19), kdežto pod pouzdrem(13) přímé vazby vybíhá osazení rozváděcí-ho pouzdra (12), přičemž dolní těsnicí krou-žek (19) se opírá o kryt (10) a je o nějopřena pružina (15) přímé vazby, protěj-ším koncem opřená o pouzdro (13) přímévazby, kdežto na stavitelné matici (105) jeupevněna horní pružina (16) zpětné vazby,zdola umístěná na dně použdra (14) zpět-né vazby a na horní ploše pístu (21) spo-čívá spodní pružina (17) zpětné vazby, opře-ná protějším koncem o dno pouzdra (14) 202919 7 zpětné vazby, přičemž horní plocha pouzdra(13) přímé vazby tvoří dno tlakové komory(111), vytvořené v rozváděcím pouzdře (12),pouzdro (14) zpětné vazby vytváří horníválcový prostor (106) a spodní válcový pro-stor (107) vzájemně spojené kanálem (102)zpětné vazby, opatřeným jehlovým ventilem(104), a přitom tlaková komora (111) jespojena kanálem (114) s potrubím řídicíhotlakového signálu (PR), kdežto v rozvádě-cím pouzdře (12) je vytvořen napájecí ka-nál (115), umístěný proti přepouštěcímu ka-nálu (121), vytvořenému v pouzdře (13) pří-mé vazby a pod tímto přepouštěcím kahá- B lem (121) je vytvořen spodní kanál (112),připojený ke spojovacímu potrubí (108), je-hož druhý konec je připojen ke vstupnímukanálu (109), vytvořenému v plášti (20) podpístem (21) a proti tomuto vstupnímu ka-nálu (109) je vytvořeno odpadní potrubí(101) a konečně plášť (20) akčního členu(2) je pevně spojen s krytem (10) převod-níku (1), přičemž plášť (20) akčního člěnu(2) je opatřen dnem (24) s otvorem propístnici (22), kdežto kryt (10) převodníku(1) je opatřen uzávěrem (11) se zaslepením(10). 1 list výkresů Severografia,. n. p., závod 7, Most