DE10152414A1

DE10152414A1 - hydraulic cylinders

Info

Publication number: DE10152414A1
Application number: DE10152414A
Authority: DE
Inventors: Cristopher Gibson; Katja Mild
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2021-10-25
Also published as: DE10152414B4

Abstract

Offenbart ist ein Energiezylinder zur Betätigung eines Ventils einer Turbine, insbesondere einer Dampfturbine, bei dem ein Zylindergehäuse und ein Steuerblock zu einem gemeinsamen Block zusammengefasst sind. Dieser hat zwei diametral zueinander angeordnete Seitenflächen, an denen ein Steuerventil und ein Logikventil zur Steuerung der Druckmittelströme angeordnet sind.What is disclosed is an energy cylinder for actuating a valve of a turbine, in particular a steam turbine, in which a cylinder housing and a control block are combined to form a common block. This has two diametrically arranged side surfaces on which a control valve and a logic valve for controlling the pressure medium flows are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder zur Betätigung eines Ventils einer Dampfturbine oder dergleichen. The invention relates to a hydraulic cylinder for Actuation of a valve of a steam turbine or the like.

Im Gas- und Dampfturbinenbau haben hydraulische Regeleinrichtungen eine lange Tradition. Im Zuge der Entwicklung der Kraftwerkstechnik werden dabei immer mehr sogenannte GuD-Anlagen (Gas und Dampf) im Kombinationsprozess gebaut. Bei diesem Prozess wird mit dem heißen Abgas der Gasturbine über einen Abhitzekessel Wasserdampf erzeugt, welcher über die nachgeschaltete Dampfturbine dem Stromerzeugungsprozess wieder zugeführt wird. Derartige Anlagen haben einen Wirkungsgrad bis zu 60%. Für die regelungstechnische und sicherheitstechnische Beherrschung der Turbinen sind eine Vielzahl von Regel- und Schaltventilen erforderlich. Zur Betätigung dieser Ventile werden in zunehmendem Maße Hydrozylinder verwendet, die in der Regel als Servozylinder ausgeführt sind. Die Ansteuerung des Energiezylinders erfolgt über einen aufgesetzten Steuerblock, der ein Regelventil zur Ansteuerung des Zylinders und ein Schnellschlussventil aufweist, über das das Druckmittel in einem in Öffnungsrichtung wirksamen Druckraum des Zylinders in kürzester Zeit (100-200 ms) zum Tank hin entspannt werden kann, so dass das Ventil durch die Kraft eines Tellerfederpaketes geschlossen wird. In gas and steam turbine construction have hydraulic Control devices have a long tradition. In the course of development power plant technology is becoming more and more so-called CCGT plants (gas and steam) built in a combination process. In this process, the hot exhaust gas from the gas turbine generated by a waste heat boiler water vapor, which the downstream steam turbine the power generation process is fed again. Such systems have one Efficiency up to 60%. For the control and Safety-related mastery of the turbines is one Large number of control and switching valves required. to Operation of these valves is increasing Hydraulic cylinders usually used as servo cylinders are executed. The control of the energy cylinder takes place via an attached control block, the one Control valve to control the cylinder and a Has quick-closing valve, via which the pressure medium in an effective pressure chamber of the cylinder in the opening direction relaxed to the tank in the shortest possible time (100-200 ms) can be so that the valve by the force of a Disc spring package is closed.

Das Schnellschlussventil und das Regelventil sind bei Lösungen, wie sie beispielsweise aus dem Informationsblatt RE 09900/08.97 "Alles aus einer Hand - Hydraulische Regelungssysteme an Gas- und Dampfturbinen; Mannesmann Rexroth GmbH" bekannt sind, in einem Steuerblock angeordnet, der an den Zylinder angesetzt ist. In diesem Steuerblock sind sämtliche Kanäle zur Druckmittelzuführung und Abführung ausgebildet, so dass praktisch keine gesonderten Rohrleitungen vorgesehen werden müssen. The quick-closing valve and the control valve are at Solutions such as those found in the information sheet RE 09900 / 08.97 "Everything from a single source - hydraulic Control systems on gas and steam turbines; Mannesmann Rexroth GmbH "are known in a control block arranged, which is attached to the cylinder. In this Control block are all channels for pressure medium supply and drainage trained so that practically none separate pipes must be provided.

Problematisch bei den bisher eingesetzten Hydrozylindern ist, dass es bei bestimmten Betriebsbedingungen zu Schwingungen im Bereich des Hydraulikzylinders kommen kann, die den ordnungsgemäßen Betrieb des zugeordneten Regel- oder Schaltventils und somit den Betrieb der Turbine negativ beeinflussen können. Problematic with the previously used Hydraulic cylinders is there in certain operating conditions too Vibrations can occur in the area of the hydraulic cylinder, which ensure the proper operation of the assigned control or switching valve and thus the operation of the turbine can negatively influence.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikzylinder zur Betätigung eines Ventils einer Turbine zu schaffen, bei dem die Betriebssicherheit mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand verbessert ist. In contrast, the invention is based on the object a hydraulic cylinder for actuating a valve Turbine to create, with the operational safety minimal expenditure on device technology is improved.

Diese Aufgabe wird durch einen Hydraulikzylinder zur Betätigung eines Ventils einer Turbine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. This task is carried out by a hydraulic cylinder Actuation of a valve of a turbine with the features of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß hat der Hydraulikzylinder ein Zylindergehäuse, das mit dem das Steuerventil und das Schnellschlussventil aufnehmenden Steuerblock zu einem gemeinsamen Block zusammengefasst ist, der zwei diametral zueinander angeordnete Stirnflächen aufweist, an denen das Steuerventil bzw. das Schaltventil befestigt ist. According to the hydraulic cylinder Cylinder housing with which the control valve and the Quick-closing valve receiving control block to a common Block is summarized, the two diametrically to each other has arranged end faces on which the Control valve or the switching valve is attached.

Eine derartige Anordnung zeichnet sich durch einen äußerst kompakten Aufbau aus, wobei durch die Anordnung der Steuerventile an gegenüberliegenden Stirnflächenabschnitten des Blockes eine symmetrische Anordnung ermöglicht wird, durch die die Schwingungserregung beim Betrieb des Hydraulikzylinders gegenüber den herkömmlichen Lösungen mit exzentrisch angeordneten Ventilen wesentlich verringert werden kann. An den verbleibenden Stirnflächen des Blockes können dann sonstige Steuerelemente, wie beispielsweise die elektronische Steuereinheit, Messsysteme etc. angeordnet werden deren Gewicht in der Regel geringer als dasjenige der genannten Ventile ist. Such an arrangement is characterized by a extremely compact structure, the arrangement of the Control valves on opposite end face sections a symmetrical arrangement of the block is made possible, through which the vibration excitation during operation of the Hydraulic cylinder compared to conventional solutions eccentrically arranged valves significantly reduced can be. On the remaining faces of the block can then use other controls, such as the electronic control unit, measuring systems etc. arranged their weight is usually less than that of the valves mentioned.

Der Hydraulikzylinder ist besonders kompakt aufgebaut und einfach herstellbar, wenn der den Zylinder und den Steuerblock bildende Block quaderförmig ausgebildet ist, wobei das Schnellschlussventil und das Steuerventil an gegenüberliegenden Seitenflächen befestigt werden. Die Herstellung des Blocks ist besonders einfach, wenn das Zylindergehäuse und der Steuerblock ein gemeinsames im wesentlichen einstückiges Gehäuse aufweisen. Die Unwucht ist minimal, wenn die Kolbenachse etwa in der Symetrieebene der beiden diametral zueinander angeordneten Stirnflächen liegt. The hydraulic cylinder is particularly compact and easy to manufacture if the cylinder and the Control block forming block is cuboid, the quick-closing valve and the control valve on opposite side surfaces are attached. The Making the block is particularly easy if that Cylinder housing and the control block are common in the have an essential one-piece housing. The unbalance is minimal when the piston axis is roughly in the plane of symmetry of the two diametrically arranged end faces lies.

Bei einer besonders bevorzugten Variante wird der Hydraulikzylinder als Gleichgangzylinder mit doppelter Kolbenstange ausgeführt, wobei die Ölvolumina in beiden Druckräumen gleich sind. In a particularly preferred variant, the Hydraulic cylinder as double cylinder Piston rod running, the oil volumes in both Pressure spaces are the same.

Eine rückwärtige Kolbenstange des Hydraulikzylinders wird dann aus dem Block herausgeführt und kann mit einem Wegmesssystem zur Passung des Kolbenhubs zusammenwirken. A rear piston rod of the hydraulic cylinder is then led out of the block and can be used with a Interacting distance measuring system to fit the piston stroke.

Die Kanalführung in dem Block ist besonders einfach wenn ein mit einem Arbeitsanschluss des Steuerventils verbundener Kanalteil in einem Ringkanal mündet, der eine eine Kolbenstange führende Buchse umgreift, wobei in diesem Ringkanal wiederum ein Kanal mündet, der den Eingangsanschluss des Schnellschlussventils mit dem Druckraum verbindet. Bevorzugt wird der Ringkanal als Ringnut in der Buchse ausgebildet. Beim Einsetzen der Buchse bildet sich dann mit der Aufnahmebohrung der Ringkanal. The channel routing in the block is particularly simple if one with a working port of the control valve connected channel part opens into a ring channel, the one engages around a piston rod leading bushing, in this Ring channel in turn opens a channel that the Input connection of the quick-closing valve with the Print room connects. The ring channel is preferred as Ring groove formed in the socket. When inserting the The socket then forms with the location bore of the Annular channel.

Die Kolbenstangengeschwindigkeit wird durch eine im Abströmkanal angeordnete Ablaufblende bestimmt. The piston rod speed is determined by an Discharge channel arranged drain orifice determined.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hydraulikzylinder einen Dämpfungsraum hat, der über eine Dämpfungsblende mit dem Abströmkanal verbunden ist. Diese Dämpfungsblende ist der Blende des Abströmkanals parallel geschaltet und dient dazu, die Kolbenstange vor dem Anschlag abzubremsen. It is particularly advantageous if the Hydraulic cylinder has a damping space, which has a damping panel is connected to the outflow channel. This damping cover the orifice of the outflow channel is connected in parallel and is used to brake the piston rod before the stop.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Schnellschlussventil als Logikventil ausgeführt, während das Wegeventil ein Servoventil ist. In a preferred embodiment, this is Quick-closing valve designed as a logic valve while the directional valve is a servo valve.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche. Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The following is a preferred embodiment the invention with reference to schematic drawings explained. Show it:

Fig. 1 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders zur Betätigung eines Ventils einer Dampfturbine, wobei die Kolbenstange durch Federkraft ausgefahren und hydraulisch eingefahren wird, Fig. 1 is a circuit diagram of a hydraulic cylinder according to the invention for actuating a valve of a steam turbine, wherein the piston rod is extended by spring force and hydraulically retracted,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Hydraulikzylinder ähnlich Fig. 1, bei dem jedoch die Kolbenstange durch Federkraft eingefahren und hydraulisch ausgefahren wird, und Fig. 2 shows a section through a hydraulic cylinder similar to Fig. 1, but in which the piston rod is retracted and extended hydraulically by spring force, and

Fig. 3 ein Detail des Hydraulikzylinders aus Fig. 2. Fig. 3 shows a detail of the hydraulic cylinder from FIG. 2.

In Fig. 1 ist das hydraulische Schaltschema eines sogenannten "Energiezylinders" zur Betätigung eines Schalt- oder Regelventils einer Dampfturbine dargestellt. Der Energiezylinder 1 besteht im wesentlichen aus einem Hydraulikzylinder 2 und einem diesem zugeordneten Steuerblock 4 mit einer Steuereinheit 6. In Fig. 1, the hydraulic circuit diagram of a so-called "energy cylinder" for actuating a switching or control valve of a steam turbine is shown. The energy cylinder 1 essentially consists of a hydraulic cylinder 2 and a control block 4 with a control unit 6 associated therewith.

Der Hydraulikzylinder 2 ist als Gleichgangzylinder ausgeführt und hat einen Kolben 8 mit einer ventilseitigen Kolbenstange 10 und einer rückwärtigen Kolbenstange 12. Der Kolben 8 ist in einem Zylindergehäuse 14 geführt. Die der ventilseitigen Kolbenstange 10 zuweisende Stirnfläche des Kolbens 8 ist stufenförmig ausgebildet, wobei ein radial zurückgesetzter Dämpfungsvorsprung 16 bei einer Axialverschiebung des Kolbens 8 in einen entsprechend ausgebildeten Teil eines Druckraums 36 des Zylinders 14 eintaucht. Beim Eintauchen des Dämpfungsvorsprungs 16 in diesen radial zurückgesetzten Teil wird ein ringförmiger Dämpfungsraum 18 gebildet, aus dem das Druckmittel nur über die Dämpfungsblende abströmen kann. The hydraulic cylinder 2 is designed as a synchronous cylinder and has a piston 8 with a valve-side piston rod 10 and a rear piston rod 12 . The piston 8 is guided in a cylinder housing 14 . The end face of the piston 8 facing the valve-side piston rod 10 is of stepped design, a radially recessed damping projection 16 being immersed in an appropriately designed part of a pressure chamber 36 of the cylinder 14 when the piston 8 is axially displaced. When the damping projection 16 is immersed in this radially recessed part, an annular damping space 18 is formed, from which the pressure medium can only flow out via the damping orifice.

Wie in Fig. 1 angedeutet, wird der Kolben 8 durch eine starke Feder, beispielsweise ein Tellerfederpaket 20 in eine Grundposition vorgespannt. Bei Energiezylindern 1 wird der Kolben 8 in der Regel über das Tellerfederpaket 20 in seine Schliessstellung - d. h. in der Darstellung gemäß Fig. 1 nach unten hin vorgespannt, in der der über den Hydraulikzylinder 2 zu betätigende Ventilkörper gegen seinen Ventilsitz gepresst wird. As indicated in Fig. 1, the piston 8 is biased into a basic position by a strong spring, for example a plate spring assembly 20 . In the case of energy cylinders 1 , the piston 8 is generally prestressed downward into its closed position — ie in the illustration according to FIG. 1 — via the plate spring assembly 20 , in which the valve body to be actuated via the hydraulic cylinder 2 is pressed against its valve seat.

Der Endabschnitt der rückwärtigen Kolbenstange 12 ist aus dem Zylindergehäuse 14 herausgeführt und wirkt mit einem Wegmesssystem 22 zusammen, über das die Kolbenposition und/oder die Kolbengeschwindigkeit erfassbar sind. Die vom Wegmesssystem 22 erfassten Signale werden in der Steuereinheit 6 verarbeitet. The end section of the rear piston rod 12 is led out of the cylinder housing 14 and interacts with a displacement measuring system 22 , via which the piston position and / or the piston speed can be determined. The signals detected by the path measuring system 22 are processed in the control unit 6 .

Der in Fig. 1 dargestellte Steuerblock 4 hat einen Druckanschluss P, einen Tankanschluss T sowie zumindest einen Steueranschluss X und besteht im wesentlichen aus einem Steuerventil 24 und einem Schnellschlussventil 26, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel als vorgesteuertes Logikventil (2/2-Einbauventil) 26 ausgebildet ist. The control block 4 shown in Fig. 1 has a pressure port P, a tank port T, and at least one control terminal X and consists substantially of a control valve 24 and a quick acting valve 26, designed as a pilot operated logic valve (2/2 -Einbauventil) 26 in the embodiment shown is.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil 24 als Servoventil mit 4 Anschlüssen ausgeführt, wobei allerdings eine Steuerkante nicht geschliffen ist, so dass der mit A gekennzeichnete Anschluss in jeder Regelposition des Steuerventils 24 abgesperrt ist. Ein Anschluss P des Steuerventils 24 ist über einen Druckkanal 28 und einen Filter 30 mit dem Druckanschluss P verbunden. Der Filter 30 hat in herkömmlicher Weise eine Differenzdruckmesseinrichtung, über die ein Verstopfen angezeigt werden kann. In the exemplary embodiment shown, the control valve 24 is designed as a servo valve with 4 connections, although one control edge is not ground, so that the connection marked A is shut off in every control position of the control valve 24 . A port P of the control valve 24 is connected to the pressure port P via a pressure channel 28 and a filter 30 . In a conventional manner, the filter 30 has a differential pressure measuring device, by means of which a blockage can be indicated.

Der am Druckanschluss P anliegende Druck wird über einen Steuerkanal 32 und einen weiteren Filter 34 zu einer Steuerfläche des Steuerventils 24 geführt. Die elektrische Ansteuerung des Steuerventils 24 erfolgt über die Steuereinheit 6. Der Druckraum 36 des Zylinders 14 ist über einen Kanal 38 mit einem Arbeitsanschluss B des Steuerventils 24 verbunden, während ein Tankanschluss T des Steuerventils 24 über einen Tankkanal 41 mit dem Tankanschluss T verbunden ist. The pressure present at the pressure port P is passed via a control channel 32 and a further filter 34 to a control surface of the control valve 24 . The electrical control of the control valve 24 takes place via the control unit 6 . The pressure chamber 36 of the cylinder 14 is connected via a channel 38 to a working port B of the control valve 24 , while a tank port T of the control valve 24 is connected to the tank port T via a tank channel 41 .

In der dargestellten Grundposition des Steuerventils 24 ist der Anschluss P abgesperrt, während die Anschlüsse B und T über eine Blende miteinander verbunden sind, so dass Druckmittel aus dem Druckraum 36 zum Tank T hin strömen kann. In the illustrated basic position of the control valve 24 , the port P is shut off, while the ports B and T are connected to one another by an orifice so that pressure medium can flow from the pressure chamber 36 to the tank T.

In Kanal 38 ist eine Ablaufblende 40 vorgesehen, über die die Geschwindigkeit der Druckmittelströmung zwischen dem Steuerventil 24 und dem Druckraum 36 bestimmt ist. Von dem Kanal 38 zweigt ein im Dämpfungsraum 18 mündender Dämpfungskanal 42 ab, in dem eine Dämpfungsblende 44 vorgesehen ist. Diese Dämpfungsblende 44 bestimmt die Geschwindigkeit des aus dem Dämpfungsraum 18 verdrängten oder in diesen eintrömenden Druckmittels. A drain orifice 40 is provided in channel 38 , by means of which the speed of the pressure medium flow between the control valve 24 and the pressure chamber 36 is determined. A damping duct 42 , which opens into the damping space 18 and branches off from the duct 38 , in which a damping diaphragm 44 is provided. This damping orifice 44 determines the speed of the pressure medium which is displaced from the damping space 18 or flows into it.

Durch geeignete Ansteuerung über die Steuereinheit 6 lässt sich der Ventilschieber des Steuerventils 24 in der Darstellung gemäss Fig. 1 nach links verschieben, so dass die Verbindung zwischen dem Druckanschluss P und dem Arbeitsanschluss B aufgesteuert und Druckmittel über den Kanal 38 und die Ablaufblende 40 in den Druckraum 36 einströmen kann - der Kolben 8 wird dann gegen die Kraft des Tellerfederpaketes 20 verschoben, so dass das zugeordnete Schalt- oder Regelventil der Dampfturbine in eine Öffnungsstellung gebracht wird. Das aus einem rückwärtigen Druckraum 46 verdrängte Druckmittel wird über einen Rücklaufkanal 48 und den Tankkanal 41 zu einem an den Tankanschluss T angeschlossenen Tank hin verdrängt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung des rückwärtigen Druckraums 46 zu dem Tank stets geöffnet. The valve slide of the control valve 24 in the illustration according to FIG. 1 can be shifted to the left by suitable control via the control unit 6 , so that the connection between the pressure port P and the working port B is opened and pressure medium via the channel 38 and the outlet orifice 40 into the Pressure chamber 36 can flow - the piston 8 is then moved against the force of the plate spring assembly 20 , so that the associated switching or control valve of the steam turbine is brought into an open position. The pressure medium displaced from a rear pressure chamber 46 is displaced via a return channel 48 and the tank channel 41 to a tank connected to the tank connection T. In the illustrated embodiment, the connection of the rear pressure chamber 46 to the tank is always open.

Bei einer Ansteuerung des Steuerventils 24 in Gegenrichtung (nach rechts in Fig. 1) wird die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluss B und dem Tankanschluss T aufgesteuert und der Druckanschluss P abgesperrt, so dass Druckmittel aus dem Druckraum 36 zum Tank T hin abströmen kann - das betätigte Schalt- oder Regelventil wird in Richtung seiner Schliessposition zurückbewegt. When the control valve 24 is actuated in the opposite direction (to the right in FIG. 1), the connection between the working port B and the tank port T is opened and the pressure port P is shut off, so that pressure medium can flow out of the pressure chamber 36 to the tank T - this actuated The switching or control valve is moved back in the direction of its closed position.

Für den Fall, dass dieses Ventil - beispielsweise bei einer Fehlfunktion der Dampfturbine - sehr schnell geschlossen werden muss, wird die Geschwindigkeit dieses Schliessvorganges von der Zeit bestimmt, in der das Druckmittel aus dem Druckraum 36 zum Tank T hin abströmt. Da das Ansprechverhalten des nicht auf diese Notfunktion ausgelegten Steuerventils 24 zu träge ist, wird für diese Notfunktion das Logikventil 26 vorgesehen, über das das Druckmittel in äusserst kurzer Zeit vom Druckraum 36 zum Tank T hin abströmen kann, so dass das Ventil durch die Wirkung des Tellerfeders 20 in seine Schliessposition gebracht werden kann. In the event that this valve has to be closed very quickly, for example in the event of a malfunction of the steam turbine, the speed of this closing process is determined by the time in which the pressure medium flows out of the pressure chamber 36 to the tank T. Since the response behavior of the control valve 24 which is not designed for this emergency function is too slow, the logic valve 26 is provided for this emergency function, via which the pressure medium can flow out of the pressure chamber 36 to the tank T in a very short time, so that the valve is affected by the action of Disc spring 20 can be brought into its closed position.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Logikventil 26 ein 2-Wege-Sitzventil 50, das nach oben (Fig. 1) durch eine Steuerplatte 52 abgeschlossen ist. Auf der Steuerplatte 52 sitzt ein Vorsteuerventil 54 auf. Der Eingangsanschluss A des Sitzventils 50 ist an den mit dem Druckraum 36 verbundenen Kanal 38 angeschlossen, während ein Ausgangsanschluss B an den Rücklaufkanal 48 angeschlossen ist. In the exemplary embodiment shown, the logic valve 26 has a 2-way seat valve 50 , which is closed at the top ( FIG. 1) by a control plate 52 . A pilot valve 54 is seated on the control plate 52 . The input port A of the seat valve 50 is connected to the channel 38 connected to the pressure chamber 36 , while an output port B is connected to the return channel 48 .

In seiner normalen Betriebsposition befindet sich das Vorsteuerventil 54 in seiner federvorgespannten Grundposition, in der ein Federraum 56 des Sitzventils 50 mit dem am Steueranschluss X anliegenden Steuerdruck beaufschlagt ist, der so hoch gewählt ist, dass das Sitzventil 50 in seine Schliessstellung vorgespannt ist. Im Fall einer Störung wird das Vorsteuerventil 54 über die Steuereinheit 6 umgeschaltet, so dass der Federraum 56 druckentlastet wird. Das Sitzventil 50 wird dann durch den Druck im Kanal 38 aufgesteuert und das Druckmittel kann unter Umgehung des Steuerventils 24 vom Druckraum 36 zum Druckraum 46 hin abströmen - das vom Hydraulikzylinder 2 betätigte Ventil wird durch die Kraft des Tellerfederpaketes 20 in seine Schliesstellung gebracht. In its normal operating position, the pilot valve 54 is in its spring-biased basic position, in which a spring chamber 56 of the seat valve 50 is acted upon by the control pressure present at the control port X, which is selected so high that the seat valve 50 is biased into its closed position. In the event of a fault, the pilot valve 54 is switched over by the control unit 6 , so that the spring chamber 56 is relieved of pressure. The seat valve 50 is then opened by the pressure in the channel 38 and the pressure medium can flow out of the pressure chamber 36 to the pressure chamber 46 bypassing the control valve 24 - the valve actuated by the hydraulic cylinder 2 is brought into its closed position by the force of the plate spring assembly 20 .

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Energiezylinders 1, in dem die vorbeschriebenen Bauelemente zusammengefasst sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schnittebene nicht parallel zur Zeichenebene angeordnet, sondern verläuft in der unteren Hälfte schräg angestellt zur Zeichenebene. Fig. 2 shows a section through an embodiment of an energy cylinder 1 , in which the components described above are summarized. In the exemplary embodiment shown, the section plane is not arranged parallel to the drawing plane, but runs obliquely in the lower half to the drawing plane.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeipsiel sind der Steuerblock 4 und der Zylinder 14 aus Fig. 1 zu einem gemeinsamen Block 58 zusammengefasst, der etwa quaderförmig ausgebildet ist. Dieser Block hat zwei diametral zueinander, senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 2 verlaufende Seitenflächen 60, 62, an denen das als Servoventil ausgeführte Steuerventil 24 bzw. das Logikventil 26 befestigt sind. Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 2 hervorgeht, sind die beiden Seitenflächen 60, 62 gleichbeabstandet zu der in Fig. 2 strichpunktiert angedeuteten Kolbenachse, die in der Darstellung gemäß Fig. 2 eine Symetrieachse zu den beiden Seitenflächen 60, 62 darstellt. In the exemplary embodiment according to the invention shown in FIG. 2, the control block 4 and the cylinder 14 from FIG. 1 are combined to form a common block 58 which is approximately cuboid. This block has two diametrically opposed side surfaces 60 , 62 , perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 2, to which the control valve 24 , which is designed as a servo valve, and the logic valve 26 are fastened. As shown in the illustration of FIG. 2 can be seen, the two side surfaces 60, 62 at equal intervals to the one in Fig. 2 indicated the piston axis, which in the representation according to Fig. 2 dot-dash line a of symmetry to the two side surfaces 60, is 62.

Durch diese Maßnahme sind die ein vergleichsweise großes Gewicht aufweisenden Ventile 24 und 26 etwa im gleichen Abstand zur Kolbenachse 64 angeordnet, so dass der wirksame Schwerpunkt dieser beiden Ventile 24, 26 etwa im Bereich der Kolbenachse 64 liegt. As a result of this measure, the valves 24 and 26 , which have a comparatively large weight, are arranged approximately at the same distance from the piston axis 64 , so that the effective center of gravity of these two valves 24 , 26 lies approximately in the region of the piston axis 64 .

Im Block 58 ist eine Zylinderbohrung 66 ausgebildet, in der der Kolben 8 mit den beiden Kolbenstangen 10, 12 axial verschiebbar geführt ist. Durch den Kolben 8 wird die Zylinderbohrung 66 in den rückwärtigen Druckraum 46, den Dämpfungsraum 18 und den Druckraum 36 unterteilt. Der Endabschnitt der rückwärtigen Kolbenstange 12 ist aus dem Block 58 herausgeführt und wirkt mit dem Wegmesssystem 22 und einem Endschalter 68 zusammen. In block 58 , a cylinder bore 66 is formed, in which the piston 8 with the two piston rods 10 , 12 is axially displaceably guided. The piston bore 8 divides the cylinder bore 66 into the rear pressure chamber 46 , the damping chamber 18 and the pressure chamber 36 . The end section of the rear piston rod 12 is led out of the block 58 and interacts with the position measuring system 22 and a limit switch 68 .

An die in Fig. 2 untere Stirnfläche des Blocks 58 ist ein Federgehäuse 72 angeflanscht, an dessen Boden 76 das Tellerfederpaket 20 abgestützt ist. Dieses greift an einem Mitnehmer 78 der Kolbenstange 10 an, so dass der Kolben 8 in der Darstellung gemäß Fig. 2 nach oben hin vorgespannt ist. An einem den Boden 76 des Federgehäuses 72 durchsetzenden Endabschnitt der Kolbenstange 10 ist ein Adapter 80 angeordnet, der mit dem Ventilkörper des zugeordneten Ventils verbindbar ist. A spring housing 72 is flanged to the lower end face of the block 58 in FIG. 2, on the bottom 76 of which the plate spring assembly 20 is supported. This acts on a driver 78 of the piston rod 10 , so that the piston 8 is biased upwards in the illustration according to FIG. 2. An adapter 80 , which can be connected to the valve body of the associated valve, is arranged on an end section of the piston rod 10 passing through the base 76 of the spring housing 72 .

Zur Befestigung des Energiezylinders 1 ist am Aussenumfang des Federgehäuses 72 ein Befestigungsflansch 74 angeordnet. A fastening flange 74 is arranged on the outer circumference of the spring housing 72 for fastening the energy cylinder 1 .

Weitere Einzelheiten des Blockaufbaus werden anhand der Fig. 3 erläutert. Demgemäß ist der in Fig. 3 untere Teil der Zylinderbohrung 66 durch eine von der Kolbenstange 10 durchsetzte Stirnplatte 82 abgesperrt. In dieser ist eine Leckagebohrung 84 vorgesehen, über die eine entlang der Aussenumfangsfläche der Kolbenstange 10 entstehende Leckage nach aussen hin abführbar ist. Der in Fig. 3 obere Teil der Zylinderbohrung 66 wird durch eine Buchse 86 abgeschlossen, die ebenfalls mit einer Leckagebohrung 84 zur Abführung einer Leckage versehen ist. Further details of the block structure are explained with reference to FIG. 3. Accordingly, the lower part of the cylinder bore 66 in FIG. 3 is blocked off by an end plate 82 penetrated by the piston rod 10 . In this, a leakage bore 84 is provided, via which a leakage occurring along the outer circumferential surface of the piston rod 10 can be discharged to the outside. The upper part of the cylinder bore 66 in FIG. 3 is closed by a bushing 86 , which is also provided with a leakage bore 84 for discharging a leak.

Der in Fig. 3 angedeutete Arbeitsanschluss B des Steuerventils 24 ist mit einer Ringnut 92 am Aussenumfang der Buchse 86 verbunden. Dies erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Winkelbohrung 88 und eine diese kreuzende Bohrung 90, die jeweils einseitig verschlossen sind. Durch die Ringnut 92 und die benachbarte Aussenumfangsfläche einer Aufnahmebohrung 94 für die Buchse 86 wird ein Ringkanal begrenzt, in den ein Verbindungskanal 96 mündet. Dieser Verbindungskanal 96 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls winkelförmig ausgebildet und stellt eine Verbindung zwischen dem vorbeschriebenen Ringkanal (Ringnut 92) und einem Kanalabschnitt 98 dar, in dem die Zulaufblende 40 angeordnet ist. Der winkelförmige Verbindungskanal 96 ist über den Dämpfungskanal 42 und die Dämpfungsblende 44 mit dem Dämpfungsraum 18 verbunden. Der in Fig. 1 dargestellte Kanal 38 ist bei der konkreten Lösung gemäß Fig. 3 somit praktisch durch die Winkelbohrung 88, die Bohrung 90, die Ringnut 92, den Verbindungskanal 96 und den Kanalabschnitt 98 gebildet. Der Ausgangsanschluss B des Logikventils 96 ist über eine Tankleitung 100 mit dem Tankkanal 41 verbunden. The working connection B of the control valve 24 indicated in FIG. 3 is connected to an annular groove 92 on the outer circumference of the bushing 86 . In the exemplary embodiment shown, this takes place through an angle bore 88 and a bore 90 crossing it, which are each closed on one side. An annular channel, into which a connecting channel 96 opens, is delimited by the annular groove 92 and the adjacent outer peripheral surface of a receiving bore 94 for the bushing 86 . In the exemplary embodiment shown, this connecting channel 96 is also of an angular shape and represents a connection between the above-described annular channel (annular groove 92 ) and a channel section 98 in which the inlet panel 40 is arranged. The angular connecting channel 96 is connected to the damping chamber 18 via the damping channel 42 and the damping diaphragm 44 . The channel 38 shown in FIG. 1 is thus practically formed by the angular bore 88 , the bore 90 , the annular groove 92 , the connecting channel 96 and the channel section 98 in the concrete solution according to FIG. 3. The output port B of the logic valve 96 is connected to the tank channel 41 via a tank line 100 .

Gemäß Fig. 3 mündet der Kanalabschnitt 98 in einer Radialbohrung 102 der Buchse 86, über die eine Verbindung zur Zylinderbohrung 66 hergestellt wird. Referring to FIG. 3, the channel section 98 opens into a radial bore 102 of the bushing 86, is prepared via which a connection to the cylinder bore 66.

Wie bereits eingangs beschrieben, taucht der Dämpfungsvorsprung 16 des Kolbens 8 die Führungsbuchse 86 ein. In der in Fig. 3 dargestellten Grundposition befindet sich der Kolben 8 im Bereich seiner oberen (Ansicht nach Fig. 3) Endlage, in der das zugeordnete Ventil geschlossen ist. As already described at the beginning, the damping projection 16 of the piston 8 dips the guide bush 86 . In the basic position shown in FIG. 3, the piston 8 is in the region of its upper (view according to FIG. 3) end position, in which the associated valve is closed.

Zum Öffnen des Ventils wird das Steuerventil 24 umgeschaltet, so dass Druckmittel über den Arbeitsanschluss B, die Winkelbohrung 88, die Bohrung 90, den Ringkanal 92, den Verbindungskanal 96, den Kanalabschnitt 98, die Zulaufblende 40 und auch über den parallel veraufenden Dämpfungskanal 42 mit der Dämpfungsdrossel 44 in den Druckraum 36 bzw. den Dämpfungsraum 18 einströmt. Der rückwärtige Druckraum 46 ist stets mit dem Tankkanal 41 verbunden, so dass der Kolben 8 gegen die Kraft des Tellerfederpaketes 20 nach unten (Ansicht nach Fig. 3) verschoben und das Ventil in seine Öffnungsstellung gebracht wird. Nach einer vorbestimmten Axialverschiebung des Kolbens 8 bewegt sich der Dämpfungsvorsprung 16 aus dem radial zurückgesetzten Abschnitt der Zylinderbohrung 66 heraus, so dass die Dämpfungsblende 44 dann keine Wirkung mehr entfaltet. Wie bereits beschrieben, wird zum Schliessen des Ventils der Dampfturbine das Steuerventil derart angesteuert, dass der Druckraum 36 über die Radialbohrung 102, die Ablaufblende 40, den Kanalabschnitt 98, den Verbindungskanal 96, die Ringnut 92, die Bohrung 90, die Winkelbohrung 88 und über den mit der Winkelbohrung 88 verbundenen Tankanschluss T des Steuerventils 24 zum Tank hin abströmen kann. To open the valve, the control valve 24 is switched over so that pressure medium is also supplied via the working connection B, the angular bore 88 , the bore 90 , the annular channel 92 , the connecting channel 96 , the channel section 98 , the inlet orifice 40 and also via the damping channel 42 running in parallel the damping throttle 44 flows into the pressure chamber 36 or the damping chamber 18 . The rear pressure chamber 46 is always connected to the tank channel 41 , so that the piston 8 is moved downward against the force of the plate spring assembly 20 (view according to FIG. 3) and the valve is brought into its open position. After a predetermined axial displacement of the piston 8 , the damping projection 16 moves out of the radially recessed section of the cylinder bore 66 , so that the damping diaphragm 44 then no longer has any effect. As already described, the control valve is actuated to close the valve of the steam turbine in such a way that the pressure chamber 36 via the radial bore 102 , the outlet orifice 40 , the channel section 98 , the connecting channel 96 , the annular groove 92 , the bore 90 , the angled bore 88 and above the tank connection T of the control valve 24 connected to the angular bore 88 can flow out to the tank.

Im Notfall wird das Logikventil 26 geöffnet, so dass das Druckmittel direkt über die Radialbohrung 102, die Zulaufdrossel 40, den Kanalabschnitt 98, das geöffnete Logikventil 26 und die Leitung 100 zum Tankkanal 41 abströmen kann. In an emergency, the logic valve 26 is opened so that the pressure medium can flow out directly via the radial bore 102 , the inlet throttle 40 , the channel section 98 , the opened logic valve 26 and the line 100 to the tank channel 41 .

Wie den Fig. 2 und 3 des weiteren entnehmbar ist, ist an der rückseitigen, parallel unterhalb der Zeichenebene verlaufenden Seitenfläche des Blocks 58 die Steuereinheit 6 befestigt. An der oberhalb der Zeichenebene liegenden Seitenfläche können dann noch weitere Elemente des Energiezylinders 1, beispielsweise Messwertaufnehmer etc. befestigt werden, deren Gewicht jedoch wesentlich geringer ist als dasjenige der Ventile 24, 26. As can also be seen from FIGS. 2 and 3, the control unit 6 is fastened to the rear side surface of the block 58 which runs parallel below the plane of the drawing. Further elements of the energy cylinder 1 , for example transducers etc., can then be attached to the side surface above the drawing plane, but their weight is significantly lower than that of the valves 24 , 26 .

Anstelle des als Servoventil ausgeführten Steuerventils 24 kann bei einfacheren Anwendungen auch ein einfaches Schaltventil, beispielsweise ein 3/3-Wegeventil verwendet werden. Instead of the control valve 24 designed as a servo valve, a simple switching valve, for example a 3/3-way valve, can also be used in simpler applications.

Wesentlich bei der Erfindung ist, dass das Zylindergehäuse und der Steuerblock zu einem gemeinsamen (einteiligen oder mehrteiligen) kompakten Gehäuse zusammengefasst sind, das zumindest zwei diametral zueinander angeordnete, im wesentlichen symetrisch zur Kolbenachse 64 angeordnete Seitenflächen 60, 62 aufweist, an denen schwere Komponenten, wie beispielsweise das Steuerventil 24 und das Logikventil 26 befestigt sind, so dass eine mittige Schwerpunktslage der Einheit gewährleistet ist. It is essential in the invention that the cylinder housing and the control block are combined to form a common (one-part or multi-part) compact housing which has at least two side surfaces 60 , 62 which are arranged diametrically to one another and are arranged essentially symmetrically to the piston axis 64 and on which heavy components, such as the control valve 24 and the logic valve 26 are attached so that a central center of gravity of the unit is ensured.

Offenbart ist ein Energiezylinder zur Betätigung eines Ventils einer Turbine, insbesondere einer Dampfturbine, bei dem ein Zylindergehäuse und ein Steuerblock zu einem gemeinsamen Block zusammengefasst sind. Dieser hat zwei diametral zueinander angeordnete Seitenflächen, an denen ein Steuerventil und ein Logikventil zur Steuerung der Druckmittelströme angeordnet sind. Bezugszeichenliste 1 Energiezylinder
2 Hydraulikzylinder
4 Steuerblock
6 Steuereinheit
8 Kolben
10 ventilseitige Kolbenstange
12 rückwärtige Kolbenstange
14 Zylindergehäuse
16 Dämpfungsvorsprung
18 radial zurückgesetzter Teil
20 Tellerfederpaket
22 Wegmesssystem
24 Steuerventil
26 Logikventil
28 Druckkanal
30 Filter
32 Steuerkanal
34 weiterer Filter
36 Druckraum
38 Kanal
40 Ablaufblende
41 Tankkanal
42 Dämpfungskanal
44 Dämpfungsdrossel
46 rückwärtiger Druckraum
48 Rücklaufkanal
50 2/2-Wege-Sitzventil
52 Steuerplatte
54 Vorsteuerventil
56 Federraum
58 Block
60 Seitenfläche
62 Seitenfläche
64 Kolbenachse
66 Zylinderbohrung
68 Endschalter
70 untere Stirnfläche
72 Federgehäuse
74 Befestigungsflansch
76 Boden
78 Mitnehmer
80 Adapter
82 Stirnplatte
84 Leckasebohrung
86 Buchse
88 Winkelbohrung
90 Bohrung
92 Ringnut
94 Aufnahmebohrung
96 Verbindungskanal
98 Kanalabschnitt
100 Leitung
102 Radialbohrung
What is disclosed is an energy cylinder for actuating a valve of a turbine, in particular a steam turbine, in which a cylinder housing and a control block are combined to form a common block. This has two diametrically arranged side surfaces on which a control valve and a logic valve for controlling the pressure medium flows are arranged. REFERENCE LIST 1 power cylinder
2 hydraulic cylinders
4 control block
6 control unit
8 pistons
10 piston rod on the valve side
12 rear piston rod
14 cylinder housing
16 damping projection
18 radially recessed part
20 disc spring package
22 position measuring system
24 control valve
26 logic valve
28 pressure channel
30 filters
32 control channel
34 more filters
36 pressure chamber
38 channel
40 drain panel
41 tank channel
42 damping channel
44 damping throttle
46 rear pressure chamber
48 return channel
50 2/2-way seat valve
52 control plate
54 pilot valve
56 spring chamber
58 block
60 side surface
62 side surface
64 piston axis
66 cylinder bore
68 limit switches
70 lower face
72 spring housing
74 mounting flange
76 floor
78 drivers
80 adapters
82 end plate
84 Leak hole
86 socket
88 angle hole
90 hole
92 ring groove
94 Location hole
96 connecting channel
98 channel section
100 line
102 radial bore

Claims

1. Hydraulic cylinder for actuating a valve of a turbine, with a cylinder housing ( 14 ) and a piston ( 8 ) guided therein, the piston rod ( 10 ) of which is operatively connected to a valve body of the valve, and which is in a basic position via a spring ( 20 ) is biased, and with a control valve, via which a pressure chamber ( 36 ) of the hydraulic cylinder ( 2 ) can be acted upon with pressure medium or connected to a tank (T), and with a quick-closing valve ( 26 ), via which the pressure chamber ( 36 ) for rapid Pressure reduction can be connected to the tank, the control valve ( 24 ) and the quick-closing valve ( 26 ) being arranged in a control block ( 4 ), characterized in that the control block ( 4 ) and the cylinder housing ( 14 ) are combined to form a block ( 58 ) , which has at least two approximately diametrically arranged side surfaces ( 60 , 62 ) to which the control valve ( 24 ) or the quick-closing valve ( 26 ) are attached.

2. Hydraulic cylinder according to claim 1, wherein the block ( 58 ) is approximately cuboid.

3. Hydraulic cylinder according to claim 2, wherein a piston axis ( 64 ) of the hydraulic cylinder ( 2 ) lies in a plane of symmetry of the two diametrically arranged side surfaces ( 60 , 62 ).

4. Hydraulic cylinder according to one of the preceding Claim, this as a synchronous cylinder is executed.

5. Hydraulic cylinder according to claim 4, wherein a rear piston rod ( 12 ) is guided in a bushing ( 86 ) of the block ( 58 ) and an end section of the piston rod ( 12 ) emerging from the block ( 58 ) interacts with a displacement measuring system ( 22 ).

6. Hydraulic cylinder according to a preceding claim, wherein a with a working port (B) of the control valve ( 24 ) connected channel ( 88 , 90 ) of the block ( 58 ) with a a bushing ( 86 ) in which a piston rod ( 12 ) is guided , Circumferential ring channel ( 92 ) is connected, in which a channel ( 102 , 98 , 96 ) leading to an input port (A) of the quick-closing valve ( 26 ) and to the pressure chamber ( 36 ) opens.

7. Hydraulic cylinder according to claim 6, wherein in the channel ( 102 , 98 , 96 ) a discharge orifice determining the piston rod speed ( 40 ) is provided.

8. Hydraulic cylinder according to claim 7, wherein the pressure chamber ( 36 ) has a damping chamber ( 18 ) which is connected to the duct section ( 102 , 98 , 96 ) via a damping plate ( 44 ) connected in parallel with the inlet plate ( 40 ).

9. A hydraulic cylinder according to one of the preceding claims, wherein the quick-closing valve (26) is a pilot operated logic valve (26) and / or the control valve is a servo valve (24).

10. Hydraulic cylinder according to one of the preceding claims, wherein the control block ( 4 ) in the cylinder housing ( 14 ) is integrated.