DE10297340B4 - Steuerventil mit integriertem elektrohydraulischen Aktuator - Google Patents

Steuerventil mit integriertem elektrohydraulischen Aktuator

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Abstract

Treibstoffsteuerventil (20),
mit einem Ventilgehäuse (22), das einen Treibstoffeinlass (24), einen Treibstoffauslass (26), der mit dem Treibstoffeinlass (24) strömungsmäßig in Verbindung steht, und eine Dosiergliedöffnung (28) enthält,
mit einem Aktuatorkolben (44), der in einem Aktuatorzylinder (42) mit einer Aktuatorkammer (46) beweglich angeordnet ist,
mit einem Hydraulikverteiler (32), der einen Ventildeckel und einen Aktuatorsitz bildet, der einen Hydraulikweg, der strömungsmäßig mit dem Aktuatorkolben (44) in Verbindung steht, und der einen Hydraulikleckageweg (72) sowie einem Gasleckageweg (80) aufweist, wobei der Aktuatorzylinder (42) mit dem Hydraulikverteiler (40) an dem Aktuatorsitz verbunden ist, der Hydraulikverteiler (32) eine Dosiergliedführung (30) aufweist, die innerhalb einer Dosiergliedöffnung (28) angeordnet ist und die Dosiergliedführung (30) eine thermische Barriere zum Isolieren des Ventilgehäuses (22) gegenüber dem Hydraulikverteiler (32) bildet, und
mit einem Ventildosierglied (56), das innerhalb der Dosiergliedführung (30) angeordnet ist und unmittelbar mit dem Aktuatkorkolben (44) verbunden ist und das den Treibstoffauslass (24)...

Description

  • Die Erfindung betrifft ganz allgemein Ventile und insbesondere hydraulisch betätigte Steuerventile.
  • Prozesssteuerventile werden in vielen Industriebereichen für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. Eine Anwendung ist die Steuerung der Brenngaszufuhr zu dem Brennsystem einer Industriegasturbine oder einer Gasturbine für sonstige Zwecke, bei denen die verwendeten Ventile einen besser linearen Zusammenhang zwischen dem Gasdurchsatz bezogen auf den Hub aufweisen. Typische Ausführungsformen von Prozesssteuerventilen, wie sie für die Steuerung der Treibstoffgaszufuhr verwendet werden, sehen die Verwendung von haubenartigen Ventilen mit einem nach außen ragenden Betätigungstößel vor, der an einen industriellen Hydraulikaktuator angeschlossen ist.
  • Außerdem sind Sicherheitsventile bekannt, z. B. aus US 4 872 639 . Das Sicherheitsventil kann zwischen zwei Schaltstellungen zum öffnen bzw. Schließen einer Entlüftungsöffnung eines unter Druck stehenden Kessels.
  • US 3 427 930 offenbart ein Ventil für den Einsatz in einer Brennstoffleitung. Ein topfförmiger Aktuatorkolben ist in die Schließstellung des Ventils federvorgespannt. Gegen die Federkraft kann der Aktuatorkolben durch Luftdruckbeaufschlagung seiner ersten Seite in Öffnungsrichtung bewegt werden. Zur Einstellung der Öffnungsgeschwindigkeit ist der Aktuatorkolben auf seiner der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite hydraulisch belastet. Die Abströmgeschwindigkeit des Hydraulikmediums aus dem der zweiten Seite zugeordneten Aktuatorkammerbereich kann an einer Ventileinrichtung eingestellt werden. Der Aktuatorkolben ist an seiner ersten Seite über einen Stößel mit dem Ventilglied in der Brennstoffleitung verbunden.
  • Keines der beiden Ventile ist als Proportionalventil zur Brennstoffdosierung ausgestaltet.
  • Typische Konstruktionen verwenden eine industrielle Standardhardware mit selbstständigen Prozessventilen, die an einen Hydraulikzylinder angekoppelt sind. Bei diesen Konstruktionen treten zwei Probleme auf. Das erste Problem besteht darin, dass die Konstruktionen eine große Länge von nicht gestützten Steuerflächen aufweisen und hinsichtlich der Größe und dem Gewicht voluminös sind. Als Folge hiervon ist die Konstruktion empfindlich gegenüber Fehlverhalten, das durch Schwingungen verursacht wird. Das zweite Problem besteht darin, dass Rückkoppeleinrichtungen, die dazu verwendet werden, die Ventilstellung zu kontrollieren, gegenüber der Mittellinie der Ventil-/Aktuatoreinheit versetzt angeschlossen sind, und zwar an dem Ende, das von dem Ventil abliegt. Die großen Längen in Verbindung mit den Temperaturdifferenzen zwischen dem Ende der Aktuatoranordnung und der gegenüber der Mittellinie versetzten Anordnung der Rückkoppelanordnungen führt zu einer Beeinträchtigung der Genauigkeit der Rückkopplung bei allen Betriebsbedingungen.
  • Die Erfindung betrifft ein kompaktes Treibstoffsteuerventil, wobei ein hydraulischer Verteiler verwendet wird, und zwar sowohl als Ventilhaube/Ventildeckel als auch als Aktuatorsitz für einen Ventilaktuator. Hierdurch vermindert sich die Anzahl der Teile, die zum Erhalten der Funktionalität erforderlich sind, während eine angemessene Halterungsstruktur für das Treibstoffsteuerventil zur Verfügung steht. Das Ventilgehäuse weist einen Treibstoffeinlass, einen Treibstoffauslass sowie eine Dosiergliedöffnung auf. Innerhalb der Dosiergliedöffnung befindet sich eine Dosiergliedführung, die an dem Hydraulikverteiler befestigt ist und die eine Temperaturbarriere zwischen dem Ventilgehäuse und dem Hydraulikverteiler bildet, um die Niedertemperaturkomponenten gegenüber den heißen, gasförmigen Fluiden zu schützen. Die Dosiergliedführung ist mit einer Führungsbohrung versehen, die das Dosierglied aufnimmt, das unmittelbar mit dem Aktuatorkolben gekoppelt ist. Die mechanische Verbindung befindet sich innerhalb des Hydraulikfluids, wodurch eine hydraulische Dämpfung von Schwingungen erfolgt, die in die Verbindung eingeleitet werden.
  • Der Hydraulikverteiler sorgt für die Aufrechterhaltung einer Barriere zwischen den Hydraulikfluiden und dem gasförmigen Treibstoff. Zweifach reduntante Hydraulikdichtungen für das Dosierventilglied sind zwischen der Aktuatorkammer und einem Leckageabflussweg für Hydraulikfluid vorgesehen, um eine Leckage von Hydraulikfluid während des Betriebs aus der Aktuatorkammer zu vermindern. Doppelt reduntante Gasdichtungen, die dazu dienen die Gasleckage aus dem Ventilgehäuse zu vermindern, sind zwischen dem Ventilgehäuse und einem Gasleckageweg, der längs dem Ventildosierglied verläuft, angeordnet. Der Hydraulikleckageweg, der sich innerhalb des hydraulischen Verteilers befindet, führt zu einer Hydraulikabflussverbindung und der abgedichtete Gasleckageweg zu einem Entlüftungssystem. Eine dazwischenliegende Entlüftung, die in die Atmosphäre führt, enthält zusätzlich eine physikalische Trennung zwischen dem Gas und dem Hydrauliksystem.
  • Diese und andere Vorteile der Erfindung sowie die erfindungsgemäßen Merkmale erschließen sich aus der Beschreibung der nachstehend erläuterten Erfindung.
  • Im Übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Beim Studium der Figurenbeschreibung wird dem Fachmann klar, dass eine Reihe von Abwandlungen möglich sind.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die Figuren dienen, zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Erfindungsprinzipien. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine perspektivische Darstellung eines Treibstoffsteuerventils gemäß der Erfindung,
  • 2 eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels des Treibstoffsteuerventils nach 1,
  • 3 eine Querschnittsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels des Treibstoffsteuerventils nach 1 und
  • 4 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der Fluid-Fluid-Barrieren des Treibstoffsteuerventils nach 1.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird ein kompaktes Treibstoffsteuerventil geschaffen, das den Treibstoffzufluss für eine Gasturbine oder Gasturbinen für sonstige Zwecke oder andere kontinuierlich arbeitende Brennersysteme kontrolliert. In den Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Elemente bezeichnen, ist exemplarisch ein Ausführungsbeispiel eines Treibstoffsteuerventils 20 gemäß der Erfindung dargestellt. Das Treibstoffsteuerventil 20 ist, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt, ein Ventil, das mit einem elektrohydraulischen Aktuator über eine Fluid-zu-Fluid Absperrbarriere zu einer kompakten Konstruktion vereint ist.
  • Gemäß 1 bis 3 weist das Ventilgehäuse 22 einen Treibstoffeinlass 24, einen Treibstoffauslass 26 und eine Dosiergliedöffnung 28 für eine Dosiergliedführung 30 auf, die an dem Ventilgehäuse 22 durch Schrauben 34 befestigt ist. Die Dosiergliedführung 30 bildet eine Barriere mit niedrigem thermischen Profil, um die Niedertemperaturkomponenten gegen die hohen Temperaturen des Treibstoffgases zu schützen, das durch das Ventilgehäuse 22 hindurch strömt. Der Hydraulikverteiler 32 wird als Ventilhaube für das Ventilgehäuse 22 genutzt und weist einen Sitz 36 zur Aufnahme eines abgestuften Endes 38 des Aktuators 40 auf.
  • Der Aktuator 40 ist mit einem Aktuatorzylinder 42 versehen, der einen Aktuatorkolben 44 mit einer wirksamen Aktuatorfläche 46 enthält. Hydraulikdichtungen 48 liefern eine dynamische Dichtung zwischen dem Aktuatorkolben 44 und der Atmosphäre. Eine Kolbenbüchse 50 unterstützt die Ausrichtung des Aktuatorkolbens innerhalb des Aktuatorzylinders 42. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Aktuatorkolben 44 mit einer Gewindebohrung 54 versehen, um ein Dosierglied 56 aufzunehmen. Alternativ ist das Ventildosierglied 56 mit einer Gewindebohrung versehen und der Aktuatorkolben wird in die Bohrung eingeschraubt. Der Aktuator 40 weist eine einseitig wirkende, Feder vorgespannte Konstruktion mit einer fail-save-Funktion auf. Die Federn 52 sind innerhalb des Aktuatorzylinders 42 angeordnet und so bemessen, dass sie eine ausreichende Schließkraft erzeugen, um den Aktuatorkolben 44 im Falle eines Fehlers in die Schließstellung zu bringen. Die Federn 52 werden durch das abgestufte Ende 53a des Aktuatorkolbens 44 zentriert. Alternativ können die Federn 52 durch ein separates abgestuftes Teil 53b zentriert werden (siehe 3).
  • Ein Rückkopplungssensor 58 für die Stellung des Aktuatorkolbens 44 ist innerhalb des Aktuatorzylinders 42 angeordnet und mit dem Aktuatorkolben 44 auf der Mittellinie des Aktuators 40 verbunden und liegt innerhalb des Innenraums der Federn 52. Der Rückkopplungssensor 58 liefert eine Information über die Stellung des Aktuatorkolbens an ein (nicht dargestelltes) Steuerungssystem. Die Kopplung auf der Mittellinie reduziert die Einflüsse der thermischen Ausdehnung auf die Genauigkeit und die Widerkehrgenauigkeit des Rückkopplungssensors 58 bei allen Betriebsbedingungen. Bei dem Rückkopplungssensor 58 handelt es sich um einen LVDT (linear variable differential transformer, linearer Differezial-Wandler). Bei einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem LVDT um einen Sensor mit zwei Spulen und zwei Kernen (d. h. ein Duplexsensor bzw. einen Differenzialsensor). Alternativ kann es sich bei dem LVDT auch um einen einfachen Sensor handeln. Der Positionsrückkopplungssensor 58 kann unmittelbar mit dem Aktuatorkolben 44 verbunden sein oder er kann an Lagern montiert sein, die den Positionsrückkopplungssensor 58 isolieren.
  • Das Dosierglied 56 befindet sich innerhalb einer Bohrung 60 der Dosiergliedführung 30. Das Dosierglied 56 ist mit einer konturierten Oberfläche 62 versehen, die so gestaltet ist, dass sich ein linearer Zusammenhang des Gasdurchflusses über dem Akutatorkolbenhub (d. h. der Position) ergibt, und zwar bei einem konstanten Druck stromaufwärts.
  • Das Treibstoffsteuerventil 20 enthält ein hydraulisches Filter 64 um ganz am Schluss nochmal das Fluid zu filtern, um so einen langen Betrieb des Aktuators und des Servoventils 66 zu gewährleisten. Das Servoventil 66 leitet Hydraulikfluid in entsprechende Räume innerhalb des Hydraulikverteilers 32 ein, um den Aktuatorkolben 44 zu positionieren. Das Servo- oder Vorsteuerventil 66 kann ein Einfachventil, ein reduntantes Ventil oder ein Ventil mit drei Spulen sein.
  • Die Dosiergliedführung 30 und der Hydraulikverteiler 32 enthalten eine Reihe von Vorkehrungen (d. h. Barrieren) um die Fluide voneinander getrennt zu halten. Diese Barrieren schützen das Hydrauliksystem gegen das Eindringen von gasförmigem Treibstoff mit hohem Druck und hoher Temperatur und sie schützen das Gastreibstoffsystem gegen ein mögliches Eindringen von Hydraulikdruck. Wie zuvor angedeutet dient die Dosiergliedführung 30 als thermische Barriere zwischen dem Ventilgehäuse 22 und dem Hydraulikverteiler 32. Gemäß 4 befinden sich die Barrieren in einem kleinen Gehäuseabschnitt und umfassen Leckagewege, Entlüftungen und Dichtungen. Das System für den gasförmigen Treibstoff ist gegenüber dem Hydrauliksystem durch ein Paar von Hydraulikdichtungen 68 geschützt, die eine doppelte reduntante Dichtung bilden, die die Leckage von Hydraulikfluid aus der Aktuatorkammer vermindern. Alles Hydraulikfluid, das durch die Hydraulikdichtung 68 hindurch sickert, wird in die Ablaufverbindung 70 über einen Hydraulikleckageweg 42 zurückgeführt. Der Hydraulikabflussanschluss 70 ist lediglich aus Gründen der Darstellung so veranschaulicht, als befände er sich in der Nähe des Treibstoffeinlasses. Der Fachmann erkennt jedoch sofort, dass der Ablflussanschluss 70 an beliebiger Stelle entlang dem Hydraulikverteiler 32 angeordnet sein kann. Die Hydraulikdichtung 74 wird dazu verwendet zu verhindern, dass Hydraulikfluid in das System für den gasförmigen Treibstoff einsickert. Das gesamte Hydraulikfluid, das an der Hydraulikdichtung 74 vorbeisickert wird über eine Zwischenentlüftung 76 in die Atmosphäre entlüftet.
  • Das Hydrauliksystem ist gegenüber dem System mit dem gasförmigen Treibstoff durch ein Paar von Gasdichtungen 78 abgeriegelt, die eine doppelte reduntante Dichtung bildet, um die Leckage von gasförmigem Treibstoff aus dem Ventilgehäuse 22 heraus zu vermindern. Aller gasförmiger Treibstoff, der durch die Gasdichtung 78 entweicht, wird in das Entlüftungssystem des Anwenders geleitet, und zwar über einen Gasleckageweg 80. Eine Gasdichtung 82 wird dazu verwendet zu verhindern, das gasförmiger Treibstoff in das Hydrauliksystem eindringt. Aller gasförmiger Treibstoff, der an der Gasdichtung 82 vorbei strömt wird über ein Zwischenentlüftung 76 in die Atmosphäre entlüftet.
  • Im Betrieb beaufschlagt eine externe Steuerung das Servoventil 66 im Sinne eines Modulierens der Position des Aktuatorkolbens 44, indem Fluid über Wege in dem Hydraulikverteiler 32 in die Aktuatorkammer 46 hinein oder aus diesem herausströmt, um den Aktuatorkolben 44 nach oben oder nach unten zu bewegen und so das Ventildosierglied 56 in jene Position zu bringen, die für die gewünschte Strömungsrate des gasförmigen Treibstoffes erforderlich ist. Das Ausgangssignal des Positionsrückkopplungssensors 58 wird an die externe Steuerung übermittelt, um dort in der Positionsregelschleife der Steuerung verwendet zu werden.
  • Vorstehend wurde ein kompaktes Steuerventil für gasförmigen Treibstoff beschrieben. Die Gesamtabmessungen und das Gewicht sind näherungsweise 50% kleiner, als die bei Standardventilen, und zwar in Folge der Integration des Aktuators 40 des Hydraulikverteilers 32 und des Ventilgehäuses 22 zu einem kompakten Gebilde. Das kompakte Gebilde erhöht die Eigen- oder Resonanzfrequenzen des Steuerventils 20 auf Werte, die deutlich oberhalb der Frequenz liegen, bei denen industrielle Gasturbinen oder Gasturbinen für sonstige Zwecke arbeiten, was wiederum die Fehlerempfindlichkeit infolge von Schwingungen deutlich vermindert. Das Eleminieren einer separaten Ventilhaube und eines Deckels für den Aktuatorzylinder verringert die Anzahl von Bauteilen, bei dem Steuerventil für den gasförmigen Treibstoff. Die Verminderung an Bauteilen erhöht die Zuverlässigkeit des Systems und vermindert die Systemkosten, während die Funktionalität beibehalten wird oder sogar steigt.
  • Die oben stehende Beschreibung der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der Erfindung dient lediglich der Erläuterung. Es ist nicht beabsichtigt, dass die Erfindung auf die genauen Ausführungsbeispiele beschränkt wird. Innerhalb der obigen technischen Lehre sind zahlreiche Modifikationen und Variationen möglich. Die Ausführungsbeispiele wurden so gewählt und beschrieben, dass sie die beste Erläuterung der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung liefern, um den Fachmann in die Lage zu versetzen die verschiedenen Ausführungsbeispiele mit den unterschiedlichen Modifikationen zu verwenden, wie sie für den jeweiligen Anwendungsfall geeignet sind.

Claims (20)

  1. Treibstoffsteuerventil (20), mit einem Ventilgehäuse (22), das einen Treibstoffeinlass (24), einen Treibstoffauslass (26), der mit dem Treibstoffeinlass (24) strömungsmäßig in Verbindung steht, und eine Dosiergliedöffnung (28) enthält, mit einem Aktuatorkolben (44), der in einem Aktuatorzylinder (42) mit einer Aktuatorkammer (46) beweglich angeordnet ist, mit einem Hydraulikverteiler (32), der einen Ventildeckel und einen Aktuatorsitz bildet, der einen Hydraulikweg, der strömungsmäßig mit dem Aktuatorkolben (44) in Verbindung steht, und der einen Hydraulikleckageweg (72) sowie einem Gasleckageweg (80) aufweist, wobei der Aktuatorzylinder (42) mit dem Hydraulikverteiler (40) an dem Aktuatorsitz verbunden ist, der Hydraulikverteiler (32) eine Dosiergliedführung (30) aufweist, die innerhalb einer Dosiergliedöffnung (28) angeordnet ist und die Dosiergliedführung (30) eine thermische Barriere zum Isolieren des Ventilgehäuses (22) gegenüber dem Hydraulikverteiler (32) bildet, und mit einem Ventildosierglied (56), das innerhalb der Dosiergliedführung (30) angeordnet ist und unmittelbar mit dem Aktuatkorkolben (44) verbunden ist und das den Treibstoffauslass (24) gegenüber dem Treibstoffeinlass (26) absperrt, wenn es sich in der Schließstellung befindet, und das einen Durchlass mit variablen Querschnitt liefert, um Treibstoff mit unterschiedlichen Strömungsraten durchfließen zu lassen, wenn der Aktuatorkolben (44) in die jeweils vorgegebene Stellung gesteuert ist.
  2. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikleckageweg (72) zu einer Hydraulikabflussverbindung (70) führt und dass das Treibstoffsteuerventil (20) ferner eine doppelte redundante Hydraulikdichtung (68) aufweist, um die Leckage von Hydraulikfluid im Betrieb aus der Aktuatorkammer (46) zu vermindern.
  3. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasleckageweg (80) zu einem Entlüftungssystem führt, und dass das Treibstoffsteuerventil (20) außerdem eine doppelte redundante Dichtung (78) aufweist, um die Leckage aus dem Ventilgehäuse (22) zu reduzieren.
  4. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikverteiler (32) eine zu der Atmosphäre hinführende Zwischenentlüftung (76) enthält und dass das Treibstoffsteuerventil (20) außerdem eine Dichtung (82) aufweist, die zwischen dem Gasleckageweg (80) und der Zwischenentlüftung (76) angeordnet ist.
  5. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikleckageweg (72) zu einer Hydraulikabflussverbindung (70) führt, das der Gasleckageweg (80) zu einem Entlüftungssystem führt und dass das Treibstoffsteuerventil (20) außerdem eine doppelte redundante Hydraulikdichtung (68), um im Betrieb die Leckage von Hydraulikfluid aus der Aktuatorkammer (46) zu vermindern, sowie eine doppelte redundante Dichtung (78) enthält, um die Treibstoffleckage aus dem Ventilgehäuse (22) zu vermindern.
  6. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorkolben (44) eine Bohrung (54) enthält in der das Ventildosierglied (56) verankert ist.
  7. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventildosierglied (56) so konturiert ist, dass es einen linearen Zusammenhang zwischen der Gasdurchströmung und der Aktuatorkolbenstellung liefert.
  8. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrung (54) in dem Aktuatorkolben (44) eine Gewindebohrung ist und dass das Ventildosierglied (56) lösbar in die Bohrung (54) eingeschraubt ist.
  9. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionrückkopplungssensor (58) vorgesehen ist, der auf der Längsachse des Aktuatorkolbens (44) mit diesem gekoppelt ist.
  10. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorkolben (44) eine Wirkfkäche aufweist mit der der Hydraulikweg strömungsmäßig in Verbindung steht und dass die Dosiergliedführung (30) an dem Hydraulikverteiler befestigt ist und eine Dosiergliedbohrung (60) enthält.
  11. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiergliedführung (30) eine thermische Isolationsbarriere zwischen dem Ventilgehäuse (22) und dem Hydraulikverteiler (32) bildet.
  12. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikverteiler (32) einen Hydraulikleckageweg (72) aufweist, der zu einer Hydraulikauslassverbindung (70) führt und dass das Treibstoffsteuerventil (20) wenigstens eine Hydraulikdichtung (68) enthält, die im Betrieb die Leckage von Hydraulikfluid aus der Aktuatorkammer (42) reduziert.
  13. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasleckageweg (80) zu einem Entlüftungssystem führt und dass das Treibstoffsteuerventil (20) ferner wenigstens eine Gasdichtung (78) enthält, um die Treibstoffleckage aus dem Ventilgehäuse (22) zu reduzieren.
  14. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikverteiler (32) eine Zwischenentlüftung (76) enthält, die zu der Atmosphäre führt und dass das Treibstoffsteuerventil (20) ferner eine Dichtung (82) enthält, die zwischen der Gasleckageweg (80) und der Zwischenentlüftung (76) angeordnet ist.
  15. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikleckageweg (72) zu einer Hydraulikabflussverbindung (70) führt, dass der Gasleckageweg (80) zu einem Entlüftungssystem führt und dass das Treibstoffsteuerventil (20) ferner eine doppelte redundante Hydraulikdichtung (68) enthält, um im Betrieb die Leckage von Hydraulikfluid aus der Aktuatorkammer (42) zu verringern, sowie eine doppelte redundante Gasdichtung (78) enthält, um die Leckage von Treibstoff aus dem Ventilgehäuse (22) zu verringern.
  16. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (44) eine Gewindebohrung (54) enthält und dass das Ventildosierglied (56) lösbar in die Gewindebohrung (56) des Kolbens (44) eingeschraubt ist.
  17. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionsrückkopplungssensor (58) enthalten ist, der auf der Längsachse des Aktuatorkolbens (44) mit diesem verbunden ist.
  18. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsrückkopplungssensor (58) ein linearer Differenzialtransformatorwandler ist.
  19. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionsrückkopplungssensor (58) vorhanden ist, der auf der Längsachse des Aktuatorkolbens (44) mit diesem verbunden ist.
  20. Treibstoffsteuerventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikverteiler (32) eine Zwischenentlüftung (76), die zu der Atmosphäre führt, enthält, dass der Hydraulikleckageweg (72) zu einer Hydraulikabflussverbindung (70) führt, dass der Gasleckageweg (80) zu einem Entlüftungssystem führt, dass das Treibstoffsteuerventil (20) außerdem zwei Hydraulikdichtungen (68) enthält, um in Betrieb wie Leckage von Hydraulikfluid aus der Aktuatorkammer (46) zu vermindern, sowie zwei Gasdichtungen (78) aufweist, um die Treibstoffleckage aus dem Ventilgehäuse (22) zu reduzieren, das eine Gasdichtung (82) enthält, die zwischen dem Gasleckageweg (80) und der Zwischenentlüftung (76) angeordnet ist und eine Hydraulikdichtung (74) aufweist, die zwischen der Hydraulikleckageweg (72) und der Zwischenentlüftung (76) angeordnet ist.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7537022B2 (en) * 2005-11-09 2009-05-26 Honeywell International Inc. Valve actuator assembly
US7896023B2 (en) * 2007-07-17 2011-03-01 GM Global Technology Operations LLC Fuel leakage vent for fuel source and valve interface
US9151289B2 (en) * 2008-08-21 2015-10-06 Cummins Inc. Fuel pump
US8038121B2 (en) 2009-01-06 2011-10-18 Woodward, Inc. Fluid control valve with sensing port
US8534323B2 (en) * 2009-04-10 2013-09-17 Flowserve Corporation Control valves and methods of flowing a material through a control valve
CN101705871B (zh) * 2009-11-20 2012-05-09 株洲南方燃气轮机成套制造安装有限公司 燃气轮机的气体燃料调节阀
CA2806811C (en) * 2010-08-06 2014-09-09 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Gas pressure regulating valve
EP2676037A4 (de) * 2011-02-18 2017-04-26 Norgren, Inc. Mehrstufiger flüssigkeitsbetriebener betätiger
EP2684386B1 (de) * 2011-03-10 2017-11-29 Waters Technologies Corporation Pumpenkopf-auslassöffnung
EP2500550A1 (de) * 2011-03-16 2012-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Hubübertrager für Gasturbinen
US9869403B2 (en) * 2011-05-09 2018-01-16 Hamilton Sundstrand Corporation Valve having pressure-relieving vent passage
US20170051676A1 (en) * 2014-04-28 2017-02-23 Moog Inc. Turbine combustion chamber pressure assisted control valve
US10094488B2 (en) * 2015-11-05 2018-10-09 Fisher Controls International Llc Balanced valve trim and method of reducing stem forces on a valve stem
US9926803B2 (en) 2016-06-28 2018-03-27 Woodward, Inc. Turbine control device prognostics
CN106762156B (zh) * 2016-12-21 2019-02-12 中国航发长春控制科技有限公司 发动机燃油关断活门组件
DE102017211403A1 (de) * 2017-07-04 2019-01-10 Hawe Hydraulik Se Hydraulikkomponente mit einer Ventileinheit und Hydrauliksystem mit einer Hydraulikkomponente
CN107740735B (zh) * 2017-10-26 2019-07-02 重庆红江机械有限责任公司 一种电液联动燃气阀
KR101888527B1 (ko) * 2017-12-21 2018-09-20 (주)한빛산업 유압 액추에이터 장치 및 이의 조립방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3427830A (en) * 1967-05-03 1969-02-18 Z Textilniho Strojirenstvi Gen Drive arrangement for oscillating the needle cylinder of a circular knitting machine
US4872639A (en) * 1987-08-25 1989-10-10 Societe D'exploitation De Brevets Pour L'industrie Et La Marine Sebim Pilot-control safety valve

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3051432A (en) * 1960-02-18 1962-08-28 Sullivan Valve & Engineering Co Two-stage hydromotor-operated valve
US3112876A (en) * 1960-08-25 1963-12-03 Sullivan Valve & Engineering Co Two-stage valve having floating switches
US3307574A (en) * 1964-02-07 1967-03-07 Acf Ind Inc Drain structure for venting leaked fluid from valve stem packing
US3427930A (en) * 1965-07-02 1969-02-18 Fisher Governor Co Valve actuator
US3379405A (en) * 1966-01-03 1968-04-23 Acf Ind Inc Valve
US3563508A (en) * 1968-12-13 1971-02-16 Bruce L Delorenzo Valve including piston with spaced apart plates
US3664358A (en) * 1969-10-02 1972-05-23 Nakakita Seisakusho Method of automatic valve control
DE2835771C2 (de) * 1978-08-16 1987-10-22 Parker Hannifin Nmf Gmbh, 5000 Koeln, De
DE2915783C2 (de) * 1979-04-19 1986-07-03 Vickers Systems Gmbh, 6380 Bad Homburg, De
DE3172140D1 (en) * 1981-09-02 1985-10-10 Vickers Systems Gmbh Electro-hydraulic control of an actuator piston
LU85707A1 (de) * 1984-12-21 1985-07-24 Hydrolux Sarl Zweiwege-stromregelventil
DE3712337A1 (de) * 1987-04-11 1988-10-20 Vdo Schindling Elektropneumatischer stellungsregler
US4865074A (en) * 1988-06-20 1989-09-12 Keystone International Inc. High temperature safety relief system
US5251148A (en) * 1990-06-01 1993-10-05 Valtek, Inc. Integrated process control valve
US5074519A (en) * 1990-11-09 1991-12-24 Cooper Industries, Inc. Fail-close hydraulically actuated control choke
US5172719A (en) * 1991-07-19 1992-12-22 Westinghouse Electric Corp. Steam turbine control valve
US5203370A (en) * 1991-11-26 1993-04-20 Block Gary C Mounting apparatus with fugitive emission collection means for directly coupling a rotary valve to an actuator having rotary drive means
US6267349B1 (en) * 1992-09-25 2001-07-31 Target Rock Corporation Precision valve control
LU88277A1 (de) * 1993-05-27 1994-12-01 Hydrolux Sarl Vorgesteuertes Servoventil
US5549137A (en) * 1993-08-25 1996-08-27 Rosemount Inc. Valve positioner with pressure feedback, dynamic correction and diagnostics
LU88558A1 (de) * 1994-11-16 1996-07-15 Hydrolux Sarl Vorgesteuertes Servoventil
US6056008A (en) * 1997-09-22 2000-05-02 Fisher Controls International, Inc. Intelligent pressure regulator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3427830A (en) * 1967-05-03 1969-02-18 Z Textilniho Strojirenstvi Gen Drive arrangement for oscillating the needle cylinder of a circular knitting machine
US4872639A (en) * 1987-08-25 1989-10-10 Societe D'exploitation De Brevets Pour L'industrie Et La Marine Sebim Pilot-control safety valve

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003033889A2 (en) 2003-04-24
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JP2005506496A (ja) 2005-03-03

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