DE3129160A1

DE3129160A1 - Elektrohydraulischer stellantrieb fuer turbinenventile

Info

Publication number: DE3129160A1
Application number: DE19813129160
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Dr. 4330 Mülheim Traßl
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-07-23
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1983-02-10
Also published as: DE3129160C2; CH659304A5

Description

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KRAFTWERK UKLOlS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Mülheim a. d. Ruhr VPA 81 P 9354 DE

Elektrohydraulisch^ Stellantrieb"für Turbinenventile

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrohydraulisehen Stellantrieb für Turbinenventile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger elektrohydraulischer Stellantrieb für Turbinenventile ist bereits durch die ältere Anmeldung nach der DE-OS 30 19 602 bekannt. Beim Einsatz solcher elek-■ trohydraulischer Stellantriebe für die Betätigung von Turbinenventilen müssen einerseits äußerst hohe Stellkräfte bei geringen Stellzeiten aufgebracht werden, während andererseits schon die Unterbringung der Turbinenventile selbst unter beengten Platzverhältnissen Schwierigkeiten bereitet und von dem Stellantrieb daher mögliehst geringe. Baugrößen und möglichst geringe Baugewichte gefordert werden. Um diese Forderungen gleichzeitig realisieren zu können, ist bei dem bekannten elektrohydraulischen Stellantrieb die Verwendung von mindestens einem hydraulischen Druckspeicher und einer Kraftspeicherfeder vorgesehen-. Die Stellbewegungen des Turbinenventils ergeben sich dann durch das Zusammenwirken von zwei Speichern, wobei die Kraftspeicherfeder als der erste Speicher in Schließrichtung wirkt und wobei der hydraulische Druckspeicher als der zweite Speicher über den hydraulischen Stellzylinder in Öffnungsrichtung wirkt. Der Elektromotor und die Hydropumpe können dann so klein bemessen werden, daß der Förderstrom der Hydropumpe nur noch zur Deckung von Leckverlusten und zum langsamen Auffüllen des Druckspeichers ausgelegt sein muß. Dadurch ergibt sich eine äußerst kompakte Bauweise des am Ventilgehäuse angeordneten kompakten Antriebsblockes.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten elektrohydraulischen Stellantrieb so zu verbessern, daß der am Ventilgehäuse angeordnete Antriebsblock noch kompakter ausgebildet werden kann. ■

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Baugröße des gesamten Antriebsblockes kann also insbesondere dadurch noch weiter verringert werden, daß die Betätigungsstange des hydraulischen Stellzylinders durch den Vorratsbehälter hindurchgeführt wird und daß die Träger und die Kraftspeicherfeder im Innern des Vorratsbe-

1-5 hälters angeordnet werden. Der Platzbedarf der Träger, der Kraftspeicherfeder und der Betätigungsstange wird dabei durch die Unterbringung im Innern des Vorratsbehälters auf das Volumen der verdrängten Hydraulikflüssigkeit reduziert. Außerdem entlastet die durch die Träger, die Bodenplatte und die Deckplatte gebildete Stützkonstruktion den Mantel des Vorratsbehälters, so daß dieser als leichter und abnehmbarer Zylinder ausgebildet werden kann und die im Innern des Vorratsbehälters angeordneten Bauteile bei abgenommenem Mantel von außen leicht zugänglieh sind. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß bei Verwendung einer aus Tellerfedern bestehenden IPedersäule als Kraftspeicherfeder durch die Hydraulikflüssigkeit eine Schmierung und somit eine Verringerung der Reibung bewirkt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der hydraulische Druckspeicher zumindest teilweise im Innern des Vorratsbehälters angeordnet. Auch die Hydropumpe kann vorteilhaft im Innern des Vorratsbehälters angeordnet werden, wobei die Zugänglichkeit von außen bei abgenommenem Mantel des Vorratsbehälters gewährleistet ist. Verkleidungen, die bei eventuellen Leckagen von Hy-

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= VPA 81 P 9354 DE dropumpe oder hydraulischem Druckspeicher einen unkontrollierten Austritt von Hydraulikflüssigkeit verhindern sollen, können durch die Unterbringung dieser Bauteile im Vorratsbehälter entfallen. Außerdem kann auch durch die Unterbringung von Hydropumpe und Druckspeicher im Vorratsbehälter der-Aufwand für die hydraulische Verbindung der einzelnen Bauteile erheblich verringert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 4 bis 12 angegeben.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Dabei ist- in der Zeichnung ein Längsschnitt durch einen auf einem -Turbinenventil angeordneten elektrohydraulischen Stellantrieb dargestellt.

Der als kompakter Antriebsblock ausgebildete elektrohydraulische Stellantrieb ist mit der Bodenplatte 1 eines insgesamt mit 2 bezeichneten Vorratsbehälters für die Hydraulikflüssigkeit auf den Kopf einer Ventillaterne 3 aufgesetzt, welche ihrerseits am Ventildeckel 4 eines Turbinenventils 5 befestigt ist. Als zentrale Stützkonstruktion des gesamten Antriebsblockes dienen zwei quaderförmige und parallel zueinander ausgerichtete Tragplatten 6, die mit ihren einen Stirnflächen starr mit der Bodenplatte 1 und mit ihren anderen Stirnflächen mit einem hydraulischen Stellzylinder 7 verbunden sind, wobei zwischen diesen anderen Stirnflächen der beiden Tragplatten 6 und dem hydraulischen Stellzylinder 7 die Deckplatte 8 des Vorratsbehälters 2 starr eingespannt ist. Zwischen den beiden Tragplatten 6 ist eine Betätigungsstange 9 angeordnet, welche den Stellkolben 10 des hydraulischen Stellzylinders 7 mit einer Ventilspindel 11 verbindet, die an ihrem Ende den Ventilkegel 12 des Turbinenventils 5 trägt. Von den beiden Tragplatten 6 ist in der Zeichnung nur diejenige zu erkennen, die hinter der Bildebene bzw. hinter der Be-

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tätigungsstange 9 angeordnet ist. Die andere nicht dargestellte Tragplatte'6 ist mit gleichem Abstand vor der Bildebene bzw. vor der Betätigungsstange 9 angeordnet. Der Raum zwischen den beiden Tragplatten 6 ist auch für die Unterbringung einer Kraftspeicherfeder 13 vorgesehen. Diese. Kraftspeicherfeder 13 ist auf der Betätigungsstange 9 zwischen einem an der Betätigungsstange 9 "befestigten Teller 14- und dem hydraulischen Stellzylinder 7 derart angeordnet, daß sie bei einer Öffnung des Turbinenventils 5 durch einen entsprechenden Hub des>Stellkolbens 10 gespannt wird und nach einer Entlastung des Stellkolbens das Turbinenventil 5 rasch zu schließen vermag.

Der Torratsbehälter 2 ist durch die Bodenplatte 1, die Deckplatte 8 und einen kreiszylindrischen Mantel 15 "begrenzt, wobei die Betätigungsstange 9 <ien gesamten Vorratsbehälter 2 durchsetzt und durch die Bodenplatte 1 flüssigkeit sdicht hindurchgeführt ist. Der Mantel 15 des Vorratsbehälters 2 umschließt dabei die Betätigungsstange die Kraftspeicherfeder I3 und die beiden Tragplatten 6, so daß der Baum zwischen diesen Bauteilen voll für die Unterbringung der Hydraulikflüssigkeit genutzt werden kann. Die durch die Bodenplatte 1, die beiden Tragplatten 6 und die Deckplatte 8 gebildete starre Stützkonstruktion ermöglicht eine dünnwandige Ausführung des Mantels I5, welcher lediglich die Bodenplatte 1 und die Deckplatte konzentrisch dichtend umschließt und nach einer Entleerung des Vorratsbehälters 2 abgenommen werden kann.

Aus dem vorstehend beschriebenen Vorratsbehälter 2 fördert eine von einem Elektromotor 16 angetriebene Hydropumpe die Hydraulikflüssigkeit in den Stellkreis. Die Hydropumpe fördert die Hydraulikflüssigkeit dabei aber nicht unmittelbar in den Stellkreis, sondern mittelbar über einen hydraulischen Druckspeicher I7, wobei der Förderstrom der Hydropumpe nur zur Deckung von Leckverlusten und zum langsamen Auffüllen des hydraulischen

VPA 81 P 9354- DE Druckspeichers 17 ausgelegt ist. Der Elektromotor 16 ist dabei neben dem hydraulischen Stellzylinder 7 auf der Deckplatte 8 angeordnet, während die in der Zeichnung nicht näher dargestellte Hydropumpe innerhalb des Vorratsbehälters an der Deckplatte 8 befestigt ist, wobei die Antriebswelle die Deckplatte 8 flüssigkeitsdicht durchsetzt. Auch der größte Teil des als Gasspeicher ausgebildeten hydraulischen Druckspeichers 17 ist im Innern des Vorratsbehälters 2 angeordnet, wobei lediglich der Gasanschluß und die Membran von außen zugänglich sind.

Die Durchtrittsstelle des hydraulischen Druckspeichers 17 durch die Deckplatte 8 ist dabei flüssigkeitsdicht ausgeführt. Bei eventuellen Leckagen im Bereich des druckseitigen Anschlusses des an einer Tragplatte 6 befestigten hydraulischen Druckspeichers I7 oder im Bereich des druckseitigen Anschlusses der Hydropumpe entstehen keine Probleme, da die austretende Hydraulikflüssigkeit im Vorratsbehälter 2 aufgefangen wird.

Die beiden Tragplatten 6 haben außer der Aufgabe als zentrale Stützkonstruktion des gesamten Antriebsblockes zusätzlich auch noch die Aufgabe, einzelne Bauteile des · elektrohydraulischen Stellantriebes hydraulisch miteinander zu verbinden, so daß die Verbindungsleitungen ganz oder zumindest weitgehend entfallen können. Diese hydraulische Verbindung erfolgt durch in die Tragplatten 6 eingebrachte Kanäle, wobei in der Zeichnung Kanäle 18.und 19 der hinter der Bildebene angeordneten Tragplatte 6 zu erkennen sind. Weitere hydraulische Verbindungskanäle sind in die Deckplatte 8 und in das Zylindergehäuse des hydraulischen Stellzylinders 7 eingebracht, wobei in der Zeichnung in die Deckplatte 8 eingebrachte Verbindungskanäle 20 und 21 und in den hydraulischen Stellzylinder 7 eingebrachte Verbindungskanäle 22 und 23 zu erkennen sind.

Dabei ist ein an dem hydraulischen Stellzylinder 7 befestigter erster Modul 24- eines elektro-hydraulischen Umformers über die Verbindungskanäle 22 und 20 und den daran

VPA 81 P 9354 DE anschließenden Kanal 18 mit dem hydraulischen Druckspeicher 17 und über den Verbindungskanal 23 mit dem unterhalb des Stellkolbens 10 liegenden Raum des hydraulischen Stellzylinders 7 verbunden. Ein an dem hydraulischen Stellzylinder 7 angebrachter zweiter Modul 25 des in der Zeichnung im übrigen nicht näher dargestellten elektro-hydraulisehen Umformers ist über eine kurze Abflußleitung 26 mit dem Innern des Vorratsbehälters 2 verbunden, so daß bei einem Schließen des Turbinenventils 5 die Hydraulikflüssigkeit aus dem Raum unterhalb des Stellkolbens 10 in nicht näher· dargestellter Weise rasch abgeführt werden kann.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungöbeispiel sind der hydraulische Stellzylinder 7, die an ihm befestigten Module 24- und 25 und der Elektromotor 16 so angeordnet, daß sie nicht über den Rand der kreisförmigen Deckplatte 8 überstehen und der Mantel I5 des Vorratsbehälters 2 ungehindert in dieser Richtung abgenommen werden kann. Auf diese Weise können sämtliche im Innern des Vorratsbehälteis 2 angeordnete Bauteile von außen leicht zugänglich gemacht werden. Abweichend von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel können im Innern des Vorratsbehälters auch zwei oder mehrere hydraulische Druckspeicher und gegebenenfalls auch zwei Hydropumpen untergebracht werden.

12 Patentansprüche
1 Figur

Leerseite

Claims

VPA 81 P 9354 DE

Patentansprüche

/Iy Elektrohydraulischer Stellantrieb für Turbinenventile, insbesondere für Regel-, Schnell Schluß- und- TJmleitventile von Dampfturbinen, bestehend' aus einem elektro-hydraulischen umformer, einem über mindestens zwei Träger am Ventilgehäuse abgestützten hydraulischen Stellzylinder, einer in'Schließrichtung des Turbinenventils wirkenden Kraftspeicherfeder und einem Elektromotor zum Antrieb einer Hydropumpe, welche druckseitig mit minde-^/*"^N stens einem hydraulischen Druckspeicher verbunden ist und die Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in den Stellkreis fördert, wobei die Träger die Betätigungsstange des hydraulischen Stellzylinders und die Kraftspeicherfeder zwischen sich aufnehmen und wobei sämtliche Bauteile zu einem am Ventilgehäuse angeordneten kompakten Antriebsblock integriert sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Betätigungsstange (9)' des hydraulischen Stellzylinders (7) durchsetzt den Vorratsbehälter (2);

^_n b) die Träger und die Kraftspeieherfeder (I3) sind

im Innern des Vorratsbehälters.(2) angeordnet, wobei die Träger stirnseitig mit einer Bodenplatte (1) und einer Deckplatte (8) des Vorratsbehälters (2) starr verbunden sind;

c) der nichttragende Mantel (15).des Vorratsbe- · hälters (2) ist als ein abnehmbarer, die Bodenplatte (1) und die Deckplatte (8) konzentrisch dichtend umschließender Zylinder ausgebildet.
2. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druckspeicher (17) zumindest teilweise im Innern des Vorratsbehälters (2) angeordnet ist.

TPA 81 P 9354-
3. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe im Innern des Vorratsbehälters (2) angeordnet ist.

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4-, Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (16) und die Hydropumpe auf gegenüberliegenden Seiten der Deckplatte (8) befestigt sind. 10
5. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,· daß die Deckplatte (8) starr zwischen den Trägern und dem hydraulischen Stellzylinder (7) eingespannt ist.
6. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet, daß die Betätigungsstange (9) exzentrisch zu dem Mantel (15) des Vorratsbehälters (2) angeordnet ist.
7. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz ei chnet, daß die beiden Träger als quaderförmige und parallel zueinander ausgerichtete Tragplatten (6) ausgebildet sind.
8. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druckspeicher (17) an einem der Träger befestigt ist.
9. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verbindung einzelner Bauteile zumindest teilweise durch in die Träger eingebrachte Kanäle (18, I9) erfolgt.

- fr- · VPA 81 P 935^- DE
10. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Deckplatte (8) und den hydraulischen Stellzylinder (7) weitere hydraulische Verbindungskanäle (20, 21 bzw. 22,

23) eingebracht sind.
11. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i c h η e t,· daß die Betätigungsstange (9) und die KraftSpeicherfeder (13) mittig zwischen den Trägern angeordnet sind.
12. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsblock über eine Ventillaterne (3) an dem Turbinenventil (5) befestigt ist.