DE8121663U1

DE8121663U1 - Elektrohydraulischer stellantrieb fuer ventile

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Publication number: DE8121663U1
Application number: DE19818121663U
Authority: DE
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1981-07-23
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1981-11-26
Also published as: US4452269A

Description

ν ^! KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Mülheim a. d. Ruhr VPA 81 G 9359 DE

Elektrohydraulischer Stellantrieb für Ventile

Die Neuerung bezieht sich auf einen elektrohydraulischen Stellantrieb für Ventile gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

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Ein derartiger elektrohydraulischer Stellantrieb für Ventile ist aus der DE-AS 11 83 760 bekannt. Bei einer dort C beschriebenen Bauformen sind der elektro-hydraulische Umformer, der hydraulische Stellzylinder, der Elektromotor und die Hydropumpe auf einer Platte montiert, die als Deckel des Vorratsbehälters für die Hydraulikflüssigkeit ausgebildet ist. Der Vorratsbehälter ist seinerseits auf eine Ventillaterne aufgesetzt, wobei die Betätigungsstange des hydraulischen Stellzylinders den Vorratsbehälter durchsetzt.

Ein Einsatz des bekannten elektrohydraulischen Stellantriebes für die Betätigung von Turbinenventilen, wie Regel-, SchnellSchluß- und Umleitventilen von Dampfturbinen, r 25 ist praktisch nicht möglich. Bei derartigen Turbinenventilen müssen einerseits äußerst hohe Stellkräfte bei geringen Stellzeiten aufgebracht werden, während andererseits schon allein die Unterbringung der Turbinenventile selbst unter beengten Platzverhältnissen Schwierigkeiten bereitet und von den entsprechenden Stellantrieben daher geringe Baugrößen und geringe Baugewichte gefordert werden. Bei einer auf die Stellkräfte und Stellzeiten von Turbinenventilen abgestimmten Bemessung der einzelnen Bauteile würde der kompakte Antriebsblock des bekannten elektrohydraulischen Stellantriebes so groß und so schwer werden, daß eine Anordnung am Ventilgehäuse nicht mehr möglich ist.

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Der Neuerung liegt daher die Aufgate zugrunde, einen elektrohydraulisehen Stellantrieb für Turbinenventile zu schaffen, welcher bei relativ geringer Baugröße und relativ geringem Baugewicht den hohen Anforderungen hinsichtlieh Stellkraft und Stellgeschwindigkeit genügt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

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Durch die zusätzliche Verwendung von mindestens einem hy- ^ draulischen Druckspeicher und einer Kraftspeicherfeder ergeben sich die Stellbewegungen des Ventils durch das Zusammenwirken von zwei Speichern, wobei die Kraftspeicherfeder als der erste Speicher direkt in Schließrichtung wirkt und wobei der 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 Leckverlasten und zum langsamen Auffüllen des Druckspeichers ausgelegt sein muß. Trotz der zusätzlichen Verwendung dieser beiden Spei-

kompakt eher kann der gesamte Antriebsblock dadurch äußerslyaus-

gebildet werden, daß der Mantel des Vorratsbehälters als ' 25 ein konzentrisch zu der Betätigungsstange angeordnetes tragendes Rohr ausgebildet wird und daß die Kraftspeicherfeder im Innern des Vorratsbehälters angeordnet wird. Die durch Stellkräfte verursachten Reaktionskräfte können dabei direkt über den Mantel des Vorratsbehälters auf das Ventilgehäuse übertragen werden, wobei der Mantel durch seine rohrförmige Ausgestaltung für hohe Belastungen geeignet ist und in allen Richtungen das gleiche Widerstandsmoment aufweist. Durch die Unterbringung der Kraftspeicherfeder im Innern des Vorratsbehälters kann der Platzbedarf der Kraftspeicherfeder praktisch auf das

Volumen der verdrängten Hydraulikflüssigkeit reduziert ( \ werden. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Anordnung ist, daß bei Verwendung einer aus Tellerfedern bestehen-

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den Federsäule als Kraftspeicherfeder durch die Hydraulikflüssigkeit eine Schmierung und eine Verringerung der Reibung bewirkt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 angegeben.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Neuerung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen auf einem Turbinenventil angeordneten elektrohydraulischen Stellantrieb und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1.

Der als kompakter Antriebsblock ausgebildete elektrohydraulische Stellantrieb ist mit einer Grundplatte 1 über eine Ventillaterne 2 am Ventildeckel 3 eines Turbinenventils 4 befestigt. Als zentrale Tragkonstruktion des gesamten Antriebsblockes dient der rohrförmige Mantel 5 eines insgesamt mit 6 bezeichneten Vorratsbehälters für die Hydraulikflüssigkeit, wobei der rohrförmige Mantel 5 mit seiner einen Stirnfläche starr mit der Grundplatte 1 und mit seiner anderen Stirnfläche starr mit einem hydraulischen Stellzylinder 7 verbunden ist. Konzentrisch zu dem rohrförmigen Mantel 5 ist innerhalb des Vorratsbehälters 6 eine Betätigungsstange 8 angeordnet, welche den Stellkolben 9 des hydraulischen Stellzylinders 7 mit einer Ventilspindel 10 verbindet, die an ihrem Ende den Ventilkegel 11 des Turbinenventils 4 trägt. Der Raum innerhalb des Vorratsbehälters 6 wird auch für die Unterbringung einer Kraftspeicherfeder 12 ausgenutzt. Diese Kraftspeicherfeder 12 ist auf der Betätigungsstange 8 zwischen einem auf der Betätigungsstange 8 befestigten Teller 13 und dem hydraulischen Stell-

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zylinder 7 derart angeordnet, daß sie "bei einer öffnung des Turbinenventils 4 durch einen entsprechenden Hub des Stellkolbens 9 gespannt wird und nach einer Entlastung des Stellkorbens 9 das Turbinenventil 4- rasch zu schlie-Ben vermag.

Der Vorratsbehälter 6 besteht aus der Grundplatte 1 und dem einstückig damit verbundenen rohrförmigen Mantel 5> wobei das der Grundplatte 1 gegenüberliegende offene Ende durch den aufgesetzten hydraulischen Stellzylinder 7

flüssLgkeitsdicht verschlossen ist und wobei die Betä- \ tigungsstange 8 flüssigkeitsdicht durch die Grundplatte 1 hindurchgeführt ist. Aus diesem Vorratsbehälter 6 fördert eine von einem Elektromotor 14 angetriebene Hydropumpe 15 die Hydraulikflüssigkeit in den Stellkreis. Die Hydropumpe I5 fördert die Hydraulikflüssigkeit dabei aber nicht unmittelbar in den Stellkreis, sondern mittelbar über einen hydraulischen Druckspeicher 16, wobei der Förderstrom der Hydropumpe 15 nur zur Deckung von Leck-Verlusten und zum langsamen Auffüllen des hydraulischen Druckspeichers 16 ausgelegt ist. Der als Gasspeicher ausgebildete hydraulische Druckspeicher 16 ist dabei neben dem Vorratsbehälter 6 angeordnet und an einem radial ζ überstehenden Bereich der Grundplatte 1 befestigt. Die Befestigung des Elektromotors 14 und der Hydropumpe 15 erfolgt auf den gegenüberliegenden Flächen einer Konsole 17, welche ihrerseits an dem rohrförmigen Mantel 5 des Vorratsbehälters 6 befestigt ist.

Der rohrförmige Mantel 5 des Vorratsbehälters 6 hat außer der Aufgabe als zentrale Tragkonstruktion des gesamten Antriebsblockes zusätzlich auch noch die Aufgabe, einzelne Bauteile des elektrohydraulischen Stellantriebes hydraulisch miteinander zu verbinden, so daß Verbindungsleitungen ,ganz oder zumindest weitgehend entfallen können. Diese hydraulische Verbindung erfolgt ν durch in den rohrförmigen Mantel 5 eingebrachte Kanäle,

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wobei in der Zeichnung lediglich ein in den Vorratsbehälter 6 einmündender Kanal 18 angedeutet ist. Die druckseitige Anschlußleitung 19 der Hydropumpe 15 und der hydraulische Druckspeicher 16 sind mit anderen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Kanälen verbunden, die in den rohrförmigen Mantel 5 eingebracht sind und im wesentlichen in axialer Richtung verlaufen. Weitere Verbindungskanäle sind in das Zylindergehäuse des hydraulischen SteilZylinders 7 eingebracht und stellen beispielsweise die hydraulische Verbindung zu einem ersten-Modul 20 und einem zweiten Modul 21 des im übrigen nicht f , näher dargestellten elektro-hydraulischen Umformers dar. Die in der Zeichnung angedeuteten weiteren Verbindungskanäle 22 und 23 verbinden dabei den ersten Modul 20 mit einem nicht näher dargestellten Kanal des rohrförmigen Mantels 5 bzw. mit dem unterhalb des Stellkolbens 9 liegenden Raum des hydraulischen SteilZylinders 7·

Für den Abtransport der in dem elektrohydraulisehen Stellantrieb erzeugten Verlustwärme ist ein durch seinen Lüfterflügel angedeutetes Gebläse 24- vorgesehen, über welches der Raum zwischen dem hydraulischen Stellzylinder 7 und einer äußeren Verkleidung 25 mit Kühlluft beaufschlagt wird. Die den hydraulischen Stellzylinder 7 koni

zentrisch umschließende Verkleidung 25 schließt dabei in axialer Richtung derart an Kühlrippen 26 des rohrförmigen Mantels 5 an, daß die Kühlluft in die zwischen den einzelnen Kühlrippen 26 liegenden Bereiche eintreten kann. Die Anordnung der einzelnen Kühlrippen 26 am äußeren Umfang des rohrförmigen Mantels 5 ist insbesondere in dem Schnittbild nach Fig. 2 zu erkennen. Die Kühlrippen 26 springen in radialer Richtung vor und erstrecken sich in axialer Richtung über die gesamte Länge des rohrförmigen Mantels 5« I** Umfangsrichtung des rohrförmigen Mantels 5 gesehen sind die Kühlrippen 25 gleichmäßig

angeordnet, wobei lediglich die von dem Elektromotor 14-, { dem hydraulischen Druckspeicher 16 und der Konsole I7

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eingenommenen Bereiche ausgespart sind.

Ί6 Schutzansprüche
2 Figuren

Claims

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Schutzans-prüche

1. Elektrohydraulischer Stellantrieb für Ventile, bestehend aus einem elektro-hydraulisehen Umformer, einem hydraulischen Stellzylinder und einem Elektromotor zum Antrieb einer Hydropumpe, welche die Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in den Stellkreis fördert, wobei der hydraulische Stellzylinder auf dem Vorratsbehälter angeordnet ist und die Betätigungsstange des hydraulischen Stellzylinders den. Vorratsbehälter durchsetzt und wobei j ^ sämtliche Bauteile zu einem am Ventilgehäuse angeordneten kompakten Antriebsblock integriert sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Antriebsblock umfaßt zusätzlich mindestens einen druckseitig an die Hydropumpe (I5) angeschlossenen hydraulischen Druckspeicher (16) und eine in Schließrichtung des Ventils (4-) wirkende Kraftspeicherfeder (12),

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b) der Mantel (5) des Vorratsbehälters (6) besteht aus einem konzentrisch zu der Betätigungsstange (8) angeordneten tragenden Rohr,

c) die Kraftspeicherfeder (12) ist im Innern des Vorratsbehälters (6) angeordnet.

2. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) des Vorratsbehälters (6) an seiner vom Ventil (4) abgewandten Stirnseite unmittelbar mit dem hydraulischen Stellzylinder (7) verbunden ist.

3. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, d'adurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) des Vorratsbehälters (6) an seiner dem Ventil

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(4) zugewandten Stirnseite mit einer Grundplatte (1) verbunden ist.

4. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 3, d adurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druckspeicher (16) an einem radial überstehenden Bereich der Grundplatte (1) befestigt ist.

5. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14) und die Hydropumpe (15) auf einer am Mantel (5) des Vorratsbehälters (6) befestigten Konsole (I7) angeordnet sind.

6. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verbindung einzelner Bauteile zumindest teilweise durch in den Mantel (5) des Vorratsbehälters (6) eingebrachte Kanäle (18) erfolgt.

7. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den hydraulischen Stellzylinder (7) weitere Verbindungskanäle (22, 23) eingebracht sind.

8. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang des Mantels (5) des Vorratsbehälters (6) Kühlrippen (26) angeordnet sind.

9. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (26) in radialer Richtung vorspringen und sich in axialer Richtung des Mantels (5) erstrecken.

'10. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der hydraulische Stellzylinder (7) von einer Verkleidung (25) umschlossen ist und daß der Raum zwischen dem hydraulischen Stellzylinder (7) und der Verkleidung (25) über ein Gebläse (24) mit Kühlluft beaufschlagbar ist.

11. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (25) in axialer Richtung derart an die Kühlrippen (26) anschließt, daß die Kühlluft in die zwischen den Kühlrippen (26) liegenden Bereiche eintritt.

12. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsblock über eine Ventillaterne (2) an dem Ventil (4) befestigt ist.