DE947669C - Hydraulic piston drive, especially servo motor control for turbine valves - Google Patents

Hydraulic piston drive, especially servo motor control for turbine valves

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DE947669C
DE947669C DES39065A DES0039065A DE947669C DE 947669 C DE947669 C DE 947669C DE S39065 A DES39065 A DE S39065A DE S0039065 A DES0039065 A DE S0039065A DE 947669 C DE947669 C DE 947669C
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DES39065A
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Waldemar Zickuhr
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02Installations or systems with accumulators
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B3/00Intensifiers or fluid-pressure converters, e.g. pressure exchangers; Conveying pressure from one fluid system to another, without contact between the fluids

Description

Hydraulischer Kolbenantrieb, insbesondere Servomotor-Steuerung für Turbinenventile Bei ölhydraulischen Kolbenantrieben, wie sie insbesondere als Servomotoren für die Bewegung von Turbinenventilen angewendet werden, ist darauf Rücksicht zu nehmen, daß bei plötzlichen Laständerungen genügend- Z51 für die Beanfschla.-gung des Antriebskolbens (Servomotorkolbens) zur Verfügung steht. Man kann die Ölpumpe so groß auslegen, daß sie auch im ungünstigsten Fall genügend L51 fördert, nur ergibt das große Plumpen mit großer Antriebsleistung, die unwirtschaftlich arbeiten. Dazu kommt noch, daß auch für zusätzliche Steuereinrichtungen gesorgt werden muß, die bei kleinen Regelbewegungen das überschüssig geförderte Öl ableiten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwei Pumpen vorzusehen, von denen die eine das 01 für normal verlaufende Antriebsberwegun;gen liefert, während die zweite nur in Tätigkeit tritt, wenn eine große Stelligeschwindigkeit für die Regelventile, etwa bei plötzlichem Lastanstieg oder plötzlicher Lastabsenkung, erforderlich ist. Einfacher wird der Aufbau eines solchen Antriebs durch Einführung eines Ölspeichers, wie man ihn häufig bei Regeleinrichtungen für Wasserturbinen antrifft. An die Druckölpumpe wird ein geschlossener Behälter angeschaltet, in dem sich unter einem Druckluftpolster oder einem federbelasteten Kolben eine gewisse Ölmenge speichert, die bei plötzlichem Öffnen der Leitschaufeln über die Förderung der Ölpumpe hinaus zur Verfügung steht. Voraussetzung hierbei ist aber, daß der Speicherdruck genügend: hoch über dem benötigten Antriebsdruck liegt, weil ja sonst das Öl aus, dem Speicher nicht abfließen könnte.Hydraulic piston drive, in particular servomotor control for turbine valves With oil hydraulic piston drives, such as those used in particular as servomotors for moving turbine valves, care must be taken that, in the event of sudden load changes, there is enough Z51 to strain the drive piston (servomotor piston) is available. The oil pump can be made so large that it delivers enough L51 even in the worst case, but this results in large pumping with high drive power, which is uneconomical. In addition, it is also necessary to provide for additional control devices which divert the excess oil delivered in the event of small control movements. Another possibility is to provide two pumps, one of which supplies the 01 for normal drive movements, while the second only comes into operation when the control valves need to operate at a high speed, for example in the event of a sudden increase or decrease in load . The construction of such a drive is made easier by introducing an oil reservoir, as is often found in control devices for water turbines. A closed container is connected to the pressure oil pump, in which a certain amount of oil is stored under a compressed air cushion or a spring-loaded piston, which is available beyond the delivery of the oil pump if the guide vanes suddenly open. The prerequisite here is that the accumulator pressure is sufficient: it is high above the required drive pressure, because otherwise the oil could not flow out of the accumulator.

Die Erfindung schafft einen Öllspeicher für hydraulische Antriebe, bei dem der Speicherdruck nur gleich dem Förderdruck der Ölpumpe zu sein braucht, und zwar durch Einführung eines Beschleunigungskolbens, der bei stark vergrößertem Ölbedarf des Antriebes durch eine Zusatzkraft belastbar ist. Solange etwa bei einer Dampfturbine die Regelbewegungen mit geringer Geschwindigkeit verlaufen, ist die Ölpumpe in der Lage,. :den Bedarf zu -ecken, so daß Änderungen des Speicherinhaltes nicht oder nur in unbedeutendem Maße erfolgen. Tritt jedoch eine :schnelle Laständerung ein, so wirkt die Zusatzkraft auf den Beschleunigungskolben, der eine entsprechend große Ölmenge aus dem Speicher in die öldruckleitung fördert.The invention creates an oil reservoir for hydraulic drives, where the accumulator pressure only needs to be equal to the delivery pressure of the oil pump, namely by introducing an acceleration piston, which is greatly enlarged Oil requirement of the drive can be loaded by an additional force. As long as one The steam turbine, the control movements run at low speed, is the Oil pump able to. : to -ick the need, so that changes to the memory contents not or only to an insignificant extent. However, if there is one: rapid load change one, the additional force acts on the acceleration piston, the one correspondingly pumps large quantities of oil from the reservoir into the oil pressure line.

Die Erfindung sei an Handeines Aus:führungsbeispieles beschrieben. Der Kolben B soll über eine Hilf sisteuerung C aus einer Leitung A -mit Drucköl beaufschlagt werden, und es soll gewährleistet sein, daß auch bei plötzlich vergrößertem Ölbedarf genügend Öl zur Verfügung steht. Hierzu dient der Ölspeicher M, dessen Speicherraum O an die Leitung A angeschlossen ist. Im Speicher M .gleitbar isst der Kolben L, der durch die Federn D belastet ist. Steht der Steuerschieber C in der Decklage,' so daß also aus der Leitung A kein Öl abströmen kann, so wird der Kolben L unter Zusammendrückung der Federn D angehoben und der Speicherraum O gefüllt. Sinkt bei einem Regelvorgang der Druck in der Leitung A, so wird der Kolben L durch die- gespannten Federn D so weit heruntergedrückt, bis wieder Gleichgewicht zwischen der Federkraft und dem auf dem Kolben L ruhenden Druck hergestellt wird.The invention will be described on the basis of an exemplary embodiment. The piston B should be acted upon by pressure oil via an auxiliary sisteuer C from a line A, and it should be ensured that enough oil is available even when the oil requirement suddenly increases. The oil reservoir M, the reservoir space O of which is connected to the line A, is used for this purpose. The piston L, which is loaded by the springs D, is slidable in the reservoir M. If the control slide C is in the top position, so that no oil can flow out of the line A, the piston L is raised while the springs D are compressed and the storage space O is filled. If the pressure in line A falls during a control process, piston L is pressed down by the tensioned springs D until equilibrium between the spring force and the pressure resting on piston L is restored.

Diese Anordnung würde zwar eine gewisse Pufferung wechselnden Ölbedarfes ermöglichen, aber falls man die Federn nicht isehr aufwändig bauen kann, keine ausreichende Pufferung für sehr schnelle Lastschwankungen. Hierfür ist folgende Anordnung getroffen. Mit dem Ko:lblen L ist starr ein weiterer Kolben J, der Beschleunigungskolben, verbunden, dessen Zylinderraum P einerseits über die Leitung E und die Hilfssteuerung F an die Zuleitung A, andererseits über die Drosselstelle N an die Abflußleitung Q angeschlossen ist. Der Steuerkolben der Hilfssteuerung F, der mit dem Steuerschieber C verbunden ist, hat gegenüber seinen Steueröffnungen eine gewisse Überdeckung; so daß bei kleinen Bewegungen der Hilfssteuerung C die Steuerkanäle der Hilfssteuerung F abgeschlossen bleiben. Der Druck im Raum P ist, da dieser Raum über die Drosselstelle N mit der Abflußleitung Q in Verbindung steht, gering; etwa gleich dem Außendruck. Tritt eine starke Laständerung ein, die eine entsprechend große Bewegung der Steuerschieber C und F aus ihrer Decklage zur Folge hat, so werden nicht nur große Abs.trömquerschnitte zum ServomotorB freigegeben, sondern gleichzeitig auch die Verbindung der Leitung E mit der -Leitung A über die Hilfssteuerung F. Der Kolben J wird also von Drucköl beaufschlagt, und zwar deshalb, weil für die jetzt zuströmende Ölmenge die Drosselstelle N aufstauend wirkt. Es wird also auf den Kolben J eine Zusatzkraft ausgeübt, die die Förderwirkung des federbelasteten Kolbens L unterstützt. Klingt der Regelvorgang ab, so wird der Raum O unter Anheben des Kolbens L und Zusammendrückung der Feder D wieder gefüllt, wobei das Öl aus dem Raum P über die Drosselstelle N und die Leitung Q nach außen gedrückt wird. Hört .die Bewegung des Kolbens J auf, so stellt sich in kurzer Zeit im Raum P wieder der Druck ein, der hinter der Drosselstelle N herrscht.This arrangement would allow a certain buffering of changing oil requirements, but if the springs cannot be built in a very complex way, there is insufficient buffering for very fast load fluctuations. The following arrangement is made for this. Another piston J, the acceleration piston, is rigidly connected to the piston L, the cylinder space P of which is connected to the supply line A via the line E and the auxiliary control F and to the discharge line Q via the throttle point N. The control piston of the auxiliary control F, which is connected to the control slide C, has a certain overlap with respect to its control openings; so that with small movements of the auxiliary control C, the control channels of the auxiliary control F remain closed. The pressure in space P is low, since this space is connected to the discharge line Q via the throttle point N; roughly equal to the external pressure. If a strong load change occurs, which results in a correspondingly large movement of the control spools C and F from their top position, not only are large flow cross-sections to the servomotor B released, but also the connection of line E with line A via the Auxiliary control F. The piston J is thus acted upon by pressurized oil, namely because the throttle point N has a damming effect for the amount of oil now flowing in. An additional force is thus exerted on the piston J, which supports the conveying effect of the spring-loaded piston L. When the control process subsides, the space O is filled again by lifting the piston L and compressing the spring D, the oil being pressed out of the space P via the throttle point N and the line Q to the outside. If the movement of the piston J stops, the pressure behind the throttle point N will be restored in space P within a short time.

Die Zusatzkraft kann unter Umständen weiterhin dadurch gesteuert werden, daß man die Drosselstelle N steuert, und zwar in dem Sinn, daß sie bei größeren Abweichungen der Regelgröße stärker gedrosselt oder geschlossen wird, so, daß sich der Zusatzdruck schnell aufbaut.Under certain circumstances, the additional force can still be controlled by that one controls the throttle point N, in the sense that they are larger Deviations in the controlled variable are throttled or closed more so that the additional pressure builds up quickly.

Die beschriebene Anordnung ist nur als Beispiel gedacht. Es bestehen auch noch andere Möglichkeiten, eine Zusatzkraft wirksam werden zu -lassen. Beispielsweise wäre,es denkbar, den Kolben L wegzulassen und den Kolben J als Tauchkolben auszubilden, wobei die Gegenkraft des gespeicherten Öls durch ein Luftpolster gebildet werden könnte. Wird bei schnellen Laständerungen der Tauchkolben mit Drucköl beaufschlagt und; in das Speicheröl gedrückt, so tritt auch hier wegen der Volumenverkleinerung leine Druckerhöhung .und damit eine Beschleunigung des Abströmens ein.The arrangement described is only intended as an example. There are there are also other ways of making an additional force effective. For example it would be conceivable to omit the piston L and to design the piston J as a plunger, the counterforce of the stored oil being formed by an air cushion could. Is pressurized with oil in the event of rapid load changes to the plunger and; pressed into the storage oil, it also occurs here because of the reduction in volume There is no pressure increase and thus an acceleration of the outflow.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Hydraulischer Kolbenantrieb, insbesondere Servomotor-Steuerung für Turbinenventile, mit einem Ölspeicher parallel zur Druckölleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckölspeicher mit einem Kolben versehen ist, der bei plötzlich erhöhtem Ölbedarf -des Kolbenantriebs durch eine Zusatzkraft belastbar ist und die Abströmung des Öls aus dem Speicher beechleunigt (Beschleunigungskolben). PATENT CLAIMS: i. Hydraulic piston drive, in particular servomotor control for turbine valves, with an oil reservoir parallel to the pressure oil line, characterized in that the pressure oil accumulator is provided with a piston that suddenly increases Oil requirement -the piston drive can be loaded by an additional force and the outflow of the oil from the reservoir is accelerated (acceleration piston). 2. Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenbelastung des Ölspeichers, durch einen federbelasteten Kolben gebildet ist und .der Beschlieurnigungskolben mit dem Belastungskolben starr oder über eine Feder gekuppelt ist. 2. Drive according to claim i, characterized in that the counter-loading of the oil reservoir by a spring-loaded Piston is formed and .der Beschlieurnigungskolben rigid with the loading piston or is coupled via a spring. 3. Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum des Beschleunigungskolbens über eine Drosselstelle mit einem Raum niedrigeren Druckes in Verbindung steht und über eine Abzweigleitung der Ölpumpe mit Drucköl beaufschlagt werden kann, das. durch die Drosselstelle aufgestaut wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 488 6oo; österreichische Patentschrift Nr. 98 333; USA.-Patentschrift Nr. - 603 o67.3. Drive according to claim i, characterized in that the cylinder space of the acceleration piston is connected to a lower pressure space via a throttle point and pressurized oil can be applied via a branch line of the oil pump, which is dammed up by the throttle point. Contemplated publications: French patent No. 488 6oo;. Austrian Patent No. 98 333; USA. Patent No. -. 603 o67.
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