ES2908809T3 - Dispositivo y método para optimización de cierre de compuertas anulares - Google Patents

Dispositivo y método para optimización de cierre de compuertas anulares Download PDF

Info

Publication number
ES2908809T3
ES2908809T3 ES18306302T ES18306302T ES2908809T3 ES 2908809 T3 ES2908809 T3 ES 2908809T3 ES 18306302 T ES18306302 T ES 18306302T ES 18306302 T ES18306302 T ES 18306302T ES 2908809 T3 ES2908809 T3 ES 2908809T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
chamber
piston
volume
cylinder
conduit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18306302T
Other languages
English (en)
Inventor
Philippe Girin
Armin Steinhilber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Renewable Technologies SAS
Original Assignee
GE Renewable Technologies SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Renewable Technologies SAS filed Critical GE Renewable Technologies SAS
Application granted granted Critical
Publication of ES2908809T3 publication Critical patent/ES2908809T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/22—Synchronisation of the movement of two or more servomotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/105—Final actuators by passing part of the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
    • F01D17/26—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical fluid, e.g. hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/004—Valve arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1428—Cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/149—Fluid interconnections, e.g. fluid connectors, passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/17—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type of differential-piston type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/60—Control system actuates through
    • F05B2270/604—Control system actuates through hydraulic actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7114—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators
    • F15B2211/7121—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators the chambers being connected in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/78—Control of multiple output members
    • F15B2211/782—Concurrent control, e.g. synchronisation of two or more actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/04—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members
    • F16K3/06—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages
    • F16K3/08—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages with circular plates rotatable around their centres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1225—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston with a plurality of pistons
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

Sistema para controlar el movimiento de una compuerta anular (40), de una máquina hidráulica, comprendiendo dicho sistema una pluralidad de cilindros de accionamiento de grupos, comprendiendo cada grupo al menos: - un primer cilindro de accionamiento (10) para controlar el movimiento de dicha compuerta anular (40), comprendiendo dicho cilindro de accionamiento (10) un cuerpo (18) que forma una primera cámara (22) dotada de un primer conducto (26) y un segunda cámara (24) dotada de un segundo conducto (28) que están diseñadas para recibir un fluido de accionamiento a través de dicho primer conducto (26) y dicho segundo conducto (28), estando separadas dichas cámaras entre sí por un pistón (20) conectado a un vástago de accionamiento (14) y capaz de moverse en dicho cuerpo en una primera dirección en la que el volumen de la segunda cámara aumenta mientras el volumen de la primera cámara disminuye, y en una segunda dirección en la que el volumen de la segunda cámara disminuye mientras el volumen de la primera cámara aumenta, estando dotado dicho pistón de un vástago (30) conectado en dicha segunda cámara a un área (20b) del pistón orientada hacia dicha segunda cámara, teniendo dicha área (20b) una superficie inferior a un área (20a) del pistón orientada hacia la primera cámara; - un segundo cilindro de accionamiento (10') que comprende un cuerpo que forma una primera cámara (22') y una segunda cámara (24') que están diseñadas para recibir un fluido de accionamiento, estando separadas dichas cámaras entre sí por un pistón (20') conectado a un vástago de accionamiento (14') y capaz de mover dicho cuerpo en una primera dirección en la que el volumen de la segunda cámara aumenta mientras el volumen de la primera cámara disminuye, y en una segunda dirección en la que el volumen de la segunda cámara disminuye mientras el volumen de la primera cámara aumenta; - un elemento de sincronización hidráulico que conecta dicha primera cámara (22) de dicho primer cilindro de accionamiento (10) y dicha segunda cámara (24') dicho segundo cilindro de accionamiento (10').

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y método para optimización de cierre de compuertas anulares
Campo técnico y técnica anterior
La invención se refiere al campo de la industria de energía hidroeléctrica.
Una compuerta anular es un componente mecánico opcional de una turbina, bomba o bomba-turbina, que se utiliza para aislar la máquina del conducto de agua dispuesto corriente arriba en condiciones de parada, en mantenimiento y en caso de falta de cierre de una compuerta o fallo mecánico principal, y capaz de cortar el flujo de paso.
Una compuerta anular es principalmente una carcasa cilíndrica que se mueve a lo largo de su eje longitudinal con un recorrido fijo de una posición abierta a una posición cerrada y viceversa.
El recorrido lineal de la carcasa cilíndrica es adecuado a la turbina, bomba o bomba-turbina en donde se monta la compuerta anular.
Una solución bien conocida para operar una compuerta anular es utilizar varios cilindros hidráulicos distribuidos alrededor de la circunferencia de un extremo de la compuerta anular, siendo el eje de los cilindros hidráulicos paralelo al eje longitudinal de la carcasa cilíndrica.
Los cuerpos de los cilindros hidráulicos están soportados por una parte estacionaria de la turbina, bomba o bombaturbina y los extremos de los vástagos de funcionamiento de los cilindros hidráulicos están unidos al borde circular de la carcasa cilíndrica.
Un sistema digital y/o hidráulico controla el movimiento lineal simultáneo de los vástagos de funcionamiento de los cilindros hidráulicos para mover la carcasa cilíndrica, sin oscilaciones ni distorsiones excesivas para evitar el atasco de la carcasa cilíndrica en las partes circundantes estacionarias y el daño de los cilindros hidráulicos, la carcasa cilíndrica y las partes estacionarias.
Generalmente, la compuerta anular es "autoclave" o autosellante y se utilizan dos niveles de presión diferentes para el funcionamiento de los cilindros.
- un nivel de alta presión para abrir la compuerta anular, ya que los cilindros deben funcionar contra el peso de la compuerta anular y la presión diferencial entre la presión corriente arriba y corriente abajo de la compuerta anular cuando está cerrada;
- un nivel de baja presión para evitar riesgos de dañar piezas en movimiento hacia abajo cuando la compuerta anular se está cerrando, ya que la compuerta anular se cierra naturalmente por su propio peso y la baja presión ayudará al cierre en caso de punto de fricción y evitará daños mecánicos reduciendo el esfuerzo en caso de bloqueo por un elemento externo atascado en la compuerta anular.
Existe la necesidad de reducir las fuerzas o los esfuerzos aplicados en los cilindros que controlan la compuerta anular. Los sistemas de la técnica anterior generan dos niveles de presión a partir del sistema hidráulico. Son posibles diferentes soluciones y requieren muchos componentes para generar los dos niveles de presión, esencialmente utilizando dos depósitos de presión (uno por nivel de presión).
Esas soluciones son complicadas, costosas y requieren un alto nivel de mantenimiento.
El documento DE 112012007092 describe un cilindro de presión de fluido que comprende una primera y segunda cámaras de cilindro orientadas hacia ambas superficies de extremo de un pistón y formadas dentro de un tubo de cilindro que tiene un orificio de alimentación y un orificio de escape. El primer vástago de pistón está conectado a un lado de superficie de extremo del pistón y está formado para tener un diámetro más grande que el de un segundo vástago de pistón conectado al otro lado de superficie de extremo del pistón.
Resumen de la invención
La invención se refiere en primer lugar a un sistema para controlar el movimiento de una compuerta anular de una máquina hidráulica, comprendiendo dicho sistema las características de la reivindicación 1.
El vástago de un sistema según la invención puede comprender un cilindro, que puede ser hueco, estando delimitado solamente por una pared.
En un sistema según la invención, el vástago puede extenderse sobre una parte superior del cuerpo del primer cilindro de accionamiento a través de una abertura estanca al agua.
La invención también se refiere a un sistema hidráulico, que puede implementarse en el control del movimiento de una compuerta anular de una máquina hidráulica, comprendiendo dicho sistema hidráulico al menos un sistema según la invención, y un mismo circuito hidráulico para alimentar dicha primera cámara de dicho primer cilindro de accionamiento a través de dicho primer conducto y dicha segunda cámara de dicho primer cilindro de accionamiento a través de dicho segundo conducto con un fluido a la misma presión.
Un cilindro de un sistema según la invención permite así el uso de un solo nivel de alta presión para abrir y cerrar, lo que disminuye el número de componentes hidráulicos, aumentando la robustez y disminuyendo el coste de todo el sistema.
La invención también se refiere a una máquina hidráulica de tipo turbina, bomba o bomba-turbina, que comprende una conducción y una compuerta anular capaz de moverse entre una posición de apertura y una posición de cierre de al menos un canal que alimenta dicha conducción con agua, y un sistema según la invención para controlar el movimiento de dicha compuerta anular.
La invención también se refiere a un método para hacer funcionar un sistema según la invención o una máquina hidráulica según la invención, en donde se suministra un fluido con una presión predeterminada (P) a dicha primera cámara de dicho primer cilindro de accionamiento a través de dicho primer conducto para mover dicho pistón en dicha segunda dirección y se suministra el mismo fluido con dicha misma presión predeterminada (P) a dicha segunda cámara de dicho primer cilindro de accionamiento a través de dicho segundo conducto para mover dicho pistón en dicha primera dirección.
Breve descripción de los dibujos
- la figura 1A muestra un cilindro que forma parte de un sistema según la invención;
- la figura 1B es una sección transversal de un elemento adicional implementado en un cilindro que forma parte de un sistema según la invención;
- la figura 1C muestra un cilindro según la técnica anterior;
- la figura 2 muestra una vista de una compuerta anular y de sus cilindros;
- la figura 3 muestra un grupo de 2 cilindros conectados como elementos de sincronización en un sistema según la invención;
- la figura 4 muestra una vista esquemática de una compuerta anular y de 3 grupos de cilindros, comprendiendo cada grupo un sistema según la invención;
- la figura 5 es una sección transversal de una máquina hidráulica en donde se puede aplicar la invención.
Descripción detallada de realizaciones específicas
En la figura 1A se ilustra un cilindro 10 que forma parte de un sistema según la invención.
El mismo comprende un cuerpo 18 que forma una primera cámara 22 y una segunda cámara 24, cada una de las cuales está diseñada para recibir y evacuar un fluido de accionamiento, tal como aceite, a través de un conducto 26, 28. Dichas cámaras están separadas entre sí por un pistón 20. El pistón está conectado a un vástago de accionamiento 14, que a su vez debe conectarse a una compuerta anular para accionarla entre su posición abierta y su posición cerrada. La primera cámara 22 está situada en el lado del vástago con respecto al pistón 20, la segunda cámara 24 está situada en el lado opuesto al vástago con respecto al pistón 20.
Los conductos 26, 28 están destinados a conectar cada cámara a un circuito hidráulico que comprende medios de presurización de fluido, por ejemplo, al menos una bomba, y a una fuente de fluido de accionamiento. Una unidad de control controla el accionamiento del circuito hidráulico que incluye los medios de presurización de fluido. Dicha unidad de control puede comprender, por ejemplo, un procesador o un microprocesador, o un circuito eléctrico o electrónico capaz de implementar o ser programado para accionar el circuito hidráulico.
Dicho pistón 20 es capaz de moverse en el cuerpo en una primera dirección I en la que el volumen de la segunda cámara 24 aumenta mientras el volumen de la primera cámara 22 disminuye, y luego en una segunda dirección II en la que el volumen de la primera cámara 22 aumenta mientras el volumen de la segunda cámara 24 disminuye. El pistón 20 tiene dos áreas 20a y 20b, cada una perpendicular a las direcciones I y II, que se denominan "área de pistón inferior" y "área de pistón superior" y situadas respectivamente en el lado del vástago de accionamiento 14 y en el lado opuesto. Un cilindro 10 puede usarse en cualquier posición y las designaciones "inferior" y "superior" no deben interpretarse como características limitantes de la invención.
El área de pistón superior 20b está expuesta a la presión P para mover el pistón 20 en dicha primera dirección I (en conexión a una compuerta anular, dicho movimiento en dicha primera dirección I sirve para cerrar la compuerta anular).
El área de pistón inferior 20a está expuesta a presión para mover el pistón 20 en dicha segunda dirección II (en conexión a una compuerta anular, dicho movimiento en dicha segunda dirección II sirve para abrir la compuerta anular).
La segunda cámara 24 comprende un elemento adicional 30, por ejemplo, un vástago, conectado a dicha área superior 20b. Dicho elemento adicional 30 no está conectado mecánicamente a ningún mecanismo de accionamiento. El mismo se mueve junto con el pistón 20.
Este elemento adicional 30 reduce la superficie S del área de pistón 20b expuesta a la presión P: en particular, el área de pistón superior 20b tiene una superficie menor que la superficie del área de pistón inferior 20a; la fuerza correspondiente F aplicada a dicha área de pistón superior 20b en la dirección I también se reduce (debido a la relación P=F/S) en comparación con un cilindro -como en la figura 1B- en donde no se implementa ningún elemento adicional 30. Por ejemplo, si dicho elemento 30 es un vástago, el valor del esfuerzo se ajusta por el diámetro de dicho vástago.
Como resultado, se puede aplicar la misma presión P en la cámara superior 24 cuando el pistón 20 se mueve en el cuerpo en la primera dirección I y en la cámara inferior 22 cuando el pistón 20 se mueve en el cuerpo en la segunda dirección II: dicha misma presión dará como resultado diferentes fuerzas o esfuerzos aplicados en el área de pistón superior 20b y en el área de pistón inferior 20a.
Por lo tanto, se puede implementar un mismo circuito hidráulico 50 (figura 1A) para alimentar ambas cámaras con un mismo fluido a la misma presión P, consiguiendo un ahorro considerable en bombas, depósitos, válvulas, etc. A través de una válvula 51, el mismo circuito hidráulico 50 se conecta, o bien al conducto 28 (alimentando así la cámara superior 24 con un fluido a la presión P), o al conducto 26 (alimentando así la cámara inferior 22 con dicho mismo fluido a la misma presión P).
Esto también reduce la cantidad de fluido de accionamiento utilizado para controlar un movimiento del pistón 20, lo que significa que se simplifica el circuito hidráulico conectado al conducto 28.
La altura h del elemento adicional 30 es ligeramente superior a la altura de la compuerta anular o el recorrido del vástago.
El elemento 30 se extiende más allá de la parte superior 21 del cuerpo 18; cuando está en su posición más inferior en el cilindro, también puede extenderse más allá de la parte superior 21 o estar alineado con la misma. Una abertura está conformada en dicha parte superior para que el elemento 30 pueda moverse hacia arriba y hacia abajo junto con el pistón 20. Dicha abertura es estanca al agua (por ejemplo, con una junta 23) para que el elemento 30 pueda moverse hacia arriba y hacia abajo sin pérdida de fluido.
Preferiblemente, el elemento adicional 30 tiene una sección transversal circular en un plano perpendicular a cualquiera de las direcciones I o II. Pero también se pueden implementar otras formas de dicha sección transversal. Se trata, por ejemplo, de un vástago cilíndrico, preferentemente hueco, lo que se traduce en un menor peso. La figura 1B muestra una sección transversal, en un plano perpendicular a cualquiera de las direcciones I o II, de dicho vástago vacío, designando la referencia 31 su pared, que delimita un espacio interno hueco 33.
El ancho d de dicha sección transversal (que es un diámetro en el caso de una sección transversal circular) se calcula en función de la fuerza F que se debe aplicar al accionar el pistón 20 en la dirección I.
El cierre de una compuerta anular conectada al vástago de accionamiento 14 se ve facilitado por el peso del propio anillo, pero se debe aplicar una fuerza en el área 20b para controlar el movimiento del vástago 14, en particular, para que no pandee. Como se explicó anteriormente, usando un cilindro 10 según la invención, esto se puede lograr con la misma presión que al abrir la compuerta anular.
En la figura 1C se ilustra un cilindro 10' según la técnica anterior. El mismo comprende los mismos números de referencia que la figura 1A, dotados de u n ...... El área 20b' no lleva ningún elemento adicional 30 en la segunda cámara 24' y la superficie del área 20b' es mayor que la superficie del área 20a'. Así, para una misma presión P aplicada en el área 20b' y el área 20b (figura 1A), la fuerza que se debe aplicar al mover el pistón 20' en la primera dirección I es más importante que la fuerza aplicada en el pistón 20 de la figura 1A cuando se mueve en la misma primera dirección. Esto muestra que es necesario usar diferentes presiones P'1, P'2 , que requieren diferentes sistemas hidráulicos 50'1, 50'2 (ver figura 1C), en ambas direcciones cuando se implementa un cilindro según la técnica anterior.
La figura 2 ilustra cómo se pueden conectar varios cilindros 10a, 10b,... de un sistema según la invención (a través de sus vástagos de accionamiento, no mostrados en la figura) a una compuerta anular 40, en una pluralidad de ubicaciones alrededor de su perímetro. Una compuerta anular 40 tiene un diámetro que está, por ejemplo, entre 2 m y 15 m. Por ejemplo, la misma está hecha de acero. La figura 5 muestra cómo se puede conectar cada cilindro 10 a una compuerta anular 40, así como otras partes de una máquina hidráulica.
Según US 2013/0098237, un sistema para controlar el accionamiento de una compuerta anular puede comprender varios grupos de cilindros, comprendiendo cada grupo al menos 2 cilindros, estando conectados los cilindros de un mismo grupo por al menos un elemento de sincronización.
En un grupo de cilindros de este tipo se puede utilizar un cilindro de un sistema según la invención. La figura 3 muestra un grupo de 2 cilindros 10, 10', de los cuales el cilindro 10 es un cilindro como el descrito anteriormente en relación con las figuras 1A o 1B, teniendo el cilindro 10' una estructura según la figura 1C. La primera cámara 22 del cilindro 10 está conectada por un conducto 32 a la segunda cámara 24' del pistón 20' del cilindro 10'. Preferiblemente, el área 20a del pistón 20 del cilindro 10 es aproximadamente igual al área 20b' del pistón 20' del cilindro 10'. La referencia 40 designa el anillo al que se conectan los vástagos de accionamiento 14, 14'.
El elemento 30 reduce la fuerza necesaria para controlar el movimiento de ambos cilindros 10, 10', moviéndose los pistones 20, 20' en una misma dirección al mismo tiempo.
Como se ilustra en la figura 4, 3 de dichos grupos 10, 10', 11, 11', 12, 12' de cilindros están ubicados en el perímetro C de una compuerta anular 40, correspondiéndose dos ubicaciones consecutivas a cilindros pertenecientes a diferentes grupos, estando dispuestos dos cilindros del mismo grupo de manera diametralmente opuesta en el perímetro del anillo. Los cilindros 10, 11, 12 son cilindros según la invención (figura 1A), incluyendo cada uno un elemento adicional 30 en su segunda cámara, siendo los cilindros 10', 11', 12' cilindros según la figura 1C, que no tienen un elemento adicional de este tipo.
Ejemplos de circuitos hidráulicos para controlar los diferentes grupos de cilindros se muestran en US 2013/0098237.
En una variante, como se explica en US 2013/0098237, los cilindros 10, 10' de un mismo grupo tienen aproximadamente las mismas dimensiones.
Como se muestra en la figura 5, una máquina hidráulica 100, que puede ser de tipo turbina, bomba o bomba de rueda de palas, que implementa la invención comprende una rueda de palas 52, la compuerta anular 40 y varios cilindros de accionamiento 10 (de los cuales solo uno es visible en la figura 5) según la invención. La compuerta anular 40 se puede mover a lo largo de una dirección Y, entre una posición abierta y una posición de bloqueo (que se ilustra en la figura 5) de un canal de suministro de agua 58 de la rueda de palas. La compuerta anular 40 se instala entre álabes de guía fijos 42 y compuertas móviles 41 que se usan para orientar el flujo de agua hacia la rueda de palas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Sistema para controlar el movimiento de una compuerta anular (40), de una máquina hidráulica, comprendiendo dicho sistema una pluralidad de cilindros de accionamiento de grupos, comprendiendo cada grupo al menos:
- un primer cilindro de accionamiento (10) para controlar el movimiento de dicha compuerta anular (40), comprendiendo dicho cilindro de accionamiento (10) un cuerpo (18) que forma una primera cámara (22) dotada de un primer conducto (26) y un segunda cámara (24) dotada de un segundo conducto (28) que están diseñadas para recibir un fluido de accionamiento a través de dicho primer conducto (26) y dicho segundo conducto (28), estando separadas dichas cámaras entre sí por un pistón (20) conectado a un vástago de accionamiento (14) y capaz de moverse en dicho cuerpo en una primera dirección en la que el volumen de la segunda cámara aumenta mientras el volumen de la primera cámara disminuye, y en una segunda dirección en la que el volumen de la segunda cámara disminuye mientras el volumen de la primera cámara aumenta, estando dotado dicho pistón de un vástago (30) conectado en dicha segunda cámara a un área (20b) del pistón orientada hacia dicha segunda cámara, teniendo dicha área (20b) una superficie inferior a un área (20a) del pistón orientada hacia la primera cámara;
- un segundo cilindro de accionamiento (10') que comprende un cuerpo que forma una primera cámara (22') y una segunda cámara (24') que están diseñadas para recibir un fluido de accionamiento, estando separadas dichas cámaras entre sí por un pistón (20') conectado a un vástago de accionamiento (14') y capaz de mover dicho cuerpo en una primera dirección en la que el volumen de la segunda cámara aumenta mientras el volumen de la primera cámara disminuye, y en una segunda dirección en la que el volumen de la segunda cámara disminuye mientras el volumen de la primera cámara aumenta;
- un elemento de sincronización hidráulico que conecta dicha primera cámara (22) de dicho primer cilindro de accionamiento (10) y dicha segunda cámara (24') dicho segundo cilindro de accionamiento (10').
2. Sistema según la reivindicación 1, comprendiendo dicho vástago (30) un cilindro.
3. Sistema según la reivindicación 2, siendo dicho cilindro hueco.
4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, extendiéndose dicho vástago (30) sobre una parte superior (21) de dicho cuerpo (18) de dicho primer cilindro de accionamiento a través de una abertura estanca al agua.
5. Sistema hidráulico para controlar el movimiento de una compuerta anular (40) de una máquina hidráulica, que comprende un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, y un mismo circuito hidráulico (50) para alimentar dicha primera cámara (22) de dicho primer cilindro de accionamiento (10) a través de dicho primer conducto (26) y dicha segunda cámara (24) de dicho primer cilindro de accionamiento (10) a través de dicho segundo conducto (28) con un fluido a la misma presión (P).
6. Máquina hidráulica de tipo turbina, bomba o bomba-turbina, que comprende una conducción (52) y una compuerta anular (40) capaz de moverse entre una posición de apertura y una posición de cierre de al menos un canal (58) que alimenta dicha conducción con agua, y un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para controlar el movimiento de dicha compuerta anular (40).
7. Método para hacer funcionar un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 o una máquina hidráulica según la reivindicación 6, en donde se suministra un fluido con una presión predeterminada (P) a dicha primera cámara (22) de dicho primer cilindro de accionamiento (10) a través de dicho primer conducto (26) para mover dicho pistón en dicha segunda dirección (II) y se suministra el mismo fluido con dicha misma presión predeterminada (P) a dicha segunda cámara (26) de dicho primer cilindro de accionamiento (10) a través de dicho segundo conducto (28) para mover dicho pistón en dicha primera dirección (I).
ES18306302T 2018-10-02 2018-10-02 Dispositivo y método para optimización de cierre de compuertas anulares Active ES2908809T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18306302.3A EP3633184B1 (en) 2018-10-02 2018-10-02 Device and method for ring gate closing optimization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2908809T3 true ES2908809T3 (es) 2022-05-04

Family

ID=63915231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18306302T Active ES2908809T3 (es) 2018-10-02 2018-10-02 Dispositivo y método para optimización de cierre de compuertas anulares

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20200102974A1 (es)
EP (1) EP3633184B1 (es)
CN (1) CN110985744B (es)
CA (1) CA3057114A1 (es)
ES (1) ES2908809T3 (es)
PT (1) PT3633184T (es)
RU (1) RU2019130585A (es)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT3633184T (pt) * 2018-10-02 2022-03-17 Ge Renewable Tech Dispositivo e método para otimização de fecho de válvula anelar
US11111936B2 (en) * 2019-08-20 2021-09-07 Roller Bearing Company Of America, Inc. Piston assembly having reduced extend force and reduced displacement volume
DE102025102960B3 (de) * 2025-01-28 2026-02-12 Voith Patent Gmbh Vorrichtung zur Steuerung eines Ring-Gates einer Wasserkraftanlage und Wasserkraftanlage mit einer solchen Vorrichtung

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3465648A (en) * 1967-06-28 1969-09-09 Martin Marietta Multiple output fluid control system
US3757640A (en) * 1971-12-01 1973-09-11 Avco Corp Simplified follower servomechanism
US3789866A (en) * 1972-10-27 1974-02-05 Dev De La Rech Appliquee Soc P Pressurized fluid valves
CA1173014A (fr) * 1981-03-12 1984-08-21 Paul Hudon Dispositif de manoeuvre pour vanne cylindrique
CA1153279A (fr) * 1981-03-12 1983-09-06 Marine Industrie Limitee Vanne cylindrique autoclave pour turbo-machines hydrauliques
US4409884A (en) * 1981-03-25 1983-10-18 Mcdonnell Douglas Corporation Synchronization cylinder
FR2533644B1 (fr) * 1982-09-28 1986-12-19 Snecma Verin hydraulique a chambres multiples coaxiales et systemes de commande par verins synchronises de ce type
JPH07253136A (ja) * 1994-03-14 1995-10-03 Toyota Motor Corp ハイドロニューマチックシリンダ
DE19754883C2 (de) * 1997-12-10 2002-02-07 Hyco Pacoma Gmbh Hydraulische Gleichlaufschaltung mit mindestens einem Hauptzylinder und mindestens einem Folgezylinder
JP2004322177A (ja) * 2003-04-25 2004-11-18 Toyota Motor Corp 弁装置と減圧ダイカスト装置
WO2004103692A1 (de) * 2003-05-16 2004-12-02 Bosch Rexroth Ag Hydraulischer antrieb
US7269949B1 (en) * 2004-09-24 2007-09-18 Davor Petricio Yaksic Synchronizing hydraulic cylinders
JP3786672B1 (ja) * 2005-09-02 2006-06-14 コスモパワー株式会社 水圧発電システム
CN100526637C (zh) * 2008-03-25 2009-08-12 天津大学 水轮机筒阀电液同步控制系统
CN100557232C (zh) * 2008-05-07 2009-11-04 天津市天发重型水电设备制造有限公司 带有筒型阀接力器的水轮机
JP2011122469A (ja) * 2009-12-08 2011-06-23 Toshiba Corp リングゲート制御システムおよびリングゲート制御方法
FR2955369B1 (fr) 2010-01-21 2012-02-03 Alstom Hydro France Dispositif pour commander le mouvement d'une vanne-fourreau de machine hydraulique et machine hydraulique comportant un tel dispositif
FR2993325B1 (fr) * 2012-07-13 2015-04-10 Alstom Hydro France Dispositif de commande du deplacement d'un verin hydraulique, notamment pour machines hydrauliques.
KR101761760B1 (ko) * 2012-12-20 2017-07-26 에스엠시 가부시키가이샤 유체압 실린더
PT3633184T (pt) * 2018-10-02 2022-03-17 Ge Renewable Tech Dispositivo e método para otimização de fecho de válvula anelar

Also Published As

Publication number Publication date
CA3057114A1 (en) 2020-04-02
CN110985744A (zh) 2020-04-10
CN110985744B (zh) 2023-06-06
RU2019130585A (ru) 2021-03-29
US20200102974A1 (en) 2020-04-02
US20200386247A1 (en) 2020-12-10
BR102019020633A2 (pt) 2020-04-14
EP3633184B1 (en) 2022-01-12
PT3633184T (pt) 2022-03-17
US11187251B2 (en) 2021-11-30
EP3633184A1 (en) 2020-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2908809T3 (es) Dispositivo y método para optimización de cierre de compuertas anulares
ES2271558T3 (es) Valvula de control.
ES2471095T3 (es) Anillo de sellado flotante
BR112016013340B1 (pt) Aspirador para criar vácuo e sistema de motor tendo um aspirador para criar vácuo utilizando efeito venturi
ES2287732T3 (es) Valvula de resorte de tres vias para itercambiador de trabajo.
KR101831221B1 (ko) 증기 가감 밸브 장치 및 발전 설비
US20090101230A1 (en) Apparatus for filling an oil tank
ES2769861T3 (es) Método y sistema para sintonización de una turbina usando una válvula eléctrica
ES2623055T3 (es) Sistema y método de descarga para un compresor
ES2712690T3 (es) Regulador de presión
US20130186080A1 (en) Actuator
CN105874252A (zh) 在水位线中使用的止回阀
ES2460925T3 (es) Amplificador de presión de fluido
ES2874139T3 (es) Una válvula de presión mínima y compresor que comprende dicha válvula de presión mínima
RU2521531C1 (ru) Устройство для защиты трубопровода
BR102019020633B1 (pt) Sistema para controlar o movimento de um anel de vedação, sistema hidráulico, máquina hidráulica do tipo turbina, bomba ou bomba-turbina e método para operar um cilindro de atuação
ES2221232T3 (es) Valvula monoestable.
ES2327653T3 (es) Dispositivo de regulacion de flujo aplicado a valvulas de flujo que operan a presion diferencial.
KR101321976B1 (ko) 작동 신뢰성이 보장되는 다이어프램 펌프
ES2983988T3 (es) Regulador de flujo
ES2655966T3 (es) Dispositivo de control del desplazamiento de un cilindro hidráulico, en particular, para máquinas hidráulicas
CN109237057B (zh) 静水压力超压保护方法与装置
KR20220110368A (ko) 향상된 역류 방지 기능을 갖는 안전 밸브
ES2822981T3 (es) Válvula para un elemento de envoltura de edificio así como elemento de envoltura de edificio con una válvula
ES2640067B1 (es) Sistema de control hidrodinámico para un canal