JPH0797902A - 液圧式の安全回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 液圧式に制御及び（又は）調整された機械又
は設備のための液圧式の安全回路、特にガス又は蒸気タ
ービンを迅速遮断することを目的とした液圧式の安全回
路において、１つの弁が故障した場合にも変わらない信
頼性を有する液圧式の安全回路並びにその運転法を提供
する。 【構成】 少なくとも４つの液圧弁１５ａ，ｂ，１６
ａ，ｂが存在しており、これらの液圧弁の内、それぞれ
２つの液圧弁が１つの弁対偶において並列接続されてお
り、並列接続された弁対偶が圧力導管８と放圧導管１７
との間に直列に接続されていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機械工学及び設備技術の
分野に関連する。本発明は液圧式に制御及び（又は）調
整された機械又は設備のための液圧式の安全回路、特に
ガス又は蒸気タービンを迅速遮断することを目的とした
安全回路であって、安全回路が電磁コイルで電気的に作
動可能でかつ電磁コイルの励磁状態で閉じられる複数の
液圧弁が制御装置もしくは調整装置に通じる圧力導管と
放圧導管との間に配置され、１つ又は複数の弁が計画に
応じて離脱した場合に圧力導管と放圧導管との間に貫流
する接続が形成されかつ他面においては弁の１部が欠落
した場合には機能が他の弁によって引継がれる形式のも
のに関する。

【０００２】このような安全回路は例えばドイツ国特許
明細書ＤＥ−Ｃ２−３０４０３６７号によりいわゆる３
から２システムの形で公知である。

【０００３】さらに本発明は前述の如き安全回路を運転
する方法にも関する。

【０００４】

【従来の技術】液圧式にサーボモータ又はそれに類似し
たもので制御及び又は調整される機械又は設備において
は、以前から、運転障害が発生した場合に、液圧システ
ムの迅速な放圧を行うために役立つ安全回路が公知であ
る。このような安全回路は、迅速遮断の場合（いわゆる
トリップの場合）に燃料もしくは蒸気の供給をただちに
液圧式に働く調節部材で中断しようとするガス又は蒸気
タービンにおいて特に使用される。

【０００５】公知の安全回路は液圧系の圧力導管に接続
された複数の液圧弁を有している。液圧弁はたいてい電
磁コイルを介して電気的に作動可能な弁として構成さ
れ、静止流原理で働く。すなわち電磁コイルが励磁され
た状態で弁は閉じられているように構成されている。安
全回路の応働に際して励磁コイルにおける電圧は低下
し、液圧弁は開き、圧力導管から放圧導管へ貫流する接
続が形成され、この接続を介して液圧媒体は液圧系にお
ける圧力が解消されるまでタンク又はそれに類似したも
のに流出することができる。

【０００６】前述の放圧のためには原則的に１つの単個
弁で十分であるにも拘わらず過剰のために通常は複数の
弁が設けられている。これらの複数の弁は弁の１つが故
障した場合にも回路の機能性を保証する。例えばＥＰ−
Ｂ１−００２０８９２号明細書によれば複式のサーボモ
ータに対する安全回路のために並列的に接続された３つ
の液圧弁が提案されている。これらの液圧弁はそれぞれ
１つずつ放圧を行うことができる（３から１システ
ム）。３つの弁は付加的に横導管によって互いに接続さ
れているので、安全信号が到達すると弁の１つが開放
し、他の２つの弁はそれ自体信号に応働しなくても同様
に開放される。この構成の問題は弁の１つが故障する
と、安全回路全体が働かなくなることである。さらに個
々の弁を運転中にその機能性に関しテストすることがで
きない。

【０００７】これに対し、冒頭に述べた文献においては
３つの弁で働く３から２システムが提案されている。こ
の場合には、３つの弁は特殊な調節メカニズムで互いに
接続し、少なくとも２つ又は３つの弁が安全信号に応働
しかつ欠落した場合にだけ放圧が行われる。この回路の
利点は１つの弁の故障では放圧がまだ行われず、弁の１
つが欠落した場合には回路の機能性は引続き維持される
ことである。もちろんこの場合の欠点は１つの弁が欠落
したあとでは信頼性がはっきりと変化することである。
すなわち、故障がない場合には３つの弁内、２つの弁だ
けが正しく働かなければならない（３から２）のに対
し、１つの液圧弁が故障した場合には安全回路がその任
務を果たすためには残った２つが必ず働かなければなら
ない（２から２）。さらに弁を互いに接続するためには
比較的に複雑な液圧回路が必要である。この複雑な液圧
回路は特に弁坐を備えた調節弁が、漏洩を伴うスライダ
と置換えられていると付加的な安全リスクをもたらす。

【０００８】

【発明の課題】本発明の課題は１つの弁が故障した場合
にも変わらない信頼性を有する液圧式の安全回路並びに
その運転法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は冒頭に述
べた形式の安全回路において、少なくとも４つの液圧弁
が存在しており、これらの４つの液圧弁の内、それぞれ
２つが１つの弁対偶において並列接続されており、並列
接続された弁対偶が圧力導管と放圧導管との間に直列に
接続されていることにより解決された。

【００１０】本発明の核は相前して接続されて、並列な
弁対偶を有する２つの同じ形式の部分システムが設けら
れ、これらの部分システムの１つが安全回路において２
から１システムとして働き、他方の部分システムがリザ
ーブ対偶として使用され得るようになっていることであ
る。有効な対偶における１つの弁が欠落した場合には、
リザーブ対偶に切換えられ、両方の対偶の同じ構成に基
づき同じ信頼性（２から１）が再び達成される。

【００１１】本発明の安全回路の第１の有利な実施態様
においては液圧弁がそれぞれ１つの貫流通路しか備えて
おらず、弁坐を有する調節弁として構成されている。

【００１２】安全回路を運転する本発明の方法の特徴
は、平常な運転状態で第１の弁対偶の液圧弁を対応する
電磁コイルの励磁によって閉じた状態に保っておき、こ
れに対して第２の弁対偶の液圧弁を開いた状態に保ち、
遮断する場合に圧力導管と放圧導管との間に貫流する接
続を形成するために第１の弁対偶の両方の液圧弁の１つ
を開放することである。

【００１３】本発明の方法の有利な実施態様の特徴は、
第１の弁対偶の液圧弁の１つが欠落した場合に第２の弁
対偶の両方の液圧弁を閉じ、第１の対偶の他方の液圧弁
を開き、遮断する場合に圧力導管と放圧導管との間に貫
流する接続を形成するために第２の弁対偶の両方の液圧
弁の少なくとも１つを開放することである。

【００１４】別の実施態様は従属項に記載されている。

【００１５】

【実施例】図１と図２には３から２システムに従った公
知の形式の液圧式安全回路１が示されている。流入部６
を介して圧力下にある液圧媒体、例えばオイルで負荷さ
れる圧力導管８は流出部７を介してサーボモータ又は比
較し得る液圧式に作動可能な調節部材に通じている。こ
の調節部材は故障が生じた場合に当該機械又は設備を遮
断する。圧力導管８の他に放圧導管１７が設けられてい
る。この放圧導管１７を介して、圧力導管８内に存在す
る圧力は、両方の導管の間に貫流する接続が形成される
と解消される。放圧導管１７は例えば液圧媒体のための
タンク１４に開口することができる。

【００１６】安全回路１自体は３つの液圧弁２ａ−ｃを
有している。これらの液圧弁の内部構造の１例は図２に
示されている。各液圧弁２もしくは２ａ−ｃはこれを作
動するために電磁コイル３もしくは３ａ−ｃを有してい
る。これらの電磁コイル３もしくは３ａ−ｃは励磁に際
して弁をばね５もしくは５ａ−ｃの圧力に抗して閉鎖す
る。安全信号が到達した場合に電磁コイル３，３ａ−ｃ
の電圧が降下すると、各弁はばね５，５ａ−ｃの押圧力
により開放する。弁の位置は組込まれた限界値発生器
（図２の１０）で監視することができる。この限界値発
生器は情報を適当な信号変換器４ａ−ｃを介して図示さ
れていない制御装置に送信する。

【００１７】液圧弁２ａ−ｃの各々は、接続部ＰとＡも
しくはＴとＢで示された２つの貫流通路を有している。
この場合、Ｐは圧力流入部に通じ、Ｔはタンク流出部に
通じている。弁は循環的に各流出部Ａが次の弁の流入部
と接続されるように接続されている。すべての流入部Ｐ
は圧力導管８と接続され、すべての流出部Ｔは放圧導管
１７と接続されている。このような形式で、少なくとも
２つの弁が開いた場合だけ、すなわち欠落した場合だ
け、圧力導管８と放圧導管１７との間の貫流する接続が
可能である。液圧弁２ａ−ｃの内部構造の１例は図２に
示されている。この場合、液圧弁２は図２のａでは閉じ
られた状態で示され、図２のｂでは開いた状態で示され
ている。接続部ＰとＡもしくはＢとＴとの接続は弁ケー
シング９内に配置されたスライダ１２を介して行われ
る。このスライダ１２は電磁コイル３によりピストン１
１を介して動かされる。

【００１８】既に冒頭で述べたように、このような３か
ら２−安全回路の欠点は、１つの弁が欠落した場合の信
頼性が著しく減少することである。何故ならばこの場合
には残った弁は確実に働かなけらばならず、過剰はもは
や存在しないからである。さらに弁の循環状の接続は著
しい費用を必要とする。その上、スライダを有する弁が
用いられると、付加的に所望されないシール問題が生じ
る。

【００１９】図３に示された本発明による安全回路の実
施例では前述の如き問題は発生しない。この回路におい
ては少なくとも４つの液圧弁１５ａ，ｂと１６ａ，ｂが
存在しており、これらの液圧弁の内、それぞれ２つ、す
なわち１５ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂは１つの弁対偶内
で接続導管１３を介して並列に接続されている。並列接
続された弁対偶１５ａ，ｂ及び１６ａ，ｂ自体は圧力導
管８と放圧導管１７との間に直列に接続されている。各
液圧弁１５ａ〜１６ｂは１つの貫流通路２２ａ〜２３ｂ
しか有していない。この貫流通路２２ａ〜２３ｂは電磁
コイル１８ａ〜１９ｂを励磁することでばねに抗して開
放することができる。液圧弁１５ａ〜１６ｂはシール性
の理由から弁坐を有する調節弁として構成されていると
有利である。これは貫流通路が１つであるために特に簡
単である。上方の弁対偶の液圧弁１５ａ，ｂの位置は信
号変換器２０ａ，ｂを介して情報として監視装置２４に
送られる。この監視装置２４自体は電磁コイル１８ａ〜
１９ｂのための制御回路２５に接続されている。

【００２０】図３に示された回路の運転は以下のように
行われる。平常の運転状態では上方（第１）の弁対偶の
液圧弁（１５ａ，ｂ）は対応する電磁コイル１８ａ，ｂ
の励磁によって閉じた状態に保たれる。下方（第２）の
弁対偶の液圧弁１６ａ，ｂは開いており、平常な運転経
過には関わらない。安全信号（遮断する場合）が到達す
ると、圧力導管８と放圧導管１７との間の貫流する接続
を形成するために第１の弁対偶の両方の液圧弁の少なく
とも１つが開かれる。これは２から１システムに相当す
る。

【００２１】第１の弁対偶の液圧弁１５ａ，ｂの１つ、
例えば監視装置２４に登録された弁１５ａが欠落する
と、制御回路２５を介して第２の弁対偶の両方の液圧弁
１６ａ，ｂが閉じられ、第１の弁対偶の機能する他方の
液圧弁１５ｂが開かれる。これによって第２の弁対偶の
内部に再び２から１状況が得られる。次いで遮断する場
合には圧力導管８と放圧導管１７との間に貫流する接続
を形成するために第２の弁対偶の両方の液圧弁の少なく
とも１つが開かれる。したがってこのシステムは弁の１
つが故障した場合でも、平常状態とは変わらない信頼性
（２から１）を有し、ひいては従来の３から２システム
よりは明らかにすぐれている。もちろん第１と第２の弁
対偶の働きを交換することもできる。この場合には第１
の弁対偶１５ａ，ｂはリザーブ弁対偶の働きと同じであ
る。この実施例では第２の弁対偶の液圧弁１６ａ，ｂの
位置は適当な信号変換器２１ａ，ｂを介して監視回路２
４に伝送される。

【００２２】特に有利であるのは図３の回路において
は、平常運転中にすべての液圧弁１５ａ〜１６ｂの機能
を型どおり検査できることである。このような完全な機
能検査は次のように行われる。すなわち、第１のステッ
プにおいては第１の弁対偶の液圧弁１５ａ，ｂが閉じら
れた状態に保持されかつ第２の弁対偶の液圧弁１６ａ，
ｂが当初閉じられており、次いで開かれ、そのあとで再
び閉じられる。これでこれらの弁の点検は終了する。第
２のステップでは第２の弁対偶の液圧弁１６ａ，ｂが閉
じられた状態に保たれ、第１の弁対偶の液圧弁が当初開
かれ、次いで再び閉じられる。これでこれらの弁の点検
が終了する。最後に第３のステップで第２の弁対偶の液
圧弁１６ａ，ｂが再び開放されるので回路の本来の運転
状態が再び得られる。

【００２３】全体として本発明によっては１つの弁が欠
落した場合にも信頼性が高く、構造が特に簡単であり、
すべての弁の型どおりの機能テストが平常運転の間にも
可能である安全回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知の３から２安全回路を示した図。

【図２】図１の回路において用いると有利である、スラ
イダとして構成された、電気的に作動可能な液圧弁を、
閉じた位置（ａ）と開かれた位置（ｂ）で示した図。

【図３】本発明による安全回路の１実施例を示した図。

【符号の説明】

１ 安全回路、 ２ａ〜ｃ 液圧弁、 ３，３ａ〜ｃ
電磁コイル、 ４ａ〜ｃ 信号変換器、 ５ａ〜ｃ ば
ね、 ６ 流入部（圧力導管）、 ７ 流出部（圧力導
管）、 ８ 圧力導管、 ９ 弁ケーシング、 １０
限界値発生器、１１ ピストン、 １２ スライダ、
１３ 接続導管、 １４ タンク、１５ａ，ｂ 液圧
弁、 １６ａ，ｂ 液圧弁、 １７ 放圧導管、 １８
ａ，ｂ電磁コイル、 １９ａ，ｂ 電磁コイル、 ２０
ａ，ｂ 信号変換器、 ２１ａ，ｂ 信号変換器、 ２
２ａ，ｂ貫流通路、 ２３ａ，ｂ 貫流通路、 ２４監
視回路、 ２５ 制御回路、 Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｔ 接続部
（弁）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液圧式に制御及び（又は）調整された機
   械又は設備のための液圧式の安全回路、特にガス又は蒸
   気タービンを迅速遮断することを目的とした液圧式の安
   全回路であって、安全回路（１）において、電磁コイル
   （３ａ−ｃ；１８ａ，ｂ；１９ａ，ｂ）によって作動可
   能でかつ電磁コイルの励磁状態で閉じられた複数の液圧
   弁（２ａ−ｃ；１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）が圧力導管
   （８）と放圧導管（１７）との間に配置されて、一方で
   は単数又は複数の弁が計画的に離脱させられた場合に圧
   力導管（８）と放圧導管（１７）との間に貫流する接続
   が形成され、他方では弁の１部が欠落した場合に機能が
   他の弁によって引継がれるようになっている形式のもの
   において、少なくとも４つの液圧弁（１５ａ，ｂ；１６
   ａ，ｂ）が存在しており、これらの液圧弁（１５ａ，
   ｂ；１６ａ，ｂ）の内、それぞれ２つの液圧弁（１５
   ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）が１つの弁対偶において並
   列接続されており、並列接続された弁対偶（１５ａ，
   ｂ；１６ａ，ｂ）が圧力導管（８）と放圧導管（１７）
   との間に直列に接続されていることを特徴とする、液圧
   式の安全回路。
2. 【請求項２】 液圧弁（１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）がそ
   れぞれ１つの貫流通路（２２ａ，ｂ；２３ａ，ｂ）しか
   備えていない、請求項１記載の安全回路。
3. 【請求項３】 液圧弁（１５ａ，ｂ；１６ａ，ｂ）が弁
   坐を有する調節弁として構成されている、請求項２記載
   の安全回路。
4. 【請求項４】 並列接続された弁対偶（１５ａ，ｂもし
   くは１６ａ，ｂ）の少なくとも１つのために監視回路
   （２４）が設けられ、この監視回路（２４）が該弁対偶
   の両方の液圧弁の機能を監視しており、少なくとも液圧
   弁の１つが故障した場合に故障信号を発信するようにな
   っており、他方の弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，
   ｂ）のために制御回路（２５）が設けられ、この制御回
   路（２５）が監視回路（２４）と接続されており、該弁
   対偶の両方の液圧弁を、監視回路（２４）からの故障信
   号を受取ると作動する、請求項１から３までのいずれか
   １項記載の安全回路。
5. 【請求項５】 平常運転状態で第１の弁対偶（１５ａ，
   ｂもしくは１６ａ，ｂ）の液圧弁を対応する電磁コイル
   （１８ａ，ｂもしくは１６ａ，ｂ）を励磁することによ
   り閉じた状態に保つのに対し、第２の弁対偶（１６ａ，
   ｂもしくは１５ａ，ｂ）の液圧弁を開いておき、遮断す
   る場合に圧力導管（８）と放圧導管（１７）との間に貫
   流する接続を形成するために第１の弁対偶（１５ａ，ｂ
   もしくは１６ａ，ｂ）の両方の液圧弁の少なくとも１つ
   を開放することを特徴とする、請求項１記載の安全回路
   を運転する方法。
6. 【請求項６】 第１の弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６
   ａ，ｂ）の一方の液圧弁が欠落した場合に、第２の弁対
   偶の（１６ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）両方の液圧弁を
   閉じ、第１の弁対偶の（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，
   ｂ）の他方の液圧弁を開放し、遮断する場合に圧力導管
   （８）と放圧導管（１７）との間に貫流する接続を形成
   するために第２の弁対偶（１６ａ，ｂもしくは１５ａ，
   ｂ）の両方の液圧弁の少なくとも１つを開放する、請求
   項５記載の方法。
7. 【請求項７】 平常運転の間に両方の弁対偶（１５ａ，
   ｂ；１６ａ，ｂ）の液圧弁をテストするために第１のス
   テップで第１の弁対偶（１５ａ，ｂもしくは１６ａ，
   ｂ）の液圧弁を閉じた状態に保ち、第２の弁対偶（１６
   ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）の両方の液圧弁を閉じ、開
   き、次いで再び閉じ、第２のステップで第２の弁対偶
   （１６ａ，ｂもしくは１５ａ，ｂ）の液圧弁を閉じた状
   態に保ち、第１の弁対偶の液圧弁を開き、次いで再び閉
   じ、第３のステップで第２の弁対偶（１６ａ，ｂもしく
   は１５ａ，ｂ）の液圧弁を再び開放する、請求項５又は
   ６記載の方法。