CH659307A5

CH659307A5 - Elektrohydraulischer stellantrieb an einem turbinenventil.

Info

Publication number: CH659307A5
Application number: CH300382A
Authority: CH
Inventors: Hans-Joachim Leupers
Original assignee: Kraftwerk Union Ag
Priority date: 1981-07-23
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1987-01-15
Also published as: DE3129110C2; DE3129110A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrohydraulischen Stellantrieb an einem Turbinenventil gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Stellantrieb eignet sich insbesondere für Regel-, Schnellschluss- und Umleitventile von Dampfturbinen.

Ein derartiger elektrohydraulischer Stellantrieb für Turbinenventile ist bereits aus der europäischen Patentanmeldung

8 1103 523.7 bekannt. Beim Einsatz solcher elektrohydraulischer Stellantriebe für die Betätigung von Turbinenventilen müssen einerseits äusserst hohe Stellkräfte bei geringen Stellzeiten aufgebracht werden, während andererseits schon die Unterbringung der Turbinen ventile selbst unter beengten Platzverhältnissen Schwierigkeiten bereitet und von dem Stellantrieb daher möglichst 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.

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 Zeil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Baugrösse des gesamten Antriebsblockes kann also dadurch noch weiter verringert werden, dass der Mantel des Vorratsbehälters die Betätigungsstange des hydraulischen Stellzylinders, die Kraftspeicherfeder und die Träger umschliesst. Der Platzbedarf von Betätigungsstange, Kraftspeicherfeder und Trägern entspricht damit nur noch dem Volumen der verdrängten Hydraulikflüssigkeit. Durch die Unterbringung dieser Bauteile im Innern des Vorratsbehälters wird also der Raum zwischen Trägern, Betätigungsstange und Kraftspeicherfeder, der für die Unterbringung anderer Bauteile nicht geeignet ist, für die Unterbringung der Hydraulikflüssigkeit optimal ausgenutzt. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Anordnung ist, dass bei Verwendung einer aus Tellerfedern bestehenden Federsäule als Kraftspeicherfeder durch die Hydraulikflüssigkeit eine Schmierung und somit eine Verringerung der Reibung bewirkt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 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 elektrohy-draulische Stellantrieb ist mit einer Grundplatte 1 über eine Ventillaterne 2 am Ventildeckel 3 eines Turbinenventils 4 befestigt. Als Tragkonstruktion des gesamten Antriebsblocks dienen zwei quaderförmige und parallel zueinander ausgerichtete Tragplatten 5, die mit ihren einen Stirnflächen starr mit der Grundplatte 1 und mit ihren anderen Stirnflächen über eine Zwischenplatte 6 starr mit einem hydraulischen Stellzylinder 7 verbunden sind. Zwischen den beiden Tragplatten 5 ist 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. Von den beiden Trag2

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platten 5 ist in der Zeichnung nur diejenige zu erkennen, die hinter der Bildebene bzw. hinter der Betätigungsstange 8 angeordnet ist. Die andere nicht dargestellte Tragplatte 5 ist mit gleichem Abstand vor der Bildebene bzw. vor der Betätigungsstange 8 angeordnet. Der Raum zwischen den beiden Tragplatten 5 ist auch für die Unterbringung einer Kraftspeicherfeder 12 vorgesehen. Diese Kraftspeicherfeder 12 ist auf der Betätigungsstange 8 zwischen einem auf der Betätigungsstange 8 befestigten Teller 13 und dem hydraulischen Stellzylinder 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 Stellkolbens 9 das Turbinenventil 4 rasch zu schliessen vermag.

Ein insgesamt mit 14 bezeichneter Vorratsbehälter für die Hydraulikflüssigkeit ist durch die Grundplatte 1, die Zwischenplatte 6 und einen Mantel 15 gebildet, wobei die Betätigungsstange 8 flüssigkeitsdicht durch die Grundplatte 1 hindurchgeführt ist. Der Mantel 15 des Vorratsbehälters 14 umschliesst dabei die Betätigungsstange 8, die Kraftspeicherfeder 12 und die beiden Tragplatten 5, so dass der Raum zwischen diesen Bauteilen voll für die Unterbringung der Hydraulikflüssigkeit genutzt werden kann. Aus dem vorstehend beschriebenen Vorratsbehälter 14 fördert eine von einem Elektromotor 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 16, wobei der Förderstrom der Hydropumpe nur zur Deckung von Leckverlusten und zum langsamen Auffüllen des hydraulischen Druckspeichers 16 ausgelegt ist. Der als Gasspeicher ausgebildete hydraulische Druckspeicher 16 ist seitlich neben dem Vorratsbehälter 14 innerhalb einer Verkleidung 17 angeordnet, wobei lediglich der Gasanschluss und die Membran von aussen zugänglich sind. Die Verkleidung 17 hat dabei die Aufgabe, bei eventuellen Leckagen im Bereich des druckseitigen Anschlusses des hydraulischen Druckspeichers 16 einen unkontrollierten Austritt von Hydraulikflüssigkeit zu verhindern.

Die beiden Tragplatten 5 haben ausser der Aufgabe als Tragkonstruktion des gesamten Antriebsblockes zusätzlich s auch noch die Aufgabe, einzelne Bauteile des elektro-hydrau-lischen Stellantriebes hydraulisch miteinander zu verbinden, so dass Verbindungsleitungen ganz oder zumindest weitgehend entfallen können. Diese hydraulische Verbindung erfolgt durch in die Tragplatten eingebrachte Kanäle, wobei io in der Zeichnung Kanäle 18 und 19 der hinter der Bildebene angeordneten Tragplatte 5 zu erkennen sind. Weitere Verbindungskanäle 20 und 21 sind in das Zylindergehäuse des hydraulischen Stellzylinders 7 eingebracht und verbinden einen ersten Modul 22 eines elektro-hydraulischen Umfor-15 mers mit dem Kanal 18 bzw. mit dem unterhalb des Stellkolbens 8 liegenden Raum des hydraulischen Stellzylinders 7. Dabei ist mit dem Kanal 18 auch der druckseitige Anschluss des flüssigkeitsdicht an die Tragplatte 5 angeflanschten hydraulischen Druckspeichers 16 verbunden. Ein zweiter an 20 dem hydraulischen Stellzylinder 7 angebrachter Modul 23 des in der Zeichnung im übrigen nicht näher dargestellten elektro-hydraulischen Umformers ist über eine kurze Abflussleitung 24 mit dem Innern des Vorratsbehälters 14 verbunden, so dass bei einem Schliessen des Turbinenventils 25 4 die Hydraulikflüssigkeit aus dem Raum unterhalb des Stellkolbens 9 in nicht näher dargestellter Weise rasch abgeführt werden kann.

Die Hydropumpe und der zum Antrieb der Hydropumpe bestimmte Elektromotor sind in der Zeichnung nicht näher 30 dargestellt. Die Hydropumpe kann ebenfalls innerhalb der Verkleidung 17 angeordnet und druckseitig an einen entsprechenden Kanal einer Tragplatte 5 angeschlossen sein. Es ist aber auch möglich, die Hydropumpe innerhalb des Vorratsbehälters 14 anzuordnen. Auch der Druckspeicher 16 kann 35 innerhalb des Vorratsbehälters 14 angeordnet werden, wobei bei einer derartigen Anordnung die Verkleidung 17 entfallen könnte.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

659 307 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrohydraulischer Stellantrieb an einem Turbinenventil, bestehend aus einem elektro-hydraulischen Umformer, einem hydraulischen Stellzylinder (7), einer in Schliessrichtung des Turbinenventils (4) wirkenden Kraftspeicherfeder (12) und einem Elektromotor zum Antrieb einer Hydropumpe, welche druckseitig mit mindestens einem hydraulischen Druckspeicher (16) verbunden ist und die Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter (14) in den Stellkreis fördert, wobei der hydraulische Stellzylinder (7) über mindestens zwei Träger am Ventilgehäuse abgestützt ist und die genannten Bauteile zu einem am Ventilgehäuse angeordneten kompakten Antriebsblock integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (15) des Vorratsbehälters (14) die Betätigungsstange (8) des hydraulischen Stellzylinders (7), die Kraftspeicherfeder (12) und die Träger umschliesst.

2. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Turbinenventil (4) zugewandte Wandung des Vorratsbehälters (15) zumindest teilweise durch eine starr mit den Trägern verbundene Grundplatte (1) gebildet ist.

3. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Druckspeicher (16) seitlich neben dem Vorratsbehälter (14) angeordnet ist.

4. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Druckspeicher (16) zumindest teilweise von einer Verkleidung (17) umgeben ist.

5. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger zwei quaderförmige und parallel zueinander ausgerichtete Tragplatten (5) vorgesehen sind.

6. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verbindung einzelner Bauteile zumindest teilweise durch in die Träger eingebrachte Kanäle (18,19) erfolgt.

7. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den hydraulischen Stellzylinder (7) weitere hydraulische Verbindungskanäle (20,21) eingebracht sind.

8. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsstange (8) des hydraulischen Stellzylinders (7) und die Kraftspeicherfeder (12) mittig zwischen den Trägern angeordnet sind.

9. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydropumpe im Innern des Vorratsbehälters (14)

angeordnet ist.

10. Elektrohydraulischer Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsblock über eine Ventillaterne (2) an dem Turbinenventil (4) befestigt ist.