DE4244304A1 - Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb mit druckproportionalem Stellsignal - Google Patents
Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb mit druckproportionalem StellsignalInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Betätigungsvorrichtung für
einen hydraulischen Stellantrieb gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Es sind Betätigungsvorrichtungen für hydraulische Stellantriebe
konventioneller Bauart bekannt, die mit aufwendig
herzustellenden Tauchspulen bestückt sind. Ferner sind die
mechanischen Bauteile, die zu dieser Betätigungsvorrichtung
gehören, vergleichsweise schwierig und teuer herzustellen. Ein
Stellantrieb für die Betätigung eines Regelventils mit welchem
beispielsweise die Dampfzufuhr zu einer Turbine einer
Kraftwerksanlage geregelt wird, weist einen Hauptkolben auf, der
einerseits mit Federkraft und andererseits mit Öl unter Druck
beaufschlagt ist. Bei nachlassendem Druck des Öls schließt die
Federkraft sicher das Regelventil, wodurch die Dampfzufuhr
unterbrochen wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß die
Turbine nicht außer Kontrolle gerät, wenn der Druck des Öls
einmal ausfallen sollte. Der Öldruck in einem Antriebsvolumen,
der auf den Hauptkolben einwirkt und über diesen das Regelventil
betätigt, wird durch einen einfachen elektrohydraulischen
Wandler gesteuert. Bei einer Bewegung des Regelventils in
Öffnungsrichtung wird Öl unter Druck in das Antriebsvolumen
eingespeist, da diese Bewegung jedoch vergleichsweise langsam
erfolgt, genügen vergleichsweise kleine Querschnitte für die
Zuführung des Öls. Eine Schließbewegung des Regelventils hat
jedoch mit einer um mindestens das Zehnfache höheren
Geschwindigkeit zu erfolgen. Dies bedingt eine vergleichsweise
schnelle Entleerung des Antriebsvolumens, welche jedoch durch
die kleinen Querschnitte der Ölzuführung nicht erreicht werden
kann. Hier ist es sinnvoll einen Abflußverstärker einzusetzen,
der nach dem Absteuern entsprechend große Querschnitte für das
Abströmen des Öls freigibt.
Zudem zeigt es sich, daß infolge der Vergrößerung der
Turbinenleistungen auch die Regelventile und damit auch die sie
betätigenden Stellantriebe größer bzw. stärker ausgelegt werden
müssen. Eine entsprechende proportionale Vergrößerung der
Stellantriebe führt zu Anordnungen mit vergleichsweise großen
Mengen Öl unter Druck für deren Betätigung. Mit handelsüblichen
Ventilen lassen sich derartige Mengen von Öl nur noch sehr
schwierig beherrschen, zudem leidet so auch mit zunehmender
Größe die Dynamik des Stellantriebes.
Aus der Schrift EP-A1-0 430 089 ist eine Betätigungsvorrichtung
für einen hydraulischen Stellantrieb bekannt, die ein
Regelventil betätigt. Ein Regelkreis stellt den Stellantrieb
entsprechend einem von einer übergeordneten Anlagenleittechnik
vorgegebenen Sollwert ein. Als Abflußverstärker ist in diesem
Fall ein Plattenventil vorgesehen, welches das Öl aus dem
Antriebsvolumen sehr rasch abströmen läßt. Die Platte des
Plattenventils weist mindestens einen Durchbruch auf, welcher
ein Zusammenwirken des Öls unter Druck im Federraum desselben
und des Öls im Antriebsvolumen des Stellantriebs ermöglicht.
Derartige Regelungen müssen in allen Betriebssituationen stabil
arbeiten, um den hohen Anforderungen an die Betriebssicherheit
und an die Dynamik genügen zu können. Eine
Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb, die
diesen Anforderungen genügt, läßt sich auf konventionelle Art
nur mit vergleichsweise hohem Aufwand realisieren.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie
in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die
Aufgabe, eine Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen
Stellantrieb mit druckproportionalem Stellsignal zu schaffen,
die einfach und preisgünstig hergestellt werden kann.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen
darin zu sehen, daß trotz der verbesserten Wirtschaftlichkeit
der Betätigungsvorrichtung für den hydraulischen Stellantrieb
keine Einbuße bezüglich der Betriebssicherheit und der Dynamik
derselben in Kauf genommen werden muß.
Als besonders vorteilhaft wirkt es sich aus, eine
Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb mit
einem Verstärker für elektrische Signale, mit mindestens einem,
dem hydraulischen Stellantrieb vorgeschalteten,
elektrohydraulischen Wandler, mit einem zwischen dem
elektrohydraulischen Wandler und dem Stellantrieb vorgesehenen
hydraulischen Abflußverstärker, dadurch zu verbessern, daß
zwischen dem Stellantrieb und dem hydraulischen
Abflußverstärker eine als Wandler wirkende Kolben-Zylinder-
Anordnung zwischengeschaltet wird.
Ferner wirkt es sich vorteilhaft aus, das bei der
Betätigungsvorrichtung die Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem
als Abflußverstärker dienenden ersten Plattenventil zu einer
gemeinsamen Baugruppe zusammengefaßt ist.
Eine weitere, besonders platzsparende Ausführung der
Betätigungsvorrichtung ergibt sich, wenn ein zweites
Plattenventil, welches als Teil des Sicherheitsölkreises
ausgelegt ist, mit der Kolben-Zylinder-Anordnung und dem ersten
Plattenventil zu einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefaßt
ist.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft im Hinblick auf eine
vereinfachte Herstellung der Betätigungsvorrichtung, daß das
Plattenventil, welches eine Platte und eine sie beaufschlagende,
in einem Federraum angeordnete Feder aufweist, innerhalb des mit
Öffnungen versehenen Kolbens der Kolben-Zylinder-Anordnung
angeordnet ist.
Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine gute
sicherheitstechnische Auslegung der Betätigungsvorrichtung
erweist es sich, daß der Federraum des ersten Plattenventils
dauernd über eine angepaßte Blende mit einem Ablauf für das Öl
verbunden ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der
abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren
Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche
lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb im
Normalbetrieb,
Fig. 2 die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb im
abgesteuerten Zustand,
Fig. 3 die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb in
einer Zwischenstellung,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb im
Normalbetrieb, und
Fig. 5 die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung für einen hydraulischen Stellantrieb im
abgesteuerten Zustand.
Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen
Bezugszeichen versehen. Alle für das unmittelbare Verständnis
der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht
dargestellt. Ferner sind manche Sichtkanten der besseren
Übersichtlichkeit halber weggelassen.
Die Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte
Betätigungsvorrichtung 1 für einen hydraulischen Stellantrieb 2
mit druckproportionalem Stellsignal. Hier ist lediglich ein
Stellantrieb 2 dargestellt, in der Regel werden jedoch von der
Betätigungsvorrichtung 1 stets mehrere Stellantriebe 2
gleichzeitig betätigt. Der Stellantrieb 2 ist über eine Leitung
3 hydraulisch verbunden mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung 4.
Diese Kolben-Zylinder-Anordnung 4 weist einen Kolben 5 auf, der
öldruckbetätigt zwischen zwei Anschlägen 6, 7 gegen die Kraft
einer Feder 8 beweglich ist. Der Kolben 5 gleitet in einem
Zylinder 11, in den zwei Führungen 9, 10, die mit hier nicht
dargestellten Dichtungen versehen sind, eingearbeitet sind. Der
Zylinder 11 weist zudem ein Puffervolumen 12 auf, welches
mittels Durchbrüchen 13 mit einem Federraum 14 auf der anderen
Seite des Kolbens 5 verbunden ist. Das Puffervolumen 12 und der
Federraum 14 sind über eine mit einem vergleichsweise großen
Querschnitt versehene Leitung 15 mit einem hier nicht
dargestellten Ablauf für das Öl verbunden. Das Puffervolumen 12
und der Federraum 14 sind im Normalbetrieb nicht mit Öl gefüllt.
Im Puffervolumen 12 ist ein mit dem Kolben 5 verbundener
Stellungsmelder 16 angeordnet.
Die beiden Führungen 9, 10, bzw. die dort vorgesehenen
Dichtungen, schließen einen Hochdruckkanal 17 gegen das
Puffervolumen 12 ab. Die Leitung 3 mündet in diesen
Hochdruckkanal 17 ein. Öl unter Druck wird in den Hochdruckkanal
17 durch eine Blende 18, die als Durchbruch durch eine Platte 19
eines Plattenventils 20 ausgebildet ist, eingespeist. Das
Plattenventil 20 üblicher Bauart trennt in geschlossenem Zustand
den Hochdruckkanal 17 vom Puffervolumen 12 ab. Eine Feder 21
drückt die Platte 19 gegen die Dichtungssitze. Die Platte 19
wird im Plattenventil 20 so geführt, daß ein Verkanten oder ein
Verklemmen derselben ausgeschlossen ist. Die Feder 21 ist in
einem mit Öl unter Druck gefüllten Federraum 22 angeordnet. Das
Öl unter Druck wird durch eine Leitung 23a, die zu einem
elektrohydraulischen Wandler 24 hinführt und eine Leitung 23b,
die das Öl unter Druck vom elektrohydraulischen Wandler 24 weg
in den Federraum 22 führt, eingespeist. Die Pumpenanordnung für
die Einspeisung in die Leitung 23a, die das Öl mit Druck
beaufschlagt, und etwaige Druckspeicher und Druckwächter in
diesem Bereich sind hier nicht dargestellt. Eine Leitung 25, die
in dieser Stellung des elektrohydraulischen Wandlers 24
unterbrochen ist, führt von diesem in das Puffervolumen 12. Der
Federraum 22 ist über eine mit einer Blende 26 versehene Leitung
27 mit der Leitung 25 verbunden. Ein Pfeil 38 gibt die
Strömungsrichtung des in die Leitung 23a einströmenden Öls unter
Druck an. Ein Pfeil 39 gibt die Strömungsrichtung des durch die
Leitung 3 in den Stellantrieb 2 einströmenden Öls unter Druck
an. Ein Pfeil 40 gibt die Strömungsrichtung des durch die
Leitung 15 in den Ablauf abströmenden Öls an.
Der Federraum 22 ist zudem über ein weiteres Plattenventil 28
mit einer Leitung 29 verbunden, die zum Sicherheitsölkreis der
Anlage gehört. Bei einem Druckabfall im Sicherheitsölkreis
öffnet dieses Plattenventil 28 und der im Federraum 22
herrschende Druck baut sich in den Federraum 14 hinein ab,
worauf sich auch das Plattenventil 20 öffnet, was zur Folge hat,
daß der Stellantrieb 2 sehr rasch in seine Ausschaltstellung
fährt. Das in den Federraum 14 und in das Puffervolumen 12
austretende Öl wird stets sehr rasch durch die Leitung 15 in den
Ablauf abgeführt, so daß die Bewegung des Kolbens 5 durch dieses
Öl nicht beeinflußt werden kann.
Als elektrohydraulischer Wandler 24 kann beispielsweise ein
Proportionalventil 30 mit Lageregelung eingesetzt werden, wie in
Fig. 1 dargestellt. Diese Ausführung des Proportionalventils 30
weist beispielsweise zwei Betätigungsspulen für die elektrische
und zwei Federn für die mechanische Betätigung des Ventilkolbens
auf. Drei Betriebsstellungen kann das Proportionalventil 30
annehmen, nämlich die in Fig. 1 gezeigte erste mit erregten
Betätigungsspulen für normalen Betrieb, eine zweite, die in
Fig. 2 gezeigt ist, für das Absteuern, und eine dritte, die in
Fig. 3 gezeigt ist, wenn gerade keine Korrektur der Position des
Stellantriebs 2 nötig ist, bzw. wenn die Betätigungsspannung
ausgefallen ist, so daß die Federn den Ventilkolben in die
Mittelstellung drücken. Eine im Einsatz stehende Dichtkante des
Proportionalventils 30 regelt bei der in Fig. 1 dargestellten
Betriebsstellung die Menge des durch die Leitungen 23a und 23b
fließenden Öls unter Druck. Das Proportionalventil 30 ist mit
einem Stellungsmelder 31 versehen, dessen Wegmessignale, wie
eine Wirkungslinie 32 andeutet, in einen Verstärker 33 zur
weiteren Verarbeitung geleitet werden. Vom Verstärker 33
ausgehende Wirkungslinien 34 und 35, deuten die elektrischen
Zuleitungen für die Betätigungsspulen des Proportionalventils 30
an. Der Verstärker 33 ist zudem, wie eine Wirkungslinie 36 zeigt,
mit dem Stellungsmelder 16 der Kolben-Zylinder-Anordnung 4
verbunden, so daß auch die dort generierten Wegmessignale zur
weiteren Verarbeitung in den Verstärker 33 gelangen. Eine
weitere Wirkungslinie 37 deutet die Verbindung zwischen dem
Verstärker 33 und einer übergeordneten Anlagenleittechnik an.
Der Verstärker 33 kann als reiner Verstärker ausgelegt sein. Es
erweist sich aber häufig als sehr sinnvoll, im Verstärker 33
selber schon bestimmte, als Regler wirkende Elemente vorzusehen,
um so zu einer besonders schnellen Signalverarbeitung und damit
zu einer hohen Dynamik der Betätigungsvorrichtung 1 zu gelangen.
Lediglich die vom Stellungsmelder 16 generierten Meßsignale
werden in der übergeordneten Anlagenleittechnik mit vorgegebenen
Sollwerten verknüpft.
In Fig. 2 ist das Proportionalventil 30 im abgesteuerten
Betriebszustand dargestellt. Dabei ist die einspeisende Leitung
23a durch das Proportionalventil 30 unterbrochen und die Leitung
23b ist mit der Leitung 25 verbunden, so daß das Öl aus dem
Federraum 22 in den Ablauf abströmen kann. Infolge des damit
verbundenen Druckabfalls im Federraum 22 öffnet das
Plattenventil 20, so daß das Öl aus dem Hochdruckkanal 17 sehr
rasch, wie die Pfeile 41 andeuten, in das Puffervolumen 12 und
weiter durch die einen großen Querschnitt aufweisende Leitung
15 in den Ablauf abströmen kann. Dies hat weiter zur Folge, daß
der Kolben 5 durch die Feder 8 nach links gegen den Anschlag 6
gedrückt wird. Das Öl aus dem Antriebsvolumen des Stellantriebs
2 strömt gleichzeitig, wie der Pfeil 42 zeigt, durch die Leitung
3 in den Hochdruckkanal 17 und von dort weiter in den Ablauf.
In Fig. 3 ist das Proportionalventil 30 im Betriebszustand mit
ausgefallener Betätigungsspannung dargestellt, in welchem die
Federn die gezeigte Position des Ventils bestimmen. Dabei ist
sowohl die einspeisende Leitung 23a als auch die Leitung 23b
durch das Proportionalventil 30 blockiert. Die Fig. 3 stellt den
Moment unmittelbar nach dem Ausfall der Betätigungsspannung dar.
Zudem wird davon ausgegangen, daß in diesem Moment der
Sicherheitsölkreis noch nicht angesprochen hat. Der Federraum 22
ist mit Öl unter Druck beaufschlagt und dieser Druck kann durch
die blockierte Leitung 23b nicht abgebaut werden, so daß der
Stellantrieb 2 in der Stellung, die er vor dem Ausfall der
Betätigungsspannung eingenommen hatte, blockiert ist. Aus
Sicherheitsgründen ist eine derartige Blockade des Stellantriebs
2 nicht zulässig, da die Turbine, deren Speiseventil mittels
dieses Stellantriebs 2 geregelt wird, nun nicht mehr abgestellt
werden kann. Die Leitung 27 mit der dauernd wirksamen Blende 26
wurde vorgesehen, um mit ihrer Hilfe derartige äußerst
kritische Betriebszustände zu vermeiden. Durch diese Blende 26
fließt dauernd eine kleine Menge Öl ab, wobei im Normalbetrieb
diese Menge fortlaufend durch das durch die Leitung 23b
nachgespeiste Öl unter Druck ersetzt wird, in dem vorliegenden
Betriebsfall jedoch genügt die abfließende Menge Öl, um in
nützlicher Frist den Druck im Federraum 22 abzubauen. Durch die
Blende 18, welche die Platte 19 durchdringt, wird gleichzeitig
der Druck in dem Hochdruckkanal 17 und damit auch im
Stellantrieb 2 abgebaut. Der Stellantrieb 2 wird durch diesen
Druckabbau unmittelbar in die definierte Ausschaltstellung
geführt. Der undefinierte Betriebszustand kann damit hinreichend
rasch und sicher überwunden werden. In der Regel wird in so
einem Fall auch der Sicherheitsölkreis ansprechen und für den
Druckabbau in dem Federraum 22 sorgen. Hier liegt demnach eine
besonders vorteilhafte Redundanz der Sicherheitseinrichtungen
vor.
Die Fig. 4 zeigt, ähnlich der Fig. 1, eine schematisch
dargestellte Betätigungsvorrichtung 1 für einen hydraulischen
Stellantrieb 2 mit druckproportionalem Stellsignal. Der
Stellantrieb 2 ist über eine Leitung 3 hydraulisch verbunden mit
einer Kolben-Zylinder-Anordnung 4. Diese Kolben-Zylinder-
Anordnung 4 weist einen Kolben 5 auf, der öldruckbetätigt
zwischen zwei Anschlägen 6, 7 gegen die Kraft einer Feder 8
beweglich ist. Der Kolben 5 gleitet in einem Zylinder 11, in den
drei Führungen 9, 10 und 43, die mit hier nicht dargestellten
Dichtungen versehen sind, eingearbeitet sind. Der Zylinder 11
weist zudem ein Puffervolumen 12 auf. Das Puffervolumen 12 ist
über eine einen vergleichsweise großen Querschnitt aufweisende
Leitung 15 mit einem hier nicht dargestellten Ablauf für das Öl
verbunden. Das Puffervolumen 12 ist normalerweise nicht mit Öl
gefüllt. Im Puffervolumen 12 ist ein mit dem Kolben 5
verbundener Stellungsmelder 16 angeordnet.
Die drei Führungen 9, 10 und 43, bzw. die dort vorgesehenen
Dichtungen, schließen einen Hochdruckkanal 17 und einen
Hochdruckkanal 45 gegeneinander und gegen das Puffervolumen 12
ab. Die Leitung 3 mündet in den Hochdruckkanal 17 ein, die
Leitung 23b mündet in den Hochdruckkanal 45 ein. Öl unter Druck
wird durch als Blenden ausgebildete Bohrungen 46, die durch eine
Platte 47 eines Plattenventils 44 hindurch verlaufen, in einen
mit einem vergleichsweise großen Querschnitt versehenen Kanal
50 eingespeist. Der Kanal 50 steht in Verbindung mit dem
Hochdruckkanal 17. Das hier innerhalb des Kolbens 5 angeordnete
Plattenventil 44 trennt in geschlossenem Zustand den
Hochdruckkanal 17 und mit ihm den Kanal 50 vom Puffervolumen 12
ab. Eine Feder 21 drückt die Platte 47 gegen die Dichtungssitze.
Die Platte 47 wird im Plattenventil 44 so geführt, daß ein
Verkanten oder ein Verklemmen derselben ausgeschlossen ist. Die
Feder 21 ist in einem mit Öl unter Druck gefüllten Federraum 22
innerhalb des Kolbens 5 angeordnet. Das Öl unter Druck wird
durch eine Leitung 23a, die zu einem elektrohydraulischen
Wandler 24 hinführt und eine Leitung 23b, die das Öl unter Druck
vom elektrohydraulischen Wandler 24 weg in den Hochdruckkanal 45
führt, eingespeist. Vom Hochdruckkanal 45 gelangt das Öl durch
Öffnungen 48 in der Wand des Kolbens 5 in den Federraum 22. Die
Pumpenanordnung für die Einspeisung in die Leitung 23a, die das
Öl mit Druck beaufschlagt, und etwaige Druckspeicher und
Druckwächter in diesem Bereich sind hier nicht dargestellt. Eine
Leitung 25, die in dieser Stellung des elektrohydraulischen
Wandlers 24 unterbrochen ist, führt von diesem in das
Puffervolumen 12.
Der Federraum 22 ist dauernd über eine Blende 49, die als feine
Bohrung in den Boden des Kolbens 5 eingelassen ist, mit dem
Puffervolumen 12 und über dieses mit der Leitung 25 verbunden.
Die Blende 49 wirkt bei einem Betriebsfall, wie im Zusammenhang
mit Fig. 3 beschrieben, genau gleich wie die dort beschriebene
Blende 26. In der Fig. 5 gibt ein Pfeil 38 die Strömungsrichtung
des in die Leitung 23a einströmenden Öls unter Druck an. Ein
Pfeil 39 gibt die Strömungsrichtung des durch die Leitung 3 in
den Stellantrieb 2 einströmenden Öls unter Druck an. Ein Pfeil
40 gibt die Strömungsrichtung des durch die Leitung 15 in den
Ablauf abströmenden Öls an.
Der Federraum 22 ist zudem durch die Öffnungen 48 und über ein
weiteres Plattenventil 28 mit einer Leitung 29 verbunden, die
zum Sicherheitsölkreis der Anlage gehört. Bei einem Druckabfall
im Sicherheitsölkreis öffnet dieses Plattenventil 28 und der im
Federraum 22 herrschende Druck baut sich durch die Öffnungen 48
in das Puffervolumen 12 hinein ab, so daß sich auch das
Plattenventil 44 öffnet, was zur Folge hat, daß der
Stellantrieb 2 sehr rasch in seine Ausschaltstellung fährt.
Als elektrohydraulischer Wandler 24 ist hier ebenfalls ein
Proportionalventil 30 mit Lageregelung eingesetzt worden, wie
dies bereits in Fig. 1 dargestellt wurde. Das Proportionalventil
30 weist beispielsweise zwei Betätigungsspulen für die
elektrische und zwei Federn für die mechanische Betätigung des
Ventilkolbens auf, und es kann, wie bereits beschrieben, drei
Betriebsstellungen annehmen. Eine im Einsatz stehende Dichtkante
des Proportionalventils 30 regelt bei der in Fig. 4 dargestellten
Betriebsstellung die Menge des durch die Leitungen 23a und 23b
fließenden Öls unter Druck. Das Proportionalventil 30 ist mit
einem Stellungsmelder 31 versehen, dessen Wegmessignale, wie
eine Wirkungslinie 32 andeutet, in einen Verstärker 33 zur
weiteren Verarbeitung geleitet werden. Vom Verstärker 33
ausgehende Wirkungslinien 34 und 35, deuten die elektrischen
Zuleitungen für die Betätigungsspulen des Proportionalventils 30
an. Der Verstärker 33 ist zudem, wie eine Wirkungslinie 36 zeigt,
mit dem Stellungsmelder 16 der Kolben-Zylinder-Anordnung 4
verbunden, so daß auch die dort generierten Wegmessignale zur
weiteren Verarbeitung in den Verstärker 33 gelangen. Eine
weitere Wirkungslinie 37 deutet die Verbindung zwischen dem
Verstärker 33 und einer übergeordneten Anlagenleittechnik an.
Der Verstärker 33 kann als reiner Verstärker ausgelegt sein. Es
erweist sich aber häufig als sehr sinnvoll, im Verstärker 33
selber schon bestimmte, als Regler wirkende Elemente vorzusehen,
um so zu einer besonders schnellen Signalverarbeitung und damit
zu einer hohen Dynamik der Betätigungsvorrichtung 1 zu gelangen.
In Fig. 5 ist das Proportionalventil 30 im abgesteuerten
Betriebszustand dargestellt. Dabei ist die einspeisende Leitung
23a durch das Proportionalventil 30 unterbrochen und die Leitung
23b ist mit der Leitung 25 verbunden, so daß das Öl aus dem
Federraum 22 in den Ablauf abströmen kann. Infolge des damit
verbundenen Druckabfalls im Federraum 22 öffnet das
Plattenventil 44, so daß das Öl aus dem Hochdruckkanal 17, wie
die Pfeile 41 andeuten, durch den Kanal 50 in das Puffervolumen
12 und weiter durch die Leitung 15 in den Ablauf abströmen kann.
Dies hat weiter zur Folge, daß der Kolben 5 durch die Feder 8
nach rechts gegen den Anschlag 7 gedrückt wird. Das Öl aus dem
Antriebsvolumen des Stellantriebs 2 strömt gleichzeitig, wie der
Pfeil 42 zeigt, durch die Leitung 3 in den Hochdruckkanal 17 und
von dort weiter in den Ablauf, so daß der Stellantrieb 2 rasch
in seine Ausschaltstellung fährt.
Zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise wird die Zeichnung
nun etwas näher betrachtet. In der Fig. 1 wird ein aus Öl unter
Druck bestehender Volumenstrom durch den elektrohydraulischen
Wandler 24 geregelt. Dieser Volumenstrom wird durch die Kolben-
Zylinder-Anordnung 4, die als Wandler dient, in ein Drucksignal
umgesetzt. Dieses Drucksignal wirkt in dem Hochdruckkanal 17 und
hält den Kolben 5 gegen die Kraft der Feder 8 in der gezeigten
Position. Der mit dem Kolben 5 verbundene Stellungsmelder 16
meldet diese Position des Kolbens 5 an einen Regler, der sie mit
einem von der übergeordneten Anlagenleittechnik vorgegebenen
Sollwert vergleicht und der etwa nötige Korrekturen über den
Verstärker 33 und den elektrohydraulischen Wandler 24
veranlaßt. Jede Korrektur wirkt sich als Änderung des
Volumenstroms durch den elektrohydraulischen Wandler 24 aus und
wird in der Kolben-Zylinder-Anordnung 4 in einen entsprechenden
Druck umgesetzt. Dieser, in dem Hochdruckkanal 17 wirksame
Druck, wirkt auf den Stellantrieb 2 bzw. mehrere Stellantriebe 2
ein und bestimmt deren Hub. Dieser Druck kann erhöht werden,
wenn der Stellantrieb 2 das durch ihn betätigte Speiseventil für
die Turbine weiter öffnen soll. Zu diesem Zweck wird die
Erregung der Betätigungsspulen des Proportionalventils 30
geändert, so daß die im Eingriff stehende Steuerkante einen
größeren Querschnitt für das durchströmende Öl freigibt. In der
übergeordneten Anlagenleittechnik werden die Meßsignale des
Stellungsmelders 16 überwacht und mit vorgegebenen Sollwerten
verglichen, so daß eine etwaige fehlerhafte Abweichung von
bekannten Werten sofort erkannt wird. Einer bestimmten
Querschnittänderung im Proportionalventil 30 entspricht demnach
eine bestimmte Druckänderungsgeschwindigkeit und ferner eine
bestimmte Laufgeschwindigkeit des Kolbens 5 und des
Stellantriebs 2. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 4 wirkt als
Wandler. Die direkte Messung der Lage des Kolbens 5 und die
Einbindung dieser Meßsignale in den Regelvorgang, der durch die
übergeordneten Anlagenleittechnik gesteuert wird, verhindert mit
großer Sicherheit Instabilitäten in diesem Bereich. Auch die
etwas wirtschaftlichere Ausführung der Betätigungsvorrichtung
gemäß Fig. 4 weist die wesentlichen Vorteile der hier
beschriebenen Ausführung auf.
Bezeichnungsliste
1 Betätigungsvorrichtung
2 Stellantrieb
3 Leitung
4 Kolben-Zylinder-Anordnung
5 Kolben
6, 7 Anschlag
8 Feder
9, 10 Führung
11 Zylinder
12 Puffervolumen
13 Durchbrüche
14 Federraum
15 Leitung
16 Stellungsmelder
17 Hochdruckkanal
18 Blende
19 Platte
20 Plattenventil
21 Feder
22 Federraum
23a, b Leitung
24 elektrohydraulischer Wandler
25 Leitung
26 Blende
27 Leitung
28 Plattenventil
29 Leitung
30 Proportionalventil
31 Stellungsmelder
32 Wirkungslinie
33 Verstärker
34, 35 Wirkungslinie
36, 37 Wirkungslinie
38, 39, 40 Pfeil
41, 42, 43 Pfeil
44 Plattenventil
45 Hochdruckkanal
46 Bohrungen
47 Platte
48 Öffnungen
49 Blende
50 Kanal
2 Stellantrieb
3 Leitung
4 Kolben-Zylinder-Anordnung
5 Kolben
6, 7 Anschlag
8 Feder
9, 10 Führung
11 Zylinder
12 Puffervolumen
13 Durchbrüche
14 Federraum
15 Leitung
16 Stellungsmelder
17 Hochdruckkanal
18 Blende
19 Platte
20 Plattenventil
21 Feder
22 Federraum
23a, b Leitung
24 elektrohydraulischer Wandler
25 Leitung
26 Blende
27 Leitung
28 Plattenventil
29 Leitung
30 Proportionalventil
31 Stellungsmelder
32 Wirkungslinie
33 Verstärker
34, 35 Wirkungslinie
36, 37 Wirkungslinie
38, 39, 40 Pfeil
41, 42, 43 Pfeil
44 Plattenventil
45 Hochdruckkanal
46 Bohrungen
47 Platte
48 Öffnungen
49 Blende
50 Kanal
Claims (7)
1. Betätigungsvorrichtung für mindestens einen hydraulischen
Stellantrieb (2) mit druckproportionalem Stellsignal mit einem
Verstärker (33) für elektrische Signale, mit mindestens einem,
dem hydraulischen Stellantrieb (2) vorgeschalteten,
elektrohydraulischen Wandler (24), mit einem zwischen dem
elektrohydraulischen Wandler (24) und dem Stellantrieb (2)
vorgesehenen hydraulischen Abflußverstärker, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß zwischen Stellantrieb (2) und hydraulischem Abflußverstärker eine als Wandler wirkende Kolben-Zylinder- Anordnung (4) zwischengeschaltet ist.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß die Kolben-Zylinder-Anordnung (4) mindestens eine auf den Kolben (5) einwirkende Feder (8) aufweist, und
- - daß der Kolben (5) mit einem Stellungsmelder (16) versehen ist.
3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß die Kolben-Zylinder-Anordnung (4) mit einem als Abflußverstärker dienenden ersten Plattenventil (20, 44) zu einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefaßt ist.
4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß ein zweites Plattenventil (28), welches als Teil des Sicherheitsölkreises ausgelegt ist, mit der Kolben-Zylinder- Anordnung (4) und dem ersten Plattenventil (20, 44) zu einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefaßt ist.
5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß das Plattenventil (20) eine Platte (19) und eine sie beaufschlagende, in einem Federraum (22) angeordnete Feder (21) aufweist.
6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß das Plattenventil (44), welches eine Platte (47) und eine sie beaufschlagende, in einem Federraum (22) angeordnete Feder (21) aufweist, innerhalb des mit Öffnungen (48) versehenen Kolbens (5) der Kolben-Zylinder-Anordnung (4) angeordnet ist.
7. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Federraum (22) dauernd über eine Blende (26, 49) mit einem Ablauf für das Öl verbunden ist.
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