專利名稱：比例隨動式錯油門和其構成的汽輪機用控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種特別用于汽輪機控制的比例隨動式錯油門，其屬于控制滑閥的技術領域，控制滑閥包括通常圓筒形的殼體和其中帶有多個間置之環形凸臺的閥芯，殼體設有相應的控制用窗口和進、排油窗口。本實用新型還涉及一種由比例隨動式錯油門構成的特別用于汽輪機的電液控制裝置，其屬于特別用于汽輪機的電液控制之技術領域，所述電液控制裝置包括油動機，控制滑閥，和電液伺服閥。
背景技術：
所述的電液控制裝置是已公知的技術，即所謂的DEH的控制系統。但是在目前已有的常壓透平油DEH系統中，凡采用流量輸出型或壓力輸出型電液伺服閥的方案中，往往都是采用間接驅動方式，伺服閥作為一種電液轉換的比例環節去驅動由控制滑閥，油動機滑閥，油動機，油動機反饋滑閥組成的一個慣性環節。顯而易見，由于這種DEH控制路線長，環節多，導致結構復雜，控制慣性大，因而靈敏度，控制速度都不能令人滿意。另外，在對已有的液壓調節系統進行DEH控制改造時也迂到了由于上述控制環節復雜而導致的困難。
實用新型的內容因此本實用新型的任務是提供一個特別用于汽輪機控制的比例隨動式錯油門，其用于電液伺服閥與油動機之間的接口并為設置一種既簡單又靈敏和抗內干擾強的DEH(汽輪機數字電液控制)裝置提供一個關鍵部件。因此本實用新型的又一任務是提供一種由比例隨動式錯油門構成的特別用于汽輪機的電液控制裝置，其控制環節少，控制路線短，因而控制慣性小，抗干擾強，故本實用新型之電液控制裝置結構簡單，制造成本低，同時靈敏度高，控制速度快，且控制精度高和可靠性強。另外，本比例隨動式錯油門可被設置為規格化并且其外型和需要的油路結構與已有汽輪機液壓控制系統的油動機控制滑伐基本相同，因而非常適于對已有設備的改造。
本實用新型的任務是如此實現的提供一種特別用于汽輪機控制的比例隨動式錯油門，包括一殼體和其中帶有多個間置之環形凸臺的閥芯及殼體上設有相應的窗口，其特征在于該錯油門包括至少4個凸臺，其中在中間的兩個凸臺分別控制用于油動機的兩個窗口；在兩端的兩個凸臺之一，控制著一個壓力油窗口f1，其開度影響作用在此凸臺之朝外端表面M上的壓力。故作用在兩端之兩個凸臺的朝外相反對置的兩個端表面(M，N)上的油壓力隨閥芯的位移作比例地變化(即比例隨動)；該錯油門的一端與電液伺服閥的輸出相連接。
本新型的一優選方案是該錯油門包括五個凸臺，該用于控制窗口(f1)的凸臺之朝外端表面面積(M)與另一端凸臺之朝外表面面積(N)之比為定值；該包括凸臺端表面(M)的一端與一流量型電液伺服閥之輸出(PX)和一排油節流伐f2相連接，閥芯內有通至腔室(g)和腔室(h)的油道，閥芯內進油口位于中間兩凸臺(W、Y)之間并對應于閥殼的進油窗口(P0)；閥殼上還設有兩個分別對應于兩凸臺(C、W)間和兩凸臺(Y、D)間的排油窗口(6)；(對應圖1中比例隨動式錯油門a型)。
本新型錯油門的又一變型是錯油門包括4個凸臺，該用于控制窗口(f1)的凸臺之朝外端表面面積(M)與另一端凸臺之朝外端表面面積(N)之比為定值；該包括端表面(M)的一端與一流量型電液伺服閥之輸出和一排油節流伐f2相連接；該包括端表面(N)的凸臺設有通至表面(N)的油道，閥殼上設有兩進油窗口(P0)并對應于兩凸臺(D、W)之間和兩凸臺(Y、E)之間以及設有對應于兩凸臺(W、Y)之間的排油窗口(6)(對應圖2中錯油門b型)。
本新型的再一優選方案是該錯油門包括五個凸臺；該用于控制窗口(f1)的凸臺之朝外端表面面積(M)與另一端凸臺之朝外端表面面積(N)之比為定值；該包括凸臺端表面(N)的一端與一壓力型電液伺服閥之輸出相連接；該包括凸臺端表面(M)的一端連接一排油節流閥(f2)，該閥芯設有通至腔室(g)的油道，閥芯內油道進口位于兩凸臺(W、Y)間并對應于閥殼上進油窗口(P0)以及在閥殼上設有兩個分別對應于兩凸臺(C、W)間和兩凸臺(Y、D)間的排油窗口(6)(對應圖3中錯油門C型)。
本新型的另一變型是該錯油門包括五個凸臺；該用于控制窗口(f1)的凸臺之朝外端表面面積(M)與另一端凸臺之朝外端表面面積(N)之比為定值；該包括凸臺端表面(N)的一端與一壓力型電液伺服閥之輸出相連接；該包括凸臺端表面(M)的一端連接一排油接流閥(f2)，該閥芯設有經過凸臺(C)通至腔室(g)的油道，閥殼上設有兩個進油窗口(P0)分別對應于兩凸臺(C、W)間和兩凸臺(Y、D)間和設有一排油窗口(6)對應于兩凸臺(W、Y)之間(對應圖4中d型)本新型還提供一種由比例隨動式錯油門構成的特別用于汽輪機的電液控制裝置，包括油動機，控制滑閥和電液伺服閥，其特征在于該控制滑閥是比例隨動式錯油門，其包括通常圓筒形殼體和其中安置的包括至少4個軸向上間置之環形凸臺的閥芯，其中在中間的兩個凸臺分別控制用于油動機的兩個窗口；在兩端的兩個凸臺之一個控制一個其開度影響該作用于此凸臺之朝外端表面上的壓力的窗口(f1)，從而使作用在兩端之兩個凸臺的朝外相反對置的兩個端表面上的油壓力隨閥芯的位移作比例地變化；該錯油門的一端與電液伺服閥的輸出相連接；殼體上設有相應的進、排油窗口。
本新型之電液控制裝置的一優選方案是，該比例隨動式錯油門是上述(圖1中)a型結構方案；該油動機的LVDT行程反饋信號與DEH伐位指令信號綜合后送至伺服閥的輸入端從而構成DEH的伐位控制裝置(PI調節器)。該比例隨動式錯油門的外型和需要的油路結構與已有的以脈沖泵為敏感元件的汽輪機液壓調節系統的油動機控制滑伐相同。
本新型電液控制裝置的一變型是，該錯油門是上述(圖2中)的b型方案；油動機之LVDT行程反饋信號與DEH閥位指令信號綜合后送至伺服閥的輸入端從而構成DEH的伐位控制裝置(PI調節器)。該比例隨動式錯油門的外型和需要的油路結構與已有的以旋轉阻尼為敏感元件的汽輪機液壓調節系統的油動機控制滑閥相同。
本新型電液控制裝置的又一方案是，錯油門是上述(圖3中)的C型結構；油動機之LVDT行程反饋信號與DEH伐位指令信號綜合后送至伺服閥之輸入端，從而構成DEH的伐位控制裝置(PI調節器)。該比例隨動式錯油門的外型和需用要的油路結構與已有的以脈沖泵為敏感元件的汽輪機液壓調節系統的油動機控制滑閥相同。
本實用新型電液控制裝置之再一變型是，該錯油門是上述(圖4中)d型方案；該油動機之LVDT行程反饋信號與DEH伐位指令信號綜合后送至伺服閥的輸入端從而構成DEH控制裝置(PI調節器)。該比例隨動式錯油門的外型和需要的油路結構與已有的以旋轉阻尼為敏感元件的汽輪機液壓調節系統的油動機控制滑伐相同
以下結合附圖中的實施例詳細闡述本實用新型。
圖1是本實用新型特別用于汽輪機的電液控制(DEH)裝置之一實施例結構示意圖，其中該比例隨動式錯油門之型式(a)適于和流量型電液伺服閥相結合，尤其適合與脈沖泵為敏感元件的已有汽輪機液壓調節系統(部分)相組合構成DEH控制裝置；圖2是本實用新型之另一實施例結構示意圖；其中該比例隨動式錯油門之型式(b)適于和流量型電液伺服閥相結合，尤其適合與旋轉阻尼為敏感元件的已有汽輪機液壓調節系統(部分)相組合構成DEH控制裝置；圖3是本實用新型之又一實施例結構示意圖；其中該比例隨動式錯油門之型式(C)適于和壓力型電液伺服閥相結合，尤其適合與脈沖泵為敏感元件的已有汽輪機液壓調節系統(部分)相組合構成DEH控制裝置；圖4是本實用新型之再一個實施例結構示意圖；其中該比例隨動式錯油門之型式(d)適于和壓力型電液伺服閥相結合，尤其適合與旋轉阻尼為敏感元件的已有汽輪機液壓調節系統(部分)相組合構成DEH控制裝置；具體實施方式
本實用新型提供一種比例隨動式錯油門，其用于電液伺服閥與油動機之間的接口，以便與油動機相結合，形成特別用于汽輪機的電液控制(DEH汽輪機數字電液控制)裝置。
本比例隨動式錯油門主要用于常壓透平油的DEH控制，因此為了與流量輸出型或壓力輸出型電液伺服閥相結合應用，本實用新型設置了四種型式的錯油門(a、b、c、d)。它們雖然在具體結構上稍有差異但其基本原理和作用、效果是相同的。
在圖1-4中用編號2代表了這種比例隨動式錯油門的4種型式。其包括至少4個軸向上間置的環形凸臺(E、C、W、Y、D或E、W、Y、D)；其中，位于中間的兩個凸臺(W、Y)用于控制油動機的進、排油窗口；當錯油門上、下移動時就使油動機活塞上升或下降；當油門穩定在中間位置時油動機活塞也保持穩定不動。位于錯油門之兩端部兩凸臺即E、D構成比例隨動式錯油門，即作用在兩個端部凸臺E、D之朝外相反對置的端表面M、N上的油壓力構成力平衡系統，兩個凸臺之一個用于控制其開度變化可影響作用在該凸臺之朝外端表面上之壓力的窗口f1；有一個凸臺之朝外端表面接受電液伺服閥的輸出信號實現按比例跟隨位移，它們均采用液壓彈簧反饋的原理。由于錯油門之一端部凸臺控制著一個窗口，故當電液伺服閥的輸出信號驅動其發生位移時，該窗(油)口面積(f1)便自行改變，從而形成一個油壓力改變來抵消電液伺服閥的輸出信號之改變，使該錯油門的位移與電液伺服閥的輸出信號變化成比例。
現在結合圖1，和圖4更詳細地說明一下該比例隨動式錯油門之具體結構和工作原理。圖1中的錯油門2也稱a型其適于和流量輸出型電液伺服閥結合使用，其中間兩個環凸臺W、Y用于控制油動機的進、排油；兩個端部凸臺E、D構成比例隨動式錯油門，接受電液伺服閥之輸出信號，實現跟隨流量型電液轉換器(伺服閥)之輸出(流量變化)信號變化按比例位移，其動作原理是C、E凸臺之間的g腔室為壓力油P0，經控制窗口f1最后由節流閥f2排出。錯油門滑閥下端D凸臺下部H腔室也是壓力油P0腔室。在穩態時，(即錯油門在中間位置時)f1＝kf2，所以PX＝P0〔K2/(1+K2)〕。又由于脈沖油壓對錯油門滑閥向下作用的E凸臺上端表面面積M與H腔室壓力油對錯油門滑閥向上作用的(承壓)端表面面積N之比為定值，即M＝〔(1+K2)/K2〕N；而錯油門滑閥向下受力為PX·M；向上受力為P0·N，因為PXM＝P0〔K2/(1+K2)〕·M＝P0〔K2/(1+K2)〕·〔(1+K2)/K2〕·N＝P0·N所以錯油門處于上下力平衡狀態。電液伺服閥的B窗口控制著脈沖油的增加(由壓力油源來)和減少，引起PX的上升和下降。電液伺服閥的位移受控于DEH電控柜或計算機的伐位指令信號，當給定增加(或減少)時，電液伺服閥下移(或上升)時，PX↑(↓)，錯油門滑閥失去力平衡而下移(上升)，f1窗口關小(或開大)。此反饋作用又使PX↓(↑)，使錯油門滑閥又達到新的力平衡，從而實現錯油門按比例響應電液伺服閥的位移。錯油門的下移(上升)則引起油動機活塞的上升(下降)。這種特征及功能，使該比例隨動式錯油門完成了電液接口的任務，亦即使電液伺服閥的輸出的信號能驅動并改變油動機的行程，再將油動機的行程轉換為LVDT行程反饋信號與DEH的伐位指令信號綜合后送至電液伺服閥的輸入端，就可使“電液伺服閥”“比例隨動式錯油門”“油動機”組合為P工調節器，并組成DEH(數字電液)控制系統，即本實用新型之特別用于汽輪機的(數字化)電液控制裝置。
在圖中還可以看到7表示濾油器，以使進入伺服閥的油被凈化外理，伺服板表示伺服閥的控制板，DDV表示流量輸出型電液伺服閥。4表示油動機；K表示行程反饋用的轉換系數；(-)號表示負反饋；6表示主油泵入口；3表示排油節流閥(f2)；1表示流量型電液伺服閥；1’表示壓力型電液伺服閥；5表示LVDT行程反饋。
現在結合圖4更詳細地說明一下本比例隨動式錯油門與壓力輸出型電液伺服閥相結合應用的實施例，其中上端E、C凸臺之間的g腔室為壓力油P0腔室，壓力油是由E臺控制其開度的f1窗口流出，形成液壓彈簧的油壓力P1，最后由f2排空。P1對錯油門有一個向下的作用力，而錯油門下端D接受電液伺服閥的輸出信號PX之向上的作用力。當P1＝PX時錯油門外于力平衡狀態。在穩態時(即錯油門在中間位置時)，取f1＝Kf2，則P1＝P0K2/(1+K2)＝PX，當電液伺服閥輸出PX變化時，因錯油門上、下作用力之平衡被破壞而被迫發生移動，出現以下變化PX升高(下降)，錯油門上移(下移)，油動機活塞上升(下降)，同時f1開大(關小)，P1升高(下降)直至P1＝PX錯油門又恢復力平衡，從而實現錯油門位移按比例響應PX的變化。由于穩態時(錯油門在中間位置)，P1＝P0K2/(1+K2)，PX＝P0K2/(1+K2)；所以油源P0有變化時，它在錯油門上、下產生的作用力變化可以抵消，因此不會影響錯油門的力平衡。由結合圖1和圖4對比例隨動式錯油門的詳細分析得出，其兩端部的具體結構雖有差異及變型，但都應用了液壓彈簧之原理，形成了本錯油門之按比例隨動的結構特征，進而實現了使流量型或壓力型電液伺服閥與油動機相接合的任務。這就特別地為各種汽輪機之液壓調節系統改造成電液調節(控制)裝置提供了一個新穎，簡捷的途徑以及既省錢又可靠的關鍵部件。
本比例隨動式錯油門可以設置為各種型式的構造和規格尺寸的外形，這樣既可以使由其構成的本實用新型特別汽輪機用的電液控制裝置制造規格化、型號化，又可以通過選用本錯油門實現將已有全液壓調節系統變為DEH控制的簡便改裝，這時只要將原來的油動機滑閥拆除，裝上本錯油門即可了，從而改裝工作大為簡化，投資自然減少。
綜上所述本實用新型之優點是(1)由“電液伺服閥”“比例隨動式錯油門”“油動機”及LVDT組成DEH的閥位控制裝置，使得控制路線的環節減少，從而控制慣性下降故簡單可靠，控制精度高，抗內干擾能力強。(2)可以簡便地用于對已有液壓調節系統的改裝，既改造工作大大簡化，費用低廉，又簡便省時省錢且功能可靠，因為在改裝時拆除了原液壓系統中與脈沖油路有關的如控制滑閥，油動機油壓反饋或彈簧反饋等環節結構，從而消除了與之相關的弊病。
權利要求1.一種特別用于汽輪機控制的比例隨動式錯油門，包括一通常圓筒形的殼體和一其中安置的包含多個軸向上間置的環形凸臺的閥芯以及殼體上設有相應配置的控制窗口和進、排油窗口，其特征在于該比例隨動式錯油門包括至少4個凸臺；其中在中間的兩個凸臺分別控制用于油動機的兩個窗口；在兩端的兩個凸臺之一個控制一個其開度影響作用在該凸臺朝外端表面上的壓力的窗口(f1)，從而作用在兩端之兩個凸臺的朝外相反對置的兩個端表面上的油壓力隨閥芯的位移作比例地變化；該錯油門的一端與電液伺服閥的輸出相連接。
2.按權利要求1的比例隨動式錯油門，其特征在于該錯油門包括五個凸臺，該用于控制一窗口(f1)的凸臺之朝外端表面面積(M)與另一端部凸臺之朝外端表面面積(N)之比為定值，該包括凸臺端表面(M)的一端與一流量型電液伺服閥之輸出和一排油節流伐f2相連接，閥芯內有通至腔室(g)和腔室(h)的油道，閥芯內進油口位于中間兩凸臺(W、Y)之間并對應于閥殼的進油窗口(P0)；閥殼上還設有兩個對應于兩凸臺(C、W)間和兩凸臺(Y、D)間的排油窗口(6)。
3.按權利要求1的比例隨動式錯油門，其特征在于該錯油門包括四個凸臺，該用于控制一窗口(f1)的凸臺之朝外端表面面積(M)與另一端部凸臺之朝外端表面面積(N)之比為定值；該包括凸臺端表面(M)的一端與一流量型電液伺服閥之輸出和一排油節流伐f2相連接；該包括表面(N)的凸臺設有通至表面(N)的油道，閥殼上設有兩進油窗口(P0)并對應于兩凸臺(D、W)之間和兩凸臺(Y、E)之間以及設有對應于兩凸臺(W、Y)之間的排油窗口(6)。
4.按權利要求1的比例隨動式錯油門，其特征在于該錯油門包括5個凸臺；該用于控制一窗口(f1)的凸臺之朝外端表面面積(M)與另一端部凸臺之朝外端表面面積(N)之比為定值；該包括凸臺端表面(N)的一端與一壓力型電液伺服閥之輸出相連接；該包括凸臺端表面(M)的一端連接一排油節流閥(f2)；該閥芯設有通至腔室(g)的油道，閥芯內油道進口位于兩凸臺(W、Y)間并對應于閥殼上進油窗口(P0)以及在閥殼上設有兩個分別對應于兩凸臺(C、W)間和兩凸臺(Y、D)間的排油窗口(6)。
5.按權利要求1的比例隨動式錯油門，其特征在于該錯油門包括五個凸臺；該用于控制一窗口(f1)的凸臺之朝外端表面面積(M)與另一端部凸臺之朝外端表面面積(N)之比為定值；該包括凸臺端表面(N)的一端與一壓力型電液伺服閥之輸出相連接；該包括凸臺端表面(M)的一端連接一排油節流閥(f2)，該閥芯設有經過凸臺(C)通至腔室(g)的油道，閥殼上設有兩個進油窗口(P0)分別對應于兩凸臺(C、W)間和兩凸臺(Y、D)間和設有一排油窗口(6)對應于兩凸臺(W、Y)之間。
6.一種特別用于汽輪機的電液控制裝置，包括油動機(4)，控制滑閥和電液伺服閥；其特征在于該控制滑閥是權利要求1限定的一種比例隨動式錯油門。
7.按權利要求6的電液控制裝置，其特征在于該比例隨動式錯油門是權利要求2限定的結構方案；該油動機的LVDT(5)行程反饋信號與DEH伐位指令信號綜合后送至電液伺服閥的輸入端從而構成DEH的伐位控制裝置(PI調節器)。
8.按權利要求6的電液控制裝置，其特征在于該比例隨動式錯油門是權利要求3限定的結構方案，該油動機之LVDT(5)行程反饋信號與DEH伐位指令信號綜合后送至電液伺服閥的輸入端從而構成DEH的伐位控制裝置(PI調節器)。
9.按權利要求6的電液控制裝置，其特征在于該比例隨動式錯油門是權利要求4限定的結構方案；該油動機之LVDT行程反饋信號與DEH伐位指令信號綜合后送至電液伺服閥的輸入端從而構成DEH的伐位控制裝置(PI調節器)。
10.按權利要求6的電液控制裝置，其特征在于該比例隨動式錯油門是權利要求5限定的結構方案；該油動機之LVDT行程反饋信號與DEH閥位指令信號綜合后送至電液伺服閥的輸入端從而構成DEH的伐位控制裝置(PI調節器)。
專利摘要本實用新型涉及用于汽輪機的比例隨動式錯油門，其閥芯有至少4個軸向間置的環凸臺；中間兩凸臺控制油動機的兩個窗口；兩端凸臺之一個控制一個其開度影響作用于此凸臺朝外端面上壓力的窗口，從而使作用在兩端凸臺朝外端面上的壓力隨芯位移成比例變化。本新型還涉及由此錯油門構成的汽輪機電液控制裝置，該比例隨動式錯油門以a、b、c、d、四種型式適于和脈沖泵或旋轉阻尼為敏感元件的液壓調節系統以及流量型或壓力型電液伺服閥相組合設置，且與油動機之LVDT行程反饋相組合構成DEH控制裝置。本新型結構簡化但控制精度高，可靠性強，且非常利于對已有設備的改裝。
文檔編號F01D17/26GK2572006SQ0225678
公開日2003年9月10日 申請日期2002年9月25日 優先權日2002年9月25日
發明者陳其民 申請人:北京北重汽輪電機有限責任公司