專利名稱：一種新型的超速保護滑閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的超速保護滑閥，屬于液壓控制系統領域。
背景技術：
對于汽輪機等高速旋轉機械，一般轉子的慣性力矩相對于驅動力矩很小，機組在運行中一旦突然從電網中解列甩去全部電負荷，汽輪機巨大的驅動力矩作用在轉子上，使轉速快速飛升，如不及時、快速、可靠地作出判斷與處理，就會使轉速超過安全許可的極限轉速，釀成毀機的惡性事故。因此，對于保障高速旋轉機械，常常設置有超速保護裝置。目前常用的為機械式結構和電氣式結構。
對于機械式結構的超速保護裝置，其結構較為復雜，而且需要在靜態時預調，設備運行時校準，需要經過2-3次啟動整定才能完成。若長期不發生超速，零件還容易銹死、卡死；而電氣式結構的超速保護裝置，雖然其結構相對簡單，但是容易受外界干擾，影響可靠性，而且由于采樣時間的存在，使得動態響應較慢。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種新型的超速保護滑閥，該滑閥利用電液控制，結構簡單方便。
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種新型的超速保護滑閥，包括殼體、閥套、閥芯、置于所述閥芯上端的彈簧及其整定機構，其特征在于，所述閥芯為多凸肩階梯狀結構，可在所述閥套內腔中上、下兩個位置間移動，當所述閥芯在下位時，其與所述閥套內壁及所述殼體間形成了從下至上的相互分隔的一次脈動油腔室、排油室、復位油室、正反饋油室和彈簧室，當所述閥芯從下位向上移動時，所述復位油室與所述正反饋油室間連通，所述閥套和殼體上對應設置有始終與所述一次脈動油腔室連通的一次脈動油入口，始終與所述復位油室連通的復位油口，始終與排油室連接的無壓回油口；所述閥套和殼體上還設有一個安全油口，當所述閥芯在下位時，該安全油口被所述閥芯上的凸肩所封閉，當所述閥芯上移后，該安全油口與所述排油室連通，產生保護動作。
進一步地，上述超速保護滑閥還具有以下特點所述閥芯的軸芯內開有中心孔，該中心孔一端通過閥芯上的開孔與所述排油室連通，另一端連通到所述正反饋油室上方與所述無壓油口連通的腔室。
進一步地，上述超速保護滑閥還具有以下特點所述閥芯上還設一個連通所述正反饋油室和所述中心孔的小孔。
進一步地，上述超速保護滑閥還具有以下特點所述閥芯在下位時，正反饋油室和復位油室之間是通過閥芯上的錐面與所述閥套內壁相貼合形成的關閉的閥口而分隔的，當所述閥芯向上移動時，所述閥口打開，從而將所述正反饋油室和復位油室連通，產生正反饋動作。
進一步地，上述超速保護滑閥還具有以下特點所述閥套和殼體上還設置了一個與所述正反饋油室連通的遮斷與注油試驗口。
進一步地，上述超速保護滑閥還可具有以下特點所述閥芯和所述閥套、殼體間還形成有一個位于所述彈簧室和正反饋油室之間的有壓回油腔室。
進一步地，上述超速保護滑閥還可具有以下特點所述有壓回油腔室內閥芯上的有壓回油作用面積等于所述一次脈動油腔室內閥芯的一次脈動油壓作用面積。
進一步地，上述超速保護滑閥還具有以下特點所述的復位油室通過復位電磁閥與壓力油或無壓油之一連通，所述的正反饋油室可通過注油電磁閥與壓力油連通。
進一步地，上述超速保護滑閥還具有以下特點所述正反饋油室上方與所述無壓油口連通的腔室即為彈簧室。
進一步地，上述超速保護滑閥還具有以下特點所述正反饋油室和復位油室連通后，該合并的腔室內承受壓力油向上作用的表面積大于承受壓力油向下作用的表面積。
進一步地，上述超速保護滑閥還具有以下特點所述一次脈動油是指旋轉阻尼或調速泵出口油壓，所述有壓回油是指調速泵入口油壓，所述調速泵為徑向鉆孔泵。
與現有技術相比，本發明具有如下顯著優點(1)結構簡單，驅動能力強；(2)液壓系統易損件少，壽命長，且維護費用低；(3)超速保護響應時間短、準確性高；(4)整定方便，靜態和動態均可整定。
圖1為本發明實施例一的結構示意圖。
圖2為本發明實施例二的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的介紹，本實施例以汽輪機的超速保護為例，但并不局限于對汽輪機的超速保護。
實施例一圖1為以旋轉阻尼器作為汽輪機轉動軸的轉速敏感元件時，采用的超速保護滑閥的結構示意圖。旋轉阻尼器將該轉動軸的速度信號轉變為一次脈動油壓信號，其輸出壓力Pm1作用在超速保護滑閥閥芯1的下端面。P0為外部壓力油源油壓。超速保護滑閥包括閥芯1、彈簧7、整定螺桿8、閥套9和殼體10。閥套9與殼體10的下部內側面緊配合安裝。閥芯1為多凸肩的階梯狀結構，位于閥套9的內腔；閥芯1具有軸芯2和在軸芯2上由上至下順序排列的上凸肩6、錐面3、中凸肩4以及下凸肩5。中凸肩4和下凸肩5的直徑相等，上凸肩6的直徑大于中凸肩4和下凸肩5的直徑。上凸肩6的上端與彈簧7下部(或其下部的支撐體)相接觸。彈簧7上部的壓板與外部整定機構的整定螺桿8相連接，利用整定螺桿8旋轉時在殼體10內的上下移動來完成對彈簧預緊力的整定控制；閥套9和殼體10上從下到上依次設置有一次脈動油入口11、安全油口12、復位油口13、遮斷與注油試驗口14、無壓回油口15；滑閥內則由閥芯1和閥套9配合形成有一次脈動油腔室A、排油室B、復位油室C、正反饋油室D、彈簧室E。
在下凸肩5與中凸肩4之間的軸芯2上設置有徑向通孔21，上凸肩6到下凸肩5之間的軸芯2上設置有中心孔22、錐面3設置有表面至中心孔22的小孔23，錐面3與閥套9的配合形成一閥口F，一次脈動油入口11與旋轉阻尼器輸出相連。當閥芯1處于下位狀態，即閥口F關閉時，中凸肩4與安全油口12等高，將安全油封住。一次脈動油入口11始終與下凸肩5和閥套9之間的一次脈動油腔室A連通。彈簧室E始終通過無壓回油口15與無壓回油連通，遮斷與注油試驗口14與錐面3和閥套9間的正反饋油室D連通，復位油口13與錐面3和中凸肩4之間的復位油室C連通，其通過油路連接到復位電磁閥30，可以與有壓油P0或無壓回油連通。當閥芯1向上移動時，閥口F打開，復位油室C與正反饋油室D相通。閥芯1移動一段距離后，中凸肩4位于安全油口12的上側，安全油口12通過排油室B、徑向通孔21、中心孔22與無壓回油口15連通。
其實現保護的過程為旋轉阻尼將轉動軸的速度信號轉變為一次脈動油壓信號，其輸出與超速保護滑閥的一次脈動油入口11相連，當汽輪機處于額定轉速轉動時，超速保護滑閥的閥芯1在彈簧力的作用下位于下位狀態，此時閥口F關閉，閥芯1的中凸肩4封住安全油口12，安全油壓保持，從而使控制系統處于正常工作狀態；當轉速達到超速保護整定值時，一次脈動油壓力Pm1增大，到足以克服彈簧7的預緊力時，推動閥芯1向上運動，同時閥口F打開，壓力油P0經復位油口13進入正反饋油室D，該合并的腔室內承受壓力油向上作用的表面積大于承受壓力油向下作用的表面積，產生正反饋作用，使閥芯1立即上抬至最高位；同時使閥芯1的中凸肩4位于安全油口12的上側，安全油與無壓回油連通，安全油壓消失，控制系統相應作出停機的響應動作。
當轉動軸的轉速恢復正常后，應使該超速保護滑閥閥芯1復位，其復位過程為通過復位電磁閥30油路使復位油口13與無壓回油連通，復位油壓至0，從而閥芯1在彈簧7的作用下回到下位狀態，也即閥口F關閉，然后復位電磁閥30退出，使復位油恢復高壓。
注油試驗通過注油電磁閥40油路，使注油試驗口14與壓力油連通，則壓力油進入正反饋油室D，利用壓力油的油壓推動閥芯1向上運動，直至最高位。注油電磁閥40復位后，仍需通過復位電磁閥30使閥芯1復位，軸芯2上的斜向小孔23用來保持正反饋油室D在正常工作時處于低油壓，確保動作準確可靠。
注油試驗電磁閥同時可用作遮斷，遮斷動作過程與注油試驗過程相同，所不同的是注油試驗時，外部保護系統處于試驗狀態，而遮斷動作時，外部保護系統處于正常運行狀態。
實施例二參考圖2，為以調速泵作為轉動軸的轉速敏感元件時，超速保護滑閥的結構示意圖。調速泵為徑向鉆孔泵，它將轉動軸的速度信號轉變為一次脈動油信號，與實施例一不同的是徑向鉆孔泵的轉速信號是該泵的出口油壓和入口油壓之差，超速保護滑閥閥芯1所接受的信號為該泵出口和入口油壓的差值，此圖中P0為外部壓力油源油壓，Pm1為徑向鉆孔泵的出口油壓，P1為徑向鉆孔泵的入口油壓，即所述有壓回油。
本實施例滑閥的滑芯1在上凸肩6之上還延伸了一段，在上凸肩6、彈簧室E下部的支撐體以及滑套9之間形成了另一個新的有壓回油腔室G，并在閥套9和殼體10上設置通向該室的有壓回油入口112，入口111與112分別與徑向鉆孔泵的出口和入口相連。中心孔22一直通到彈簧室E。滑芯1下端面的面積等于上凸肩6上表面的有壓回油作用面積，這樣使得對閥芯1的信號油壓力變為合力Pm1-P1。滑閥的其它結構以及其保護過程、復位過程以及注油試驗的原理與實施例一一致。
利用本發明的方法可以在靜態以及動態過程中完成超速保護裝置的整定，簡單易行。
權利要求
1.一種新型的超速保護滑閥，包括殼體、閥套、閥芯、置于所述閥芯上端的彈簧及其整定機構，其特征在于，所述閥芯為多凸肩階梯狀結構，可在所述閥套內腔中上、下兩個位置間移動，當所述閥芯在下位時，其與所述閥套內壁及所述殼體間形成了從下至上的相互分隔的一次脈動油腔室、排油室、復位油室、正反饋油室和彈簧室，當所述閥芯從下位向上移動時，所述復位油室與所述正反饋油室間連通；所述閥套和殼體上對應設置有始終與所述一次脈動油腔室連通的一次脈動油入口，始終與所述復位油室連通的復位油口，始終與排油室連接的無壓回油口；所述閥套和殼體上還設有一個安全油口，當所述閥芯在下位時，該安全油口被所述閥芯上的凸肩所封閉，當所述閥芯上移后，該安全油口與所述排油室連通，產生保護動作。
2.如權利要求1所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述閥芯的軸芯內開有中心孔，該中心孔一端通過閥芯上的開孔與所述排油室連通，另一端連通到所述正反饋油室上方與所述無壓油口連通的腔室。
3.如權利要求2所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述閥芯上還設一個連通所述正反饋油室和所述中心孔的小孔。
4.如權利要求1所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述閥芯在下位時，正反饋油室和復位油室之間是通過閥芯上的錐面與所述閥套內壁相貼合形成的關閉的閥口而分隔的，當所述閥芯向上移動時，所述閥口打開從而將所述正反饋油室和復位油室連通，產生正反饋動作。
5.如權利要求1所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述閥套和殼體上還設置了一個與所述正反饋油室連通的遮斷與注油試驗口。
6.如權利要求1所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述閥芯和所述閥套、殼體間還形成有一個位于所述彈簧室和正反饋油室之間的有壓回油腔室。
7.如權利要求1所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述有壓回油腔室內閥芯上的有壓回油作用面積等于所述一次脈動油腔室內閥芯的一次脈動油壓作用面積。
8.如權利要求1所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述的復位油室通過復位電磁閥與壓力油或無壓油之一連通，所述的正反饋油室可通過注油電磁閥與壓力油連通。
9.如權利要求1或6所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述正反饋油室上方與所述無壓油口連通的腔室為彈簧室。
10.如權利要求1所述的一種新型的超速保護滑閥，其特征在于，所述正反饋油室和復位油室連通后，該合并的腔室內承受壓力油向上作用的表面積大于承受壓力油向下作用的表面積。
全文摘要
一種新型的超速保護滑閥，包括殼體、閥套、閥芯、彈簧及其整定機構。閥芯為多凸肩階梯狀結構，可在閥套內腔中上、下兩個位置間移動。在下位時，其與閥套內壁及殼體間從下至上形成了分隔的一次脈動油腔室、排油室、復位油室、正反饋油室和彈簧室，排油室通過閥芯內孔與彈簧室相通。閥芯從下位向上移動時，復位油室與正反饋油室間連通。閥套和殼體上對應設置有一次脈動油入口、安全油口、復位油口、遮斷與注油試驗口及無壓回油口。閥芯在下位時，安全油口被閥芯上的凸肩所封閉；閥芯上移后，該安全油口與排油室連通。本發明為液壓系統，能在機組靜止和旋轉狀態下整定超速保護動作值，準確性高，響應時間短，易損件少，驅動能力強且維護費用低。
文檔編號F15B20/00GK1749584SQ20051010324
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月20日 優先權日2005年9月20日
發明者羅作楨 申請人:杭州和利時自動化有限公司