专利名称：比例随动式错油门和其构成的汽轮机用控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种特别用于汽轮机控制的比例随动式错油门，其属于控制滑阀的技术领域，控制滑阀包括通常圆筒形的壳体和其中带有多个间置之环形凸台的阀芯，壳体设有相应的控制用窗口和进、排油窗口。本实用新型还涉及一种由比例随动式错油门构成的特别用于汽轮机的电液控制装置，其属于特别用于汽轮机的电液控制之技术领域，所述电液控制装置包括油动机，控制滑阀，和电液伺服阀。
背景技术：
所述的电液控制装置是已公知的技术，即所谓的DEH的控制系统。但是在目前已有的常压透平油DEH系统中，凡采用流量输出型或压力输出型电液伺服阀的方案中，往往都是采用间接驱动方式，伺服阀作为一种电液转换的比例环节去驱动由控制滑阀，油动机滑阀，油动机，油动机反馈滑阀组成的一个惯性环节。显而易见，由于这种DEH控制路线长，环节多，导致结构复杂，控制惯性大，因而灵敏度，控制速度都不能令人满意。另外，在对已有的液压调节系统进行DEH控制改造时也迂到了由于上述控制环节复杂而导致的困难。
实用新型的内容因此本实用新型的任务是提供一个特别用于汽轮机控制的比例随动式错油门，其用于电液伺服阀与油动机之间的接口并为设置一种既简单又灵敏和抗内干扰强的DEH(汽轮机数字电液控制)装置提供一个关键部件。因此本实用新型的又一任务是提供一种由比例随动式错油门构成的特别用于汽轮机的电液控制装置，其控制环节少，控制路线短，因而控制惯性小，抗干扰强，故本实用新型之电液控制装置结构简单，制造成本低，同时灵敏度高，控制速度快，且控制精度高和可靠性强。另外，本比例随动式错油门可被设置为规格化并且其外型和需要的油路结构与已有汽轮机液压控制系统的油动机控制滑伐基本相同，因而非常适于对已有设备的改造。
本实用新型的任务是如此实现的提供一种特别用于汽轮机控制的比例随动式错油门，包括一壳体和其中带有多个间置之环形凸台的阀芯及壳体上设有相应的窗口，其特征在于该错油门包括至少4个凸台，其中在中间的两个凸台分别控制用于油动机的两个窗口；在两端的两个凸台之一，控制着一个压力油窗口f1，其开度影响作用在此凸台之朝外端表面M上的压力。故作用在两端之两个凸台的朝外相反对置的两个端表面(M，N)上的油压力随阀芯的位移作比例地变化(即比例随动)；该错油门的一端与电液伺服阀的输出相连接。
本新型的一优选方案是该错油门包括五个凸台，该用于控制窗口(f1)的凸台之朝外端表面面积(M)与另一端凸台之朝外表面面积(N)之比为定值；该包括凸台端表面(M)的一端与一流量型电液伺服阀之输出(PX)和一排油节流伐f2相连接，阀芯内有通至腔室(g)和腔室(h)的油道，阀芯内进油口位于中间两凸台(W、Y)之间并对应于阀壳的进油窗口(P0)；阀壳上还设有两个分别对应于两凸台(C、W)间和两凸台(Y、D)间的排油窗口(6)；(对应图1中比例随动式错油门a型)。
本新型错油门的又一变型是错油门包括4个凸台，该用于控制窗口(f1)的凸台之朝外端表面面积(M)与另一端凸台之朝外端表面面积(N)之比为定值；该包括端表面(M)的一端与一流量型电液伺服阀之输出和一排油节流伐f2相连接；该包括端表面(N)的凸台设有通至表面(N)的油道，阀壳上设有两进油窗口(P0)并对应于两凸台(D、W)之间和两凸台(Y、E)之间以及设有对应于两凸台(W、Y)之间的排油窗口(6)(对应图2中错油门b型)。
本新型的再一优选方案是该错油门包括五个凸台；该用于控制窗口(f1)的凸台之朝外端表面面积(M)与另一端凸台之朝外端表面面积(N)之比为定值；该包括凸台端表面(N)的一端与一压力型电液伺服阀之输出相连接；该包括凸台端表面(M)的一端连接一排油节流阀(f2)，该阀芯设有通至腔室(g)的油道，阀芯内油道进口位于两凸台(W、Y)间并对应于阀壳上进油窗口(P0)以及在阀壳上设有两个分别对应于两凸台(C、W)间和两凸台(Y、D)间的排油窗口(6)(对应图3中错油门C型)。
本新型的另一变型是该错油门包括五个凸台；该用于控制窗口(f1)的凸台之朝外端表面面积(M)与另一端凸台之朝外端表面面积(N)之比为定值；该包括凸台端表面(N)的一端与一压力型电液伺服阀之输出相连接；该包括凸台端表面(M)的一端连接一排油接流阀(f2)，该阀芯设有经过凸台(C)通至腔室(g)的油道，阀壳上设有两个进油窗口(P0)分别对应于两凸台(C、W)间和两凸台(Y、D)间和设有一排油窗口(6)对应于两凸台(W、Y)之间(对应图4中d型)本新型还提供一种由比例随动式错油门构成的特别用于汽轮机的电液控制装置，包括油动机，控制滑阀和电液伺服阀，其特征在于该控制滑阀是比例随动式错油门，其包括通常圆筒形壳体和其中安置的包括至少4个轴向上间置之环形凸台的阀芯，其中在中间的两个凸台分别控制用于油动机的两个窗口；在两端的两个凸台之一个控制一个其开度影响该作用于此凸台之朝外端表面上的压力的窗口(f1)，从而使作用在两端之两个凸台的朝外相反对置的两个端表面上的油压力随阀芯的位移作比例地变化；该错油门的一端与电液伺服阀的输出相连接；壳体上设有相应的进、排油窗口。
本新型之电液控制装置的一优选方案是，该比例随动式错油门是上述(图1中)a型结构方案；该油动机的LVDT行程反馈信号与DEH伐位指令信号综合后送至伺服阀的输入端从而构成DEH的伐位控制装置(PI调节器)。该比例随动式错油门的外型和需要的油路结构与已有的以脉冲泵为敏感元件的汽轮机液压调节系统的油动机控制滑伐相同。
本新型电液控制装置的一变型是，该错油门是上述(图2中)的b型方案；油动机之LVDT行程反馈信号与DEH阀位指令信号综合后送至伺服阀的输入端从而构成DEH的伐位控制装置(PI调节器)。该比例随动式错油门的外型和需要的油路结构与已有的以旋转阻尼为敏感元件的汽轮机液压调节系统的油动机控制滑阀相同。
本新型电液控制装置的又一方案是，错油门是上述(图3中)的C型结构；油动机之LVDT行程反馈信号与DEH伐位指令信号综合后送至伺服阀之输入端，从而构成DEH的伐位控制装置(PI调节器)。该比例随动式错油门的外型和需用要的油路结构与已有的以脉冲泵为敏感元件的汽轮机液压调节系统的油动机控制滑阀相同。
本实用新型电液控制装置之再一变型是，该错油门是上述(图4中)d型方案；该油动机之LVDT行程反馈信号与DEH伐位指令信号综合后送至伺服阀的输入端从而构成DEH控制装置(PI调节器)。该比例随动式错油门的外型和需要的油路结构与已有的以旋转阻尼为敏感元件的汽轮机液压调节系统的油动机控制滑伐相同
以下结合附图中的实施例详细阐述本实用新型。
图1是本实用新型特别用于汽轮机的电液控制(DEH)装置之一实施例结构示意图，其中该比例随动式错油门之型式(a)适于和流量型电液伺服阀相结合，尤其适合与脉冲泵为敏感元件的已有汽轮机液压调节系统(部分)相组合构成DEH控制装置；图2是本实用新型之另一实施例结构示意图；其中该比例随动式错油门之型式(b)适于和流量型电液伺服阀相结合，尤其适合与旋转阻尼为敏感元件的已有汽轮机液压调节系统(部分)相组合构成DEH控制装置；图3是本实用新型之又一实施例结构示意图；其中该比例随动式错油门之型式(C)适于和压力型电液伺服阀相结合，尤其适合与脉冲泵为敏感元件的已有汽轮机液压调节系统(部分)相组合构成DEH控制装置；图4是本实用新型之再一个实施例结构示意图；其中该比例随动式错油门之型式(d)适于和压力型电液伺服阀相结合，尤其适合与旋转阻尼为敏感元件的已有汽轮机液压调节系统(部分)相组合构成DEH控制装置；具体实施方式
本实用新型提供一种比例随动式错油门，其用于电液伺服阀与油动机之间的接口，以便与油动机相结合，形成特别用于汽轮机的电液控制(DEH汽轮机数字电液控制)装置。
本比例随动式错油门主要用于常压透平油的DEH控制，因此为了与流量输出型或压力输出型电液伺服阀相结合应用，本实用新型设置了四种型式的错油门(a、b、c、d)。它们虽然在具体结构上稍有差异但其基本原理和作用、效果是相同的。
在图1-4中用编号2代表了这种比例随动式错油门的4种型式。其包括至少4个轴向上间置的环形凸台(E、C、W、Y、D或E、W、Y、D)；其中，位于中间的两个凸台(W、Y)用于控制油动机的进、排油窗口；当错油门上、下移动时就使油动机活塞上升或下降；当油门稳定在中间位置时油动机活塞也保持稳定不动。位于错油门之两端部两凸台即E、D构成比例随动式错油门，即作用在两个端部凸台E、D之朝外相反对置的端表面M、N上的油压力构成力平衡系统，两个凸台之一个用于控制其开度变化可影响作用在该凸台之朝外端表面上之压力的窗口f1；有一个凸台之朝外端表面接受电液伺服阀的输出信号实现按比例跟随位移，它们均采用液压弹簧反馈的原理。由于错油门之一端部凸台控制着一个窗口，故当电液伺服阀的输出信号驱动其发生位移时，该窗(油)口面积(f1)便自行改变，从而形成一个油压力改变来抵消电液伺服阀的输出信号之改变，使该错油门的位移与电液伺服阀的输出信号变化成比例。
现在结合图1，和图4更详细地说明一下该比例随动式错油门之具体结构和工作原理。图1中的错油门2也称a型其适于和流量输出型电液伺服阀结合使用，其中间两个环凸台W、Y用于控制油动机的进、排油；两个端部凸台E、D构成比例随动式错油门，接受电液伺服阀之输出信号，实现跟随流量型电液转换器(伺服阀)之输出(流量变化)信号变化按比例位移，其动作原理是C、E凸台之间的g腔室为压力油P0，经控制窗口f1最后由节流阀f2排出。错油门滑阀下端D凸台下部H腔室也是压力油P0腔室。在稳态时，(即错油门在中间位置时)f1＝kf2，所以PX＝P0〔K2/(1+K2)〕。又由于脉冲油压对错油门滑阀向下作用的E凸台上端表面面积M与H腔室压力油对错油门滑阀向上作用的(承压)端表面面积N之比为定值，即M＝〔(1+K2)/K2〕N；而错油门滑阀向下受力为PX·M；向上受力为P0·N，因为PXM＝P0〔K2/(1+K2)〕·M＝P0〔K2/(1+K2)〕·〔(1+K2)/K2〕·N＝P0·N所以错油门处于上下力平衡状态。电液伺服阀的B窗口控制着脉冲油的增加(由压力油源来)和减少，引起PX的上升和下降。电液伺服阀的位移受控于DEH电控柜或计算机的伐位指令信号，当给定增加(或减少)时，电液伺服阀下移(或上升)时，PX↑(↓)，错油门滑阀失去力平衡而下移(上升)，f1窗口关小(或开大)。此反馈作用又使PX↓(↑)，使错油门滑阀又达到新的力平衡，从而实现错油门按比例响应电液伺服阀的位移。错油门的下移(上升)则引起油动机活塞的上升(下降)。这种特征及功能，使该比例随动式错油门完成了电液接口的任务，亦即使电液伺服阀的输出的信号能驱动并改变油动机的行程，再将油动机的行程转换为LVDT行程反馈信号与DEH的伐位指令信号综合后送至电液伺服阀的输入端，就可使“电液伺服阀”“比例随动式错油门”“油动机”组合为P工调节器，并组成DEH(数字电液)控制系统，即本实用新型之特别用于汽轮机的(数字化)电液控制装置。
在图中还可以看到7表示滤油器，以使进入伺服阀的油被净化外理，伺服板表示伺服阀的控制板，DDV表示流量输出型电液伺服阀。4表示油动机；K表示行程反馈用的转换系数；(-)号表示负反馈；6表示主油泵入口；3表示排油节流阀(f2)；1表示流量型电液伺服阀；1’表示压力型电液伺服阀；5表示LVDT行程反馈。
现在结合图4更详细地说明一下本比例随动式错油门与压力输出型电液伺服阀相结合应用的实施例，其中上端E、C凸台之间的g腔室为压力油P0腔室，压力油是由E台控制其开度的f1窗口流出，形成液压弹簧的油压力P1，最后由f2排空。P1对错油门有一个向下的作用力，而错油门下端D接受电液伺服阀的输出信号PX之向上的作用力。当P1＝PX时错油门外于力平衡状态。在稳态时(即错油门在中间位置时)，取f1＝Kf2，则P1＝P0K2/(1+K2)＝PX，当电液伺服阀输出PX变化时，因错油门上、下作用力之平衡被破坏而被迫发生移动，出现以下变化PX升高(下降)，错油门上移(下移)，油动机活塞上升(下降)，同时f1开大(关小)，P1升高(下降)直至P1＝PX错油门又恢复力平衡，从而实现错油门位移按比例响应PX的变化。由于稳态时(错油门在中间位置)，P1＝P0K2/(1+K2)，PX＝P0K2/(1+K2)；所以油源P0有变化时，它在错油门上、下产生的作用力变化可以抵消，因此不会影响错油门的力平衡。由结合图1和图4对比例随动式错油门的详细分析得出，其两端部的具体结构虽有差异及变型，但都应用了液压弹簧之原理，形成了本错油门之按比例随动的结构特征，进而实现了使流量型或压力型电液伺服阀与油动机相接合的任务。这就特别地为各种汽轮机之液压调节系统改造成电液调节(控制)装置提供了一个新颖，简捷的途径以及既省钱又可靠的关键部件。
本比例随动式错油门可以设置为各种型式的构造和规格尺寸的外形，这样既可以使由其构成的本实用新型特别汽轮机用的电液控制装置制造规格化、型号化，又可以通过选用本错油门实现将已有全液压调节系统变为DEH控制的简便改装，这时只要将原来的油动机滑阀拆除，装上本错油门即可了，从而改装工作大为简化，投资自然减少。
综上所述本实用新型之优点是(1)由“电液伺服阀”“比例随动式错油门”“油动机”及LVDT组成DEH的阀位控制装置，使得控制路线的环节减少，从而控制惯性下降故简单可靠，控制精度高，抗内干扰能力强。(2)可以简便地用于对已有液压调节系统的改装，既改造工作大大简化，费用低廉，又简便省时省钱且功能可靠，因为在改装时拆除了原液压系统中与脉冲油路有关的如控制滑阀，油动机油压反馈或弹簧反馈等环节结构，从而消除了与之相关的弊病。
权利要求1.一种特别用于汽轮机控制的比例随动式错油门，包括一通常圆筒形的壳体和一其中安置的包含多个轴向上间置的环形凸台的阀芯以及壳体上设有相应配置的控制窗口和进、排油窗口，其特征在于该比例随动式错油门包括至少4个凸台；其中在中间的两个凸台分别控制用于油动机的两个窗口；在两端的两个凸台之一个控制一个其开度影响作用在该凸台朝外端表面上的压力的窗口(f1)，从而作用在两端之两个凸台的朝外相反对置的两个端表面上的油压力随阀芯的位移作比例地变化；该错油门的一端与电液伺服阀的输出相连接。
2.按权利要求1的比例随动式错油门，其特征在于该错油门包括五个凸台，该用于控制一窗口(f1)的凸台之朝外端表面面积(M)与另一端部凸台之朝外端表面面积(N)之比为定值，该包括凸台端表面(M)的一端与一流量型电液伺服阀之输出和一排油节流伐f2相连接，阀芯内有通至腔室(g)和腔室(h)的油道，阀芯内进油口位于中间两凸台(W、Y)之间并对应于阀壳的进油窗口(P0)；阀壳上还设有两个对应于两凸台(C、W)间和两凸台(Y、D)间的排油窗口(6)。
3.按权利要求1的比例随动式错油门，其特征在于该错油门包括四个凸台，该用于控制一窗口(f1)的凸台之朝外端表面面积(M)与另一端部凸台之朝外端表面面积(N)之比为定值；该包括凸台端表面(M)的一端与一流量型电液伺服阀之输出和一排油节流伐f2相连接；该包括表面(N)的凸台设有通至表面(N)的油道，阀壳上设有两进油窗口(P0)并对应于两凸台(D、W)之间和两凸台(Y、E)之间以及设有对应于两凸台(W、Y)之间的排油窗口(6)。
4.按权利要求1的比例随动式错油门，其特征在于该错油门包括5个凸台；该用于控制一窗口(f1)的凸台之朝外端表面面积(M)与另一端部凸台之朝外端表面面积(N)之比为定值；该包括凸台端表面(N)的一端与一压力型电液伺服阀之输出相连接；该包括凸台端表面(M)的一端连接一排油节流阀(f2)；该阀芯设有通至腔室(g)的油道，阀芯内油道进口位于两凸台(W、Y)间并对应于阀壳上进油窗口(P0)以及在阀壳上设有两个分别对应于两凸台(C、W)间和两凸台(Y、D)间的排油窗口(6)。
5.按权利要求1的比例随动式错油门，其特征在于该错油门包括五个凸台；该用于控制一窗口(f1)的凸台之朝外端表面面积(M)与另一端部凸台之朝外端表面面积(N)之比为定值；该包括凸台端表面(N)的一端与一压力型电液伺服阀之输出相连接；该包括凸台端表面(M)的一端连接一排油节流阀(f2)，该阀芯设有经过凸台(C)通至腔室(g)的油道，阀壳上设有两个进油窗口(P0)分别对应于两凸台(C、W)间和两凸台(Y、D)间和设有一排油窗口(6)对应于两凸台(W、Y)之间。
6.一种特别用于汽轮机的电液控制装置，包括油动机(4)，控制滑阀和电液伺服阀；其特征在于该控制滑阀是权利要求1限定的一种比例随动式错油门。
7.按权利要求6的电液控制装置，其特征在于该比例随动式错油门是权利要求2限定的结构方案；该油动机的LVDT(5)行程反馈信号与DEH伐位指令信号综合后送至电液伺服阀的输入端从而构成DEH的伐位控制装置(PI调节器)。
8.按权利要求6的电液控制装置，其特征在于该比例随动式错油门是权利要求3限定的结构方案，该油动机之LVDT(5)行程反馈信号与DEH伐位指令信号综合后送至电液伺服阀的输入端从而构成DEH的伐位控制装置(PI调节器)。
9.按权利要求6的电液控制装置，其特征在于该比例随动式错油门是权利要求4限定的结构方案；该油动机之LVDT行程反馈信号与DEH伐位指令信号综合后送至电液伺服阀的输入端从而构成DEH的伐位控制装置(PI调节器)。
10.按权利要求6的电液控制装置，其特征在于该比例随动式错油门是权利要求5限定的结构方案；该油动机之LVDT行程反馈信号与DEH阀位指令信号综合后送至电液伺服阀的输入端从而构成DEH的伐位控制装置(PI调节器)。
专利摘要本实用新型涉及用于汽轮机的比例随动式错油门，其阀芯有至少4个轴向间置的环凸台；中间两凸台控制油动机的两个窗口；两端凸台之一个控制一个其开度影响作用于此凸台朝外端面上压力的窗口，从而使作用在两端凸台朝外端面上的压力随芯位移成比例变化。本新型还涉及由此错油门构成的汽轮机电液控制装置，该比例随动式错油门以a、b、c、d、四种型式适于和脉冲泵或旋转阻尼为敏感元件的液压调节系统以及流量型或压力型电液伺服阀相组合设置，且与油动机之LVDT行程反馈相组合构成DEH控制装置。本新型结构简化但控制精度高，可靠性强，且非常利于对已有设备的改装。
文档编号F01D17/26GK2572006SQ0225678
公开日2003年9月10日 申请日期2002年9月25日 优先权日2002年9月25日
发明者陈其民 申请人:北京北重汽轮电机有限责任公司