一種汽輪機用速關閥油動機的製作方法

2023-06-29 16:55:02 4

本實用新型涉及一種油動機，具體涉及一種適用於狹小空間內的高壓汽輪機用速關閥油動機。

背景技術：

目前，在汽輪機調節領域的高壓DEH系統中，採用的現有汽輪機用速關閥油動機大多是圖1所示的結構。該現有汽輪機用速關閥油動機1包括油動機11、液壓閥組12以及彈簧組件13，其中液壓閥組12與油動機11的缸體固定連接，彈簧組件13位於油動機11的外部且套設在活塞杆伸出端上。該結構的現有汽輪機用速關閥油動機1組裝簡單，可以由常規油動機11和彈簧組件13組裝而成，並且通過選取大尺寸的彈簧，可以滿足高壓DEH系統中對速關閥快速關閉的特性要求，因此該結構的速關閥油動機被廣泛應用汽輪機調節領域的高壓DEH 系統中。

但是，在安裝空間小且要求採用高壓DEH系統進行汽輪機調節控制的場合，採用上述結構的現有汽輪機用速關閥油動機1存在諸多不便。例如，在船用汽輪機的調節領域內，船用汽輪機主要用於輪船螺旋槳葉的驅動，因此用於驅動輪船螺旋槳葉的油動機通常需要安裝在船艙底部的輪機艙間內。然而，對於一些小型的輪船來說，輪機艙內用於安裝汽輪機組的空間本來就很小，一般只有 5～6m2，而且輪機艙的底面距離頂棚的高度尺寸小於1800mm。因此，在採用現有汽輪機用速關閥油動機1對汽輪機的速關閥進行控制時，由於現有汽輪機用速關閥油動機1的軸向尺寸較大，甚至達到了1520mm，這樣不僅大大增加了前期在狹小的輪機艙內對現有汽輪機用速關閥油動機的安裝難度，而且在完成現有汽輪機用速關閥油動機的安裝後，輪機艙內的活動空間將大大減小，因此對後期進行輪機艙內設備的檢修和維護也增加了極大的困難。

技術實現要素：

為了解決由於現有技術的汽輪機用速關閥油動機的結構尺寸較大，而在狹小空間內使用存在安裝和後期維護困難的問題，本實用新型提出來一種全新的汽輪機用速關閥油動機。該汽輪機用速關閥油動機，包括油動機、控制組件以及彈簧組件，所述控制組件包括電磁換向閥、卸荷閥、蓄能器以及第一單向閥和第二單向閥；所述電磁換向閥的進油口與壓力油路連接，所述電磁換向閥的回油口同時與所述蓄能器和回油路連接，所述電磁換向閥的出油口同時與所述卸荷閥的控制油口，所述油動機的有杆腔以及保安油路連接；所述卸荷閥的進油口直接與所述油動機的有杆腔連接，所述卸荷閥的出油口同時與所述蓄能器和回油路連接；所述第一單向閥位於所述電磁換向閥出油口與所述油動機的有杆腔之間，油液通過所述第一單向閥流向所述油動機的有杆腔和所述卸荷閥的進油口；所述第二單向閥位於所述電磁換向閥出油口與保安油路之間，油液由所述電磁換向閥的出油口流向保安油路；所述彈簧組件位於所述油動機的無杆腔內，且所述油動機的無杆腔直接與回油路連接。

優選的，所述控制組件採用集成塊結構，且所述蓄能器直接安裝在集成塊上。

進一步優選的，所述蓄能器採用皮囊式蓄能器，且所述蓄能器內預先充入 0.2MPa的氣壓。

優選的，所述彈簧組件包括直徑尺寸不同的兩個彈簧，且兩個彈簧的旋向相反。通過採用兩個彈簧不僅可以防止發生共振現象，避免對所述油動機造成破壞，而且當其中一個彈簧發生斷裂破壞時，彈簧組件還可以維持工作。此外，兩個彈簧反向安裝，可以避免發生折斷的彈簧圈卡入另一個彈簧圈內。

優選的，所述油動機的無杆腔由下缸蓋、活塞以及缸筒組成，其中所述下缸蓋上設有導向杆、臺階以及固定槽，所述導向杆與所述下缸蓋垂直連接，所述臺階位於所述導向杆與所述下缸蓋連接位置且高出所述下缸蓋的端面，所述固定槽位於所述臺階的外側且與所述臺階同軸設置；所述彈簧組件中的兩個彈簧同軸套設在所述導向杆上，其中直徑尺寸小的彈簧位於所述臺階上，直徑尺寸大的彈簧位於所述固定槽內。

優選的，所述彈簧組件中兩個彈簧的自由高度大於所述下缸蓋和所述活塞之間的最大距離。

優選的，所述電磁換向閥的入油口設有阻尼。

優選的，所述控制組件還包括第三單向閥；所述第三單向閥位於所述控制組件與所述回油路連接的位置，用於防止回油路中的油液進入所述控制組件。

優選的，所述控制組件還包括兩個截止閥；其中，第一截止閥位於所述電磁換向閥的入油口處，用於控制所述壓力油路與所述電磁換向閥之間的油液通斷；第二截止閥位於所述控制組件與所述油動機中有杆腔連接的位置，用於控制所述控制組件與所述油動機之間的油液通斷。

優選的，該汽輪機用速關閥油動機包括兩套所述控制組件，且沿所述油動機軸線所在平面對稱分布在所述油動機的兩側。

與現有技術的汽輪機用速關閥油動機相比，本實用新型的汽輪機用速關閥油動機具有以下的有益效果：

1、本實用新型汽輪機用速關閥油動機，通過增加油動機的直徑尺寸，將直徑尺寸較大、軸向尺寸較小的彈簧組件內置於油動機內部。這樣可以在彈簧組件保持較大的彈性回復力的前提下，大大減小了整個汽輪機用速關閥油動機的軸向尺寸，甚至可以將整個汽輪機用速關閥油動機的軸向尺寸控制在油動機的軸向尺寸範圍內，從而提高汽輪機用速關閥油動機在狹小空間內進行安裝操作的便捷性。

2、本實用新型汽輪機用速關閥油動機，通過採用對油動機進行單缸的油液控制方式與藉助蓄能器進行油液回收的集成塊結構設計相互配合。不僅可以減少控制組件中對油動機進行動作控制的元件數量，降低汽輪機用速關閥油動機的外形結構尺寸。而且在通過彈簧組件推動油動機動作時，配合蓄能器作為油動機內油液的回收裝置，可以減少通過管路進行油液回收時的阻力和時間，從而在短時間內完成對油動機內部大量油液的回收工作，使油動機中的活塞杆在彈簧組件的回覆力作用下快速完成伸出動作，從而保證對速關閥的關閉速度要求。

附圖說明

圖1為現有技術的汽輪機速關閥油動機的結構示意圖；

圖2為本實用新型汽輪機用速關閥油動機的液壓原理圖；

圖3為本實用新型汽輪機用速關閥油動機的外形結構示意圖；

圖4為本實用新型中的油動機沿圖3中F-F方向的剖面結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型中的技術方案進行詳細介紹。

結合圖2所示，本實用新型的汽輪機用速關閥油動機2包括油動機21、控制組件22以及彈簧組件23。其中，彈簧組件23位於油動機21內部，控制組件 22與油動機21連接，這樣通過控制組件22輸出的油液壓力與彈簧組件23的彈簧力進行相互比較，實現對油動機21的動作控制，從而帶動速關閥進行開閉操縱。

結合圖3和圖4所示，油動機21包括下缸蓋211、上缸蓋212、缸筒213、活塞214以及活塞杆215。下缸蓋211與上缸蓋212分別位於缸筒213的下端和上端，活塞214位於缸筒213內，活塞杆215一端與活塞214固定連接，另一端穿過上缸蓋212伸出至油動機21的外部與速關閥連接。其中，下缸蓋211、缸筒213以及活塞214形成油動機21的無杆腔，上缸蓋212、缸筒213以及活塞214形成油動機21的有杆腔。在本實用新型中，在活塞214的外圓周面上設有平行的三道安裝槽，由上到下分別用於安裝導向環、格萊圈和導向環，這樣不僅可以將油動機21的有杆腔和無杆腔分隔為兩個獨立的密封腔，並且在兩個導向環的作用下，可以提高活塞214沿缸筒213移動時的導向能力，保證油動機21工作的穩定性。此外，在下缸蓋211上設有導向杆2111、固定槽2112以及臺階2113，用於安裝和定位彈簧組件23，其中導向杆2111與下缸蓋211垂直固定連接，臺階2113位於導向杆2111與下缸蓋211連接位置且高出下缸蓋 211的端面，固定槽2112位於臺階2113的外側且與臺階2113同軸設置。

彈簧組件23位於油動機21的無杆腔內，包括兩個直徑尺寸不同的彈簧，即大彈簧231和小彈簧232，並且兩個彈簧的旋向相反。在本實用新型中，大彈簧231和小彈簧232同軸套設在導向杆2111上，其中大彈簧231的一端位於固定槽2112內，另一端與活塞214接觸；小彈簧232的一端位於臺階2113上，另一端與活塞214接觸。此外，大彈簧231和小彈簧232的自由高度大於下端蓋211與活塞214之間的最大距離，這樣使彈簧組件23在油動機21內始終處於壓縮狀態，從而避免彈簧組件23處於自由狀態時，固定位置發生偏移而造成兩個彈簧之間的相互幹涉以及彈簧對缸筒213內壁的磕碰破壞，達到提高油動機21工作可靠性和使用壽命的目的。

結合圖2和圖3所示，控制組件22包括電磁換向閥221、卸荷閥222、蓄能器223以及第一單向閥2241和第二單向閥2242。其中，在本實用新型中，控制組件22採用集成塊結構設計且蓄能器223直接安裝在集成塊上，這樣不僅可以減小控制組件22的體積，而且可以縮短油液回流至蓄能器223的油路長度，從而降低油液回流的管路損失，提高油液回流速度。此外，在集成塊上設有與其他裝置連接的四個固定油口分別為：與油動機21中無杆腔連接的A口，與壓力油路31連接的P口，與回油路32連接的T口以及與保安油路33連接的X口。

電磁換向閥221的進油口通過P口與壓力油路31連接；電磁換向閥221的出油口同時與卸荷閥222的控制油口，A口以及X口連接；電磁換向閥221的回油口同時與蓄能器223的油口以及T口連接。其中，在本實用新型中，電磁換向閥221採用的是兩位四通換向閥，且其中一個出油口始終處於關閉狀態，同樣根據元件的選型要求和集成塊的設計要求，也可以選用兩位三通電磁換向閥。卸荷閥222的進油口直接與A口連接，卸荷閥222的出油口同時與蓄能器223 的油口以及T口連接。本實用新型中，蓄能器223採用皮囊式結構，並且在蓄能器223內預先充入0.2MPa的惰性氣體，這樣在通過蓄能器223對油動機21 中的油液進行快速回收時，可以避免高流速、高壓力的油液對蓄能器223內的皮囊造成衝擊破壞。第一單向閥2241位於電磁換向閥221的出油口與A口之間，使得油液可以由電磁換向閥221的出油口流向A口和卸荷閥222的進油口，但不能由A口和卸荷閥222的進油口流向電磁換向閥221處，從而避免從油動機 21中流出的高速高壓油液對電磁換向閥221造成衝擊破壞。第二單向閥2242位於電磁換向閥221的出油口與X口之間，這樣只有當第二單向閥2242的出油口油液壓力大於進油口油液壓力時，從電磁換向閥221的出油口流出的壓力油才能進入油動機21內，否則油液通過第二單向閥2242直接流入保安油路33內。

此外，控制組件22還包括第三單向閥2243。第三單向閥2243位於T口處，用於防止控制組件22內部出現低壓時，回油路32中的油液倒吸入至控制組件 22的內部。另外，在電磁換向閥221的進油口處設有阻尼225，對進入電磁換向閥225的壓力油進行穩壓處理，從而避免在壓力油路31中的壓力油出現劇烈壓力變化時，振蕩的壓力油對電磁換向閥221造成破壞，以及對油動機221控制的穩定性造成影響。

優選的，在控制組件22中還設有兩個截止閥，以便於在對控制組件22進行拆裝和維護時，將進出控制組件22的油液切斷。其中，第一截止閥2261位於控制組件22的P口處，用於控制壓力油路31與電磁換向閥221之間的油液通斷；第二截止閥2262位於控制組件22的A口處，用於控制控制組件22與油動機21之間的油液通斷。

優選的，結合圖2和圖3所示，在本實用新型中設有兩套控制組件22，並且兩套控制組件22通過採用集成塊的結構形式，沿油動機21軸線所在的平面對稱固定在油動機22的左右兩側。這樣在不提高汽輪機用速關閥油動機2軸向尺寸的前提下，將通過控制組件22進入和回收油動機21內油液的能力提高一倍，尤其是提高了汽輪機用速關閥油動機2對速關閥進行關閉操作時的響應速度。

此外，在控制組件22上還設有兩個擴展接頭，其中一個位於A口處，另一個位於第一單向閥2241和第二單向閥2242之間。在本實用新型中，這兩個擴展接頭設置為快速測壓接頭，用於分別檢測進入油動機21中有杆腔的油液壓力和電磁換向閥221出油口的油液壓力。

結合圖2和圖4所示，本實用新型的汽輪機用速關閥油動機2對速關閥進行開閉操作的工作原理如下：

在採用本實用新型的汽輪機用速關閥油動機2對速關閥進行開閉操作時，首先將與保壓油路33外接的危急遮斷器處於關閉狀態，從而使第二單向閥2242 處於關閉狀態。這樣通過電磁換向閥221的出油口輸出的油液才能進入油動機 21的有杆腔，對油動機21的活塞杆215進行伸縮控制。

對速關閥進行開啟操作時，將電磁換向閥221處於失電狀態，使電磁換向閥221的進油口與出油口連接，回油口關閉。此時，壓力油路31內的壓力油通過P口進入控制組件22，經過電磁換向閥221後，一部分壓力油直接進入卸荷閥222的控制油口，另一部壓力油經過第一單向閥2241後進入卸荷閥222的進油口和油動機21的有杆腔。此時，卸荷閥222中控制油口端的油液壓力等於進油口端的油液壓力，但控制油口端的面積大於進油口端的面積，因此控制油口端的作用力大於進油口端的作用力，卸荷閥222處於關閉狀態。這樣壓力油路 31內的壓力油通過電磁換向閥221後，全部進入油動機21的有杆腔，用於克服無杆腔中彈簧組件23的彈簧力，推動活塞杆215向下運動，從而帶動速關閥進行開啟操作。

當對速關閥進行快速關閉操作時，即要求活塞杆215進行快速伸出。將電磁換向閥221得電，使電磁換向閥221的進油口關閉，出油口與回油口連接。此時，位於卸荷閥222控制油口端的壓力油通過電磁換向閥221流入蓄能器223 內，同時由於第一單向閥2241的存在，使油動機21和卸荷閥222進油口端的壓力油維持高壓狀態。這樣在卸荷閥222的控制油口端和進油口端產生壓力差，將卸荷閥222打開，接通卸荷閥222的進油口和出油口，使油動機21有杆腔內的壓力油通過卸荷閥222快速回流至蓄能器223內，完成對油動機21內油液的快速回收，使活塞杆215在彈簧組件23的作用力下，快速向上伸出，完成速關閥的關閉操作。