МЕХАНОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F15B15/02 

Изобретение относится к гидравлическим системам управления и может быть использовано в механогидравлическом преобразователе, в частности в электрогидравлической системе регулирования паровой турбины для управления сервомоторами регулирующих клапанов, поворотных диафрагм и других регулирующих органов парораспределения.

В системах, подобных электрогидравлической системе управления сервомоторами регулирующих органов парораспределения, для получения управляющего воздействия необходимо обеспечить выполнение нескольких функций, а частности преобразование электрического командного сигнала в механический, а затем этого сигнала в гидравлический, суммирование этого сигнала с по меньшей мере еще одним гидравлическим сигналом и усиление суммарного гидравлического сигнала.

В известных системах с такими функциональными задачами обычно используют раздельные функциональные устройства, связанные трубопроводами, что требует соответствующего пространства и снижает надежность.

Известна электрогидравлическая система управления сервомоторами регулирующих клапанов турбины К-300-240 ЛМЗ, содержащая электрогидравлический преобразователь, состоящий из электромеханического преобразователя и золотника, и промежуточный золотник (1). В такой системе электрогидравлический преобразователь обеспечивает преобразование электрического сигнала в механический, а затем в гидравлический; а промежуточный золотник обеспечивает выполнение как функции суммирования этого гидравлического сигнала с другим гидравлическим сигналом, так и функции усиления выходного сигнала. Такие устройства с совмещением нескольких функций являются аналогами настоящего изобретения.

Ближайшим аналогом по конструктивным признакам является входящий в состав электрогидравлического преобразователя механогидравлический преобразователь, содержащий корпус с камерами напорного давления, слива и выходного управляющего воздействия, поршень с осевой расточкой, в стенке которой выполнены окна, сообщающиеся с камерами в корпусе, и отсечной золотник, расположенный в осевой расточке поршня, и способный взаимодействовать с механическим командным элементом (2). В таком устройстве обеспечивается преобразование механического командного сигнала в гидравлической и усиление его для получения выходного управляющего давления, т.е. осуществляется совмещение двух функций, как и в описанном выше аналога.

В основу настоящего изобретения поставлена задача расширения функциональных возможностей механогидравлического преобразователя.

Эта задача решается в механогидравлическом преобразователе, который содержит корпус с камерами напорного давления, слива и выходного управляющего воздействия, поршень в осевой расточкой и окнами, сообщающимися с камерами в корпусе, и расположенный в осевой расточке поршня отсечной золотник, приспособленный для взаимодействия с механическим командным элементом и взаимодействующий с окнами поршня и в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, поршень выполнен как поршень двухстороннего действия, с одной стороны которого расположена камера выходного управляющего воздействия для управления по давлению, а с противоположной стороны выполнена камера командного гидравлического давления, и при этом поршень подпружинен в промежуточное положение между этими камерами.

При таком выполнении положение поршня, а следовательно и выходное управляющее воздействие в виде давления определяются одновременно механическим и гидравлическим командными сигналами, т.е. выходное управляющее давление является суммой двух командных сигналов. Взаиморасположение отсечного золотника и поршня, а также указанная пружинная подвеска поршня обеспечивают, как это будет показано далее, обратную связь по отработке командного воздействия. При этом, как и в ближайшем аналоге, механогидравлический преобразователь также обеспечивает выполнение функций преобразования механического командного сигнала в гидравлический и усиление выходного сигнала.

Коэффициенты пропорциональности механического и гидравлического командных сигналов при их суммировании могут быть выбраны как на основе расчетных значений источников этих сигналов, так и за счет выбора параметров самого преобразователя согласно изобретению, в частности соотношений и величин площадей, воспринимающих давление рабочих поверхностей поршня, и жесткости его пружинной подвески.

Командный механический сигнал может подаваться в преобразователь согласно изобретению как от электромеханического преобразователя, используемого в электрогидравлических системах регулирования, так и от других устройств, в частности от механического датчика давления. Связь золотника с командным механическим устройством может быть как механической, так и гидравлической. В последнем случае золотник выполняется следящим по схеме "сопло-заслонка".

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примеров его осуществления, изображенного на прилагаемых чертежах.

Фиг. 1 показывает механогидравлический преобразователь в продольной разрезе с механической связью золотника с механическим командным устройством.

Фиг. 2 показывает механогидравлический преоборазователь в продольном разрезе с гидравлической связью золотника с механическим командным устройством.

Изображенный на чертеже механогидравлический преобразователь предназначен для управления сервомоторами органов парораспределитель паровой турбины и входит в электрогидравлическую систему регулирования. Преобразователь содержит корпус 1 с камерами напорного давления 2, слива 3, входного командного гидравлического давления 4, выходного управляющего давления 5, передаваемого на сервомоторы органов парораспределения. В корпусе 1 расположен поршень 6 двухстороннего с двумя рабочими поверхностями 7 и 8 и пружинным устройством 9. Как видно по чертежу, камера 4 входного командного давления и камера 5 выходного управляющего давления расположены с противоположных сторон поршня, при этом пружинное устройство 9 подвешивает поршень в промежуточное положение между этими камера 4 и 5.

Поршень 6 выполнен с осевой расточкой, в которой расположен отсечной золотник 10. В стенке осевой расточки поршня 6 выполнены перекрываемые отсечными кромками этого золотника окна 11, 12 и 13, связанные, соответственно с камерами напорного 2, выходного управляющего давления 5 и слива 3. Конец золотника 10 связан со штоком 14 электромеханического преобразователя (на чертеже не показан).

Работа описанного преобразователя происходит следующим образом.

В установившемся режиме при определенном положении сервомоторов регулирующих органов поршень 6 находится в уравновешенном состоянии, а окна 11 и 12 в стенке его осевой расточки перекрыты отсечными кромками золотника 10. В этом положении равна нулю сумма действующих на поршень сил от командного гидравлического давления, действующего на рабочую поверхность 7 поршня, от выходного управляющего давления, действующего на рабочую поверхность 8 поршня, и пружинного устройства 9.

При появлении механического командного сигнала от электромеханического преобразователя на изменение положения регулирующих органов шток 14 электромеханического преобразователя перемещается вверх или вниз (по чертежу), перемещая соответственно золотник 10. При этом происходит сообщение камеры 5 над рабочей поверхностью 8 поршня 6 либо с напорным давлением через окно 11, либо со сливом через окно 13 соответственно. Это приведет к изменению выходного управляющего давления в камере 5 и нарушению равновесия действующих на поршень 6 сил, что, в свою очередь, приведет к смещению поршня 6 в сторону перемещения золотника. Одновременно со смещением поршня 6 в результате перемещения золотника 10 происходит изменение действующей на поршень 6 силы пружинного устройства 9. Поэтому перемещение поршня 6 происходит только до тех пор, пока изменение действующей на поршень 6 силы от выходного управляющего давления не будет скомпенсировано изменением силы пружинного устройства 9, т.е. когда поршень 6 займет новое установившееся положение в результате действия этой обратной связи.

При изменении по соответствующему сигналу командного гидравлического давления в камере 4 равновесие сил, действующих на поршень 6, также нарушается и он сместится, изменяя свое положение относительно отсечных кромок неподвижного в данном случае золотника 10. Это, аналогично вышеописанному, приведет к пропорциональному изменению усилий на поршне 6 от выходного управляющего давления в камере 5 и пружинного устройства 9, после чего поршень займет новое установившееся положение в результате действия этой обратной связи.

В случае одновременного действия механического и гидравлического командных сигналов, сопровождающегося перемещением штока 14 и изменением командного гидравлического давления в камере 4, действующего на рабочую поверхность 7 поршня 6, его смещение будет происходить в соответствии с описанными выше процессами. При этом во всех случаях влияние механического перемещения штока 14 и изменения командного гидравлического давления на суммарное изменение выходного управляющего давления будет происходить в соответствии с заданными коэффициентами пропорциональности по каждому управляющему входу. Эти коэффициенты могут быть обеспечены выбором соответствующих источников подачи сигналов или выбором необходимых площадей 7 и 8 поршня 6 и жесткости пружинного устройства 9.

Источники информации
1. А.Д. Трухний, С.М. Лосев, Стационарные паровые турбины, М., 1981, с. 220 - 221, рис. 7.22.

2. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов, "Машиностроение", М., 1967 г, с. 329, рис. 265, a.

Изобретение предназначено для управления сервомоторами регулирующих органов парораспределения. В корпусе преобразователя расположен поршень двухстороннего действия и образованы камеры напорного давления, слива, выходного управляющего воздействия по давлению и командного гидравлического давления. При этом камера управляющего воздействия по давлению и камера командного гидравлического давления находятся с противоположных сторон поршня, а сам поршень подпружинен в промежуточное положение между этими камерами для уравновешивания усилий от давления в этих камерах. В расточке поршня расположен золотник, управляемый механическим командным элементом, а в стенке расточки выполнены окна, сообщающиеся с камерами напорного давления, слива и выходного управляющего воздействия. Технический результат: преобразование механического командного сигнала в гидравлический, суммирование его с командным гидравлическим сигналом, усиление суммарного сигнала и осуществление обратной связи по выходному управляющему воздействию. 2 ил.

Механогидравлический преобразователь, содержащий корпус с камерами напорного давления, слива и выходного управляющего воздействия, поршень с осевой расточкой, в стенке которой выполнены окна, сообщающиеся с камерами в корпусе, и отсечной золотник, расположенный в расточке поршня и способный взаимодействовать с механическим командным элементом, отличающийся тем, что поршень выполнен как поршень двустороннего действия, с одной стороны которого расположена камера выходного управляющего воздействия для управления по давлению, а с противоположной стороны выполнена камера командного гидравлического давления и при этом поршень подпружинен в промежуточное положение между этими камерами.