РАЗГРУЖЕННЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 1995 года по МПК F01D17/10 

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при проектировании и модернизации органов парораспределения паровых турбин.

По уровню техники можно указать на известный разгруженный регулирующий клапан [1], содержащий паровую коробку с диффузорным седлом и соосной с ним запорной чашей, в которой выполнен разгрузочный клапан. На входе в разгрузочную полость выполнено уплотнение в виде гайки с прорезями, закрепленной на внутренней поверхности запорной чаши. В прорезях установлены трапецеидальные вставки для выравнивания переменного усилия на шток по мере открытия клапана.

Такое решение, повышая устойчивость клапана, не снимает, однако, проблему "всплытия" запорной чаши на частичных открытиях клапана под воздействием реакции струи пара между седлом и запорной чашей.

Наилучшим образом эта проблема решена в известном разгруженном регулирующем клапане [2] , содержащем паровую коробку, неподвижную направляющую буксу, установленный коаксиально с буксой с возможностью продольного перемещения приводной шток, соосно расположенные диффузорное седло и запорную чашу, внутри которой выполнен разгрузочный клапан, включающий седло и закрепленную на приводном штоке чашу разгрузочного клапана, жестко связанную с запорной чашей силовую диафрагму с отверстием связи разгрузочной полости и паровой коробки, соосный с отверстием связи и жестко связанный с буксой элемент перекрытия с уменьшающимся по ходу пара сечением, причем отверстия связи расположены по периметру силовой диафрагмы, а элементы перекрытия - в виде заостренных штырей, входящих по мере открытия клапана в отверстия силовой диафрагмы.

Подгружая клапан по мере его открытия, такое решение не обеспечивает, однако, стабильности и возможности оптимизации закона подгружения клапана, с какой бы тщательностью не был спрофилирован элемент перекрытия, поскольку вследствие неизбежных зазоров при вхождении одновременно нескольких штырей в отверстия связи, а также вследствие несовпадения осей элементов перекрытия и отверстий связи, которое неизбежно возникает в процессе эксплуатации при изнашивании шпонок, предотвращающих поворот чаши под действием нестационарных сил парового потока, имеют место значительные протечки пара, причем уровень их соизмерим с количеством пара над силовой диафрагмой, определяющим степень погружения.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении фиксированной степени погружения клапана путем устранения вышеуказанных неконтролируемых протечек пара при заданной степени открытия клапана.

В предлагаемом разгруженном регулирующем клапане, содержащем паровую коробку, неподвижную направляющую буксу, установленный коаксиально с буксой с возможностью продольного перемещения приводной шток, соосно расположенные диффузоpное седло и запорную чашу, внутри которой выполнен разгрузочный клапан, включающий седло и закрепленную на приводном штоке чашу разгрузочного клапана, жестко связанную с запорной чашей силовую диафрагму с отверстием связи разгрузочной полости и паровой коробки, соосный с отверстием связи и жестко связанный с буксой элемент перекрытия с уменьшающимся по ходу пара сечением, указанная техническая задача решается тем, что отверстие связи расположено по оси разгрузочного клапана, а элемент перекрытия выполнен в виде втулки, внутри которой расположен приводной шток. При этом целесообразна установка на торце чаши разгрузочного клапана, обращенном к силовой диафрагме, диска с радиальными прорезями. Благодаря замене нескольких периферийных отверстий со своими элементами перекрытия на одно, расположенное по оси симметрии клапана, при соответствующем изменении конструкции элемента перекрытия устраняются условия, вызывающие длительные протечки пара в разгрузочную полость при работе клапана. Как на дополнительное преимущество можно указать на упрощение изготовления такого клапана при значительно более высокой его надежности. Кроме того, такое "центральное" размещение элементов системы погружения запорной чаши клапана позволяет оптимизировать процесс за счет образования промежуточной полости, образующейся при подходе диска с прорезями к нижнему торцу силовой диафрагмы.

На фиг. 1 представлен предлагаемый разгруженный регулирующий клапан; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Клапан содержит паровую коробку 1 с диффузорным седлом 2 и крышкой 3, заодно с которой выполнены защитный стакан 4 с окнами 5 для прохода пара и направляющей буксой 6, на конце которой расположена коническая втулка 7. Внутри буксы 6 и втулки 7 расположены приводной шток 8. В паровой коробке 1 соосно с диффузорным седлом расположена запорная чаша 9, внутри которой выполнен разгрузочный клапан, включающий седло 10 и чашу 11 разгрузочного клапана, закрепленную на головке приводного штока 8. Камера разгрузки ограничена силовой диафрагмой 12, закрепленной на внутренней поверхности запорной чаши 9. По оси клапана в силовой диафрагме 12 выполнена гидравлическая связь - отверстие связи 13 между разгрузочной полостью и паровой коробкой 1. Коническая втулка 7 является элементом перекрытия отверстия связи 13. На торце чаши 11 разгрузочного клапана, обращенном к силовой диафрагме 12, закреплен диск 14 с радиальными прорезями 15.

Клапан работает следующим образом.

Пар из паровой коробки 1 через окна 5 в защитном стакане 4 и кольцевой канал между внутренней поверхностью запорной чаши 9 (основное уплотнение) и радиальными выступами направляющей буксы 6 попадает в камеру разгрузки. При движении вверх приводного штока 8 поднимается чаша 11 разгрузочного клапана и, поскольку на начальном этапе втулка 7 с цилиндрическим верхним участком не препятствует прохождению пара в камеру разгрузки, происходит сброс пара через отверстие в седле 10 и центральное отверстие в запорной чаше 9, клапан разгружается. При дальнейшем ходе штока 8, когда требуется повышать давление в камере разгрузки для создания дополнительного усилия на чашу 11 разгрузочного клапана, вступает в действие промежуточное уплотнение, создаваемое конической втулкой 7: по мере подъема штока 8 зазор между втулкой 7 и отверстием связи 13 уменьшается от величины, соответствующей величине зазора в основном уплотнении до полного перекрытия. При этом после постепенного уменьшения степени разгрузки начинается процесс погружения клапана. Поскольку ось механизма изменения давления в разгрузочной полости совпадает с осью клапана, то совпадение осей втулки 7 и отверстия связи 13 не зависит от поворота клапана вокруг вертикальной оси по мере износа фиксирующих шпонок (на чертеже не показаны) и, кроме того, сокращаются дополнительные степени свободы, связанные с наличием нескольких мест перекрытия в прототипе, что практически устраняет неконтролируемые протечки пара при ходе штока 8, соответствующем полному закрытию разгрузочного клапана, а также в промежуточных положениях. Тем самым обеспечивается стабильность процесса подгружения клапана. Наличие диска 14 с радиальными прорезями 15, проходное сечение которых не менее площади кольцевого канала между приводным штоком 8 и отверстием связи 13, обеспечивает пропуск пара к седлу разгрузочного клапана и при ходе штока 8, соответствующем подъему запорной чаши 9.

Тем самым появляется возможность оптимизировать процесс погружения клапана.

Использование: энергомашиностроение, а именно в органах парораспределения паровых турбин. Сущность изобретения: в паровой коробке 1, переходящей в диффузорное седло 2, соосно расположены запорная чаша 9, направляющая букса 6, проходящий внутри буксы приводной шток 8 и разгрузочный клапан с механизмом регулирования давления. Механизм регулирования давления представляет собой закрепленную на буксе втулку 7 с уменьшающимся по ходу пара сечением, расположенную соосно с клапаном и отверстием связи между разгрузочной полостью и паровой коробкой. Отверстие связи выполнено по центру в силовой диаффрагме 12, ограничивающей разгрузочную полость. Такое выполнение позволяет стабилизировать процесс подгружения клапана. Для оптимизации процесса погружения на торце чаши разгрузочного клапана, обращенном к силовой диафрагме, установлен диск 14 с радиальными прорезями. 1 з.п. ф-лы, 2ил.

1. РАЗГРУЖЕННЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН паровой турбины, содержащий паровую коробку, неподвижную направляющую буксу, установленный коаксиально с буксой с возможностью перемещения приводной шток, соосно расположенные диффузорное седло и запорную чашу, внутри которой выполнен разгрузочный клапан, включающий седло и закрепленную на приводном штоке чашу разгрузочного клапана, жестко связанную с запорной чашей силовую диафрагму с гидравлической связью между разгрузочной полостью и паровой коробкой, жестко связанный с буксой элемент перекрытия с уменьшающимся по ходу пара сечением, отличающийся тем, что гидравлическая связь между разгрузочной полостью и паровой коробкой выполнена в виде отверстия, расположенного по оси разгрузочного клапана, а элемент перекрытия выполнен в виде профилированной втулки, внутри которой расположен приводной шток. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что на торце чаши разгрузочного клапана, обращенном к силовой диафрагме, закреплен диск с радиальными прорезями.