РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 1996 года по МПК F01D17/14 

Изобретение относится к устройствам управления парораспределением турбин, а более точно к регулирующим клапанам паровой турбины.

Основными элементами регулирующего клапана паровой турбины является паровая коробка, закрепленная в ней направляющая букса, через которую проходит шток, и чаша клапана, связанная со штоком для управления ее положением относительно седла клапана. Кроме того, клапан может содержать разгрузочную систему, включающую разгрузочный запорный орган на конце штока, взаимодействующий с соответствующим седлом в чаше клапана, и золотник, управляющий поступлением пара к разгрузочному запорному органу.

Для обеспечения ремонтов регулирующего клапана, особенно часто связанных с разрушениями штока, соединения указанных элементов должны выполняться разъемными. В большинстве известных регулирующих клапанов паровых турбин такие соединения выполнены резьбовыми [1] При этом для предотвращения развинчивания соединяемых элементов в процессе работы применяют разнообразные стопорные средства в виде штифтов, точечных сварных швов и т.п. Однако в условиях высокотемпературного пара внутри паровой коробки резьбовые соединения интенсивно коррозируют и заклиниваются, что приводит к необходимости использования металлорежущих инструментов для их разборки, которые необходимы также и при использовании стопорных сварных швов. Это существенно увеличивает трудоемкость ремонтов регулирующих клапанов и ограничивает возможности их планового контроля. Кроме того, в результате действия динамических напряжений в условиях коррозионно-активной среды возможны разрушения самих стопорных средств и последующее развинчивание соединяемых элементов.

Вместе с тем при работе регулирующего клапана паровой турбины его чаша подвержена крутящим усилиям, создаваемым паровым потоком. Для предотвращения передачи этих усилий на шток применяют специальные средства для угловой фиксации чаши, в частности шпоночные или шлицевые соединения. Известен регулирующий клапан паровой турбины, в котором такое соединение выполняет одновременно и функцию стопорного средства для предотвращения развинчивания соединяемых элементов клапана. Этот клапан, являющийся ближайшим аналогом изобретения, содержит закрепленную в паровой коробке направляющую буксу, проходящий через нее шток, чашу с подпятником в виде цилиндрической юбки, размещенной в неподвижном стакане и выполненной с кольцевым буртом, и фиксирующее устройство для предотвращения относительных разворотов штока и чаши клапана [2] В этом клапане указанное фиксирующее устройство выполнено в виде шлицевого соединения между стаканом и юбкой, а ее бурт для сцепления со штоком представляет собой гайку, которая одновременно служит средством соединения чаши клапана с юбкой. Таким образом и в этом клапане используется резьбовое соединение с указанными выше присущими ему недостатками.

Устранение указанных недостатков известных устройств является целью настоящего изобретения.

В основу изобретения поставлена задача создания такого регулирующего клапана паровой турбины, в котором его элементы внутри паровой коробки были бы связаны таким образом, чтобы в процессе длительной эксплуатации обеспечивалось их надежное соединение без передачи крутящего момента на шток и вместе с тем простота разборки, исключающая применение металлорежущих инструментов.

Эта задача решена в клапане паровой турбины, содержащем направляющую буксу, шток, чашу с размещенной в неподвижном стакане цилиндрической юбкой, выполненной с кольцевым буртом, и фиксирующее устройство для предотвращения относительных разворотов штока и чаши клапана, благодаря тому, что шток имеет радиальные выступы, а кольцевой бурт юбки прорези, конгруэнтные выступам на штоке, образуя с ними поворотно-осевое соединение, а фиксирующее устройство выполнено в виде продольных торцевых выступов на направляющей буксе, проходящих через радиальные прорези в кольцевом бурте юбки и между радиальными выступами на штоке с возможностью относительного осевого перемещения.

При таком решении применение поворотно-осевого соединения штока с кольцевым буртом юбки позволяет отказаться от использования резьбовых соединительных элементов. Вместе с тем торцевые выступы на направляющей буксе предотвращают поворот чаши клапана в положение, при котором радиальные прорези бурта юбки совместятся с радиальными выступами штока, приводя к непроизвольному расцеплению чаши клапана со штоком, но обеспечивая возможность их относительного перемещения. Кроме того, торцевые выступы, являясь частью неподвижной направляющей буксы, предотвращают кручение чаши, благодаря чему крутящий момент воспринимается буксой и не передается на шток клапана.

На фиг. 1 изображен регулирующий клапан паровой турбины, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Регулирующий клапан паровой турбины содержит паровую коробку 1, в которой закреплены букса 2 и цилиндрический стакан 3. Букса 2 служит направляющей для штока 4, проходящего через ее центральное отверстие 5. В направляющей расточке 6 стакана 3 расположена юбка 7 чаши 8, взаимодействующей с седлом 9 клапана. В чаше 8 выполнено седло 10 вспомогательного разгрузочного клапана, запорным органом которого является наконечник штока 4 со сферической поверхностью 11.

Для обеспечения подъема чаши 8 клапана ее юбка 7 выполнена с кольцевым буртом 12 на конце, а шток 4 с радиальными выступами 13. При этом в кольцевом бурте 12 выполнены радиальные прорези 14, конгруэнтные выступам 13, но несколько большие по площади для обеспечения свободного прохода выступов 13 через прорези 14 (см. фиг. 2). Радиальные выступы 13 и прорези 14 с одинаковым шагом расположены по окружности, а их форма может быть любой, в частности, как показано на чертежах, секторной, но иметь достаточную протяженность в радиальном направлении для надежного упора выступов 13 в кольцевой бурт 12 при подъеме чаши 8 клапана. При этом длина юбки 7 чаши клапана и расположение радиальных выступов 13 на штоке должны быть такими, чтобы осевой зазор между этими выступами и кольцевым буртом 12 юбки чаши клапана обеспечивал свободное перемещение штока 4 относительно чаши 8 на величину, необходимую для разгрузки чаши за счет открытия вспомогательного разгрузочного клапана.

Для предотвращения относительных разворотов штока 4 с выступами 13 и юбки 7 чаши с прорезями 14 букса 2 выполнена с торцевыми продольными выступами 15, конгруэнтными радиальным выступам 13 и прорезям 14 и проходящими через эти прорези и между этими выступами с возможностью относительного осевого перемещения. Длина торцевых продольных выступов 15 должна быть такой, чтобы их конец располагался не выше выступов 13 на штоке 4 при его крайнем нижнем положении и на достаточном расстоянии от дна чаши 8 для обеспечения ее подъема на величину рабочего хода при полном открытии клапана.

Предлагаемый клапан работает так же, как и все другие клапаны подобного вида. При открытии клапана его шток 4 приводным устройством перемещается вверх. В начальный период времени при независимом перемещении штока 4 относительно чаши 8 происходит подъем наконечника этого штока от седла 10 вспомогательного разгрузочного клапана, а после упора радиальных выступов 13 штока в кольцевой бурт 12 юбки чаши 8 она поднимается вместе со штоком и происходит открытие клапана и поступление пара через отверстие его седла 9 в цилиндр паровой турбины. Закрытие клапана происходит в обратной последовательности.

В процессе работы описанного клапана на его чашу 8 воздействуют крутящие усилия, создаваемые потоком пара. Однако они полностью воспринимаются торцевыми продольными выступами 15 буксы и не передаются на шток 4.

При разборке клапана шток 4 вместе с чашей 8 и ее юбкой 7 смещают в осевом направлении по отношению к торцевым продольным выступам 15 буксы до выхода из зацепления с ними по меньшей мере радиальных выступов 13 штока и бурта 12. После этого шток 4 разворачивают до положения, при котором его выступы 13 оказываются напротив прорезей 14 в кольцевом бурте 12 юбки чаши и осевым перемещением разъединяют шток 4 и чашу 8 клапана. Сборка упомянутых элементов происходит в обратной последовательности.

Из изложенного следует, что предлагаемый клапан способен обеспечить высокую надежность взаимосвязи его элементов при длительной эксплуатации и многократную разборку без использования металлорежущих инструментов. Последнее обусловливает экономическую целесообразность осуществления профилактического контроля штока при выполнении любого вида технического обслуживания паровой турбины, сопровождающегося его остановкой. Сложность разборки известных регулирующих клапанов паровых турбин препятствовала этому, что приводило к аварийным остановкам паровых турбин из-за разрушения штока.

Использование: теплоэнергетика, в устройствах управления парораспределения турбин. Сущность изобретения: регулирующий клапан паровой турбины содержит закрепленную в паровой коробке 1 направляющую буксу 2, шток 4, чашу 8 с цилиндрической юбкой 7 и неподвижный стакан 3. Для обеспечения разъемного соединения чаши 8 со штоком 7 последний выполнен с радиальными выступами 13, а в чаше 8 выполнены конгруэнтные этим выступам радиальные прорези 14, при этом они в собранном виде располагаются оппозитно друг другу, а через прорези 14 и между выступами 13 проходят продольные торцевые выступы направляющей буксы 2. 2 ил.

РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий закрепленную в паровой коробке направляющую буксу, проходящий через нее шток, чашу с размещенной в неподвижном стакане цилиндрической юбкой, выполненной с кольцевым буртом, и фиксирующее устройство для предотвращения относительных разворотов штока и части клапана, отличающийся тем, что шток имеет радиальные выступы, а бурт - радиальные прорези, конгруэнтные радиальным выступам на штоке, образуя с ними поворотно-осевое соединение, а фиксирующее устройство выполнено в виде продольных торцевых выступов на направляющей буксе, проходящих через радиальные прорези в кольцевом бурте юбки чаши и между радиальными выступами штока с возможностью относительного осевого перемещения.