РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 1996 года по МПК F16K1/00 

Изобретение относится к области турбостроения и посвящено повышению надежности регулирующих клапанов паровых турбин с одновременным снижением сопротивления в системе паровпуска турбины.

Известны неразгруженные регулирующие клапаны [1] где для достижения указанных выше целей используется профилированная специальным образом чаша, поверхность которой выполнена с несколькими рядами перфорации, замкнутыми на отдельные камеры, расположенные внутри тела клапана и закрытые проставкой.

Кроме того, чаша перемещается внутри внешнего защитного стакана, воспринимающего возможные изгибные усилия и крутящий момент.

С помощью перфорации выравнивается окружная неравномерность потока, обусловленная как односторонним подводом пара, так и возможным срывом потока с обтекаемых поверхностей, а на режимах со сверхзвуковыми скоростями перфорация частично рассеивает возникающую волновую структуру. К недостаткам прототипа можно отнести следующее:
1. Выполнение перфорированной поверхности сопряжено с определенными технологическими трудностями, заметно увеличивает трудоемкость, а организация замкнутых камер требует изготовления дополнительной детали, что усложняет конструкцию.

2. Торцевой срез чаши находится в области струйной части потока и здесь возможен прямой контакт нестационарной вихревой структуры с торцевой поверхностью чаши. Подобный контакт способствует появлению нестационарных сил, передающихся на шток клапана.

3. Перфорированная поверхность на полном подъеме клапана увеличивает пристенное сопротивление, а демпферные камеры при определенных условиях могут быть источником добавочных звуковых колебаний (резонаторы Гельмгольца).

Задачей данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат достигается тем, что в неразгруженном регулирующем клапане, содержащем корпус, диффузорное седло, запорный орган, выполненный в виде профилированной чаши, закрепленной на штоке гайкой и помещенный в защитный стакан согласно изобретению на чаше ниже посадочного диаметра выполнены две поперечные проточки шириной 1,5-2 мм и глубиной 3-4 мм, расположенные на диаметре Д₁, равном 0,8 Д_п и диаметре Д₂, равном 0,5 Д_п, где Д_п посадочный диаметр клапана. Кроме того, на торце чаши выполнена конусная расточка с углом конуса 60^o.

Конструкция клапана показана на фиг. 1.

Клапан содержит корпус 1 со штоком 2. Внутри корпуса размещен защитный стакан 3. На штоке 2 посредством гайки 4 закреплен запорный орган, выполненный в виде профилированной чаши 5. В корпусе 1 установлено диффузорное седло 6. На боковой поверхности профилированной чаши 5 выполнены две узкие канавки 7, а в торцевой части выполнена конусная расточка 8 с углом конуса 60^o. На цилиндрической поверхности чаши установлены две шпонки, находящиеся в шпоночные пазы защитного стакана 3.

Гайка 4 изготовлена таким образом, чтобы зазор между ее внутренней расточкой и штоком 2 был больше радиального зазора между внутренней поверхностью стакана 3 и цилиндрической поверхностью чаши 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подъеме штока 2 он через гайку 4 передает осевое движение чаше 5, которая по мере подъема входит внутрь защитного стакана 3. Так как радиальный зазор между штоком 2 и гайкой 4 больше радиального зазора между защитным стаканом 3 и чашей 5, то все изгибные напряжения воспринимаются защитным стаканом 3.

Этот стакан через шпонки чаши воспринимает и крутящий момент. В результате шток 2 воспринимает только осевые усилия.

В открытом состоянии профилированная поверхность чаши 5 совместно с входным участком диффузорного седла образует осесимметричный канал. Для поддержания осесимметричного течения в осесимметричном клапанном канале на поверхности чаши 5 расположены две узкие канавки 7.

На торцевом срезе проточен конус 8 с углом при вершине, равным 60^o.

При выборе геометрических размеров канавок следует иметь в виду, что их поперечный размер должен быть равным а 1,5-2 мм, так как при больших величинах возникают значительные локальные возмущения, отрицательно сказывающиеся на характере течения в клапанном канале.

Глубина канавок выбирается из условия выравнивания окружной неравномерности и составляет в=(3-4) мм.

Поперечные канавки, выполняя ту же роль, что и перфорация, значительно проще в изготовлении, практически не сказываются на сопротивлении и не требуют введения в конструкцию дополнительных деталей.

Конусная проточка на торцевой поверхности чаши исключает прямой контакт оторвавшегося потока с поверхностью чаши и играет роль демпфера, снижая уровень динамических нагрузок, действующих на подвижные чаши клапана.

Введенные изменения не влияют на высокие расходные характеристики прототипа, но значительно упрощают конструкцию и несколько снижают уровень динамических нагрузок на шток клапана (фиг. 2).

Использование: в области турбостроения. Сущность изобретения: регулирующий клапан содержит корпус, диффузорное седло, запорный орган, выполненный в виде профилированной чаши, закрепленной на штоке гайкой и помещенной в защитный стакан. На чаше ниже посадочного диаметра выполнены две поперечные проточки шириной 1,5-2 мм и глубиной 3-4 мм, расположенные на диаметре Д₁, равном 0,8 Д_п и диаметре Д₂, равном 0,5 Д_п, где Д_п - посадочный диаметр клапана. Кроме того на чаше со стороны торца выполнена конусная расточка с углом конуса 60^o, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулирующий клапан, содержащий корпус, диффузорное седло, запорный орган, выполненный в виде профилированной чаши, закрепленной на штоке гайкой и помещенной в защитный стакан, отличающийся тем, что на чаше ниже посадочного диаметра выполнены две поперечные проточки шириной 1,5 2 мм и глубиной 3 4 мм, расположенные на диаметре D₁, равном 0,8 D_п, и диаметре D₂, равном 0,5D_п, где D_п посадочный диаметр клапана. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что на торце чаши выполнена конусная расточка с углом конуса 60^o.