ПАРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК F22G5/12 F16K47/04 

Изобретение относится к паропреобразовательному клапану, предназначенному для уменьшения давления и температуры пара. Подобные клапаны используются на электростанциях и на потребляющих производственный пар предприятиях (например, в отделочном производстве, на красильных фабриках и т.д.).

Такие паропреобразовательные клапаны содержат корпус с паровпускным патрубком, патрубком для впуска охлаждающей воды и паровыпускным патрубком. При этом в корпусе расположены расширительная камера и управляющий поршень, регулирующий поток охлаждающей воды. Для уменьшения температуры в горячей пар впрыскивают охлаждающую воду, которая тогда сразу же должна испаряться. Впрыскиваемая вода должна полностью испаряться как в режиме частичной, так и в режиме полной нагрузки, иначе образуются капли воды, вызывающие значительные повреждения от эрозии и термоудара.

Среди известных паропреобразовательных клапанов есть такие, у которых уменьшение давления и охлаждение происходят отдельно, и такие, у которых одновременно с уменьшением давления в расширительную камеру впрыскивается регулируемое количество охлаждающей воды. Паропреобразовательные клапаны с раздельными уменьшением давления и охлаждением используются предпочтительно там, где при работе возникают больше изменения количества пара. Для небольших изменений количества пара в большинстве случаев используются паропреобразовательные клапаны с уменьшением давления и одновременным впрыском охлаждающей воды.

Известен паропреобразовательный клапан, содержащий корпус с паровпускным, паровыпускным патрубками и патрубком впуска охлаждающей воды. В корпусе расположен перфорированный стакан, образующий расширительную камеру. Золотник, расположенный с возможностью осевого перемещения и регулирования пара и охлаждающей воды, содержит полый цилиндр с перфорированной стенкой. Указанный полый цилиндр расположен в перфорированном стакане для регулирования входа пара в стакан и выхода пара во вторую расширительную камеру, которая находится вокруг стакана - см. заявку ФРГ N 3 323 990, кл. F 22 G 5/12, 1985 г.

Недостатком указанного клапана является недостаточно надежное обеспечение впрыска охлаждающей воды.

Задачей изобретения является создание паропреобразовательного клапана, который обеспечивает в режиме частичной нагрузки надежный регулируемый впрыск охлаждающей воды в расширительную камеру при одновременном уменьшении давления пара, а в режиме полной нагрузки предусматривает раздельные уменьшение давления пара в расширительной камере и впрыск охлаждающей воды.

Технический результат достигается тем, что в паропреобразовательном клапане, содержащем корпус с паровпускным и паровыпускным патрубками и патрубком впуска охлаждающей воды, расположенный в корпусе перфорированный стакан, образующий расширительную камеру, золотник, размещенный с возможностью осевого перемещения и регулирования потока пара и охлаждающей воды, на золотнике выполнен полый цилиндр с перфорированной стенкой, расположенный в перфорированном стакане с возможностью регулирования входа пара в стакан и выхода пара во вторую расширительную камеру, расположенную вокруг стакана. Согласно изобретению перфорированный стакан снабжен коаксиально установленной сопловой трубы, участок трубы, находящийся вне перфорированного стакана, соединен с патрубком впуска охлаждающей воды, на участке трубы, расположенном в перфорированном стакане, выполнены отверстия для впрыска охлаждающей воды, а на участке трубы, расположенном снаружи стакана в паровыпускном патрубке, выполнена форсунка для впрыска охлаждающей воды, на золотнике выполнены две запорные части, расположенные в сопловой трубе, первая часть размещена с возможностью открытия и закрытия отверстий в сопловой трубе, а вторая часть размещена с возможностью регулирования величины проходного сечения патрубка подачи охлаждающей воды к отверстиям или форсунке, при этом вторая расширительная камера, окружающая перфорированный стакан, сообщена через перепускные отверстия с образующим третью расширительную камеру паровыпускным патрубком.

Кроме того, отверстия для впуска пара в перфорированный стакан расположены на участке стенки полого цилиндра золотника, воспринимающем пар из паровпускного патрубка, а другой участок стенки, регулирующей выход пара во вторую расширительную камеру, выполнен сплошным для открытия и закрытия отверстий в перфорированном стакане.

Причем обе части золотника, входящие в сопловую трубу, соединены между собой штоком, образующим между своей наружной поверхностью и поверхностью сопловой трубы кольцевой зазор для прохода охлаждающей воды к отверстиям для впрыска воды.

Обе части золотника загерметизированы в сопловой трубе уплотнениями в виде поршневых колец.

Кроме того, проходное сечение патрубка впуска охлаждающей воды имеет каплеобразное сечение, обращенное своей более широкой частью в сторону отверстий для впрыска воды.

При этом проходное сечение патрубка впуска охлаждающей воды может быть образовано несколькими отверстиями, имеющими одинаковое и/или разное проходное сечение.

Помимо этого запорные части золотника расположены на таком осевом расстоянии друг от друга, что при закрытых первой запорной частью отверстиях для впрыска проходное сечение патрубка впуска охлаждающей воды полностью открыто второй запорной частью, смещенной в конечное положение, с обеспечением прохода воды в сторону отверстий для впрыска и с перекрытием прохода воды к форсунке, а при частично или полностью открытых отверстиях для впрыска воды, проходное сечение впуска воды открыто второй запорной частью с обеспечением прохода воды к отверстиям для впрыска и к форсунке, а в другом конечном положении второй запорной части, смещенной в сторону отверстий для впрыска, проходное сечение патрубка впуска охлаждающей воды полностью открыто второй запорной частью с обеспечением прохода воды к форсунке и с перекрытием прохода воды к отверстиям впрыска.

Кроме того, клапан снабжен вторым перфорированным стаканом, размещенным на первом перфорированном стакане с образованием дополнительной ступени расширения пара, во втором стакане выполнен внутренний кольцевой выступ, контактирующий с первым перфорированным стаканом и делящий второй перфорированный стакан на две перфорированные части.

В данном паропреобразовательном клапане охлаждающая вода в режиме частичной нагрузки впрыскивается как через отверстия для впрыска в расширительную камеру одновременно с уменьшением давления, так и через форсунку после уменьшения давления пара в зону паровыпускного патрубка. В режиме полной нагрузки вся охлаждающая вода впрыскивается через форсунку после уменьшения давления пара в зону паровыпускного патрубка.

В режиме частичной и полной нагрузок охлаждающая вода безупречно впрыскивается и полностью испаряется. Это означает повышение эксплуатационной надежности и увеличение срока службы паропреобразовательного клапана.

Ниже пример осуществления изобретения рассмотрен более подробно со ссылкой на чертежи, на которых представлены на фиг. 1 - разрез паропреобразовательного клапана, находящегося в закрытом положении; на фиг. 2 - проходное сечение патрубка для впуска охлаждающей воды; на фиг. 3 - разрез паропреобразовательного клапана, находящегося в частично открытом положении.

Паропреобразовательный клапан содержит корпус 4 с паровпускным патрубком 1, патрубком 3 для впуска охлаждающей воды и паровыпускным патрубком 2. В корпусе 4 расположен перфорированный стакан 11, образующий расширительную камеру, и установленный с возможностью осевого перемещения золотник 5, регулирующий поток пара и охлаждающей воды к расширительной камере. Золотник 5 жестко соединен с цилиндром 6, имеющим перфорированную стенку. Цилиндр 6 размещен с возможностью осевого перемещения в перфорированном стакане 11. Этот перфорированный цилиндр 6 открывает вход D пара в перфорированный стакан 11 и выход пара во вторую расширительную камеру 10, расположенную вокруг перфорированного стакана 11, или перекрывает его. В перфорированный стакан 11 направлена сопловая труба 14, которая вне перфорированного стакана 11 соединена с патрубком 3 для впуска охлаждающей воды. Внутри перфорированного стакана 11 сопловая труба 14 имеет отверстия 15 для впрыска охлаждающей воды W. Част сопловой трубы 14, находящаяся вне стакана 11, направлена в паровыпускной патрубок 2 и содержит там форсунку 16 для впрыска охлаждающей воды W.

Первая часть 7 золотника 5, расположенная с возможностью перемещения в сопловой трубе 14, последовательно открывает или закрывает отверстия 15 для впрыска, выполненные в сопловой трубе 14. Вторая часть 8 регулирует величину проходного сечения X патрубка 3, предназначенного для подачи охлаждающей воды к отверстиям 15 для впрыска в расширительную камеру и/или к форсунке 16, расположенной в паровыпускном патрубке 2.

Окружающая перфорированный стакан 11 вторая расширительная камера 10 сообщена через проходные отверстия 17 с образующим третью расширительную камеру паровыпускным патрубком 2.

Трубчатый перфорированный цилиндр 6 размещен на два участка, имеющие разные функции.

На участке стенки полого цилиндра 6, воспринимающем пар из паровпускного патрубка, выполнены отверстия 18 для входа пара в перфорированный стакан, а другой участок 19 стенки, регулирующий выход пара во вторую расширительную камеру 10, выполнен сплошным для попеременного открытия и закрытия отверстий в перфорированном стакане 11.

Обе части 7 и 8 золотника 5, входящие в сопловую трубу, соединены между собой штоком 20, образующим между своей наружной поверхностью и поверхностью сопловой трубы кольцевой зазор 13 для прохода охлаждающей воды к отверстиям 15 и впрыска ее через отверстия 15 в сопловую трубу 14.

Обе части 7 и 8 золотника загерметизированы в сопловой трубе 14 газо- и водонепроницаемо посредством уплотнения 9, выполненного в виде поршневого кольца, предпочтительно из металла.

Проходное сечение X патрубка 3 для впуска охлаждающей воды имеет каплеобразную форму, обращенную своей более широкой частью в сторону отверстий 15 для впрыска в сопловой трубе 14 (см. фиг. 2). Вместо каплеобразной формы проходное сечение патрубка 3 для впуска охлаждающей воды может быть образовано несколькими отверстиями, имеющими одинаковую и/или разную величину.

Вокруг перфорированного стакана 11 расположен второй (внешний) перфорированный стакан 12, образующий дополнительную расширительную ступень. Внутренний кольцевой выступ 21 стакана 12 прилегает к внутренней поверхности перфорированного стакана 11 и делит внешний перфорированный стакан 12 на два участка.

Золотник 5 окружен на высоте паровпускного патрубка 1 перфорированной стенкой 22. Пар, поступающий через отверстия указанной стенки 22, максимально равномерно омывает золотник 5.

Осевое расстояние между обеими частями 7 и 8 золотника 5 рассчитано таким образом, что в положении закрытия отверстий 15 для впрыска в сопловой трубе 14 первой частью 7 (фиг. 1) вторая часть 8, находящаяся в конечном положении, открывает проходное сечение X патрубка 3 для впуска охлаждающей воды для прохода воды в направлении отверстий 15 для впрыска и закрывает проход в направлении форсунки 16.

Для открывания паропреобразовательного клапана перфорированный цилиндр 6 с золотником 5 частично вытягивается из перфорированного стакана (фиг. 2). За счет этого одновременно частично открываются расширительные отверстия 18 перфорированного цилиндра 6 для входа пара в перфорированный стакан 11 и, закрытые запорной стенкой 19 перфорированного цилиндра 6, расширительные отверстия перфорированного стакана 11 для выхода пара. В этом положении, соответствующем режиму частичной нагрузки, отверстия 15 для впрыска с сопловой трубе 14 частично или полностью открыты первой частью 7 золотника. Проходное сечение X патрубка 3 для впуска охлаждающей воды открыто тогда второй частью 8 золотника как для прохода воды в направлении отверстий 15 для впрыска, так и в направлении форсунки 16.

В режиме полной нагрузки вторая часть 8 золотника находится в своем втором конечном положении, смещенном в направлении отверстий 15 для впрыска в сопловой трубе 14, в котором проходное сечение X полностью открыто, поток охлаждающей воды к отверстиям 15 для впрыска в сопловой трубе 14 перекрыт, а поток охлаждающей воды к форсунке 16 полностью открыт. В этом положении, следовательно, охлаждающая вода W не впрыскивается в перфорированный стакан 11, образующий расширительную камеру.

Чем больше количество охлаждаемого пара, тем больше требуется охлаждающей воды. Для полного испарения охлаждающей воды W расширительного объема перфорированного стакана 11 недостаточно. Во избежание образования капель воды, по мере возрастания количества пара, через форсунку 16 в зону паровыпускного патрубка 2 впрыскивается все больше охлаждающей воды W. В режиме полной нагрузки вся охлаждающая вода W впрыскивается там.

При впрыске охлаждающей воды W через форсунку 16 она там дополнительно завихряется. Рабочий объем над золотником 5 сообщается через уравнительный канал 23 с доступной пару частью полости корпуса 4.

Паропреобразовательный клапан предназначен для регулирования давления и температуры пара и относится к арматуростроению. Паропреобразовательный клапан содержит корпус 4 с перфорированным стаканом 11, в котором расположен золотник 5. Перфорированный стакан 11 снабжен сопловой трубой 14. Участок трубы, расположенный вне стакана, соединен с патрубком 3 впуска охлаждающей воды. На участке трубы, расположенном в стакане 11, выполнены отверстия 15 для впрыска воды. На участке трубы, расположенном снаружи стакана в паровыпускном патрубке, выполнена форсунка 16 для впрыска охлаждающей воды. На золотнике выполнены две запорные части 7 и 8. Первая часть 7 размещена с возможностью открытия и закрытия отверстий 15 в сопловой трубе. Вторая часть 8 размещена с возможностью регулирования величины проходного сечения патрубка 3 подачи воды. Вторая расширительная камера 10, окружающая перфорированный стакан 11, сообщена через перепускные отверстия 17 с паровыпускным патрубком. Изобретение позволяет повысить надежность впрыска охлаждающей воды. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Паропреобразовательный клапан, содержащий корпус с паровпускным, паровыпускным патрубками и патрубком впуска охлаждающей воды, расположенный в корпусе перфорированный стакан, образующий расширительную камеру, золотник, размещенный с возможностью осевого перемещения и регулирования потока пара и охлаждающей воды, на золотнике выполнен полый цилиндр с перфорированной стенкой, расположенный в перфорированном стакане с возможностью регулирования входа пара в стакан и выхода пара во вторую расширительную камеру, расположенную вокруг стакана, отличающийся тем, что перфорированный стакан снабжен коаксиально установленной сопловой трубой, участок трубы, находящийся вне перфорированного стакана, соединен с патрубком впуска охлаждающей воды, на участке трубы, расположенном в перфорированном стакане, выполнены отверстия для впрыска охлаждающей воды, а на участке трубы, расположенном снаружи стакана в паровыпускном патрубке, выполнена форсунка для впрыска охлаждающей воды, на золотнике выполнены две запорные части, расположенные в сопловой трубе, первая часть размещена с возможностью открытия и закрытия отверстий в сопловой трубе, а вторая часть размещена с возможностью регулирования величины проходного сечения патрубка подачи охлаждающей воды к отверстиям и/или форсунке, при этом вторая расширительная камера, окружающая перфорированный стакан, сообщена через перепускные отверстия с образующим третью расширительную камеру паровыпускным патрубком. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что отверстия для впуска пара в перфорированный стакан расположены на участке стенки полого цилиндра золотника, воспринимающем пар из паровпускного патрубка, а другой участок стенки, регулирующий выход пара во вторую расширительную камеру, выполнен сплошным для открытия и закрытия отверстий в перфорированном стакане. 3. Клапан по п.2, отличающийся тем, что обе части золотника, входящие в сопловую трубу, соединены между собой штоком, образующим между своей наружной поверхностью и поверхностью сопловой трубы кольцевой зазор для прохода охлаждающей воды к отверстиям для впрыска воды. 4. Клапан по пп.1 - 3, отличающийся тем, что обе части золотника загерметизированы в сопловой трубе уплотнениями в виде поршневых колец. 5. Клапан по пп.1 - 4, отличающийся тем, что проходное сечение патрубка впуска охлаждающей воды имеет каплеобразное сечение, обращенное своей более широкой частью в сторону отверстий для впрыска воды. 6. Клапан по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что проходное сечение патрубка впуска охлаждающей воды образовано несколькими отверстиями, имеющими одинаковое и/или разное проходное сечение. 7. Клапан по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что запорные части золотника расположены на таком осевом расстоянии друг от друга, при закрытых первой запорной частью отверстиях для впрыска воды проходное сечение патрубка впуска охлаждающей воды полностью открыто второй запорной частью, смещенной в конечное положение, с обеспечением прохода воды в сторону отверстий для впрыска и с перекрытием прохода воды к форсунке, а при частично или полностью открытых отверстиях для впрыска воды проходное сечение патрубка впуска воды открыто второй запорной частью с обеспечением прохода воды к отверстиям для впрыска и к форсунке, а в другом конечном положении второй запорной части, смещенной в сторону отверстий для впрыска, проходное сечение патрубка впуска охлаждающей воды полностью открыто второй запорной частью с обеспечением прохода воды к форсунке и с перекрытием прохода воды к отверстиям впрыска. 8. Клапан по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что он снабжен вторым перфорированным стаканом, размещенным на первом перфорированном стакане с образованием дополнительной ступени расширения пара, во втором стакане выполнен внутренний кольцевой выступ, контактирующий с первым перфорированным стаканом и делящий второй перфорированный стакан на две перфорированные части.