РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 1998 года по МПК F01D17/10 

Изобретение относится к области турбиностроения, а его объектом является регулирующий клапан паровой турбины.

Известны регулирующие клапаны паровой турбины, в которых наконечник штока и чаша образуют вспомогательный разгрузочный клапан. Осуществление связи чаши клапана со штоком в большинстве таких известных регулирующих клапанов выполнено с использованием резьбовых соединений для обеспечения разборки с целью ремонта и контроля за состоянием штока.

Однако под воздействием высокотемпературного пара внутри паровой коробки резьбовые соединения интенсивно коррозируют. Это может привести к заклиниванию резьбового соединения, а следовательно, и к необходимости применения металлорежущих инструментов при разборке, что ограничивает возможности контроля за состоянием штока, увеличивает трудоемкость ремонта и потребность в запчастях.

Известен регулирующий клапан паровой турбины, в котором связь чаши со штоком выполнена без использования резьбовых соединений. Этот клапан, являющийся ближайшим аналогом настоящего изобретения, содержит закрепленную в паровой коробке направляющую буксу, проходящий через нее шток, чашу с цилиндрической юбкой и кольцевым буртом на ее конце, выполненном со шлицевыми выступами и пазами для образования поворотно-осевого соединения, и фиксирующие устройство для этого соединения [1]. В таком клапане устраняется основной указанный выше недостаток, присущий клапанам с использованием резьбовых соединений, так как на надежность функционирования поворотно-осевого соединения не оказывает влияния воздействие высокотемпературного пара. Однако, в известном клапане данного типа поворотно-осевое соединение, выполненное непосредственно между штоком и чашей клапана, приводит к необходимости увеличения штока, а следовательно, и количества затратного металла. Кроме того, несмотря на наличие фиксирующего устройства, выполняющего кроме своей основной функции также и предотвращение от поворотов чаши клапана, из-за наличия зазоров чаша подвержена крутильным колебаниям, которые могут передаваться на непосредственно связанный с чашей шток, вызывая в нем опасные напряжения кручения.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого регулирующего клапана с поворотно-осевым соединением для разборки узла штока с чашей клапана, в котором бы шток не входил в состав элементов поворотно-осевого соединения.

Эта задача решена в регулирующем клапане, содержащем закрепленную в паровой коробке направляющую буксу, проходящий через нее шток, чашу с цилиндрической юбкой и кольцевым буртом на ее конце, выполненном со шлицевыми выступами и пазами для образования поворотно-осевого соединения, и фиксирующее устройство для этого соединения клапана, в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, наконечник штока выполнен с кольцевым выступом, а между ним и юбкой чаши размещена втулка с кольцевым буртом для взаимодействия с кольцевым выступом наконечника штока и шлицевыми выступами на противоположном конце, являющимися элементами указанного поворотно-осевого соединения. При этом фиксирующее устройство для этого соединения выполнено в виде шлицевых пазов на буксе, в которые входят шлицевые выступы кольцевого бурта, юбки чаши клапана и втулки.

Благодаря такому решению тяговое усилие штока передается на чашу через втулку, в кольцевой бурт которой шток упирается своим кольцевым выступом при подъеме чаши. При этом диаметр такого кольцевого выступа на наконечнике штока может быть достаточно малым, что позволяет существенно снизить вес исходной заготовки. Вместе с тем, шток не состоит в непосредственном взаимодействии с чашей клапана и поэтому передача от нее крутящих сил сведена к нулю.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его осуществления, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид клапана в продольном разрезе;
фиг. 2 - вид клапана в поперечном разрезе по А-А на фиг. 1;
фиг. 3 - вид клапана в поперечном разрезе по Б-Б на фиг. 1.

Изображенный на чертежах регулирующий клапан паровой турбины содержит паровую коробку 1, в которой закреплены букса 2 и цилиндрический стакан 3. Букса 2 служит направляющим элементом для штока 4, проходящего через ее центральное отверстие 5. В 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 11 штока 4.

Наконечник 11 штока выполнен с кольцевым выступом 12 для упора в кольцевой бурт 13 втулки 14, расположенной между этим выступом наконечника 11 штока 4 и юбкой 7 чаши 8 клапана. На противоположном конце втулка 14 выполнена со шлицевыми выступами 15, а юбка 7 чаши 8 выполнена с кольцевым буртом 16, имеющим конгруэнтные шлицевые пазы 17 и выступы 18, образующие со шлицевыми выступами 15 втулки 14 поворотно-осевое соединение. В собранном рабочем состоянии шлицевые выступы 15 и 18 и расположенные между ними шлицевые пазы располагаются по одной линии, и при этом шлицевые выступы 15 и 18 входят в шлицевые пазы 19 на буксе 2 клапана. Тем самым эти пазы 19 выполняют функцию устройства, фиксирующего от взаимного разворота втулки 14 и чаши 8, предотвращая их самопроизвольное разъединение.

Описанный клапан работает так же, как и все другие регулирующие клапаны паровой турбины. При открытии клапана его шток 4 приводным устройством перемещается вверх (по чертежу). В начальный период времени при независимом перемещении штока 4 относительно чаши 8 происходит подъем его наконечника 11 над седлом 10 вспомогательного разгрузочного клапана, а после упора кольцевым выступом 12 в кольцевой бурт 13 втулки 14 через нее тяговое усилие передается на чашу 8 клапана, и тем самым осуществляется открытие клапана. Закрытие клапана происходит в обратной последовательности. В процессе работы описанного клапана на его чашу 8 воздействуют крутящие усилия. Однако они воспринимаются шлицевым соединением между кольцевым буртом 16 и буксой 2, а их малая часть, которая из-за зазоров в этом соединении может передаваться на втулку 14, воспринимается шлицевым соединением между шлицевыми выступами 15 этой втулки и буксой 2, в результате чего передача крутящих усилий через кольцевой выступ 12 на шток 4 сведена к нулю.

При разборке описанного клапана шток 4 в блоке с чашей 8 клапана вынимают из направляющей буксы 2. После выхода чаши 8 своим кольцевым буртом 16 из сцепления со шлицевыми пазами 19 буксы 2 указанный блок готов для разборки. Путем относительного разворота чаши 8 и втулки 14 до совмещения по оси шлицевых выступов каждого из этих элементов со шлицевыми пазами другого осуществляется разъединение описанного поворотно-осевого соединения. После этого, перемещая вокруг втулки 14, снимают чашу 8. Втулку 14, при необходимости, также можно снять путем перемещения ее вдоль штока 4 в направлении от кольцевого выступа 12 к приводному концу.

Источники информации.

1. RU, патент 2053372, кл. F 01 D 17/14, 27.01.96.

Регулирующий клапан предназначен для регулирования расхода пара через паровую турбину. Регулирующий клапан содержит направляющую буксу, проходящий через нее шток, чашу с цилиндрической юбкой и кольцевым буртом на ее конце для подъема чаши, втулку с кольцевым буртом, размещенным в юбке чаши и расположенную кольцевым буртом над кольцевым выступом, выполненным на наконечнике штока, так что шток передает подъемное усилие через этот кольцевой выступ на кольцевой бурт втулки и через нее на чашу клапана. На конце втулки, противоположном кольцевому бурту, выполнены шлицевые выступы, а в кольцевом бурте юбки чаши конгруэнтные им шлицевые пазы, образующие со шлицевыми выступами втулки поворотно-осевое соединение. При этом букса выполнена со шлицевыми пазами, которые фиксируют это соединение от взаимных разворотов его элементов. Такой клапан обладает хорошей ремонтопригодностью, на которую не влияет продолжительность работы клапана. 3 илл.

Регулирующий клапан паровой турбины, содержащий закрепленную в паровой коробке направляющую буксу, проходящий через нее шток, чашу с цилиндрической юбкой и кольцевым буртом на ее конце, выполненном со шлицевыми выступами и пазами для образования поворотно-осевого соединения, и фиксирующее устройство для этого соединения, отличающийся тем, что наконечник штока выполнен с кольцевым выступом, а между ним и юбкой чаши размещена втулка с кольцевым буртом для взаимодействия с кольцевым выступом наконечника штока и шлицевыми выступами на противоположном конце, входящими в состав поворотно-осевого соединения, при этом фиксирующее устройство для этого соединения выполнено в виде шлицевых пазов на буксе, в которые входят шлицевые выступы втулки и кольцевого бурта юбки чаши клапана.