БЫСТРОЗАПОРНАЯ ЗАХЛОПКА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2003 года по МПК F01D21/00 

Изобретение относится к области исполнительных устройств защиты паровой турбины, обеспечивающих перекрытие подвода пара в турбину по сигналам систем ее защиты и предназначено главным образом для турбин, работающих на низкопотенциальном геотермальном паре с большим содержанием солей и агрессивных газов.

Исполнительные устройства защиты паровой турбины известны. Известен, например, стопорный клапан [1] - аналог, содержащий паровой корпус с расположенным в нем седлом, клапаном и штоком с направляющей втулкой.

Недостаток аналога заключается в том, что его открытие-закрытие осуществляется при поступательном движении штока в направляющей втулке. Из-за большого содержания солей в геотермальном паре может произойти заклинивание штока. Клапан-аналог имеет большое гидравлическое сопротивление, обусловленное большим количеством резких поворотов и сжатий-расширений потока пара, что снижает экономичность турбины.

Для паровых турбин геотермальных станций в качестве стопорных клапанов более целесообразно использовать быстрозапорные захлопки. Наиболее близким прототипом настоящего изобретения является обратный клапан захлопочного типа [2]. Клапан-захлопка прототип содержит корпус, седло, приводной вал, рычаг и тарелку, подвешенную в корпусе на рычаге на приводном вале.

Преимущество прототипа заключается в его компактности, большом быстродействии, малом гидравлическом сопротивлении, во вращательном движении приводного вала, что существенно снижает риск заедания захлопки.

Недостаток прототипа заключается в отсутствии уплотнения приводного вала. При недостаточно надежном уплотнении приводного вала из пара, вытекающего наружу через зазор между приводным валом и корпусом, выделяются соли, что приводит к заеданиям приводного вала.

Цель изобретения заключается в создании быстрозапорной захлопки, не имеющей отмеченного недостатка.

Указанная цель достигается тем, что быстрозапорная захлопка содержит корпус, седло, тарелку, приводной вал и рычаг, на котором тарелка подвешена в корпусе на приводном вале.

Новым является то, что захлопка снабжена уплотнением, установленным в кольцевой зазор между корпусом и приводным валом. Уплотнение содержит манжету из фторопласта с трапецеидальной проточкой, которая выполнена симметрично относительно наружного и внутреннего диаметров манжеты с образованием двух стенок. Угол наклона стенок при вершине трапеции от 4 до 10 градусов. Уплотнение содержит также кольцо распорное с трапецеидальной рабочей частью, угол наклона которой идентичен углу наклона стенок манжеты. В сборе рабочая часть кольца распорного входит в проточку манжеты.

Уплотнение содержит также фланец и пружину, установленную между фланцем и кольцом распорным. Существенно, что кольцо распорное разрезано на ряд секторов так, что в сборе между торцами смежных секторов имеется зазор (от продольного реза). Благодаря этому обеспечивается возможность смещения секторов кольца в радиальном направлении так, что рабочая часть кольца распорного под действием силы натяжения пружины прижимается одновременно к поверхностям внешней и внутренней стенок манжеты, и, соответственно, надежное прижатие стенок манжеты к корпусу и приводному валу захлопки.

В результате обеспечивается надежное уплотнение приводного вала захлопки, не требующее подтяжки нажимного фланца в процессе длительной эксплуатации быстрозапорной захлопки. При этом момент трения, создаваемый уплотнением, является небольшим.

Для уменьшения сил трения между пружиной и кольцом распорным (при радиальных смещениях секторов кольца) может быть установлено кольцо из фторопласта. В некоторых случаях кольцо распорное целесообразно выполнять из фторопласта.

Схема предлагаемой быстрозапорной захлопки изображена на чертежах. На фиг.1 изображен продольный разрез захлопки, на фиг.2 - вид слева с разрезами по приводному валу.

Фиг. 1. Быстрозапорная захлопка содержит корпус 1, седло 2, тарелку 3, приводной вал 4 и рычаг 5, надетый на приводной вал 4, с которым соединена сферическим подшипником 6 тарелка 3. Паровые пространства 7 и 8 подключены соответственно к свежему пару 9 и к паровой турбине (на чертеже не изображено).

Фиг.2. Приводной вал 4 установлен в корпусе 1 на подшипниках 10. Рычаг 5 в паровом пространстве 7 жестко соединен штифтом 11 с приводным валом 4. Уплотнение быстрозапорной захлопки содержит манжету 12, кольцо 13, пружину 14, фланец 15 и кольцо 16. Проточка манжеты 12 образует наружную 17 и внутреннюю 18 стенки манжеты 12 с углом наклона стенок при вершине трапеции 19 от 4 до 10 градусов. Проточка манжеты 12 расположена симметрично между наружным 20 и внутренним 21 диаметрами манжеты 12, равными диаметру расточки в корпусе 1 и диаметру приводного вала 4. Кольцо распорное 13 разрезано на секторы 22 (на чертеже - на три сектора). В сборе с манжетой 12 в корпусе 1 вокруг приводного вала 4 между торцами секторов 22 кольца распорного 13 имеется зазор 23.

Быстрозапорная захлопка работает следующим образом.

При сборке уплотнения пружина 14 создает осевое усилие, передающееся непосредственно или через кольцо 16, на кольцо распорное 13, секторы 22 которого смещаются в радиальном направлении так, что рабочие части всех секторов кольца распорного 13 плотно прилегают одновременно к ответным поверхностям наружной 17 и внутренней 18 стенок манжеты 12. Сила натяжения пружины 14 прижимает стенки 17 и 18 манжеты 12 к расточке в корпусе 1 и к приводному валу 4. В результате пар 9, поступающий в паровое пространство 7 захлопки, надежно уплотнен, и занос подшипника 10 солями исключен.

Литература
1. Паровые турбины малой мощности КТЗ. Под редакцией В.И. Кирюхина. Москва, Энергоиздат, 1987 г., стр. 143, рис. 7.3.

2. В.В. Аронович, М.С. Слободкин. Арматура регулирующая и запорная. Москва, Машгиз, 1953 г., стр. 91, фиг. 116.

Быстрозапорная захлопка предназначена для паровой турбины. Быстрозапорная захлопка (БЗ) содержит корпус, седло, тарелку, подвешенную в корпусе на рычаге на приводном вале. Новым является то, что БЗ снабжена уплотнением, содержащим манжету из фторопласта с трапецеидальной проточкой. Проточка выполнена симметрично относительно наружного и внутреннего диаметров манжеты с образованием двух стенок с углом наклона при вершине трапеции от 4 до 10^o. Уплотнение содержит распорное кольцо с трапецеидальной рабочей частью, входящей в проточку. Уплотнение содержит также фланец и пружину, установленную между фланцем и распорным кольцом. Между пружиной и распорным кольцом может быть установлено дистанционное кольцо из фторопласта. Распорное кольцо разрезано на секторы. В сборнике между торцами секторов имеется зазор, что обеспечивает возможность радиальных смещений секторов и плотное прижатие обеих стенок манжеты к поверхностям приводного вала и расточки корпуса, разрезное кольцо можно изготовить из фторопласта. Создана БЗ с надежным уплотнением приводного вала, с большим ресурсом и малым коэффициентом трения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Быстрозапорная захлопка паровой турбины, содержащая корпус, седло, тарелку, приводной вал и рычаг, на котором тарелка подвешена в корпусе на приводном вале, отличающаяся тем, что она снабжена уплотнением, установленным в кольцевой зазор между корпусом и приводным валом, содержащим манжету из фторопласта с трапецеидальной проточкой, выполненной симметрично между наружным и внутренним диаметрами манжеты с образованием стенок с углом наклона от 4 до 10^o при вершине трапеции, кольцо распорное с трапецеидальной частью, входящей в проточку манжеты, угол наклона которой при вершине трапеции идентичен углу наклона стенок манжеты, а также фланец и пружину, установленную между фланцем и кольцом распорным, причем последнее разрезано на секторы так, что в сборе между торцами смежных секторов имеется зазор. 2. Быстрозапорная захлопка по п. 1, отличающаяся тем, что между кольцом распорным и пружиной установлено кольцо из фторопласта. 3. Быстрозапорная захлопка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцо распорное выполнено из фторопласта.