СЕРВОМОТОР БЛОКА РЕГУЛИРУЮЩИХ КЛАПАНОВ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2005 года по МПК F01D17/26 

Изобретение относится к области турбостроения, конкретно к сервомотору блока регулирующих клапанов паровой турбины, и предназначено для управления паровпуском турбины, преимущественно с высокими параметрами пара.

При разработке сервомоторов блока регулирующих клапанов, управляющих группой клапанов, необходимо решать несколько технических задач: расположение сервомоторов на паровой коробке цилиндра паровой турбины, обеспечение открытия клапанов в заданной последовательности, обеспечение надежной работы сервомотора и привода клапанов при открытии и закрытии, компактность сервомотора и привода клапанов, простота конструкции и настройки сервомотора, технологичность изготовления.

Известен сервомотор блока регулирующих клапанов паровой турбины, предназначенный для управления одним клапаном, а через рычажный механизм - другим клапаном, содержащий шток для привода рычажного механизма, размещенный внутри полого штока, соединенного с поршнем сервомотора, в сливной полости возвратную пружину и обеспечивающие взаимодействие штоков контактные поверхности полого поршня сервомотора и размещенного в нем дополнительного поршня, с которым соединен шток для привода рычажной передачи [1]. Такая конструкция обеспечивает усилие сервомотора за счет суммарной величины площадей обоих поршней, что позволяет уменьшить расход масла маслонапорной установки.

Однако в этом сервомоторе с телескопически расположенными штоками и фактически раздвоенным поршнем сервомотора остается узел возвратной пружины в передаточной системе от штока, связанного с рычажным механизмом, к другому клапану, в результате остается необходимость в тепловом зазоре для гарантированного закрытия этого клапана. При этом настройка этого зазора в необходимом соотношении с расстоянием между контактными поверхностями штоков сложна и требует большой точности, что повышает вероятность ошибки при установке зазора и расстояния.

Известен сервомотор блока регулирующих клапанов паровой турбины, принятый за прототип, содержащий два цельных штока с последовательным ходом, один из которых соединен с поршнем и непосредственно со штоком первого(нижнего) клапана, другой - с рычажной передачей для привода второго(верхнего) клапана и снабжен на конце тарелкой. Штоки соосно друг за другом проходят через противоположные концы корпуса и противостоят друг другу в полости слива на определенном расстоянии контактными поверхностями поршня и тарелки, а в полости слива концентрично установлены две возвратные пружины, из которых наружная оперта в поршень, внутренняя - в тарелку [2]. Такая конструкция ввиду расположения обоих возвратных пружин в сливной полости одного сервомотора обеспечивает исключение возвратной пружины в передаточной системе от второго указанного выше штока к верхнему клапану, что упрощает настройку расстояния между контактными поверхностями элементов штока (в прототипе поршня и тарелки) и вместе с тем обеспечивает требуемую компенсация тепловых расширений. Указанный технический результат положительно влияет на надежность работы привода блока клапанов.

Однако прототип имеет следующие недостатки: недостаточная величина направляющих поверхностей у штока, скрепленного с поршнем, проходящим через нижнюю часть корпуса, управляющего нижним клапаном, и штока, управляющего через рычажную передачу верхним клапаном, что может привести к перекосу штоков, надиру рабочей части штоков и последующему их заклиниванию, и в конечном итоге к незакрытию или неоткрытию сервомотора, что снижает надежность работы такой конструкции.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание такого сервомотора блока регулирующих клапанов, который обеспечивал бы в условиях открытия сначала нижнего клапана, затем верхнего клапана более надежную работу сервомотора и одновременно исключение возвратной пружины в передаточной системе от второго указанного выше штока к верхнему клапану. Техническим результатом изобретения является предупреждение перекосов заклинивания штоков сервомотора при обеспечении простоты настройки между контактными поверхностями его штоков и компенсации тепловых расширений, в результате повышается надежность работы сервомотора. Этот технический результат обеспечивается в сервомоторе блока регулирующих клапанов, содержащем корпус, разделенный поршнем на сливную и напорную полости, в корпусе два штока, первый из которых соединен с поршнем, проходит через корпус в его нижней части и непосредственно связан со штоком нижнего клапана, второй шток жестко связан с осью рычажной передачи и тарелкой, в полости слива корпуса контактные поверхности для взаимодействия штоков и концентрично установленные возвратные наружную и внутреннюю пружины соответственно первого и второго штоков, в котором согласно изобретению второй шток выполнен полым, внутри него проходит первый шток, при этом ось рычажной передачи размещена в сквозном пазу первого штока с зазором относительно паза для обеспечения взаимодействия штоков по контактным поверхностям и гарантированного закрытия нижнего клапана.

Размещение штока, связанного непосредственно со штоком нижнего клапана, внутри штока, связанного с рычажной передачей для привода верхнего клапана, и выполнение заявленным образом соединения штоков с осью рычажной передачи обеспечивает передачу штоками друг на друга направления от неподвижных, разнесенных по концам корпуса сервомотора элементов при относительном перемещении штоков в условиях заданной последовательности открытия сначала нижнего, затем верхнего клапана. В результате каждый шток сервомотора имеет большее количество направляющих поверхностей в сравнении с известными устройствами, что предупреждает перекосы и заклинивания штоков, повышает надежность работы сервомотора.

Для упрощения технологии изготовления целесообразно, чтобы поршень имел опорную тарелку, которая жестко соединена с ним, закреплена на штоке, размещена в полости слива и имеет контактную поверхность для взаимодействия с контактной поверхностью на торце второго штока, при этом возвратная наружная пружина упирается в указанную опорную тарелку.

Наличие опорной тарелки над поршнем, жестко связанной с ним, дает возможность выполнения поршня с меньшей высотой и исключает необходимость усложнения формы поршня в случае разницы заданных диаметра поршня со стороны напорной полости и диаметра сливной полости сервомотора, что упрощает технологию изготовления.

Сущность изобретения поясняется следующими далее примерами его осуществления и чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид сервомотора блока регулирующих клапанов, на фиг.2 - вид Г-Г по фиг.1, на фиг.3 - часть блока регулирующих клапанов с сервомотором, поршень которого снабжен опорной тарелкой. Сервомотор содержит корпус 1, в котором расположен цельный шток 2 с поршнем 3, разделяющим корпус 1 на сливную 4 и напорную 5 камеры. Поршень 3 закреплен на штоке 2 посредством жесткого соединения с кольцевым элементом 6, посаженным на бурт 7 штока 2. Шток 2 проходит через неподвижную направляющую втулку 8 в нижней части корпуса 1 и через полый шток 9 выходит вместе со штоком 2 в верхней части корпуса 1. Шток 2 непосредственно связан через шаровое соединение 10 со штоком 11 нижнего регулирующего клапана 12. Контактные поверхности на торце полого штока 9 и на кольцевом элементе 6 штока 2 обеспечивают взаимодействие штоков 2, 9 и размещены на расстоянии L, определяемом заданной задержкой в требуемой последовательности открытия нижнего и верхнего клапанов. В сливной полости 4 концентрично установлены возвратные наружная пружина 13 и внутренняя пружина 14, которые упираются соответственно в поршень 3 штока 2 и в тарелку 15, закрепленную на штоке 9. Для упрощения технологии изготовления поршня 3 путем уменьшения его высоты и упрощения формы поршень может быть выполнен с опорной тарелкой 16, размещенной в сливной полости 4, зафиксированной на бурте 7 штока 2, жестко соединенной с поршнем 3. При этом возвратная наружная пружина 13 упирается в опорную тарелку 16, а контактные поверхности на торце штока 9 и тарелке 16 обеспечивают взаимодействие штоков 2, 9.

Полый шток 9 проходит в верхней части корпуса 1 через неподвижную направляющую втулку 17. В верхней части штока 9 жестко закреплена ось 18 рычажной передачи 19, через которую шток 9 связан со штоком 20 верхнего клапана 21. Ось 18 рычажной передачи 19 проходит через сквозной паз 22 в верхней части штока 2 с зазором относительно паза. При этом величина зазора b по оси под осью 18 выполнена больше расстояния L, между контактирующими поверхностями штоков 2, 9 для обеспечения гарантированного взаимодействия контактных поверхностей штоков 2, 9; а величина зазора d по оси над осью 18 определяется величиной гарантированного закрытия нижнего клапана 12.

Предлагаемый сервомотор привода регулирующих клапанов работает следующим образом.

При открытии клапанов в камеру 5 поступает напорное давление и подъемом штока 2 поднимает шток 11, открывая клапан 12 до его эффективного значения. При этом шток 2 одновременно перемещается в направляющей втулке 8 и в полом штоке 9, который передает направление штоку 2 от неподвижной втулки 17. В результате втулка 17 становится направляющей также для штока 2, тем самым увеличивается количество направляющих поверхностей для штока 2.

После выборки зазора L шток 2 с помощью контактной поверхности, выполненной, в частности, на элементе 6 или тарелке 16, начинает перемещать шток 9, который перемещается в неподвижной направляющей его втулке 17, получая направление через шток 2 от неподвижной втулки 8, тем самым имея не одну, как в прототипе, а две направляющие поверхности.

Применение изобретения позволяет обеспечить более надежную работу сервомотора блока регулирующих клапанов, предупреждая возможные заклинивания штоков за счет увеличения их направляющих поверхностей в условиях требуемого открытия сначала нижнего, затем верхнего клапана и обеспечения, как в прототипе, исключения узла возвратной пружины в передаточной системе, через которую один из штоков сервомотора управляет верхним клапаном.

Источники информации

1. Патент РФ N 2135781, F 01 D 17/10, 1999 г.

2. Патент РФ N 2174607, F 01 D 17/20, 2001 г.

Изобретение относится к области турбостроения, в частности к сервомотору блока регулирующих клапанов паровой турбины, имеющей последовательность открытия клапанов - верхнего клапана за нижним и преимущественно высокие параметрами пара. Техническим результатом изобретения является предупреждение перекосов и заклинивания штоков сервомотора при обеспечении простоты настройки между контактными поверхностями его штоков и компенсации тепловых расширений, в результате повышается надежность работы сервомотора. Сервомотор блока регулирующих клапанов содержит два штока, первый из которых скреплен с поршнем, проходит через корпус сервомотора в его нижней части и непосредственно соединен со штоком нижнего клапана, второй шток жестко соединен с осью рычажной передачи и тарелкой, в полости слива корпуса контактные поверхности для взаимодействия штоков и концентрично установленные возвратные наружную и внутреннюю пружину соответственно первого и второго штоков. При этом второй шток выполнен полым, внутри него проходит первый шток, выходящий вместе с первым в верхней части корпуса, ось рычажной передачи размещена в сквозном пазу первого штока с зазором относительно паза для обеспечения взаимодействия штоков по контактным поверхностям и гарантированного закрытия клапанов. Данная конструкция сервомотора обеспечивает увеличение направляющих поверхностей штоков, что предупреждает перекосы и заклинивания штоков, повышает надежность работы сервомотора. При этом, как и в прототипе, обеспечено исключение расположения возвратной пружины в передаточной системе от второго указанного выше штока к верхнему клапану. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сервомотор блока регулирующих клапанов паровой турбины, содержащий два штока, первый из которых скреплен с поршнем, проходит через корпус сервомотора в его нижней части и непосредственно соединен со штоком нижнего клапана, второй шток жестко соединен с осью рычажной передачи и тарелкой, в полости слива корпуса контактные поверхности для взаимодействия штоков и концентрично установленные возвратные наружную и внутреннюю пружины соответственно первого и второго штоков, отличающийся тем, что второй шток выполнен полым, внутри него проходит первый шток, выходящий вместе с первым в верхней части корпуса, при этом ось рычажной передачи размещена в сквозном пазу первого штока с зазором относительно паза для обеспечения взаимодействия штоков по контактным поверхностям и гарантированного закрытия клапанов.2. Сервомотор по п.1, отличающийся тем, что поршень снабжен опорной тарелкой, которая жестко соединена с поршнем и имеет контактную поверхность для взаимодействия с контактной поверхностью на торце второго штока, при этом возвратная наружная пружина упирается в указанную опорную тарелку.