СЕРВОМОТОР БЛОКА РЕГУЛИРУЮЩИХ КЛАПАНОВ ТУРБИНЫ Российский патент 2006 года по МПК F01D17/20 

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 непосредственно на паровпуске 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 такая конструкция сервомотора не предназначена для обеспечения открытия сначала верхнего регулирующего клапана, затем нижнего регулирующего клапана. Кроме того, 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 размещены 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 штока сервомотора к штоку верхнего клапана, что упрощает настройку расстояния между контактными поверхностями элементов штока (в прототипе поршня и тарелки) и вместе с тем обеспечивает требуемую компенсацию тепловых расширений. Указанный технический результат положительно влияет на надежность работы привода блока клапанов.

Однако прототип имеет следующие недостатки: недостаточная величина направляющих поверхностей у штока сервомотора, 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. При этом прототип не предназначен для обеспечения открытия сначала верхнего клапана, а затем нижнего.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание сервомотора блока регулирующих клапанов, который обеспечивал бы заданную последовательность открытия сначала верхнего клапана, а затем нижнего клапана и при этом обеспечивал повышение надежности работы сервомотора, исключение возвратной пружины в передаточной системе от второго штока сервомотора к верхнему клапану.

Техническим результатом изобретения является предупреждение перекосов заклинивания штоков сервомотора при обеспечении простоты настройки между контактными поверхностями, служащими для взаимодействия штоков и компенсации тепловых расширений в условиях последовательности открытия сначала верхнего клапана, затем нижнего клапана.

Этот технический результат обеспечивается в сервомоторе блока регулирующих клапанов паровой турбины, содержащем два штока, первый из которых проходит через корпус сервомотора в его нижней части и непосредственно соединен со штоком нижнего клапана, второй шток жестко соединен с осью рычажной передачи, связанной со штоком верхнего клапана, в полости слива корпуса концентрично установленные возвратные наружную и внутреннюю пружины, опертые соответственно в поршень сервомотора, и противостоящую ему тарелку отличающийся тем, что второй шток выполнен полым, внутри него проходит первый шток, выходящий вместе со вторым в верхней части корпуса, полый шток соединен с поршнем сервомотора, на первом штоке в сливной полости установлена посредством шпонки тарелка с обеспечением взаимодействия поршня с тарелкой, при этом ось рычажной передачи размещена в сквозном пазу первого штока с зазором относительно паза с обеспечением взаимодействия штоков и гарантированного закрытия клапанов, полый шток имеет противолежащие прорези в месте установки тарелки для обеспечения вертикального перемещения первого штока.

Размещение штока, связанного непосредственно со штоком нижнего клапана, внутри штока, связанного с рычажной передачей для привода верхнего клапана, выполнение заявленным образом соединения штоков с осью рычажной передачи, а также размещение поршня сервомотора на штоке, жестко связанном с осью рычажной передачи, а тарелки - на штоке сервомотора, связанном со штоком нижнего клапана, обеспечивают заданную очередность открытия нижнего клапана после верхнего клапана и передачу штоками друг на друга направлений от неподвижных, разнесенных по концам корпуса сервомотора элементов. Последнее увеличивает количество направляющих поверхностей у штоков сервомотора в сравнении с известными аналогичными устройствами, что предупреждает перекосы и заклинивания штоков, повышает надежность работы сервомотора.

Для упрощения технологии изготовления целесообразно, чтобы поршень сервомотора имел опорную тарелку, которая жестко соединена с ним и имеет контактную поверхность для взаимодействия через шпонку с тарелкой первого 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. Надо отметить, что увеличение направляющих поверхностей указанным в предлагаемой конструкции образом не сказывается на габаритных размерах сервомотора и сложности конструкции.

Сущность изобретения поясняется следующими 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 блока регулирующих клапанов содержит в корпусе 1 полый шток 2 с закрепленным на нем поршнем 3 сервомотора, разделяющим корпус на сливную 4 и напорную 5 камеры. Наружная возвратная пружина 6 упирается в поршень 3. Для упрощения технологии изготовления поршня 3 путем уменьшения его высоты и упрощения формы поршень может иметь опорную тарелку 7, жестко соединенную с ним, размещенную в сливной полости 4. В этом случае возвратная наружная пружина 6 упирается в тарелку 7. Шток 2 выходит в верхней части корпуса 1 через неподвижную направляющую втулку 8. В верхней части штока 2 жестко закреплена ось 9 рычажной передачи 10, через которую шток 2 связан со штоком 11 верхнего клапана 12.

Другой цельный шток 13 сервомотора проходит через неподвижную направляющую втулку 14 в нижней части корпуса 1 и через полый шток 2 выходит вместе со штоком 2 в верхней части корпуса 1. Шток 13 непосредственно связан через шаровое соединение 15 со штоком 16 нижнего регулирующего клапана 17. В зоне сливной полости 4 в паз штока 13 встроена шпонка 18 и пластина 20. Тарелка 19 установлена на шпонке 18 и зафиксирована в радиальном направлении пластиной 20. Полый шток 2 имеет противолежащие сквозные прорези 21 для размещения шпонки 18 и свободного перемещения штока 13 сервомотора.

Поршень 3 штока 2 и тарелка 19 штока 13 взаимодействуют посредством контакта со шпонкой 18 кольцевого элемента 22, фиксирующего поршень 3 на штоке 2, или опорной тарелки 7 (при выполнении поршня с тарелкой), при этом контактные поверхности указанных элементов, обеспечивающие взаимодействие штоков 2, 13 размещены на расстоянии "L", определяемом заданной задержкой в требуемой последовательности открытия верхнего 12, затем нижнего 17 клапанов.

Ось 9 рычажной передачи 10 проходит через сквозной паз 23 в верхней части штока 13 с зазором по периметру паза 23. При этом величина осевого зазора b над осью 9 выполнена больше расстояния "L" для обеспечения гарантированного взаимодействия указанных контактных поверхностей, а величина осевого зазора d под осью 9 определяется величиной гарантированного закрытия верхнего клапана 17. Возвратная внутренняя пружина 24 оперта в тарелку 19 штока 13.

Сервомотор блока регулирующих клапанов работает следующим образом. При открытии клапанов в камеру 5 поступает напорное давление и подъемом полого штока 2 через рычажную передачу 10 открывает верхний клапан 12 до его эффективного значения. При этом шток 2 перемещается в направляющей втулке 8 и через шток 13 получает направление от втулки 14, тем самым имея две направляющие поверхности в отличие от прототипа.

При выборке указанного зазора "L" полый шток 2 с помощью контактной поверхности опорной тарелки 7 через шпонку 18 начинает перемещать размещенный в нем шток 13, который перемещается в направляющей втулке 14. При этом, перемещаясь вместе со штоком 2, шток 13 получает направление от неподвижной втулки 8, тем самым имея две направляющие поверхности в отличие от прототипа.

Предлагаемая конструкция сервомотора блока регулирующих клапанов обеспечивает более надежную работу блока регулирующих клапанов, исключая возможные заклинивания штоков ввиду увеличения направляющих поверхностей для штоков сервомотора, обеспечивает заданную очередность открытия регулирующих клапанов: первым открывается верхний регулирующий клапан, вторым - нижний регулирующий клапан. Одновременно сохраняется, как в прототипе, простота настройки между контактными поверхностями, обеспечивающими взаимодействие штоков сервомотора, и компенсация тепловых расширений.

Источники информации

1. Патент РФ № 2135781, F 01 D 17/10, 1999 г.

2. Патент РФ № 2174607, F 01 D 17/20, 2001 г.

Изобретение относится к области турбостроения, в частности к сервомотору блока регулирующих клапанов паровой турбины, имеющей преимущественно высокие параметры пара и очередность открытия клапанов: первым открывается верхний клапан, вторым - нижний клапан. Сервомотор блока регулирующих клапанов паровой турбины содержит два штока, первый из которых проходит через корпус сервомотора в его нижней части и непосредственно соединен со штоком нижнего клапана, второй шток жестко соединен с осью рычажной передачи, связанной со штоком верхнего клапана, в полости слива корпуса контактные поверхности для взаимодействия штоков и концентрично установленные возвратные наружную и внутреннюю пружины, опертые соответственно в поршень сервомотора и противостоящую ему тарелку. При этом второй шток выполнен полым, внутри него проходит первый шток, выходящий вместе с первым в верхней части корпуса полый шток соединен с поршнем сервомотора, на первом штоке в сливной полости установлена посредством шпонки тарелка с возможностью взаимодействия поршня с тарелкой через шпонку, при этом ось рычажной передачи размещена в сквозном пазу первого штока с зазором относительно паза с обеспечением взаимодействия штоков по контактным поверхностям и гарантированного закрытия клапанов, полый шток имеет противолежащие прорези в месте установки тарелки для обеспечения вертикального перемещения первого штока. Предлагаемая конструкция сервомотора блока регулирующих клапанов обеспечивает более надежную работу блока регулирующих клапанов, исключая возможные заклинивания штоков ввиду увеличения направляющих поверхностей для штоков сервомотора, обеспечивает заданную очередность открытия регулирующих клапанов: первым открывается верхний регулирующий клапан, вторым - нижний регулирующий клапан. Одновременно сохраняется, как в прототипе, простота настройки между контактными поверхностями, обеспечивающими взаимодействие штоков сервомотора, и компенсация тепловых расширений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сервомотор блока регулирующих клапанов паровой турбины, содержащий два штока, первый из которых проходит через корпус сервомотора в его нижней части и непосредственно соединен со штоком нижнего клапана, второй шток жестко соединен с осью рычажной передачи, связанной со штоком верхнего клапана, в полости слива корпуса концентрично установленные возвратные наружную и внутреннюю пружины, опертые соответственно в поршень сервомотора и противостоящую ему тарелку, отличающийся тем, что второй шток выполнен полым, внутри него проходит первый шток, выходящий вместе со вторым в верхней части корпуса, полый шток соединен с поршнем сервомотора, на первом штоке в сливной полости установлена посредством шпонки тарелка с обеспечением взаимодействия поршня с тарелкой, при этом ось рычажной передачи размещена в сквозном пазу первого штока с зазором относительно паза с обеспечением взаимодействия штоков и гарантированного закрытия клапанов, полый шток имеет противолежащие прорези в месте установки тарелки для обеспечения вертикального перемещения первого штока.2. Сервомотор по п.1, отличающийся тем, что поршень сервомотора снабжен опорной тарелкой, которая жестко соединена с ним и имеет контактную поверхность для взаимодействия через шпонку с тарелкой первого штока, при этом возвратная наружная пружина упирается в указанную опорную тарелку.