Регулирующий клапан паровой турбины Советский патент 1986 года по МПК F01D17/14 F16K47/04 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в устройствах парораспределе ния турбин преимущественно высокого давления, например, в регулирующих клапанах разгруженного типа. Известен регулирующий клапан пар вой турбины разгруженного типа без поршневых колец между направляющей шток буксой и корпусом, выполненным заодно с чашкой клапана. Недостатком этого клапана является то, что он не обеспечивает зна чительного уменьшения осевой и попе речной вибрации клапана, в результа те чего на штоке могут появляться усталостные трещины, приводящие к обрывам штока. Известен также регулирующий клапан паровой турбины, содержащий кор пус, между которым и буксой установ лены поршневые кольца, чашку и шток с разгрузочным клапаном. В целях предохранения рабочих поверхностей деталей поршневого сое динения, а именно .корпуса клапана, поршневых колец и буксы, трзга иеся поверхности последних упрочняются азотированием на глубину 0,3... 0,5 мм для придания им повьппенной... твердости. Однако азотирование указанных де талей не достигает своей цели, так как при работе клапана в паре высоких параметров возобновляется диффузионный процесс распространения азота по всему объему металла деталей. В результате рабочие поверхности деталей, особенно корпуса и буксы клапана, как обладающие относ тельно большой металлоемкостью, тер ют приданную им при изготовлении повышенную твердость, что приводит ускоренному их износу и надирам в местах контакта с поршневыми кольца ми. Кроме того, кольца, у которых объем металла незначительный, меньш подвергаются разупрочнению от азоти рования, вследствие чего выполняют функцию режущего инструмента для разупрочненного материала корпуса и буксы. Указанное явление приводит к зна чительным износам рабочих поверхнос тей корпуса и кольцевых канавок бук сы,что в свою очередь вызывает дефор мацию и износ поршневых колец, в результате чего нарушается нормаль43 2 ная работа клапана. Клапан теряет свою подвижность, застопоривается и зависает в поршневом соединении, что приводит к обрыву штока клапана. Целью изобретения является повышение надежности работы регулирующего клапана за счет уменьшения износа контактирующих поверхностей буксы, корпуса и поршневых колец. Указанная цель достигается тем, что в регулирующем клапане паровой турбины, содержащем корпус, между которым и буксой установлены поршневые кольца, чашку и шток с разгрузочным клапаном, клапан.снабжен втулкой, размещенной между корпусом и буксой и контактирующей по внутренней поверхности, покрытой слоем химникеля, с поршневыми кольцами, которые выполнены сырыми и разгруженными, например с кольцевой канавкой, полость которой сообщена радиальными отверстиями с зазором между внутренней поверхностью кольца и буксой. На фиг.1 изображен предлагаемый клапан, общий вид, на фиг.2 - поршневое соединение клапана. Регулирующий клапан содержит корпуЪ 1, соединенный с чашкой 2 клапана, буксу 3, направляющую шток 4 с разгрузочным клапаном 5. Между корпусом 1 и буксой 3 установлены поршневые кольца 6 для уплотнения разгрузочной камеры 7 клапана. Поршневые кольца 6 выполнены из нержавеющей стали сырыми, т.е. без по-., верхностного упрочнения азотированием. Поршневые кольца 6 разгружены с помощью кольцевой канавки 8 и радиальных сквозных отверстий 9. В корпусе 1 клапана в районе расположения поршневых колец 6 между корпусом 1 и буксой, установлена втулка 10, у которой внутренняя цилиндрическая поверхность контактирует, с поршневыми кольцами 6 и покрыта химникеля. Промежуточное кольцо 11 между поршневыми кольцами 6, гайка 12 и стопорное кольцо 13 являются съемными деталями буксы 3, которые служат для облегч;ения и обеспечения качественной (исключающей деформации колец) сборки и разборки порпшевых колец 6 на буксе 3. Промежуточное кольцо 11 и гайка 12, как и букса 3, упрочняются при изготовлении азотированием. Кольцев канавка 8 делит поршневое кольцо 6 на верхний и нижний пояски 14 и 15. В целях большей разгрузки верхний поясок 14 выполнен больше нижнего, например, в два раза. Полость канавки 8 сообщена .с зазором 16 между внутренней поверхностью 17 поршневого кольца 6 и бук сой 3. Регулирующий клапан паровой турб ны работает следующим образом. Сначала открывается разгрузочный клапан 5 на величину его хода внут1ри чашки 2, после упора которого в корпусе 1 начинает подниматься основной клапан, при этом втулка 10 перемещается вместе с корпусом 1 и чашкой 2 клапана относительно бук сы 3 и поршневых колец 6. При открытом разгрузочном клапане 5 разгрузочная камера 7 основного клапана становится разгруженной. Свежий пар из паровой коробки клапана (не показана) устремляется меж ду втулкой 10 и буксой 3 и заполняет зазоры 16 между кольцом 6 и буксой 3. Через радиальные отверстия 9 ;пар проходит в кольцевую канавку 8, в которой устанавливается давление, равное давлению в Коробке клапана. При этом верхний поясок 14 поршневого кольца 6 по высоте до кольцевой канавки 8. разгружается от внутреннего распорного давления, которо действует только на нижний поясок 15 поршневого кольца 6, отделенного кольцевой канавкой 8 от верхнего пояска 14. Между поршневым 6 и промежуточным 11 кольцами, между втулкой 10 и нижним пояском 15 поршневого кольца 6 пар проникает к следующему поршневому кольцу 6, где устанавливается половинное давление между давлением свежего пара и давлением в разгруженной камере 7. В следующем поршневом кольце 6 происходит аналогичный процесс его разгрузки, и оба поршневых кольца 6 передают на втулку 10 одинаковые паровые усилия только через нижние свои пояски 15. Верхние разгруженные пояски 14 колец 6 из-за большого момента сопротивления сечения колец 6 уменьшают распорное паровое усилие на нижние пояски 15, в результате чего контактное усилие нижних поясков 15 на втулку 10 значительно понижается. Пониженное контактное давление разгруженных поршневых колец положительно отражается на состоянии рабочих поверхностей втулки и колец, значительно увеличивает ресурс нормальной работы, особенно при работе неупрочненного металла колец по высокотвердому слою химникеля на втулке. Выполнение из указанньпс материалов втулки и конец обеспечивает хорошую их приработку, исключающую повреждение и износ контактирующих рабочих поверхностей буксы, корпуса и поршневых колец, что существенно повьш1ает надежность работы регулируюего клапана разгруженного типа.

РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий корпус, между которым и буксой установлены поршневые кольца, чашку и шток с разгрузочным Клапаном, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения изно