Клапан Советский патент 1985 года по МПК F16K1/06 F01D17/10 

Изобретение относится к турбиностроению и арматуростроению и может быть использовано в качестве органа регулирования и защиты в системах парораспределения энергетических турбин и в маневровых устройствах судовых турбомашин. Известен клапан, содержащий чашу с цилиндрическим стаканом, внутри которого имеется разгрузочная полость, а на буксе выполнено уплотнение в виде компрессионных колец, перекрывающих указанную полость 1 . Недостатками данного клапана являются дополнительные гидравлические потери за счет вихревых течений вокруг его тела и щирокополосный виброакустический шум при опускании клапана на опорную поверхность штока. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, содержащее обечайку со сквозными проходами, чащу с посадочным местом, цилиндрический стакан с разгрузочной полостью, установленный с зазором относительно обечайки с возможностью перемещения вдоль неподвижного уплотнения, перекрывающего указанную полость и установленного с зазором относительно цилиндрического стакана 2. Однако наличие проницаемой стенки на пути течения рабочего тела на значительном удалении от тела клапана вызывает значительные потери давления, а принятые размеры сквозных проходов создают значительный виброакустический шум. Цель изобретения - снижение гидравлических потерь и виброакустического шума. Указанная цель достигается тем, что в клапане, содержащем обечайку со сквозными проходами, чашу с посадочным местом, цилиндрический стакан с разгрузочной полостью, установленный с зазором относительно обечайки с.возможностью перемещения вдоль неподвижного уплотнения, перекрывающего указанную полость и установленного с зазором относительно цилиидрического стакана, сквозные проходы по поверхности обечайки расположены равномерно, занимают 0,1-0,4 ее площади и выполнены с наименьщим характерным размером, равным 0,02-0,05 диаметра посадочного места чащи, на внешней стороне цилиндрического стакана напротив сквозных проходов обечайки выполнены кольцевые каналы в количестве не менее пяти с радиальным сечением каждого, равным 0,2- 0,3 суммарной площади сквозных проходов обечайки, неподвижное уплотнение образовано по крайней мере пятью кольцевыми канавками площадью радиального сечения каждой не менее половины нлощади кольцевого зазора между гребнями перегородок кольцевых канавок и внутренней поверхностью цилиндрического стакана, причем радиальный размер этого зазора равен 0,001- 0,002 диаметра посадочного места чащи, а радиальный размер зазора между наружной поверхностью цилиндрического стакана и обечайкой выполнен в 1,5-2 раза больщим. На чертеже показано устройство, общий вид в разрезе. Клапан имеет проницаемую обечайку 1 со сквозными проходами 2 на боковой поверхности. Аксиально обечайке 1 с возможностью продольного перемещения установлено тело клапана, состоящее из чащи 3 с посадочным местом 4 на ней, диаметр которого DO, и цилиндрического стакана 5 с разгрузочной полостью 6 внутри него. Уплотнение разгрузочной полости 6 выполнено на буксе 7 в виде съемной втулки 8. Кольцевые каналы 9 на цилиндрическом стакане 5 и кольцевые канавки 10 на уплотняющей втулке 8 сделаны в количестве не менее пяти щтук, причем радиальный зазор п между гребнями стенок, разделяющих канавки 10, и внутренней поверхностью цилиндрического стакана 5 имеет оптимальный размер (0,001-0,002) Dt, а радиальный зазор m между гребнями стенок, разделяющими каналы 9, и внутренней поверхностью обечайки 1 имеет оптимальный размер (1,5-2) п. Наименьший характерный размер d сквозных проходов 2 выполнен равным (0,02- 0,05) D«. Площадь радиального сечения каждого канала 9 (площадь в плоскости чертежа) равна (0,2-0,3) от суммарной площади сквозных проходов 2, находящихся на поверхности К обечайки 1, расположенной напротив данного канала. Площадь радиального сечения каждой канавки 10 составляет не менее половины площади кольцевого зазора щириною. п между уплотнением 8 и стаканом 5. На чертеже устройство изображено в рабочем положении: разгрузочный клапан полностью открыт, тело клапана поднято над седлом. Устройство работает следующим образом. При подъеме щтока н жестко связанного с ним вспомогательного разгрузочного клапана осуществляется переток рабочего тела из разгрузочной полости 6 под клапан (чащу 3). Через уплотнительную втулку 8 происходит приток дросселированного на последовательной системе канавок 10 рабочего тела в разгрузочную полость бив ней устанавливается постоянное избыточное давление прижимающее тело клапана к заплечикам щтока и вспомогательного разгрузочного клапана. При дальнейшем подъеме штока происходит отрыв тела клапана (чаши 3) от седла и приведение клапана в рабочее положение. Давление в разгрузочной полости 6 изменится незначительно, так как через уплотнительную систему кольцевых канавок будет осуществляться кри-. тический расход рабочего тела. Близким к критическому будет на всех подъемах тела клапана и расход рабочего тела через вспомогательный разгрузочный клапан в чаше 3. Размеры зазоров п на уплотнении 8 и канавок 10 отвечают условию достижения примерно постоянного давления в разгрузочной полости 6 и однонаправленности силового нагружения тела клапана «на закрыНа всех подъемах клапана по системе сквозных проходов и вдоль кольцевых каналов 9 происходят перетоки рабочего тела вокруг рабочего тела из зон повышенного давления (например, возникающих на стороне подвода пара) в зоны пониженного давления (на противоположной подводу стороне) и происходит снижение интенсивноети вихревого течения в клапанной коробке. Малый радиальный зазор m между гребними стенок каналов 8 и обечайкой 1 ограничивает до минимума осевые перетоки рабочего тела (вдоль продольной оси клапана) , таким образом, наддув пространства над стаканом 5 внутри обечайки 1 (и разгрузоч ой полости 6) происходит в основном через свободные (незатененные стаканом 5) сквозные проходы 2. Размер сквозных проходов 2 является функцией размеров клапана и параметров рабочего тела и найден как относительная величина посадочного диаметра Од. При этом меньшие значения размера сквозных проходов 2(d 0,02Ои) из предлагаемого диапазона дают более ощутимый эффект шумоуглушения, но в таких проходах проявляется негативное свойство узких каналов - склонность к солевому заносу, а при больших размерах проходов 2(d 0,05D) уменьшается эффект шумоглушения, но сохраняются минимальными потери давления в клапане. За пределами диапазона размеров проходов 2 (с1 (0,02-0,05)0; появляются избыточные нагрузки на штоке при ,05Dn (т.е. происходит его перегрузка и может прбизойти статический обрыв клапана. Выполнение сквозных проходов 2 общей площадью 0,1-0,4 от площади боковой поверхности обечайки 1 обеспечивает эффект наддува, силовое замыкание клапана на щток и жесткость конструкции обечайки 1. Технико-экономическая эффективность устройства заключается в том, что позволяет снизить гидравлические потери в органах паровыпуска высокого давления, возникает возможность выработки дополнительной мощности на паротурбинных установках. Кроме того, обеспечивается значительное снижение интегрального уровня виброакустических излучений в окружающую среду, что повышает вибрационную надежность органов парораспределения в целом и создает комфорт на рабочих местах при обслуживании турбоустановок.

КЛАПАН, содержащий обечайку со сквозными проходами, чашу с посадочным местом, цилиндрический стакан с разгрузочной полостью, установленный с зазором относительно обечайки с возможностью перемещения вдоль неподвижного уплотнения, перекрывающего указанную полость и установленного с зазором относительно цилиндрического стакана, отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлических потерь и виброакустического щума, в нем сквозные проходы по поверхности обечайки расположены равномерно, занимают 0,1-0,4 ее площади и выполнены с наименьшим характерным размером, равным 0,02-0,05 диаметра посадочного места чаши, на внешней стороне цилиндрического стакана напротив сквозных проходов обечайки выполнены кольцевые каналы в количестве не менее пяти с радиальным сечением каждого, равным ,3 суммарной площади сквозных проходов обечайки, неподвижное уплотнение образовано по крайней мере пятью кольцевыми канавками площадью радиального сечения каждой не менее половины площади кольцевого зазора между гребнями перегородок кольцевых канавок и внутренней поверхностью цилиндрического стакана, причем радиальный размер этого зазора равен 0,001-0,002 диаметра посадочного места чащи, а радиальный размер зазора между наружной поверхностью цилиндрического стакана и обечайкой выполнен в 1,5-2 раза большим. сл ( сл