F01D17 / 10 - кінцеві виконавчі механізми (клапани взагалі F16K)
Власники патенту RU 2436006:
ЗАТ "Центральний конструкторсько-технологічний інститут арматуробудування" (ЗАТ "ЦКТІ") (RU)
Винахід відноситься до області енергетичного машинобудування і призначений в якості регулюючого клапана для використання, наприклад, в пристроях управління паровпуска парових турбін. Розвантажений регулюючий клапан, переважно, для парових турбін складається з клапанної коробки, чаші клапана, штока регулюючого клапана, пов'язаного з клапаном, сідла розвантажувального клапана, сідла основного клапана, захисного склянки, системи ущільнення і спеціальної муфти. Остання пов'язує шток клапана зі штоком сервомотора. Розвантажувальний клапан виконаний поворотним. Винахід направлено на забезпечення високої якості процесу регулювання пропуску пари в турбіну за рахунок виключення можливості вільних осьових переміщень розвантаженого регулюючого клапана щодо сідла. 1 з.п. ф-ли, 5 мул.
Винахід відноситься до області енергетичного машинобудування і, зокрема, до парових турбін.
Клапан працює наступним чином. При підйомі штоком 4 розвантажувального клапана 3 внутрішня порожнину I клапана сполучається з простором II за клапаном і тиск в зазначених порожнинах вирівнюється, тому що поршневі кільця 6 перешкоджають протікання пара з клапанної коробки 1 у внутрішню порожнину I основного клапана. В цьому випадку для подальшого підйому клапана необхідно зусилля, яке визначається по співвідношенню:
де Dп - діаметр посадки клапана 2 на сідло 3, Dупл - діаметр розташування ущільнювачів поршневих кілець 6, а Р0 - тиск пара в клапанної коробці. Змінюючи діаметри Dп і Dупл. можна в широкому діапазоні змінювати величину зусилля на штоку 4, необхідну для переміщення клапана.
Основний недолік цього клапана полягає в тому, що при повному відкритті клапана сила, що притискає чашу основного клапана до голівці розвантажувального клапана, виявляється дуже маленькою, а величина пульсацій тиску в потоці за клапаном - дуже високою. В результаті під дією пульсуючих динамічних сил, обумовлених пульсаціями тиску в потоці, клапан втрачає осьову стійкість і розвиваються автоколебания з переміщенням чаші клапана 1 в межах вільного ходу розвантажувального клапана 3, що в кінцевому рахунку призводить до руйнування штока.
Для запобігання даного недоліку в конструкції, наведеної на фіг.2 [1], використовується проточна парова подгрузка. Її суть полягає в тому, що починаючи з певного підйому вікна 7 склянки 8 збігаються з отворами 9 на циліндричній частині основного клапана 10 і всередину клапана надходить додаткова кількість пара, за рахунок чого підвищується внутрішній тиск, зростає сила, що притискає вільно висить клапан до голівки 11 штока 4.
Основний недолік цього рішення полягає в змішуванні за клапаном основного потоку з вторинним, що проходить через внутрішню частину клапана.
В результаті такого змішування сильно зростають пульсації тиску в потоці за клапаном, викликаючи не тільки додаткові втрати, а й негативно позначаються на динамічній надійності соплового апарату регулюючого щабля парової турбіни.
Цей недолік відсутній у конструкції розвантаженого регулюючого клапана, наведеного на Фіг.3 [1]. В даному випадку система розвантаження клапана відокремлена від простору за клапаном профільованим обводом 12, поверхня якого містить кілька рядів отворів перфорації 13, рівномірно розподіляє потік, що проходить через систему розвантаження, за основним клапанного каналу.
Для запобігання мимовільного осьового переміщення чаші клапана в межах вільного ходу розвантажувального клапана при великих відкриттях основного клапана конусна втулка 14 перекриває доступ пара до системи розвантаження (ліва частина Фіг.3), і таким чином здійснюється беспроточная подгрузка клапана паровим зусиллям.
Розглянутий клапан вирішує і проблему гідравлічного опору: на повному відкритті перепад тиску на ньому не перевищує 1,5 ÷ 2% від початкового тиску пара Р0. При високих початкових параметрах пари абсолютний перепад тиску виявляється досить високим (3 ÷ 6 бар).
Однак при порівняно низькому початковому тиску абсолютний перепад тисків знижується до 1 ÷ 1,5 бар, що характерно для турбін атомних електростанцій, де початковий тиск пара знаходиться на рівні 60 ÷ 65 бар. В цьому випадку сила притиснення чаші клапана до голівці штока навіть при великих посадочних діаметрах (Dп> 400 мм) не перевищує 5 ÷ 8 кН. Відповідно, при наявності в потоці навіть відносно невеликих пульсацій тисків не виключається можливість неконтрольованих осьових переміщень чаші клапана щодо сідла.
Завданням винаходу є забезпечення високої якості процесу регулювання пропуску пари в турбіну за рахунок виключення можливості вільних осьових переміщень розвантаженого регулюючого клапана щодо сідла.
Технічний результат винаходу досягається тим, що у відомому розвантаженому регулюючомуклапані, переважно, для парових турбін, що складається з клапанної коробки, чаші клапана, штока регулюючого клапана, пов'язаного з клапаном, сідла розвантажувального клапана, сідла основного клапана, захисного склянки, системи ущільнення, спеціальної муфти, що зв'язує шток клапана зі штоком сервомотора, розвантажувальний клапан виконаний поворотним.
Крім цього в розвантаженому регулюючомуклапані муфта виконана гвинтовий.
Суть винаходу пояснюється кресленнями, де
на фіг.1 зображений стандартний розвантажений клапан [1];
на фіг.2 - розвантажений клапан з проточною підвантаженням осьовим зусиллям;
на Фіг.3 - розвантажений клапан з беспроточной підвантаженням осьовим зусиллям;
на фіг.4 - розвантажений клапан з поворотним розвантажувальним клапаном;
на фіг.5 - поворотна муфта.
Пропонований клапан зображений на фіг.4. В даному випадку використана конструкція клапана з беспроточной навантаженням його паровим зусиллям на великих підйомах (як на Фіг.3), але розвантажувальний клапан 15 виконаний поворотним, наприклад, у вигляді чотирьох секторів, які перекривають секторні отвори в сідлі.
Для приводу клапана використовується спеціальна гвинтова муфта (фіг.5), що складається з корпусу 16, пов'язаного з одного боку зі штоком 17 приводного сервомотора, а з іншого боку через поворотну втулку 18 з штоком 4 регулюючого клапана. Поворотна втулка 18 з'єднується з корпусом 16 спеціальними болтами 19, на циліндричні частини яких насаджені ролики 20. На поверхні корпусу 16 виконана гвинтова проріз з кутом підйому 45 °, всередину якої входять ролики 20.
У відкриту частину корпуса 16 ввернута обмежувальна гайка 21.
Пропонований клапан працює наступним чином.
При включенні сервомотора його шток 17 (фіг.5) піднімає корпус 16 муфти. При цьому ролики 20, переміщаючись по гвинтової поверхні корпусу 16, повертають втулку 18 і пов'язаний з нею шток 4 клапана. При цьому відбувається і поворот розвантажувального клапана 15 (фіг.4), забезпечуючи тим самим з'єднання внутрішньої порожнини I (фіг.4) основного клапана з простором II за ним і різке зниження сили, необхідної для підйому основного клапана.
Поступальний рух штока розвантажувального клапана починається з моменту упору торцевої частини втулки 18 (фіг.5) в обмежувач повороту 21.
Основна перевага даного клапана в порівнянні з усіма існуючими розвантаженими клапанами полягає в тому, що тут основний клапан пов'язаний зі штоком практично без осьового зазору і його положення при будь-яких навантаженнях виявляється чітко фіксованим в просторі, забезпечуючи високу якість процесу регулювання пропуску пари в турбіну.
1. розвантажені регулюючий клапан, переважно, для парових турбін, що складається з клапанної коробки, чаші клапана, штока регулюючого клапана, пов'язаного з клапаном, сідла розвантажувального клапана, сідла основного клапана, захисного склянки, системи ущільнення, спеціальної муфти, що зв'язує шток клапана зі штоком сервомотора, що відрізняється тим, що розвантажувальний клапан виконаний поворотним.
2. розвантажені регулюючий клапан по п.1, що відрізняється тим, що муфта клапана виконана гвинтовий.