Регулирующий клапан паровой турбины
1. РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий корнус с седлом, в котором установлен подвижно соединенный со штоком основной клапан, состоящий из чащки и жестко соединенной с ней гайки, и разгрузочный клапан, размещенный внутри основного клапана, а между чащкой и гайкой установлено застопоренное кольцо, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения разгрузки от паровых усилий путем ограничения подвижности основного клапана относительно щтока, регулирующий клапан снабжен закрепленной в корпусе втулкой, последняя, шток и кольцо снабжены шлицами с винтовыми скосами, при этом винтовые скосы шлицев втулки и кольца расположены оппозитно. 2. К-тапан по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения регулирования положения втулки, под последней установлена дистанционная прокладка, а втулка закреплена в корпусе с возможностью поворота.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АBTOPCMOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3468261 24-07 (22) 09.07.82 (46) 23.12.83. Бюл. № 47 (72) В. Ф, Свиридов и М. М. Волынский (71) Харьковский филиал Центрального конструкторского бюро Главэнергоремонта (53) 621.165.546 (088.8) (56) 1. Соболев С. П. 11аровая турбина
К вЂ” 160 — 130 ХТГЗ. М., «Энергия», 1980, с. 72 — 75.
2. Тубянский Л, И., Френкель Л. Д. Паровые турбины высокого давления 1ИЗ. М.— .г1., Госэнергоиздат, 1956, с. 96 — 100. (54) (57) 1. РЕГУЛИРУЮШИИ КЛАПАН
ПАРОВОИ ТУРБИНЫ, содержащий корпус с седлом, в котором установлен подвижно соединенный со штоком основной клапан, состоящий из чашки и жестко соединенной
„„SU„„1062412 А
М511 F 01 D 1710; F 16 К 4700 с ней гайки, и разгрузочный клапан. размещенный внутри основного клапана, а между чашкой и гайкой установлено застопоренное кольцо, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения разгрузки от паровых усилий путем ограничения подвижности основного клапана относительно штока, регулирующий клапан снабжен закрепленной в корпусе втулкой, последняя, шток и кольцо снабжены шлицами с винтовыми скосами, при этом винтовые скосы шлицев втулки и кольца расположены оппозитно.
2. Клапан по и. 1, orëè÷àþè èéñÿ тем, что, с целью упрощения регулирования положения втулки, I103, последней установлена дистанционная прокладка, а втулка закреплена в корпусе с возможностью поворота.
1062412
Изоб;:е.:i ис отн< с))тся -: энер гс тике и может бы . : ) .<.110.",ьзова<но Ii стеме регулиpoBBI I<ß !) )1:OBI !х Ti рбll!1, 14)звестсн односе елш!ый рсг), 1 )рх,) ций клапан паровой турбины, содержа<ций:«)р пу. с седлом, установленный по оси кори са и подвижно соединенный со штоком, выполненны "1 заодно с разгрузочным клапаНо 1, основной клапан, состояш):й из чашки и жестко соедиi,o:-.ной с ней гайки, имеющей наружные I!Blip,IHã.я>опсие поверхности и раз- !и гру«)«ttylo камсру конической формы, ограниченную жестко соединенным с корпусом разгрузочным горшнем !1J.
Недостатком этого регулируоцсего клапана является возможность свободных персме!пений о=новного клапана (в пределах радиальнь х зазоров и осевого хода разгр)зочного клапана) под действием пульсаций потока, приводяцсих к поломкам IIITOка и интенсивному износу крепежных резьб и контактных поверхностей разгрузочного клапана, гайки, чашки, разгрузочного поршня.
Изве,, :ен также регулирующий клапан паровой турбины, содержаш,ий корпус с седлом, ь котором установлен подвижно соединенный .о штоком основной клапан, состоя- 25 щий из чашки и жестко соединенной с ней гайки, и разгрузочный клапан, размещенный внутри основного к,)анана,а между чашкой и гайкой ус) Hii<)«лено застопоренное кольцо (2J
Недостатками эг<н ) регулирукнцего клапана являются: возх!Ожность свободных пеОел1ен<си ий Осl ot) lt<)t <> к,! ШТОКа И ПОPI!I)I<. t>Ы."; КОЛЕ! „1!НТЕНСИВНОMV ИЗ— носу крснсж!1 х резьо. нори!Невых колец, опорных пояс,)хн<ктсй к<)лец в разгрузочном поршне контактных )оверхностей разгрузочного I,.".Hï!IIIH, чашки и направляющих поверхностей и, как следствие. к снижению надеж:) ости; >!ев<)з."!Ож!!Ость достижения полной разгрузки основного клапана от паровых усилий из-за его самопроизво !bitt lx смешений в паровом потоке и появление режима 45 автоколебаннй. Целью изобретения являеt<.H повышение надежности и увеличение разгрузки от i!аровых усилий путем ограничения подвижности основного клапана отноа<гельно штока, а также упрощение регулирования положения втулки. Указанная цель достигается тем, что ре1улирующий клапан паровой турбины, со:1ержащий корпус с седлом, ь котором установлен подви>кно соединенный со штоком основной I<. !анан, состоян<ий il3 HHIIIKH H же тко соединенной с ней гайки, и разгрузочный клапа, .-Н..„сtt;:, !!й внутри основнн 0 !<11!<1: . !и, а мейд> . л!и-. )H и ГQH> ;ста:-;:;;. Ио .)а.топоренн, к)льцо, "наб>,.;, закрепленной в ко(эп,".. втулкой, no0 1ри этом над втулкой установлена д)станционная прокладка, а втулка закре!!лена в корпусе с возможностью поворота На фиг. 1 показан клапан, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б — Б на фиг 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 —— верхняя часть клапана продольный разрез по втулке; на фиг. 6 —: ечение Г-Г на фиг. 5. Регулирующий к IBIIHII состоит из основного клапана, со,.тояшего из чашкH 1, на которую навинчена гайка 2 с цилиндрической расточкой 3 диаметра d, внутренними каналами 4 и двумя секторными шпонками 5, а последние выполнены с фаской 6, имеюшей угол с(1 — — 45 . В цилиндрическую расточку 3 гайки 2 входит разгрузочный поршень 7, выполненный заодно с неподвижной буксой 8,с надетыми на него снаружи поршневыми кольцами 9. В чашке 1 имеется разгрузочное отверстие 10, которое прикрыто разгрузочным клапаном 11, закрепленным при помощи гаек 12 и 13 и сто. порного винта 14 на конце штока 15. Между I àéêîé 2 и чашкой 1 установлено кольцо 16, которос стопорится от вращения цггифтом 17 и имеет отверстия 18 для прохода пара и четыре шлица 19. На верхних горцах шлицев 19 выполнены винтовые поверхности 20 с углом подъема <><, равным, например 45 . В нижней части штока 15 имеется бх рт 21 с переходом 22, выполненным в виде конуса с углом б > )кпк и на фаске 6 гайки 2) it обеспечивакнц .м центровку клапана на штоке 15 при L!0 гьo.,I» На бурте 21 имеется четыре н>лица 23, снабженные винтовыми поверхностями 20 с углом подьема <" (как H на поверхнос!H 20 шлицев 19). Чашка 1 в закрытом состоянии регулирукнцего клапана прижата ; се слу 24. Шток 15 клапана связан в верхней «асти с приводным механизмом (не показан) посредством рамки 25, втулки 26, насаженной на шток 15, прижимных колец 27, шайбы 28, гайки 29. Ниже втулки 26 на шток 15 насажена втулка 30, которая стопорится от проворачивания шпонкой 31. На втулке 30 выполнены четыре шлиц". 32 с винтовыми поверхностями 33 и с тем же у!лом подъема ot, что и для винтовых поверхностей 20. На корпусе 34 установлена неподвижная втулка 35 и дистанционная металлическая прокладка 36. На неподвижной втулке 35 выполнены четыре шлица 37 с винтовым;! 1>оверхностями 38 с тем же уг1062412 15 55 лом подъема с . Неподвижная втулка 35 крепится к корпусу 34 посредством своего фланца 39, имеющего овальные отверстия 40, и стопорится от проворачивания призонным штифтом 41. Боковые поверхности 42 и 43 шлицев 32 втулки 30 и шлицев 37 неподвижной втулки 35 и сопряженные поверхности 44 и 45 секторных шпонок 5 гайки 2 и разгрузочного поршня 7 napaллельны оси 46 клапана. Основной клапан имеет внутреннюю полость 47. Угол подьема контактирующих поверхностей винтовых поверхностей 20 шлицев 19 и 23 значительно больше угла трения этих поверхностей. Между винтовыми поверхностями 33 и 38 имеется зазор сГ, определяемый условиями обеспечения возможности свободной самоустановки основного клапана в седле 24. Диаметр d разгрузочного поршня 7 принимается равным посадочному диаметру d чашки 1 основного клапана. Перел посадкой гайка 2 опирается фаской 6 на переход 22 штока 15, между винтовыми поверхностями 20 шлицев 19 кольца 16 и шлицев 23 штока 15 имеется зазор á (не показан). Необходимая величина зазора Е (между винтовыми поверхностями 33 шлицев 32 штока 15 и винтовыми поверхностями 38 шлицев 37 неподвижной втулки 35) обеспечивается пригонкой толщины прокладки 36 при сборке регулирующего клапана. Регулируемый клапан работает следующим образом. При закрытом клапане усилие от приводного механизма через рамку 25, втулку 26, прижимные кольца 27 и гайку 29 передается штоку 15. Шток 15 упирается в разгрузочный клапан 11, который закрывает отверстие 10 чашки 1 и прижимает ее к седлу 24. При этом основной клапан и разгрузочный клапан 11 самоустанавливаются по седлу 24 и отверстию 10 чашки 1 благодаря наличию осевых и радиальных зазоров в местах соединения их со штоком 15. Винтовые поверхности 20 на шлицах 19 кольца 16 и шлицах 23 штока 15 не принимают участия в передаче усилия от штока 15 к разгрузочному клапану 11 и основному клапану, поскольку шлицы 23 на штоке 15 могут проскальзывать по шлицам 19 кольца 16, благодаря чему шток 15 проворачивается. Когда основной клапан и разгрузочный клапан 11 закрыты, свежий пар поступает между поршневыми кольцами 9 и гайкой 2. Поэтому во внутренней полости 47 создается почти полное давление свежего пара, которым основной клапан прижимается к седлу 24. Для открытия основного клапана приводным механизмом сначала перемещают вверх (в предечах хода h) шток 15 с разгрузочным клапаном 11, открывая отверстие 10 чашки 1. Дaвление пара во внутренней полости 47 основного клапана снижается до величины давления за клапаном, так как площадь зазоров, через которую продолжает поступать свежий Elap, существенно меньше плогцали разгрузочного отверстия 10 чашки 1. При этом винтовые поверхности 33 шлицев 32 штока 15 скользят по винтовым поверхностям 38 на шпицах 37 неподвижной втулки 35, благодаря чему шток 15 прововачивается вокруг своей оси. Одновременно винтовыс поверхности 20 шлицев 23 штока 15 неремещаются с постоянным зазором относительно винтовых поверхностей 20 на шлицах 19 кольца 16. Когда шток 5 вместе с разгрузочным клапаном 11 ш>л! имется на величину хода }1 разгрузо IHoi клапана !1, он упрется в фаску 6 гайки 2 оновного клапана и дальнейший подъем штока 15 приводит к отрыву чашки 1 от селла 24 (открытию основного клапана). После отрыва чашки 1 от седла 24 вращение штока 15 продолжается, но подъем:Eо относительно основного клапана прекра щается, поскольку клапан и шток 15 лв и жутся совместно. Вра щение основного клапана при этом предотвращается шпонками 5. Зазор Е, между винтовыми поверхностями 20 на шлицах 19 кольца 16 и шлицах 23 штока 15 начинает уменьшаться, и это продолжается ло тех пор, пока не прекратится вращение штока. Окончание вращения штока происходит в момент, когда винтовые поверхности 33 шлицев 32 штока 15 и винтовые поверхности 38 на шлицах 37 неподвижной втулки 35 выходят из зацепления. Начиная с этого момента и до полного открытия клапана шток не вращается и зазор между винтовыми поверхностями 20 на шлицах 19 кольца 16 и на шлицах 23 штока 15 не превосходит заданной величины. Шлицы 32 втулки 30 движутся при этом вдоль шлицев 37 неподвижной втулки 35, касаясь их боковых поверхностей 42 своими поверхностями 43. Одновременно секторные шпонки 5 гайки 2 скользят боковыми поверхностями 44 по боковым поверхностям 45 разгрузочного поршня 7. Самопроизвольный поворот штока 15 вокруг своей оси (оси клапана) 46 может происходить только в пределах заданного зазора. Этот зазор обеспечивается при сборке клапана путем соответствующей установки неподвижной втулки 85 за счет ее поворота вокруг оси 46 клапана. Возможность поворота неподвижной втулки 35 обеспечивается наличием в ней овальных отверстий 40. Выбранное положение неподвижной втулки 35 фиксируется призонным штифтом 41. В процессе подъема клапана конические поверхности фаски 6 гайки 2 и перехода 22 штока 15 находятся в контакте, 1062412 5 обе::.;ечивая центровку клапана. Зазор di р";i.ðåäåëëåTcÿ между тремя парами пояс:рхпостс й: винтовыми поверхностями 20 на шлицах 19 и шлицах 23; боковыми поверхностями 42 шлицев 37 неподвижной 5 втулки Зо и боковыми поверхностями 43 шлицев 32 штока 15; боковыми поверхностясли 44 секторных шпонок 5 гайки 2 и боковыми поверхностями 45 разгрузочного поршня 7. ! о При закрыпгии основной клапан из верхнего положения движется вниз (в сторону закрытия) приводным механизмом, воздействующим на шток 15. При этом шлицы 32 втулки 30 перемещаются вдоль шлицев 37 ! 5 неподвижной втулки 35, направляя шток 15 в его верхней части, а секторные шпонки 5 гайки 2 движутся в разгрузочном поршне 7, направляя основной клапан. При достижении чашкой 1 положения, близкого к полному закрытию клапана, боковые поверхности 43 шлицев 32 втулки 30 выходят из зацепления с боковыми поверхностями 42 шлицев 37 неподвижной втулки 35 и к моменту посадки чашки 1 на седло 24 между винтовыми поверхностями этих шлицев образуется зазор, равный (g-д;) . После посадки чашки 1 на седло 24 и прекращения, вследствие этого, передачи усилий на фаску 6 и переход 22 между ними образуется зазор. В конце продолжающегося движения вниз штока 15, между этими поверхностями образуется зазор h; зазордi между винтовыми поверхностями 20 шлицев !9 кольца 16 и шлицев 23 штока 15 после посадки основного клапана на седло 24 становится равным нулю. Одновременно зазор между винтовыми поверхностями 33 шлицев 32 штока 15 и винтовыми поверх35 ностями 38 шлицев 37 неподвижной втулки 35 возрастает до величины б. От момента посадки основного клапана и до посадки разгрузочного клапана 11 на свои посадочные поверхности движение штока 15 вниз про- 4g исходит при скольжении винтовых поверхностей 20 шлицев 23 штока 15 по винтовым поверхностям 20 шлицев 19 кольца 16 без силового воздействия и, таким образом, обеспечивается возможность самоустановки чашки 1 на седле 24. После посадки разгрузочного клапана 11 на посадочную поверхность в чашке 1 шток 15 упирается в разгрузочный клапан 11 и перестает вращаться. Тогда усилие на закрытие от приводного механизма, передаваемое через шток 15, воздействует на разгрузочный клапан 11 и через него на чашку 1. Разгрузочный клапан 11 самоустанавливается благодаря подвижному соединению его со штоком 15, осуществляемому за счет осевых и радиальных зазоров (1,5-2 мм), имеющихся между гайками 12 и 13 и штоком 15. Таким образом, предлагаемая конструкция регулиру.ющего клапана паровой турбины позволяет получить уменьшение допускаемых перемегцений (люфтов) и, следовательно амплитуды пульсаций и вибрации клапана относительно штока, а также штока, вызываемых нестабильностью потока, что приводит к значительному уменьшению ударных на грузок и фрикционного износа деталей клапана. Исключается также возможность самопроизвольных перемещений (потери устойчивости) и возникновения режима автоколебаний при работе клапана. Предлагаемый клапан обладает основным преимуществом неразгруженного клапана — отсутствием пульсаций основного клапана относительно штока — и, одновременно, обеспечивает возможность полной разгрузки клапана от осевых усилий в момент открытия, что существенно снижает напряжения в штоке и позволяет сократить размеры сервомоторов, управляющих клапанами, уменьшить расход энергии на их привод, сократить расход рабочей жидкости, уменьшить размеры насосов, баков рабочей жидкости и т. д. Указанные преимущества особенно существенны для систем регулирования турбин энергоблоков большой мощности, у которых паровые усилия на регулирующих клапанах весьма высоки. Снижение силовых нагрузок на регулирующих клапанах расширяет также возможность применения электрических устройств для их привода вместо гидравлических сервомоторов. 1062412 1062412 ::062412 (.оставитель В. Гуторов Редактор В. Иванова Тгкред И. Берес Корректор М. Шарошн Заказ 10181/35 1ираж 535 1 . ли гное ВНИИПИ Государственного комитета (.(1 Р по делам изобретений и открытий!! 3035, Москва, Ж---35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
