Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2743873C2 - Balanced rotary control valve - Google Patents

Balanced rotary control valve Download PDF

Info

Publication number
RU2743873C2
RU2743873C2 RU2017147011A RU2017147011A RU2743873C2 RU 2743873 C2 RU2743873 C2 RU 2743873C2 RU 2017147011 A RU2017147011 A RU 2017147011A RU 2017147011 A RU2017147011 A RU 2017147011A RU 2743873 C2 RU2743873 C2 RU 2743873C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
windows
steam
diffuser
rod
Prior art date
Application number
RU2017147011A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017147011A (en
RU2017147011A3 (en
Inventor
Аркадий Ефимович Зарянкин
Владислав Аркадьевич Зарянкин
Original Assignee
Аркадий Ефимович Зарянкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аркадий Ефимович Зарянкин filed Critical Аркадий Ефимович Зарянкин
Priority to RU2017147011A priority Critical patent/RU2743873C2/en
Publication of RU2017147011A publication Critical patent/RU2017147011A/en
Publication of RU2017147011A3 publication Critical patent/RU2017147011A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2743873C2 publication Critical patent/RU2743873C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K39/00Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/04Devices for relieving the pressure on the sealing faces for sliding valves
    • F16K39/045Devices for relieving the pressure on the sealing faces for sliding valves of rotating or pivoting type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/04Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member
    • F16K47/045Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member and the closure member being rotatable

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Abstract

FIELD: mechanic engineering.SUBSTANCE: disclosed is a balanced rotary control valve mainly for steam turbines comprising a valve chest, an inlet and outlet pipe, a rod, an axle-box, a valve chest cover characterized in that for the outlet of steam a cylindrical cup with diffuser part and windows on inlet cylindrical part of diffuser the area of which exceeds the interior cross-sectional area of cylindrical cup by 50-60% and said windows are overlapped by rotatable diaphragm with windows identical to windows on inlet cylindrical part of diffuser with rod being used for rotation of diaphragm connected to rotatable diaphragm via splined coupling and ring valve being designed on rod from the side of axle-box overlapping ring hemispheric bypass on end surface of axle-box.EFFECT: technical result aims at reduction of dynamic loads introduced to rod and when fully opened, valve has minimum possible hydraulic resistance, which leads to improved performance of high-pressure turbine cylinder.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и посвящено повышению надежности и снижению гидравлического сопротивления регулирующих клапанов предназначенных, преимущественно для паровых турбин.The invention relates to the field of power engineering and is devoted to increasing the reliability and reducing the hydraulic resistance of control valves designed primarily for steam turbines.

По функциональному назначению аналогом для рассматриваемого нового клапана может служить разгруженный регулирующий клапан, который используется на турбинах Ленинградского Металлического завода, изображенный на фигуре 1 (Зарянкин А.Е., Симонов Б.П., «Регулирующие и стопорно-регулирующие клапаны паровых турбин», Издательский дом МЭИ 2005 г.)In terms of functionality, an analogue for the new valve under consideration can be an unloaded control valve, which is used on the turbines of the Leningrad Metal Plant, shown in figure 1 (Zaryankin A.E., Simonov B.P., "Regulating and stop-control valves of steam turbines", Publishing house MPEI 2005)

На фигуре 1 приняты следующие обозначения.In figure 1, the following designations are adopted.

1 - тарельчатый золотник1 - poppet valve

2 - цилиндрическая часть золотника (гайка)2 - the cylindrical part of the spool (nut)

3 - разгрузочный клапан3 - unloading valve

4 - шток4 - stock

5 - втулка, ограничивающая ход разгрузочного клапана5 - bushing limiting the travel of the unloading valve

6 - направляющий цилиндр6 - guide cylinder

7 - окна подвода пара во внутреннюю часть клапана7 - windows for supplying steam to the inner part of the valve

8 - окна подвода пара к окнам 7 в цилиндрической части золотника8 - windows for supplying steam to windows 7 in the cylindrical part of the spool

9 - внутренняя полость клапана9 - the inner cavity of the valve

10 - защитный стакан10 - protective glass

В начальный момент открытия клапана, когда разгрузочный клапан при его подъеме в пределах, определяющих ограничительной втулкой 5, обеспечивает соединение внутренней полости клапана 9 с пространством за клапаном, происходит выравнивание давлений между указанными полостями и, соответственно, резко снижается сила необходимая для подъема золотника 1. Однако, по мере подъема клапана, давление за ним увеличивается и сила, прижимающая золотник клапана к головке 3 штока 4, резко снижается и при наличии в потоке высоких пульсаций давления возможно самопроизвольное перемещение золотника в пределах свободного хода разгрузочного клапана. В представленной конструкции для предотвращения развития автоколебаний используется при больших подъемах клапана добавочная подгрузка его паровым усилием.At the initial moment of opening the valve, when the unloader valve, when it rises within the limits defined by the restricting sleeve 5, provides the connection of the internal cavity of the valve 9 with the space behind the valve, the pressures are equalized between these cavities and, accordingly, the force required to lift the spool 1 sharply decreases. However, as the valve rises, the pressure behind it increases and the force pressing the valve spool to the head 3 of the stem 4 sharply decreases and if there are high pressure pulsations in the flow, spontaneous movement of the spool is possible within the free travel of the unloading valve. In the presented design, to prevent the development of self-oscillations, additional loading by steam force is used at large valve lifts.

С этой целью примерно при половинном открытии клапана происходит соединение окна 7 на цилиндрической части золотника с окнами 8 в направляющем цилиндре 6 и возникает интенсивное вторичное течение пара через внутреннюю полость 9 и седло разгрузочного клапана в диффузорную часть седла.For this purpose, at approximately half opening of the valve, the window 7 on the cylindrical part of the spool is connected to the ports 8 in the guide cylinder 6 and an intensive secondary flow of steam occurs through the inner cavity 9 and the seat of the unloading valve into the diffuser part of the seat.

При этом давление внутри клапана повышается и увеличивается сила, прижимающая золотник клапана к головке штока, предотвращающая его самопроизвольное осевое перемещение. Основной недостаток рассматриваемого клапана с проточной подгрузкой добавочным осевым усилием состоит в том, что при смешении пара, проходящего через внутреннюю часть золотника с основной частью пара, проходящего между золотником и седлом возникают очень большие пульсации давления (до 10% от начального давления пара) (Костюк А.Г., Кушенко А.И., Некрасов А.В., Медведев С.В. «Экспериментальный анализ пульсации давлений паропроводящих органов турбоагрегата» Теплоэнергетика 2000 г. №6 с. 50-57) и в результате возникают высокие динамические нагрузки на все детали регулирующего клапана, существенно снижая его вибрационную надежность.At the same time, the pressure inside the valve increases and the force increases, pressing the valve spool against the stem head, preventing its spontaneous axial movement. The main disadvantage of the valve under consideration with flow-through loading with an additional axial force is that when the steam passing through the inner part of the valve is mixed with the main part of the steam passing between the valve and the seat, very large pressure pulsations occur (up to 10% of the initial steam pressure) (Kostyuk A.G., Kushenko A.I., Nekrasov A.V., Medvedev S.V. "Experimental analysis of pressure pulsations of steam-conducting parts of a turbine unit" Heat power engineering 2000, No. 6 pp. 50-57) and as a result, high dynamic loads arise on all parts of the control valve, significantly reducing its vibration reliability.

Кроме того, высоконестационарный поток пара после клапана, поступающий в сопловой аппарат первой ступени турбины, отрицательно влияет на ее надежность.In addition, the highly unstable steam flow after the valve, entering the nozzle apparatus of the first stage of the turbine, negatively affects its reliability.

К недостаткам клапана можно отнести и то обстоятельство, что при тарельчатой форме золотника гидравлическое сопротивление клапана находится на уровне 5% от начального давления пара.The disadvantages of the valve include the fact that with a poppet-shaped spool, the hydraulic resistance of the valve is at the level of 5% of the initial steam pressure.

По степени соответствия регулирующего клапана сложными и многочисленными эксплуатационными требованиям в качестве прототипа примем клапан, изображенный на фигуре 2, где приняты следующие обозначенияAccording to the degree of compliance of the control valve with complex and numerous operational requirements, we will take the valve shown in figure 2 as a prototype, where the following designations are adopted

2 - цилиндрическая часть (гайка) золотника2 - cylindrical part (nut) of the spool

3 - разгрузочный клапан3 - unloading valve

4 - шток4 - stock

6 - направляющий цилиндр6 - guide cylinder

9 - внутренняя полость клапана9 - the inner cavity of the valve

11 - профилированный золотник11 - profiled spool

12 - седло разгрузочного клапана12 - unloading valve saddle

13 - диффузорное седло клапана13 - diffuser valve seat

14 - втулка14 - bushing

15 - отверстие перфорации15 - perforation hole

16 - букса16 - axle box

17 - демпферная камера17 - damper chamber

(Зарянкин А.Е., Симонов Б.П. «Регулирующие и стопорно регулирующие клапана паровых турбин» Издательский дом МЭИ 2005)(Zaryankin A.E., Simonov B.P. "Regulating and stop-regulating valves of steam turbines" Publishing house MPEI 2005)

В отличие от аналога (фигура 1) в данном случае принципиальным образом изменена как система разгрузки, так и система подгрузки клапана добавочным паровым усилием при его подъеме свыше 50% от общего открытия.In contrast to the analogue (figure 1), in this case, both the unloading system and the valve loading system with additional steam force have been fundamentally changed when it rises above 50% of the total opening.

Здесь стандартная система разгрузки клапана от осевых сил смещена внутрь клапана, а между седлом 12 разгрузочного клапана 3 и профилированным золотником 11 образована демпферная камера 17, соединенная с пространством за клапаном двумя поясами перфорации 15, через отверстия которых происходит сброс пара из внутренней полости 9, в диффузорное седло 12 золотника клапана.Here, the standard system for unloading the valve from axial forces is displaced inside the valve, and between the seat 12 of the unloading valve 3 and the profiled spool 11, a damper chamber 17 is formed, connected to the space behind the valve by two belts of perforation 15, through the holes of which steam is released from the inner cavity 9, in diffuser seat 12 of the valve spool.

При подъеме клапана свыше 50% от полного его открытия отверстия в цилиндрической гайке 2 перекрываются втулкой 14 и давление во внутренней полости 9 клапана возрастает до начального давления пара, обеспечивая надежное прижатие золотника 11 к головке 3 штока 4.When the valve is lifted over 50% of its full opening, the holes in the cylindrical nut 2 are closed by the sleeve 14 and the pressure in the internal cavity 9 of the valve increases to the initial steam pressure, ensuring reliable pressing of the spool 11 to the head 3 of the rod 4.

С помощью отверстий перфораций на профилированной обтекаемой поверхности золотника 11, замкнутых на общую демпферную камеру 17, обеспечивается гашение пульсаций давления, что обеспечивает резкое снижение динамических сил, воспринимаемых штоком 4.With the help of perforation holes on the profiled streamlined surface of the spool 11, closed to a common damper chamber 17, pressure pulsations are damped, which provides a sharp decrease in the dynamic forces perceived by the rod 4.

Кроме того, с помощью отверстий перфорации на золотнике 11 и на поверхности диффузорного седла 13 обеспечивается снижение окружной неравномерности потока пара, а при возникновении сверхзвуковых скоростей (режимы пуска турбины) эти отверстия играют роль гасителей волновой структуры потока, возникающего в области сверхзвуковых скоростей.In addition, with the help of perforation holes on the spool 11 and on the surface of the diffuser seat 13, the circumferential irregularity of the steam flow is reduced, and when supersonic speeds occur (turbine start-up modes), these holes play the role of absorbers of the wave structure of the flow that occurs in the region of supersonic speeds.

К особенностям прототипа следует отнести профилирование обтекаемой поверхности золотника Ни входного участка седла 13 из условия безотрывного течения пара в клапанном осесимметричном канале, который образуется при подъеме клапана между указанными поверхностями и 100% центровку золотника 11 внутри направляющего цилиндра 6. Такая центровка достигается за счет выполнения на внешней цилиндрической части золотника центрирующего сектора с углом 60°, радиус которого совпадает с радиусом внутренней поверхности направляющего цилиндра 6.The features of the prototype include the profiling of the streamlined surface of the spool Ne of the inlet section of the seat 13 from the condition of an uninterrupted flow of steam in the valve axisymmetric channel, which is formed when the valve rises between the indicated surfaces and 100% centering of the spool 11 inside the guide cylinder 6. Such alignment is achieved by performing on the outer cylindrical part of the spool of the centering sector with an angle of 60 °, the radius of which coincides with the radius of the inner surface of the guide cylinder 6.

С помощью указанных конструктивных изменений рассматриваемый клапан удовлетворяет почти всем эксплуатационным требованиям, имея следующие характеристики.By means of these design changes, the valve in question meets almost all operational requirements, having the following characteristics.

1 - Гидравлическое сопротивление на полном открытии при отсутствии защитной сетки не превышает 2% от начального давления пара1 - The hydraulic resistance at full opening in the absence of a protective grid does not exceed 2% of the initial vapor pressure

2 - Допускает любую степень разгрузки от осевых усилий без опасности развития осевых автоколебаний2 - Allows any degree of unloading from axial forces without the danger of developing axial self-oscillations

3 - Динамические усилия, действующие на шток клапана, не превосходят 0,5% от максимальных статических усилий на штоке3 - The dynamic forces acting on the valve stem do not exceed 0.5% of the maximum static stem forces

4 - Сохраняет в течении всего времени эксплуатации исходную центровку золотника относительно седла, что обеспечивает ему высокую плотность4 - Maintains the original centering of the spool relative to the seat during the entire operation time, which provides it with a high density

5 - По сравнению со стандартными клапанами имеет сниженное акустическое излучение. К недостаткам этого клапана следует отнести:5 - Compared to standard valves, it has a reduced acoustic emission. The disadvantages of this valve include:

- общий для всех угловых клапанов (кроме клапанов с жидкометаллическим уплотнением штоков) недостаток, состоящий в утечке пара вдоль штока;- common to all angle valves (except for valves with liquid metal stem seals) disadvantage, consisting in the leakage of steam along the stem;

- сравнительно сложную конструкцию, увеличивающую себестоимость клапана;- a relatively complex design that increases the cost of the valve;

- общий для всех существующих разгрузочных клапанов недостаток - сильную зависимость силовой характеристики клапана от начального давления пара и положения золотника клапана.- a common drawback for all existing unloading valves - a strong dependence of the valve's power characteristic on the initial steam pressure and the position of the valve spool.

Техническая задача, решаемая в настоящем изобретении, состоит в устранении отмеченных недостатков. В новом клапане все указанные недостатки отсутствуют при сохранении всех перечисленных выше достоинствах прототипа. Продольный разрез нового клапана изображен на фигуре 3, где приняты следующие обозначения.The technical problem solved in the present invention consists in eliminating the noted disadvantages. In the new valve, all these disadvantages are absent, while maintaining all the above advantages of the prototype. A longitudinal section of the new valve is shown in figure 3, where the following designations are adopted.

4 - шток4 - stock

16 - букса16 - axle box

17 - цилиндрический стакан с диффузором17 - cylindrical glass with a diffuser

18 - кольцевая поворотная диафрагма18 - annular rotary diaphragm

19 - шлицевая муфта19 - splined coupling

20 - кольцевой клапан20 - ring valve

21 - окна на входной части цилиндрического стакана21 - windows at the entrance of the cylindrical glass

22 - окна на цилиндрической кольцевой диафрагме22 - windows on a cylindrical annular diaphragm

23 - кольцевое полусферическое седло23 - annular hemispherical saddle

24 - клапанная коробка24 - valve box

25 - входной патрубок25 - inlet pipe

26 - крышка клапанной коробки26 - valve box cover

27 - выходной патрубок27 - outlet branch pipe

Основной частью нового клапана является цилиндрический стакан с диафрагмой 17, запрессованный в корпус клапанной коробки 24.The main part of the new valve is a cylindrical cup with a diaphragm 17, pressed into the valve housing 24.

Для прохода пара внутри цилиндрического стакана 17 на его боковой поверхности выполнены окна 21. Их суммарная площадь F0 с целью максимального снижения гидравлического сопротивления должна не менее чем на 50 - 60% превышать внутреннюю поперечную площадь стакана 17.For the passage of steam inside the cylindrical glass 17, windows 21 are made on its lateral surface. Their total area F 0 in order to maximize the reduction of hydraulic resistance must exceed the inner transverse area of the glass 17 by at least 50-60%.

Таким образом, при диффузорном отводе пара из клапанной коробки общая площадь окон 21 должна быть равнаThus, with diffuser steam removal from the valve box, the total area of the windows 21 should be equal to

Figure 00000001
(n - число окон на цилиндрической поверхности стакана, l0 - высота, a h0 - ширина этих окон, a D0 - внутренний диаметр цилиндрического стакана 17).
Figure 00000001
(n is the number of windows on the cylindrical surface of the glass, l 0 is the height, ah 0 is the width of these windows, and D 0 is the inner diameter of the cylindrical glass 17).

Figure 00000002
Figure 00000002

Поскольку суммарная ширина окна для прохода пара не может занимать более половины длины внутреннего обвода цилиндрического стакана 17 с внутренним диаметром D0, ширина одного окна h0 будет равнаSince the total width of the window for the passage of steam cannot occupy more than half the length of the inner bypass of the cylindrical glass 17 with an inner diameter D 0 , the width of one window h 0 will be equal to

Figure 00000003
Figure 00000003

Тогда, подставляя (3) в (2), получаемThen, substituting (3) into (2), we obtain

Figure 00000004
Figure 00000004

Из соотношения (4) следует, что высота окон l0 в цилиндрической входной части диффузора не зависит от их ширины h0, которая определяется внутренним диаметром входного участка диффузора D0 и принятым числом окон n0.From relation (4) it follows that the height of the windows l 0 in the cylindrical inlet part of the diffuser does not depend on their width h 0 , which is determined by the inner diameter of the inlet section of the diffuser D 0 and the adopted number of windows n 0 .

Наружная цилиндрическая часть стакана 17 перекрывается поворотной диафрагмой 18, на цилиндрической части которой выполнены указанные выше окна для прохода пара. Их число n1 равно числу окон по на поверхности стакана 17, а конфигурации окон на поворотной части диафрагмы идентична с окнами на входной цилиндрической части диффузора.The outer cylindrical part of the glass 17 is closed by a rotary diaphragm 18, on the cylindrical part of which the above-mentioned windows for the passage of steam are made. Their number n 1 is equal to the number of windows on the surface of the glass 17, and the configuration of the windows on the rotary part of the diaphragm is identical with the windows on the inlet cylindrical part of the diffuser.

Однако, для надежного перекрытия поворотной диафрагмой окон на входе в диффузор, окна на диафрагме следует выполнить несколько меньшей площадью и принять их линейные размеры l1 и h1 равнымиHowever, in order to reliably overlap the windows at the entrance to the diffuser by the rotary diaphragm, the windows on the diaphragm should be made with a slightly smaller area and their linear dimensions l 1 and h 1 should be taken equal

l1=0,95*l0 и h1=0,95*h0 (где h1 - ширина окон на поворотной диафрагме 18)l 1 = 0.95 * l 0 and h 1 = 0.95 * h 0 (where h 1 is the width of the windows on the rotary diaphragm 18)

т.е. ввести 5% перекрышу между рассматриваемыми окнами.those. enter 5% overlap between the windows in question.

Кольцевая поворотная диафрагма 18 соединяется со штоком 4 с помощью шлицевой муфты 19, допускающей осевое смещение штока 4.An annular rotary diaphragm 18 is connected to the stem 4 by means of a spline coupling 19, which allows axial displacement of the stem 4.

Шток 4 выполнен совместно с кольцевым клапаном 20, обращенным клапанной коробки 26, а в буксе 16 выполнено кольцевое полусферическое седло 23, которое и перекрывается кольцевым клапаном 20, исключая тем самым утечку пара вдоль приводного штока 4.The stem 4 is made together with the annular valve 20 facing the valve box 26, and in the axle box 16 there is an annular hemispherical seat 23, which is closed by the annular valve 20, thereby eliminating steam leakage along the drive stem 4.

Шток 4 соединяется со штоком системы привода клапана с помощью поворотной муфты, преобразующей поступательное движение штока системы привода во вращательные движения штока 4, связанною шлицевой муфтой 19 с поворотной кольцевой диафрагмой 18.The stem 4 is connected to the stem of the valve drive system by means of a rotary coupling that converts the translational movement of the stem of the drive system into rotational movements of the stem 4, connected by the splined coupling 19 with a rotary annular diaphragm 18.

Рассматриваемое устройство работает следующим образом. В закрытом состоянии поворотная кольцевая диафрагма 18 полностью перекрывает окна 21 в стакане 17, перекрывая тем самым доступ пара к проточной части турбины.The considered device operates as follows. In the closed state, the rotary annular diaphragm 18 completely covers the windows 21 in the nozzle 17, thereby blocking the access of steam to the flow path of the turbine.

При подаче пара в клапанную коробку 24 на шток 4 действует выталкивающая сила Ryo, равнаяWhen steam is supplied to the valve box 24, a buoyant force Ryo acts on the stem 4, equal to

Figure 00000005
Figure 00000005

0 - давление пара в клапанной коробке, В - атмосферное давление, d - диаметр штока)0 - steam pressure in the valve box, В - atmospheric pressure, d - stem diameter)

Под действием этой силы, кольцевой клапан 20 прижимается к кольцевому полусферическому седлу 23, обеспечивая полное уплотнение штока.Under the action of this force, the annular valve 20 is pressed against the annular hemispherical seat 23, ensuring a complete stem seal.

При включении сервомотора клапана шток 4 поворачивается и по мере увеличения угла поворота увеличивает степень открытия окон 21, увеличивая тем самым пропуск пара в турбину. Сектор поворота регулирующей поворотной диафрагмы 18 зависит от числа входных окон 21 в цилиндрической части стакана 17. При одном окне (открыта для прохода пара половина цилиндрической поверхности поворотной диафрагмы) угол поворота диафрагмы 18 составляет 180°, при двух окнах угол поворота у диафрагмы равен 90° при четырех окнах 45°, при восьми окнах 22,5° и так далее.When the servo motor of the valve is turned on, the stem 4 rotates and as the angle of rotation increases, it increases the degree of opening of the windows 21, thereby increasing the passage of steam into the turbine. The rotation sector of the control rotary diaphragm 18 depends on the number of inlet windows 21 in the cylindrical part of the nozzle 17. With one window (half of the cylindrical surface of the rotary diaphragm is open for steam passage), the angle of rotation of the diaphragm 18 is 180 °, with two windows the angle of rotation of the diaphragm is 90 ° with four windows 45 °, with eight windows 22.5 °, and so on.

Важно отметить, что в предлагаемом клапане сила, необходимая для поворота диафрагмы 18 не зависит от начального давления пара в клапанной коробке и определяется только силами трения между внутренней поверхностью цилиндрической части поворотной диафрагмы 18 и внешней цилиндрической поверхностью стакана 17 и силой трения кольцевого клапана 20 при его перемещении по кольцевому седлу 23, выполненному в буксе 16.It is important to note that in the proposed valve the force required to rotate the diaphragm 18 does not depend on the initial vapor pressure in the valve box and is determined only by the friction forces between the inner surface of the cylindrical part of the rotary diaphragm 18 and the outer cylindrical surface of the glass 17 and the friction force of the annular valve 20 when it movement along the annular seat 23, made in the axle box 16.

В этом случае резко снижается необходимая мощность сервомотора и, соответственно, позволяет иметь сравнительно низкое давление в системе регулирования турбины, что заметно повышает надежность всей гидравлической части системы регулирования.In this case, the required power of the servo motor is sharply reduced and, accordingly, allows a relatively low pressure in the turbine control system, which significantly increases the reliability of the entire hydraulic part of the control system.

По сравнению с прототипом (фигура 2) клапан предельно прост в изготовлении, практически не требует периодических ремонтов, легко разбирается, не передает на шток динамических нагрузок и при полном открытии имеет минимально возможное гидравлическое сопротивление, что ведет к повышению КПД цилиндра высокого давления турбины.Compared to the prototype (figure 2), the valve is extremely simple to manufacture, practically does not require periodic repairs, is easily disassembled, does not transfer dynamic loads to the rod and, when fully opened, has the lowest possible hydraulic resistance, which leads to an increase in the efficiency of the high-pressure cylinder of the turbine.

Таким образом предлагается новый полностью разгруженный от осевых усилий регулирующий клапан, преимущественно для паровых турбин, содержащих клапанную коробку, входной патрубок, выходной патрубок, крышку клапанной коробки, приводной шток, отличающийся тем, что отвод пара из клапанной коробки осуществляется через цилиндрический стакан, содержащий ряд окон для прохода пара, которые перекрываются цилиндрической поворотной диафрагмой с окнами той же конфигурации, что и окна что и окна на цилиндрической поверхности стакана, причем для поворота цилиндрической диафрагмы используется поворотный шток, соединенный с поворотной диафрагмой шлицевой муфтой, а поворотный шток выполнен совместно с уплотнительным диском, на стороне которого, обращенного к буксе клапана, имеется полусферическое кольцо, входящее в ответную полусферическую кольцевую приточку на буксе.Thus, a new control valve completely unloaded from axial forces is proposed, mainly for steam turbines containing a valve box, an inlet pipe, an outlet pipe, a valve box cover, a drive rod, characterized in that steam is removed from the valve box through a cylindrical sleeve containing a series windows for steam passage, which are overlapped by a cylindrical rotary diaphragm with windows of the same configuration as the windows on the cylindrical surface of the glass, and to rotate the cylindrical diaphragm, a rotary rod is used, connected to the rotary diaphragm by a splined coupling, and the rotary rod is made together with a sealing with a disk, on the side of which, facing the valve box, there is a hemispherical ring, which is included in the corresponding hemispherical annular inflow on the axle box.

Следует также отметить, что размеры окон для прохода пара на цилиндрической входной части диффузора и на поворотной диафрагме определяются по следующим соотношениям.It should also be noted that the dimensions of the windows for the passage of steam on the cylindrical inlet of the diffuser and on the rotary diaphragm are determined by the following relations.

l0=0,75*D0 l 0 = 0.75 * D 0 h0=s1*D0/2n=1,57 D0/nh 0 = s 1 * D 0 / 2n = 1.57 D 0 / n l1=0,95*l0 l 1 = 0.95 * l 0 h1=0,95*l0 h 1 = 0.95 * l 0

Где l0 и h0 - высота и ширина окон на цилиндрической входной части диффузора, l1 и h1 - высота и ширина окон на поворотной диафрагме, n - число окон, D2 - внутренний диаметр узкого сечения стакана, D0 - внутренний диаметр цилиндрической части стакана.Where l 0 and h 0 are the height and width of the windows on the cylindrical inlet of the diffuser, l 1 and h 1 are the height and width of the windows on the rotary diaphragm, n is the number of windows, D 2 is the inner diameter of the narrow section of the glass, D 0 is the inner diameter the cylindrical part of the glass.

Использованные источники информацииSources of information used

1. Зарянкин А.Е., Симонов Б.П. Регулирующие и стопорно - регулирующие клапана паровых турбин. Издательский дом МЭИ. 2005 г. 1. Zaryankin A.E., Simonov B.P. Regulating and locking - regulating valves of steam turbines. Publishing house MEI. 2005 year

2. Костюк А.Г., Куменко А.И., Некрасов А.В., Медведев С.В. Экспериментальный анализ пульсаций давлений паропроводящих органов турбоагрегата. Теплотехника 2000 г. №6 с. 50-57.2. Kostyuk A.G., Kumenko A.I., Nekrasov A.V., Medvedev S.V. Experimental analysis of pressure pulsations of steam-conducting elements of a turbine unit. Heat engineering 2000, No. 6 p. 50-57.

Claims (1)

Разгруженный поворотный регулирующий клапан, преимущественно для паровых турбин, содержащий клапанную коробку, входной и выходной патрубок, шток, буксу, крышку клапанной коробки, отличающийся тем, что для выхода пара из клапана используется цилиндрический стакан с диффузорной частью и окнами на входной цилиндрической части диффузора, площадь которых на 50-60% превышает внутреннюю поперечную площадь цилиндрического стакана, и эти окна перекрываются поворотной диафрагмой с окнами, идентичными окнам на входной цилиндрической части диффузора, причем для поворота диафрагмы используется шток, соединенный с поворотной диафрагмой шлицевой муфтой, а на штоке со стороны буксы выполнен кольцевой клапан, перекрывающий кольцевое полусферическое седло на торцовой поверхности буксы.An unbalanced rotary control valve, mainly for steam turbines, containing a valve box, inlet and outlet pipes, stem, axle box, valve box cover, characterized in that a cylindrical nozzle with a diffuser part and windows on the inlet cylindrical part of the diffuser is used to exit the steam from the valve, the area of which is 50-60% greater than the inner transverse area of the cylindrical glass, and these windows are covered by a rotary diaphragm with windows identical to the windows on the inlet cylindrical part of the diffuser, and the diaphragm is rotated using a rod connected to the rotary diaphragm by a splined coupling, and on the rod from the side the axle box is made of an annular valve that overlaps the annular hemispherical seat on the end surface of the axle box.
RU2017147011A 2017-12-29 2017-12-29 Balanced rotary control valve RU2743873C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017147011A RU2743873C2 (en) 2017-12-29 2017-12-29 Balanced rotary control valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017147011A RU2743873C2 (en) 2017-12-29 2017-12-29 Balanced rotary control valve

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017147011A RU2017147011A (en) 2019-07-01
RU2017147011A3 RU2017147011A3 (en) 2020-06-16
RU2743873C2 true RU2743873C2 (en) 2021-03-01

Family

ID=67209855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017147011A RU2743873C2 (en) 2017-12-29 2017-12-29 Balanced rotary control valve

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743873C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2791379C1 (en) * 2022-10-31 2023-03-07 Александр Михайлович Юрасов Double shutoff valve

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665964A (en) * 1971-01-27 1972-05-30 Westinghouse Electric Corp Steam turbine control valve structure
US4928733A (en) * 1989-04-26 1990-05-29 General Electric Company Steam valve with variable actuation forces
US6053204A (en) * 1995-04-05 2000-04-25 Matusyak; Vladimir Leonidovich Regulation disc valve with discharging device
EP2397655A2 (en) * 2010-06-18 2011-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Control valve for a steam turbine
CN102619579A (en) * 2012-03-30 2012-08-01 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 Large-adjustable-ratio high-pressure-difference steam control valve
CN106151555A (en) * 2015-03-30 2016-11-23 安徽春辉仪表线缆集团有限公司 A kind of end noise decompression regulating valve
RU2016118510A (en) * 2016-05-12 2017-11-16 Аркадий Ефимович Зарянкин UNLOADED CONTROL VALVE

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665964A (en) * 1971-01-27 1972-05-30 Westinghouse Electric Corp Steam turbine control valve structure
US4928733A (en) * 1989-04-26 1990-05-29 General Electric Company Steam valve with variable actuation forces
US6053204A (en) * 1995-04-05 2000-04-25 Matusyak; Vladimir Leonidovich Regulation disc valve with discharging device
EP2397655A2 (en) * 2010-06-18 2011-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Control valve for a steam turbine
CN102619579A (en) * 2012-03-30 2012-08-01 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 Large-adjustable-ratio high-pressure-difference steam control valve
CN106151555A (en) * 2015-03-30 2016-11-23 安徽春辉仪表线缆集团有限公司 A kind of end noise decompression regulating valve
RU2016118510A (en) * 2016-05-12 2017-11-16 Аркадий Ефимович Зарянкин UNLOADED CONTROL VALVE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2791379C1 (en) * 2022-10-31 2023-03-07 Александр Михайлович Юрасов Double shutoff valve

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017147011A (en) 2019-07-01
RU2017147011A3 (en) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4022424A (en) Shaft bearing and seals for butterfly valves
US10077713B2 (en) Self-pressurizing film damper
US3514074A (en) High energy loss fluid control
US2339101A (en) Check valve assembly
US8434515B2 (en) Sleeve valve
JP6294892B2 (en) Apparatus and method for reducing actuator thrust requirements in control valves
US3773085A (en) Noise suppressing throttling valve
US9791067B2 (en) Flare tip valve dampening
US3715098A (en) Adjustable fluid restrictor method and apparatus
JPH01124384U (en)
US3809126A (en) Combined emergency stop and governor valve for controlling fluid flow to a turbo-machine
RU2743873C2 (en) Balanced rotary control valve
US3578287A (en) Butterfly valve
US2921805A (en) Pressure relieved ring seal
US3730479A (en) Adjustable fluid restrictor
US3054136A (en) Door closer
US1785289A (en) Balanced valve
RU2179275C2 (en) Control valve
CN206592157U (en) It is intubated sealing structure, cannula assembly and steam turbine
CN205859260U (en) Band non-return valve core ball valve
RU2389928C1 (en) Multipurpose valve
Zaryankin et al. Development and investigation of a new rotary valve for power steam turbines
RU2648800C2 (en) Pressure-balanced control valve
US2594173A (en) Valve
CN203115114U (en) Double-guidance single-seated valve device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210203