蒸气以及蒸气轮机

申请号 CN201480029630.X 申请日 2014-02-19 公开(公告)号 CN105247171B 公开(公告)日 2017-11-17
申请人 三菱重工压缩机有限公司; 发明人 河村康彦;
摘要 一种蒸气 阀 ,其具备:阀主体,其在蒸气流路上具有 阀座 ;阀杆(131),其通过与该阀座 接触 从而关闭蒸气流路,并且通过从阀座移动从而打开蒸气流路;以及引导部(135),其将该阀杆(131)引导为能够沿该阀杆的移动方向滑动,该引导部(135)具有:引导主体(135A),其从其径向外侧包围阀杆(131);以及引导衬套(135B),其以能够装卸的方式固定在该引导主体(135A)的内侧并且内表面与所述阀杆(131)的外周面滑动接触,且该引导衬套由具有耐蚀性的材料形成。
权利要求

1.一种蒸气,其具备:
阀主体,其在蒸气流路上具有阀座
阀杆,其使阀体移动,通过使所述阀体与所述阀座接触从而关闭所述蒸气流路,并且通过使所述阀体从所述阀座移开从而打开所述蒸气流路;
筒体,其从所述阀杆的径向外侧包围所述阀杆;
引导部,其设置在所述筒体的上端,将所述阀杆引导为能够沿该阀杆的移动方向滑动;
盖体,其以覆盖所述引导部的上表面部的方式固定在所述引导部上,
所述阀杆具有工作缸上侧体,当所述蒸气阀处于打开状态时,所述工作缸上侧体的一部分从所述筒体露出而曝露于外部空气,
所述引导部具有:
引导主体,其从所述阀杆的径向外侧包围所述阀杆;
引导衬套,其以能够装卸的方式固定在所述引导主体的内侧并且内表面与所述工作缸上侧体的外周面滑动接触,所述引导衬套由具有耐蚀性的材料形成;以及蒸气阀弹簧,其在所述筒体的径向内侧沿着所述移动方向延伸,一端固定在所述阀杆上并且另一端与所述引导主体抵接,从而对所述阀杆向使所述阀体与所述阀座接触的方向施
所述引导主体由具有比所述引导衬套高且能够承受所述蒸气阀弹簧的弹力的刚性模量的金属形成,
所述引导衬套具有:
引导衬套筒体,其外径以及内径均在整个上下方向上设定为恒定;以及外形呈圆环状的引导衬套凸缘部,其从所述引导衬套筒体的上端朝向径向外侧呈板状地延伸,
所述引导主体与所述引导衬套筒体的下侧的各自的端面相互构成平滑的一个平面而形成有供所述蒸气阀弹簧的端部相接的弹簧收纳部上表面。
2.根据权利要求1所述的蒸气阀,其中,
所述引导衬套由硬度比形成所述阀杆的材料低的材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的蒸气阀,其中,
所述引导衬套由形成。
4.一种蒸气轮机,其具备权利要求1至3中任一项所述的蒸气阀。

说明书全文

蒸气以及蒸气轮机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种蒸气阀以及蒸气轮机。

背景技术

[0002] 蒸气轮机用于机械驱动用等领域,且具备具有被支承为能够旋转的转子涡轮主体。转子通过向涡轮主体供给作为工作流体的蒸气而被旋转驱动。在蒸气轮机的蒸气流路中流通有向涡轮主体供给的蒸气、从涡轮主体抽出的蒸气。在蒸气流路上设置有蒸气阀。通过调节该蒸气阀的开度,能够调节向涡轮主体供给的蒸气的流量。
[0003] 作为这样的蒸气阀,一般使用例专利文献1所示那样的、通过阀杆与衬套、套筒与阀体滑动从而控制蒸气流量的结构。这里,对于这样的蒸气阀,以提高滑动部的耐磨损性为目的,提出了在构成滑动部的基体材料的表面形成由与基体材料相同的成分元素的化物构成的氧化膜的方案。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2011-190478号公报

发明内容

[0007] 发明所要解决的课题
[0008] 然而,即使像上述专利文献1那样构成氧化膜,也难以长期维持耐磨损性。因此,在一旦氧化膜产生了损耗的情况下,腐蚀(锈的形成)从该损耗部位发展。在形成了这样的锈的情况下,存在滑动部固着,设备的动作产生问题的可能性。
[0009] 并且,在对金属构件实施了包含氧化膜形成的表面处理的情况下,一般来说硬度会增加,因此存在使与该构件滑动接触的构件磨损的可能性。此外,在实施了表面处理的构件产生了损伤的情况下,需要更换构件整体,因此可以预料维护成本上升。
[0010] 本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种能够长期使用并且提高了维护性的蒸气阀。
[0011] 用于解决课题的方案
[0012] 本发明为了解决上述课题,采用以下的方案。
[0013] 本发明的一个方式的蒸气阀具备:阀主体,其在蒸气流路上具有阀座;阀杆,其通过与该阀座接触从而关闭蒸气流路,并且通过从阀座移动从而打开蒸气流路;以及引导部,其将该阀杆引导为能够沿该阀杆的移动方向滑动,该引导部具有:引导主体,其从其径向外侧包围阀杆;以及引导衬套,其以能够装卸的方式固定在该引导主体的内侧并且内表面与所述阀杆的外周面滑动接触,且所述引导衬套由具有耐蚀性的材料形成。
[0014] 根据这样的结构,由于引导衬套由具有耐蚀性的金属形成,并且以能够装卸的方式固定于引导主体,因此能够不发生腐蚀地长期使用。此外,在需要更换引导衬套时,通过从引导主体取下,便能够容易与新的引导衬套更换。
[0015] 并且,在本发明的另一方式的蒸气阀中,引导衬套可以由硬度比形成阀杆的材料低的材料形成。
[0016] 若采用这样的结构,能够抑制引导衬套对阀杆造成损伤。
[0017] 而且,在本发明的另一方式的蒸气阀中,引导衬套可以由形成。
[0018] 若采用这样的结构,通过黄铜所具有的耐蚀性,能够抑制引导衬套上产生的腐蚀。
[0019] 并且,本发明的另一方式的蒸气阀可以采用如下的结构,即,所述蒸气阀还具备蒸气阀弹簧,所述蒸气阀弹簧沿着所述移动方向延伸,一端固定在所述阀杆上并且另一端与所述引导主体抵接,从而对所述阀杆向使其与所述阀座接触的方向施,所述引导主体由具有比所述引导衬套高的刚性模量的金属形成。
[0020] 若采用这样的结构,具有高刚性模量的引导主体能够承受蒸气阀弹簧的弹力。这里,一般在通过耐蚀性高并且刚性模量低的黄铜将引导部形成为一个构件的情况下,存在因蒸气阀弹簧的弹力导致引导部发生变形的可能性。然而,引导部由引导主体、引导衬套这两个构件形成,并且刚性模量比引导衬套高的引导主体承受蒸气阀弹簧的弹力。因此,能够降低引导部变形的可能性。
[0021] 并且,本发明的第二的方式的蒸气轮机具备上述的各方式所述的蒸气阀。
[0022] 发明效果
[0023] 根据本发明的蒸气阀以及蒸气轮机,能够提高维护性,并且能够长期使用。附图说明
[0024] 图1是表示应用本发明的实施方式的蒸气阀的蒸气轮机的结构的图。
[0025] 图2是本发明的实施方式的蒸气阀的剖视图。
[0026] 图3是本发明的实施方式的蒸气阀的主要部分放大图。
[0027] 图4是表示本发明的实施方式的引导衬套的外形的立体图。

具体实施方式

[0028] 以下,根据附图对本发明的一实施方式的蒸气轮机进行说明。
[0029] 图1是表示该实施方式的蒸气轮机10的结构的图。
[0030] 如图1所示,该实施方式的蒸气轮机10具备:涡轮主体11、供作为工作流体的蒸气流通的蒸气流路12、蒸气阀13、杠杆构件(阀体进退机构)14、以及蒸气阀驱动机构15。
[0031] (涡轮主体)
[0032] 涡轮主体11具有:筒状的外壳111、设置在外壳111上的轴承112、被轴承112支承为能够旋转且配置在外壳111内部的转子113、以及对该转子113的旋转速度进行检测的速度检测传感器114。而且,转子113具备旋转轴115、固定在该旋转轴115上的多个叶片116。
[0033] 像这样构成的叶片116通过蒸气而旋转,通过该旋转力来驱动压缩机18。
[0034] (蒸气流路)
[0035] 蒸气流路12是向涡轮主体11供给作为工作流体的蒸气的流路。
[0036] 蒸气流路12从其一端侧的蒸气导入口121导入蒸气。蒸气流路12的另一端侧的蒸气供给口122与涡轮主体11连接。另外,在蒸气导入口121与蒸气供给口122之间,设置有使该流路宽度收缩变窄的阀座123。需要说明的是,在该实施方式中,作为本发明的“蒸气流路”,以供向涡轮主体11供给的蒸气流通的流路为例来进行说明,然而蒸气流路12不局限于此,例如也可以是供从涡轮主体11抽出的蒸气流通的流路。
[0037] (杠杆构件)
[0038] 杠杆构件14是将蒸气阀驱动机构15的输出向蒸气阀13传递,而使阀体132相对于蒸气流路12进退的构件。该杠杆构件14的长边方向基端部被支承为能够转动。在杠杆构件14的长边方向的前端部,以能够转动的方式安装有杠杆侧连杆19的一端部。另外,在杠杆构件14的长边方向的中间部,以能够转动的方式安装有构成蒸气阀13的阀杆131的另一端部。
并且,杠杆构件14在比后述的蒸气阀的阀杆131的安装位置靠前端侧的位置安装有拉簧20的一端。该拉簧20作为强制地关闭蒸气阀13的强制关闭机构而发挥功能。拉簧20的另一端固定在蒸气流路12的框架(未图示)等上,不能移动。换句话说,拉簧20在未作用有外力的状态下,对杠杆构件14施加使其向图1中的逆时针方向转动的拉伸力。
[0039] (蒸气阀驱动机构)
[0040] 蒸气阀驱动机构15是驱动蒸气阀13的机构。蒸气阀驱动机构15具备致动器23(工作缸)。致动器23具备:固定设置的一对托架21、被这些托架21支承为能够转动的保持构件22。在该保持构件22中保持有致动器23。
[0041] (蒸气阀)
[0042] 接下来,参照图2至图4对蒸气阀13的结构进行说明。蒸气阀13对向涡轮主体11供给的蒸气的量进行调节。蒸气阀13具备:棒状的阀杆131、设置在阀杆131的一端部并且呈大致圆柱状的阀体132、在蒸气流路12上具有阀座123的阀主体133、与阀主体133连接并且从阀杆131的径向外侧包围该阀杆131的筒体134、设置在筒体134的上端的引导部135、以能够装卸的方式固定在引导部135上的盖体136。
[0043] 需要说明的是,在以下的说明中,将从阀主体133朝向筒体134的方向定义为上方向,将与上方向相反的方向定义为下方向。
[0044] 阀杆131是大致棒状的构件,阀杆131的另一端部以能够转动的方式安装在杠杆构件14的长边方向的中间部。更具体而言,阀杆131形成为,径向的尺寸在上部与下部不同。即,在阀杆131的上下方向的中途设置有径向的尺寸急剧变化的台阶。比该台阶靠上方的部分的直径设定得较大而形成工作缸部131A。另一方面,位于比台阶靠下方的位置的部分设定成比工作缸部131A小的直径而形成连接体131B。
[0045] 并且,在工作缸部131A的上下方向的大致中央设置有径向的尺寸急剧变化的台阶。该台阶位置设置有对后述的蒸气阀弹簧S进行支承并且承接其弹力的弹簧支承体131D。弹簧支承体131D是遍及工作缸部131A的整个外周而延伸的外形呈圆环状的构件。比设置有弹簧支承体131D的台阶位置靠上方的部分形成工作缸上侧体131C。
[0046] 阀体132是下端形成为大致半球状并且整体形成为大致圆柱状的构件。
[0047] 阀主体133是呈大体圆筒状的构件,在其内部配置阀杆131以及阀体132。另外,在阀主体133的下端部设置有上述的阀座123。更具体而言,就阀主体133的上部而言,在高度方向上其外径以及内径设定成大致恒定而形成大径部133A。并且,随着从大径部133A朝向下部,其直径逐渐缩小而形成缩径部133B。缩径部133B的下方形成在上下方向上具有恒定的直径的小径部133C。小径部133C的直径设定为比大径部133A的直径小并且设定为与缩径部133B的下方的直径大致相同。并且,小径部133C的径向内侧的上端部形成有在上下方向的规定的尺寸的范围内略微扩径而成的缺口部133D。
[0048] 在阀主体133的小径部133C的径向内侧的面上,遍及上下方向地设置有阀座123。阀座123是壁厚在上下方向上设定为大致恒定的圆筒状的构件。在阀座123的上端部设置有朝向径向外侧呈大致板状地延伸的凸缘部123A。凸缘部123A与阀主体133的小径部133C上设置的缺口部133D嵌合。另外,阀主体133的内侧的空间形成蒸气流路12的一部分。并且,该空间通过阀主体133的大径部133A的侧面上设置的未图示的管路,与其余的蒸气流路12相互连通。
[0049] 筒体134是与阀主体133的上部连接的圆筒状的构件。在筒体134的上下方向的中途位置设置有朝向径向外侧呈板状地延伸的筒体凸缘部134A。比筒体凸缘部134A靠下方的部分即筒体下部134B被插入前述的阀主体133的内部。比筒体凸缘部134A靠上方的部分即筒体上部134C形成为具有与上述的工作缸部131A的外径大致相同的内径的圆筒状,从而形成筒体上部134C。另一方面,包含筒体凸缘部134A的筒体下部134B的内径设定为与上述的连接体131B的外径大致相同。
[0050] 引导部135是设置在上述的筒体134的上端部的外形呈大致圆环状的构件。引导部135具有:形成径向外侧的区域的引导主体135A、以能够拆装的方式固定在引导主体135A的内侧的引导衬套135B。引导衬套135B的内径设定为与上述的阀杆131的工作缸上侧体131C的外径大致相同,且能够相互滑动。即,引导衬套135B的内表面与阀杆131的外周面形成为相互滑动。
[0051] 引导主体135A是外形呈圆筒状的构件,其内周面的上下方向的规定的区域朝向径向内侧突出而形成突出部135C。并且,形成突出部135C的上侧的面在与上下方向正交的平面上延伸,从而形成突出部承接面135E。突出部承接面135E的外形呈圆环状。此外,突出部承接面135E的径向外侧的端部朝向上方向延伸,而形成承接面侧部135F。
[0052] 另外,引导主体135A的内周面的上端部形成为具有比内周面的下端部大的内径。突出部135C的内周的尺寸设定为与后述的引导衬套135B的引导衬套筒体138的外径大致相同。
[0053] 引导主体135A由具有比后述的引导衬套135B高的刚性模量的金属材料形成。
[0054] 引导衬套135B由具有耐蚀性的材料形成。作为具有高耐蚀性的材料,例如优选黄铜等铜合金、不锈(SUS)、合金(例如A4032等铝-系合金)、镍合金(镍铬钢)、合金等。这里,鉴于包含工作缸部131A的阀杆131一般由素钢形成,因此最优选引导衬套135B使用具有比碳素钢低的硬度的黄铜。
[0055] 需要说明的是,引导衬套135B也可以由具有与上述的各材料(铜合金不锈钢铝合金、镍合金、钛合金等)同等的耐蚀性的树脂材料形成。
[0056] 参照图4对引导衬套135B的详细形状进行说明。图4是从斜上方观察载置在平面上的状态下的引导衬套135B的立体图。如图4所示,引导衬套135B包括:外径以及内径均在整个上下方向上设定为恒定的引导衬套筒体138、以及从该引导衬套筒体138的上端朝向径向外侧呈板状地延伸的外形呈圆环状的引导衬套凸缘部137。引导衬套凸缘部137的下侧的面在与引导衬套筒体138的轴线正交的面上延伸,从而形成凸缘部下表面137A。与凸缘部下表面137A在上下方向上对置的面形成为在与凸缘部下表面137A平行的面上延伸,从而形成凸缘部上表面137B。此外,凸缘部下表面137A与凸缘部上表面137B形成在上下方向上外形呈圆筒状地延伸的凸缘部侧面137C。引导衬套135B的内周面139在整个上下方向上平滑地形成。
[0057] 像这样构成的引导主体135A与引导衬套135B以彼此能够装卸的方式固定,而形成引导部135。更具体而言,引导主体135A的突出部135C与引导衬套筒体138的外周面无间隙地抵接。引导主体135A的突出部承接面135E与引导衬套凸缘部137的凸缘部下表面137A无间隙地抵接。并且,引导主体135A的承接面侧部135F与引导衬套凸缘部137的凸缘部侧面137C无间隙地抵接。此外,引导主体135A与引导衬套135B的下侧的各自的端面形成为相互构成平滑的一个平面。
[0058] 如图3所示,在引导部135的径向内侧的下部形成有空间。在该空间内收纳后述的蒸气阀弹簧S的上端部,从而形成弹簧收纳部135D。弹簧收纳部135D的上侧的面由上述的引导部主体135A与引导衬套135B的各自的下侧的端面形成。
[0059] 此时,蒸气阀弹簧S的端部以与弹簧收纳部上表面135G相接的方式固定在弹簧收纳部135D内。
[0060] 像这样,引导部135的径向内侧的下表面形成弹簧收纳部135D,因此作用有蒸气阀弹簧S的弹力。因此,这里,在将引导主体135A与引导衬套135B一起设为一体的构件且由黄铜形成的情况下,由于黄铜所具有的刚性模量低,因此存在引导部135因蒸气阀弹簧S的弹力而变形的可能性。
[0061] 然而,如上述那样在本实施方式中引导部135由引导主体135A与引导衬套135B这两个构件形成。此外,承受蒸气阀弹簧S的弹力的引导主体135A由具有比引导衬套135B高的刚性模量的金属材料形成。
[0062] 因此,能够降低因蒸气阀弹簧S的弹力导致引导部135产生变形的可能性。
[0063] 另外,在引导部135的上表面部,以覆盖引导部135的上表面部的方式,通过螺栓40固定有盖体136。盖体136是外形呈圆环状的构件,径向内侧的内表面的开孔径形成为与工作缸上侧体131C的外径大致相同。更详细而言,径向内侧的内表面形成为,在将盖体136固定在引导部135的上表面部的状态下,与阀杆131的外周面分离恒定的距离。
[0064] 蒸气阀弹簧S是在筒体134的径向内侧遍及上下方向地设置的弹性构件。蒸气阀弹簧S以使上下方向的两端部朝向相互分离的方向的方式被施力。如上述那样,蒸气阀弹簧S的上端部由引导主体135A的弹簧收纳部135D支承,蒸气阀弹簧S的下端部由设置在阀杆131上的弹簧支承体131D支承。
[0065] 接下来,对像上述那样构成的蒸气阀的动作进行说明。
[0066] 首先,通过上述的蒸气阀驱动机构15驱动,使得杠杆构件14动作。杠杆构件14与阀杆131连接,因此阀杆131随着杠杆构件14的动作而进行直线运动。
[0067] 并且,随着阀杆131沿着蒸气流路12直线运动,其前端部的阀体132相对于蒸气流路12的阀座123嵌合或者分离。此时,阀杆131的直线运动、即工作缸上侧体131C在引导部135上滑动,从而其移动方向被引导。
[0068] 由此,阀座123与阀体132之间的开口的大小变化。其结果是,经由该阀座123向蒸气流路12以及涡轮主体11供给的蒸气的流量变化。将蒸气阀13的阀体132与蒸气流路12的阀座123嵌合(接触)的状态称为关闭状态。另一方面,将阀体132从阀座123分离的状态称为打开状态。另外,将在关闭状态与打开状态之间转变的操作称为开闭操作。
[0069] 当涡轮主体11运转时,需要根据其运转状况、要求的输出,进行蒸气阀13的开闭操作。在反复进行开闭操作的情况下,随着阀杆131的直线运动,引导部135的引导衬套135B与阀杆131的工作缸上侧体131C相互滑动。
[0070] 另外,这里,当蒸气阀13处于打开状态时,工作缸上侧体131C的一部分从筒体134露出,而曝露于外部空气。因此,在将涡轮主体11设置在例如海洋沿岸地域等大气中的水分量多并且也包含盐分那样的环境中的情况下,在工作缸上侧体131C的外表面因氧化导致的腐蚀容易发展。当这样的腐蚀发展时,存在因锈造成工作缸上侧体131C与引导衬套135B相互固着的可能性。
[0071] 然而,在本实施方式的蒸气阀13中,引导衬套135B由耐蚀性强的金属(黄铜)形成,因此引导衬套135B不易产生因氧化等产生的锈。因此,假设工作缸上侧体131C因氧化而产生了锈,该锈也不会向引导衬套135B侵蚀。即,能够抑制因这样的锈导致工作缸上侧体131C与引导衬套135B相互固着。因此,能够提供可长期使用并且提高了维护性的蒸气阀13、以及具备蒸气阀13的蒸气轮机10。
[0072] 此外,在本实施方式中,引导衬套135B由硬度比形成工作缸上侧体131C(阀杆131)的材料低的材料形成。因此,能够抑制引导衬套135B在工作缸上侧体131C(阀杆131)上造成划痕等从而产生损伤。因此,能够提供可长期使用并且提高了维护性的蒸气阀13、以及蒸气轮机10。
[0073] 另外,在本实施方式中,在引导部135的上表面部,以覆盖上表面部的方式通过螺栓40固定有盖体136。由此,引导部135的暴露于外部空气的面积减少,因此能够进一步降低引导部135(引导衬套135B)发生腐蚀的可能性。因此,能够提供可长期使用并且提高了维护性的蒸气阀13、以及蒸气轮机10。
[0074] 以上,参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明,然而具体的结构不局限于该实施方式,也包含不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。
[0076] 本发明的蒸气阀能够用于蒸气轮机。
[0077] 附图标记说明
[0078] 10   蒸气轮机
[0079] 11   涡轮主体
[0080] 12   蒸气流路
[0081] 13   蒸气阀
[0082] 14   杠杆构件(阀体进退机构)
[0083] 15   蒸气阀驱动机构
[0084] 18   压缩机
[0085] 19   杠杆侧连杆
[0086] 20   拉簧
[0087] 21   托架
[0088] 22   保持构件
[0089] 23   致动器(工作缸)
[0090] 32   联接机构
[0091] 38   连接切换部
[0092] 40   螺栓
[0093] 112  轴承
[0094] 113  转子
[0095] 114  速度检测传感器
[0096] 115  旋转轴
[0097] 116  叶片
[0098] 123  阀座
[0099] 131  阀杆
[0100] 131A  工作缸部
[0101] 131B  连接体
[0102] 131C  工作缸上侧体
[0103] 131D  弹簧支承体
[0104] 132  阀体
[0105] 133  阀主体
[0106] 133A  大径部
[0107] 133B  缩径部
[0108] 133C  小径部
[0109] 133D  缺口部
[0110] 134  筒体
[0111] 134A  筒体凸缘部
[0112] 134B  筒体下部
[0113] 134C  筒体上部
[0114] 135  引导部
[0115] 135A  引导主体
[0116] 135B  引导衬套
[0117] 135C  突出部
[0118] 135D  弹簧收纳部
[0119] 135E  突出部承接面
[0120] 135F  承接面侧部
[0121] 135G  弹簧收纳部上表面
[0122] 136  盖体
[0123] 137  引导衬套凸缘部
[0124] 137A  凸缘部下表面
[0125] 137B  凸缘部上表面
[0126] 137C  凸缘部侧面
[0127] 138  引导衬套筒体
[0128] 139  内周面
[0129] S   蒸气阀弹簧
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