CN219774835U - 一种自平衡型蒸汽调速阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自平衡型蒸汽调速阀，其中该自平衡型蒸汽调速阀包括阀体，包括进汽室和排汽室；阀座，连接于所述阀体，所述阀座形成蒸汽通道，所述蒸汽通道连通所述进汽室和所述排汽室；阀芯，设置于所述进汽室内，所述阀芯用于沿自身轴向移动，以封闭或开放所述蒸汽通道，沿所述阀芯的轴向，所述阀芯的外侧壁具有相对设置的斜面。本申请所提供的一种自平衡型蒸汽调速阀可以解决现有技术中存在的阀芯两侧具有较大蒸汽压差的技术问题。

Description

一种自平衡型蒸汽调速阀

技术领域

本申请属于调速阀技术领域，更具体而言，是涉及一种自平衡型蒸汽调速阀。

背景技术

国产工业汽轮机通常采用的调速阀，大多数厂家所采用的是单座型的球形阀、盘型阀或凹口阀，一方面这种结构虽然密封性较好，但由于结构限制，阀芯两侧受较大的蒸汽压差，对提升力和驱动机构的要求都较高，另一方面在运行时受汽流影响易出现抽动和转动的现象，配合件易出现磨损，影响使用寿命。也有一些厂家和机型采用的是双座阀的结构形式，这种结构对降低阀芯两侧的压差起了很明显的作用，可以降低提升力以及驱动机构的制造成本，但是密封性能较差，压力损失较大，也无法消除阀芯组件在调节时易受汽流影响出现抽动和转动的现象，磨损问题没有得到解决和有效改善。随着调节件的磨损，调节系统的稳定性将受到较大影响，无法精确地响应调节指令，汽轮机的转速波动将越来越大，直至影响到整台机组的稳定运行和工厂企业的安全持续生产；因此，有必须解决上述问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种自平衡型蒸汽调速阀，以解决现有技术中存在的阀芯两侧具有较大蒸汽压差的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种自平衡型蒸汽调速阀，包括：

阀体，包括进汽室和排汽室；

阀座，连接于所述阀体，所述阀座形成蒸汽通道，所述蒸汽通道连通所述进汽室和所述排汽室；

阀芯，设置于所述进汽室内，所述阀芯用于沿自身轴向移动，以封闭或开放所述蒸汽通道，沿所述阀芯的轴向，所述阀芯的外侧壁具有相对设置的斜面。

可选地，所述阀芯至少包括相对设置的第一斜面和第二斜面，其中所述第一斜面用于和所述阀座抵接,所述第一斜面和所述第二斜面通过圆弧平滑过渡连接；

在所述第一斜面和所述阀座抵接的状态下，所述第一斜面的至少一部分与所述阀座之间位于所述排汽室一侧具有朝向所述排汽室逐渐变大的间隔。

可选地，所述斜面还包括第三斜面；

所述第三斜面在阀芯轴向上的投影面积和所述第一斜面与所述阀座之间形成间隔的部分在阀芯轴向上的投影面积之和相同于所述第二斜面在阀芯轴向上的投影面积。

可选地，所述第一斜面为弧面；

所述蒸汽通道的至少一部分侧壁为弧面；

所述第一斜面用于与所述蒸汽通道的弧面部分抵接。

可选地，在所述第一斜面和所述蒸汽通道的抵接状态下，同时相切于所述第一斜面和所述蒸汽通道的直线与所述阀芯的中心轴线的夹角A角度为36.5°。

可选地，所述蒸汽通道的径向尺寸由靠近所述进汽室的一端向靠近所述排汽室的一端逐渐变大。

可选地，所述阀体上设置有中间孔，所述阀座安装于所述中间孔内并与所述中间孔的孔壁为过盈配合。

可选地，所述自平衡型蒸汽调速阀还包括导向套和阀盖，所述导向套固定连接于所述阀盖；

所述阀芯的至少一部分伸入所述导向套，所述阀芯与所述导向套滑动连接。

可选地，所述自平衡型蒸汽调速阀还包括防转件；

所述阀芯的外侧壁上设置有凹槽，所述凹槽纵向与所述阀芯轴线平行,所述防转件的一端连接于所述导向套，另一端伸入所述凹槽，以避免所述阀芯沿自身周向相对于所述导向套转动。

可选地，所述防转件、所述导向套均采用氮化和激光淬火的硬化工艺形成有表面硬化耐磨层。

本申请提供的自平衡型蒸汽调速阀的有益效果在于：与现有技术相比，本申请所提供的自平衡型蒸汽调速阀包括阀体、阀座以及阀芯，其中阀体包括进汽室和排汽室；阀座连接于阀体并且阀座形成蒸汽通道，蒸汽通道连通进汽室和排汽室；阀芯设置于进汽室内，阀芯用于沿自身轴向移动以封闭或开放蒸汽通道，沿阀芯的轴向，阀芯的外侧壁具有相对设置的斜面。根据上述结构，进入进汽室的蒸汽在到达阀芯的外侧壁时，由于阀芯的外侧壁上具有相对设置的侧面，可以使阀芯在受到蒸汽压力后自身沿轴向的受力平衡，避免了在阀芯两侧形成较大的蒸汽压差，导致阀芯提升困难，明显地节省了能耗，具有显著的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的自平衡型蒸汽调速阀的整体结构剖面图；

图2为本申请实施例提供的阀座、阀芯以及导向套配合结构示意图；

其中，图中各附图标记：100、阀体；101、进汽室；102、排汽室；200、阀座；201、蒸汽通道；300、阀芯；301、第一斜面；302、第二斜面；303、第三斜面；304、凹槽；400、阀杆、500、执行器；600、导向套；700、阀盖；800、防转件。

实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1及图2，现对本申请实施例提供的一种自平衡型蒸汽调速阀进行说明。所述自平衡型蒸汽调速阀包括阀体100、阀座200以及阀芯300，其中阀体100包括进汽室101和排汽102室，进汽室101用于通入蒸汽，排汽室102用于排出蒸汽。阀座200连接于阀体100，阀座200形成蒸汽通道201，蒸汽通道201连通进汽室101和排汽室102；阀芯300设置于进汽室101内，本实施例中，阀芯300用于沿自身轴向移动，以封闭或开放蒸汽通道201，可以理解，本实施例中所提供的自平衡型蒸汽调速阀正是通过阀芯300的移动来调节蒸汽通道201的开度，以实现调节蒸汽流量的目的。一般而言，为了实现阀芯300的移动，除了本实施例中所描述的上述阀体100、阀座200和阀芯300的结构，调速阀还包括阀杆400和执行器500等结构，阀芯300通过阀杆400连接于外部执行器500，并通过执行器500带动阀杆400移动，进而带动阀芯300移动，以实现封闭或开放蒸汽通道201的技术目的并改变汽轮机的进汽量，以满足所需的功率和转速输出要求。

本实施例中沿阀芯300的轴向，阀芯300的外侧壁具有相对设置的斜面。根据该结构，阀芯300轴向前后受力呈对称形式，因此阀芯300轴向前后两个斜面受到的绝大部分蒸汽压力可以相互抵消，这样可以大大降低阀芯300的提升力，特别是由关闭状态开启时所需的提升力，可降低执行器500的选型规格和成本，提高控制精度；因蒸汽压力作用在这种阀芯300结构时，阀芯300轴向所受到的较小，因此在另外的一些实施例中，为确保阀芯300的密封性能，在设计斜面时时可使阀芯300上适当保持一定的密封压力或者通过驱动机构提供一定的密封力，可根据实际工况灵活设置。

在本申请的一些实施例中，请参阅图1及图2，阀芯300至少包括相对设置的第一斜面301和第二斜面302，其中第一斜面301用于和阀座200抵接,第一斜面301和第二斜面302通过圆弧平滑过渡连接；在第一斜面301和阀座200抵接的状态下，第一斜面301的至少一部分与阀座200之间位于排汽室102一侧具有朝向排汽室102逐渐变大的间隔。根据本实施例中所提供的一种自平衡型蒸汽调速阀的结构，第一斜面301被设置在阀芯300的端部，其与阀座200抵接后形成的间隔可以方便地进入蒸汽并对第一斜面301产生蒸汽压力。并且由于第一斜面301设置在阀芯300的端部，蒸汽对第一斜面301产生的轴向推力与蒸汽对第二斜面302产生的轴向推力方向相反，由此抵消了一部分蒸汽对第二斜面302产生的轴向推力，阀芯300的自平衡效果更好，同时，第一斜面301和第二斜面302通过圆弧平滑过渡连接的设计，在阀芯300打开后，蒸汽流动平顺性好，避免蒸汽流出现乱流、湍流，有效减轻了阀芯300振动或抽动现象，有利于保证调速阀的稳定性和可靠性，保证控制精度。

在前述设置有第一斜面301和第二斜面302的实施例基础上，参阅图1及图2，本实施例中斜面还包括第三斜面303；第三斜面303在阀芯300轴向上的投影面积和第一斜面301与阀座200之间形成间隔的部分在阀芯300轴向上的投影面积之和相同于第二斜面302在阀芯300轴向上的投影面积，这里，由于机械加工误差的影响，允许存在不超过设计要求的误差。由于阀芯300所受的轴向压力与斜面在轴向上的投影面积大小紧密相关，因此，当第一斜面301和第三斜面303对应有效作用在阀芯300轴向上的投影面积之和与第二斜面302在阀芯300轴向上的投影面积相同时，阀芯300沿自身轴向的受力也处于平衡状态。

在本申请的一些实施例中，请参阅图1及图2，第一斜面301为弧面；蒸汽通道201的至少一部分侧壁为弧面；第一斜面301用于与蒸汽通道201的弧面部分抵接。根据本实施例中所提供的自平衡型蒸汽调速阀的结构，第一斜面301和阀座200抵接的两个相对抵接面均为弧面。这样做的意义一方面在于，第一斜面301可以更为容易地与阀座200抵接并形成紧密可靠的密封连接；另一方面，也可以在第一斜面301和阀座200之间形成弧形开口的间隔，便于蒸汽进入。根据实验对比，在第一斜面301和蒸汽通道201的抵接状态下，同时相切于第一斜面301和蒸汽通道201的直线与阀芯300的中心轴线的夹角A角度为36.5°时，阀芯300的自平衡效果较好。当然地，在本申请的另外一些实施例中，该角度还可以变形设置为其他角度，可以更加现场的实际工况灵活选设。

在本申请的一些实施例中，请参阅图1及图2，蒸汽通道201的径向尺寸由靠近进汽室101的一端向靠近排汽室102的一端逐渐变大。上述结构有利于降低汽流通过的压损和汽流的激振力，具有良好的抗震性能，汽流脉动力较小，稳定性较佳。优选地，在另外的一些实施例中，蒸汽通道201的型线为文丘里式的扩散器结构，具有与本实施例相同的技术效果，不再赘述。

在本申请的一些实施例中，请参阅图1及图2，阀体100上设置有中间孔，阀座200安装于中间孔内并与中间孔的孔壁为过盈配合，其结构上更加可靠，可以有效避免阀座200出现松动晃动的情况。

在本申请的一些实施例中，请参阅图1及图2，该自平衡型蒸汽调速阀还包括导向套600和阀盖700，导向套600固定连接于阀盖700，阀芯300的至少一部分伸入导向套600，阀芯300与导向套600滑动连接。自平衡型蒸汽调速阀还包括防转件800；阀芯300的外侧壁上设置有凹槽304，述凹槽304纵向与阀芯300轴线平行，防转件800的一端连接于导向套600，另一端伸入凹槽304，以避免阀芯300沿自身周向相对于导向套600转动。通过采用本实施例中所提供的一种自平衡型蒸汽调速阀的结构，可以有效地降低汽轮机在低负荷时阀芯300轴向抽动和周向摆动的现象，从而避免调节件的快速磨损和转速波动的情况发生，以确保调节动作灵活，机组运行安全可靠。

在本申请的一些实施例中，请参阅图1及图2，防转件800、导向套600均采用氮化和激光淬火的硬化工艺形成有表面硬化耐磨层。可以理解，为了降低配合件的磨损并提升使用寿命，防转件800、导向套600，阀杆400等零件均可以采用氮化和激光淬火的硬化工艺，不再赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于，包括：

阀体（100)，包括进汽室（101)和排汽室（102)；

阀座（200)，连接于所述阀体（100)，所述阀座（200）形成蒸汽通道（201)，所述蒸汽通道（201）连通所述进汽室（101)和所述排汽室（102)；

阀芯（300)，设置于所述进汽室（101）内，所述阀芯（300）用于沿自身轴向移动，以封闭或开放所述蒸汽通道（201)，沿所述阀芯（300）的轴向，所述阀芯（300）的外侧壁具有相对设置的斜面。

2.如权利要求1所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

所述阀芯（300）至少包括相对设置的第一斜面（301）和第二斜面（302)，其中所述第一斜面（301）用于和所述阀座（200）抵接,所述第一斜面（301）和所述第二斜面（302)通过圆弧平滑过渡连接；

在所述第一斜面（301）和所述阀座（200）抵接的状态下，所述第一斜面（301）的至少一部分与所述阀座（200）之间位于所述排汽室（102)一侧具有朝向所述排汽室（102）逐渐变大的间隔。

3.如权利要求2所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

所述斜面还包括第三斜面（303)；

所述第三斜面（303）在阀芯（300）轴向上的投影面积和所述第一斜面（301）与所述阀座（200）之间形成间隔的部分在阀芯（300）轴向上的投影面积之和相同于所述第二斜面（302）在阀芯（300）轴向上的投影面积。

4.如权利要求2所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

所述第一斜面（301）为弧面；

所述蒸汽通道（201）的至少一部分侧壁为弧面；

所述第一斜面（301）用于与所述蒸汽通道（201）的弧面部分抵接。

5.如权利要求4所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

在所述第一斜面（301）和所述蒸汽通道（201）的抵接状态下，同时相切于所述第一斜面（301）和所述蒸汽通道（201）的直线与所述阀芯（300）的中心轴线的夹角A角度为36.5°。

6.如权利要求1-5中任一项所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

所述蒸汽通道（201）的径向尺寸由靠近所述进汽室（101）的一端向靠近所述排汽室（102）的一端逐渐变大。

7.如权利要求6所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

所述阀体（100）上设置有中间孔，所述阀座（200）安装于所述中间孔内并与所述中间孔的孔壁为过盈配合。

8.如权利要求1所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

所述自平衡型蒸汽调速阀还包括导向套（600）和阀盖（700)，所述导向套（600）固定连接于所述阀盖（700)；

所述阀芯（300）的至少一部分伸入所述导向套（600)，所述阀芯（300）与所述导向套（600）滑动连接。

9.如权利要求8所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

所述自平衡型蒸汽调速阀还包括防转件（800)；

所述阀芯（300）的外侧壁上设置有凹槽(304)，所述凹槽(304)纵向与所述阀芯（300）轴线平行，所述防转件（800）的一端连接于所述导向套（600)，另一端伸入所述凹槽(304)，以避免所述阀芯（300）沿自身周向相对于所述导向套（600）转动。

10.如权利要求9所述的自平衡型蒸汽调速阀，其特征在于：

所述防转件（800)、所述导向套（600）为采用氮化和激光淬火的硬化工艺形成有表面硬化耐磨层。