JP2012107566A - 蒸気止め弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁棒が動かなくなったり、弁棒の摺動抵抗が大きくなりすぎるのを回避することができる蒸気止め弁を提供すること。
【解決手段】弁室により形成され、かつ、弁体を内包する弁体ブッシュと、弁体を弁座に対して進退させる弁棒６と、この弁棒６の摺動管として機能する弁棒ブッシュ７とを備えた蒸気止め弁であって、前記弁棒６の第１の傾斜面６ａの他端に、前記弁棒６の一端の側から他端の側にかけて末広がりとなる第２の傾斜面６ｆの一端が連続して設けられ、前記弁棒ブッシュ７の第１の傾斜面７ａの一端に、前記弁棒ブッシュ７の一端の側から他端の側にかけて末広がりとなる第２の傾斜面７ｂの一端が連続して設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、火力発電タービン、原子力発電タービン等のタービン入口に設置されて、ボイラ等からタービンへの蒸気の流れを許容したり、遮断したりする蒸気止め弁に関するものである。

火力発電タービン、原子力発電タービン等のタービン入口に設置されて、ボイラ等からタービンへの蒸気の流れを許容したり、遮断したりする蒸気止め弁としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

特開２０００−３９０７６号公報

図４に示すように、特許文献１等に開示された蒸気止め弁４１は、一端（図４において上側の端）に取り付けられた弁体（図示せず）を、弁座（図示せず）に対して進退させる弁棒４２と、この弁棒４２の摺動管として機能する弁棒ブッシュ４３とを備えている。
弁棒４２の長手方向（軸方向）における途中および弁棒ブッシュ４３の長手方向（軸方向）における途中にはそれぞれ、弁体が弁座から退いて（離れて、遠退いて）、弁室（図示せず）の内部に形成された蒸気流路（図示せず）が全開となったときに互いに接して（当接して）、弁棒４２の一方（図４において上方）への動き（移動）を拘束する傾斜面４２ａ，４３ａが周方向に沿って環状に（ぐるりと一周）形成されている。

傾斜面４２ａは、弁棒４２の一端（図４において上側の端）の側から他端（図４において下側の端）の側にかけて先太り（末広がり）、すなわち、弁棒４２の他端の側から一端の側にかけて先細りとなる円錐面（テーパー面）であり、傾斜面４３ａは、弁棒ブッシュ４３の一端（図４において上側の端）の側から他端（図４において下側の端）の側にかけて先太り（末広がり）、すなわち、弁棒ブッシュ４３の他端の側から一端の側にかけて先細りとなる円錐面（テーパー面）である。

傾斜面４２ａの一端（図４において上側の端）には、径方向に沿って延びる（第１の）段部４２ｂの外周縁（外周端）が連続して設けられ（接続され）、段部４２ｂの内周縁（内周端）には、一定の幅（高さ）および一定の外径で周方向に沿って環状に（ぐるりと一周）形成された小径部４２ｃの他端（図４において下側の端）が連続して設けられており（接続されており）、小径部４２ｃの一端（図４において上側の端）には、径方向に沿って延びる（第２の）段部４２ｄの内周縁（内周端）が連続して設けられ（接続され）、段部４２ｄの外周縁（外周端）には、小径部４２ｃの外径よりも大きい、一定の外径を有する中径部４２ｅの他端（図４において下側の端）が連続して設けられている（接続されている）。
一方、傾斜面４２ａの他端（図４において下側の端）には、中径部４２ｅの外径よりも大きい、一定の外径を有する大径部４２ｆが連続して設けられている（接続されている）。

傾斜面４３ａの一端（図４において上側の端）には、一定の内径（中径部４２ｅの外径よりもわずかに大きい内径）で周方向および軸方向に沿って円筒状に穿設された小径穴４３ｂの他端（図４において下側の端）が連続して設けられている（接続されている）。
一方、傾斜面４３ａの他端（図４において下側の端）には、径方向に沿って延びる（第１の）段部４３ｃの内周縁（内周端）が連続して設けられ（接続され）、段部４３ｃの外周縁（外周端）には、一定の幅（高さ）および後述する大径穴４３ｆの内径よりも大きい、一定の内径で周方向に沿って環状に（ぐるりと一周）形成された拡径部４３ｄの一端（図４において上側の端）が連続して設けられており（接続されており）、拡径部４３ｄの他端（図４において下側の端）には、径方向に沿って延びる（第２の）段部４３ｅの外周縁（外周端）が連続して設けられ（接続され）、段部４３ｅの内周縁（内周端）には、一定の内径（小径穴４３ｂの内径よりも大きく、拡径部４３ｄの内径よりも小さく、かつ、大径部４２ｆの外径よりもわずかに大きい内径）で周方向および軸方向に沿って円筒状に穿設された大径穴４３ｆの一端（図４において上側の端）が連続して設けられている（接続されている）。

しかしながら、このような弁棒４２と弁棒ブッシュ４３とを備えた蒸気止め弁４１では、傾斜面４２ａ，４３ａよりも前流側、特に、わずかな隙間しかない中径部４２ｅと小径穴４３ｂとの間に、蒸気中に含まれた微細なスケール等が堆積し、中径部４２ｅが小径穴４３ｂに固着（スティック）して弁棒４２が動かなくなったり、弁棒４２の摺動抵抗が大きくなりすぎるといった問題点があった。

また、傾斜面４２ａと傾斜面４３ａとが互いに接している状態では、シール性を確保するのに必要な（高い）面圧が傾斜面４２ａ，４３ａに加わることになる。そのため、高温の蒸気に曝される傾斜面４２ａ，４３ａにクリープが生じ、図５（ａ）に破線で示すような、小径穴４３ｂの他端部に、段部４２ｂ、小径部４２ｃ、段部４２ｄにより形成される空間Ｓ１内に入り込む（空間Ｓ１内に向かって突出する）変形や、図５（ｂ）に破線で示すような、大径部４２ｆの一端部に、段部４３ｃ、拡径部４３ｄ、段部４３ｅにより形成される空間Ｓ２内に入り込む（空間Ｓ２内に向かって突出する）変形が生じて、弁棒４２が動かなくなったり、弁棒４２の摺動抵抗が大きくなりすぎるといった問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、弁棒が動かなくなったり、弁棒の摺動抵抗が大きくなりすぎるのを回避することができる蒸気止め弁を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る蒸気止め弁は、弁室により形成され、かつ、弁体を内包する弁体ブッシュと、弁体を弁座に対して進退させる弁棒と、この弁棒の摺動管として機能する弁棒ブッシュとを備え、前記弁棒の長手方向における途中および前記弁棒ブッシュの長手方向における途中のそれぞれに、前記弁体が前記弁座から一方に退いて、前記弁室の内部に形成された蒸気流路が全開となったときに互いに接して、前記弁棒の前記一方への動きを拘束する第１の傾斜面が周方向に沿って環状に形成された蒸気止め弁であって、前記弁棒の前記第１の傾斜面の他端に、前記弁棒の一端の側から他端の側にかけて末広がりとなる第２の傾斜面の一端が連続して設けられ、前記弁棒ブッシュの前記第１の傾斜面の一端に、前記弁棒ブッシュの一端の側から他端の側にかけて末広がりとなる第２の傾斜面の一端が連続して設けられている。

本発明に係る蒸気止め弁によれば、弁棒の第１の傾斜面と弁棒ブッシュの傾斜面とが互いに接している状態（すなわち、弁体が弁座から退いて（離れて、遠退いて）、弁室の内部に形成された蒸気流路が全開となった状態）では、シール性を確保するのに必要な（高い）面圧がこれら第１の傾斜面に加わることになる。そのため、高温の蒸気に曝されるこれら第１の傾斜面にクリープが生じ、例えば、図３（ａ）に破線で示すような変形が弁棒ブッシュ７の第２の傾斜面７ｂに発生し、図３（ｂ）に破線で示すような変形が弁棒６の第２の傾斜面６ｆに発生することになる。
しかしながら、図３（ａ）に示すように、弁棒ブッシュ７の第２の傾斜面７ｂに発生する変形（の大半）は、例えば、段部６ｂ、小径部６ｃ、段部６ｄにより形成される空間Ｓ３の半径方向外側に形成され、第２の傾斜面７ｂに発生した変形（の大半）が、空間Ｓ３内に入り込まないようになっている。
また、図３（ｂ）に示すように、第２の傾斜面６ｆに発生する変形（の大半）は、例えば、段部７ｅ、拡径部７ｆ、段部７ｇにより形成される空間Ｓ４の半径方向内側に形成され、第２の傾斜面６ｆに発生した変形（の大半）が、空間Ｓ４内に入り込まないようになっている。
そして、その結果、弁棒６が動かなくなったり、弁棒６の摺動抵抗が大きくなりすぎるのを回避することができる。

上記蒸気止め弁において、前記弁棒ブッシュの前記第２の傾斜面の一端に、前記弁棒ブッシュの一端の側から他端の側にかけて先細りとなる第３の傾斜面の一端が連続して設けられているとさらに好適である。

このような蒸気止め弁によれば、弁棒ブッシュの第１の傾斜面よりも前流側に位置する弁棒ブッシュの内周側（半径方向内側）に、第３の傾斜面が設けられ、第３の傾斜面と弁棒との間の隙間が従来のもの（例えば、図４および図５（ａ）に示すもの）よりも広くなっている（大きくなっている）ので、第３の傾斜面と弁棒との間に、蒸気中に含まれた微細なスケール等が堆積した場合でも、弁棒の摺動抵抗を従来のものよりも低減させることができ、弁棒が動かなくなったり、弁棒の摺動抵抗が大きくなりすぎるのを回避することができる。

本発明に係る蒸気止め弁は、弁室により形成され、かつ、弁体を内包する弁体ブッシュと、弁体を弁座に対して進退させる弁棒と、この弁棒の摺動管として機能する弁棒ブッシュとを備え、前記弁棒の長手方向における途中および前記弁棒ブッシュの長手方向における途中のそれぞれに、前記弁体が前記弁座から一方に退いて、前記弁室の内部に形成された蒸気流路が全開となったときに互いに接して、前記弁棒の前記一方への動きを拘束する第１の傾斜面が周方向に沿って環状に形成された蒸気止め弁であって、前記弁棒ブッシュの前記第１の傾斜面の一端に、前記弁棒ブッシュの一端の側から他端の側にかけて先細りとなる第２の傾斜面の一端が連続して設けられている。

本発明に係る蒸気止め弁によれば、弁棒ブッシュの第１の傾斜面よりも前流側に位置する弁棒ブッシュの内周側（半径方向内側）に、第２の傾斜面が設けられ、第２の傾斜面と弁棒との間の隙間が従来のもの（例えば、図４および図５（ａ）に示すもの）よりも広くなっている（大きくなっている）ので、第２の傾斜面と弁棒との間に、蒸気中に含まれた微細なスケール等が堆積した場合でも、弁棒の摺動抵抗を従来のものよりも低減させることができ、弁棒が動かなくなったり、弁棒の摺動抵抗が大きくなりすぎるのを回避することができる。

本発明によれば、弁棒が動かなくなったり、弁棒の摺動抵抗が大きくなりすぎるのを回避することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る蒸気止め弁の全体の構成を示す断面図である。 図１の要部を拡大して示す図である。 図２の要部をさらに拡大して示す図である。 従来の蒸気止め弁の要部を拡大して示す図である。 図４の要部をさらに拡大して示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る蒸気止め弁について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る蒸気止め弁の全体の構成を示す断面図、図２は図１の要部を拡大して示す図、図３は図２の要部をさらに拡大して示す図である。

本発明に係る蒸気止め弁は、火力発電タービン、原子力発電タービン等のタービン入口に設置されて、ボイラ等からタービンへの蒸気の流れを許容したり、遮断したりするものであり、「主蒸気止め弁」、「主塞止弁」、「主蒸気元弁」等と呼ばれるものである。

図１に示すように、本実施形態に係る蒸気止め弁１は、弁室２により形成され、かつ、弁体３を内包する弁体ブッシュ４と、弁体３を弁座５に対して進退させる弁棒６と、この弁棒６の摺動管として機能する弁棒ブッシュ７とを備えている。
なお、図１中の符号８はタービン入口を示し、符号９は弁室２の内部に形成された蒸気流路を示している。
また、図１中の実線矢印は、（主）蒸気の流れ方向を示している。

図２に示すように、弁棒６の長手方向（軸方向）における途中および弁棒ブッシュ７の長手方向（軸方向）における途中にはそれぞれ、弁体３（図１参照）が弁座５（図１参照）から退いて（離れて、遠退いて）、弁室２（図１参照）の内部に形成された蒸気流路９（図１参照）が全開となったときに互いに接して（当接して）、弁棒６の一方（図１および図２において上方）への動き（移動）を拘束する傾斜面６ａ，７ａが周方向に沿って環状に（ぐるりと一周）形成されている。

（第１の）傾斜面６ａは、弁棒６の一端（図２において上側の端）の側から他端（図２において下側の端）の側にかけて先太り（末広がり）となり、弁棒６の他端の側から一端の側にかけて先細りとなる円錐面（テーパー面）であり、（第１の）傾斜面７ａは、弁棒ブッシュ７の一端（図２において上側の端）の側から他端（図２において下側の端）の側にかけて先太り（末広がり）となり、弁棒ブッシュ７の他端の側から一端の側にかけて先細りとなる円錐面（テーパー面）である。

傾斜面６ａの一端（図２において上側の端）には、径方向に沿って延びる（第１の）段部６ｂの外周縁（外周端）が連続して設けられ（接続され）、段部６ｂの内周縁（内周端）には、一定の幅（高さ）および一定の外径で周方向に沿って環状に（ぐるりと一周）形成された小径部６ｃの他端（図２において下側の端）が連続して設けられており（接続されており）、小径部６ｃの一端（図２において上側の端）には、径方向に沿って延びる（第２の）段部６ｄの内周縁（内周端）が連続して設けられ（接続され）、段部６ｄの外周縁（外周端）には、小径部６ｃの外径よりも大きい、一定の外径を有する中径部６ｅの他端（図２において下側の端）が連続して設けられている（接続されている）。

一方、傾斜面６ａの他端（図２において下側の端）には、弁棒６の一端（図２において上側の端）の側から他端（図２において下側の端）の側にかけて先太り（末広がり）、すなわち、弁棒６の他端の側から一端の側にかけて先細りとなる（第２の）傾斜面（円錐面：テーパー面）６ｆの一端（図２において上側の端）が連続して設けられ（接続され）、傾斜面６ｆの他端（図２において下側の端）には、中径部６ｅの外径よりも大きい、一定の外径を有する大径部６ｇが連続して設けられている（接続されている）。

傾斜面７ａの一端（図２において上側の端）には、弁棒ブッシュ７の一端（図２において上側の端）の側から他端（図２において下側の端）の側にかけて先太り（末広がり）、すなわち、弁棒ブッシュ７の他端の側から一端の側にかけて先細りとなる（第２の）傾斜面（円錐面：テーパー面）７ｂの他端（図２において下側の端）が連続して設けられ（接続され）、傾斜面７ｂの一端（図２において上側の端）には、径方向に沿って延びる（第１の）段部７ｃの内周縁（内周端）が連続して設けられており（接続されており）、段部７ｃの外周縁（外周端）には、弁棒ブッシュ７の一端（図２において上側の端）の側から他端（図２において下側の端）の側にかけて先細り、すなわち、弁棒６の他端の側から一端の側にかけて先太り（末広がり）となる（第３の）傾斜面（円錐面：テーパー面）７ｄの他端（図２において下側の端）が連続して設けられている（接続されている）。

一方、傾斜面７ａの他端（図２において下側の端）には、径方向に沿って延びる（第２の）段部７ｅの内周縁（内周端）が連続して設けられ（接続され）、段部７ｅの外周縁（外周端）には、一定の幅（高さ）および後述する大径穴７ｈの内径よりも大きい、一定の内径で周方向に沿って環状に（ぐるりと一周）形成された拡径部７ｆの一端（図２において上側の端）が連続して設けられており（接続されており）、拡径部７ｆの他端（図２において下側の端）には、径方向に沿って延びる（第３の）段部７ｇの外周縁（外周端）が連続して設けられ（接続され）、段部７ｇの内周縁（内周端）には、一定の内径（小径穴７ｂの内径よりも大きく、拡径部７ｆの内径よりも小さく、かつ、大径部６ｇの外径よりもわずかに大きい内径）で周方向および軸方向に沿って円筒状に穿設された大径穴７ｈの一端（図２において上側の端）が連続して設けられている（接続されている）。

本実施形態に係る蒸気止め弁１によれば、傾斜面７ａよりも前流側に位置する弁棒ブッシュ７の内周側（半径方向内側）に、段部７ｃと傾斜面７ｄとが設けられ、傾斜面７ｄと中径部６ｅとの間の隙間が従来のもの（例えば、図４および図５（ａ）に示すもの）よりも広くなっている（大きくなっている）ので、傾斜面７ｄと中径部６ｅとの間に、蒸気中に含まれた微細なスケール等が堆積した場合でも、弁棒６の摺動抵抗を従来のものよりも低減させることができ、弁棒６が動かなくなったり、弁棒６の摺動抵抗が大きくなりすぎるのを回避することができる。

本実施形態に係る蒸気止め弁１によれば、傾斜面６ａと傾斜面７ａとが互いに接している状態（すなわち、弁体３（図１参照）が弁座５（図１参照）から退いて（離れて、遠退いて）、弁室２（図１参照）の内部に形成された蒸気流路９（図１参照）が全開となった状態）では、シール性を確保するのに必要な（高い）面圧が傾斜面６ａ，７ａに加わることになる。そのため、高温の蒸気に曝される傾斜面６ａ，７ａにクリープが生じ、図３（ａ）に破線で示すような変形が傾斜面７ｂに発生し、図３（ｂ）に破線で示すような変形が傾斜面６ｆに発生することになる。
しかしながら、図３（ａ）に示すように、傾斜面７ｂに発生する変形（の大半）は、段部６ｂ、小径部６ｃ、段部６ｄにより形成される空間Ｓ３の半径方向外側に形成され、傾斜面７ｂに発生した変形（の大半）が、空間Ｓ３内に入り込まないようになっている。
また、図３（ｂ）に示すように、傾斜面６ｆに発生する変形（の大半）は、段部７ｅ、拡径部７ｆ、段部７ｇにより形成される空間Ｓ４の半径方向内側に形成され、傾斜面６ｆに発生した変形（の大半）が、空間Ｓ４内に入り込まないようになっている。
そして、その結果、弁棒６が動かなくなったり、弁棒６の摺動抵抗が大きくなりすぎるのを回避することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。
例えば、上述した実施形態では、段部７ｃの外周縁に、傾斜面７ｄの他端を連続して設ける（接続する）ようにしたが、段部７ｃの外周縁に、一定の内径で周方向および軸方向に沿って円筒状に穿設された穴の一端を連続して設ける（接続する）ようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、傾斜面７ｂの一端と、傾斜面７ｄの他端とが、段部７ｃを介して接続するようにしたが、段部７ｃをなくして、傾斜面７ｂの一端と、傾斜面７ｄの他端とを直接接続するようにしてもよい。

１ 蒸気止め弁
２ 弁室
３ 弁体
４ 弁体ブッシュ
５ 弁座
６ 弁棒
６ａ （第１の）傾斜面
６ｆ （第２の）傾斜面
７ 弁棒ブッシュ
７ａ （第１の）傾斜面
７ｂ （第２の）傾斜面
７ｄ （第３の）傾斜面（第２の傾斜面）
９ 蒸気流路

Claims (3)

1. 弁室により形成され、かつ、弁体を内包する弁体ブッシュと、弁体を弁座に対して進退させる弁棒と、この弁棒の摺動管として機能する弁棒ブッシュとを備え、
   前記弁棒の長手方向における途中および前記弁棒ブッシュの長手方向における途中のそれぞれに、前記弁体が前記弁座から一方に退いて、前記弁室の内部に形成された蒸気流路が全開となったときに互いに接して、前記弁棒の前記一方への動きを拘束する第１の傾斜面が周方向に沿って環状に形成された蒸気止め弁であって、
   前記弁棒の前記第１の傾斜面の他端に、前記弁棒の一端の側から他端の側にかけて末広がりとなる第２の傾斜面の一端が連続して設けられ、
   前記弁棒ブッシュの前記第１の傾斜面の一端に、前記弁棒ブッシュの一端の側から他端の側にかけて末広がりとなる第２の傾斜面の一端が連続して設けられていることを特徴とする蒸気止め弁。
2. 前記弁棒ブッシュの前記第２の傾斜面の一端に、前記弁棒ブッシュの一端の側から他端の側にかけて先細りとなる第３の傾斜面の一端が連続して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気止め弁。
3. 弁室により形成され、かつ、弁体を内包する弁体ブッシュと、弁体を弁座に対して進退させる弁棒と、この弁棒の摺動管として機能する弁棒ブッシュとを備え、
   前記弁棒の長手方向における途中および前記弁棒ブッシュの長手方向における途中のそれぞれに、前記弁体が前記弁座から一方に退いて、前記弁室の内部に形成された蒸気流路が全開となったときに互いに接して、前記弁棒の前記一方への動きを拘束する第１の傾斜面が周方向に沿って環状に形成された蒸気止め弁であって、
   前記弁棒ブッシュの前記第１の傾斜面の一端に、前記弁棒ブッシュの一端の側から他端の側にかけて先細りとなる第２の傾斜面の一端が連続して設けられていることを特徴とする蒸気止め弁。

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