JP2735659B2 - 迅速閉鎖フラツプ - Google Patents

迅速閉鎖フラツプ

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JP2735659B2 JP1333027A JP33302789A JP2735659B2 JP 2735659 B2 JP2735659 B2 JP 2735659B2 JP 1333027 A JP1333027 A JP 1333027A JP 33302789 A JP33302789 A JP 33302789A JP 2735659 B2 JP2735659 B2 JP 2735659B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、迅速閉鎖フラップであって、開放が液力的
な駆動装置によって行われ、閉鎖がばねによって行われ
る形式のものに関する。
補償弁と協働する迅速閉鎖コックは中間加熱器と媒体
圧縮タービンとの間の蒸気タービンに使用される。蒸気
データ及び構造形式に関連して迅速閉鎖コックは弁、若
しくはフラップ、有利には揺動フラップから成ってい
る。迅速閉鎖コックの開放は液力的に行われ、閉鎖はば
ねによって行われる。揺動フラップは、弁に対して蒸気
を転向させず、従って流動損失をわずかにするという利
点を有している。さらに揺動フラップにおいては媒体圧
縮タービンへの有利な配置が可能である。他面において
揺動フラップは流れに弁よりも強くさらされ、それに応
じて機械的に強く負荷され、即ち負荷に関連して揺動フ
ラップ構造には高い要求が課せられる。揺動フラップに
対する流動過程を考察すると、閉鎖過程中はフラップの
下流側の蒸気圧力が降下し、その結果フラップ皿におけ
る圧力差が増大する。揺動フラップは流動方向で変動す
る力によって加速され、フラップケーシングの座リング
に対する、揺動フラップの構造にとって危険な高い衝突
速度が生じる。構造を補強すると、質量の増大と共に運
動力学的なエネルギーも増大する。衝突速度は液力的な
ブレーキによって減少させられるが、速度減少（遅延）
に基づき生じるブレーキ力（質量×遅延量）が揺動フラ
ップの機構全体に強い負荷を生ぜしめる。さらに、低い
閉鎖速度に設定された液力的なブレーキはフラップの機
構がブレーキ力による負荷に耐えるようになっていたと
してもフラップにとって大きな欠点を有しており、閉鎖
速度が目的に対して低すぎ、これに相応して閉鎖時間が
長すぎ、フラップの後の蒸気圧力がより深く降下し、圧
力差及びフラップにかかる力がより増大する。
迅速閉鎖フラップと羽根への入口との間の貫流される
室が小さければ小さいほど、フラップ皿の後の圧力が貯
蔵作用の低下に基づきより迅速に降下しなければなら
ず、このことは座リングへのフラップ皿の衝突速度にネ
ガチブに作用する。手段を講じようとすれば、フラップ
の後に長い導管を設けることになり、このような導管は
貯蔵容積を大きくすることになる。しかしながら、コッ
クはタービンの直前に配置したい。それというのは貯蔵
容積を最小にして、タービンが過剰回転によって危険に
さらされないようにし、かつ良好な所要スペース状態が
得られるようにしたいからである。
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の迅速閉鎖フラッ
プを改善して、フラップ皿の閉鎖速度を最大にし、フラ
ップケーシングの座リングに対するフラップ皿の衝突に
際して生じる力を最小にすることである。
前記課題を解決するために本発明の構成では、液力的
なブレーキを設けてあり、このブレーキがフラップ皿の
閉鎖速度を最大の許容衝突速度に達した後に静止するま
でコンスタントに維持するようになっている。
前記構成に基づき利点として、迅速閉鎖フラップの伝
達機構を負荷しようとするような付加的な制動力（質量
×遅延量）が発生しない。さらに、衝突に際し迅速閉鎖
フラップのフラップ皿及びレバーに生じる力を減少する
ために、運動可能な構成部分間に遊びを設けてあり、こ
の遊びが衝突エネルギーを分割し、これによって質量の
分離に基づき負荷が２つの衝突段階に分けられ、即ちフ
ラップ皿が座リングに衝突した後に、残りのすべての質
量がカップリングからサーボ側で所定の遊びだけ引き続
き回動して、残りの質量の運動力学的なエネルギーが第
２の衝突段階で始めて制動せしめられる。これにより利
点として、質量の分離に関連して衝突速度が最大にでき
るが、これによって伝達機構が著しく負荷されるような
ことはない。ブレーキ力並びに衝突力を減少させると、
迅速閉鎖フラップの許容の運転データを高めることがで
きる。
本発明の有利な構成が特許請求の範囲第２項以下に記
載してある。
次に図面を用いて本発明の実施例を具体的に説明する
が、本発明の要旨に直接関係のない部分は図示してな
い。
第１図は迅速閉鎖フラップを連結軸若しくはフラップ
軸に沿って断面して示している。この迅速閉鎖フラップ
はサーボ機構１とフラップ皿機構２とに分割されてい
る。両方の機構1,2は爪付きカップリング1a,2aによって
連結されており、爪付きカップリングは運動可能なすべ
ての部分の質量をほぼ半分にしている。サーボ機構は外
側から見てサーボケーシング17及び伝動ケーシング３か
ら成っており、伝動ケーシングは折り曲げられてフラッ
プケーシング９に結合されている。サーボロッド４がサ
ーボケーシング７から突出していて、伝動ケーシング３
内で連結棒５を介して連結軸６に結合されている。連結
棒５自体は連結軸６の拡大部に偏心的にピストンロッド
の形式で結合されており、サーボロッド４及び連結軸６
に対する両方の結合点は、第２図及び第３図に示すよう
にそれぞれ連結ピン８によって形成されている。連結軸
６は伝動ケーシング３内で２点支承されていて連結部分
1aまで延びている。フラップ皿14は第１図では開放位置
を占めている。フラップ皿14の旋回位置（閉鎖位置）は
第５図に示してある。連結部分2aの延長部がフラップ軸
10であり、フラップ軸の直径が外側に向かって段階的に
減少している。レバー12の、フラップ軸10に支承された
アイ12aが断面平面Ｖ−Ｖに対して対称的に軸線方向に
延びており、レバーがフラップ皿14を保持しており、こ
の場合両方の部材、即ちレバー12とフラップ皿14との結
合が横棒13を用いて行われる。サーボ機構１からの力
は、アイ12aとフラップ軸10とを結合するキー11を介し
てレバー12、ひいてはフラップ皿14に伝達される。フラ
ップ軸10の直径は側方でさらに減少している。この直径
の減少した区分に補償スリーブ28が配置してあり、補償
スリーブの直径Ｅ′はフラップ軸10の、アイ12aのむこ
う側の区分の直径Ｅと同じ大きさである。閉鎖に際しフ
ラップ軸10を軸線方向で負荷軽減するために、ピストン
リング29を設けてあり、このピストンリングがアイ12a
の両側の同じ直径Ｅ＝Ｅ′の区分に作用する。補償スリ
ーブ28はピストンロッド29と一緒に圧力補償機構15を形
成しており、この圧力補償機構が揺動フラップ12,12a,1
3,14を確実かつ迅速にする。このような処置によって、
これまで使用されたパイロット弁が不必要になる。爪付
きカップリング1a,2aを通る断面IIa,IIIaが第2a図及び
第3a図に示してある。
第２図はサーボケーシング17及び伝動ケーシング３の
断面を示しており、この場合同じ面に位置しないフラッ
プケーシング９も揺動フラップ及びフラップ皿14の運動
を説明するために断面して示してある。サーボケーシン
グ内には、揺動フラップを閉鎖するために所属するばね
18が配置されており、サーボロッド４のヘッド側に液力
的なブレーキが設けられている。液力的なブレーキは成
形された輪郭19を備えたブレーキピストン20から成って
おり、輪郭がサーボケーシング17に形成されたブレーキ
縁部21と関連して液力的なブレーキ作用を生ぜしめる。
一般的に言えることは、ブレーキ横断面が小さければ小
さい程、揺動フラップに作用するブレーキ力は大きくな
る。明らかなように、ブレーキ力は伝達機構を少なから
ず負荷する。図面にはフラップ皿14が閉鎖過程の最初の
３分の１の位置、即ち次第に蒸気流26によって捕えられ
る点で示してある。図面から明らかなように、閉鎖過程
中のフラップ皿14が絞りを開始し、座リング25のむこう
側の蒸気圧力が低下し、これによってフラップ皿14にお
ける圧力差が増大する。増大するこの力によって、フラ
ップ皿14が流れによって捕えられる、座リング25に向け
て加速され、これは衝突力として吸収される。もちろん
液力的なブレーキは、座リングに対するフラップ皿14の
衝突の直前に衝突速度を急激に零に低下させるように構
成されていてよい。衝突力に決して克服されない過度に
大きいブレーキ力も生ぜしめられる。他面において液力
的なブレーキは過度に小さい閉鎖速度を生ぜしめてはな
らない。それというのは過度に小さい閉鎖速度は必然的
に閉鎖時間を過度に長くすることになるからである。即
ち、負荷の低下の際の調整弁の故障の場合に迅速閉鎖フ
ラップによる蒸気流を遮断するという機能が満たされな
い。
液力的なブレーキは、フラップ皿14をほぼ60°から閉
鎖方向にほぼ5m/Sのコンスタントな閉鎖速度で運動させ
るようになっている。計算により、揺動フラップが既に
設定された閉鎖時間に基づき下回れない5m/Sの衝突速度
に際しフラップ皿14のレバー12にほぼ700N/mm2の応力を
生ぜしめることが分かった。さらに565℃の温度が生
じ、揺動フラップの支持部分、特にレバー12が常に著し
く危険にさらされる。耐熱性の高合金鋼の挿入によって
も応力の問題は十分に解決されない。ここでは座リング
25に対するフラップ皿14の衝突に際し生じる力、若しく
は応力の減少が、サーボ機構１とフラップ機構２をカッ
プリング1a,2a（第１図参照）によって個別にし、カッ
プリングに遊びを設けることによって実施される。遊び
は揺動フラップの装置の運動部分の質量を運動力学的に
分離し、その結果座リング25へのフラップ皿14の衝突の
際の負荷が順次に２段階に分けられる。コンスタントな
閉鎖速度に制動されたフラップ皿14が座リング25に衝突
した後に、カップリングからのすべての質量がサーボ機
構側でさらに回転して遊びの量だけ遅れて衝突する。
第２図は揺動フラップ14の中間位置での連結状態を示
している。回転方向27から明らかなように、フラップ皿
機構に所属する爪2aは揺動フラップの閉鎖過程の経過中
にサーボ機構１の爪1aを駆動し、即ちフラップ皿14の蒸
気流によって規定された加速段階中にサーボ機構１が−
既に述べた液力的なブレーキによって−ブレーキ機能を
生ぜしめる。
フラップ皿14が座リング25に衝突した後に爪付きカッ
プリング1a,2a内の状態がどのようになっているか、第
３図及び第3a図に示してある。
まず第３図から明らかなように、フラップ皿14が閉鎖
位置にあり、サーボロッド４が完全に走入している。
第3a図から明らかなように、爪2aがフラップ皿機構Ａ
のストッパの面に達しており、この面は連結部分にとっ
て終端位置を示している。この位置ではサーボ機構１に
所属する爪1aはもはや前方へ駆動されず、衝突したフラ
ップ皿に対して連結解除されている。これによって、サ
ーボ機構１の連結部分が回動（空転）角度Ｃに相応する
遊びだけさらに回動させられ、爪1aがフラップ皿機構２
の爪2aによって規定された面Ｂに達する。
従って、フラップ皿14がまず座リング25に運動エネル
ギーを以て衝突し、この運動エネルギーはフラップ皿機
構２の運動部分の質量によって規定される。カップリン
グ内の回動角度Ｃを通過した後に続く第２の衝突がサー
ボ機構１の運動部分の質量を停止させ、この間隔で液力
的なブレーキは特にサーボ機構１の質量がフラップ皿機
構２の質量よりも大きい場合に付加的な遅延作用を生ぜ
しめる。
空転可能な別のカップリングも使用できる。重要なこ
とは、空転によって最初の衝突の後の両方の質量の純粋
な分離及び個別化を可能にすることである。爪付きカッ
プリングにおいては２°よりも大きな回動角度Ｃの空転
が行われ得る。
フラップ皿14のレバー12に生じる応力の観点から個別
化が予想しなかった効果をもたらし：レバー12が5m/Sの
閉鎖速度を減少させることなしに座リング25に対するフ
ラップ皿14の衝突に際し最大400N/mm2で負荷されてい
る。これによって最適な構成が通常の材料で実施でき
る。
第４図は液力的なブレーキの構造及び作用を示してい
る。フラップ皿が−流れによって駆動されて−例えば5m
/Sの最大の許容衝突速度に達すると、ブレーキピストン
の縁部Ｄがブレーキ室内に突入する。ブレーキピストン
の正確に規定された縁部は装置の速度をフラップ皿と座
リングとの衝突までコンスタントに維持する。続く円筒
状の部分は空転のために規定されている。油流出口23の
絞り（サーボ機構のブレーキ圧力を意味する）はリング
状のブレーキ横断面の大きさに関連しており、ブレーキ
横断面はブレーキ縁部21の、ブレーキピストン20の周面
に対する垂直な間隔によって形成されている。
第５図にはフラップ皿14の両方の終端位置が示してあ
る。フランジ16がケーシング内側に付加部を有してお
り、この付加部が揺動フラップの開放位置のストッパを
形成している。フラップ皿14の閉鎖位置でのストッパ面
はリングを用いることなしにケーシング自体によって調
節できる。
第６図はレバー12とフラップ皿14との結合部を示して
いる。ブレーキとストッパとの間の負荷の迅速な変動に
基づきフラップ皿14とレバー12との間の確実な結合が要
求される。２部構造のレバー12は横棒13を側方で固定し
ているので、同時に確保部材として機能する。
第７図には実施例の迅速閉鎖フラップの異なる圧力及
び速度の特性曲線がフラップ皿の角度Ｈ及び時間％に関
連して示してある。線ａはフラップ皿の前の圧力を表し
ており、曲線ｂがフラップ皿の後ろの圧力の経過を表し
ている。図面から明らかなように、フラップ皿の後ろの
圧力は角度Ｈの増大に伴って、特に閉鎖過程の最後の30
°で強く降下する。特性曲線Ｃはフラップ皿の閉鎖速度
を表していて、閉鎖過程の最後の30°の範囲ではほぼコ
ンスタントに維持されている。コンスタントに維持され
た区分Ｅが本来のブレーキ距離を示している。曲線ｄは
サーボ機構内のブレーキ圧力の経過を表している。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は迅
速閉鎖フラップの断面図、第２図はサーボ機構のフラッ
プ皿の30°の閉鎖位置での断面図、第2a図は第２図の連
結状態を示す図、第３図はサーボ機構のフラップ皿の90
°の閉鎖位置での断面図、第3a図は第３図の連結状態を
示す図、第４図は液力的なブレーキの断面図、第５図は
フラップケーシングの断面図、第６図は第５図の線IV-I
Vに沿った断面図、第７図は異なる圧力及び閉鎖速度の
特性曲線図である。 １……サーボ機構、２……フラップ皿機構、2a……フラ
ップ部分、３……伝動ケーシング、４……サーボロッ
ド、５……連結棒、６……連結軸、８……連結ピン、10
……フラップ軸、９……フラップケーシング、12……レ
バー、12a……アイ、13……横棒、14……フラップ皿、1
5……圧力補償機構、17……サーボケーシング、18……
ばね、19……輪郭、21……ブレーキ縁部、25……座リン
グ、26……蒸気流、28……補償スリーブ、29……ピスト
ンロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−173885（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】迅速閉鎖フラップであって、開放が液力的
    な駆動装置によって行われ、閉鎖がばねによって行われ
    る形式のものにおいて、迅速閉鎖フラップがサーボ機構
    （１）及びフラップ皿機構（２）から成っており、互い
    に無関係な両方の機構（1,2）がカップリング（1a,2a）
    によって互いに連結されており、カップリングのサーボ
    機構側のカップリング部分（1a）とフラップ機構側のカ
    ップリング部分（2a）との間に遊び（Ｃ）が設けられて
    おり、サーボ機構（１）内に液力的なブレーキ（19,20,
    22,23）が組み込まれていることを特徴とする迅速閉鎖
    フラップ。
  2. 【請求項２】カップリング（1a,2a）が爪付きカップリ
    ングであり、遊び（Ｃ）が回動遊びである請求項１記載
    の迅速閉鎖フラップ。
  3. 【請求項３】回動遊びの角度が２°よりも大きくなって
    いる請求項２記載の迅速閉鎖フラップ。
  4. 【請求項４】液力的なブレーキが成形された輪郭（19）
    を備えるブレーキピストン（20）、ブレーキ室（22）、
    及び油流出口（23）から成っており、油流出口（23）に
    対するブレーキ横断面（24）がブレーキ縁部（21）の、
    ブレーキピストン（20）の周面に対する垂直な間隔によ
    って規定されていて、迅速閉鎖フラップの閉鎖方向で変
    化するようになっている請求項１記載の迅速閉鎖フラッ
    プ。
  5. 【請求項５】ブレーキ横断面が閉鎖方向で減少している
    請求項４記載の迅速閉鎖フラップ。
  6. 【請求項６】フラップ皿機構（２）が両側でフラップ
    （12,13,14）の支承部（12a）に対してピストンリング
    （29）によってシールされている請求項１記載の迅速閉
    鎖フラップ。
  7. 【請求項７】フラップ皿機構のフラップ皿（14）を横棒
    （13）を介して保持するレバー（12）が２部分から構成
    されている請求項６記載の迅速閉鎖フラップ。
JP1333027A 1988-12-23 1989-12-25 迅速閉鎖フラツプ Expired - Lifetime JP2735659B2 (ja)

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EP (1) EP0374644B1 (ja)
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