JPH0828207A - つり合い蒸気制御弁組立体とそれのためのプラグ形弁要素 - Google Patents

つり合い蒸気制御弁組立体とそれのためのプラグ形弁要素

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JPH0828207A
JPH0828207A JP6097108A JP9710894A JPH0828207A JP H0828207 A JPH0828207 A JP H0828207A JP 6097108 A JP6097108 A JP 6097108A JP 9710894 A JP9710894 A JP 9710894A JP H0828207 A JPH0828207 A JP H0828207A
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JP
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head
valve
steam control
valve element
valve assembly
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JP6097108A
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John Waggott
ワゴット ジョン
George M Lucas
エム ルーカス ジョージ
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Dresser Rand Co
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Dresser Rand Co
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    • F16K39/00—Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/02—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves
    • F16K39/022—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves using balancing surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final 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
    • F01D17/145—Final 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 by means of valves, e.g. for steam turbines
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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Abstract

(57)【要約】 【目的】大形になり取扱う圧力が高くなった蒸気制御弁
に伴う振動、位置制御及び弁棒の破損などの問題を解決
する改良されたつり合い蒸気制御弁組立体を提供するこ
とである。 【構成】弁要素を実質上円筒形プラグ形構成が不均一で
不安定な圧力に応動し難い質量を与え弁要素内の圧力を
通す通路が中央と周辺の周りで弁座を閉じる弁要素の端
に形成されたくぼみに通じている。通路とくぼみは弁要
素のつり合い端が平均の代表的圧力を導かれることを確
実にするように共動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は蒸気制御弁及び蒸気室と
蒸気タービン入口との間に置かれるような前記弁に用い
るプラグ形弁要素に関し、このプラグ形弁要素は、蒸気
室から蒸気を受けて蒸気をタービン入口の環状セクタに
弁作用によって分配するようなものであり、特に改良し
たつり合いのとれた蒸気制御弁組立体とそのようなつり
合い蒸気制御弁組立体に用いるプラグ形弁要素に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービンに用いる蒸気制御弁は時代
と共に大きくなってきて、高い圧力で動作することが必
要である。この高い圧力は、公知の従来の弁制御装置の
能力以上の非常に大きな力を生じさせる。従来の解決方
法は、シリンダ又は案内の中で摺動可能に往復運動する
弁棒につり合いピストンを加えることによって前述の力
をつり合わせることであった。この方法では、プラグ形
弁のベースに加わる圧力が内部通路を通して弁、すなわ
ちプラグ形弁要素の反対端に伝えられる。この手段は、
両方の力をほぼつり合わせた。この設計の進歩した性質
のために、一端にプラグを、そして他方の端につり合い
ピストンを有するプラグ形弁要素は、別個の要素を備え
ていると認められたので、それらの間にはっきりしてい
るが、不必要なネックを作られていた。また、製作の便
宜のために、弁要素は、実際に別々の構成要素から形成
されていたし、より大きな直径のプラグとつり合いピス
トンがＴ形スロット構成を用いて弁棒を受けた。
【０００３】このような弁要素に対して寸法と圧力につ
いて高い制限があるために、振動、位置制御及び弁棒破
損の問題を経験した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
されたつり合い蒸気制御弁組立体及びそれに用いる前述
の問題を回避するプラグ形弁要素を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、特に環状弁
座、前記弁座をふさいだり、弁座からはずれるプラク形
弁要素、及び中央の縦の貫通孔を形成されている弁おお
いを備え、前記弁要素が弁ヘッドと弁棒を有し、前記弁
棒が前記孔と摺動可能に係合され、前記弁おおいがたれ
下がっているシリンダ案内を有し、前記ヘッドが前記案
内と摺動可能に係合され、前記ヘッドが前記ヘッドの一
端を前記ヘッドの反対端と圧力のつり合いをとる流体適
合チヤンネル手段を中に形成され、かつ前記ヘッドの一
端が前記ヘッドに加わる平均の代表的圧力を前記ヘッド
の反対端に前記チヤンネル手段を介して送ることを確実
にする手段を中に形成されていることを特徴とするつり
合い蒸気制御弁組立体を提供する。
【０００６】本発明は一体弁棒のための弁ヘッドを備
え、前記弁ヘッドが前記弁ヘッドの一端を前記ヘッドの
反対端と圧力的につり合いをとる流体適応チヤンネル手
段を中に形成されており、そこに加わる平均の代表的圧
力を前記ヘッドの反対端に前記チヤンネル手段を介して
送るようにしているつり合い蒸気制御弁組立体に用いる
プラグ型弁要素を提供する。
【０００７】
【実施例】本発明のそのほかの目的は、添付図面と関連
して行われる以下の説明を参照することによって明らか
になる。
【０００８】図１に示されているように、従来の蒸気制
御弁組立体１０は、ベンチュリ−形状の弁座１２及び弁
案内１６がそれからたれ下がっている弁おおい１４を備
え、弁案内が弁案内ブシユ１８を中に固定されている。
プラグ形弁要素２０は、弁座１２に座り、弁座１２から
外れる丸みの付いたプラグ端２２及び円筒形つり合いピ
ストン端２４を備えている。ピストン端２４は、案内１
６の中をブシユ１８を介して摺動可能に往復運動でき、
中央の縦の貫通孔２６を備えている。端２２と２４はネ
ック部分２８を介して結合されている。つり合いピスト
ンの端２４の内部には、真直ぐな溝３０が形成されてお
り、その中に弁要素の弁棒３２のＴ形接続端を受けてい
る。このような弁組立体１０の問題は、プラグ端２２の
底における非均一で不安定な圧力から生じ、従って、つ
り合いピストン２４の最上部に伝えられる圧力は、プラ
グ端２２の底における平均圧力を表わすものではないと
結論されている。孔２６は、プラグ端２２の底の中心に
のみ通じており、前述のようにその点における圧力及び
端２４に導かれる圧力が例外的に急上昇しがちである。
なおＴ形接続部は構造的欠陥を持っているとわかった。
【０００９】前述の非均一で不安定な圧力は、プラグ端
２２の長い曲がった表面から生じ、蒸気の流れがその表
面と弁座１２の間を通る。圧力がこの領域でかなり変動
し、流れは、この領域の最も狭い部分を通過したのちに
プラグ端２２の表面上のある未知の可変点において分離
する。図１に示されているように、弁座１１と共同作用
する丸いプラグ端２２は、長いか又は巾の広い流れ遷移
帯域又は領域３４を定めている。次にその領域の流体接
触長さは、プラグ端２２の最も外側の表面と３６に任意
に示されたどこかの不確定の点との間で測る。
【００１０】図２ないし４において、図１に示されたも
のと同じか類似の参照番号の付いている構成要素又は部
品は、図１のものと同じか類似の構成要素を表わしてい
る。図２は、図１の弁要素２０のＴ形接続部の破損を克
服するように設計された従来の弁要素２０ａを表わして
いる。この図においては、弁棒３２ａは、つり合いピス
トン端２４ａと一体である。しかし、この図においても
また、中央孔２６ａはプラグ端２２ａの底に中心におい
てのみ通じている。弁要素２０ａの採用によって、前述
の例外的な圧力をつり合いピストン端２４ａに通じさせ
る。なお、同じ丸いプラグ端２２ａを持つ弁要素２２ａ
は、図１の弁要素２０を用いることから生ずると同じ長
たらしい流れ遷移帯域と延長された流体接触長さを持っ
ている。 図３は、ヘッダ（図示なし）から蒸気を受け
ると共に、蒸気をタービン入口４４の環状セクタ４０と
４２に分配する蒸気室３８を示している。新規なつり合
い蒸気制御弁組立体４６及び４８が蒸気室３８を横切っ
て示されている。蒸気制御弁組立体のつり合いピストン
端５０及び５２は、発明的なプラグ形弁要素５４と５６
を組込んでおり、弁おおい案内１６ａと１６ｂ及び案内
ブシユ１８ａと１８ｂの内部で並進する。つり合いピス
トンの端５０と５２は、案内１６ａと１６ｂ及びブシユ
１８ａと１８ｂと共同してそれらの間に平行ピストン端
５０と５２が動作する可変容積室５８と６０を定めてい
る。
【００１１】新規な蒸気制御弁組立体４６の一つの拡大
図が図４に示されている。図示のように、蒸気制御弁組
立体４６は、プラグ端２２ｂに形成された円形くぼみ６
２を有する弁要素５４を備えている。弁要素の中央の縦
の孔２６ｂは円形くぼみ６２に通じている複数の分岐通
路６４（２本しか示されていないが４本ある）と連絡し
ている。なお、そのほかの軸方向の心の合った通路６４
ａが孔２６ｂからまっすぐ進んでくぼみ６２の中心に通
じている。弁要素５４の外側表面とくぼみ６２の円周方
向のリム６６は、テーパの付いた円周方向の壁６８を定
めている。通路６４は、壁６８に接線接触をしており、
これらは通路６４ａと共動して、くぼみ６２を横切って
加わっている平均の代表的圧力がつり合いピストン端５
０と可変容積室５８と通じるように孔２６ａの中に導か
れることを確実にする。
【００１２】弁要素５４はネックがなく、それは単にヘ
ッド７０と弁棒３２ｂを備えているだけである。ヘッド
７０の前端は、弁座１２に乗って閉じたり弁座１２から
外れるものであって、与えられた直径を持っている。ヘ
ッドの後端は、つり合いピストン端５０を備えているも
のであって、ひどく小さくはないが異なる直径を備え、
この設計は弁要素５４を通る異常な蒸気圧力を与える弁
要素５４の後端又は後部の直径は完全な構造にかかる正
味の力が弁制御装置の能力内にあるように選ばれる。弁
要素５４の後端にはさらに分岐通路６４ａが一体の弁棒
３２ｂに適応するように可変容積室５８と通じさせるた
めに設けられている。
【００１３】弁要素５４の前端における弁要素５４の外
側表面と壁６８すなわちリム６６の内側表面は非常に狭
いか又は短く、後者は流れの遷移領域又は帯域３４ａを
定めていることに注意すべきである。それの巾寸法は、
ヘッド７０の前端の直径の１０％しかない。弁要素５４
が殆ど円筒形である点において、それは弁要素２０（図
１の）のプラグ端２２の丸いプラグの形を持っていな
い。弁要素５４の真っ直ぐな側面の形状と弁要素５４の
ほぼ平らな底を持ったくぼんだ端すなわち前縁は、流れ
の分離を生じさせるように表面の傾斜部７２において鋭
い変化を定めるように短い遷移領域と共動する。
【００１４】本発明をそれの特定の実施例と関連して説
明したが、これは例としてだけなされ、本発明の目的及
び添付特許請求の範囲に述べたような本発明の範囲に対
する制限としてではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】前述の「Ｔ」スロット接続部構成を有する従来
の蒸気制御弁組立体の横断面図である。
【図２】弁棒がプラグ及びつり合いピストンと一体であ
る従来のプラグ形弁要素の横断面図である。
【図３】蒸気をタービン入口の環状セクタへ分配するの
を制御するために中に配置された新規なつり合い蒸気制
御弁組立体を示す蒸気室の横断図である。
【図４】発明的プラグ形弁要素を組込んでいる前述の新
規なつり合い蒸気制御弁組立体の図３の寸法を非常に拡
大した図である。
【符号の説明】
１２ 弁座 １６ａ 弁案内 １８ａ 弁案内ブシユ ３４ａ 流れ遷移領域 ４６ つり合い蒸気制御弁組立体 ５４ プラグ形弁要素 ５８ 可変容積室 ６２ 円形くぼみ ６４ 分岐通路 ６４ａ 軸方向に心の合った通路 ７０ ヘッド
フロントページの続き (72)発明者 ジョージ エム ルーカス アメリカ合衆国ニューヨーク州スシオ、ピ ーオーボックス 15、ワシントン ストリ ート 3587

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】環状弁座と、 前記弁座を塞ぎかつ前記弁座から外れるプラグ形弁要素
    と、 中央の縦の孔を貫通して形成された弁おおいを備え、 前記弁要素が弁ヘッドと弁棒を有し、 前記弁棒が前記孔と摺動可能に係合され、 前記弁おおいがたれ下がっている円筒形案内を有し、 前記ヘッドが前記案内と摺動可能に係合され、 前記ヘッドが前記ヘッドの一端を前記ヘッドの反対端と
    圧力のつり合いをとる流体適応チヤンネル手段を中に形
    成されており、 前記ヘッドの一端がそこに加わる平均及び代表的圧力を
    前記ヘッドの反対端にに前記チャンネル手段を通じて送
    ることを確実にする手段を有し、 前記ヘッドの一端に形成された前記確実にする手段がく
    ぼみを備え、 前記チヤンネル手段が前記ヘッドに形成された中央軸方
    向孔と前記中央の軸方向孔から分岐して前記中央軸方向
    孔と流体の流れを通じさせている複数の通路とを備え、 前記通路が前記ヘッドの外部で前記一端と前記反対方向
    の端とに通じていることを特徴とするつり合い蒸気制御
    弁組立体。
  2. 【請求項２】前記くぼみがテーパ付円周方向壁を有する
    円形逃げを備え、 前記ヘッドの一方の端に通じている前記通路が前記逃げ
    に通じて前記壁に接線方向に接しており、 前記中央の軸方向孔が前記逃げと前記逃げの中央に通じ
    ていることを特徴とする請求項１に記載のつり合いをと
    った蒸気制御弁組立体。
  3. 【請求項３】前記ヘッドの前記反対端と前記案内がそれ
    らの間にある可変容積室を共動して定めていることを特
    徴とする請求項１に記載のつり合い蒸気制御弁組立体。
  4. 【請求項４】前記ヘッドの前記反対端に通じている前記
    通路が前記可変容積室に通じている請求項３に記載のつ
    り合い蒸気制御弁組立体。
  5. 【請求項５】前記ヘッドが外側円周方向表面を有し、 前記表面と前記壁がそれらの間に環状遷移帯域を定め、 前記ヘッドが先頭の弁座に係合する部分と後尾のシヤン
    ク部分を有し、 前記ヘッドの前記先頭部分が与えられた寸法の直径を有
    し、 前記後尾部分が前記与えられた寸法より小さい寸法の直
    径を有し、前記遷移帯域が前記与えられた寸法のほんの
    １０％である巾寸法を有していることを特徴とする請求
    項２に記載のつり合い蒸気制御弁組立体。
  6. 【請求項６】前記後尾部分の前記直径は完全な構造にか
    かる正味の力が弁制御装置の能力の範囲内にあるように
    選択されていることを特徴とする請求項５記載のつり合
    い蒸気制御弁組立体。
  7. 【請求項７】弁ヘッドと一体弁棒を備え、 前記ヘッドが前記ヘッドの一端を前記ヘッドの反対端と
    圧力のつり合いをとる流体適応チヤンネル手段を中に形
    成されており、 前記ヘッドの一端がそこに加わる平均及び代表的圧力を
    前記ヘッドの反対端にに前記チャンネル手段を通じて送
    ることを確実にする手段を有し、 前記ヘッドの一端に形成された前記確実にする手段がく
    ぼみを備え、 前記チヤンネル手段が前記ヘッドに形成された中央軸方
    向孔と前記中央の軸方向孔から分岐して前記中央軸方向
    孔と流体の流れを通じさせている複数の通路とを備え、 前記通路が前記ヘッドの外部で前記一端と前記反対方向
    の端とに通じていることを特徴とするつり合い蒸気制御
    弁組立体用のプラグ形弁要素。
  8. 【請求項８】前記くぼみがテーパ付円周方向壁を有する
    円形逃げを備え、 前記ヘッドの一方の端に通じている前記通路が前記逃げ
    に通じて前記壁に接線方向に接しており、 前記中央の軸方向孔が前記逃げと前記逃げの中央に通じ
    ていることを特徴とする請求項７に記載のつり合い蒸気
    制御弁組立体用のプラグ形弁要素。
  9. 【請求項９】前記ヘッドが外側円周方向表面を有し、 前記表面と前記壁がそれらの間に環状遷移帯域を定め、 前記ヘッドが先頭の弁座に係合する部分と後尾のシヤン
    ク部分を有し、 前記ヘッドの前記先頭部分が与えられた寸法の直径を有
    し、 前記後尾部分が前記与えられた寸法より小さい寸法の直
    径を有し、前記遷移帯域が前記与えられた寸法のほんの
    １０％である巾寸法を有していることを特徴とする請求
    項８に記載のつり合い蒸気制御弁組立体用のプラグ形弁
    要素。
  10. 【請求項１０】前記後尾部分の前記直径が前記先頭部分
    の前記直径の約８０％以上であることを特徴とする請求
    項９に記載のつり合い蒸気制御弁組立体用のプラグ形弁
    要素。
JP6097108A 1993-05-12 1994-05-11 つり合い蒸気制御弁組立体とそれのためのプラグ形弁要素 Pending JPH0828207A (ja)

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US08/060,961 US5277403A (en) 1993-05-12 1993-05-12 Balanced, steam control valve assembly, and a plug-type valving element therefor
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