RU2436003C2 - Throttle-control valve - Google Patents
Throttle-control valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436003C2 RU2436003C2 RU2009121638/06A RU2009121638A RU2436003C2 RU 2436003 C2 RU2436003 C2 RU 2436003C2 RU 2009121638/06 A RU2009121638/06 A RU 2009121638/06A RU 2009121638 A RU2009121638 A RU 2009121638A RU 2436003 C2 RU2436003 C2 RU 2436003C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- valve
- perforation holes
- perforation
- spool
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Details Of Valves (AREA)
- Lift Valve (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетического арматуростроения и, в частности, к дроссельно-регулирующей арматуре.The invention relates to the field of power valve engineering and, in particular, to throttle control valves.
Известны регулирующие клапаны, например, паровой турбины, содержащие клапанную коробку (корпус), золотник со штоком и отводящий диффузор. Обтекаемая поверхность золотника может иметь самую разнообразную форму от шарообразной поверхности до сложной профилированной поверхности (Зарянкин А.Е., Симонов Б.П. Регулирующие и стопорно-регулирующие клапаны паровых турбин. МЭИ. 2005 г., стр.289). Главным недостатком существующих дроссельно-регулирующих клапанов является их повышенная вибрация, которая на некоторых режимах достигает недопустимо больших значений, что чаще всего приводит к разрушению штока.Known control valves, for example, a steam turbine containing a valve box (housing), a spool with a rod and a discharge diffuser. The streamlined surface of the spool can have a wide variety of shapes from a spherical surface to a complex profiled surface (Zaryankin A.E., Simonov B.P. Regulating and stop-regulating valves of steam turbines. MPEI. 2005, p. 289). The main drawback of existing throttle control valves is their increased vibration, which in some modes reaches unacceptably large values, which most often leads to the destruction of the stem.
Этот недостаток почти отсутствует в перфорированных клапанах, где золотник выполняется с внутренней полостью, которая соединяется с пространством за золотником с помощью отверстий перфорации, равномерно распределенной по всей поверхности, расположенной ниже посадочного диаметра (SU 399671 А1, 03.10.1973 - прототип).This drawback is almost absent in perforated valves, where the spool is made with an internal cavity that connects to the space behind the spool using perforation holes uniformly distributed over the entire surface located below the bore diameter (SU 399671 A1, 03/10/1973 - prototype).
Однако при сплошной перфорации обтекаемой поверхности на ряде режимов в клапанном канале возникает сложное вторичное течение, - обусловленное тем, что за посадочным диаметром вдоль поверхности золотника имеет место при шаровой форме золотника достаточно интенсивное повышение давления на клапане (частичное открытие золотника). Указанная разница давлений приводит к перетеканию части рабочего тела через отверстия перфорации из донной части золотника в область низкого давления, расположенную непосредственно за посадочным диаметром. Это вторичное (поперечное) течение нарушает плавность расходной характеристики клапана, и на некоторых режимах подъем золотника не ведет к адекватному увеличению расхода, поскольку поперечный сброс рабочего тела из внутренней полости золотника затрудняет основное течение и на таких режимах генерирует добавочные пульсации давления в потоке.However, with continuous perforation of the streamlined surface on a number of modes, a complex secondary flow arises in the valve channel, due to the fact that behind the seating diameter along the surface of the valve, there is a fairly intense increase in pressure on the valve with a spherical shape of the valve (partial opening of the valve). The specified pressure difference leads to the flow of part of the working fluid through the perforation holes from the bottom of the spool to the low-pressure region located immediately behind the bore diameter. This secondary (transverse) flow disrupts the flow characteristics of the valve and, in some modes, raising the spool does not lead to an adequate increase in flow, since the transverse discharge of the working fluid from the internal cavity of the spool makes the main flow more difficult and generates additional pressure pulsations in the flow in such modes.
В профилированных клапанах (фиг.2), где клапанный канал на частичном подъеме золотники представляет собой осесимметричное кольцевое сопло Лаваля, картина течения оказывается еще более сложной, так как здесь на значительном расстоянии после посадочного диаметра имеет место конфузорное течение со снижением давления по потоку с последующим его повышением в оставшейся части канала. При этом на частичных открытиях золотника и больших перепадах давления в таком канале реализуются сверхзвуковые режимы течения со скачком уплотнения внутри канала. В случае сплошной перфорации обтекаемой поверхности золотника это ведет к интенсификации поперечного течения рабочего тела в зоне конфузорного течения.In profiled valves (Fig. 2), where the valve channel at a partial rise of the spools is an axisymmetric annular Laval nozzle, the flow pattern is even more complicated, since here at a considerable distance after the bore diameter there is a confuser flow with a decrease in pressure in the stream, followed by its increase in the remainder of the channel. In this case, at partial openings of the valve and large pressure drops in such a channel, supersonic flow regimes with a shock wave inside the channel are realized. In the case of continuous perforation of the streamlined surface of the spool, this leads to intensification of the transverse flow of the working fluid in the zone of confusional flow.
Предлагаемое изобретение призвано снизить отрицательные последствия указанных вторичных течений и обеспечить стабильное течение и плавность расходной характеристики рассматриваемых клапанов при всех положениях золотника.The present invention is intended to reduce the negative effects of these secondary flows and to ensure a stable flow and smooth flow characteristics of the valves in question at all positions of the spool.
Для достижения этой цели предлагается сплошную перфорацию обтекаемой поверхности золотника заменить перфорацией только части поверхности, с уменьшением диаметров отверстий перфорации по ходу потока.To achieve this goal, continuous perforation of the streamlined spool surface is proposed to be replaced by perforation of only part of the surface, with a decrease in the diameter of the perforation holes along the flow.
На фиг.1 показан клапан с частичной перфорацией шаровой поверхности золотника. На фиг.2 изображен профилированный клапан с частичной перфорацией обтекаемой профилированной части золотника.Figure 1 shows a valve with partial perforation of the spherical surface of the spool. Figure 2 shows a profiled valve with partial perforation of the streamlined profiled part of the spool.
Как для шарового (фиг.1), так и профилированного (фиг.2) золотников их внутренняя полость 1 соединена с пространством диффузорного седла 2 с помощью трех рядов отверстий перфорации 3, 4, 5, которые располагаются на части обтекаемой поверхности ниже посадочного диаметра Dп, причем диаметры отверстий перфорации d1, d2, d3 уменьшаются по ходу потока.Both for the spherical (Fig. 1) and profiled (Fig. 2) spools, their
Целесообразность такого расположения отверстий перфорации определяется тем, что при малых открытиях клапана только на входной части обтекаемой поверхности золотника сохраняется конфузорный характер течения со снижением давления по ходу потока, а затем при сверхкритических скоростях течения в последующих скачках уплотнения происходит резкое повышение давления и при сплошной перфорированной поверхности возникают интенсивные вторичные течения через внутреннюю полость клапана. Отрицательные последствия таких течений рассматривались выше.The appropriateness of such an arrangement of the perforation holes is determined by the fact that with small valve openings only at the inlet part of the streamlined spool surface, the confuser nature of the flow is maintained with pressure decreasing along the flow, and then, at supercritical flow velocities, subsequent pressure surges cause a sharp increase in pressure even with a continuous perforated surface intense secondary flows occur through the internal cavity of the valve. The negative consequences of such currents were considered above.
Отмеченные скачки уплотнения располагаются примерно на половине длины образующей, очерчивающей профиль золотника. Отсюда следует, что область частичной перфорации на обтекаемой поверхности золотника должна располагаться в верхней части этой поверхности, занимая не более половины длины образующей, которая очерчивает эту поверхность.The marked shock waves are located approximately half the length of the generatrix that delineates the spool profile. It follows that the region of partial perforation on the streamlined surface of the spool should be located in the upper part of this surface, occupying no more than half the length of the generatrix that defines this surface.
Необходимость использования не менее трех поясов перфорации вытекает из необходимости исключения кризисного снижения усилий на шток клапана с последующим резким увеличением на шток динамических нагрузок при переходе от дозвуковых к сверхзвуковым течениям в проточной части клапана. На регулирующих клапанах энергетических паровых турбин такие режимы возникают в области малых открытий клапана (, где h - подъем клапана, a D1 - диаметр узкого сечения диффузорного седла). Для иллюстрации сказанного на фиг.3 приведена осциллограмма усилий на штоке модельного профилированного клапана при его открытии, равном , и непрерывном увеличении относительного давления ∈2 (∈2=P2/P0, где P0 - начальное давление рабочей среды в клапанной коробке, а Р2 - давление за клапаном) от докритических к сверхкритическим значениям (∈2<0,5). Указанная осциллограмма была получена при одном поясе перфорации, расположенном вблизи посадочного диаметра Dp.The need to use at least three perforation belts follows from the need to exclude a crisis reduction in the efforts on the valve stem, followed by a sharp increase in the dynamic loads on the rod during the transition from subsonic to supersonic flows in the valve flow section. On control valves of energy steam turbines, such modes occur in the area of small valve openings ( where h is the valve lift, and D 1 is the diameter of the narrow section of the diffuser seat). To illustrate the foregoing, Fig. 3 shows the oscillogram of the forces on the stem of a profiled model valve when it is opened, equal to , and a continuous increase in relative pressure ∈ 2 (∈ 2 = P 2 / P 0 , where P 0 is the initial pressure of the working medium in the valve box, and P 2 is the pressure behind the valve) from subcritical to supercritical values (∈ 2 <0.5 ) The indicated waveform was obtained with one perforation belt located near the bore diameter D p .
Видно, что при с ∈2=0,46 произошло резкое снижение усилия на штоке с последующим развитием весьма больших пульсаций осевой силы.It can be seen that with c ∈ 2 = 0.46, a sharp decrease in the force on the rod followed by the development of very large pulsations of the axial force.
При двух поясах перфорации кризисное падение усилий на штоке произошло при ∈2=0,521 и резко снизились пульсации силы на штоке с уменьшением величины ∈2 до значения 0,403 (фиг.4).With two perforation belts, a crisis drop in the forces on the rod occurred at ∈ 2 = 0.521 and the ripple of forces on the rod sharply decreased with a decrease in the value of ∈ 2 to 0.403 (Fig. 4).
Переход к трем поясам перфорации (фиг.5) обеспечит почти бескризисное снижение усилий на штоке при переходе в область сверхкритических перепадов давления (∈2<0,5).The transition to three zones of perforation (Fig. 5) will provide an almost crisis-free reduction of efforts on the rod during the transition to the region of supercritical pressure drops (∈ 2 <0.5).
Одновременно произошло и дальнейшее снижение амплитуды пульсаций давления.At the same time, a further decrease in the amplitude of pressure pulsations occurred.
Целесообразность снижения диаметров отверстий перфорации по ходу потока определяется тем обстоятельством, что все регулирующие клапаны работают в исключительно широком диапазоне изменения перепадов давления и при этом могут занимать любое положение в пределах изменения относительной высоты подъема золотника от до .The feasibility of reducing the diameters of the perforation holes along the flow is determined by the fact that all control valves operate in an extremely wide range of pressure drops and can occupy any position within the range of changes in the relative height of the spool from before .
В результате даже при частичной перфорации один или даже два последних по ходу потока пояса перфорации могут оказаться в области повышенного по отношению к первому поясу давления. В этом случае при уменьшенных диаметрах отверстий перфорации последующих поясов перфорации интенсивность перетекания рабочей среды через внутреннюю полость золотника оказывается низкой, неспособной нарушить плавность расходной характеристики клапана.As a result, even with partial perforation, one or even two of the latter along the flow of the perforation belt may be in the region of increased pressure relative to the first belt. In this case, with reduced diameters of the perforation holes of subsequent perforation belts, the intensity of the flow of the working medium through the internal cavity of the spool turns out to be low, unable to violate the smoothness of the flow rate characteristic of the valve.
Таким образом использование частичной перфорации обтекаемой поверхности золотника совместно с уменьшением по ходу потока диаметров отверстий перфорации позволяет резко снизить интенсивность вторичных течений через внутреннюю полость золотника, а при увеличенном диаметре отверстий первого ряда относительно отверстий перфорации последующих рядов за счет снижения нормальной к поверхности золотника скорости эти перетекания уже практически не могут влиять на расходную характеристику клапана, поскольку первый ряд перфорации как на шаровом, так и на профилированном клапанах всегда находится в зоне конфузорного течения, где внешние возмущения весьма быстро затухают.Thus, the use of partial perforation of the streamlined surface of the spool, together with a decrease in the diameters of the perforation holes along the stream, can drastically reduce the intensity of the secondary flows through the internal cavity of the spool, and with an increased diameter of the holes of the first row relative to the perforations of the subsequent rows due to a decrease in the velocity normal to the surface of the spool almost no longer can affect the flow characteristics of the valve, since the first row of perforations as even and on profiled valves it is always in the zone of confusional flow, where external disturbances decay very quickly.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121638/06A RU2436003C2 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Throttle-control valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121638/06A RU2436003C2 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Throttle-control valve |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009121638A RU2009121638A (en) | 2010-12-20 |
RU2436003C2 true RU2436003C2 (en) | 2011-12-10 |
Family
ID=44056149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009121638/06A RU2436003C2 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Throttle-control valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2436003C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702600C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-10-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Gas discharge valve of chamber for processing materials by explosion energy |
-
2009
- 2009-06-08 RU RU2009121638/06A patent/RU2436003C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702600C1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-10-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Gas discharge valve of chamber for processing materials by explosion energy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009121638A (en) | 2010-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3130764B1 (en) | Steam valve | |
EP1103767B1 (en) | Gas turbine combustor with flow guide | |
CA1079253A (en) | Anti-cavitation valve | |
EP1334300B1 (en) | High-stability valve arrangement for a governor valve | |
JP6144284B2 (en) | Decompressor | |
CN105579671B (en) | Steam control valve device and generating equipment | |
EP3212974B1 (en) | Choked flow valve with clamped seat ring | |
DE19632207A1 (en) | Process for preventing laminar boundary layer separation on turbomachine blades | |
RU2738387C2 (en) | Balanced valve regulator and method of reduction of rod forces on valve stem | |
CN104121138B (en) | A kind of turbine draft tube with whirlpool inhibitory action | |
GB2566359A8 (en) | Fuel nozzle for a gas turbine engine | |
CN105570202A (en) | Ejector with adjustable inner wall structure | |
RU2436003C2 (en) | Throttle-control valve | |
EP2644846A1 (en) | Exhaust diffuser for a gas turbine | |
CN209067294U (en) | Blow-off system and gas-turbine unit | |
EP1137899B1 (en) | Combustion device and method for burning a fuel | |
WO2009121350A1 (en) | Gas turbine compressor | |
Deniz et al. | Improvements of Flow Control With Fluid Injection for the Suppression of Flow Instabilities in Pump-Turbines | |
CN111288168A (en) | Multi-stage noise reduction cage type regulating valve | |
JP3394661B2 (en) | Steam control valve | |
JP2916840B2 (en) | Angle valve | |
CN207470531U (en) | A kind of flow conditioner for adjusting the distribution of bend pipe gas flow rate | |
Bons et al. | Turbine separation control using pulsed vortex generator jets | |
CN207762274U (en) | A kind of novel more conduction tandem band low-noise device control valves | |
JPS58197401A (en) | Geothermal turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120609 |