专利名称：组合活塞环及阀杆的分级泄漏密封的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种蒸汽轮机的阀，更特别地是涉及一种阀杆的密封装置。
背景技术：
在蒸汽轮机应用中，由于阀杆密封不好而造成的附加蒸汽损失导致效率降低和电力输出损失。蒸汽泄漏到大气中也是危险的，而且使阀出现负面视觉形象。
在单级或多级的泄漏装置当中，之前的阀结构已经具有紧密的阀杆间隙。这种方法导致了有用能量的损失，因此，不能完全令人满意。其它的阀杆装置允许很小百分比的蒸汽泄漏到大气中，尤其是当阀没有打开很大或关闭时。
发明内容
本发明涉及利用一种单独或组合内推压和/或外推压活塞环来形成密封，以防止沿着阀杆的蒸汽泄漏。此外，这种活塞环可以放置到形成一体的轴瓦支撑件内，其中该轴瓦支撑件允许适当地发生热膨胀以保持紧密的密封。如果所需的压力降很低，则可以单独地使用这种活塞环，如果所需的压力降很高，也可与阀杆的单级或多级排放装置结合使用。
在一个示范性实施例中，单个内内推压活塞环安放在环绕着阀杆的形成一体的轴瓦支撑件中。在另一实施例中采用了一对内推压环并与双泄漏通道结合使用，其中后者轴向地位于一对内推压环之间。在另一个实施例中，如上所述，采用一对内卡式环，并与泄漏通道相结合，但还在轴瓦支撑件与阀头或盖板壁之间增加了一对外推压环，该外推压环位于泄漏通道的两侧，并位于一对内推压环之间。
在另一实施例中，采用了三对以交替布置的方式与一对泄漏通道相结合的内推压环，其中中间的环位于泄漏通道之间，而泄漏通道则位于剩余的外面那两对内推压环之间。
这种多环与泄漏通道的结合使用，允许在沿着阀杆的轴向上分级进行压降。
可以预计，形成一体的轴瓦支撑件可以由多个在轴向段构造而成，以便于环的安装，尤其是在施工现场的应用场合中。
因此，一方面，本发明涉及了一种蒸汽轮机阀的阀杆的密封装置，它包括位于至少一部分安装成在阀部件内作轴向往复运动的阀杆周围的环形支撑件；在支撑件的内表面内形成的至少一个内环形沟槽；和径向内推压环，该环被安装在至少一个环形沟槽内并与阀杆接合由此阻止沿着阀杆的蒸汽泄漏。
而另一方面，本发明还涉及一种蒸汽轮机阀头的阀杆的密封装置，它包括位于至少一部分安装成在阀部件内作轴向往复运动的阀杆周围的环形支撑件，该支撑件带有便于使其固定在阀头内的径向凸缘；在支撑件的内表面形成的至少一个内环形沟槽；和径向内推压环，该环被安装在至少一个环形沟槽内并与阀杆接合由此阻止沿着阀杆的蒸汽泄漏，其中，该内推压环包含一对背对背布置的环部件。
在另一方面中，本发明还涉及一种蒸汽轮机阀头的阀杆的密封装置，它包括位于至少一部分安装成在阀部件内作轴向往复运动的阀杆周围的环形支撑件，该支撑件带有便于使其固定在阀头内的径向凸缘；一对在支撑件的内表面形成的在轴向上间隔的内环形沟槽；安装在每个环形沟槽内并与阀杆相接合的径向内推压环，由此阻止沿着阀杆的蒸汽泄漏，其中，该内推压环包含一对背对背布置的环部件；形成在支撑件内表面、在轴向上位于一对轴向间隔的内环形沟槽之间的第一泄漏沟槽，该泄漏沟槽与延伸穿过支撑件的泄漏孔相通；和形成在支撑件内表面、位于一对轴向间隔的内环形沟槽之下、凸缘之上的第二泄漏沟槽。
现在，结合下面定义的附图来描述本发明。
图1为根据本发明的第一实施例的形成一体的轴瓦支撑件和阀杆的局部剖视图；图2为示出了根据本发明的第二实施例的形成一体的轴瓦支撑件和阀杆的局部剖视图；图3为根据本发明的第三实施例的形成一体的轴瓦支撑件和阀杆的局部剖视图；
图4为一示出了根据本发明的第四实施例的形成一体的轴瓦支撑件和阀杆的局部剖视图。
附图标记列表阀杆和环支撑组件10阀杆12轴瓦支撑件14阀头或阀盖板(阀部件)16径向肩部18环形沟槽20活塞环22环部件24、26轴瓦支撑组件28阀杆30轴瓦支撑件32径向肩部34阀头或盖板36第一和第二环形沟槽38、40径向内推压环42、44泄漏沟槽或者区域46泄漏沟槽或者区域48泄漏孔50、52通道54、56阀杆和轴瓦支撑组件58阀杆60轴瓦支撑件62径向向外伸展肩部64阀头或盖板66内环形沟槽68、70外环形沟槽72、74环形内推压环76、78
环形外推压环80、82阀头或盖板壁84泄漏区域或环形沟槽86泄漏区域或环形沟槽88泄漏孔90、92通道94、96轴套段或节98、100、102阀杆和轴瓦支撑组件104阀杆106轴瓦支撑件108径向向外定位肩部110阀头或阀盖板112内环形沟槽114、116、118环形内推压环120、122、124段或节126、128、130、132泄漏区域或环形沟槽134泄漏区域或环形沟槽136泄漏孔138、140通道142、14具体实施方式
参见图1，根据本发明的第一实施例的阀杆和环支撑组件10包括阀杆12，该阀杆12在一个环形的形成一体的轴瓦支撑件14内可以在轴向的相对的方向上运动，该轴瓦支撑件依次装在一个阀头或阀盖板(或其它阀部件)16内。轴瓦支撑件(或者简单地称之为环支撑件)14带有一个径向的肩部18，借助于该肩部，支撑件通常以压配合的方式正确地安装在阀头内。支撑件上形成环形沟槽20，沟槽的开口端朝向阀杆12。“活塞环”22装在沟槽20内，在图示的实施例中，该活塞环受到向内的推压力，就是说，该环受到径向向内的偏压以与阀杆12接合。与现有技术中的活塞环类似，环22由一对环部件24和26构成，但这里只简单地称其为环22。可以理解，通过将内推压环22装在阀杆和衬组件内而形成的密封消除了或至少基本上使沿阀杆的蒸汽泄漏达到最小。而用一个单独的轴瓦支撑件14来安装环22，这在多数情况下都是可行的，当然，将环22直接装在形成于其它部件例如阀头或盖板上的槽内也是可行的。
图2示出了本发明的一个替换实施例，其包括一个大致相似的阀杆和轴瓦支撑组件28。该组件包括阀杆30，其可在一个形成一体的轴瓦支撑件32内沿轴向相对方向上运动。类似于上面描述的支撑件14，其上带有一个径向肩部34，以便精确地将支撑件装在阀头或盖板36内。在本实施例中，在轴瓦支撑件32上形成有第一和第二环形沟槽38和40，并且它们分别适用于接受环形内推压环42和44。在第一环38的下方，第一个环形泄漏槽或区域46形成于轴瓦环支撑件32的内表面或内面上，而在该支撑件的同一内表面上、第一和第二环42及44之间形成了第二个并且更大的环形泄漏区域或槽48，。泄漏区域46和48分别与一个或多个泄漏孔50和52相通，而这些孔又与阀头36上的一个或多个通道54和56相通。
通过采用这样的结构，一些沿着阀杆30流动的泄漏蒸汽通过泄漏孔50转向，同时穿过第一环42的蒸汽可以经泄漏孔52排走。在上环或第二环44的作用下，任何沿着阀杆逸出的残余泄漏蒸汽都会被充分地减至最小。
这种密封结构沿着阀杆30提供了分级的压力降，这在高压力降时是非常需要的。
图3示出了本发明的另一个实施例。在此，阀杆和形成一体的轴瓦支撑组件58包括阀杆60，其可在轴瓦支撑件62内沿相对的支线方向运动。支撑件62上带有环形的、沿径向向外伸展的肩部64，以便用来将支撑件装在阀头或盖板66内。在支撑件62的内表面上形成有内环形沟槽68和70，而支撑件的外表面上形成有外环形沟槽72和74。环形内推压环76和78分别安装在内环形沟槽68和70上，而环形外推压环80和82则分别安装在外环形沟槽72和74上。注意到，环76和78被向内偏压以便与阀杆60接合，而环80和82则向外偏压以便阀头或者盖板壁84接合。在下部环或者第一内推压环76的下方，第一泄漏区域或者环形沟槽86形成于支撑件内表面上，而第二泄漏区域或者环形沟槽88形成于位于内推压环76、78之间的相同内面上，并且大体位于外推压环80和82的中间。环形泄漏沟槽86和88分别与一个或多个泄漏孔90和92相通，而这些孔又依次与阀头或者盖板66上的一个或多个通道94和96相通。
当轴瓦支撑件和阀头或者盖板之间出现热不匹配的情况时，外推压环的作用尤为突出。然而，在处于某一温度下的环支撑件62和阀头或盖板壁66之间出现了过盈配合的情况下(见图2)，则可去掉外卡式环80和82。还要注意到，在这个实施例中，轴瓦支撑件62是由三段独立的轴套部分或部件98、100和102组成，它们在环形沟槽68和70处相连。这种布置方便内推压环的插入，而且在现场进行更换的应用场合中特别有利。
采用这种密封装置，泄漏蒸汽如果没有沿着支撑件62内侧和外周在级内消除的话，也已经被减小到了最小。在沿着支撑件外周的情况下，如果利用外推压环80和82没有阻止经过泄漏孔90和96的蒸汽泄漏，那么该泄漏蒸汽可能会沿着盖板壁84溢出。如上所述，如果在操作温度下可在支撑件62和阀头或盖板壁84之间获得过盈配合，就可将外卡式环去掉。
在图4中，本发明的第四实施例包括阀杆和轴瓦支撑组件104。其中阀杆106可在轴瓦支撑件108内相对的直线方向上运动。径向向外定位的肩部110精确地将支撑件装在阀头或盖板112内。
形成在轴瓦支撑件108内表面的第一、第二和第三内环形沟槽114、116和118，开口都是朝向阀杆106。环形内推压环120、122和124分别安装在沟槽中，并且被施以偏压力以与阀杆106相接合。在这里和前面所述的一样，为了方便装配，如果需要的话，一体形成的轴瓦支撑件108可单独的段或节126、128、130和132组成，而这些段或节分别在界面处与沟槽114、116和118相连接。注意到，采用这种分段方式，内推压环122可能需要由一对环组成以改善密封能力。
形成在支撑件108内表面的第一环形泄漏沟槽或区域134，位于环形沟槽114和116之间，而同样形成在支撑件内表面的第二个环形泄漏沟槽或区域136，则位于环122和环124之间。一个或多个泄漏孔138和140通过阀头或盖板112里面的一个或多个通道142，把泄漏的蒸汽从阀杆支撑件中带走。这仍然是一个蒸汽泄漏压力降沿着阀杆分级的密封装置。其它不同种类的带有或不带有泄漏装置的内推压环和外推压环，也在本发明的保护范围内。
在结合目前被认为是最具实用价值和优选实施例对本发明进行描述的同时，应该理解地是，本发明不仅仅局限于上面所公开的实施例，而是相反，它意在覆盖各种包含在本发明的权利要求的精神实质和范围之内的不同的更改和等同的装置。
权利要求
1.一种蒸汽轮机阀的阀杆(12)的密封装置，包括位于至少一部分安装成在阀部件内作轴向往复运动的阀杆(12)周围的环形支撑件(14)；在所述支撑件的内表面形成的至少一个内环形沟槽(20)；被安装在所述至少一个环形沟槽内并与所述阀杆相接合的径向内推压环(22)，由此阻止沿着所述阀杆的蒸汽泄漏。
2.如权利要求1所述的密封装置，其中所述至少一个内环形沟槽包括一对在轴向上间隔的内环形沟槽(38、40)，其中在每个沟槽内都有一个径向的内推压环(42、44)。
3.如权利要求2所述的密封装置，还包含至少一个形成在所述支撑件(32)内表面内的泄漏沟槽(48)，所述泄漏沟槽与延伸穿过所述支撑件的泄漏孔(52)相通。
4.如权利要求3所述的密封装置，其中所述至少一个泄漏沟槽(48)在轴向上位于所述那对在轴向上间隔的内环形沟槽(38、40)之间。
5.如权利要求4所述的密封装置，其中第二泄漏沟槽(46)形成在所述支撑件的所述内表面上、所述那对在轴向上间隔的内环形沟槽(38、40)的下方以及所述的凸缘(34)的上方。
6.如权利要求2所述的密封装置，还包含至少一个形成在所述支撑件外表面内的外环形沟槽(74)，其中径向外推压环(82)安装在所述外环形沟槽内并与所述阀部件的壁(84)相接合。
7.如权利要求6所述的密封装置，还包含至少一个形成在所述支撑件内表面上的泄漏沟槽(88)，所述泄漏沟槽与延伸穿过所述支撑件的泄漏孔(92)相通。
8.如权利要求7所述的密封装置，其中所述的至少一个泄漏沟槽(88)，在轴向上位于所述那对在轴向上间隔的内环形沟槽(68、70)之间。
9.如权利要求6所述的密封装置，其中所述至少一个外环形沟槽(74)包括一对外环形沟槽(72、74)，其中在所述每一外环形沟槽内都带有外推压环(80、82)。
10.如权利要求3所述的密封装置，其中所述至少一个外环形沟槽(74)包括一对外环形沟槽(72、74)，其中在所述每一外环形沟槽内都都带有外推压环(80、82)。
全文摘要
一种蒸汽轮机阀的阀杆密封装置，它包括环形支撑件轴套(14)，该轴套至少环绕着用于在阀壳体(16)内作轴向往复运动的阀杆(12)的一部分。在环支撑轴套的内表面内至少形成一个内环形沟槽(20)，径向内推压环(22)被安装在至少一个环形沟槽内并与阀杆相接合，以便充分地阻止沿着阀杆的蒸汽泄漏。
文档编号F01D17/10GK1821551SQ20061005927
公开日2006年8月23日 申请日期2006年2月9日 优先权日2005年2月9日
发明者C·－P·P·陈, M·K·金, N·K·阿尔托夫 申请人:通用电气公司