专利名称:汽轮机的调节控制阀用的阀塞的制作方法
本发明涉及一种阀门，特别是涉及汽轮机用的控制阀，具体地说，涉及这样一种阀门用的阀塞。
调节控制阀被用来调节进入汽轮机的进口蒸汽流。当将蒸汽流控制在低水准时，在阀塞和阀座接触处的邻近区域达到超音速，造成冲击波，作用在阀塞上，产生汽流引起的振动和过高噪声。为了尽量减小汽流引起的阀塞振动和过高的噪声级，必须特别注意阀塞和阀座的的内部流通几何图形的设计。
本发明所述的是一种包括环形阀座、圆柱形阀杆和从该阀杆伸出的蘑菇形阀塞的阀门，该蘑菇形阀塞具有一个与上述环形阀座啮合以关闭流过该阀门的汽流的圆穹形部分，该阀塞还具有一个平截头圆锥形部分，后者有一个直径较大的端部和一个直径较小的端部，这两个端部在上述圆穹形部分上的位置是这样的，即使得上述平截头圆锥形部分与上述环形阀座啮合以关闭流过上述阀门的汽流，而上述平截头圆锥形部分围成大约68°的夹角，以便当流过上述阀座和阀塞之间的汽流达到音速时减小汽流引起的振动。
为方便起见，蘑菇性阀塞具有一个与环形阀座啮合以关闭流过阀门的汽流的圆穹形部分。阀塞还具有一个平截头圆锥形部分，后者有一个直径较大的端部和一个直径较小的端部，这两个端部在圆穹形部分上的位置是这样的，即使得平截头圆锥形部分与环形阀座啮合以关闭流过阀门的汽流。
作为例子，现在参考附图描述本发明，附图中
图1是先有技术的控制阀的部分剖面图;
图2是先有技术的控制阀用的阀座和阀塞的放大的部分剖面图;
图3是先有技术的阀座和阀塞之间汽流的二维示意图;
图4是按照本发明制作的控制阀的部分剖面图;
图5是图4中所示的阀座和阀塞的放大的部分剖面图;
图6是图5中阀座和阀塞之间汽流的二维示意图;
图7是另一种阀座和阀塞的放大的部分剖面图;
图8是又一种阀座和阀塞的放大的部分剖面图;
现在详细地参考附图，相应的参考号表示不同附图中相似的部件。图4例示了汽轮机(未图示)用的控制阀1。控制阀1包括一个阀体3，其内部有一个大的空腔5。如图4所示，空腔5在其顶部有一个延长的通常为圆形的第一开孔7，在第一开孔7的对面有一个圆形的第二开孔9，开孔9带一个位于其中的通常为环形的阀座11，空腔5还有一个与其中心部分重合的允许蒸汽 进入的第三开孔。13。
一个蘑菇形的阀塞15有一个圆穹形部分，它以与环形阀座11相啮合的方式安置在空腔5内，以便控制阀座11和阀门15之间的蒸汽流。
阀帽17被置于第一开孔7中，阀帽17包括一个通常为圆柱形的部分19和一个位于圆柱形部分19一端上的整体法兰盘21。法兰盘21有一个环形的密封表面23，它与环绕第一开孔7的阀体上的环形密封表面25相啮合。一个密封垫圈27被置于密封表面23和25之间，形成一种压力型密封。阀帽17还具有一个延伸于其中的中心钻孔29，钻孔29带两个从阀体17的没有法兰盘21的一端向上延伸的扩孔31和33。第一扩孔31比第二扩孔33要深些或长些，其末端有一个大的内圆角35。第二扩孔33的深度足以容纳阀塞15，末端也有一个内圆角37。
一个由氮化合金制成的表面硬化的套管或衬套47利用热压冷缩配合紧紧地装入第一扩孔31中。硬化的销钉49穿过阀帽17的壁旋入套管47的壁而不穿透管壁，以防止套管47相对于阀帽17转动。销钉49通过圆盖51保持在位置上，圆盖51被平头焊接在阀帽17上。
阀杆导向衬套53利用啮合螺纹55固定在阀帽的钻孔中，在阀杆导向衬套上有一个可以承受扳手用的六角端部。阀杆57被可以滑动地安置在导向衬套53内，阀塞导管59被可以滑动地安置在硬化套管47内，并以这样一种方式固定到阀杆57和阀塞15上，使得阀杆57和阀塞导管59之间的滑动很小。阀塞15有一个穿透阀塞的中心孔61。当关闭力被加到阀杆57上时，阀杆57关闭住中心孔61，而当开启力被加到阀杆57上时，中心孔61就开启了。
如图5中最清楚地表示的，阀塞15的圆穹形部分有一个平截头圆锥形部分63，它有一个直径较小的端部和一个直径较大的端部，使得平截头圆锥形表面63在其直径较小的端部附近与环形阀座11相啮合。最好平截头圆锥形部分63所包括的角通常为68°，该角在平截头圆锥形部分的直径较小的端部上连接圆穹形部分处形成一道环形的线。这导致阀塞15与该环形线下游流出的汽流之间的分离，并由图6所示的二维汽流图表示。这幅图也表明，从音速到亚音速的过渡造成斜向压力膨胀波64，它比起图3表示的先有技术中从超音速复原到亚音速的过渡造成的径向压力冲击波65来，对阀塞15的激振要小些。
图7表示另一种实施例，其中蘑菇形阀塞15″的圆穹形部分被削平了，在平截头圆锥形部分的直径较小的端部上造成方向的极突然变化，以有效地实现阀塞15″与向下汽流的分离。
图8表示又一种实施例，其中阀塞15′′′的圆穹形部分不仅在平截头圆锥形部分的直径较小的端部的邻近区域被削平了，而且还具有凹进的部分，因此不仅形成了方向的极突然变化，而且形成了方向的甚至更大的变化，以有效地实现向下汽流与阀塞15′′′的平截头圆锥形部分的分离。
因此，通过改变阀塞15的外形，使其包括一个夹角大约为68°的平截头圆锥形部分，就能消除通过阀塞15和阀座11之间的汽流的发散部分，从而消除了在最小汽流区下游的发散区中与复原到亚音速的汽流的振动65有关的径向压力冲击波，并形成了斜向压力膨胀波64，但其作用在座塞15上的脉冲反作用要比径向冲击压力波65小得多。为了进一步改善阀塞15的稳定性，需要尽可能缩短阀塞伸出导向衬套53下缘之外的长度和尽可能缩小导向间隙，来限制阀塞15的活动，从而将阀塞15的汽流激振下的活动自由度减到最小。通过提供最大可能的向下汽流不平衡力，也可以改善阀塞的稳定性。这一点可以通过增大阀塞15和套管47外径及阀座阀塞接触直径之间的有效向下汽流不平衡区来达到。阀塞及其有关结构件的这些变化，形成一种更加稳定得多的控制阀。
权利要求
1、一种包括环形阀座、圆柱形阀杆和从该阀杆伸出的蘑菇形阀塞的阀门，该蘑菇形阀塞具有一个与上述环形阀座啮合以关闭流过该阀门的汽流的圆穹形部分，该阀塞还具有一个平截头圆锥形部分，后者有一个直径较大的端部和一个直径较小的端部，这两个端部在上述圆穹形部分上的位置是这样的，即使得上述平截头圆锥形部分与上述环形阀座啮合以关闭流过上述阀门的汽流，而上述截头圆锥部分围成大约68°的夹角，以便当流过上述阀座和阀塞之间的汽流达到音速时减小汽流引起的振动和噪声。
2、一种如权利要求
1中所述的阀门，其中平截头圆锥形部分在蘑菇形阀塞的圆穹形部分上的位置是这样的，即使得平截头圆锥形部分在其直径较小的端部的邻近处与阀座啮合。
3、一种如权利要求
1或2中所述的阀门，其中平截头圆锥形部分的直径较小的端部在阀塞圆穹形部分上的位置是这样的，即使得在圆穹形部分上形成一条环形线，在汽流通过该线后汽流就与阀塞分离。
4、一种如权利要求
3中所述的阀门，其中阀塞的圆穹形部分在平截头圆锥形部分的直径较小的端部以下是平的。
5、一种如权利要求
4中所述的阀门，其中阀塞的平面部分是用平底扩孔钻形成了凹部的。
6、一种如权利要求
5中所述的阀门，其中阀塞的活动是通过尽可能缩短阀塞伸出导向衬套下缘之外的长度和尽可能缩小阀塞和导向衬套之间的间隙的办法而受到限制的。
7、一种如权利要求
6中所述的阀门，其中稳定性是通过增大阀塞和套管外径及阀座阀塞接触直径之间的有效向下汽流不平衡区从而形成最大的向下汽流不平衡力的办法而改善的。
8、一种制作阀门的阀塞和阀座的方法，这种制作方法能够在阀塞和阀座之间流动的汽流达到音速时使汽流引起的阀塞振动和噪声减到最小，这种制作方法包括的步骤为，形成一个环形的阀座环，形成一个带有圆穹形部分的蘑菇形阀塞，该圆穹形部分与环形阀座啮合以关闭流过上述阀门的汽流，使该圆穹形部分形成一个与上述阀座环相啮合的平截头圆锥形表面，并如此加工平截头圆锥形表面，使得当表面延伸时会围成一个大约68°的夹角，以便当流过阀座和阀塞之间的汽流达到音速时可以减小汽流引起的振动和噪声。
9、一种如权利要求
8中所述的方法，它包括在邻近上述平截头圆锥形部分的直径较小的端部处的上述阀塞上形成平面部分的步骤。
10、一种如权利要求
9中所述的方法，它包括权利要求
9中所述的方法的步骤，并进一步包括在阀塞的平面部分上形成凹进部分的步骤。
11、一种如权利要求
8至10中任何一项所述的方法，它包括安装阀塞用的导向衬套的步骤，在阀门中形成导向衬套用的钻孔的步骤，，以及在其间形成尽可能小的间隙以增加阀塞的稳定性的步骤。
12、一种如权利要求
11中所述的方法，它包括在阀塞上形成最大的向下汽流的不平衡的步骤。
专利摘要
一种汽轮机用的控制阀，它有一个环形阀座和 一个蘑菇形阀塞。阀塞的圆穹形部分上有一个平截 头圆锥形部分，其位置可以与环形阀座相啮合。平截 头圆锥形部分有一个大约68°的夹角，在平截头圆锥 形部分的直径较小的端部与圆穹形部分的顶部的会 合处，形成一个陡的过渡。
文档编号F16K1/32GK86102834SQ86102834
公开日1986年11月19日 申请日期1986年4月24日
发明者苏里亚肯特·卡桑拉尔·达瓦瓦拉 申请人:西屋电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan