一種汽輪機主汽閥門

《一種汽輪機主汽閥門》是東方電氣集團東方汽輪機有限公司於2012年07月10日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN102787871A，專利公布日：2012年11月21日，該專利申請號為2012102357404，發明人是方宇，王建偉，張曉東，侯明軍，王鑫，莫一波。

《一種汽輪機主汽閥門》公開了一種汽輪機主汽閥門，包括閥體、閥蓋和閥桿，閥體上設有上下游蒸汽通道、閥桿裝配孔、閥蓋裝配孔和閥座；閥蓋主要由從下到上依次裝配在閥蓋裝配孔內的內閥蓋、彈性密封圈、壓緊環、定位環和通過固定螺栓固定在閥蓋裝配孔外端的外閥蓋構成，內閥蓋為自緊密封，承受大部分壓力，外閥蓋承受較小壓力，密封效果優異；閥桿上端穿過套筒連線閥碟，在閥桿動作下，閥碟和閥座配合，將閥體上的上下游蒸汽通道切斷或打通；套筒上設有密封套，閥桿上設有密封錐面，當閥碟和閥座打開時，閥桿通過密封錐面與密封套實現密封，且通過密封錐面對閥碟的開度作限位。它具有密封性能好、製造成本低、能夠承受高參數蒸汽、實用性強等特點。

2020年7月14日，《一種汽輪機主汽閥門》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種汽輪機主汽閥門》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種汽輪機主汽閥門
• 公布號：CN102787871A
• 地址：四川省德陽市高新技術產業園區金沙江西路666號
• 公布日：2012年11月21日
• 發明人：方宇，王建偉，張曉東，侯明軍，王鑫，莫一波
• 申請號：2012102357404
• Int. Cl.：F01D17/10(2006.01)I; F16K1/34(2006.01)I; F16K27/12(2006.01)I
• 申請日：2012年07月10日
• 專利代理機構：成都蓉信三星專利事務所
• 申請人：東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 代理人：劉克勤; 賀元
• 專利類別：發明專利

專利背景

汽輪機主汽閥門是汽輪機的第一道閥門，通過主汽閥門的打開和關閉，實現汽輪機蒸汽的供給和切斷，因而主汽閥門長期在高溫高壓的蒸汽環境中運行，要求主汽閥門具有良好的密封性，以防高溫高壓的蒸汽泄漏，造成熱能損失，甚至安全事故發生。

參見圖1：傳統汽輪機主汽閥門包括閥體08、閥蓋010和閥桿01。其中，閥體08為內空結構，閥體08上設有上游蒸汽通道012、下游蒸汽通道013、閥桿裝配孔和閥蓋裝配孔；上游蒸汽通道012和下游蒸汽通道013徑向錯位設定，上游蒸汽通道012和下游蒸汽通道013之間的閥體08內表面固定有閥座014；閥桿裝配孔上通過限位台階015和壓板04裝配有套筒02，套筒02伸入閥桿裝配孔內，外周在閥桿裝配孔內端的限位台階015上定位，壓板04通過拉緊螺栓016固定在套筒02的外端，被閥桿裝配孔的外端限位，且壓板通過固定螺栓05固定在閥桿裝配孔的外端，壓板04和套筒02上分別設有對閥桿01進行導向的導向孔，壓板04上的導向孔和套筒02上的導向孔同軸線布置。閥蓋010為整體結構，通過大規格的緊固螺栓011密封裝配在閥體08的閥蓋裝配孔上，依靠大規格緊固螺栓011的緊力與閥體08產生接觸應力，實現密封。閥桿01的上端穿過壓板04和套筒02上的導向孔連線閥碟09，在閥桿01的動作下，閥碟09和閥體08上的閥座014配合，將閥體08上的上游蒸汽通道012和下游蒸汽通道013切斷或打通；為了保證閥桿01動作的自由，閥桿01與套筒02之間必須保持一定的間隙，該間隙的寬度通常為0.20～0.35毫米，這樣就使閥桿01與套筒02之間形成一個寬約0.20～0.35毫米的環形空間，該環形空間會產生嚴重的漏汽現象，為了避免蒸汽泄入機房，在閥體08上設有第一抽汽接頭06和第二抽汽接頭07，這兩個抽汽接頭分別於環形空間相通，第一抽汽接頭06連線在三號高壓加熱器或除氧器上，第二抽汽接頭07連線在汽封加熱器上。該主汽閥門造成了大量優質蒸汽通過閥桿01和套筒02之間的環形空間漏入低位蒸汽系統中，造成了一定的熱能損失，增加了汽輪機的運營成本，這在高參數蒸汽的超超臨界機組或二次再熱機組上更為凸顯。為了減小蒸汽泄漏，常規方法是在套筒02內的閥桿01上裝一個汽封套03，該方法雖然能起到一定的堵漏作用，但其效果甚微，依舊存在大量優質蒸汽泄漏的現象，可靠性差。

此外，上述整體結構的閥蓋010完全依靠緊固螺栓011密封裝配在閥體08的閥蓋裝配孔上，在高溫高壓的蒸汽環境中，閥蓋010承受的壓力大，這在高參數蒸汽的超超臨界機組或二次再熱機組上也是尤為凸顯的，為了保證閥蓋010可靠的密封性和固定強度，要求緊固螺栓011具有良好的結構強度，而緊固螺栓011的結構強度提高，是通過對緊固螺栓011的材料升檔，以及規格（包括直徑和長度）的增大實現的，這不僅增加了主汽閥門的製造成本，而且更為嚴重的是，隨著緊固螺栓011的增大，對緊固螺栓的設計、加工難度也隨之增大，一味的增大閥蓋的緊固螺栓勢必對閥蓋和閥體的結構應力也造成破壞，從而使得整個主汽閥門設計、加工難度增大，使用壽命縮短，製造效率降低，企業製造成本顯著增加。

發明內容

專利目的

《一種汽輪機主汽閥門》的目的在於：提供一種密封性能好、可靠穩定、方便設計加工、製造成本低、能夠承受高參數蒸汽的汽輪機主汽閥門。

技術方案

《一種汽輪機主汽閥門》的上述技術目的通過下述技術方案實現，一種汽輪機主汽閥門，包括：

-閥體，所述閥體上設有上游蒸汽通道、下游蒸汽通道、閥桿裝配孔和閥蓋裝配孔，上游蒸汽通道和下游蒸汽通道之間的閥體上固定有閥座，閥桿裝配孔上通過限位台階和壓板裝配有套筒，壓板和套筒上分別設有對閥桿進行導向的導向孔；

-閥蓋，所述閥蓋密封裝配在閥體的閥蓋裝配孔上；

-閥桿，所述閥桿的上端穿過壓板和套筒上的導向孔連線閥碟，閥桿與套筒之間具有環形空間，該環形空間與連線在閥體上的第一抽汽接頭相通，在閥桿的動作下，閥碟和閥體上的閥座配合，將閥體上的上游蒸汽通道和下游蒸汽通道切斷或打通；所述套筒的導向孔內端處設有密封套，所述閥桿靠近套筒導向孔內端處設有密封錐面，當閥碟和閥座打開時，閥桿通過密封錐面與套筒上的密封套實現密封，且通過密封錐面對閥碟和閥座的開度作限位。

所述閥蓋主要由從下到上依次裝配在閥蓋裝配孔內的內閥蓋、彈性密封圈、壓緊環、定位環和通過固定螺栓固定在閥蓋裝配孔外端的外閥蓋構成，內閥蓋和外閥蓋通過第二拉緊螺栓連線，定位環的外周鑲嵌在閥蓋裝配孔內的定位槽上，定位環的內周壓在壓緊環的頂面。

所述內閥蓋和壓緊環分別以錐面與彈性密封圈抵接。

所述彈性密封圈的外周面上開有彈性槽，彈性密封圈的密封面具有若干凸齒。

所述定位環為分段結構，由至少兩個弧段組成。

所述內閥蓋的底面具有與閥碟對應匹配的中空保護套，保護套上設有多個蒸汽通孔。

所述外閥蓋上連線有與閥蓋裝配孔內空間相通的第二抽汽接頭。

所述閥桿上的密封錐面為45º錐形面，密封錐面上堆焊有司太立合金。

所述密封套上具有匹配於閥桿上密封錐面的密封錐面。

專利優點

《一種汽輪機主汽閥門》具有以下主要優點：

1.當閥門處於打開狀態時，閥桿和套筒上的密封套之間通過密封錐面形成可靠穩定的密封，密封性能良好，達到了零泄漏的效果，使汽輪機效率有高達12千焦/千瓦·小時的收益，有效降低了汽輪機的運營成本；

2.閥蓋採用分體的內閥蓋和外閥蓋，內閥蓋被鑲嵌在閥蓋裝配孔上的定位環限位固定，外閥蓋由固定螺栓固定，蒸汽的絕大部分壓力由內閥蓋承受，在蒸汽壓力的作用下內閥蓋實現自鎖，固定可靠，外閥蓋僅承受微小蒸汽壓力，這大大降低了對外閥蓋固定螺栓的結構強度要求，避免了對固定螺栓材料的升檔以及規格的擴大，有效降低了外閥蓋固定螺栓的設計、加工難度，同時也不會破壞閥體、閥蓋的結構應力，降低了閥門整體的設計、加工難度，延長了閥門的使用壽命，提高了製造效率，降低了企業製造成本；

3.組成閥蓋的彈性密封圈的密封效果與內閥蓋承受到的蒸汽壓力成正比，也就是說內閥蓋承受到的蒸汽壓力越大，彈性密封圈的變形量越大，密封效果也就越好，有效避免了蒸汽從閥蓋處泄漏；此外，彈性密封圈的密封結構（包括自身結構以及與其它部件的配合結構）設計進一步提升了密封效果；

4.組成閥蓋的定位環以分段結構設計，極大的方便了閥蓋在閥體上的組合裝配；當彈性密封圈萬一遇到密封故障時，泄漏進入閥蓋裝配孔內空間的蒸汽通過外閥蓋上的第二抽汽接頭引入汽封加熱器，進一步降低了外閥蓋承受到的蒸汽壓力，確保外閥蓋在閥體上的固定強度，提高閥門運行的安全性；

5.《一種汽輪機主汽閥門》除了適合普通汽輪機機組使用外，還可以適合高參數蒸汽的超超臨界機組或二次再熱機組使用，同樣具有良好的密封性和可靠性，實用性強。

附圖說明

下面結合附圖對《一種汽輪機主汽閥門》作進一步的說明。

圖1是傳統汽輪機主汽閥門的結構示意圖。

圖2是《一種汽輪機主汽閥門》的一種結構示意圖。

圖3是圖2中的局部A放大圖。

圖1中的代號含義：01—閥桿；02—套筒；03—汽封套；04—壓板；05—固定螺栓；06—第一抽汽接頭；07—第二抽汽接頭；08—閥體；09—閥碟；010—閥蓋；011—緊固螺栓；012—上游蒸汽通道；013—下游蒸汽通道；014—閥座；015—限位台階；016—拉緊螺栓。

圖2和圖3中的代號含義：1—閥桿；2—套筒；3—壓板；4—第一拉緊螺栓；5—閥體；6—限位台階；7—內閥蓋；8—彈性密封圈；9—壓緊環；10—定位環；11—密封墊片；12—外閥蓋；13—第二拉緊螺栓；14—固定螺栓；15—密封錐面；16—保護套；17—蒸汽通孔；18—閥碟；19—閥座；20—濾網體；21—蒸汽出口孔；22—預啟閥碟；23—上游蒸汽通道；24—下游蒸汽通道；25—第一抽汽接頭；26—環形空間；27—第二抽汽接頭；28—密封套。

技術領域

《一種汽輪機主汽閥門》涉及汽輪機，具體是一種汽輪機主汽閥門。

權利要求

1.一種汽輪機主汽閥門，包括：-閥體（5），所述閥體（5）上設有上游蒸汽通道（23）、下游蒸汽通道（24）、閥桿裝配孔和閥蓋裝配孔，上游蒸汽通道（23）和下游蒸汽通道（24）之間的閥體（5）上固定有閥座（19），閥桿裝配孔上通過限位台階（6）和壓板（3）裝配有套筒（2），壓板（3）和套筒（2）上分別設有對閥桿（1）進行導向的導向孔；-閥桿（1），所述閥桿（1）的上端穿過壓板（3）和套筒（2）上的導向孔連線閥碟（18），閥桿（1）與套筒（2）之間具有環形空間（26），該環形空間（26）與連線在閥體（5）上的第一抽汽接頭（25）相通，在閥桿（1）的動作下，閥碟（18）和閥體（5）上的閥座（19）配合，將閥體（5）上的上游蒸汽通道（23）和下游蒸汽通道（24）切斷或打通；所述套筒（2）的導向孔內端處設有密封套（28），所述閥桿（1）靠近套筒（2）導向孔內端處設有密封錐面（15），當閥碟（18）和閥座（19）打開時，閥桿（1）通過密封錐面（15）與套筒（2）上的密封套（28）實現密封，且通過密封錐面（15）對閥碟（18）和閥座（19）的開度作限位；-閥蓋，所述閥蓋密封裝配在閥體（5）的閥蓋裝配孔上；其特徵在於，所述閥蓋主要由從下到上依次裝配在閥蓋裝配孔內的內閥蓋（7）、彈性密封圈（8）、壓緊環（9）、定位環（10）和通過固定螺栓（14）固定在閥蓋裝配孔外端的外閥蓋（12）構成，內閥蓋（7）和外閥蓋（12）通過第二拉緊螺栓（13）連線，彈性密封圈（8）分別以錐面與內閥蓋（7）和壓緊環（9）形成抵接，彈性密封圈（8）的外周面上開有彈性槽，彈性密封圈（8）的密封面具有若干凸齒，定位環（10）的外周鑲嵌在閥蓋裝配孔內的定位槽上，定位環（10）的內周壓在壓緊環（9）的頂面。

2.根據權利要求1所述汽輪機主汽閥門，其特徵在於，所述定位環（10）為分段結構，由至少兩個弧段組成。

3.根據權利要求1所述汽輪機主汽閥門，其特徵在於，所述內閥蓋（7）的底面具有與閥碟（18）對應匹配的中空保護套（16），保護套（16）上設有多個蒸汽通孔（17）。

4.根據權利要求1所述汽輪機主汽閥門，其特徵在於，所述外閥蓋（12）上連線有與閥蓋裝配孔內空間相通的第二抽汽接頭（27）。

5.根據權利要求1所述汽輪機主汽閥門，其特徵在於，所述閥桿（1）上的密封錐面（15）為45º錐形面，密封錐面（15）上堆焊有司太立合金。

6.根據權利要求1所述汽輪機主汽閥門，其特徵在於，所述密封套（28）上具有匹配於閥桿（1）上密封錐面（15）的密封錐面。

實施方式

參見圖2和圖3：《一種汽輪機主汽閥門》包括閥體5、閥蓋和閥桿1。

其中，閥體5為內空結構，即閥體5具有內表面和外表面。在閥體5上設有上游蒸汽通道23、下游蒸汽通道24、閥桿裝配孔和閥蓋裝配孔，上游蒸汽通道23和下游蒸汽通道24徑向錯位設定，上游蒸汽通道23和下游蒸汽通道24之間的閥體5內表面固定有閥座19。閥蓋裝配孔設在閥體5的上部。閥桿裝配孔設在閥體5的下部，閥桿裝配孔的內端設有限位台階6，閥桿裝配孔內伸入有套筒2，套筒2的外周在閥桿裝配孔內端的限位台階6上定位，限位台階6與套筒2的之間設有齒形墊片，以提高其密封性；套筒2的底端延伸至閥桿裝配孔的外端處，套筒2的底端通過第一拉緊螺栓4固定有壓板3，壓板3由閥桿裝配孔的外端定位，至此，閥桿裝配孔通過限位台階6和壓板3裝配套筒2，為了提高壓板3的穩固性，可以將壓板3通過固定螺栓固定在閥體5上。在壓板3和套筒2上分別設有對閥桿1進行導向的導向孔，壓板3上的導向孔和套筒2上的導向孔應當以同軸線布置，套筒2的導向孔內端處設有密封套28。

閥蓋主要由從下到上依次裝配在閥蓋裝配孔內的內閥蓋7、彈性密封圈8、壓緊環9、定位環10和通過固定螺栓14固定在閥蓋裝配孔外端的外閥蓋12構成，內閥蓋7、彈性密封圈8和壓緊環9的外徑應當與閥蓋裝配孔的內徑相匹配。內閥蓋7和外閥蓋12通過第二拉緊螺栓13連線，內閥蓋7的底面具有與閥碟18對應匹配的中空保護套16，保護套16上設有多個蒸汽通孔17，內閥蓋7的底面與閥座19之間設有濾網體20，以防止異物進入汽輪機內。彈性密封圈8選用軟態高溫材料製作而成，例如06Cr19Ni10；彈性密封圈8接觸內閥蓋7和壓緊環9的密封面分別為錐面，彈性密封圈8的截面呈三角形，彈性密封圈8的外周面上開有彈性槽，以提高彈性密封圈8的變形量，彈性密封圈8的密封面（主要是接觸內閥蓋7、壓緊環9和閥蓋裝配孔內壁的面）具有若干凸齒，這些凸齒為錐形齒，斜度約為45º。定位環10為分段結構，由四個弧段組成，定位環10的外周鑲嵌在閥蓋裝配孔內的定位槽上，定位環10的內周壓在壓緊環9的頂面，定位環10的強度通過調整其厚度來滿足要求，設計難度小。外閥蓋12上連線有與閥蓋裝配孔內空間相通的第二抽汽接頭27，該第二抽汽接頭27與汽封加熱器連線，以此將泄漏至閥蓋裝配孔內空間的蒸汽引出，降低外閥蓋12所承受的蒸汽壓力。

閥桿1的上端穿過壓板3和套筒2上的導向孔連線閥碟18，閥碟18的上部罩在內閥蓋7的保護套16內。閥碟18的頂部連線有預啟閥碟22，預啟閥碟22上的蒸汽出口孔與閥碟18上的蒸汽出口孔21相通，通過閥碟18和預啟閥碟22上的蒸汽出口孔可以有效提高蒸汽的流速，從而平衡上游蒸汽通道23和下游蒸汽通道24內的蒸汽平衡。閥桿1的下端與油動機連線，在油動機的驅動下閥桿1動作，在閥桿1的動作下，閥碟18和閥體5上的閥座19實現閉合或打開的配合，從而將閥體5上的上游蒸汽通道23和下游蒸汽通道24切斷或打通。為了保證閥桿1動作的自由，閥桿1與套筒2之間必須保持寬約0.20～0.35毫米的間隙，該間隙使閥桿1與套筒2之間形成一個環形空間26，環形空間26內的閥桿1位於靠近套筒2導向孔內端處設有密封錐面15，該密封錐面15為45º錐形面，密封錐面15上堆焊有司太立合金，以便增加密封錐面15的耐磨性；套筒2的密封套28上也設有密封錐面，密封套28上的密封錐面應當與閥桿1上的密封錐面15相適配；當閥碟18和閥座19打開時，閥桿1通過密封錐面15與密封套28實現密封，且通過密封錐面15對閥碟18和閥座19的開度作限位。當閥碟18在閥座19上全開時，閥桿1與密封套28上的密封錐面正常接觸密封，蒸汽在環形空間26內的泄漏量為零，當閥碟18在閥座19上未全開時，閥桿1與密封套28上的密封錐面不能正常接觸密封，蒸汽在環形空間26內有一定的泄漏量，為了減少泄漏，環形空間26內的閥桿1上套裝有襯套；同時，為了避免蒸汽從環形空間26泄漏進入機房，在閥體5上設有與環形空間26相通的第一抽汽接頭25，該抽汽接頭連線在汽封加熱器上，第一抽汽接頭25用作將泄漏進入環形空間26內的蒸汽引入汽封加熱器內。

上述閥桿1的密封錐面15角度除了選用45º外還可以是其它角度，若選用其它角度的話，閥桿1和套筒2的加工難度會有一定的增加。

上述密封套28也可以無需設定密封錐面，同樣能達到密封效果，但密封效果較差。

上述定位環10的分段數量並非特定值，除了選擇四個弧段外，可以是其它數量，例如三個弧段、五個弧段、六個弧段等，主要是從方便組裝的角度考慮。

榮譽表彰

2020年7月14日，《一種汽輪機主汽閥門》獲得第二十一屆中國專利優秀獎。