JP2960961B2 - 蒸気タービン用主弁の耐摩耗力向上方法 - Google Patents
蒸気タービン用主弁の耐摩耗力向上方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、火力・原子力タービンの蒸気加減弁や、大
容量火力タービンのインターセプト弁等に代表される蒸
気タービンの主弁の耐摩耗力向上方法に関する。
容量火力タービンのインターセプト弁等に代表される蒸
気タービンの主弁の耐摩耗力向上方法に関する。
従来の技術 火力・原子力タービンの主弁では、蒸気の漏洩を防止
するために、主弁に複数個のシールリングが装着された
プラグ弁が使われる。
するために、主弁に複数個のシールリングが装着された
プラグ弁が使われる。
第５図は、従来より用いられている蒸気タービンの一
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
第５図において、１はブッシュであり、２はこのブッ
シュ１に案内されて上下に摺動する弁棒で、外周に螺旋
溝2aが形成されている。この弁棒２の先端2bは円錐状に
形成され、同じく先端が円錐状に形成された保持金３の
円錐面に当接している。この保持金３は、主弁４に螺着
されると共にピン５によって一体に形成されている。
シュ１に案内されて上下に摺動する弁棒で、外周に螺旋
溝2aが形成されている。この弁棒２の先端2bは円錐状に
形成され、同じく先端が円錐状に形成された保持金３の
円錐面に当接している。この保持金３は、主弁４に螺着
されると共にピン５によって一体に形成されている。
また、主弁４の下端には弁体６が六角穴付きボルトに
よって取り付けられており、弁棒２が下方に移動して弁
が全閉したとき弁ケーシング７の弁座８に当接する。
よって取り付けられており、弁棒２が下方に移動して弁
が全閉したとき弁ケーシング７の弁座８に当接する。
さらに、主弁４の上部には複数（図では２個）のシー
ルリング９が取り付けられている。このシールリング９
は、リング自身の弾性でブッシュ13の内面との間に適切
な面圧を保持して主弁４の動きに応じて上下に摺動する
と共に漏洩防止効果を高めている。
ルリング９が取り付けられている。このシールリング９
は、リング自身の弾性でブッシュ13の内面との間に適切
な面圧を保持して主弁４の動きに応じて上下に摺動する
と共に漏洩防止効果を高めている。
また、弁ケーシング７の上部にはボンネット10がボル
ト11によって嵌着され、ボンネット10にはピン12によっ
てブッシュ13が取り付けられ、さらにピン14によってマ
フラー15が取り付けられており、このマフラー15の下端
は弁ケーシング７の溝7aに装着されている。
ト11によって嵌着され、ボンネット10にはピン12によっ
てブッシュ13が取り付けられ、さらにピン14によってマ
フラー15が取り付けられており、このマフラー15の下端
は弁ケーシング７の溝7aに装着されている。
そして、マフラー15には、主弁４が微開時、高速の蒸
気流によって発生する騒音を防止するため、蒸気通路15
aの下部に多数の小口径穴15bが形成されている。主弁４
の穴4aはバランス穴であり、ブッシュ１の溝1aとボンネ
ット10の溝10aは漏洩蒸気の抽出部である。また、弁棒
２の下端部2cは球面状に形成され、主弁４の球面部に当
接している。
気流によって発生する騒音を防止するため、蒸気通路15
aの下部に多数の小口径穴15bが形成されている。主弁４
の穴4aはバランス穴であり、ブッシュ１の溝1aとボンネ
ット10の溝10aは漏洩蒸気の抽出部である。また、弁棒
２の下端部2cは球面状に形成され、主弁４の球面部に当
接している。
なお、第５図は弁全開時を示し、矢印は蒸気の流れ方
向を示している。
向を示している。
また、第６図は第５図のVI部を拡大して示す図で、シ
ールリング９の中央部には溝9aが形成されている。
ールリング９の中央部には溝9aが形成されている。
上記の構成において、主弁４をブッシュ13に沿って円
滑に摺動させ、かつ、全閉時の密封効果を図るために、
主弁４は保持金３の円錐面を介して弁棒２に吊着され、
弁棒２の下端部2cは主弁４と球面で接触している。
滑に摺動させ、かつ、全閉時の密封効果を図るために、
主弁４は保持金３の円錐面を介して弁棒２に吊着され、
弁棒２の下端部2cは主弁４と球面で接触している。
一方、マフラー15の蒸気通路15aを経て流入する蒸気
の流れは必ずしも主弁４の軸心に対して対称ではない。
また、主弁４のリフトにより流れのパターンは複雑に変
化する。これは三次元ポテンシャル流れとしては不連続
流れとなり、流れの中にじょう乱が発生するためによる
もので、その様相はタービンの負荷、即ち主弁４のリフ
トによって変化すると共に同一のリフトでも周期的に変
動する場合がある。この非対称流れは主弁４を揺動させ
ると共に旋回させるトルクを誘起する。
の流れは必ずしも主弁４の軸心に対して対称ではない。
また、主弁４のリフトにより流れのパターンは複雑に変
化する。これは三次元ポテンシャル流れとしては不連続
流れとなり、流れの中にじょう乱が発生するためによる
もので、その様相はタービンの負荷、即ち主弁４のリフ
トによって変化すると共に同一のリフトでも周期的に変
動する場合がある。この非対称流れは主弁４を揺動させ
ると共に旋回させるトルクを誘起する。
発明が解決しようとする課題 以上述べた従来技術は、しかし、次のような問題点が
あった、 すなわち、主弁４が旋回すると、第６図に示すよう
に、シールリング溝4bの上部4cやシールリング９の上部
9bが摩耗して、その部分に段差が発生する場合があっ
た。これは、シールリング９自身の弾性によるブッシュ
13への面圧による抵抗が、蒸気の圧力によりシールリン
グ９の上面に発生するシールリング９とシールリング溝
4bの摺動抵抗より大きいため、シールリング溝4bがシー
ルリング９に対して円周方向に摺動旋回するためによる
ものである。
あった、 すなわち、主弁４が旋回すると、第６図に示すよう
に、シールリング溝4bの上部4cやシールリング９の上部
9bが摩耗して、その部分に段差が発生する場合があっ
た。これは、シールリング９自身の弾性によるブッシュ
13への面圧による抵抗が、蒸気の圧力によりシールリン
グ９の上面に発生するシールリング９とシールリング溝
4bの摺動抵抗より大きいため、シールリング溝4bがシー
ルリング９に対して円周方向に摺動旋回するためによる
ものである。
なお、シールリング９の下面とシールリング溝4bとの
間には隙間Ｓが形成されている。
間には隙間Ｓが形成されている。
前記段差は単に蒸気漏洩の原因となるばかりでなく、
甚だしい時にはスティックして、主弁４の円滑な動きを
阻害する場合があった。そして、この現象は負荷の変化
や発停の頻度が大きいほど熱変形と作動回数が重複して
発生し易くなると言う問題があった。
甚だしい時にはスティックして、主弁４の円滑な動きを
阻害する場合があった。そして、この現象は負荷の変化
や発停の頻度が大きいほど熱変形と作動回数が重複して
発生し易くなると言う問題があった。
本発明は、このような従来技術の課題を解決するため
になされたもので、シールリングが接する部分のシール
リング溝の硬度を部分的に向上することにより、摩耗に
よる段差形成の防止を図った蒸気タービン用主弁の耐摩
耗力向上方法を提供することを目的とする。
になされたもので、シールリングが接する部分のシール
リング溝の硬度を部分的に向上することにより、摩耗に
よる段差形成の防止を図った蒸気タービン用主弁の耐摩
耗力向上方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために、本発明は、ブッシュと
該ブッシュの内周を複数のシールリングを介して摺動す
る蒸気タービン用主弁において、前記シールリングを収
納するシールリング溝は前記主弁側に形成されると共
に、前記シールリングが内圧を受けて前記シールリング
溝の側面と接する側及び前記シールリング溝に挟まれた
前記ブッシュに対向する部分に、常温状態から560±10
℃に昇温して該温度に40〜50時間保持し、アンモニアガ
ス雰囲気で200℃まで炉冷する、窒化処理を施したもの
である。
該ブッシュの内周を複数のシールリングを介して摺動す
る蒸気タービン用主弁において、前記シールリングを収
納するシールリング溝は前記主弁側に形成されると共
に、前記シールリングが内圧を受けて前記シールリング
溝の側面と接する側及び前記シールリング溝に挟まれた
前記ブッシュに対向する部分に、常温状態から560±10
℃に昇温して該温度に40〜50時間保持し、アンモニアガ
ス雰囲気で200℃まで炉冷する、窒化処理を施したもの
である。
作用 上記の手段によれば、シールリングが接する側のシー
ルリング溝の側面に窒化処理を施しているので、接触部
分の摩耗が減少する。
ルリング溝の側面に窒化処理を施しているので、接触部
分の摩耗が減少する。
実施例 以下図面を参照して本発明の一実施例について詳細に
説明する。
説明する。
第１図（ａ）は本実施例による主弁４の全体形状を示
す図、第１図（ｂ）は該主弁４に形成されたシールリン
グ溝4bの一部分の拡大図であり、主弁４の材質は12％ク
ロム鋼である。そして、本実施例では、第１図（ｂ）に
示す拡大図の表面の×印を付した（Ｂ）、（Ｄ）の部分
に窒化処理を施した。
す図、第１図（ｂ）は該主弁４に形成されたシールリン
グ溝4bの一部分の拡大図であり、主弁４の材質は12％ク
ロム鋼である。そして、本実施例では、第１図（ｂ）に
示す拡大図の表面の×印を付した（Ｂ）、（Ｄ）の部分
に窒化処理を施した。
この窒化処理は、大きく分けて（１）前処理、（２）
窒化処理、（３）検査、の工程により行った。したがっ
て、この工程に従って以下に説明する。
窒化処理、（３）検査、の工程により行った。したがっ
て、この工程に従って以下に説明する。
（１）前処理 脱脂洗浄…処理品の表面に付着した油分及び錆など
の除去を行う（洗浄剤としてはトリクレンやアルコール
類を使用）。
の除去を行う（洗浄剤としてはトリクレンやアルコール
類を使用）。
活性化処理（活性化処理箇所は第１図（ｂ）の×印
を付した部分）…窒化処理を行う表面に水溶性塩化金属
化合物の溶液を塗布する（これは、窒化処理中に処理品
の表面に酸化被膜が発生するのを防止する）。
を付した部分）…窒化処理を行う表面に水溶性塩化金属
化合物の溶液を塗布する（これは、窒化処理中に処理品
の表面に酸化被膜が発生するのを防止する）。
窒化防止…ねじ部，嵌め合い部等の窒化不要部に窒
化防止材（セルナイト液）を塗布する。
化防止材（セルナイト液）を塗布する。
装入…アンモニアガスが処理品全体に均等に流動す
るように炉内に品物を並べる（同時にテストクーポンを
シールリング溝部に装入）。
るように炉内に品物を並べる（同時にテストクーポンを
シールリング溝部に装入）。
（２）窒化処理 常温状態から560±10℃に昇温し、40〜50時間（装入
量により変動）保持し、炉冷して200℃で取り出す。な
お、この間炉中にアンモニアガスを流入させておく。
量により変動）保持し、炉冷して200℃で取り出す。な
お、この間炉中にアンモニアガスを流入させておく。
（３）検査 外観…窒化層生成部の色がにぶい灰色になっている
か、変形，傷等がないかを目視にて確認する。
か、変形，傷等がないかを目視にて確認する。
表面硬さ…ビッカース硬さHv800（ショア硬さHs8
8）以上であることを確認。
8）以上であることを確認。
窒化確認…同時に装入したテストクーポンを破断
し，表面により0.2mmの位置でHv550（Hs70）以上である
ことを確認。
し，表面により0.2mmの位置でHv550（Hs70）以上である
ことを確認。
次に、下記の表は上記の窒化処理部と不要部のショア
硬度（Hs）を測定した結果を示すもので、この表中
（１），（３），（５），（７）は第２図に示す円周上
の測定箇所を示し、（Ａ）〜（Ｄ）は第１図に示す各位
置を示している。
硬度（Hs）を測定した結果を示すもので、この表中
（１），（３），（５），（７）は第２図に示す円周上
の測定箇所を示し、（Ａ）〜（Ｄ）は第１図に示す各位
置を示している。
この表によれば、窒化処理を施した（Ｂ），（Ｄ）の
部分はショア硬さ（Hs）88〜91、非窒化部はショア硬さ
（Hs）44〜46であり、２倍程度に硬度が向上し、かつ、
ほぼ均一で良好な窒化処理が行われていることを示して
いる。
部分はショア硬さ（Hs）88〜91、非窒化部はショア硬さ
（Hs）44〜46であり、２倍程度に硬度が向上し、かつ、
ほぼ均一で良好な窒化処理が行われていることを示して
いる。
なお、硬さの測定にはエコーチップ硬度計を用いた。
次に、第３図は縦軸にビッカース硬度（Hv）を、横軸
に窒化表面からの深さ（mm）を示すもので、窒化がおよ
そ0.3mmまで確実に到達していることを示している。
に窒化表面からの深さ（mm）を示すもので、窒化がおよ
そ0.3mmまで確実に到達していることを示している。
上記の窒化処理により、主弁４のシールリング溝4bの
比摩耗量は、１〜８×10-5mm2/kgfから１×10-9mm2/kgf
以下へと減少し、シールリング９の比摩耗量は２〜８×
10-6mm2/kgfから５×10-9〜８×10-8mm2/kgf以下へと著
しく減少した。
比摩耗量は、１〜８×10-5mm2/kgfから１×10-9mm2/kgf
以下へと減少し、シールリング９の比摩耗量は２〜８×
10-6mm2/kgfから５×10-9〜８×10-8mm2/kgf以下へと著
しく減少した。
なお、窒化処理を行っていないシールリング９側の比
摩耗量も減少したのは、主弁４の摩耗金属粉が大巾に減
少し、摺動時にこの金属粉がシールリング９の研磨剤と
ならなくなったためによるものである。
摩耗量も減少したのは、主弁４の摩耗金属粉が大巾に減
少し、摺動時にこの金属粉がシールリング９の研磨剤と
ならなくなったためによるものである。
また、シールリング溝4bに挟まれたブッシュ13への対
向部（Ｄ）を窒化するのは、製品の硬度を測定し、窒化
が確実に行われたことを確認するためである。
向部（Ｄ）を窒化するのは、製品の硬度を測定し、窒化
が確実に行われたことを確認するためである。
最後に、第４図は主弁及びシールリングの窒化前後の
比摩耗量の減少効果を示している。
比摩耗量の減少効果を示している。
なお、本実施例においてはシールリングを２個として
示したが、シールリングは２個以上であっても良く、さ
らに主弁の形状も図示の例に限るものではない。
示したが、シールリングは２個以上であっても良く、さ
らに主弁の形状も図示の例に限るものではない。
発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、シールリングが
接する側のシールリング溝の側面に窒化処理を施したの
で、シールリングやその装着溝の摩耗によるスティック
現象がなくなり、主弁の信頼性の向上と保守費低減に顕
著な効果を奏する。
接する側のシールリング溝の側面に窒化処理を施したの
で、シールリングやその装着溝の摩耗によるスティック
現象がなくなり、主弁の信頼性の向上と保守費低減に顕
著な効果を奏する。
第１図（ａ）は本発明の一実施例による主弁の全体形状
を示す図、第１図（ｂ）は該主弁に形成したシールリン
グ溝の一部分の拡大図、第２図は窒化処理部と不要部の
ショア硬度の測定における円周上の測定箇所を示す図、
第３図はビッカース硬度と窒化表面からの深さとの関係
を示す図、第４図は主弁及びシールリングの窒化前後の
比摩耗量の減少効果を示す図、第５図は従来より用いら
れている蒸気タービンの一例を示す断面図、第６図は第
５図のVI部を拡大して示す図である。 １……ブッシュ、２……弁棒、３……保持金、４……主
弁、4a……バランス穴、4b……シールリング溝,5……ピ
ン、６……弁体、７……ケーシング、８……弁座、９…
…シールリング、10……ボンネット、11……ボルト、12
……ピン、13……ブッシュ、14……ピン、15……マフラ
ー。
を示す図、第１図（ｂ）は該主弁に形成したシールリン
グ溝の一部分の拡大図、第２図は窒化処理部と不要部の
ショア硬度の測定における円周上の測定箇所を示す図、
第３図はビッカース硬度と窒化表面からの深さとの関係
を示す図、第４図は主弁及びシールリングの窒化前後の
比摩耗量の減少効果を示す図、第５図は従来より用いら
れている蒸気タービンの一例を示す断面図、第６図は第
５図のVI部を拡大して示す図である。 １……ブッシュ、２……弁棒、３……保持金、４……主
弁、4a……バランス穴、4b……シールリング溝,5……ピ
ン、６……弁体、７……ケーシング、８……弁座、９…
…シールリング、10……ボンネット、11……ボルト、12
……ピン、13……ブッシュ、14……ピン、15……マフラ
ー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 利也 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 吉川 卓夫 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 藤原 昌晴 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (56)参考文献 特開 平２−86945（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−3904（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 17/00 - 17/26 F02F 3/00 - 5/00 F16K 3/00 - 3/36
Claims (1)
- 【請求項１】ブッシュと該ブッシュの内周を複数のシー
ルリングを介して摺動する蒸気タービン用主弁におい
て、前記シールリングを収納するシールリング溝は前記
主弁側に形成されると共に、前記シールリングが内圧を
受けて前記シールリング溝の側面と接する側及び前記シ
ールリング溝に挟まれた前記ブッシュに対向する部分
に、常温状態から560±10℃に昇温して該温度に40〜50
時間保持し、アンモニアガス雰囲気で200℃まで炉冷す
る、窒化処理を施すことを特徴とする蒸気タービン用主
弁の耐摩耗力向上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33203190A JP2960961B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 蒸気タービン用主弁の耐摩耗力向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33203190A JP2960961B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 蒸気タービン用主弁の耐摩耗力向上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04203205A JPH04203205A (ja) | 1992-07-23 |
| JP2960961B2 true JP2960961B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=18250364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33203190A Expired - Fee Related JP2960961B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 蒸気タービン用主弁の耐摩耗力向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2960961B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5185725B2 (ja) * | 2008-08-11 | 2013-04-17 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービン用蒸気弁 |
| JP6037684B2 (ja) * | 2012-07-02 | 2016-12-07 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 蒸気タービン設備 |
| JP6237767B2 (ja) * | 2013-05-13 | 2017-11-29 | トヨタ自動車株式会社 | 無端金属リングの製造方法、及び無端金属リング樹脂除去装置 |
| US9395019B2 (en) * | 2013-06-27 | 2016-07-19 | Dresser, Inc. | Device for sealing a valve |
| US10393283B2 (en) | 2017-09-25 | 2019-08-27 | Dresser, Llc | Regulating overtravel in bi-furcated plugs for use in valve assemblies |
| GB2618602A (en) * | 2022-05-12 | 2023-11-15 | Goodwin Plc | Trim component and valve |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP33203190A patent/JP2960961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04203205A (ja) | 1992-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |