JP6813472B2 - Steam valve - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、蒸気弁に関する。 Embodiments of the present invention relate to steam valves.
蒸気タービンシステムにおいては、主蒸気止め弁や蒸気加減弁などの蒸気弁が設置されている。主蒸気止め弁は、ボイラから蒸気タービンへ作動流体として導入する蒸気を遮断するために設置されている。また、蒸気加減弁は、蒸気タービンへ作動流体として導入する蒸気の流量を調節するために設置されている。 In the steam turbine system, steam valves such as a main steam stop valve and a steam control valve are installed. The main steam stop valve is installed to shut off the steam introduced as the working fluid from the boiler to the steam turbine. In addition, the steam control valve is installed to regulate the flow rate of steam introduced into the steam turbine as a working fluid.
蒸気弁は、弁棒に弁体が接続されており、蒸気弁が全て閉じられた全閉状態では弁体が弁座に接触する。蒸気弁においては、開動作の開始の際に必要な駆動力を低減するために、弁体(主弁)よりも小さい副弁を設けている。この場合、弁体と弁棒との間は、固定されておらず、自由度がある。 In the steam valve, the valve body is connected to the valve stem, and the valve body comes into contact with the valve seat when the steam valve is fully closed. In the steam valve, an auxiliary valve smaller than the valve body (main valve) is provided in order to reduce the driving force required at the start of the opening operation. In this case, the valve body and the valve stem are not fixed and have a degree of freedom.
蒸気弁は、弁棒の軸が延在する方向が、重力に沿った鉛直方向でなく、鉛直方向に直交する水平方向に沿うように設置される場合がある。このように蒸気弁が水平設置型である場合、弁棒と弁体とが互いに別体であって両者の間が固定されていないときには、弁体の自重によって弁体の軸が弁棒の軸に対して傾斜する場合がある。その結果、弁体と弁座との間の接触が不十分になり、弁体と弁座との間に間隙が介在するために、蒸気の遮断を確実に行うことが困難になる場合がある。 The steam valve may be installed so that the direction in which the axis of the valve stem extends is not the vertical direction along gravity but the horizontal direction orthogonal to the vertical direction. In this way, when the steam valve is a horizontally installed type, when the valve stem and the valve body are separate from each other and the space between them is not fixed, the axis of the valve body becomes the axis of the valve rod due to the weight of the valve body. May tilt against. As a result, the contact between the valve body and the valve seat becomes insufficient, and a gap is interposed between the valve body and the valve seat, which may make it difficult to reliably shut off the steam. ..
このため、蒸気を確実に遮断するために、副弁を設けずに弁棒と弁体との間を固定して自由度を無くすこと、および、弁体が水平方向に沿って移動するように弁体をスリーブに収容すること等が行われている。 Therefore, in order to reliably shut off steam, the valve rod and the valve body should be fixed without a secondary valve to eliminate the degree of freedom, and the valve body should move along the horizontal direction. The valve body is housed in a sleeve and the like.
蒸気タービンシステムに用いられる蒸気弁の一例について、図12から図14を用いて説明する。図12では、水平設置型の蒸気弁V1について水平面(xy面)に沿った断面を示しており、紙面に直交する方向が鉛直方向zであり、縦方向が、弁棒24の軸24Jに沿った第1水平方向yであり、横方向が、弁棒24の軸24Jに直交する第2水平方向xである。図13では、図12において破線で囲った領域Aに対応する断面(xy面)を拡大して示している。図14では、図13に示すY1−Y1部分の断面(xz面)を示している。図12から図14のそれぞれにおいては、蒸気弁V1が全て閉じられた全閉状態である場合の様子を模式的に図示している。蒸気弁V1を構成する各部について順次説明する。
An example of a steam valve used in a steam turbine system will be described with reference to FIGS. 12 to 14. FIG. 12 shows a cross section of the horizontally installed steam valve V1 along the horizontal plane (xy plane), the direction orthogonal to the paper surface is the vertical direction z, and the vertical direction is along the
蒸気弁V1において、ケーシング21は、内部空間21C(弁室)を含み、入口21Aと出口21Bとが内部空間21Cに連通するように設けられている。ケーシング21は、蒸気弁V1が開けられたときには、蒸気Fが入口21Aから内部空間21Cに流入し、その蒸気Fが出口21Bから外部(蒸気タービンなど)へ流出する。ケーシング21において、入口21Aは、第2水平方向xの一方の側(図12では左側)に形成されており、入口21Aが設けられた管状の流路が第2水平方向xに延在している。出口21Bは、第1水平方向yの一方の側(図12では下側)に形成されており、出口21Bが設けられた管状の流路が第1水平方向yに延在している。また、ケーシング21は、第1水平方向yにおいて出口21Bが設けられた一方の側に対して反対側に位置する他方の側(図12では上側)に、開口21Kが形成されている。
In the steam valve V1, the
弁蓋22は、ケーシング21の開口21Kを塞ぐように、ケーシング21に設置されている。ここでは、弁蓋22は、貫通孔22Kが中央部分に形成されている。弁蓋22の貫通孔22Kは、第1水平方向yに延在しており、蒸気弁V1の外部と内部空間21Cとの間を連通するように貫通している。貫通孔22Kの内部には、ブッシュ221が設置されている。ブッシュ221は、たとえば、円筒状の管状体であって、弁棒24の軸24Jに対して同軸になるように弁蓋22に嵌合されている。
The
スリーブ23は、ケーシング21の内部空間21Cに収容されている。スリーブ23は、たとえば、円筒状の管状体であって、弁棒24の軸24Jと同軸に配置されている。スリーブ23は、一端部(図では上端部)が弁蓋22に固定されている。スリーブ23は、弁体25を内部に収容しており、弁体25の移動を案内する弁体案内部として機能する。
The
弁棒24は、ブッシュ221を介して弁蓋22の貫通孔22Kを貫通している。弁棒24は、たとえば、円柱状の棒状体であって、軸24Jが水平面(xy面)に沿っている。弁棒24は、ブッシュ221の内部において第1水平方向yに沿って摺動するように、ブッシュ221に案内される。具体的には、図13に示すように、弁棒24は、第1弁棒部241と、第1弁棒部241よりも径が大きい第2弁棒部242とを有しており、第1弁棒部241がブッシュ221の内部に収容される部分であり、第2弁棒部241がブッシュ221の外部に位置している。
The
弁体25は、ケーシング21の内部空間21Cにおいて弁棒24に連結されている。弁体25は、たとえば、円筒状の管状体である部分を含み、その管状体である部分が弁棒24と同軸になるように配置されている。弁体25は、第1水平方向yにおいて一方の側に位置する部分(図では上側部分)が、スリーブ23の内部に収容されており、その部分の外径は、スリーブ23の内径と同じである。また、弁体25は、第1水平方向yにおいて他方の側に位置する端部(図では下側部分)が、曲面になっている。弁体25は、スリーブ23の内部において、弁棒24の一端に位置する第2弁棒部241に連結されている。弁体25は、弁棒24と共に軸24Jに沿って移動する。弁体25は、たとえば、ボルトなどの締結部材251を用いて、弁棒24に連結されている。弁体25は、スリーブ23の内部において第1水平方向yに摺動する。つまり、弁体25は、スリーブ23によってガイドされて、第1水平方向yを移動する。
The
弁座26は、ケーシング21の内部空間21Cに収容されている。弁座26は、たとえば、リング形状であって、弁棒24と同軸になるように配置されている。弁座26は、第1水平方向yにおいて弁体25が弁棒24と共に移動することによって蒸気弁V1が全閉状態になったときに、弁体25が接触する。
The
ストレーナ27は、ケーシング21の内部空間21Cに収容されている。ストレーナ27は、たとえば、多孔板や網状体であって、弁蓋22と弁座26との間において、弁体25およびスリーブ23の周りを囲うように配置されている。ストレーナ27は、弁棒24と同軸になるように設けられている。ストレーナ27は、蒸気Fに混入した異物(図示なし)が内部空間21Cに流入することを防止するために設けられている。
The
蒸気弁V1は、更に、ケーシング21の外部において、弁棒24が駆動装置28に連結されており、駆動装置28が弁棒24を第1水平方向yに移動させる。これにより、蒸気弁V1では、弁体25と弁座26との間の距離が変動して開度が調整され、蒸気弁V1を流れる蒸気Fの流量が制御される。図示を省略しているが、駆動装置28は、たとえば、油筒とバネとを備えており、油圧の作用によって蒸気弁V1を開け、油圧およびバネ力の作用によって蒸気弁V1を閉めるように構成されている。
In the steam valve V1, the
詳細に説明すると、蒸気弁V1を開けるときには、ケーシング21の内部空間21Cにおいて、弁体25が弁座26から離れる。これにより、ケーシング21の入口21Aに流入した蒸気Fが、内部空間21Cを流れて、ケーシング21の出口21Bから排出される量が増加する。この一方で、蒸気弁V1を閉じるときには、ケーシング21の内部空間21Cにおいて、弁体25が弁座26に近づく。これにより、ケーシング21の入口21Aに流入した蒸気Fが、内部空間21Cを流れて、ケーシング21の出口21Bから排出される量が減少する。そして、蒸気弁V1を全て閉じた全閉状態にするときには、弁体25が弁座26に接触して、その蒸気Fの流れが遮断される。蒸気弁V1では、たとえば、制御装置(図示省略)が出力した制御信号に応じて駆動装置28が弁体25と弁座26との間の距離を調節することによって、蒸気弁V1を流れる蒸気Fの流量が制御される。
More specifically, when the steam valve V1 is opened, the
蒸気弁V1において、弁棒24およびブッシュ221のそれぞれは、蒸気弁V1が全て開けられた全開状態であるときに、互いに接触するバックシート面S24,S221が設けられている。弁棒24のバックシート面S24、および、ブッシュ221のバックシート面S221は、弁棒24の軸24Jに対して傾斜している。具体的には、弁棒24は、第1弁棒部241と第2弁棒部242との間に弁体25へ向かうに伴って外径が大きくなる部分を含み、その部分の外周面がバックシート面S24として形成されている。また、ブッシュ221は、弁体25側の一端において、弁体25へ向かうに伴って内径が大きくなる部分を含み、その部分の内周面がバックシート面S221として形成されている。蒸気弁V1が全開状態であるとき、弁棒24のバックシート面S24と、ブッシュ221のバックシート面S221とが互いに接触するので、弁棒24とブッシュ221との間の間隙から蒸気Fが漏れることを抑制可能である。
In the steam valve V1, each of the
なお、弁棒24とブッシュ221との間には、狭い間隙が介在している。つまり、ブッシュ221の内周面の半径R0よりも、弁棒24において第1弁棒部241の外周面の半径R1の方が小さい。ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間に介在する間隙の幅G(G=R0−R1)は、弁棒24の線膨張率とブッシュ221の線膨張率との差、酸化物スケールの堆積、および、弁棒24とブッシュ221との間から蒸気が漏れることによる効率の低下などを考慮し、弁棒24がブッシュ221の内部で円滑に摺動するように、適宜、設定されている。
A narrow gap is interposed between the
蒸気弁V1において、ケーシング21の内部空間21Cに導入された高圧の蒸気Fは、弁棒24とブッシュ221との間の間隙からステムリーク成分として漏洩する。このため、そのステムリーク成分が弁棒24とブッシュ221との間の間隙を介して駆動装置28側へ漏れることを抑制するために、蒸気弁V1にはステムリーク流路31およびステムリーク配管41が設けられている。
In the steam valve V1, the high-pressure steam F introduced into the
ここでは、ステムリーク流路31は、第1ステムリーク流路311と第2ステムリーク流路312とを有し、第1ステムリーク流路311がブッシュ221に形成されており、第2ステムリーク流路312が弁蓋22に形成されている。第1ステムリーク流路311は、ブッシュ221の内周面側と外周面側とが連通するように、弁棒24の径方向に沿ってブッシュ221を直線状に貫通している。そして、第2ステムリーク流路312は、弁蓋22に形成された貫通孔22Kと蒸気弁V1の外部とが連通するように、弁棒24の径方向に沿って弁蓋22を直線状に貫通している。第2ステムリーク流路312において弁蓋22の貫通孔22K側には、周方向の全体を囲った環状空間312aが形成されている。ステムリーク流路31において、ステムリーク成分は、弁棒24とブッシュ221との間の間隙に流入した後に、第1ステムリーク流路311を流れ、環状空間312aから第2ステムリーク流路312を流れる。
Here, the stem
ステムリーク配管41は、蒸気弁V1の外部においてステムリーク流路31に接続されている。ステムリーク配管41は、ステムリーク配管弁V41が設けられており、ステムリーク成分がステムリーク流路31からステムリーク配管41に流入し、ステムリーク配管弁V41を経由して、ステムリーク配管弁V41の外部へ流出する。たとえば、ステムリーク成分は、蒸気タービンシステムの低圧系統(図示省略)や復水器(図示省略)へステムリーク配管41から導入されて、回収される。
The
ところで、蒸気弁V1が全閉状態であるときには、蒸気弁V1の内部空間21Cのうち弁体25が弁座26に接触した部分よりも出口21B側(下流側)に位置する部分は、たとえば、真空状態であって、圧力が低い状態である。これに対して、蒸気弁V1の内部空間21Cのうち弁体25が弁座26に接触した部分よりも入口21A側(上流側)に位置する部分は、ボイラから供給される高圧の蒸気Fによって、圧力が高い状態である。弁体25は、出口21B側の圧力と入口21A側の圧力との差に起因して、弁座26に押し付けられる閉鎖力が作用する。このため、全閉状態の蒸気弁V1について開動作を開始するためには、駆動装置28は、弁体25に作用する閉鎖力よりも大きな駆動力で弁体25を駆動させることが必要になる。その結果、大きな駆動力を得るために、たとえば、駆動装置28の大型化が必要になり、コストが上昇する場合がある。
By the way, when the steam valve V1 is in the fully closed state, the portion of the
したがって、本発明が解決しようとする課題は、弁体を駆動させるのに必要な駆動力を低減することが可能な蒸気弁を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a steam valve capable of reducing the driving force required to drive the valve body.
実施形態の蒸気弁は、ケーシングと弁蓋と弁棒と弁体と弁座とを備え、蒸気の流量を調節する。ケーシングは、蒸気が入口から内部空間に流入して出口から流出するように構成されていると共に、その内部空間に連通する開口が形成されている。弁蓋は、開口を塞ぐようにケーシングに設置されている。弁棒は、ブッシュを介して弁蓋を貫通している。弁体は、内部空間において弁棒に連結されている。弁座は、内部空間に設置されており、蒸気弁が全閉状態であるときに弁体が接触する。ここで、弁蓋およびブッシュには、蒸気が内部空間から弁棒とブッシュとの間をステムリーク成分として通過した後に、ステムリーク成分が流れるステムリーク流路が形成されている。弁棒は、溝部が外周面に形成されており、蒸気弁が全閉状態であるときに、弁棒の外周面のうち溝部が形成された部分と、ステムリーク流路の入口部分とが弁棒の径方向において対面する。 The steam valve of the embodiment includes a casing, a valve lid, a valve stem, a valve body, and a valve seat, and regulates the flow rate of steam. The casing is configured so that steam flows into the internal space from the inlet and flows out from the outlet, and an opening communicating with the internal space is formed. The valve lid is installed in the casing so as to close the opening. The valve stem penetrates the valve lid through the bush. The valve body is connected to the valve stem in the internal space. The valve seat is installed in the internal space, and the valve body comes into contact with the valve seat when the steam valve is fully closed. Here, the valve lid and the bush are formed with a stem leak flow path through which the stem leak component flows after steam passes from the internal space between the valve stem and the bush as a stem leak component. The valve stem has a groove formed on the outer peripheral surface, and when the steam valve is in the fully closed state, the portion of the outer peripheral surface of the valve stem on which the groove is formed and the inlet portion of the stem leak flow path are valves. Face each other in the radial direction of the rod.
<第1実施形態>
第1実施形態に係る蒸気弁について、図1および図2を用いて説明する。図1では、図13と同様な部分の断面(xy面)を拡大して示しており、図2では、図1に示すY1−Y1部分の断面(xz面)を示している。図1および図2では、蒸気弁が全閉状態である場合の様子を図示している。
<First Embodiment>
The steam valve according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows an enlarged cross section (xy plane) of a portion similar to that of FIG. 13, and FIG. 2 shows a cross section (xz plane) of the Y1-Y1 portion shown in FIG. 1 and 2 show a state in which the steam valve is in a fully closed state.
本実施形態の蒸気弁V1は、図1および図2に示すように、弁棒24を除いた各部が、上記した関連技術の場合(X1参照)と同様に構成されている。このため、本実施形態の説明において上記の関連技術と重複する事項については、適宜、説明を省略する。
As shown in FIGS. 1 and 2, each part of the steam valve V1 of the present embodiment except for the
本実施形態において、弁棒24は、上記の関連技術の場合と異なり、第1弁棒部241の外周面に溝部245が形成されている。溝部245は、弁棒24の軸方向で規定される幅が、弁棒24の径方向において内側から外側に向かうに伴って広くなるように形成されている。
In the present embodiment, unlike the case of the above-mentioned related technique, the
ここでは、溝部245は、第1弁棒部241の外周面において周方向の全体をリング状に囲うように形成されている。第1弁棒部241において溝部245が形成された部分(小径部)の半径R2は、他の部分の半径R1よりも小さい(R2<R1)。換言すると、弁棒24の第1弁棒部241において軸24Jから外周面までの距離は、溝部245が形成された部分の距離(R2)の方が、溝部245が形成された部分以外の部分の距離(R1)よりも短くなっている。
Here, the
上記の蒸気弁V1を全閉状態から開けるときの開動作に関して、図1および図2と共に、図3および図4を用いて説明する。図3および図4では、蒸気弁の開動作が開始された後であって蒸気弁V1が全開状態にされる前の状態を図示している。図3は、図1と同様な部分を示し、図4は、図2と同様な部分を示している。 The opening operation when the steam valve V1 is opened from the fully closed state will be described with reference to FIGS. 1 and 2 with reference to FIGS. 3 and 4. 3 and 4 show a state after the steam valve opening operation is started and before the steam valve V1 is fully opened. FIG. 3 shows a portion similar to that of FIG. 1, and FIG. 4 shows a portion similar to that of FIG.
図1および図2に示したように、蒸気弁V1が全閉状態であるときには、弁棒24の外周面のうち溝部245が形成された部分と、ステムリーク流路31の入口部分とが弁棒24の径方向(図1および図2では横方向)において対面している。具体的には、弁棒24の第1弁棒部241のうち溝部245が形成された部分は、ステムリーク流路31のうちブッシュ221に形成された第1ステムリーク流路311に対して、弁棒24の径方向で対面している。これにより、ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間の間隙は、ステムリーク流路31の入口部分よりも弁体25側(図1では下側,図12参照)の部分が、溝部245によって広い幅GTになっている(GT=R0−R2)。
As shown in FIGS. 1 and 2, when the steam valve V1 is in the fully closed state, the portion of the outer peripheral surface of the
このため、全閉状態である蒸気弁V1について開動作の開始を行う際には、高圧の蒸気Fが、溝部245によって広い幅GTになった間隙を経由して、ケーシング21の内部空間21Cからステムリーク成分としてステムリーク流路31へ流れる。本実施形態では、溝部245が弁棒24の周方向の全体に渡るようにリング状に形成されているので、溝部245によって広い幅GTになったリング状の間隙にステムリーク成分が流入した後に、そのステムリーク成分がステムリーク流路31を介して外部へ排出される。これに伴い、弁体25よりも入口21A側の圧力が減少するので、弁体25よりも出口21B側の圧力と弁体25よりも入口21A側の圧力との差が小さくなる。
Therefore, when the opening operation of the fully closed steam valve V1 is started, the high-pressure steam F passes from the
その結果、弁体25が弁座26に押し付けられる閉鎖力が減少する。したがって、本実施形態では、蒸気弁V1について開動作の開始を行う際に弁体25を駆動させるのに必要な駆動力を低減することができる。
As a result, the closing force with which the
図3および図4に示すように、蒸気弁V1について開動作が開始された後には、弁棒24の外周面のうち溝部245が形成された部分は、ステムリーク流路31の入口部分以外の部分に対面する。ステムリーク流路31の入口部分は、弁棒24の外周面のうち溝部245が形成された部分よりも弁体25側(図3では下側,図12参照)の部分に対面している。具体的には、弁棒24の第1弁棒部241のうち溝部245が形成された部分は、ステムリーク流路31のうちブッシュ221に形成された第1ステムリーク流路311に対して、弁棒24の径方向で対面しない。第1弁棒部241のうち溝部245が形成された部分は、ブッシュ221の内周面のうち第1ステムリーク流路311よりも駆動装置28側に位置する部分(図3では上側,図12参照)に対して、弁棒24の径方向で対面する。そして、第1弁棒部241のうち溝部245が形成された部分よりも弁体25側に位置する部分が、第1ステムリーク流路311に対面する。これにより、ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間の間隙は、ステムリーク流路31の入口部分よりも弁体25側(下側)の部分が、狭い幅Gになる(G=R0−R1)。
As shown in FIGS. 3 and 4, after the opening operation of the steam valve V1 is started, the portion of the outer peripheral surface of the
このため、蒸気弁V1が全閉状態から開けられて全開状態になる前の状態においては、高圧の蒸気Fは、溝部245によって広い幅GTになった間隙ではなく、狭い幅Gの間隙を経由して、ケーシング21の内部空間21Cからステムリーク成分としてステムリーク流路31へ流れる。
Therefore, in the state before the steam valve V1 is opened from the fully closed state to the fully opened state, the high-pressure steam F passes through a gap having a narrow width G instead of a gap having a wide GT due to the
その結果、ステムリーク成分の流量は、蒸気弁V1が全閉状態であるときの流量よりも少なく、上記した関連技術の場合と同様になる。したがって、十分に高いタービン効率を実現することができる。 As a result, the flow rate of the stem leak component is smaller than the flow rate when the steam valve V1 is in the fully closed state, which is the same as in the case of the related technique described above. Therefore, a sufficiently high turbine efficiency can be realized.
図示を省略しているが、蒸気弁V1が全開状態で場合には、図3および図4から判るように、弁棒24の外周面のうち溝部245が形成された部分が、ステムリーク流路31の入口部分以外の部分に対面する。つまり、蒸気弁V1の開度が0%を超えた所定値から全開状態の値(100%)になるまでの間、ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間の間隙が、全閉状態の場合の幅GTよりも狭い幅Gになる(G<GT)。
Although not shown, when the steam valve V1 is fully open, as can be seen from FIGS. 3 and 4, the portion of the outer peripheral surface of the
さらに、蒸気弁V1が全開状態であるときには、関連技術の場合と同様に、弁棒24のバックシート面S24と、ブッシュ221のバックシート面S221とが互いに接触する。このため、関連技術の場合と同様に、弁棒24とブッシュ221との間の間隙から蒸気Fが漏れることが抑制されるので、十分に高いタービン効率を実現することができる。
Further, when the steam valve V1 is in the fully open state, the back seat surface S24 of the
上記においては、蒸気弁V1に関して、弁棒24の軸24Jが第1水平方向yに沿った水平設置型である場合について説明したが、これに限らない。弁棒24の軸24Jが鉛直方向zに沿うように設置される場合においても、上記と同様に、弁棒24に溝部245を形成してもよい。この場合においても、蒸気弁V1について開動作の開始を行う際に弁体25を駆動させるのに必要な駆動力を低減することができる。
In the above description, regarding the steam valve V1, the case where the
<第2実施形態>
第2実施形態に係る蒸気弁について、図5および図6を用いて説明する。図5では、図1と同様な部分の断面(xy面)を示しており、図6では、図5に示すY1−Y1部分の断面(xz面)を示している。図5および図6では、蒸気弁が全閉状態である場合の様子を図示している。
<Second Embodiment>
The steam valve according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 shows a cross section (xy plane) of a portion similar to that of FIG. 1, and FIG. 6 shows a cross section (xx plane) of the Y1-Y1 portion shown in FIG. 5 and 6 show a state in which the steam valve is in the fully closed state.
本実施形態の蒸気弁V1は、図5および図6に示すように、一部の構成が上記した第1実施形態の場合と異なっている。このため、本実施形態の説明では、上記実施形態と重複する事項について、適宜、説明を省略する。 As shown in FIGS. 5 and 6, the steam valve V1 of the present embodiment is partially different from the case of the first embodiment described above. Therefore, in the description of the present embodiment, the description of the matters overlapping with the above-described embodiment will be omitted as appropriate.
本実施形態の蒸気弁V1において、弁棒24は、第1実施形態の場合と同様に、第1弁棒部241の外周面に溝部245Bが形成されている。しかし、本実施形態では、溝部245Bは、第1実施形態の場合と異なり、第1弁棒部241の外周面において周方向の全体をリング状に囲っていない。本実施形態の溝部245Bは、第1弁棒部241の外周面において周方向の一部に形成されている。弁棒24の第1弁棒部241において軸24Jから外周面までの距離は、溝部245Bが形成された部分(溝形成部)の距離(R2)の方が、溝部245Bが形成された部分以外の部分の距離(R1)よりも短くなっている(R2<R1)。
In the steam valve V1 of the present embodiment, the
本実施形態では、弁棒24の他に、ステムリーク流路31の構成が第1実施形態の場合と異なっている。本実施形態において、ステムリーク流路31を構成する第1ステムリーク流路311は、ブッシュ221の内周面側に周方向の全体を囲った環状空間311aが形成されている。
In the present embodiment, in addition to the
上記の蒸気弁V1を全閉状態から開けるときの開動作に関して説明する。 The opening operation when the steam valve V1 is opened from the fully closed state will be described.
図5および図6に示したように、蒸気弁V1が全閉状態であるときには、上記の実施形態の場合と同様に、弁棒24の外周面のうち溝部245Bが形成された部分と、ステムリーク流路31の入口部分とが弁棒24の径方向において対面している。これにより、ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間の間隙は、ステムリーク流路31の入口部分よりも弁体25側の部分が、溝部245Bによって広い幅GTになっている(GT=R0−R2)。
As shown in FIGS. 5 and 6, when the steam valve V1 is in the fully closed state, the portion of the outer peripheral surface of the
このため、全閉状態である蒸気弁V1について開動作の開始を行う際には、高圧の蒸気Fが、その溝部245Bによって広い幅GTになった間隙を経由して、ケーシング21の内部空間21Cからステムリーク成分としてステムリーク流路31へ流れる。本実施形態では、ステムリーク流路31において、ステムリーク成分は、環状空間311aから第1ステムリーク流路311を流れ、環状空間312aを介して第2ステムリーク流路312を流れた後に、復水器(図示省略)などの外部へ排出される。
Therefore, when starting the opening operation of the steam valve V1 in the fully closed state, the high-pressure steam F passes through the gap formed by the
その結果、本実施形態では、上記の実施形態の場合と同様に、弁体25が弁座26に押し付けられる閉鎖力が減少するので、蒸気弁V1について開動作の開始を行う際に弁体25を駆動させるのに必要な駆動力を低減することができる。
As a result, in the present embodiment, as in the case of the above embodiment, the closing force against which the
図示を省略しているが、本実施形態において蒸気弁V1の開動作が開始された後から蒸気弁V1が全開状態になるまでの間は、弁棒24の外周面のうち溝部245Bが形成された部分が、上記の実施形態の場合と同様に、ステムリーク流路31の入口部分以外の部分に対面する。これにより、ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間の間隙は、ステムリーク流路31の入口部分よりも弁体25側(下側)の部分が、狭い幅Gになる(G=R0−R1)。このため、高圧の蒸気Fは、狭い幅Gの間隙を経由して、内部空間21Cからステムリーク成分としてステムリーク流路31へ流れる。
Although not shown, in the present embodiment, a
その結果、ステムリーク成分の流量は、蒸気弁V1が全閉状態であるときの流量よりも少なく、上記した関連技術の場合と同様になる。したがって、十分に高いタービン効率を実現することができる。 As a result, the flow rate of the stem leak component is smaller than the flow rate when the steam valve V1 is in the fully closed state, which is the same as in the case of the related technique described above. Therefore, a sufficiently high turbine efficiency can be realized.
なお、本実施形態では、第1実施形態の場合と異なり、溝部245Bは、第1弁棒部241の外周面において周方向の全体をリング状に囲っておらず、周方向の一部に形成されている。このため、蒸気弁V1の開動作が開始された後にステムリーク成分が漏れる流量について、第1実施形態の場合よりも更に効果的に低減することができる。
In the present embodiment, unlike the case of the first embodiment, the
<第3実施形態>
第3実施形態に係る蒸気弁について、図7および図8を用いて説明する。図7では、図1と同様な部分の断面(xy面)を拡大して示しており、図8では、図7に示すY1−Y1部分の断面(xz面)を示している。図7および図8では、蒸気弁が全閉状態である場合の様子を図示している。
<Third Embodiment>
The steam valve according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 shows an enlarged cross section (xy plane) of a portion similar to that of FIG. 1, and FIG. 8 shows a cross section (xz plane) of the Y1-Y1 portion shown in FIG. 7. 7 and 8 show a state when the steam valve is in the fully closed state.
本実施形態の蒸気弁V1は、図7および図8に示すように、一部の構成が上記した第1実施形態の場合と異なっている。このため、本実施形態の説明においては、上記した実施形態と重複する事項に関して、適宜、省略する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the steam valve V1 of the present embodiment is partially different from the case of the first embodiment described above. Therefore, in the description of this embodiment, matters that overlap with the above-described embodiment will be omitted as appropriate.
本実施形態の蒸気弁V1は、第1実施形態の場合と異なり、円筒部材41を更に有する。円筒部材41は、円筒状の管状体であって、弁棒24の外周面のうち溝部245が形成された部分を囲うように設置されている。円筒部材41は、弁棒24に対して同軸に設置されおり、溝部245の内部に収容されている。円筒部材41は、弁棒24の外周面のうち溝部245が形成された部分と、ブッシュ221の内周面のうちステムリーク流路31の入口が形成された部分との間に介在している。
The steam valve V1 of the present embodiment further includes a
具体的には、円筒部材41の外周面の半径は、弁棒24の第1弁棒部241において溝部245が形成された部分以外の部分の半径R1と同じであって、ブッシュ221の内周面の半径R0よりも小さい(R1>R0)。そして、円筒部材41の内周面の半径R3は、第1弁棒部241において溝部245が形成された部分の半径R2よりも大きい(R3>R2)。このため、円筒部材41の外周面とブッシュ221の内周面との間に間隙が介在していると共に、円筒部材41の内周面と第1弁棒部241のうち溝部245が形成された部分の外周面との間に間隙が介在している。円筒部材41の内周面と第1弁棒部241の外周面との間に介在する間隙の幅GXは、円筒部材41の外周面とブッシュ221の内周面との間に介在する間隙の幅Gによりも広い(GX=R3−R2,GX>G)。また、円筒部材41は、弁棒24の軸24Jに沿った第1水平方向yにおいては、一端側(図では下端側)に間隙が設けられていると共に、他端側に間隙が設けられている。
Specifically, the radius of the outer peripheral surface of the
円筒部材41には、切り欠き部41Kが形成されている。ここでは、蒸気弁V1が全閉状態であるときに、円筒部材41のうち切り欠き部41Kが形成された部分と、ステムリーク流路31の入口部分とが弁棒24の径方向において対面するように構成されている。
A
円筒部材41に関して、図9を用いて更に詳細に説明する。図9は、円筒部材41の側面図であって、断面図ではないが、各部材を区別するために、各部材に応じて異なるハッチングを付している。
The
図9に示すように、円筒部材41は、第1の半円筒部品41aと第2の半円筒部品41bとを組み合わせることによって構成されている。円筒部材41において、第1の半円筒部品41aおよび第2の半円筒部品41bのそれぞれは、周方向に突き出るように嵌合部が形成されており、それぞれの嵌合部を嵌合することによって、円筒部材41が構成されている。
As shown in FIG. 9, the
円筒部材41は、キー411を用いて弁棒24に設置されている。ここでは、円筒部材41においては、一対のキー411が挿入される一対の挿入口(図示省略)が径方向において軸24Jを介して形成されている。そして、第1弁棒部241において溝部245が形成された部分の外周面には、一対のキー溝(図示省略)が径方向において軸24Jを介して形成されている。円筒部材41は、円筒部材41に形成された挿入口にキー411を挿入し、その挿入されたキー411をキー溝にキー411が嵌合させることによって、弁棒24に固定されている。そして、円筒部材41は、円筒部材41を構成する第1の半円筒部品41aに切り欠き部41Kが形成されている。なお、キー411を用いずに、ピンなどの他の固定部品を用いて、円筒部材41の固定を行ってもよい。
The
本実施形態では、円筒部材41の他に、ステムリーク流路31の構成が第1実施形態の場合と異なっている。本実施形態において、ステムリーク流路31を構成する第1ステムリーク流路311は、ブッシュ221の内周面側に周方向の全体を囲った環状空間311aが形成されている(第2実施形態の場合と同様)。
In the present embodiment, in addition to the
上記した蒸気弁V1を全閉状態から開けるときの開動作に関して説明する。 The opening operation when the above-mentioned steam valve V1 is opened from the fully closed state will be described.
図7および図8に示したように、蒸気弁V1が全閉状態であるときには、円筒部材41のうち切り欠き部41Kが形成された部分とステムリーク流路31の入口部分とが弁棒24の径方向において対面している。その結果、ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間において円筒部材41の切り欠き部41Kが介在する部分の間隙は、広い幅GTになっている(GT=R0−R2)。
As shown in FIGS. 7 and 8, when the steam valve V1 is in the fully closed state, the portion of the
上述したように、円筒部材41と第1弁棒部241のうち溝部245が形成された部分との間に介在する間隙の幅GXは、円筒部材41の外周面とブッシュ221の内周面との間に介在する間隙の幅Gよりも広い(GX>G)。このため、全閉状態である蒸気弁V1について開動作の開始を行う際には、高圧の蒸気Fは、その狭い幅Gの間隙よりも、その広い幅GXの間隙へ多く流入する。
As described above, the width GX of the gap interposed between the
そして、その広い幅GXの間隙に流入した高圧の蒸気Fは、溝部245および切り欠き部41Kによって更に広い幅GTになった間隙を介して、ケーシング21の内部空間21Cからステムリーク成分としてステムリーク流路31へ流れる。本実施形態では、ステムリーク成分は、環状空間311aを経由して、第1ステムリーク流路311を流れる。そして、ステムリーク成分は、第1ステムリーク流路311から環状空間312aを介して第2ステムリーク流路312を流れ、復水器(図示省略)などの外部へ排出される。
Then, the high-pressure steam F that has flowed into the gap of the wide width GX has a stem leak as a stem leak component from the
その結果、本実施形態では、上記の実施形態の場合と同様に、弁体25が弁座26に押し付けられる閉鎖力が減少するので、蒸気弁V1について開動作の開始を行う際に弁体25を駆動させるのに必要な駆動力を低減することができる。
As a result, in the present embodiment, as in the case of the above embodiment, the closing force against which the
図示を省略しているが、本実施形態において蒸気弁V1の開動作が開始された後から蒸気弁V1が全開状態になるまでの間は、弁棒24の外周面のうち溝部245が形成された部分が、上記の実施形態の場合と同様に、ステムリーク流路31の入口部分以外の部分に対面する。これにより、ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間の間隙は、ステムリーク流路31の入口部分よりも弁体25側(下側)の部分が、狭い幅Gになる(G=R0−R1)。このため、高圧の蒸気Fは、狭い幅Gの間隙を経由して、内部空間21Cからステムリーク成分としてステムリーク流路31へ流れる。
Although not shown, in the present embodiment, a
その結果、ステムリーク成分の流量は、蒸気弁V1が全閉状態であるときの流量よりも少なく、上記した関連技術の場合と同様になる。したがって、十分に高いタービン効率を実現することができる。 As a result, the flow rate of the stem leak component is smaller than the flow rate when the steam valve V1 is in the fully closed state, which is the same as in the case of the related technique described above. Therefore, a sufficiently high turbine efficiency can be realized.
なお、本実施形態では、第1実施形態の場合と異なり、弁棒24の外周面のうち溝部245が形成された部分を囲うように円筒部材41が設置されている。このため、蒸気弁V1の開動作が開始された後にステムリーク成分が漏れる流量について、第1実施形態の場合よりも更に効果的に低減することができる。
In the present embodiment, unlike the case of the first embodiment, the
<第4実施形態>
第4実施形態に係る蒸気弁について、図10および図11を用いて説明する。図10では、図7と同様な部分の断面(xy面)を拡大して示しており、図11では、図10に示すY1−Y1部分の断面(xz面)を示している。図10および図11では、蒸気弁が全閉状態である場合の様子を図示している。
<Fourth Embodiment>
The steam valve according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 shows an enlarged cross section (xy plane) of a portion similar to that of FIG. 7, and FIG. 11 shows a cross section (xz plane) of the Y1-Y1 portion shown in FIG. 10 and 11 show a state when the steam valve is in the fully closed state.
本実施形態の蒸気弁V1は、図10および図11に示すように、一部の構成が上記した第3実施形態の場合と異なっている。このため、本実施形態の説明においては、上記した実施形態と重複する事項に関して、適宜、省略する。 As shown in FIGS. 10 and 11, the steam valve V1 of the present embodiment is partially different from the case of the third embodiment described above. Therefore, in the description of this embodiment, matters that overlap with the above-described embodiment will be omitted as appropriate.
本実施形態の蒸気弁V1において、弁棒24は、第3実施形態の場合と同様に、第1弁棒部241の外周面に溝部245Bが形成されている。しかし、本実施形態では、溝部245Bは、第3実施形態の場合と異なり、第1弁棒部241の外周面において周方向の全体をリング状に囲うようには形成されていない。本実施形態の溝部245Bは、第1弁棒部241の外周面において周方向の一部に形成されている。弁棒24の第1弁棒部241において軸24Jから外周面までの距離は、溝部245Bが形成された部分の距離(R2)の方が、溝部245Bが形成された部分以外の部分の距離(R1)よりも短くなっている(R2<R1)。
In the steam valve V1 of the present embodiment, the
本実施形態において、弁棒24は、更に、円筒部材41が嵌合される嵌合空間245Cが外周面に形成されている。ここでは、嵌合空間245Cは、第1弁棒部241の外周面において周方向の全体をリング状に囲うように形成されている。第1弁棒部241において嵌合空間245Cが形成された部分の半径は、円筒部材41の内周面の半径R3と同じである。弁棒24の第1弁棒部241において軸24Jから外周面までの距離は、溝部245が形成された部分の距離(R2)よりも、円筒部材41の内周面の半径R3の方が長くなっている(R3>R2)。このため、第1弁棒部241の嵌合空間245Cに嵌合された円筒部材41と、第1弁棒部241において溝部245が形成された部分との間には、間隙が介在している。この間隙の幅GXは、円筒部材41の外周面とブッシュ221の内周面との間に介在する間隙の幅Gによりも広い(GX=R3−R2,GX>G)。
In the present embodiment, the
上記の蒸気弁V1を全閉状態から開けるときの開動作に関して説明する。 The opening operation when the steam valve V1 is opened from the fully closed state will be described.
図10および図11に示したように、第3実施形態の場合と同様に、円筒部材41と、第1弁棒部241のうち溝部245Bが形成された部分との間に介在する間隙の幅GXは、円筒部材41の外周面とブッシュ221の内周面との間に介在する間隙の幅Gよりも広い(GX>G)。このため、全閉状態である蒸気弁V1について開動作の開始を行う際には、高圧の蒸気Fは、その狭い幅Gの間隙よりも、その広い幅GXの間隙へ多く流入する。
As shown in FIGS. 10 and 11, as in the case of the third embodiment, the width of the gap interposed between the
そして、その広い幅GXの間隙に流入した高圧の蒸気Fは、溝部245Bおよび切り欠き部41Kによって更に広い幅GTになった間隙を介して、内部空間21Cからステムリーク成分としてステムリーク流路31へ流れる。そして、ステムリーク成分は、第1ステムリーク流路311から環状空間312aを介して第2ステムリーク流路312を流れ、復水器(図示省略)などの外部へ排出される。
Then, the high-pressure steam F that has flowed into the gap of the wide width GX passes through the gap that is further widened GT by the
その結果、本実施形態では、上記の実施形態の場合と同様に、弁体25が弁座26に押し付けられる閉鎖力が減少するので、蒸気弁V1について開動作の開始を行う際に弁体25を駆動させるのに必要な駆動力を低減することができる。
As a result, in the present embodiment, as in the case of the above embodiment, the closing force against which the
図示を省略しているが、本実施形態において蒸気弁V1の開動作が開始された後から蒸気弁V1が全開状態になるまでの間は、弁棒24の外周面のうち溝部245Bが形成された部分が、上記の実施形態の場合と同様に、ステムリーク流路31の入口部分以外の部分に対面する。これにより、ブッシュ221の内周面と弁棒24の外周面との間の間隙は、ステムリーク流路31の入口部分よりも弁体25側(下側)の部分が、狭い幅Gになる(G=R0−R1)。このため、高圧の蒸気Fは、狭い幅Gの間隙を経由して、ケーシング21の内部空間21Cからステムリーク成分としてステムリーク流路31へ流れる。
Although not shown, in the present embodiment, a
その結果、ステムリーク成分の流量は、蒸気弁V1が全閉状態であるときの流量よりも少なく、上記した関連技術の場合と同様になる。したがって、十分に高いタービン効率を実現することができる。 As a result, the flow rate of the stem leak component is smaller than the flow rate when the steam valve V1 is in the fully closed state, which is the same as in the case of the related technique described above. Therefore, a sufficiently high turbine efficiency can be realized.
なお、本実施形態では、第3実施形態の場合と異なり、溝部245Bは、第1弁棒部241の外周面において周方向の全体をリング状に囲っておらず、周方向の一部に形成されている。このため、蒸気弁V1の開動作が開始された後にステムリーク成分が漏れる流量について、第3実施形態の場合よりも更に効果的に低減することができる。
In the present embodiment, unlike the case of the third embodiment, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
21…ケーシング、21A…入口、21B…出口、21C…内部空間、21K…開口、22…弁蓋、22K…貫通孔、23…スリーブ、24…弁棒、24J…軸、25…弁体、26…弁座、27…ストレーナ、28…駆動装置、31…ステムリーク流路、41…ステムリーク配管、41…円筒部材、41K…切り欠き部、41a…半円筒部品、41b…半円筒部品、221…ブッシュ、241…第1弁棒部、242…第2弁棒部、245…溝部、245B…溝部、245C…嵌合空間、251…締結部材、311…ステムリーク流路、311a…環状空間、312…ステムリーク流路、312a…環状空間、411…キー、S221…バックシート面、S24…バックシート面、V1…蒸気弁、V41…ステムリーク配管弁、x…第2水平方向、y…第1水平方向、z…鉛直方向 21 ... Casing, 21A ... Inlet, 21B ... Exit, 21C ... Internal space, 21K ... Opening, 22 ... Valve lid, 22K ... Through hole, 23 ... Sleeve, 24 ... Valve rod, 24J ... Shaft, 25 ... Valve body, 26 ... Valve seat, 27 ... Strainer, 28 ... Drive device, 31 ... Stem leak flow path, 41 ... Stem leak piping, 41 ... Cylindrical member, 41K ... Notch, 41a ... Semi-cylindrical part, 41b ... Semi-cylindrical part, 221 Bush, 241 ... 1st valve rod portion, 242 ... 2nd valve rod portion, 245 ... groove portion, 245B ... groove portion, 245C ... fitting space, 251 ... fastening member, 311 ... stem leak flow path, 311a ... annular space, 312 ... Stem leak flow path, 312a ... Circular space, 411 ... Key, S221 ... Back seat surface, S24 ... Back seat surface, V1 ... Steam valve, V41 ... Stem leak piping valve, x ... Second horizontal direction, y ... No. 1 Horizontal direction, z ... Vertical direction
Claims (5)
前記蒸気が入口から内部空間に流入して出口から流出するように構成されていると共に、前記内部空間に連通する開口が形成されているケーシングと、
前記開口を塞ぐように前記ケーシングに設置されている弁蓋と、
ブッシュを介して前記弁蓋を貫通している弁棒と、
前記内部空間において前記弁棒に連結されている弁体と、
前記内部空間に設置されており、当該蒸気弁が全閉状態であるときに前記弁体が接触する弁座と
を備え、
前記弁蓋および前記ブッシュには、前記蒸気が前記内部空間から前記弁棒と前記ブッシュとの間をステムリーク成分として通過した後に、前記ステムリーク成分が流れるステムリーク流路が形成されており、
前記弁棒は、溝部が外周面に形成されており、当該蒸気弁が全閉状態であるときに、前記弁棒の外周面のうち前記溝部が形成された部分と、前記ステムリーク流路の入口部分とが前記弁棒の径方向において対面する、
蒸気弁。 A steam valve that regulates the flow rate of steam
A casing in which the steam flows into the internal space from the inlet and flows out from the outlet, and an opening communicating with the internal space is formed.
A valve lid installed in the casing so as to close the opening,
With a valve stem penetrating the valve lid via a bush,
With the valve body connected to the valve stem in the internal space,
It is installed in the internal space and is provided with a valve seat with which the valve body comes into contact when the steam valve is fully closed.
The valve lid and the bush are formed with a stem leak flow path through which the stem leak component flows after the steam has passed from the internal space between the valve stem and the bush as a stem leak component.
The valve stem has a groove formed on the outer peripheral surface, and when the steam valve is in the fully closed state, the portion of the outer peripheral surface of the valve stem on which the groove is formed and the stem leak flow path. The inlet portion faces the valve stem in the radial direction.
Steam valve.
請求項1に記載の蒸気弁。 In the valve stem, at least when the steam valve is in the fully open state, a portion of the outer peripheral surface of the valve stem in which the groove portion is formed faces a portion other than the inlet portion of the stem leak flow path.
The steam valve according to claim 1.
請求項1または2に記載の蒸気弁。 The groove is formed so as to surround the outer peripheral surface of the valve stem in a ring shape.
The steam valve according to claim 1 or 2.
を有し、
円筒部材は、切り欠き部が形成されており、当該蒸気弁を全閉状態にするときに、前記円筒部材のうち前記切り欠き部が形成された部分と、前記ステムリーク流路の入口部分とが前記弁棒の径方向において対面する、
請求項1から3のいずれかに記載の蒸気弁。 It has a cylindrical member installed so as to surround the portion of the outer peripheral surface of the valve stem where the groove is formed.
The cylindrical member has a notch, and when the steam valve is fully closed, the cylindrical member includes the portion of the cylindrical member in which the notch is formed and the inlet portion of the stem leak flow path. Face each other in the radial direction of the valve stem.
The steam valve according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれかに記載の蒸気弁。 The valve stem is installed so that the axis is along the horizontal direction orthogonal to the vertical direction.
The steam valve according to any one of claims 1 to 4.
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