蒸汽閥的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及設置在蒸汽渦輪等的蒸汽管路上的蒸汽閥。
[0002]本申請基于2013年6月13日在日本提交的特愿號而主張優先權，并且在此引用了其內容。
【背景技術】
[0003]在設置于發電設備等中的蒸汽渦輪等的蒸汽管路上設有蒸汽閥，該蒸汽閥用于供給的蒸汽的流量調整、蒸汽的供給的停止。
[0004]蒸汽閥具備:形成有蒸汽的流路的外殼；以及可移動地設置在流路內的閥體。在外殼的流路內形成可以由閥體封閉的閥座。通過驅動閥體接近或離開閥座而進行。由此，使閥體和閥座的間隙的流路面積變化來調整蒸汽流量。
[0005]但是，在這種蒸汽閥中，因高壓的蒸汽的偏流或渦流等會產生振動、噪聲。因此，為了降低產生的振動、噪聲，需要改進蒸汽閥的閥體或閥座的形狀。
[0006]例如，在專利文獻I中公開了一種蒸汽閥，該蒸汽閥將閥體的曲率半徑作為閥體和閥座接觸的部分的直徑(座圈直徑)的0.52?0.6倍，使閥座的曲率半徑大于座圈直徑的0.6倍。根據這種蒸汽閥，蒸汽的流動路線成為比較性地沿閥體的移動方向的狀態且蒸汽流穩定，從而能夠降低蒸汽閥各部分的振動、噪聲。
[0007]此外，在專利文獻2中公開了一種蒸汽閥，該蒸汽閥在閥頭部的上游側具有錐面，該錐面與閥頭部相比更朝向相對于閥體的閥座的相對移動方向側傾斜。根據該蒸汽閥，由于與閥頭部相比更朝向閥體移動方向側傾斜的錐面設置在閥頭部的上游側，所以蒸汽在通過閥座和閥體之間的流路之前，由錐面以朝向閥座移動方向的方式被整流。因此，可以降低蒸汽閥各部分的振動。
[0008]在先技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本專利第4185029號公報
[0011]專利文獻2:日本特開號公報

【發明內容】

[0012]但是，在閥體和閥座之間為狹窄的微開狀態下，蒸汽沿閥體流動且直接向閥體傳遞蒸汽流的紊亂。因此，閥體產生自激振動，此外，也會產生噪聲。如上所述，雖然在現有技術中實現了振動、噪聲的降低，但需要進一步的改進，特別是即使在蒸汽閥處于微開狀態下仍能降低振動、噪聲那樣的改進。
[0013]本發明的目的在于提供能夠進一步降低噪聲、振動的蒸汽閥。
[0014]根據本發明的第一種形式，蒸汽閥具備:形成蒸汽流路的外殼；以及配置在所述蒸汽流路內并以能夠相對于所述蒸汽流路相對移動的方式設置的閥體。蒸汽閥具備:閥座部，形成在所述蒸汽流路上并具有閥座側凸曲面，所述閥座側凸曲面的截面面積朝向該蒸汽流路的蒸汽的流動方向下游側逐漸增加；以及座圈，形成在所述閥體上并在與所述閥座部相對的部位具有座圈側凸曲面，所述座圈側凸曲面的外徑從所述蒸汽的流動方向上游側朝向下游側逐漸增加。對于所述座圈側凸曲面而言，從所述蒸汽的流動方向上游側的起始端部至所述蒸汽的流動方向下游側的終端部的所述蒸汽的流動方向的平均曲率半徑Rv相對于所述閥座側凸曲面的所述流動方向的曲率半徑Rs，形成Rv < Rs的關系。所述座圈側凸曲面具備彼此的曲率半徑不同的所述蒸汽的流動方向上游側的上游側彎曲面和所述流動方向下游側的下游側彎曲面。所述下游側彎曲面具有與所述閥座部抵碰的抵碰部位。所述下游側彎曲面的所述蒸汽的流動方向的曲率半徑Rl相對于所述蒸汽的流動方向的曲率半徑Rs，形成Rs < Rl的關系。
[0015]根據本發明的第二方式，對于蒸汽閥而言，第一方式的蒸汽閥的所述閥體也可以具備外徑逐漸縮小的傘狀部，所述傘狀部與所述座圈部的所述終端部相連且形成在所述流動方向下游側。
[0016]根據本發明的第三方式，對于蒸汽閥而言，在第一方式或第二方式的蒸汽閥的基礎上，所述上游側彎曲面的所述蒸汽的流動方向的曲率半徑R2、所述下游側彎曲面的曲率半徑Rl和所述座圈部的平均曲率半徑Rv相對于所述閥座部的曲率半徑Rs，也可以形成R2< Rv < Rs < Rl 的關系。
[0017]根據本發明的第四方式，對于蒸汽閥而言，在從第一方式到第三方式中任意一項的蒸汽閥的所述座圈部中，相對于所述閥體的中心的所述抵碰部位的直徑Ds和所述座圈部的終端部的直徑Dout，也可以形成1.02 ( Dout/Ds ( 1.03的關系。
[0018]根據本發明的第五方式，對于蒸汽閥而言，在從第一方式到第四方式中任意一項的蒸汽閥的所述座圈部中，所述抵碰部位的直徑Ds和所述座圈部的所述起始端部的直徑Din，也可以形成Din/Ds彡0.75的關系。
[0019]根據本發明的第六方式，對于蒸汽閥而言，在從第一方式到第五方式中任意一項的蒸汽閥的所述座圈部中，所述抵碰部位的直徑Ds與相對于所述閥座部位于所述流動方向上游側的所述蒸汽流路的內徑Dt，可以形成1.15 ( Ds/Dt ( 1.25的關系。
[0020]發明效果
[0021 ] 根據本發明的蒸汽閥，能夠進一步降低噪聲、振動。
【附圖說明】
[0022]圖1是顯示蒸汽閥的整體結構的截面圖。
[0023]圖2是顯示閥體的閥頭部和閥座部的形狀的放大截面圖
[0024]圖3是閥體的座圈部的放大截面圖。
【具體實施方式】
[0025]下面，參照附圖，對用于實施本發明的蒸汽閥的方式進行說明。
[0026]圖1是顯示蒸汽閥的整體結構的截面圖。圖2是顯示閥體30的閥頭部31和閥座部26的形狀的放大截面圖，圖3是閥體30的座圈部35的放大截面圖。
[0027]如圖1所示，蒸汽閥10設置在發電設備等所具有的蒸汽渦輪的蒸汽管路上。蒸汽閥10主要包括外殼20、閥體30和閥軸40。
[0028]外殼20具備閥室21、流入口 22和流出口 23、以及開口部24。
[0029]閥室21在內部收容有閥體30。流入口 22和流出口 23與閥室21連通。開口部24隔著閥室21與流入口 22相對。
[0030]如圖1所示的箭頭那樣，蒸汽從流入口 22流入并從流出口 23流出。
[0031]閥室21的內周面21a呈大體凹球面狀。閥體30以在閥室21內可沿一個方向往返移動的方式設置。
[0032]流入口 22形成為截面圓形。流入口 22的內徑比閥室21的內徑小。流入口 22與未示出的蒸汽配管等連接。從流入口 22到閥室21的內周面21a形成閥座部26。閥座部26朝向蒸汽流動方向的下游，其內徑(截面面積)逐漸增大。閥座部26具有朝向閥室21的內側呈凸狀的彎曲面(閥座側凸曲面)26a。
[0033]相對于連接流入口 22和開口部24的方向朝向側方開口形成流出口 23。流出口23形成為內徑小于閥室21的內徑。該流出口 23與未示出的蒸汽配管連接。
[0034]這樣，在外殼20內形成從流入口 22經由閥室21連續到流出口 23的蒸汽流路29。
[0035]在開口部24安裝有保持部件25。保持部件25封閉開口部24并保持閥體30。保持部件25具備:基座部25a ;閥軸插通孔25b ;閥軸保持筒25c ;和閥體保持筒25d。
[0036]基座部25a封閉開口部24。閥軸插通孔25b形成在基座部25a的中央部。閥軸保持筒25c設置在閥軸插通孔25b的外周側并且形成為從基座部25a向流入口 22延伸的圓筒狀。閥體保持筒25d設置在閥軸保持筒25c的外周側并形成為從基座部25a向流入口22延伸的圓筒狀。
[0037]閥體30具備閥頭部31和裙部32。閥頭部31以可封閉閥座部26的方式設置。裙部32從閥頭部31的外周部朝向開口部24側延伸。裙部32形成為插入到保持部件25的閥體保持筒25d內的圓筒狀。
[0038]閥軸40的前端部40a固定在閥頭部31的中央部。該閥軸40沿連接流入口 22和開口部24的方向具有軸線。閥軸40插入到閥軸保持筒25c內。該閥軸40的后端部40b穿過保持部件25的閥軸插通孔25b而向蒸汽閥10的外部突出。閥軸40的后端部40b與未示出的促動器連接。通過該促動器能夠使閥軸40沿其軸線方向移動。通過由促動器實現的閥軸40的移動，閥體30在蒸汽流路29內朝向接近或遠離閥座部26的方向相對移動。
[0039]閥體30能夠在全閉狀態、微開狀態和打開狀態之間切換。此處，全閉狀態是使閥頭部31的外周部的座圈部35與閥座部26抵碰而封閉閥座部26的狀態。微開狀態是閥頭部31從閥座部26向開口部24側移動而在閥座部26和座圈部35之間形成環狀流路的狀態。打開狀態是閥頭部31從微開狀態進一步向開口部24側移動的狀態。
[0040]在閥體30形成為微開狀態或打開狀態的情況下，從蒸汽閥10的流入口 22穿過環狀的流路導入到閥室21內的蒸汽穿過流出口 23而從閥室21流出，并被供給至配置在蒸汽閥10的后段的蒸汽渦輪等(未示出)。
[0041]這樣，蒸汽閥10對應于閥體30從全閉狀態的移動量(提升量)，使環狀流路的截面面積增減，從而能夠適當地調整蒸汽流量。
[0042]接著，對上述本實施方式的蒸汽閥10的閥頭部31的形狀進行說明。
[0043]如圖2、圖3所示，閥頭部31在面向流入口 22側(蒸汽的流動方向上游側)具備凹部33。凹部33在其外周部具有錐面33a，該錐面33a隨著遠離流入口 22側而內徑逐漸縮小。
[0044]在閥頭部31上，在錐面33a的外周邊緣部33b的外周側形成有座圈部35。座圈部35在與閥座部26相對的部位，從蒸汽的流動方向上游側朝向下游側而外徑逐漸擴大。在閥頭部31上，與座圈部35的外周側端部(終端部)35a相連而在蒸汽的流動方向下游側形成傘狀部38。傘狀部38與座圈部35大體垂直，隨著遠離流入口 22側而其外徑逐漸縮小。與該傘狀部38的內周側端部38a相連而形成擴徑部39。擴徑部39隨著遠離流入口 22側而其外徑逐漸擴大，直到成為與座圈部35的外周側端部35a相同的外徑。
[0045]此處，座圈部35具有朝向閥座部26側而成為凸狀的彎曲面(座圈側凸曲面)35b。彎曲面35b具有曲率半徑不同的上游側彎曲面36和下游側彎曲面37。在彎曲面35b上，在內周側端部(起始端部)35c和外周側端部35a之間的規定位置處設有中間部35d。
[0046]上游側彎曲面36是從內周側端部35c到中間部35d的曲面。以曲率半徑R2形成該上游側彎曲面36的沿蒸汽的流動方向的截面。下游側彎曲面37是從中間部35d到外周側端部35a的曲面。以曲率半徑Rl形成該下游側彎曲面37的沿蒸汽的流動方向的截面。
[0047]在座圈部35上，在下游側彎曲面37的范圍內設定與閥座部26抵碰的抵碰部位35s0
[0048]當蒸汽閥采用了座圈部的彎曲面的曲率半徑小于閥座部的曲率半徑的結構時，成為蒸汽從閥座部沿閥室的內周面穩定流動的環狀流(環狀流動)。由于在環狀流中蒸汽流的紊亂未直接向閥體傳遞，所以降低了自激振動、噪聲的產生。但是，由于結構是座圈部的彎曲面的曲率半徑小于閥座部的曲率半徑，所以在全閉狀態時在座圈部中赫茲表面壓力(應力)變大，在座圈部中可能會產生裂紋。
[0049]此處，在本實施方式的蒸汽閥10中，形成為能夠進一步降低產