JPH04203205A - 蒸気タービン用主弁の耐摩耗力向上方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ノＪ向」二方法に関する。

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。

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。

第５図において、Ｊはプツシ、であり、２はこのブツシ
ュ１に案内されて上下に摺動する弁棒て、外周に螺旋溝
２ａが形成されている。この弁体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。

さらに、主弁４の」二部には複数（図では２個）のシー
ルリング９が取りイ」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ツシュ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」１下に摺
動すると共に漏洩防止効果を＝２− 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
によってブツシュ１３が取り付けられ、さらにビン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］
５Ｈ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、ブツシュ１の溝１
ａ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。

また、第６図は第５図の■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。

上記の構成において、主弁４をブツシュ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。

一方、マフラー１５の蒸気通路１．５ａ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、流れの中にじよ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ぜるトルクを誘起する。

発明が解決しようとする課題 以」二述べた従来技術は、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」二部４ｃやシールリング９の」
二部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ツ
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」二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。

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の円清な動きを阻
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主弁の耐摩耗力向」三方法を
提供することを目的と＝４− する。

課題を解決するための手段 」−記の課題を解決するために、本発明は、ブツシュと
該ブツシュの内周を複数のシールリングを介して摺動す
る主弁において、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
びシールリング溝に挟まれたブツシュに対向する部分に
窒化処理を施したものである。

作用 」１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。

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。

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１
２％　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Ｘ印をイχｊした（Ｂ）、
（Ｄ）の部分に窒化処理を施した。

この窒化処理は、太き（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。

（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）。

■　活性化処理（活性化処理箇所は第１図（ｂ）のＸ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）。

■　窒化防止・・・ねじ部７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。

■　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）。

（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°Ｃて取
り出す。なお、この間炉中にアンモニアカスを流入させ
ておく。

（３）検査 ■　外観・・・窒化層生成部の色かにぷい灰色になって
いるか、変形、傷等がないかを目視にて確認する。

■　表面硬さ・・・ビッカース硬さＨｖ８００（ショア
硬さＨ５８８）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１表面より０．２ｍｍの位置でＨｖ５５０（Ｈ５７
０）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て、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。

表 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（）−Ｉｓ）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」二し、かつ、は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。

」１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　Ｘ　１０−５ｍｍ２／　ｋｇｆ
からＩ　Ｘ　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　Ｘ　１０−’ｍ
ｍ２／　ｋｇｆから５Ｘ　１０−’−８Ｘ　１０−８ｍ
ｍ２／　ｋｇｆ以下へと著シ＜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。

また、シールリング溝４ｂに挟まれたブツシュ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。

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。

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（、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１ノングが
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。４

【図面の簡単な説明】

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」二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■部を拡大して示す図である。 １・・ブツシュ、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・・ホンネット、１１・・
ポルト、１２・・ピン、１３・・ブツシュ、１４・・ピ
ン、１５・・マフラー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   接する側及びシールリング溝に挟まれたブッシュに対向
   する部分に窒化処理を施すことを特徴とする主弁の耐摩
   耗力向上方法。