JPS5916144B2 - 防振型弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体匍卿弁に関するものであり、特に、弁体と
弁座とが互いにずれた場合にも両者間に接触を与え且つ
弁が開いた非係合位置にあるときに弁を流れる流体によ
って生ずる弁振動に耐える弁装置に関するものである。

大型蒸気タービンでは、内部の各昇降棒装置を貫流する
流量が１３５ｔ／ｈ（３０００００ポンド／ｈ）よりも
多いときに昇降棒装置で生ずる振動問題を避けるために
、個別に作動する制御弁が、しばしば利用されている。

弁を閉じた際の弁棒と弁座との間の最大のずれが０．１
５ｍｍ（０，００６インチ）よりも小さいならば、個別
に作動する弁を使用することによって満足な結果が得ら
れる。

しかし、弁の非対称的な構造及びそめ構成要素間の温度
差のために、蒸気タービンの抽出蒸気室には弁棒と弁座
との間に２．５ｍｍ（０，１インチ）ものずれが生じる
。

このようなずれは抽出蒸気室の非対称的構造と、弁棒及
び弁座を保持する構造部材に高圧力が与える影響の差異
とによって部分的には説明できる。

従来、弁振動の問題は、弁内の振動を阻止するために弁
プラグ又は弁体の周囲に弁ガイドを設けることにより軽
減していた。

しかしながら、このような弁ガイドは、弁プラグと弁座
との間にずれが生ずるときには、役に立たない。

従って、ある環境下にお℃・ては、比較的大きなずれが
あっても満足に作動すると共に弁が開弁位置、即ち、非
係合位置にあるときに流体的に与えられる振動にも抗す
る制御弁を備えることが必要である。

従って、本発明の目的は、前述のような必要を満たすこ
とのできる弁装置を提供することである。

即ち、本発明に従うと、通常係合可能な弁の語構成要素
が比較的大きなずれを受けたときにも満足に動作し、そ
して弁が非係合位置にあるときにも強い耐振性を有する
制御弁が提供される。

この目的を達成するため本発明は、開弁位置と閉弁位置
の間を軸方向に移動可能な弁棒組体と、球状の座面を有
する弁座と、弁棒組体上で回転可能且つ移動可能な弁体
と、弁体及び弁棒組体の間に設けられた所定間隔のすき
ま内に伸びる防振リングとから構成され、弁棒組体の一
部は弁体の開口内に収容され、この開口を画成する面の
一部は前記弁棒組体から前記所定間隔で隔置されており
、前記防振リングは、弁が弁座と係合していないときに
は弁体及び弁棒組体の間の相対運動を制限し、弁が弁座
との係合中には弁体及び弁棒組体の間で十分な相対運動
を可能にして、弁体と弁棒組体との間のずれを補償する
ようにしたことを特徴とするものである。

本発明は添付図面に関連した以下の好適な実施例の説明
からさらに明らかとなろう。

本発明は、主として流体利用装置用の制御弁装置に関す
るものである。

従って、以下の説明においては、本発明を蒸気タービン
の抽出蒸気室に実施した場合について記載するが、流体
が流れるいかなる装置においても制御弁装置として本発
明を利用できる。

第１図には、抽出蒸気室１０内に閉弁位置の状態で配設
されている本発明の弁装置を示しである。

抽出蒸気室１０は、外部加熱又はその他の工程のため蒸
気タービンから自動的に抽出される蒸気の圧力を維持す
るように作用する。

このような蒸気圧維持は排出する蒸気流量を制御するこ
とによって得られ、こうすることによって、上流抽出帯
域内の圧力を制御する。

抽出蒸気の圧力設定値は手動で調節することができるが
、通常はタービンの電動液圧制御器（図示してない）内
の制御手段によって設定される。

個別に動作される弁棒組体１２はサーボ作動装置１４に
よって開閉され、排出蒸気流量を調節して所望の抽出蒸
気圧を維持する。

弁の開放順序及び各弁体１６が弁座１８から離れる程度
は、通常、電動液圧制御器の関数にプログラムされてい
る。

そして、蒸気室１０内の蒸気の排出を阻止するように全
部の弁体１６が弁座１８に着座した時に抽出量が最大に
なる。

弁棒ガイド２０は蒸気室１０内の各弁棒２２の周囲に配
設されている。

そして弁棒２２と弁棒ガイド２０との間への望ましくな
い蒸気の進入を最小にするために それらの間にお℃・
て、弁棒ガイド２０の軸端に弁棒ブシュ２４が設けられ
ている。

また、蒸気室１０に対する温度及び圧力の影響により、
弁棒２２とこれに対応する弁座１８との間にずれを生ず
ることがあり、このずれを補償して、弁体１６と弁座１
８とを確実に係合させる必要がある。

この係合を行わせるには、典型的には弁棒２２と弁体１
６との間に異常なほどの相対運動を行なわせることが必
要になる。

このような相対運動を許容することは、弁が開弁位置す
なわち、着座しない位置にある時に、弁の耐振性に悪影
響を及ぼす。

第２図は弁棒組体１２の開弁位置を示す。

弁体１６と弁座１８とは球状の係合面を有している。

これらの係合面は、弁座と弁体の間に適切な接触が得ら
れるまで弁体１６を弁座１８上で回動させることによっ
てそれらの間のずれを補償することができる。

第２図には、こうしたずれを弁棒２２の中心線と弁座１
８の中心線との間隔Ａで示している。

弁体１６は、弁プラグ２６及びこれとねじ結合された弁
ナツト２８を含んでいる。

弁ナツト２８と弁プラグ２６とは協働して、弁棒２２の
一体部分である弁支持体３０を収容するための開口を画
成している。

弁ナツト２８と弁支持体３０とはそれぞれ係合可能な球
状支持面３２及び３４を有し、これら支持面は弁が図示
した開弁位置にあるときには係合する。

ここで、弁プラグ２６の周囲から開口３６に向かう蒸気
流は過度の振動を引き起こし、弁体１６及びこれに連結
された部材を機械的に損傷したりすることがある。

従って、弁支持体３０の案内面３８及び弁ナツト２８の
案内面４０は、ずれた弁棒２２及び弁座１８の閉塞中に
支持面３２と３４との間で相対運動が行なえるようにす
るために所定間隔だけ離されている。

防振リング４２は、弁座１８と弁プラグ２６との間の接
触線により形成される平面内に実質的に位置するように
前記所定間隔のすきま内に配設されていて、弁支持体３
０に固着されているのが好ましい。

防振リング４２は弁ナツト２８からある間隙だけ離れて
いるが、この間隙は通常の前記所定間隔のすきまよりも
小さく且つずれた弁プラグ２６及び弁座１８の閉塞中に
案内面３８と４０とが互℃・に近づく距離より大きいか
又はこれに等しい。

そして防振リング４２は、弁支持体３０と弁ナツト２８
との間に配設されているので、弁プラグ２６が着座しな
い位置にある時には、弁ナツト２８と弁支持体３０との
間にある球形支持面の回りの弁プラグ２６の振動を実質
的になくする。

防振リング４２、弁支持体３０、弁ナツト２８、弁プラ
グ２６及び弁座１８の間の協働関係は、第２図と関連し
て第３図及び第４図を参照することによってより明らか
となるであろう。

なお、これらの図面は弁体１６が閉弁する際の一連の動
作を順番に示すものである。

第３図は、弁体１６が弁座１８に点Ｂで始めて接触した
後の第２図の弁を示している。

弁体１６だけは事実上第２図と同様の状態にあるが、弁
プラグ２６及びこれに取付けられた弁ナツト２８のその
後の閉弁運動は接触点Ｂの回りの回動であり、一方、弁
棒２２、弁支持体３０及び防振リング４２の運動は実質
的には垂直下向きのままである。

このような運動は接触線Ｃ−Ｃに沿って弁プラグ２６と
弁座１８とが完全に係合するまで続けられる。

この際、弁体１６にあるどの点も、その点と接触点Ｂと
を結ぶ線と直角の方向に動く。

例えば、支持面３２上の点りは、Ｘ成分及びＸ成分を有
する矢印Ｅの方向に移動し、一方、弁ナツト２８の案内
面４０上の点Ｆは矢印Ｇの方向に移動する。

図から分かるように、矢印Ｇで示されたベクトルはＸ方
向に非常に小さな成分を有し、Ｙ方向に非常に大きな成
分を有するが、このことは、弁体１６上の点Ｆが水平方
向にごくわずかな距離だけしか移動せず且つこの距離は
弁体１６が回動して弁座１８と完全に接触すると更にわ
ずかの距離になることを意味する。

弁プラグ２６が点Ｂで弁座１８と始めて接触してしまっ
た後、支持面３４上の点りの自由落下運動に呼応する支
持面３２上の点りのその後の垂直下方運動は制限される
。

このため、弁棒２２及び弁支持体３０の垂直下方運動が
続くと、点りにお℃゛て支持面３２，３４の間にすき間
が生じ、弁体１６が点Ｂの回りに自由に回動できること
になる。

この回動着座動作を生じさせる力は、弁体１６に垂直下
方に作用する重力及び圧力差による力の双方によって与
えられる。

このような運動により、防振リング４２を周囲の案内面
４０に非常に近接した関係で配置しても、よくなり、し
かも弁体１６の回動制限を回避できる。

第４図は弁体１６が接触線Ｃ−Ｃに沿って弁座１８と完
全に密封係合した状態を示す。

この図では、弁の閉塞とこれに続く弁体と弁座１８との
密封係合前に防振リング４２と案内面４０との間に比較
的小さな間隙しかないにもかかわらず、弁支持体３０の
まわりの弁体１６の相対的な回動かすでに行なわれてい
る。

防振リング４２と案内面４００間のこうした緊密な嵌合
関係により、第２図に特によく示すように、支持面３２
と３４との間の面接触及び防振リング４２と案内面４０
との間の事実上の線接触によって、弁体１６の振動及び
無制限な揺れは、弁体が開弁位置にある間、実質的にな
くなる。

弁支持体３０の軸端４４は球状の弁プラグ内面４６と係
合可能な球面から構成されており、これにより弁支持体
３０が弁プラグ２６に衝突したときに該プラグ内面との
面接触を確保できる。

防振リング４２と弁ナツト２８上の案内面４０との間の
間隙は、弁体１６が着座位置にある時に防振リング４２
上の点Ｆを接触線Ｃ−Ｃの水平面内に位置決めする際の
許容精度で主に決められる。

案内面３８，４０の間隔及び表面４８．５０の間隔は、
弁棒２２及び固定弁座１８の垂直方向の中心線間に起こ
り得る最大のずれＡ及び弁プラグ２６の球面半径で主に
決められる。

実施例の場合、弁プラグ２６の球面半径は約１０ｃＩｒ
Ｌ（４インチ）であり、最大のずれＡは０．２５Ｃｒｆ
１゜（０，１インチ）であり、防振リング４２と案内面
４０との間の間隙は半径方向に０．０２５ｃｒｔ′Ｌ（
ｏ、ｏｉインチ）である。

以上の説明かられかるように、本発明による制御弁にお
ち・ては、弁プラグ２６と弁座１８との間の比較的大き
なずれが補償され、更に弁体１６が弁座１８と係合して
いない間の弁体１６の振動に対する弱さが実質的になく
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を一体化した典型的な抽出蒸気室の部分
横断面図、第２図〜第４図は、通常の閉弁中の本発明に
よる弁の一連の動作順序を示した部分断面図である。 １０・・・・・・抽出蒸気室、１２・・・・・・弁棒組
体、１４・・・・・・サーボ作動装置、１６・・・・・
・弁体、１８・・・・・・弁座、２０・・・・・・弁棒
ガイド、２２・・・・・・弁棒、２４・・・・・・弁棒
ブシュ、２６・・・・・・弁プラグ、２８・・・・・・
弁ナツト、３０・・・・・・弁支持体、３２・・・・・
・支持面、３４・・・・・・弁体支持面、３６・・・・
・・開口、３８・・・・・・案内面、４０・・・・・・
弁体案内面、４２・・・・・・防振リング、４４・・・
・・・軸端、４６・・・・・・内面、４８，５０・・・
・・・表面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開弁位置と閉弁位置との間を軸方向に移動可能であ
   って、細長い弁棒２２と、この弁棒の一端に取付けられ
   た支持面３４及び案内面３８を有する弁支持体３０とを
   含む弁棒組体と、 球状座面を有する弁座１８と、 前記球状座面との間の流体の流れを阻止するために該球
   状座面と係合可能な球状表面部を有する弁体１６であっ
   て、弁支持体３０を収容するため弁体に設けられ、弁支
   持体３０により回転可能に支持できる弁体支持面３２と
   、弁支持体３０から所定間隔で隔置された弁体案内面４
   ０とにより画成された開口を有する前記弁体１６と、 前記弁体１６又は弁支持体３０のどちらか一方に取付け
   られ、弁体案内面４０と案内面３８との間の前記所定間
   隔のすきま内にまで伸びた防振リングであって、弁体と
   弁座との適切な係合に必要な運動を可能にするために且
   つ弁体１６が弁座１８と係合していないときには弁体１
   ６と弁支持体３０との間の相対運動を制限できるように
   するために、前記両案内面３８，４００長さに比較して
   軸方向に短かい寸法を有する前記防振リング４２と、 から構成されていることを特徴とする防振型弁装置。