[发明专利]用于柱塞型阀门的对中及密封环回缩装置

说明书

本发明与用于蒸汽透平的蒸汽控制阀有关，尤其是与蒸汽节流阀中所用的改进压力密封环有关。

电力公用事业发电系统中一般都有由透平驱动的交流发电机，而某些系统用水力透平，大多数系统则用蒸汽透平，在用蒸汽透平的系统中，被控制流过透平的蒸汽流量调整驱动透平轴的转速，蒸汽流量随着对发电机的电功率需要量而进行控制，于是发电机产生的交流电频率保持恒定值，而与加给发电机的电力需要量的变化无关。蒸汽流量又受诸如节流阀和蒸汽傍通阀等各种流量控制阀调整。

本发明涉及到蒸汽透平流量控制阀，特别是节流阀的一项改进。过去，这些阀门都有一个装在阀罩圆柱筒内的阀芯，阀芯中有一条或几条压力密封环的槽。压力密封环能维持环前后的压力降，此压力降使压力密封环与阀芯接触。在运行时常常见到在阀芯沿着压力密封环槽边缘的接触表面被压力密封环磨出一个台阶，沿着槽边磨出的这个台阶会导致压力密封环嵌在阀芯和阀罩圆筒内腔之间，并导致当要求蒸汽透平实现超速保护时，该阀失去关闭能力。本发明的目的就是当压力密封环磨进阀芯上的密封槽壁的时候，防止压力密封环嵌入阀芯和阀罩圆筒内腔之间。

典型的节流阀和蒸汽旁通阀可见于先前授予Heymann《消声节流阀》的美国专利（№  3，857，542）和授予Brown等人《蒸汽透平控制阀的结构》的美国专利（№3，602，261）以及授予Dawawala等人《周期性负载的蒸汽透平控制阀》的美国专利（№4，679，769）。后一个专利给出一种整体阀罩的控制阀的总体结构。这些专利全部转让给西屋电气公司。

阀芯在阀罩圆柱腔内的导向，流行的做法是由邻近阀芯上、下端处的间隙和压力密封环完成;阀杆与阀芯间是球窝式联接，在圆柱腔内实现铰接。横向的或沿着轨道运动的阻力只局限于球窝联接处的摩擦和压力密封环与相关的阀芯槽之间的阻滞摩擦。

最近，已经开发了一种设有压力密封环的节流阀，密封环置于阀芯周围的密封槽中，该槽有一个在槽的底表面相邻的一个槽壁处形成的减载槽;减载槽使密封槽的一个壁表面的宽度减小到比密封环的宽度要窄。这样，该窄的承载表面至少可以均匀地磨损到减载槽的深度，从而减少密封环嵌入或卡死的机会。关于这个方案的说明在转让给西屋公司的美国专利（№S.N.298，443）中有所描述。在那个专利中所陈述的发明提供了一种减轻密封槽磨损的影响和减少密封环嵌入可能性的方法，本发明的目的在于提供一种防止密封卡死和减少密封表面磨损的结构。

出于这个目的，本发明所考虑的有：

圆锥形部份保证绝对对中（中心活动）并对阀芯上部产生阻滞，当要求阀芯突然关闭时，楔形物的形状将使密封环趋于缩回，从而不与圆柱腔衬套接触，这有利于关闭。

为了更好地理解本发明，可能还必须参考对以下有关附图所做的详细描述。在这些附图中：

图1是阀芯和阀罩的局部剖视图，描述了压力密封环围绕着阀芯延伸的圆周槽中定位;

图2是一张类似的阀芯剖视图，给出压力密封环对密封槽侧壁磨损的情况;

图3是阀罩的局部剖视图，包括一个通常在蒸汽控制阀中能见到的那种阀芯;

图4是阀芯的一部份的局部剖视，阀芯按照本发明设置在阀罩内侧。

参考图1和图2，这里示出按先有技术的蒸汽透平蒸汽控制阀或叫有阀罩的阀门10的局部。这种先有技术结构包括一个与活塞相似的阀芯11，它装在阀罩圆筒13的圆筒腔12中。压力密封环14设在圆周槽15内，围绕阀体或阀芯11的外表面19上延伸，并相对于阀罩圆筒腔12内壁17的一个邻近接触表面滑动。正常工作时，环形空间P₁是高压侧，而在密封环14的另一侧有更高的压力P₂。应用这个压差驱动密封环14紧靠在密封槽15的内壁面18上。槽15还有一底面20和与壁18相对的另一侧壁21。

P₁和P₂之间的压差在槽15的侧壁18的表面上保持一个压力，当台阶22被磨得足够深的时候（就像图2所表示的那样），环14有卡在沿其外径24阀芯上磨出的台阶23与阀罩圆柱腔12之间任何一个地方的趋势。因此台阶22能够导致压力密封如所示那样嵌入，当要求蒸汽透平实现超速保护时，阀门不能关闭。