主蒸汽阀以及蒸汽轮机的制作方法

本发明涉及设于蒸汽轮机等的蒸汽管路的主蒸汽阀以及蒸汽轮机。

本申请依据2014年10月28日提出申请的日本专利特愿2014-219725号主张优先权，并将其内容引用于此。

背景技术：

发电设备等所具备的蒸汽轮机等的蒸汽管路具备对所供给的流体(蒸汽)的流量进行调整和使流体的供给停止的主蒸汽阀。

主蒸汽阀具备：壳体，在内部形成有流体的流路；阀芯，设置为能在流路内沿轴线移动。在壳体内部的流路形成有能通过阀芯闭塞的阀座。阀芯通过向轴线方向的第一侧移动而接近阀座，阀芯通过向轴线方向的第二侧移动而远离阀座。由此，使阀芯与阀座的间隙的流路面积变化来调整流体流量。

在专利文献1中公开了一种主蒸汽阀，其还具备容纳于壳体内的过滤器和设于过滤器的侧面的遮蔽板。在过滤器的外周面设有供流体穿过的多个细小的通过口。从主蒸汽入口流入的流体沿着过滤器的外周面流动，并且从通过口穿过并从过滤器的外侧流向内侧。然后，流入至过滤器的内侧的流体流向朝向与主蒸汽入口交叉的方向开口的主蒸汽出口。在此，流体以呈锐角转弯的方式流动，由此产生二次流，进一步，其他流体流入该二次流的速度亏损部分，由此产生回旋涡流。对此，在专利文献1中，在过滤器的侧面设有遮蔽板，由此控制过滤器中的流体的流动，抑制回旋涡流的生成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-150317号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，在如上述专利文献1所述的主蒸汽阀中，可能会在未设有遮蔽板的阀芯的外周面附近生成回旋涡流。当以这种方式在流路生成回旋涡流时，流体的动能可能会产生损失，主蒸汽阀的压力损失可能会增加。其结果是，导致作为流体的供给目的地的蒸汽轮机等的效率降低。

本发明是鉴于这种问题而完成的，提供一种通过削弱在流路生成的回旋涡流来抑制压力损失的增加的主蒸汽阀以及蒸汽轮机。

技术方案

为了解决上述问题，本发明采用以下的方案。

根据本发明的第一方案，主蒸汽阀具备：筒状的引导件，以轴线为中心延伸；阀芯，以能在轴线方向滑动的方式配置于该引导件的内侧；阀轴，使该阀芯在打开位置与关闭位置之间在所述轴线方向移动；壳体，形成将从沿着所述轴线方向的流入方向导入的流体向与所述流入方向交叉的流出方向导出的流路，并且在内表面形成有供所述关闭位置的阀芯抵接的阀座；阀室，形成于所述壳体的内侧。在所述阀室，在所述引导件的外周面与所述壳体的内表面之间的区域设有：使绕在所述引导件的所述轴线的周向延伸的回旋轴回旋的回旋涡流截断的挡板。

根据这种主蒸汽阀，通过挡板将在流路生成的回旋涡流截断。由此，能抑制回旋涡流在流路连接，得到削弱回旋涡流的效果。由此，能降低由回旋涡流引起的流体的动能的损失，抑制压力损失的增加。

根据本发明的第二方案，在第一方案中，所述挡板也可以在所述阀室，在位于流体的流出方向的相反侧的所述引导件的外周面与所述壳体的内表面之间的区域，具有在流体的流出方向延伸的第一板部。

由此，通过第一板部，将在流路生成的回旋涡流截断。由此，能抑制回旋涡流在流路连接，得到削弱回旋涡流的效果。由此，能降低由回旋涡流引起的流体的动能的损失，抑制压力损失的增加。此外，在阀室的流体的流出方向的相反侧设有第一板部，由此，在流体的主流不会产生偏移，能削弱回旋涡流。

根据本发明的第三方案，在上述第二方案中，所述第一板部的径向内侧的端部也可以在与所述引导件的外周面之间形成间隙。

由此，能抑制并削弱流路中的回旋涡流的发展。另外，使流体穿过第一板部与引导件的外周面之间的间隙，由此，能进一步降低在该流体的主流产生偏移的可能性。

根据本发明的第四方案，在上述第三方案中，所述第一板部的径向内侧的端部也可以以随着朝向所述流入方向的里侧而接近所述引导件的外周面的方式倾斜。

由此，能在流体的流入方向的里侧抑制回旋涡流的发展，并且在流入方向的跟前侧，使流体的主流穿过。进一步，由于回旋涡流在周向被拉伸，因此漩涡的密度减小。由此，能削弱该回旋涡流。

根据本发明的第五方案，在上述第三方案中，所述第一板部的径向内侧的端部也可以以随着朝向所述流入方向的里侧而远离所述引导件的外周面的方式倾斜。

由此，能在流体的流入方向的跟前侧抑制回旋涡流的发展，并且在流入方向的里侧，使流体的主流穿过。进一步，由于回旋涡流在周向被拉伸，因此漩涡的密度减小。由此，能削弱该回旋涡流。

根据本发明的第六方案，在上述第二方案至第五方案的任一方案中，所述挡板也可以在所述阀室，在与流体的流入方向和流体的流出方向交叉的宽度方向，在所述引导件的外周面与所述壳体的内表面之间的区域，具有朝向与所述轴线方向正交的方向延伸的第二板部。

由此，回旋涡流在阀室的宽度方向也被截断。因此，能抑制回旋涡流在流路连接，进一步得到削弱回旋涡流的效果。由此，能降低由回旋涡流引起的流体的动能的损失，抑制压力损失的增加。

根据本发明的第七方案，在上述第六方案中，所述第二板部也可以由仅形成于流体的流入方向的跟前侧的跟前侧板部和仅形成于流体的流入方向的里侧的里侧板部的至少任一方构成。

由此，在流体流路生成的回旋涡流通过第二板部而以朝向流体的流出方向伸长的方式变形。由此，能削弱回旋涡流。由此，能降低由回旋涡流引起的流体的动能的损失，抑制压力损失的增加。此外，流体的主流能穿过跟前侧板部的里侧以及里侧板部的跟前侧。因此，能抑制阻碍流体的主流而压力损失增加的情况。

根据本发明的第八方案，在上述第七方案中，也可以是：所述跟前侧板部以所述第一板部的配置位置为基准设于所述轴线的周向一方侧，所述里侧板部以所述第一板部的配置位置为基准设于所述轴线的周向另一方侧。

由此，回旋涡流在周向被拉伸，由此漩涡的密度减小。即，能削弱回旋涡流。

根据本发明的第九方案，在上述第八方案中，也可以构成为所述跟前侧板部与所述里侧板部的所述轴线方向的位置仅一部分相互重叠。

由此，能在周向进一步拉长回旋涡流，因此能进一步削弱回旋涡流。

根据本发明的第十方案，在上述第八方案中，也可以构成为所述跟前侧板部与所述里侧板部的所述轴线方向的位置相互不重叠。

由此，能在周向拉伸回旋涡流，并且能降低对流体的主流造成影响的可能性。

根据本发明的第十一方案，在上述第六方案或第七方案中，所述第二板部也可以以所述第一板部的配置位置为基准设于绕轴线45°～135°范围内的周向位置。

由此，回旋涡流在周向被拉伸，由此漩涡的密度减小。即，能削弱回旋涡流。

根据本发明的第十二方案，在上述第六方案至第八方案的任一方案中，所述第二板部也可以以所述第一板部的配置位置为基准设于绕轴线80°～100°范围内的周向位置。

由此，回旋涡流在周向被进一步拉伸，由此漩涡的密度减小。即，能进一步削弱回旋涡流。

根据本发明的第十三方案，在上述第六方案至第九方案的任一方案中，所述第二板部也可以以所述第一板部的配置位置为基准设于绕轴线90°的周向位置。

由此，回旋涡流在周向被最大程度地拉伸，由此漩涡的密度减小。即，能最大程度地削弱回旋涡流。

此外，根据本发明的第十四方案，蒸汽轮机具备第一方案至第十三方案的任一方案所述的主蒸汽阀。

由此，能使对主蒸汽阀中的流体的主流的影响达到最小限度，并且抑制在主蒸汽阀的流路生成回旋涡流。蒸汽轮机具备这种主蒸汽阀，由此，能抑制主蒸汽阀的压力损失的增加并抑制蒸汽轮机的效率的降低。

有益效果

根据本发明，能通过削弱在流路生成的回旋涡流来抑制压力损失的增加。

附图说明

图1是本发明的实施方式的蒸汽轮机装置的概略图。

图2是本发明的实施方式的主蒸汽阀的剖面图。

图3是表示本发明的第一实施方式的主蒸汽阀的阀室内的示意图。

图4是表示本发明的第一实施方式的主蒸汽阀的变形例的图。

图5是表示本发明的第一实施方式的主蒸汽阀的其他变形例的图。

图6是表示本发明的第二实施方式的主蒸汽阀的图。

图7是表示本发明的第二实施方式的主蒸汽阀的变形例的图。

图8是表示本发明的第二实施方式的主蒸汽阀的其他变形例的图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

以下，参照附图对本发明的第一实施方式的主蒸汽阀1进行说明。

如图1所示，蒸汽轮机装置100具备：以轴线为中心旋转的转子102、连接于转子102的蒸汽轮机101、从未图示的蒸汽供给源向蒸汽轮机101供给流体(蒸汽)F的蒸汽供给管103、连接于蒸汽轮机101的下游侧并排出蒸汽的蒸汽排出管104。

蒸汽供给管103具有调整在蒸汽供给管103内流通的流体F的流通量的主蒸汽阀1。

主蒸汽阀1是用于调整供给至蒸汽轮机101的流体F的流量，或者停止流体F的供给的装置。

图2是本实施方式的主蒸汽阀1的剖面图。

在之后的说明中，轴线O沿着流体F的流入方向(图2中的左右方向)延伸，将流体F的流入侧称为轴线O的第一端O1(图2中的左侧)，将流体F的流入侧的相反侧称为轴线O的第二端O2(图2中的右侧)。此外，交叉线C是与轴线O交叉的方向，沿着流体F的流出方向(图2中的上下方向)延伸，将流体F的流出方向的相反侧称为交叉线C的第一端C1(图2中的上侧)，将流体F的流出侧称为交叉线C的第二端C2(图2中的下侧)。进一步，将与轴线O和交叉线C交叉的方向(图3中的上下方向)称为宽度方向。需要说明的是，虽然在本实施方式中交叉线C与轴线O正交，但并不一定需要正交，与轴线O形成角度地交叉即可。

如图2所示，主蒸汽阀1具备：壳体2、阀芯3、阀轴4。

壳体2具有：在内部容纳阀芯3的阀室7、与阀室7连通的流入口10以及流出口11、隔着阀室7与流入口10对置的开口部8。

阀室7的内周面7a形成为大致凹球面状。阀室7朝向轴线O方向的第一端O1侧开口，与流入口10连通。此外，阀室7朝向交叉线C的第二端C2侧开口，与流出口11连通。

流入口10的与轴线O正交的剖面形状呈以该轴线O为中心的圆形，具有比阀室7的内径小的内径。在流入口10连接有未图示的蒸汽配管等。

从流入口10至阀室7的内周面7a，在壳体2的内表面形成有流入口10的内径(截面积)朝向轴线O方向的第二端O2侧逐渐扩大的阀座5。

流出口11的与交叉线C正交的剖面形状呈以该交叉线C为中心的圆形，具有比阀室7的内径小的内径。在流出口11连接有未图示的蒸汽配管等。

如此，在壳体2形成有：从流入口10经过阀室7向流出口11连续的流体流路12。

开口部8形成于壳体2的轴线O方向的第二端O2侧。在开口部8装接有闭塞开口部8并且保持阀芯3的保持构件9。在保持构件9形成有以轴线O为中心并朝向轴线O方向的第一端O1侧延伸的筒状的引导件6。阀芯3形成为在轴线O方向延伸的圆筒形状，以外周面能相对于引导件6的内周面在轴线O方向滑动的方式，插入该引导件6的内部。阀芯3在轴线O方向的第一端O1侧具有能闭塞阀室7的阀座5的阀头部3a。

阀轴4具有在轴线O方向延伸的圆柱形状，轴线O方向的第一端O1侧的顶端部固定于阀头部3a的中央部。阀轴4的轴线O方向的第二端O2侧的顶端突出至阀室7的外部，连结于未图示的执行机构。通过该执行机构，阀轴4设为能沿轴线O进退。

如图2以及图3所示，在交叉线C方向的第一端C1侧的区域(阀室7的流体F的流出方向的相反侧区域)的阀室7的内周面7a设有板状的第一板部21(挡板)。在本实施方式中，第一板部21呈沿着包含轴线O以及交叉线C的平面延伸的板状。该第一板部21的轴线O的径向外侧的端部形成为沿着阀室7的内周面7a的曲面的形状。由此，第一板部21的径向外侧的端部在轴线O方向整个区域紧贴于阀室7的内周面7a。进一步，第一板部21的朝向径向内侧的端部呈与轴线O平行的直线状，在与引导件6之间，具有交叉线C方向的间隙。

换言之，第一板部21设为：从阀室7的内周面7a朝向轴线O的径向内侧伸出，并且，伸出的顶端与引导件6之间形成间隙。

如图2所示，在阀芯3的阀头部3a抵接于阀室的阀座5的全闭状态(关闭位置)下，流体F不会流入主蒸汽阀1，因此，流体F也不会被供给至连接于主蒸汽阀1的下游的未图示的蒸汽轮机等。

在此，通过未图示的执行机构使阀轴4向轴线O方向的第二端O2侧移动，由此，阀芯3与连结于阀轴4的阀头部3a一起向轴线O方向的第二端O2侧移动。由此，流体F在阀头部3a与阀座5之间流过，成为流入口10与阀室7连通的微开状态。使阀芯3与阀轴4一起进一步向轴线O方向的第二端O2侧移动，由此，成为打开状态(打开位置)。在微开状态以及打开状态下，形成使流体F从流入口10穿过阀头部3a与阀座5之间而导入阀室7内，并穿过阀室的内周面7a与引导件6的外周面6a之间而从流出口11导出的流体流路12。从流出口11流出的流体F被供给至连接于主蒸汽阀1的下游的未图示的蒸汽轮机等。

如此，主蒸汽阀1根据阀芯3的轴线O方向的移动量来增减在阀头部3a与阀座5之间流通的流体F的流量，由此，能适当调整流体F的流量。

在微开状态以及打开状态下，穿过阀头部3a与阀座5之间而流入的流体F以沿着阀室7的内周面7a的方式流向轴线O方向的第二端O2侧。以沿着阀室7的内周面7a的方式流动的流体F接下来以沿着开口部8的方式流动，进一步以沿着引导件6的方式流向轴线O方向的第一端O1侧。流向轴线O方向的第一端O1侧的流体F被从流入口10新流入的流体F推压而再次流向轴线O方向的第二端O2侧。连续进行这种流动，生成绕在轴线O的周向延伸的回旋轴回旋的回旋涡流。需要说明的是，回旋轴延伸的方向不限于与轴线O正交的方向，有时是与轴线O具有角度地相交的方向。

在此，在未设有第一板部21的主蒸汽阀中，在阀室7的交叉线C方向的第一端C1侧的区域，如上所述地生成的回旋涡流穿过阀室7的内周面7a与引导件6的外周面6a之间，流向流出口11。由此，在阀室7产生流体F的动能的损失，压力损失可能会增加。

但是，由于在本实施方式中形成有第一板部21，因此能在阀室7的交叉线C方向上的第一端C1侧的区域将回旋涡流截断。由此，能削弱在流体流路12生成的回旋涡流。其结果是，能降低主蒸汽阀中的流体F的动能的损失，得到抑制压力损失的增加的效果。

进一步，在本实施方式中，第一板部21设为：从阀室7的内周面7a朝向轴线O的径向内侧伸出，并且，伸出的顶端与引导件6之间形成间隙。

由此，能抑制并削弱回旋涡流的发展。另外，使流体穿过第一板部21与引导件6的外周面6a之间的间隙，由此，能进一步降低在流体的主流产生偏移的可能性。

在本实施方式中，对第一板部21的朝向径向内侧的端部呈与轴线O平行的直线状的构成进行了说明。但是，第一板部21不限于该构成。例如，如图4、5所示，第一板部21的朝向径向内侧的端部也可以设为相对于轴线O方向在宽度方向倾斜。

在图4的例子中，第一板部21的朝向径向内侧的端部以随着朝向流体的流入方向的里侧而接近引导件6的外周面的方式倾斜。由此，能在流体的流入方向的里侧抑制回旋涡流的发展，并且在流入方向的跟前侧，使流体的主流穿过。进一步，由于回旋涡流在周向被拉伸，因此漩涡的密度减小。更详细而言，能在阀室7的交叉线C方向的第一端C1侧的区域将回旋涡流截断，削弱回旋涡流。由此，能降低由回旋涡流引起的流体F的动能的损失，抑制压力损失的增加。

另一方面，如图5所示，第一板部21的朝向径向内侧的端部也可以随着朝向流体的流入方向的里侧而远离引导件6的外周面的方式倾斜。即使通过这种构成，也能在流体的流入方向的跟前侧抑制回旋涡流的发展，并且在流入方向的里侧，使流体的主流穿过。进一步，由于回旋涡流在周向被拉伸，因此漩涡的密度减小。由此，能削弱该回旋涡流。

〔第二实施方式〕

接着，参照图6对本发明的第二实施方式的主蒸汽阀1进行说明。

对与第一实施方式共同的构成赋予同一符号并省略详细说明。

在本实施方式中，主蒸汽阀1具有板状的第二板部22(挡板)这一点与第一实施方式不同。

在本实施方式中，如图6所示，在阀室7的宽度方向一方侧(图4中的上侧)的区域和阀室7的宽度方向另一方侧(图6中的下侧)的内周面7a设有板状的第二板部22。第二板部22由跟前侧板部22a和里侧板部22b构成。跟前侧板部22a以及里侧板部22b呈沿着包含轴线O并且与交叉线C正交的平面延伸的板状。跟前侧板部22a设于阀室7的宽度方向一方侧，以从轴线O方向的第一端O1侧沿着轴线O连续至阀室7的中央附近的方式形成，朝向阀室7的宽度方向另一方侧以在与引导件6之间具有间隙的方式延伸。里侧板部22b设于阀室7的宽度方向另一方侧，以从轴线O方向的第二端O2侧沿着轴线O连续至阀室的中央附近的方式形成，朝向阀室7的宽度方向一方侧以在与引导件6之间具有间隙的方式延伸。

通过如此构成，在流体流路12生成的回旋涡流在阀室7的宽度方向通过跟前侧板部22a以及里侧板部22b被截断。由此，能抑制回旋涡流在阀室7的宽度方向的一方侧以及另一方侧的区域连接。由此，能削弱在流体流路12生成的回旋涡流。其结果是，能降低主蒸汽阀中的流体F的动能的损失，得到抑制压力损失的增加的效果。

此外，跟前侧板部22a从轴线O方向的第一端O1侧沿着轴线O形成至阀室7的中央附近，在从阀室7的轴线O方向的中央附近至第二端O2侧则未形成该跟前侧板部22a。因此，流体F的主流能从阀室7的轴线O方向的第二端O2侧穿过，因此能抑制阻碍流体F的主流而压力损失增加的情况。此外，里侧板部22b从轴线O方向的第二端O2侧沿着轴线O形成至阀室的中央附近，在从阀室7的轴线O方向的中央附近至第一端O1侧则未形成该里侧板部22b。因此，流体F将在阀室7的宽度方向从未设有跟前侧板部22a以及里侧板部22b的区域穿过。由此，在流体流路12生成的回旋涡流以在阀室7的宽度方向的一方侧以及另一方侧的区域朝向轴线C方向伸长的方式变形。由此，能削弱在流体流路12生成的回旋涡流。此外，流体F的主流能从阀室7的轴线O方向的第一端O1侧穿过，因此能抑制阻碍流体F的主流而压力损失增加的情况。进一步，在宽度方向的一方侧和另一方侧，使设置第二板部22的位置变为流体F的流入方向的跟前侧和里侧，由此，能抑制回旋涡流仅偏向流体F的流入方向的跟前侧或里侧地流动。由此，能抑制回旋涡流发展而压力损失增加的情况。

在本实施方式中，对第二板部22由设于宽度方向一方侧的跟前侧板部22a和设于宽度方向另一方侧的里侧板部22b构成的情况进行了说明。但是，并不限于该构成。第二板部22也可以由设于宽度方向一方侧的里侧板部22b和设于宽度方向另一方侧的跟前侧板部22a构成。此外，第二板部22也可以是在宽度方向的一方侧或另一方侧的任一方设有跟前侧板部22a或里侧板部22b的任一方的构成。进一步，第二板部22也可以是设有多个跟前侧板部22a以及里侧板部22b的构成。此外，在宽度方向的一方侧和另一方侧，跟前侧板部22a以及里侧板部22b的交叉线C方向的位置不同亦可。即使通过这种构成，也能得到与上述的实施方式相同的效果。

更具体而言，如图7所示，也可以是跟前侧板部22a以及里侧板部22b在交叉线C方向仅一部分相互重叠。根据这种构成，能将回旋涡流在交叉线C的周向拉伸，因此能进一步削弱回旋涡流。

进一步，如图8所示，优选的是，从交叉线C方向观察时，跟前侧板部22a以及里侧板部22b以第一板部21为基准设于45°～135°范围内的周向的配置位置。更优选的是，跟前侧板部22a以及里侧板部22b设于80°～100°范围内的周向位置。最优选的是，跟前侧板部22a以及里侧板部22b以第一板部21为基准设于90°的周向位置。

根据这种构成，回旋涡流在交叉线C的周向被拉伸，由此漩涡的密度减小。由此，能最大程度地削弱回旋涡流。

以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但只要不脱离本发明的技术思想就不限于此，也可以进行稍许设计变更等。

此外，在上述的实施方式中，对主蒸汽阀1设于蒸汽轮机装置100的构成进行了说明，但并不限于此。也可以在其他的蒸汽机等机械具备上述的主蒸汽阀1。

符号说明

1 主蒸汽阀

2 壳体

3 阀芯

3a 阀头部

4 阀轴

5 阀座

6 引导件

6a 外周面

7 阀室

7a 内周面

8 开口部

9 保持构件

10 流入口

11 流出口

12 流体流路(流路)

21 第一板部(挡板)

22 第二板部(挡板)

22a 跟前侧板部(第二板部)

22b 里侧板部(第二板部)

100 蒸汽轮机装置

101 蒸汽轮机

102 转子

103 蒸汽供给管

104 蒸汽排出管

F 流体(蒸汽)

O 轴线

C 交叉线