蒸汽阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及设置在蒸汽涡轮等的蒸汽管路上的蒸汽阀。
[0002]本申请基于2013年6月13日在日本提交的特愿2013-124835号而主张优先权，并且在此引用了其内容。
【背景技术】
[0003]在设置于发电设备等中的蒸汽涡轮等的蒸汽管路上设有蒸汽阀，该蒸汽阀用于供给的蒸汽的流量调整、蒸汽的供给的停止。
[0004]蒸汽阀具备:形成有蒸汽的流路的外壳；以及可移动地设置在流路内的阀体。在外壳的流路内形成可以由阀体封闭的阀座。通过驱动阀体接近或离开阀座而进行。由此，使阀体和阀座的间隙的流路面积变化来调整蒸汽流量。
[0005]但是，在这种蒸汽阀中，因高压的蒸汽的偏流或涡流等会产生振动、噪声。因此，为了降低产生的振动、噪声，需要改进蒸汽阀的阀体或阀座的形状。
[0006]例如，在专利文献I中公开了一种蒸汽阀，该蒸汽阀将阀体的曲率半径作为阀体和阀座接触的部分的直径(座圈直径)的0.52?0.6倍，使阀座的曲率半径大于座圈直径的0.6倍。根据这种蒸汽阀，蒸汽的流动路线成为比较性地沿阀体的移动方向的状态且蒸汽流稳定，从而能够降低蒸汽阀各部分的振动、噪声。
[0007]此外，在专利文献2中公开了一种蒸汽阀，该蒸汽阀在阀头部的上游侧具有锥面，该锥面与阀头部相比更朝向相对于阀体的阀座的相对移动方向侧倾斜。根据该蒸汽阀，由于与阀头部相比更朝向阀体移动方向侧倾斜的锥面设置在阀头部的上游侧，所以蒸汽在通过阀座和阀体之间的流路之前，由锥面以朝向阀座移动方向的方式被整流。因此，可以降低蒸汽阀各部分的振动。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本专利第4185029号公报
[0011]专利文献2:日本特开2011-252437号公报
【发明内容】
[0012]但是，在阀体和阀座之间为狭窄的微开状态下，蒸汽沿阀体流动且直接向阀体传递蒸汽流的紊乱。因此，阀体产生自激振动，此外，也会产生噪声。如上所述，虽然在现有技术中实现了振动、噪声的降低，但需要进一步的改进，特别是即使在蒸汽阀处于微开状态下仍能降低振动、噪声那样的改进。
[0013]本发明的目的在于提供能够进一步降低噪声、振动的蒸汽阀。
[0014]根据本发明的第一种形式，蒸汽阀具备:形成蒸汽流路的外壳；以及配置在所述蒸汽流路内并以能够相对于所述蒸汽流路相对移动的方式设置的阀体。蒸汽阀具备:阀座部，形成在所述蒸汽流路上并具有阀座侧凸曲面，所述阀座侧凸曲面的截面面积朝向该蒸汽流路的蒸汽的流动方向下游侧逐渐增加；以及座圈，形成在所述阀体上并在与所述阀座部相对的部位具有座圈侧凸曲面，所述座圈侧凸曲面的外径从所述蒸汽的流动方向上游侧朝向下游侧逐渐增加。对于所述座圈侧凸曲面而言，从所述蒸汽的流动方向上游侧的起始端部至所述蒸汽的流动方向下游侧的终端部的所述蒸汽的流动方向的平均曲率半径Rv相对于所述阀座侧凸曲面的所述流动方向的曲率半径Rs，形成Rv < Rs的关系。所述座圈侧凸曲面具备彼此的曲率半径不同的所述蒸汽的流动方向上游侧的上游侧弯曲面和所述流动方向下游侧的下游侧弯曲面。所述下游侧弯曲面具有与所述阀座部抵碰的抵碰部位。所述下游侧弯曲面的所述蒸汽的流动方向的曲率半径Rl相对于所述蒸汽的流动方向的曲率半径Rs，形成Rs < Rl的关系。
[0015]根据本发明的第二方式，对于蒸汽阀而言，第一方式的蒸汽阀的所述阀体也可以具备外径逐渐缩小的伞状部，所述伞状部与所述座圈部的所述终端部相连且形成在所述流动方向下游侧。
[0016]根据本发明的第三方式，对于蒸汽阀而言，在第一方式或第二方式的蒸汽阀的基础上，所述上游侧弯曲面的所述蒸汽的流动方向的曲率半径R2、所述下游侧弯曲面的曲率半径Rl和所述座圈部的平均曲率半径Rv相对于所述阀座部的曲率半径Rs，也可以形成R2< Rv < Rs < Rl 的关系。
[0017]根据本发明的第四方式，对于蒸汽阀而言，在从第一方式到第三方式中任意一项的蒸汽阀的所述座圈部中，相对于所述阀体的中心的所述抵碰部位的直径Ds和所述座圈部的终端部的直径Dout，也可以形成1.02 ( Dout/Ds ( 1.03的关系。
[0018]根据本发明的第五方式，对于蒸汽阀而言，在从第一方式到第四方式中任意一项的蒸汽阀的所述座圈部中，所述抵碰部位的直径Ds和所述座圈部的所述起始端部的直径Din，也可以形成Din/Ds彡0.75的关系。
[0019]根据本发明的第六方式，对于蒸汽阀而言，在从第一方式到第五方式中任意一项的蒸汽阀的所述座圈部中，所述抵碰部位的直径Ds与相对于所述阀座部位于所述流动方向上游侧的所述蒸汽流路的内径Dt，可以形成1.15 ( Ds/Dt ( 1.25的关系。
[0020]发明效果
[0021 ] 根据本发明的蒸汽阀，能够进一步降低噪声、振动。
【附图说明】
[0022]图1是显示蒸汽阀的整体结构的截面图。
[0023]图2是显示阀体的阀头部和阀座部的形状的放大截面图
[0024]图3是阀体的座圈部的放大截面图。
【具体实施方式】
[0025]下面，参照附图，对用于实施本发明的蒸汽阀的方式进行说明。
[0026]图1是显示蒸汽阀的整体结构的截面图。图2是显示阀体30的阀头部31和阀座部26的形状的放大截面图，图3是阀体30的座圈部35的放大截面图。
[0027]如图1所示，蒸汽阀10设置在发电设备等所具有的蒸汽涡轮的蒸汽管路上。蒸汽阀10主要包括外壳20、阀体30和阀轴40。
[0028]外壳20具备阀室21、流入口 22和流出口 23、以及开口部24。
[0029]阀室21在内部收容有阀体30。流入口 22和流出口 23与阀室21连通。开口部24隔着阀室21与流入口 22相对。
[0030]如图1所示的箭头那样，蒸汽从流入口 22流入并从流出口 23流出。
[0031]阀室21的内周面21a呈大体凹球面状。阀体30以在阀室21内可沿一个方向往返移动的方式设置。
[0032]流入口 22形成为截面圆形。流入口 22的内径比阀室21的内径小。流入口 22与未示出的蒸汽配管等连接。从流入口 22到阀室21的内周面21a形成阀座部26。阀座部26朝向蒸汽流动方向的下游，其内径(截面面积)逐渐增大。阀座部26具有朝向阀室21的内侧呈凸状的弯曲面(阀座侧凸曲面)26a。
[0033]相对于连接流入口 22和开口部24的方向朝向侧方开口形成流出口 23。流出口23形成为内径小于阀室21的内径。该流出口 23与未示出的蒸汽配管连接。
[0034]这样，在外壳20内形成从流入口 22经由阀室21连续到流出口 23的蒸汽流路29。
[0035]在开口部24安装有保持部件25。保持部件25封闭开口部24并保持阀体30。保持部件25具备:基座部25a ;阀轴插通孔25b ;阀轴保持筒25c ;和阀体保持筒25d。
[0036]基座部25a封闭开口部24。阀轴插通孔25b形成在基座部25a的中央部。阀轴保持筒25c设置在阀轴插通孔25b的外周侧并且形成为从基座部25a向流入口 22延伸的圆筒状。阀体保持筒25d设置在阀轴保持筒25c的外周侧并形成为从基座部25a向流入口22延伸的圆筒状。
[0037]阀体30具备阀头部31和裙部32。阀头部31以可封闭阀座部26的方式设置。裙部32从阀头部31的外周部朝向开口部24侧延伸。裙部32形成为插入到保持部件25的阀体保持筒25d内的圆筒状。
[0038]阀轴40的前端部40a固定在阀头部31的中央部。该阀轴40沿连接流入口 22和开口部24的方向具有轴线。阀轴40插入到阀轴保持筒25c内。该阀轴40的后端部40b穿过保持部件25的阀轴插通孔25b而向蒸汽阀10的外部突出。阀轴40的后端部40b与未示出的促动器连接。通过该促动器能够使阀轴40沿其轴线方向移动。通过由促动器实现的阀轴40的移动，阀体30在蒸汽流路29内朝向接近或远离阀座部26的方向相对移动。
[0039]阀体30能够在全闭状态、微开状态和打开状态之间切换。此处，全闭状态是使阀头部31的外周部的座圈部35与阀座部26抵碰而封闭阀座部26的状态。微开状态是阀头部31从阀座部26向开口部24侧移动而在阀座部26和座圈部35之间形成环状流路的状态。打开状态是阀头部31从微开状态进一步向开口部24侧移动的状态。
[0040]在阀体30形成为微开状态或打开状态的情况下，从蒸汽阀10的流入口 22穿过环状的流路导入到阀室21内的蒸汽穿过流出口 23而从阀室21流出，并被供给至配置在蒸汽阀10的后段的蒸汽涡轮等(未示出)。
[0041]这样，蒸汽阀10对应于阀体30从全闭状态的移动量(提升量)，使环状流路的截面面积增减，从而能够适当地调整蒸汽流量。
[0042]接着，对上述本实施方式的蒸汽阀10的阀头部31的形状进行说明。
[0043]如图2、图3所示，阀头部31在面向流入口 22侧(蒸汽的流动方向上游侧)具备凹部33。凹部33在其外周部具有锥面33a，该锥面33a随着远离流入口 22侧而内径逐渐缩小。
[0044]在阀头部31上，在锥面33a的外周边缘部33b的外周侧形成有座圈部35。座圈部35在与阀座部26相对的部位，从蒸汽的流动方向上游侧朝向下游侧而外径逐渐扩大。在阀头部31上，与座圈部35的外周侧端部(终端部)35a相连而在蒸汽的流动方向下游侧形成伞状部38。伞状部38与座圈部35大体垂直，随着远离流入口 22侧而其外径逐渐缩小。与该伞状部38的内周侧端部38a相连而形成扩径部39。扩径部39随着远离流入口 22侧而其外径逐渐扩大，直到成为与座圈部35的外周侧端部35a相同的外径。
[0045]此处，座圈部35具有朝向阀座部26侧而成为凸状的弯曲面(座圈侧凸曲面)35b。弯曲面35b具有曲率半径不同的上游侧弯曲面36和下游侧弯曲面37。在弯曲面35b上，在内周侧端部(起始端部)35c和外周侧端部35a之间的规定位置处设有中间部35d。
[0046]上游侧弯曲面36是从内周侧端部35c到中间部35d的曲面。以曲率半径R2形成该上游侧弯曲面36的沿蒸汽的流动方向的截面。下游侧弯曲面37是从中间部35d到外周侧端部35a的曲面。以曲率半径Rl形成该下游侧弯曲面37的沿蒸汽的流动方向的截面。
[0047]在座圈部35上，在下游侧弯曲面37的范围内设定与阀座部26抵碰的抵碰部位35s0
[0048]当蒸汽阀采用了座圈部的弯曲面的曲率半径小于阀座部的曲率半径的结构时，成为蒸汽从阀座部沿阀室的内周面稳定流动的环状流(环状流动)。由于在环状流中蒸汽流的紊乱未直接向阀体传递，所以降低了自激振动、噪声的产生。但是，由于结构是座圈部的弯曲面的曲率半径小于阀座部的曲率半径，所以在全闭状态时在座圈部中赫兹表面压力(应力)变大，在座圈部中可能会产生裂纹。
[0049]此处，在本实施方式的蒸汽阀10中，形成为能够进一步降低产