CN108799619B - 提升式阀门的导流结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种针对含有多个出口管道的提升式阀门的导流结构，包括阀碟、排汽管、以及多块导流隔板；阀碟呈平底凹口形，阀碟和排汽管上下同轴布置，并且阀碟的下端与排汽管的上端形成封挡配合；阀碟和排汽管的封挡配合处构成提升式阀门的喉部，所有导流隔板以排汽管轴线为中心呈辐射状均布在所述喉部，并且将属于喉部下游的排汽管内腔均等分隔成上下贯通的多个排汽通道。本发明能够阻隔阀门喉部出口回旋汽流在提升式阀门的喉部出口处、以阀碟轴线为中心作圆周运动，从而能够抑制蒸汽在提升式阀门的多个出口管道中形成低频纵波，避免在下游通道内形成激振力。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机技术，特别是涉及一种提升式阀门的导流结构。
背景技术
阀门结构的研究在汽轮机领域有非常重要的意义。了解并掌握阀门内流体流动的内部结构可以指导、改进阀门的气动性能，并对提高阀门的整体性能有重要影响。此外，了解阀门内流场结构，可以清楚掌握阀门出口流体的流动状态可能对下游产生的影响，对流体流动控制具有重要意义。
如图1所示，提升式阀门包括蝶阀1和排汽管2，提升式阀门在小开度时，流体通过阀门喉部后一般贴近排汽管2的内周壁往下游流动，因而在阀门喉部会形成环形回流区3，即靠近排汽管内周壁的蒸汽向下流动，位于排汽管中心的蒸汽向上流动。此外，附着在排汽管内周壁的高速射流的尾部由于流动不稳定性会形成频率极高的脉动，但是高频率脉动的能量较低，一般在排汽管下游较短距离内就耗散掉。当提升式阀门的开度和压比在一些范围内时，环形回流区3无法保持稳定，就会形成不对称的回流结构，例如，如图2所示，右侧的环形回流区3压制了左侧的环形回流区3，使得环形回流区3的范围扩大到阀碟1的凹口腔内部，此时该回流结构由于周向不稳定，会沿排汽管周向形成低频圆周运动，导致质量流量在排汽管周向分布不均匀，截面流体质心偏离排气管轴线并作圆周运动，因此，在排汽管内形成的旋流不同于一般旋流，其气动参数的分布在周向是不均匀的。
一般情况下，上述回流结构不会产生不利影响，但当提升式阀门的下游连接三通部件或者其他多通道的分流部件、且主流沿排汽管周向作圆周运动时，主流会逐个流入各个分流管道，各分流管道一会儿有主流流入，一会儿没有主流流入，导致同一个分流管道内流体形成疏密波，即纵波(一般为低频)，且各分流管道内形成的低频纵波频率相同且相位不同，该低频纵波可能对下游部件形成低频的激振力，若激振力的频率与部件的固有频率耦合，则可引发共振；当各分流管道汇流时，各分流管道内的纵波还可叠加形成更强的激振力，严重威胁提升式阀门的下游部件的运行安全。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种提升式阀门的导流结构，能够阻隔蒸汽在提升式阀门的喉部、沿排汽管周向作圆周运动，从而能够抑制蒸汽形成周向旋流。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种提升式阀门的导流结构，包括阀碟、排汽管、以及多块导流隔板；阀碟呈平底凹口形，阀碟和排汽管上下同轴布置，并且阀碟的下端与排汽管的上端形成封挡配合；阀碟和排汽管的封挡配合处构成提升式阀门的喉部，所有导流隔板以排汽管轴线为中心呈辐射状均布在所述喉部，并且将属于喉部下游的排汽管内腔均等分隔成上下贯通的多个排汽通道。
优选地，每块所述导流隔板上下分为悬空段和分隔段，分隔段沿排汽管径向的外侧边与排汽管的内周壁相连，悬空段向上伸入至阀碟的凹口腔内，并且悬空段沿排汽管径向的外侧边不碰触所述凹口腔的内周壁。
优选地，所述排汽管的内径为D1，分隔段沿排汽管轴向上的长度为L1，D1≤L1≤2·D1。
优选地，所述凹口腔的内径为D2，悬空段的顶侧边的长度为d，d＝0.25·D2。
优选地，所述悬空段沿排汽管径向的外侧边为斜侧边，斜侧边与水平方向的夹角为θ，60度≤θ≤80度。
优选地，所述悬空段沿排汽管径向的外侧边与凹口腔的内周壁的最短间距为δ，2mm≤δ≤5mm。
优选地，所述导流隔板的厚度为σ，1mm≤σ≤3mm。
优选地，所述导流隔板的数量为三块，相邻导流隔板的夹角为120度。
优选地，所述导流隔板的数量为四块，相邻导流隔板的夹角为90度。
优选地，所述导流隔板的数量为N块，5≤N≤10，相邻导流隔板的夹角为360/N度。
如上所述，本发明的提升式阀门的导流结构，具有以下有益效果：在本发明中，上述提升式阀门通过多块导流隔板，将属于喉部下游的排汽管内腔均等分隔成上下贯通的多个排汽通道，如此设置，即使提升式阀门在特殊工况下产生了不稳定的环形回流，也能将不稳定的环形回流限制在各个排汽通道内，阻隔阀门喉部出口回旋汽流在提升式阀门的喉部出口处、以阀碟轴线为中心作圆周运动，进而能够抑制形成周向旋流，从而能够抑制蒸汽在提升式阀门的多个出口管道中形成低频纵波，防止在下游通道内形成低频流体的激振力，消除威胁阀门下游部件安全运行的隐患。
附图说明
图1显示为现有技术中提升式阀门的第一示意图；
图2显示为现有技术中提升式阀门的第二示意图；
图3显示为本发明提升式阀门的导流结构的纵剖视图；
图4显示为图3的局部放大图；
图5显示为图4中A部分的放大图；
图6显示为本发明提升式阀门的导流结构的横剖视图；
图7显示为图6中B部分的放大图。
元件标号说明
1 阀碟
1a 凹口腔
2 排汽管
2a 排汽通道
3 回流区
4 导流隔板
4a 悬空段
4aa 斜侧边
4ab 顶侧边
4b 分隔段
4ba 分隔段沿排汽管径向的外侧边
5 喉部
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图3、图4、图6所示，本发明提供一种提升式阀门的导流结构，包括阀碟1、排汽管2、以及多块导流隔板4；阀碟1呈平底凹口形，阀碟1和排汽管2上下同轴布置，并且阀碟1的下端与排汽管2的上端形成封挡配合；阀碟1和排汽管2的封挡配合处构成提升式阀门的喉部5(图3中虚线框限定的区域)，所有导流隔板4以排汽管轴线为中心呈辐射状均布在上述喉部5，并且将属于喉部下游的排汽管内腔均等分隔成上下贯通的多个排汽通道2a。例如，上述导流隔板4的数量可以是两块，相邻导流隔板4的夹角为180度，并且将属于喉部下游的排汽管内腔均等分隔成上下贯通的两个排汽通道2a；上述导流隔板4的数量可以是三块，相邻导流隔板4的夹角为120度，并且将属于喉部下游的排汽管内腔均等分隔成上下贯通的三个排汽通道2a；上述导流隔板4还可以是其他数量。
在本发明中，上述提升式阀门通过多块导流隔板4，将属于喉部下游的排汽管内腔均等分隔成上下贯通的多个排汽通道2a，如此设置，即使提升式阀门在特殊工况下产生了不稳定的环形回流，也能将不稳定的环形回流限制在各个排汽通道内，阻隔阀门喉部出口回旋汽流在提升式阀门的喉部出口处、以阀碟轴线为中心作圆周运动，进而能够抑制形成周向旋流，从而能够抑制蒸汽在提升式阀门的多个出口管道中形成低频纵波，防止在下游通道内形成低频流体的激振力，消除威胁阀门下游部件安全运行的隐患。
由于环形回流区3(详见图2)从阀碟1的凹口腔入口处延展至排汽管2的喉部下游处，为了能够分别将凹口腔和排汽管内腔里的回流限制在对应的排汽通道内，每块上述导流隔板4上下分为悬空段4a和分隔段4b，分隔段沿排汽管径向的外侧边4ba与排汽管2的内周壁相连，悬空段4a向上伸入至阀碟1的凹口腔内。此外，悬空段沿排汽管径向的外侧边不碰触上述凹口腔1a的内周壁，这样导流隔板4不会干涉到阀碟1的上下运动。
上述排汽管2的内径为D1，分隔段沿排汽管轴向上的长度为L1，D1≤L1≤2·D1。经研究，距离喉部2·D1以下的排汽管内腔内不存在环形回流区3。因此，分隔段采用长度L1(D1≤L1≤2·D1)，这样既避免了周向旋流的产生，又减少了分隔段沿排汽管轴向上的长度。
上述凹口腔1a的内径为D2，悬空段的顶侧边4ab的长度为d，d＝0.25·D2，这样能够更加避免阀碟1的凹口腔内周向旋流的产生。
上述悬空段沿排汽管径向的外侧边为斜侧边4aa，斜侧边4aa与水平方向的夹角为θ，60度≤θ≤80度，这样能够更加避免阀碟1的凹口腔内周向旋流的产生。
如图5所示，上述悬空段沿排汽管径向的外侧边与凹口腔(1a)的内周壁的最短间距为δ，2mm≤δ≤5mm，这样既能够保证导流隔板4不会干涉阀碟1的上下运动，又能更加避免阀碟1的凹口腔内周向旋流的产生。
如图7所示，上述导流隔板4的厚度为σ，1mm≤σ≤3mm，这样既能保证导流隔板4的刚强度，又不会影响排汽管内蒸汽的流通量。
此外，上述悬空段沿排汽管轴向上的长度为L2，L2可以根据D1、d以及θ求得，即L2＝(0.5D1－d)tanθ。
上述导流隔板4的数量可以为三块，相邻导流隔板4的夹角为120度；如图6所示，上述导流隔板4的数量可以为四块，相邻导流隔板4的夹角为90度，四块导流隔板4一方面不会影响排汽管内的蒸汽流通量，另一方面能很好地将回流限制在四个排汽通道内；上述导流隔板4的数量也可以为N块，5≤N≤10，相邻导流隔板4的夹角为360/N度。
综上所述，本发明能够阻隔阀门喉部出口回旋汽流在提升式阀门的喉部出口处、以阀碟轴线为中心作圆周运动，进而能够抑制形成周向旋流。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种提升式阀门的导流结构，其特征在于：包括阀碟(1)、排汽管(2)、以及多块导流隔板(4)；阀碟(1)呈平底凹口形，阀碟(1)和排汽管(2)上下同轴布置，并且阀碟(1)的下端与排汽管(2)的上端形成封挡配合；阀碟(1)和排汽管(2)的封挡配合处构成提升式阀门的喉部(5)，所有导流隔板(4)以排汽管轴线为中心呈辐射状均布在所述喉部(5)，并且将属于喉部下游的排汽管内腔均等分隔成上下贯通的多个排汽通道(2a)；每块所述导流隔板(4)上下分为悬空段(4a)和分隔段(4b)，分隔段沿排汽管径向的外侧边(4ba)与排汽管(2)的内周壁相连，悬空段(4a)向上伸入至阀碟(1)的凹口腔内，并且悬空段沿排汽管径向的外侧边不碰触所述凹口腔(1a)的内周壁。
2.根据权利要求1所述的提升式阀门的导流结构，其特征在于：所述排汽管(2)的内径为D1，分隔段沿排汽管轴向上的长度为L1，D1≤L1≤2·D1。
3.根据权利要求1所述的提升式阀门的导流结构，其特征在于：所述凹口腔(1a)的内径为D2，悬空段的顶侧边(4ab)的长度为d，d＝0.25·D2。
4.根据权利要求3所述的提升式阀门的导流结构，其特征在于：所述悬空段沿排汽管径向的外侧边为斜侧边(4aa)，斜侧边(4aa)与水平方向的夹角为θ，60度≤θ≤80度。
5.根据权利要求1所述的提升式阀门的导流结构，其特征在于：所述悬空段沿排汽管径向的外侧边与凹口腔(1a)的内周壁的最短间距为δ，2mm≤δ≤5mm。
6.根据权利要求1所述的提升式阀门的导流结构，其特征在于：所述导流隔板(4)的厚度为σ，1mm≤σ≤3mm。
7.根据权利要求1所述的提升式阀门的导流结构，其特征在于：所述导流隔板(4)的数量为三块，相邻导流隔板(4)的夹角为120度。
8.根据权利要求1所述的提升式阀门的导流结构，其特征在于：所述导流隔板(4)的数量为四块，相邻导流隔板(4)的夹角为90度。
9.根据权利要求1所述的提升式阀门的导流结构，其特征在于：所述导流隔板(4)的数量为N块，5≤N≤10，相邻导流隔板(4)的夹角为360/N度。
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