專利名稱：高溫蒸汽閥的制作方法
高溫蒸汽閥技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明大體上涉及具有致動(dòng)器的高溫蒸汽閥，并且具體地涉及用于限制這種致動(dòng)器的熱暴露的裝置。
為了說(shuō)明的目的，術(shù)語(yǔ)“高溫”應(yīng)該理解為意味著高于650攝氏度的溫度。
技術(shù)背景
由于需要高效改進(jìn)蒸汽輪機(jī)，所以存在增加蒸汽輪機(jī)的運(yùn)行溫度的需求。然而，更高的溫度造成了新的材料要求。例如，在溫度超過(guò)650攝氏度時(shí)，適合用于最大610度的常用的耐熱12-Cr鋼合金不再適合使用。在這種情況中，通常需要更合適的但更昂貴的鎳合金。
專門的材料考慮不僅針對(duì)閥體還針對(duì)閥致動(dòng)器。然而，由于致動(dòng)器的內(nèi)部工作，所以高溫所造成的問(wèn)題通常無(wú)法僅僅通過(guò)材料選擇而得到解決。實(shí)際上，需要限制致動(dòng)器的熱暴露的裝置。
實(shí)現(xiàn)該需求的一種措施是冷卻閥殼體，從而過(guò)多的熱量不會(huì)傳遞至致動(dòng)器。專利公開文獻(xiàn)US7481058B2公開了一種這樣的冷卻結(jié)構(gòu)，在其中，閥殼體設(shè)有冷卻端口以及使得冷卻媒介通過(guò)這些端口的裝置。這種結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的并且進(jìn)一步需要冷卻媒介的構(gòu)造與供應(yīng)。
另一種方案是在閥殼體與致動(dòng)器之間設(shè)置由高耐熱強(qiáng)度材料制成的間隔件。具有高耐熱強(qiáng)度意味著連接器間隔件能夠忍受從閥殼體傳導(dǎo)的熱能，同時(shí)該間隔件的長(zhǎng)度使得以對(duì)流的方式消散一部分熱量，因而在殼體與致動(dòng)器之間造成溫度梯度。通過(guò)構(gòu)造間隔件的長(zhǎng)度，能夠產(chǎn)生足夠大的溫度梯度，這確保了致動(dòng)器并不暴露于過(guò)高的溫度。然而，在提供溫度梯度時(shí)，間隔件必須被構(gòu)造成承受閥殼體的高溫。對(duì)于高蒸汽溫度工作中的閥而言， 通常這意味著間隔件必須由昂貴的鎳合金制成。
因此，存在提供替代的簡(jiǎn)單成本高效的解決方案，其克服蒸汽閥致動(dòng)器在大約650 攝氏度蒸汽場(chǎng)所內(nèi)安置時(shí)的過(guò)大熱暴露的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
公開了一種蒸汽閥，其提供了一種替代的措施，以克服蒸發(fā)器致動(dòng)器在高溫蒸汽工作環(huán)境中對(duì)流熱暴露的問(wèn)題。
本發(fā)明的實(shí)施例試圖通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)方案解決該技術(shù)問(wèn)題。有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出。
該說(shuō)明書的一個(gè)方面是基于在致動(dòng)器與殼體之間提供具有分級(jí)的溫阻的高溫蒸汽閥的基本思路。
根據(jù)一個(gè)方面，提供有一種高溫蒸汽閥，其包括殼體、用于操作閥的致動(dòng)器以及連接器，該連接器一端鄰近殼體固定且第二端固定至致動(dòng)器。連接器具有第一間隔件和第二間隔件，每個(gè)間隔件具有第一和第二遠(yuǎn)端。第一間隔件的第一端鄰近殼體被固定并且第二端鄰近第二間隔件被固定。第二間隔件的第二端然后鄰近致動(dòng)器被固定。第二間隔件由與第一間隔件相比耐熱強(qiáng)度低的材料制成。
大體上，第一間隔件長(zhǎng)度被構(gòu)造成確保，在閥操作過(guò)程中，第二間隔件不暴露于超過(guò)其耐熱強(qiáng)度的溫度，而同時(shí)被構(gòu)造成足夠的短以最小化耐熱強(qiáng)度材料的使用。
在另一方面，第一間隔件包括多個(gè)彼此相互隔離開的隔塊，從而在它們之間產(chǎn)生氣隙。該氣隙降低了從殼體傳遞至第一間隔件的熱能。各間隔件還可以包括表面不規(guī)則部， 該表面不規(guī)則部被構(gòu)造成增加表面面積，從而增加間隔件的對(duì)流熱損失并因而沿間隔件的延伸長(zhǎng)度增加熱學(xué)梯度。以這樣的方式，能夠提供具有更低材料重量的更短的間隔件。
在一個(gè)方面，螺紋裝置相應(yīng)地將第一間隔件固定至第二間隔件并將第一間隔件固定至殼體。同一螺紋裝置能夠用于將第一間隔件、第二間隔件和殼體固定在一起。螺紋裝置提供了釬焊的替代方案，克服了將不同金屬釬焊在一起的問(wèn)題。
在一個(gè)方面，大體上由陶瓷或具有低導(dǎo)熱率金屬制成的絕熱構(gòu)件位于第一間隔件與殼體之間。
為了減少熱流，第一間隔件針對(duì)殼體的凸緣、第一間隔件針對(duì)第二間隔件的凸緣或第二間隔件針對(duì)致動(dòng)器的凸緣可以包括位于分開平面內(nèi)的凹槽，以進(jìn)一步降低熱流。
通過(guò)以下說(shuō)明、結(jié)合附圖將清楚本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中示意性示出了所公開的本發(fā)明的實(shí)施例。


例如，本發(fā)明的實(shí)施例參照附圖以下被更加全面地說(shuō)明，其中
圖1是根據(jù)示意性實(shí)施例的高溫蒸汽閥的透視圖2是根據(jù)示意性實(shí)施例的高溫蒸汽閥的透視圖3是圖1或2的閥的連接器的放大圖，示出了連接器的示意性連接結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)；
圖4是圖1或2的閥的連接器的放大圖，示出了連接器的另一示意性連接結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)；
圖5是圖1或2的閥的連接器的間隔件的放大圖，示出了示意性絕熱間隔件；并且
圖6和7是示意性實(shí)施例的間隔件的各部分的示意圖，示出了該部分的面特征。
具體實(shí)施方式
在以下說(shuō)明中，出于說(shuō)明的目的，提供了多個(gè)具體細(xì)節(jié)，以完全理解示意性實(shí)施例。然而，應(yīng)該清楚的是各實(shí)施例能夠沒有這些具體細(xì)節(jié)地被實(shí)現(xiàn)。
在上下文中，“耐熱強(qiáng)度”指的是限定材料在不斷裂的情況下能夠承受拉伸負(fù)載的最大應(yīng)力的術(shù)語(yǔ)。否則的話，該術(shù)語(yǔ)在現(xiàn)有技術(shù)中被稱為“抗拉強(qiáng)度”。
圖1和2示出了高溫蒸汽閥5，其具有殼體10、用于操作閥5的致動(dòng)器20 ；以及在殼體10與致動(dòng)器20之間延伸的連接器30。在如圖1和2所示的示意性實(shí)施例中，連接器 30包括至少兩個(gè)獨(dú)立的間隔件35、40 其中，第一間隔件35具有較高的耐熱強(qiáng)度且靠近殼體10被固定；并且第二間隔件40具有較低的耐熱強(qiáng)度且靠近第一間隔件35和致動(dòng)器20 被固定，從而該第二間隔件位于第一間隔件35與致動(dòng)器20之間。
以這種結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行的過(guò)程中，由于對(duì)流而熱量損失至周圍環(huán)境，所以產(chǎn)生貫穿間隔件35、40的延伸長(zhǎng)度的自然溫度梯度。在該實(shí)施例中，第一間隔件35由于其鄰近殼體 10并因此暴露至殼體10的高溫所以由與殼體10相同的材料制成。然而，由于貫穿第二間隔件40的溫度梯度，所以該第二間隔件大體上由耐熱強(qiáng)度比第一間隔件35低的材料制成。 該材料例如是不銹鋼而非鎳合金。沿第二間隔件40的延伸長(zhǎng)度的進(jìn)一步的熱損失還導(dǎo)致了第二間隔件40的遠(yuǎn)端處的溫度降低。在示意性實(shí)施例中，第二間隔件40的長(zhǎng)度考慮到該溫度梯度而被構(gòu)造成確保致動(dòng)器20不暴露于過(guò)高的溫度。
如圖4所示，在示意性實(shí)施例中，第二間隔件40具有在第一遠(yuǎn)端和第二遠(yuǎn)端之間橫跨的延伸部分46，每個(gè)遠(yuǎn)端分別具有面42，第一端的面42鄰近第一間隔件35的第二端被固定，并且第二端的面42鄰近致動(dòng)器20被固定。在示意性實(shí)施例中，第二間隔件40的一個(gè)或兩個(gè)面42包括凹槽45，如圖6和7所示，所述凹槽能夠沿徑向形成為徑向凹槽、沿周向形成為周向凹槽或沿任何其它方向形成為沿這兩個(gè)邊界方向之間的方向的凹槽。凹槽 45的目的在于限制第一間隔件與第二間隔件40之間的表面接觸，因而降低對(duì)流傳熱速度。
通過(guò)在殼體10與致動(dòng)器20之間沿連接器的延伸長(zhǎng)度使得連接器30分段，能夠降低制造部件所需的過(guò)高耐熱強(qiáng)度材料的量。
為了確保自第一間隔件35以及第二間隔件40的足夠的對(duì)流熱損失并因而確保運(yùn)行中第二間隔件40和致動(dòng)器20的耐熱強(qiáng)度不被超過(guò)，在限定第一間隔件35的最小延伸長(zhǎng)度時(shí)涉及多種因素。這些因素包括但不限于殼體10的溫度、第一間隔件35的每延伸長(zhǎng)度的表面面積、間隔件35、40的材料的導(dǎo)熱率、環(huán)境溫度以及能夠限制對(duì)流熱損失的任何絕熱或其它裝置的出現(xiàn)。
在如圖1所示的示意性實(shí)施例中，第一間隔件35是一體中空?qǐng)A柱形間隔件。在上下文中，“一體”意味著“整體制成”。
在如圖2所示的另一示意性實(shí)施例中，第一間隔件35包括多個(gè)彼此相互隔開的隔塊36，從而在它們之間產(chǎn)生氣隙。由此，第一間隔件35與殼體10之間的接觸表面能夠被減少，因而減少了提供給第一間隔件35的總傳導(dǎo)的熱能。另外，由于隔塊36是單獨(dú)的隔塊，所以第一間隔件35的表面面積與體積之比被增加，這是由于增加第一間隔件35的對(duì)流損失而導(dǎo)致了更陡峭的溫度梯度，因而使得第一間隔件35縮短。所有這些因素結(jié)合，以減少必須用于形成屏蔽致動(dòng)器20所需的第一間隔件35的潛在更昂貴的高耐熱強(qiáng)度的材料的量。
在另一示意性實(shí)施例中，如圖5所示，第二間隔件40包括位于延伸部分46內(nèi)的開口 47。開口的目的在于降低第二間隔件40的熱流通。
在另一示意性實(shí)施例中，第一間隔件35設(shè)有增加表面面積的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)包括表面粗糙部、表面凹槽、和/或已知的增加間隔件的表面面積的表面結(jié)構(gòu)。
在示意性實(shí)施例中，殼體10和第一間隔件35由相同的材料制成，從而確保所有結(jié)構(gòu)都能夠承受相同的熱學(xué)應(yīng)力。
圖3示出了不同的示意性實(shí)施例，其中，螺紋裝置38相應(yīng)地被用于將第一間隔件 35固定至第二間隔件40并將第一間隔件35固定至殼體10。在示意性實(shí)施例中，如圖2所示，螺紋裝置38被用于將第一間隔件35和第二間隔件40固定在一起并將第一間隔件35和殼體10固定在一起。在另一示意性實(shí)施例中，如圖4所示，螺紋裝置38將第一間隔件35、 第二間隔件40和殼體10固定在一起。
在該申請(qǐng)文件中，“用于固定”和“固定”意味著將兩個(gè)部件或間隔件穩(wěn)固地相對(duì)定位?！肮潭ā笨梢园▽?shí)際接觸或可以包括不實(shí)際接觸。
在未示出的示意性實(shí)施例中，釬焊與螺紋裝置38的結(jié)合將諸如殼體10和致動(dòng)器 20和連接器30的間隔件35、40的不同部件連接在一起。
盡管在某些情況中釬焊能夠用于連接諸如殼體10和致動(dòng)器20以及間隔件35、40 的部件，但是不能夠或至少很難通過(guò)釬焊將其相連(由于它們的不同的成分)。如圖3和4 所示的示意性實(shí)施例因此提供了替代的連接措施。
在另一未示出的示意性實(shí)施例中，通過(guò)粉末冶金學(xué)與流體靜壓成形的結(jié)合而實(shí)現(xiàn)間隔件35、40的相互固定。例如，間隔件35、40的粉末材料被安置在一共用的模具內(nèi)，此后， 它們被流體靜壓成形。該壓成形將粉末材料的溫度增加至間隔件35、40被鑄造并鍛造在一起的點(diǎn)。在該示意性實(shí)施例中，間隔件35、40的不同材料之間的界面限定了它們之間的邊界。
圖5示出了示意性實(shí)施例，其中，絕熱構(gòu)件39位于第一間隔件35與殼體10之間。 這些絕熱構(gòu)件39限制第一間隔件35的熱量對(duì)流，因而有利地影響了間隔件35的所需的延伸長(zhǎng)度，即使得間隔件更短。在示意性實(shí)施例中，絕熱構(gòu)件39由陶瓷制成，這是由于陶瓷的優(yōu)異的絕熱特性。然而，由于陶瓷無(wú)法釬焊至金屬，所以陶瓷部件通過(guò)螺紋裝置38被裝配。
在未示出的示意性實(shí)施例中，附加的或可選的絕熱構(gòu)件39位于第一間隔件35與第二間隔件40之間。
在另一未示出的示意性實(shí)施例中，附加的或可選的絕熱構(gòu)件39位于第二間隔件 40與致動(dòng)器20之間。
盡管已經(jīng)以針對(duì)最實(shí)際的示意性實(shí)施例可想到的方式示出并說(shuō)明了本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以以其它具體的形式被實(shí)施。因此，所公開的實(shí)施例被認(rèn)為是示意性且非限制性的。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書而非前述說(shuō)明體現(xiàn)，并且符合本發(fā)明的含義和范圍以及等價(jià)物的所有改變而將涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
附圖標(biāo)記列表
5 閥
10 殼體
20 致動(dòng)器
30 連接器
35 第一間隔件
36 隔塊
38 螺紋裝置
39 絕熱構(gòu)件
40 第二間隔件
42 面
45 凹槽
46 延伸部分
47 開口
權(quán)利要求
1.一種高溫蒸汽閥(5)，其包括殼體(10)；連接器(30)，其鄰近所述殼體(10)被固定；以及致動(dòng)器(20)，其鄰近所述連接器(30)被固定，以便操作所述閥(5)，所述閥(5)的特征在于，所述連接器(30)包括第一間隔件(35)，其具有第一遠(yuǎn)端和第二遠(yuǎn)端，所述第一遠(yuǎn)端鄰近所述殼體(10)被固定；以及第二間隔件(40)，其具有延伸部分(46)，該延伸部分在分別具有面0 的第一與第二遠(yuǎn)端之間跨接，所述第一端的面0 鄰近所述第一間隔件(3 的第二端被固定，并且所述第二端的面0 鄰近所述致動(dòng)器00)被固定，所述第二間隔件GO)由與所述第一間隔件(3 相比耐熱強(qiáng)度低的材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥(5)，其特征在于，所述第一間隔件(3 包括多個(gè)隔塊 (36)，它們彼此間隔開以在它們之間產(chǎn)生氣隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥(5)，其特征在于，所述第一間隔件(35)為一體中空?qǐng)A柱形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的閥(5)，其特征在于，所述第一連接件(3 的第一端與第二端之間的長(zhǎng)度設(shè)置成，在操作中，由于所述第一間隔件(3 的對(duì)流熱損失，所述第二間隔件GO)并不超過(guò)其耐熱強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的閥(5)，其特征在于，所述第二間隔件00)的面02) 包括表面不規(guī)則部，該表面不規(guī)則部被構(gòu)造成增加表面的表面積，從而增加對(duì)流熱損失。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥(5)，其特征在于，所述表面不規(guī)則部包括多個(gè)徑向凹槽 (45)和/或周向凹槽(45)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥(5)，其特征在于，所述延伸部分06)包括用于減少所述第二間隔件GO)的熱流通的開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的閥(5)，其特征在于，螺紋裝置(38)相應(yīng)地將所述第一間隔件(3 固定至所述第二間隔件GO)并將所述第一間隔件(3 固定至所述殼體 (10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥(5)，其特征在于，每個(gè)螺紋裝置(38)相應(yīng)地延伸穿過(guò)所述第一間隔件(35)、所述第二間隔件00)和所述殼體(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一所述的閥(5)，其特征在于，所述殼體(10)和所述第一間隔件(35)由相同的材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一所述的閥(5)，其特征在于，所述第二間隔件00)由不銹鋼制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任一所述的閥(5)，其特征在于，絕熱構(gòu)件(39)位于所述第一間隔件(35)與所述殼體(10)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閥(5)，其特征在于，所述絕熱構(gòu)件(39)由陶瓷制成。
全文摘要
公開了一種高溫致動(dòng)的蒸汽閥(5)，其具有在閥的殼體(10)與其致動(dòng)器(20)之間延伸的連接器(30)。連接器(30)包括兩個(gè)間隔件(35、40)，其由具有不同耐熱強(qiáng)度的材料制成，第一間隔件(35)鄰近殼體(10)被固定并具有比第二間隔件(40)更高的耐熱強(qiáng)度，該第二間隔件鄰近致動(dòng)器(20)被固定。
文檔編號(hào)F16K51/00GK102537513SQ201110443699
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者F·祖特爾, M·賴格爾 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司