本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)氣態(tài)的體積流，尤其蒸汽體積流的調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥具有閥殼體、閥座和可相對于閥座沿著移動軸線移動的閥節(jié)流元件，其中閥殼體構(gòu)成閥座，并且其中可移動的閥節(jié)流元件具有與閥座相互作用的節(jié)流棱邊區(qū)域。

此外，本發(fā)明涉及一種渦輪機，尤其蒸汽輪機，所述渦輪機具有多個閥裝置。

背景技術(shù)：

這種調(diào)節(jié)閥尤其在蒸汽輪機上是已知的。如果這類調(diào)節(jié)閥例如在節(jié)流的運行狀態(tài)中，即在調(diào)節(jié)閥的不完全打開或關(guān)閉的運行狀態(tài)中運行，那么在調(diào)節(jié)閥的流動內(nèi)部空間中幾乎始終產(chǎn)生特征性的流譜，所述流譜基本上特征在于構(gòu)成具有如下流動速度的附壁射流區(qū)域，所述流動速度明顯高于體積流的核心流區(qū)域的流動速度。

就此而言，不同的流動速度造成在穿流調(diào)節(jié)閥的體積流的附壁射流區(qū)域和所述體積流的具有通常不可忽略的大的速度梯度的核心流區(qū)域之間的剪切層。

從這種調(diào)節(jié)閥處的流動特性的實驗的和數(shù)字的研究中已知的是，在剪切層中能夠出現(xiàn)流動不穩(wěn)定性，所述流動不穩(wěn)定性能夠造成調(diào)節(jié)閥的流動空間中的臨界的共振效應。由此，在最差的情況下，能夠出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的一種不期望的激勵，所述激勵能夠造成所述調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的損壞。

為了消除所述共振效應，已知的是，在閥座的區(qū)域中在閥殼體上設(shè)有流體整流器，所述流體整流器能夠有助于正面影響剪切層。當然，呈流體整流器的形式的這種裝入件幾乎總是引起明顯的流動損耗，由此降低渦輪機的或蒸汽輪機的總功率。

在us5,150,736中公開了一種閥，所述閥具有圓柱形的閥截止機構(gòu)和環(huán)形的閥座。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，改進這種調(diào)節(jié)閥。

所述目的通過獨立權(quán)利要求1和10的特征來實現(xiàn)。

所述目的由一種用于調(diào)節(jié)氣態(tài)的體積流，尤其蒸汽體積流的調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)，所述調(diào)節(jié)閥具有閥殼體、閥座和可相對于閥座沿著移動軸線移動的閥節(jié)流元件，其中閥殼體構(gòu)成閥座，并且其中可移動的閥節(jié)流元件具有與閥座相互作用的節(jié)流棱邊區(qū)域，其中調(diào)節(jié)閥具有多個與節(jié)流棱邊區(qū)域相互作用的體積流渦流元件，所述體積流渦流元件避免或至少減少在氣態(tài)的體積流的附壁射流區(qū)域和氣態(tài)的體積流的核心流區(qū)域之間的剪切層中的剪切層不穩(wěn)定性。

通過與節(jié)流棱邊區(qū)域相互作用的體積流渦流元件，在氣態(tài)的體積流的附壁射流區(qū)域和氣態(tài)的體積流的核心流區(qū)域之間的剪切層能夠如下被控制或正面影響，減小或避免在氣態(tài)的體積流的剪切層的區(qū)域中的臨界的不穩(wěn)定性。

尤其地，剪切層在此明顯更好地混合。

由此，能夠在結(jié)構(gòu)上非常簡單地避免或至少減弱在調(diào)節(jié)閥上的不期望的共振效應，使得尤其能夠防止調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的損壞。

當體積流渦流元件沿環(huán)周方向至少部分地不同長度地構(gòu)成時，能夠進一步改進剪切層的混合。

當前的調(diào)節(jié)閥能夠在構(gòu)造上非常不同地構(gòu)成，只要其能夠用于截止或至少部分地節(jié)流氣態(tài)的體積流。

在蒸汽輪機上的優(yōu)選的使用范圍方面提出，氣態(tài)的體積流是蒸汽體積流。

因此，本發(fā)明的目的也由一種渦輪機，尤其蒸汽輪機來實現(xiàn)，所述渦輪機具有多個閥裝置，其中所述閥裝置中的至少一個閥裝置包括根據(jù)在此描述的特征中的一個特征的調(diào)節(jié)閥。

有利地，當至少渦輪機的或蒸汽輪機的相關(guān)的閥裝置具有在本發(fā)明的范圍中構(gòu)成的調(diào)節(jié)閥時，明顯提高渦輪機，尤其蒸汽輪機的效率。

在氣態(tài)的體積流中用作為干擾體的體積流渦流元件在此例如能夠——沿流動方向觀察——在節(jié)流棱邊區(qū)域之前不遠處設(shè)置在閥殼體上。

為了將調(diào)節(jié)閥中的流動損耗保持得盡可能小，所述體積流渦流元件的超出閥殼體內(nèi)側(cè)的高度應盡可能小地構(gòu)成。

因為臨界的剪切層基本上僅在調(diào)節(jié)閥的節(jié)流的運行狀態(tài)中表現(xiàn)，所以體積流渦流元件的高度限制對其效果不產(chǎn)生影響或僅產(chǎn)生可忽略的影響。

此外，能夠?qū)⒄{(diào)節(jié)閥上的壓力損耗保持在可接受的或可忽略的范圍中。

如果體積流渦流元件同心地環(huán)繞移動軸線且相對節(jié)流棱邊區(qū)域設(shè)置在閥殼體上，剪切層能夠在四周尤其有效地被控制。渦流元件也能夠不對稱地沿環(huán)周方向設(shè)置。

附加地或替選地，有利的是，體積流渦流元件同心地環(huán)繞移動軸線設(shè)置在可移動的閥節(jié)流元件的節(jié)流棱邊區(qū)域上。借助直接集成在節(jié)流棱邊區(qū)域中的體積流渦流元件也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的有利的效果。

要理解的是，體積流渦流元件能夠近似任意地同心地環(huán)繞移動軸線設(shè)置，尤其均勻地分布。在此，體積流渦流元件是否設(shè)置在閥座或節(jié)流棱邊區(qū)域上不重要。

當可移動的閥節(jié)流元件的節(jié)流棱邊區(qū)域在朝向閥座的一側(cè)上不對稱地構(gòu)成時，能夠尤其好地表現(xiàn)出關(guān)于剪切層的效果，尤其剪切層的混合。

就此而言有利的是，可移動的閥節(jié)流元件的節(jié)流棱邊區(qū)域在其環(huán)周方向上不對稱地構(gòu)成。由此，也能夠非常好地影響剪切層的混合。

通過改變節(jié)流棱邊區(qū)域的幾何形狀，能夠?qū)崿F(xiàn)剪切層的正面的影響，尤其改進的混合。

要理解的是，體積流渦流元件能夠非常不同地實現(xiàn)。

當可移動的閥節(jié)流元件的節(jié)流棱邊區(qū)域具有材料凹部和/或材料接片時，其在結(jié)構(gòu)上能夠非常簡單地實現(xiàn)。

當材料凹部和/或材料接片朝向閥座時，所述材料凹部和/或材料堆積部能夠尤其好地特別在調(diào)節(jié)閥的節(jié)流狀態(tài)中起作用。

當材料凹部和/或材料接片沿節(jié)流棱邊區(qū)域的環(huán)周方向不均勻分布地設(shè)置在閥節(jié)流元件上，能夠尤其好地表現(xiàn)出關(guān)于剪切層的效果。

當材料凹部和/或材料接片沿環(huán)周方向至少部分不同長度地構(gòu)成時，能夠進一步改進剪切層的混合。

關(guān)于本發(fā)明的一個尤其有利的設(shè)計方案，可移動的閥節(jié)流元件的節(jié)流棱邊區(qū)域在朝向閥座的一側(cè)上能夠具有呈鋸齒狀的冠形。

冠形的鋸齒能夠通過沿環(huán)周方向伸展的材料凹部和材料接片之間的相互作用在結(jié)構(gòu)上簡單地實現(xiàn)。

就此而言，冠形能夠不對稱地或?qū)ΨQ地構(gòu)成，使得能夠存在均勻地或不均勻地構(gòu)成的冠形。

附圖說明

本發(fā)明的其他特征、效果和優(yōu)點根據(jù)所附的附圖和下面的描述來闡述，其中示例性地示出和描述調(diào)節(jié)閥和仍示例性示出的閥節(jié)流元件的不同構(gòu)成的節(jié)流棱邊區(qū)域。

在附圖中示出：

圖1示意地示出用于調(diào)節(jié)蒸汽體積流的調(diào)節(jié)閥的模型視圖，所述調(diào)節(jié)閥具有多個與節(jié)流棱邊區(qū)域相互作用的體積流渦流元件，所述體積流渦流元件避免在氣態(tài)的體積流的附壁射流區(qū)域和氣態(tài)的體積流的核心流區(qū)域之間的剪切層中的剪切層不穩(wěn)定性；

圖2示意地示出另一閥節(jié)流元件的立體圖，所述另一閥節(jié)流元件具有多個沿環(huán)周方向?qū)ΨQ地設(shè)置在節(jié)流棱邊區(qū)域上的體積流渦流元件；和

圖3示意地示出另一閥節(jié)流元件的立體圖，所述另一閥節(jié)流元件具有多個沿環(huán)周方向不對稱地設(shè)置在節(jié)流棱邊區(qū)域上的體積流渦流元件。

具體實施方式

在圖1中示出的用于調(diào)節(jié)或至少用于特別是節(jié)流蒸汽體積流2的調(diào)節(jié)閥1具有閥殼體3，所述閥殼體具有流動內(nèi)部空間4，在所述流動內(nèi)部空間的內(nèi)側(cè)上(未特別編號)構(gòu)成有錐形的閥座5。

在閥殼體3上設(shè)置有可相對于閥座5移動的閥節(jié)流元件6，其中所述閥節(jié)流元件6可沿著移動軸線7移動。

蒸汽體積流2在此沿穿流方向8穿流調(diào)節(jié)閥1。

閥節(jié)流元件6具有節(jié)流棱邊區(qū)域10，閥節(jié)流元件6越移近閥座5，所述節(jié)流棱邊區(qū)域越能夠與引入閥殼體3中的閥座5更強地相互作用。如果調(diào)節(jié)閥1在節(jié)流的運行狀態(tài)中運行，那么尤其涉及這種情況，其中與在調(diào)節(jié)閥1的打開的運行狀態(tài)中相比，閥節(jié)流元件6僅以較小的間隙與閥座5間隔開地設(shè)置。

節(jié)流棱邊區(qū)域10至少部分地錐形地或環(huán)面形地構(gòu)成，使得所述節(jié)流棱邊區(qū)域與錐形的閥座5相匹配。

節(jié)流棱邊區(qū)域10在此環(huán)形地環(huán)繞移動軸線7延伸。

此外，在閥節(jié)流元件6的一個端部11上形成節(jié)流棱邊區(qū)域10，所述端部朝向閥座5。

為了避免或至少減少剪切層不穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)閥1具有多個與節(jié)流棱邊區(qū)域10相互作用的體積流渦流元件15(僅示例性地編號)，借助于所述體積流渦流元件，實現(xiàn)剪切層(沒有示出)的明顯改進的混合，使得能夠避免或至少減緩在蒸汽體積流2的附壁射流區(qū)域(未示出)和蒸汽體積流2的核心流區(qū)域(未示出)之間的速度梯度。

在圖1中示出的實施例中，體積流渦流元件15同心地環(huán)繞移動軸線7設(shè)置在閥殼體3上并且相對于節(jié)流棱邊區(qū)域10設(shè)置。

體積流渦流元件15在此構(gòu)成為閥殼體3上的材料堆積部16，所述材料堆積部在閥座5上形成。

在圖1中示出的調(diào)節(jié)閥1作為在此沒有進一步示出的蒸汽輪機17的閥裝置中的節(jié)流閥使用。

在圖2中示出的其他閥節(jié)流元件106中，所述閥節(jié)流元件能夠是類似于在圖1中示出的調(diào)節(jié)閥1的組成部分，其中屬于其他閥節(jié)流元件106的調(diào)節(jié)閥未示出。

閥節(jié)流元件106具有至少部分錐形構(gòu)成的節(jié)流棱邊區(qū)域110，所述節(jié)流棱邊區(qū)域在朝向閥座5(示例性地參見圖1)的一側(cè)120上對稱地構(gòu)成。

在閥節(jié)流元件106的節(jié)流棱邊區(qū)域110上設(shè)置有多個體積流渦流元件115，所述體積流渦流元件在該實施例中形成為在節(jié)流棱邊區(qū)域110上的材料凹部121。

材料凹部121也取決于節(jié)流棱邊區(qū)域110上的材料接片122，其中各兩個材料接片122在節(jié)流棱邊區(qū)域110的環(huán)周方向123上側(cè)向地對材料凹部121限界，并且反之亦然。

所述材料凹部121作為袋狀區(qū)域引入到節(jié)流棱邊區(qū)域110中，并且所述材料凹部避免在蒸汽體積流的附壁射流區(qū)域和蒸汽體積流的核心流區(qū)域之間的剪切層中的剪切層不穩(wěn)定性。

材料凹部121或材料接片122沿節(jié)流棱邊區(qū)域110的環(huán)周方向123均勻分布地設(shè)置在閥節(jié)流元件106上。

在任何情況下，可移動的閥節(jié)流元件106的節(jié)流棱邊區(qū)域110在其朝向閥座5的一側(cè)124上以呈鋸齒狀的冠形125的構(gòu)造實現(xiàn)，其中鋸齒通過材料接片122成形。

借助于這樣構(gòu)成的閥節(jié)流元件106，能夠附加地或替選地避免在蒸汽體積流2的附壁射流區(qū)域(示例性地參見圖1)和蒸汽體積流2的核心流區(qū)域之間的剪切層中的剪切層不穩(wěn)定性。

在圖3中示出的另一閥節(jié)流元件206中，所述閥節(jié)流元件與在圖2中示出的其他閥節(jié)流元件106大致結(jié)構(gòu)相同，設(shè)在節(jié)流棱邊區(qū)域210上的材料凹部221或材料接片222沿節(jié)流棱邊區(qū)域210的環(huán)周方向223不均勻分布地設(shè)置在閥節(jié)流元件206上，由此能夠進一步增強在避免在蒸汽體積流2的附壁射流區(qū)域(示例性地參照圖1)和蒸汽體積流2的核心流區(qū)域之間的剪切層中的剪切層不穩(wěn)定性方面的效果。

在節(jié)流棱邊區(qū)域210上加工出的材料凹部221和就此而言還有與其相匹配的材料接片222在節(jié)流棱邊區(qū)域210的環(huán)周方向223上不同長度地構(gòu)成。

所述另一閥節(jié)流元件206也能夠是類似于在圖1中示出的調(diào)節(jié)閥1的組成部分，其中屬于其他調(diào)節(jié)元件206的調(diào)節(jié)閥也未示出。

閥節(jié)流元件206因此具有至少部分錐形地構(gòu)成的節(jié)流棱邊區(qū)域210，然而所述節(jié)流棱邊區(qū)域在朝向閥座5(示例性地參照圖1)的一側(cè)224上不對稱地構(gòu)成。

就此而言，在閥節(jié)流元件206的節(jié)流棱邊區(qū)域210上同樣存在多個體積流渦流元件215，所述體積流渦流元件在圖3中示出的實施例中在節(jié)流棱邊區(qū)域210上以袋狀區(qū)域的構(gòu)造形成為材料凹部221。

材料凹部221或材料接片222沿節(jié)流棱邊區(qū)域210的環(huán)周方向223不均勻分布地設(shè)置在閥節(jié)流元件206上。

可移動的閥節(jié)流元件206的節(jié)流棱邊區(qū)域210在其朝向閥座5的一側(cè)224上以呈鋸齒狀的冠形225的構(gòu)造實現(xiàn)。

雖然本發(fā)明在細節(jié)上通過優(yōu)選的實施例詳細地說明和描述，但本發(fā)明不由這些公開的實施例所限制，并且其他的變型形式能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導出，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。