阀装置及蒸汽轮机
技术领域
本发明涉及阀装置及蒸汽轮机。
本申请针对2019年2月25日在日本申请的特愿2019-031740号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
蒸汽轮机通过从锅炉供给的蒸汽驱动转子旋转。蒸汽轮机通过传递该转子的旋转而使压缩机、发电机工作。
在蒸汽轮机中，为了从锅炉向涡轮主体供给蒸汽，设置有调整阀、切断阀。调整阀能够通过调节开度来调整向涡轮主体供给的蒸汽的流量。另外，切断阀在蒸汽轮机通常运转时处于打开状态。由此，通过蒸汽供给管从锅炉向涡轮主体供给蒸汽。另外，在蒸汽轮机发生某种异常的情况下，切断阀成为关闭状态，阻断蒸汽从锅炉向涡轮主体的供给。
在专利文献1中记载了使上述的调整阀与切断阀成为一体的阀装置。在该阀装置中，作为切断阀的主蒸汽截止阀与作为调整阀的蒸汽加减阀以正交的方式连结。具体而言，主蒸汽截止阀的阀棒能够在水平方向上移动，蒸汽加减阀的阀棒能够在铅垂方向上移动。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-48216号公报
但是，在上述的阀装置中，用于使主蒸汽截止阀的杆(阀棒)沿水平方向移动的液压缸等致动器设置为向阀棒的水平方向的外侧突出。其结果是，阀装置在水平方向上变大。与此相对，例如，在采用以与蒸汽加减阀的杆平行的方式能够使主蒸汽截止阀的杆在铅垂方向上移动的结构的情况下，形成于阀壳体内的主蒸汽截止阀的流路和蒸汽加减阀的流路成为多次弯曲的复杂形状。其结果是，组装配置于阀壳体内的阀座、阀芯等时的组装性变差。因此，需要如在分别制作蒸汽加减阀的阀壳体和主蒸汽阀的阀壳体之后通过焊接使它们固定为一体的结构等那样，确保组装性。
另外，在使主蒸汽截止阀的杆在水平方向上移动时，谋求即使不利用自重也能够使杆顺畅地移动。作为实现该目的的结构，考虑设置相对于杆尽量缩小与水平方向交叉的方向上的间隙的引导件，以使阀棒仅向水平方向移动。但是，对于杆，有可能因在阀装置的内部流动的蒸汽的影响而附着水垢。因此，有可能在使杆周边的间隙变窄的区域堵塞水垢，从而阻碍杆的移动。因此，期望在确保组装性的同时，确保稳定的杆的移动。
发明内容
本发明提供能够在确保组装性的同时，确保稳定的杆的移动的阀装置及蒸汽轮机。
本发明的第一个实施方式的阀装置具备：阀壳体，其在内部形成有入口流路、中间流路和出口流路，所述入口流路供流体流入，所述中间流路与所述入口流路连通并使所述流体在与所述入口流路交叉的方向上流通，所述出口流路与所述中间流路连通并使所述流体在与所述中间流路交叉的方向上流通；出口阀座部，其设置于所述出口流路；出口阀芯，其与所述出口阀座部接触而闭塞所述出口流路；出口杆部，其沿着第一中心轴延伸，所述出口杆部的第一中心轴方向的第一侧的端部与所述出口阀芯连结；连动轴部，其使所述出口杆部在所述第一中心轴方向上直线移动；中间阀座部，其设置于所述中间流路；中间阀芯，其与所述中间阀座部接触而闭塞所述中间流路；中间杆部，其沿着与所述第一中心轴交叉的第二中心轴延伸，所述中间杆部的第二中心轴方向的第一侧的端部与所述中间阀芯连结；以及中间致动器部，其使所述中间杆部在所述第二中心轴方向上直线移动，所述中间致动器部具有：液压缸，其使活塞杆部在与所述第二中心轴方向正交的方向上进退；以及连杆部，其将所述中间杆部与所述活塞杆部连接，将所述活塞杆部的位移转换为第二中心轴方向的位移并传递至所述中间杆部，使所述中间杆部在所述第二中心轴方向上移动，在所述阀壳体形成有能够供所述中间杆部插通的杆插通孔，所述液压缸具有：缸体部，其收容有控制油；以及杆引导部，其呈能够供所述活塞杆部插通的筒状，对所述活塞杆部的移动进行引导，所述杆插通孔的内周面与所述中间杆部的外周面之间的间隔形成为比所述杆引导部的内周面与所述活塞杆部的外周面之间的间隔宽。
根据这样的结构，与在中间杆部的端部的第二中心轴方向的外侧连接沿第二中心轴方向移动的活塞杆部的情况相比，能够抑制作为阀装置的第二中心轴方向的大小。另外，通过在与出口流路交叉的位置形成中间流路，与平行地设置中间流路和出口流路的情况相比，能够简化阀壳体内的空间的形状。因此，能够提高在阀壳体内组装出口阀座部、出口阀芯等时的组装性。并且，中间杆部以晃动的状态插通在盖部形成的杆插通孔。因此，可抑制中间杆部因水垢的附着而难以移动的情况。其结果是，能够确保稳定的中间杆部的移动。并且，活塞杆部的一部分配置于缸体部内。因此，活塞杆部暴露于控制油。其结果是，在活塞杆部的外周面附着控制油，滑动特性变得非常高。因此，即使在杆引导部的内周面与活塞杆部的外周面之间几乎没有间隙，也能够在杆引导部与活塞杆部之间确保高的滑动性。由此，能够使活塞杆部在铅垂方向上以高精度更稳定地移动。
另外，在本发明的第二方案的阀装置中，在第一个实施方式的基础上，也可以是，所述杆引导部的至少一部分配置于所述缸体部内。
根据这样的结构，杆引导部本身暴露于缸体部内的控制油。其结果是，在杆引导部的内周面也附着控制油。因此，不仅活塞杆部的外周面，杆引导部的内周面的滑动特性也变高。由此，即使在杆引导部的内周面与活塞杆部的外周面之间几乎没有间隙，也能够在杆引导部与活塞杆部之间确保非常高的滑动性。因此，能够使活塞杆部在铅垂方向上以高精度更加稳定地移动。
另外，在本发明的第三方案的阀装置中，在第一或第二方案的基础上，也可以是，所述阀壳体具有在与所述中间阀座部对置的位置形成有所述杆插通孔的第一面，所述中间阀芯具有：阀芯背面，其与所述第一面对置，并与所述中间杆部连接；以及突起部，其以包围所述中间杆部的中心轴的方式形成为筒状，从所述阀芯背面朝向所述第一面突出，所述突起部在所述中间杆部以打开所述中间流路的方式移动了时，能够与所述第一面接触。
根据这样的结构，在以打开中间流路的方式移动中间杆部时，杆插通孔的第一面的开口被与第一面密接的突起部和阀芯背面包围。也就是说，突起部成为盖部与中间阀芯之间的密封部。由此，即使中间流路打开，在阀壳体主体的内部流通流体，也能够抑制流体向杆插通孔的流入。其结果是，能够抑制阀壳体主体的内部的流体经由杆插通孔向阀壳体主体的外部泄漏。
另外，在本发明的第四方案的阀装置中，在第一至第三方案中的任一方案的基础上，也可以是，所述中间阀芯具有：子阀芯部，其固定于所述中间杆部的前端；主阀芯部，其在内部形成有能够收容所述子阀芯部的收容空间，并具有将所述收容空间与所述出口流路连通的阀芯贯通孔；以及子阀芯引导部，其固定于所述主阀芯部，在所述收容空间内对所述子阀芯部的移动进行引导，在所述子阀芯部的移动方向上，所述主阀芯部的重心位于与所述子阀芯引导部重叠的位置。
根据这样的结构，主阀芯部的重心位于与子阀芯引导部重叠的位置。因此，即使中间杆部移动，子阀芯部相对于子阀芯引导部的位置偏移，主阀芯部的重心的位置也始终不偏离子阀芯引导部的位置。也就是说，能够维持子阀芯部被稳定地支承于子阀芯引导部的状态。其结果是，能够防止主阀芯部相对于子阀芯部倾斜。由此，能够利用中间阀芯稳定地闭塞中间流路。
另外，在本发明的第五方案的阀装置中，在第一至第四方案中的任一方案的基础上，也可以是，所述连杆部具有固定所述中间杆部的中间杆固定部，所述中间杆固定部具有：第一固定孔，其形成为内周面与所述中间杆部的外周面滑动接触；以及第二固定孔，其从所述第一固定孔的底部凹陷，固定所述中间杆部的基端部。
根据这样的结构，中间杆部在插通第一固定孔的状态下，固定于形成在比第一固定孔靠里侧的位置的第二固定孔。因此，假设即使因中间杆部的基端部弯折等而中间杆部的基端部与第二固定孔的固定被解除，中间杆部也会保持插通第一固定孔。因此，可抑制中间杆部从中间杆固定部脱落。
另外，本发明的第六方案的蒸汽轮机具备：第一至第五方案中的任一个阀装置；以及涡轮主体，其由从所述阀装置供给的蒸汽驱动。
发明效果
根据本发明，能够在确保组装性的同时，确保稳定的杆的移动。
附图说明
图1是示出使用本发明的实施方式的切断阀构成的蒸汽轮机的整体结构的示意图。
图2是示出本发明的实施方式的阀装置的示意性剖视图。
图3是本实施方式的阀装置的全闭状态下的主要部分放大图。
图4是本实施方式的出口阀芯周边的主要部分放大图。
图5是本实施方式的阀装置的全开状态下的主要部分放大图。
附图标记说明：
1...蒸汽轮机；
100...涡轮主体；
200...蒸汽供给源；
2...阀装置；
Dw...宽度方向；
Dv...铅垂方向；
D1...第一中心轴方向；
D2...第二中心轴方向；
21...阀壳体；
211...阀壳体主体；
51...入口流路；
51a...第一入口流路；
51b...第二入口流路；
52...中间流路；
52a...第一中间流路；
52b...第二中间流路；
53...出口流路；
53a...第一出口流路；
53b...第二出口流路；
54...外部开口部；
54a...第一外部开口部；
54b...第二外部开口部；
212...侧盖部；
215...杆插通孔；
216...盖部内侧面；
217...盖部外侧面；
212a...第一侧盖部；
212b...第二侧盖部；
213...上盖部；
22...出口阀座部；
22a...第一出口阀座部；
22b...第二出口阀座部；
23...出口阀芯；
23a...第一出口阀芯；
23b...第二出口阀芯；
24...内杆；
25...出口杆部；
O1...第一中心轴；
26...连动轴部；
27...中间阀座部；
27a...第一中间阀座部；
27b...第二中间阀座部；
28...中间阀芯；
61...子阀芯部；
62...主阀芯部；
60...收容空间；
621...第一阀芯贯通孔；
622...第二阀芯贯通孔；
623...主阀芯面；
X...重心；
63...子阀芯引导部；
631...子阀芯引导主体；
631a...引导前面；
631b...引导背面；
631c...阀芯杆插通孔；
632...引导筒部；
633...突起部；
28a...第一中间阀芯；
28b...第二中间阀芯；
29...中间杆部；
O2...第二中心轴；
29a...第一中间杆部；
29b...第二中间杆部；
290...基端部；
30...中间致动器部；
30a...第一中间致动器部；
30b...第二中间致动器部；
41...驱动部；
411...缸体部；
S...缸室；
S1...第一室；
S2...第二室；
411a...缸主体；
411b...缸盖部；
411c...引导插通孔；
412...活塞部；
413...活塞杆部；
414...弹性构件；
415...杆引导部；
42...连杆部；
421...中间杆固定部；
421a...第一固定孔；
421b...第二固定孔；
422...第一连结构件；
423...第二连结构件；
424...盖部固定部；
A...第一旋转连结部；
B...第二旋转连结部；
C...第三旋转连结部；
D...第四旋转连结部。
具体实施方式
以下，参照图1至图5，对本发明的实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的蒸汽轮机1具备涡轮主体100和阀装置2。
涡轮主体100从锅炉等蒸汽供给源200供给蒸汽(流体)。涡轮主体100通过供给的蒸汽，在壳体(未图示)内，旋转自如地设置的转子(未图示)被驱动而旋转。该转子(未图示)的旋转经由输出轴，传递到例如发电机而进行发电。
阀装置2是使调整阀(Governing Valve；GV)、切断阀(Trip Valve；TV)、以及过载阀一体而成的复合阀。阀装置2设置于涡轮主体100的入口侧，对向涡轮主体100供给的蒸汽的蒸汽量进行调整。如图2所示，阀装置2具备阀壳体21、出口阀座部22、出口阀芯23、内杆24、出口杆部25、连动轴部26、中间阀座部27、中间阀芯28、中间杆部29、以及中间致动器部30。
阀壳体21在内部形成有成为供蒸汽流通的流路的空间。本实施方式的阀壳体21具有阀壳体主体211、侧盖部(盖部)212、以及上盖部213。
在阀壳体主体211形成有入口流路51、中间流路52、出口流路53、以及外部开口部54。在阀壳体主体211形成有蒸汽从入口流路51经由中间流路52流通至出口流路53的空间。
入口流路51是供从上游侧流动来的蒸汽流入的开口部。入口流路51与连接于蒸汽供给源200的配管等管线相连。在本实施方式中，作为入口流路51，设置有第一入口流路51a和第二入口流路51b。第一入口流路51a和第二入口流路51b在阀装置2的宽度方向(水平方向)Dw上分开地形成。也就是说，在本实施方式的阀装置2中，从两个入口流路51供给蒸汽。
中间流路52与入口流路51连通，使蒸汽沿与入口流路51交叉的方向流通。本实施方式的中间流路52形成在相对于入口流路51正交的位置。中间流路52形成在比入口流路51靠宽度方向Dw的内侧的位置。中间流路52使从入口流路51流入的蒸汽朝向宽度方向Dw的内侧流通。在本实施方式中，作为中间流路52，设置有在靠近第一入口流路51a的位置形成的第一中间流路52a和在靠近第二入口流路51b的位置形成的第二中间流路52b。
出口流路53与中间流路52连通，使蒸汽沿与中间流路52交叉的方向流通。出口流路53与连接于涡轮主体100的配管等管线相连。本实施方式的出口流路53形成在相对于入口流路51及中间流路52正交的位置。出口流路53形成在比中间流路52靠宽度方向Dw的内侧的位置。出口流路53使从中间流路52流入的蒸汽朝向铅垂方向Dv的下方流通。出口流路53在宽度方向Dw上分开地设置有多个。在本实施方式中，作为出口流路53，设置有多个(在本实施方式中为四个)第一出口流路53a和一个第二出口流路53b。
多个第一出口流路53a以在宽度方向Dw上分开排列的方式形成。第二出口流路53b以被第一出口流路53a夹着的方式形成于宽度方向Dw的正中间。
外部开口部54以能够供后述的中间阀芯28插通的大小形成。外部开口部54以在与中间流路52对置的位置和外部连通的方式开口。本实施方式的外部开口部54形成在相对于入口流路51及出口流路53正交的位置。外部开口部54形成在比入口流路51靠宽度方向Dw的外侧的位置。也就是说，外部开口部54形成在与中间流路52隔着入口流路51而宽度方向Dw的相反侧处。外部开口部54以铅垂方向Dv的位置与中间流路52及入口流路51重叠的方式形成。在本实施方式中，作为外部开口部54，设置有在靠近第一入口流路51a的位置形成的第一外部开口部54a和在靠近第二入口流路51b的位置形成的第二外部开口部54b。第一外部开口部54a、第二外部开口部54b、第一中间流路52a、以及第二中间流路52b的铅垂方向Dv的位置形成在相同的位置。其结果是，在从外部观察阀壳体主体211内时，从第一外部开口部54a到第二外部开口部54b在宽度方向Dw上笔直地连通。
侧盖部212以闭塞外部开口部54的方式固定于阀壳体主体211。侧盖部212通过未图示的螺栓等固定件固定于阀壳体主体211。如图3所示，本实施方式的侧盖部212是在中心形成有能够供后述的中间杆部29插通的杆插通孔215的圆盘状的构件。侧盖部212具有盖部内侧面(第一面)216和盖部外侧面217。盖部内侧面216是在侧盖部212固定于阀壳体主体211的状态下朝向中间流路52的面。盖部外侧面217是在侧盖部212固定于阀壳体主体211的状态下，在宽度方向Dw上朝向与盖部内侧面216相反一侧的面。也就是说，盖部外侧面217朝向阀壳体21的外侧。杆插通孔215从盖部内侧面216贯通到盖部外侧面217。杆插通孔215形成在与后述的中间阀座部27对置的位置。需要说明的是，在杆插通孔215中也可以嵌入引导衬套等构件。在本实施方式中，作为侧盖部212，具有闭塞第一外部开口部54a的第一侧盖部212a和闭塞第二外部开口部54b的第二侧盖部212b。
出口阀座部22设置于出口流路53。出口阀座部22与多个出口流路53分别对应地设置有多个。在本实施方式中，作为出口阀座部22，具有分别设置于第一出口流路53a的第一出口阀座部22a和设置于第二出口流路53b的第二出口阀座部22b。
出口阀芯23与出口阀座部22接触而闭塞出口流路53。出口阀芯23与设置于多个出口流路53的出口阀座部22分别对应地设置有多个。在本实施方式中，作为出口阀芯23，具有与第一出口阀座部22a接触的第一出口阀芯23a和与第二出口阀座部22b接触的第二出口阀芯23b。第一出口阀芯23a能够从与第一出口阀座部22a接触的状态朝向铅垂方向Dv的上方移动。第二出口阀芯23b能够从与第二出口阀座部22b接触的状态朝向铅垂方向Dv的上方移动。
内杆24与出口阀芯23及出口杆部25连接。内杆24使多个出口阀芯23一起移动。本实施方式的内杆24保持多个第一出口阀芯23a和第二出口阀芯23b。内杆24以能够插通中间流路52及外部开口部54的大小形成。具体而言，内杆24呈在铅垂方向Dv上具有厚度且沿宽度方向Dw延伸的厚壁板状。内杆24在铅垂方向Dv上的截面积小于外部开口部54及中间流路52的开口面积。
出口杆部25沿着第一中心轴O1延伸。对于出口杆部25，第一中心轴方向D1的第一侧的端部与出口阀芯23连结。在此，第一中心轴方向D1是第一中心轴O1的延伸方向，在本实施方式中为铅垂方向Dv。另外，第一中心轴方向D1的第一侧为铅垂方向Dv的下方，第一中心轴方向D1的第二侧为铅垂方向Dv的上方。本实施方式的出口杆部25在宽度方向Dw上分离地设置有多个(在本实施方式中为两个)。对于出口杆部25，铅垂方向Dv的第一侧的端部经由内杆24间接地与出口阀芯23连结。
连动轴部26使出口杆部25在第一中心轴方向D1上直线移动。本实施方式的连动轴部26通过利用了控制油的液压缸及E/H致动器、利用了蒸汽的气缸使出口杆部25移动，从而使内杆24沿铅垂方向Dv移动。由此，多个第一出口阀芯23a和第二出口阀芯23b沿铅垂方向Dv移动。
中间阀座部27设置于中间流路52。在本实施方式中，作为中间阀座部27，具有设置于第一中间流路52a的第一中间阀座部27a和设置于第二中间流路52b的第二中间阀座部27b。
中间杆部29沿着与第一中心轴O1交叉的第二中心轴O2延伸。中间杆部29呈以第二中心轴O2为中心的圆柱状。中间杆部29的第二中心轴方向D2的第一侧的端部与中间阀芯28连结。在此，第二中心轴方向D2为第二中心轴O2的延伸方向，在本实施方式中是与第一中心轴方向D1正交的方向即宽度方向Dw。另外，第二中心轴方向D2的第一侧为宽度方向Dw的内侧，且是相对于中间流路52而形成有出口流路53的一侧。另外，第一中心轴方向D1的第二侧为宽度方向Dw的外侧，且是相对于中间流路52而形成有外部开口部54的一侧。中间杆部29插通杆插通孔215。中间杆部29的外周面以与杆插通孔215的内周面之间形成有间隙的状态配置。中间杆部29的宽度方向Dw的外侧的端部(基端部290)位于阀壳体21的外部。中间杆部29的宽度方向Dw的内侧的端部(前端部)位于阀壳体21的内部。位于阀壳体21的外部的中间杆部29的基端部290为形成有螺旋状槽的螺纹部。中间杆部29被后述的连杆部42支承为能够在宽度方向Dw上滑动移动。在本实施方式中，作为中间杆部29，设置有第一中间阀座部27a侧的第一中间杆部29a和第二中间阀座部27b侧的第二中间杆部29b。第一中间杆部29a和第二中间杆部29b呈相同形状，在宽度方向Dw上配置成相反的朝向。
中间阀芯28与中间阀座部27接触而闭塞中间流路52。中间阀芯28与中间杆部29的前端部连接。如图4所示，中间阀芯28具有子阀芯部61、主阀芯部62、以及子阀芯引导部63。
子阀芯部61固定于中间杆部29的前端部。子阀芯部61呈以第二中心轴O2为中心的圆柱状，子阀芯部61的朝向中间阀座部27的前端面呈球面状。
主阀芯部62能够与中间阀座部27接触。主阀芯部62呈以第二中心轴O2为中心的圆盘状。主阀芯部62的外径大于子阀芯部61的外径。主阀芯部62形成为外径随着朝向中间阀座部27而变小。具体而言，主阀芯部62的外周面的一部分形成为随着朝向中间阀座部27而接近第二中心轴O2的锥面。主阀芯部62通过使锥面与中间阀座部27接触而闭塞中间流路52。在主阀芯部62的内部形成有能够收容子阀芯部61的收容空间60。收容空间60是从主阀芯部62的主阀芯面623(朝向外部开口部54的面)凹陷的凹部，主阀芯面623与主阀芯部62的朝向中间阀座部27的面朝向相反一侧。主阀芯部62的重心X的位置为在宽度方向Dw上与收容空间60重叠的位置。在主阀芯部62形成有将收容空间60与出口流路53连通的第一阀芯贯通孔(阀芯贯通孔)621以及将收容空间60与入口流路51连通的第二阀芯贯通孔622。
第一阀芯贯通孔621以将与出口流路53相连的空间和收容空间60连通的方式贯通主阀芯部62。第一阀芯贯通孔621在形成收容空间60的凹部的底面开口。具体而言，第一阀芯贯通孔621在与子阀芯部61的前端面对置的位置，在宽度方向Dw上贯通主阀芯部62。第一阀芯贯通孔621通过与子阀芯部61的前端面接触而被闭塞。
第二阀芯贯通孔622以将与入口流路51相连的空间和收容空间60连通的方式贯通主阀芯部62。第二阀芯贯通孔622在形成收容空间60的凹部的侧面开口。第二阀芯贯通孔622在主阀芯面623开口。第二阀芯贯通孔622从收容空间60到主阀芯面623相对于第二中心轴O2倾斜地贯通主阀芯部62。第二阀芯贯通孔622形成在与子阀芯部61、主阀芯部62的位置无关地始终处于打开状态的位置。
子阀芯引导部63在收容空间60内引导子阀芯部61的宽度方向Dw上的移动。子阀芯引导部63通过固定于主阀芯部62而闭塞收容空间60。子阀芯引导部63具有子阀芯引导主体631、引导筒部632、以及突起部633。
子阀芯引导主体631呈向与中间杆部29正交的方向扩展的板状。子阀芯引导主体631以划分为闭塞收容空间60的空间的方式固定于主阀芯部62。子阀芯引导主体631隔着收容空间60在与第一阀芯贯通孔621相反的一侧固定于主阀芯部62。子阀芯引导主体631具有闭塞收容空间60的引导前面631a和在宽度方向Dw上朝向与引导前面631a相反一侧的引导背面(阀芯背面)631b。在子阀芯引导主体631形成有能够供中间杆部29插通的阀芯杆插通孔631c。阀芯杆插通孔631c从引导前面631a到引导背面631b在宽度方向Dw上贯通子阀芯引导主体631。阀芯杆插通孔631c的内周面以在中间杆部29的侧面稍微空出间隙的大小形成。
引导筒部632以包围阀芯杆插通孔631c的方式从引导前面631a呈筒状突出。引导筒部632在子阀芯引导主体631固定于主阀芯部62的状态下配置于收容空间60。引导筒部632的内周面与子阀芯部61的外侧面滑动接触。引导筒部632在子阀芯引导主体631固定于主阀芯部62的状态下，延伸到不闭塞第二阀芯贯通孔622的开口的位置。引导筒部632在第二中心轴方向D2上，延伸到比主阀芯部62的重心X的位置更靠近第一阀芯贯通孔621的位置。
突起部633以包围阀芯杆插通孔631c的方式，从引导背面631b呈筒状突出。突起部633在宽度方向Dw上，相对于子阀芯引导主体631朝向与引导筒部632相反的一侧突出。
在本实施方式中，作为中间阀芯28，设置有第一中间阀芯28a和第二中间阀芯28b。第一中间阀芯28a与第一中间杆部29a连接并与第一中间阀座部27a接触。第二中间阀芯28b与第二中间杆部29b连接并与第二中间阀座部27b接触。第一中间阀芯28a能够从与第一中间阀座部27a接触的状态朝向宽度方向Dw的外侧移动。第二中间阀芯28b能够从与第二中间阀座部27b接触的状态朝向宽度方向Dw的外侧移动。
中间致动器部30使中间杆部29在第二中心轴方向D2上直线移动。中间致动器部30通过将向第一中心轴方向D1的直线运动转换为向第二中心轴方向D2的直线运动，从而使中间杆部29在第二中心轴方向D2上直线移动。本实施方式的中间致动器部30具有使第一中间杆部29a移动的第一中间致动器部30a和使第二中间杆部29b移动的第二中间致动器部30b。第一中间致动器部30a及第二中间致动器部30b分别具有驱动部41和连杆部42。
在第一中间致动器部30a及第二中间致动器部30b中，除了使中间杆部29移动的方向在第二中心轴方向D2(宽度方向Dw)上相反这一点以外，为相同的结构。因此，在本实施方式中，将第一中间致动器部30a的驱动部41及连杆部42作为一例进行说明。
如图3所示，驱动部41使直动构件在与第二中心轴方向D2正交的方向即铅垂方向Dv上进退。本实施方式的驱动部41为液压缸。实施方式的驱动部41具有缸体部411、活塞部412、活塞杆部413、弹性构件414、以及杆引导部415。
缸体部411呈中空圆筒状，沿铅垂方向Dv延伸。缸体部411在内部形成沿铅垂方向Dv延伸的缸室S。缸体部411在内部收容有控制油。本实施方式的缸体部411的底部位于铅垂方向Dv的下方，以使活塞杆部413朝向铅垂方向Dv的上方突出。
本实施方式的缸体部411具有缸主体411a和缸盖部411b。缸主体411a形成为沿铅垂方向Dv延伸且在铅垂方向Dv的上方开放的有底筒状。缸盖部411b固定于缸主体411a的铅垂方向Dv的上方。缸盖部411b闭塞缸主体411a的开放部分。缸盖部411b固定于阀壳体主体211。在缸盖部411b形成有能够供后述的杆引导部415插通的引导插通孔411c。引导插通孔411c沿铅垂方向Dv贯通缸盖部411b。
活塞部412将缸室S划分为铅垂方向Dv的上方的第一室S1和铅垂方向Dv的下方的第二室S2。活塞部412配置于缸室S内。活塞部412在铅垂方向Dv上移动。活塞部412的整周能够在缸主体411a的内周面滑动，相对于缸主体411a的相对位置变化。活塞部412随着移动而使第一室S1的大小和第二室S2的大小变化。活塞部412与活塞杆部413连接。活塞部412在缸室S内向第一侧移动，由此使中间阀芯28以远离中间阀座部27的方式移动。活塞部412在缸室S内向第二侧移动，由此使中间阀芯28以接近中间阀座部27的方式移动。
活塞杆部413与活塞部412连接。活塞杆部413与活塞部412一起移动。活塞杆部413从活塞部412沿铅垂方向Dv呈圆柱状延伸。活塞杆部413的未与活塞部412连接的一侧的端部即铅垂方向Dv的上方的端部从缸体部411突出。活塞杆部413以即使向铅垂方向Dv的下方移动、铅垂方向Dv的上方的端部也保持从缸体部411突出的长度形成。
弹性构件414配置于第一室S1内。弹性构件414以朝向铅垂方向Dv的下方按压活塞部412的方式施力。弹性构件414固定于缸盖部411b的朝向铅垂方向Dv的下方的面和活塞部412的朝向铅垂方向Dv的上方的端面。本实施方式的弹性构件414例如使用螺旋弹簧。
杆引导部415引导活塞杆部413向铅垂方向Dv的移动。杆引导部415呈能够供活塞杆部413插通的圆筒状。杆引导部415固定于缸盖部411b。杆引导部415的外周面与引导插通孔411c的内周面密接。杆引导部415的内周面与活塞杆部413的外周面滑动接触。阀芯杆插通孔631c的内周面与中间杆部29的外周面之间的间隔形成为比杆引导部415的内周面与活塞杆部413的外周面之间的间隔宽。杆引导部415的一个端部配置于相对于缸盖向铅垂方向Dv的上方突出的位置。杆引导部415的另一端部配置于缸室S内。也就是说，杆引导部415的一部分配置于缸体部411内。
连杆部42连接中间杆部29和活塞杆部413。连杆部42将活塞杆部413的第一中心轴方向D1的位移转换为第二中心轴方向D2的位移并传递到中间杆部29，使中间杆部29在第二中心轴方向D2上移动。也就是说，连杆部42将沿铅垂方向Dv上下移动的活塞杆部413的位移转换为宽度方向Dw的位移而使中间杆部29移动。本实施方式的连杆部42具有中间杆固定部421、第一连结构件422、第二连结构件423、以及盖部固定部424。
中间杆固定部421固定于中间杆部29的未连接子阀芯部61的一侧的端部。中间杆固定部421配置于相对于侧盖部212向宽度方向Dw的外侧分开的位置。中间杆固定部421呈沿第二中心轴方向D2延伸的柱状。中间杆固定部421覆盖中间杆部29的从侧盖部212向宽度方向Dw的外侧突出的部分的一部分。在中间杆固定部421形成有第一固定孔421a和第二固定孔421b。
第一固定孔421a从中间杆固定部421的朝向侧盖部212一侧(宽度方向Dw的内侧)的面向宽度方向Dw凹陷。第一固定孔421a的内周面与中间杆部29的外周面滑动接触。
第二固定孔421b从第一固定孔421a的底部向宽度方向Dw进一步凹陷。也就是说，第二固定孔421b在宽度方向Dw上形成于第一固定孔421a的里侧。第二固定孔421b的内径小于第一固定孔421a的内径。第二固定孔421b是能够固定中间杆部29的基端部290的螺纹孔。也就是说，中间杆部29的基端部290与第二固定孔421b螺合。由此，中间杆固定部421在相对于中间杆部29不能移动的状态下被固定。
第一连结构件422连结活塞杆部413和中间杆固定部421。第一连结构件422为平板构件。第一连结构件422以能够旋转的状态与活塞杆部413的铅垂方向Dv的上方的端部连接。第一连结构件422以能够旋转的状态与中间杆固定部421的宽度方向Dw的外侧的端部连接。在此，将第一连结构件422与活塞杆部413的连结部分称为第一旋转连结部A。另外，将第一连结构件422与中间杆固定部421的连结部分称为第二旋转连结部B。
第二连结构件423连结第一连结构件422和盖部固定部424。第二连结构件423是比第一连结构件422短的平板构件。第二连结构件423以能够旋转的状态连接在第一连结构件422的中间附近。第二连结构件423以能够旋转的状态固定于盖部固定部424。盖部固定部424以位于阀壳体21的外部的方式固定于侧盖部212。也就是说，第二连结构件423经由盖部固定部424固定于侧盖部212。在此，将第二连结构件423与第一连结构件422的连结部分称为第三旋转连结部C。另外，将第二连结构件423与盖部固定部424的连结部分称为第四旋转连结部D。宽度方向Dw上的第四旋转连结部D的位置以相对于活塞杆部413位于铅垂方向Dv的正上方的方式，配置于与宽度方向Dw上的第一旋转连结部A的位置重叠的位置。铅垂方向Dv上的第四旋转连结部D的位置以与中间杆部29重叠的方式配置于与铅垂方向Dv上的第二旋转连结部B的位置重叠的位置。
如图2所示，在本实施方式的阀装置2中，第一出口流路53a由第一出口阀芯23a打开和闭塞，从而作为调整阀发挥作用，调整向涡轮主体100供给的蒸汽的供给量。另外，在阀装置2中，第二出口流路53b由第二出口阀芯23b打开和闭塞，从而作为过载阀发挥作用，调整向涡轮主体100供给的蒸汽的供给量。另外，在阀装置2中，中间流路52由中间阀芯28打开和闭塞，从而作为切断阀发挥作用，能够阻断蒸汽向涡轮主体100的供给。
接着，对上述结构的阀装置2的动作进行说明。在上述的蒸汽轮机1中，在通常运转时，为了使蒸汽从图1所示的蒸汽供给源200流入涡轮主体100而使阀装置2成为打开状态。
在阀装置2处于打开状态的情况下，图2所示的连动轴部26被驱动，出口杆部25向铅垂方向Dv的上方移动。由此，第一出口阀芯23a及第二出口阀芯23b也与内杆24一起向铅垂方向Dv的上方移动。其结果是，第一出口阀芯23a远离第一出口阀座部22a，第一出口流路53a被打开。同时，第二出口阀芯23b远离第二出口阀座部22b，第二出口流路53b被打开。
进而，不仅连动轴部26被驱动，中间致动器部30也被驱动。具体而言，通过图5所示的缸体部411调整控制油量，活塞部412被控制油推压而朝向铅垂方向Dv的上方移动。通过活塞部412移动，活塞杆部413也向铅垂方向Dv的上方移动。通过活塞杆部413移动，第一旋转连结部A向铅垂方向Dv的上方移动，第一连结构件422一边旋转一边向铅垂方向Dv的上方移动。此时，盖部固定部424固定于侧盖部212。因此，与第一连结构件422相连的第二连结构件423相对于盖部固定部424绕第四旋转连结部D旋转。通过使第一连结构件422一边旋转一边向铅垂方向Dv的上方移动，并且使第二连结构件423旋转，从而第二旋转连结部B与中间杆部29一起向宽度方向Dw的外侧笔直地移动。通过使中间杆部29向宽度方向Dw的外侧移动，从而中间阀芯28以远离中间阀座部27的方式移动。
具体而言，首先，与中间杆部29连接的子阀芯部61以远离第一阀芯贯通孔621的方式向宽度方向Dw的外侧移动。其结果是，经由第一阀芯贯通孔621、收容空间60、以及第二阀芯贯通孔622，使出口流路53和入口流路51局部连通。在该状态下，通过使中间杆部29进一步向宽度方向Dw的外侧移动，从而子阀芯部61与子阀芯引导主体631接触。在该状态下，通过使中间杆部29向宽度方向Dw的外侧移动，从而子阀芯引导主体631以被子阀芯部61推压的方式向宽度方向Dw的外侧移动。其结果是，与子阀芯引导主体631固定了的主阀芯部62也向宽度方向Dw的外侧移动。由此，主阀芯部62完全远离中间阀座部27，中间流路52被打开。因此，通过驱动第一中间致动器部30a，从而第一中间阀芯28a远离第一中间阀座部27a而使第一中间流路52a打开。同样地，通过驱动第二中间致动器部30b，从而第二中间阀芯28b远离第二中间阀座部27b而使第二中间流路52b打开。
另外，在通常运转时，在减少向涡轮主体100供给的蒸汽的供给量的情况下，仅驱动图2所示的连动轴部26，使出口杆部25向铅垂方向Dv的下方移动。由此，第一出口阀芯23a接近第一出口阀座部22a，第一出口流路53a的开口量被缩小。同时，第二出口阀芯23b接近第二出口阀座部22b，第二出口流路53b的开口量被缩小。
另外，在涡轮主体100发生异常时而使涡轮主体100紧急停止的紧急停止时，中间致动器部30及连动轴部26被驱动。具体而言，与中间流路52打开的情况相反，活塞部412朝向铅垂方向Dv的下方移动。其结果是，通过连杆部42，中间杆部29向宽度方向Dw的内侧移动。通过使中间杆部29向宽度方向Dw的内侧移动，从而中间阀芯28以接近中间阀座部27的方式移动。其结果是，如图3所示，中间阀芯28与中间阀座部27接触而闭塞中间流路52。因此，通过驱动第一中间致动器部30a，第一中间阀芯28a与第一中间阀座部27a接触而闭塞第一中间流路52a。同样地，通过驱动第二中间致动器部30b，第二中间阀芯28b与第二中间阀座部27b接触而闭塞第二中间流路52b。同时，通过驱动连动轴部26，从而出口杆部25向铅垂方向Dv的下方移动。由此，第一出口阀芯23a及第二出口阀芯23b也与内杆24一起向铅垂方向Dv的下方移动。其结果是，第一出口阀芯23a与第一出口阀座部22a接触而闭塞第一出口流路53a。同时，第二出口阀芯23b与第二出口阀座部22b接触而闭塞第二出口流路53b。
根据上述的阀装置2，中间致动器部30使活塞杆部413在与中间杆部29的移动方向正交的方向即铅垂方向Dv上移动。因此，与在中间杆部29的端部的宽度方向Dw的外侧连结沿宽度方向Dw移动的活塞杆部413的情况相比，能够抑制作为阀装置2的宽度方向Dw的大小。另外，通过在与出口流路53正交的位置形成中间流路52，与平行地设置中间流路52和出口流路53的情况相比，能够简化阀壳体21内的空间的形状。因此，能够提高在阀壳体21内组装出口阀座部22、出口阀芯23等时的组装性。其结果是，能够在确保组装性的同时，实现作为阀装置2的小型化。由此，作为蒸汽轮机1整体也能够实现小型化。
另外，阀芯杆插通孔631c的内周面与中间杆部29的外周面之间的间隔形成为比杆引导部415的内周面与活塞杆部413的外周面之间的间隔宽。也就是说，中间杆部29以晃动的状态插通阀芯杆插通孔631c。因此，能够抑制中间杆部29因水垢的附着而难以移动的情况。
具体而言，芯杆插通孔631c和中间杆部29暴露于从流路51流入的蒸汽中。因此，在蒸汽轮机1长期运转后，在阀芯杆插通孔631c的内周面、中间杆部29的外周面容易附着由蒸汽产生的水垢。在这样的状况下，如中间杆部29相对于阀芯杆插通孔631c滑动接触的情况那样，若阀芯杆插通孔631c的内周面与中间杆部29的外周面的间隙过窄，则水垢堵塞于该间隙。若水垢堵塞，则中间杆部29相对于阀芯杆插通孔631c的移动产生影响。然而，若扩大阀芯杆插通孔631c的内周面与中间杆部29的外周面的间隙，则不存在对中间杆部29的移动进行引导的部分。其结果是，难以使中间杆部29在宽度方向Dw上高精度地移动。与此相对，在本实施方式中，设置有对活塞杆部413的移动进行引导的杆引导部415。因此，能够使活塞杆部413在铅垂方向Dv上高精度且稳定地移动。通过使活塞杆部413高精度地移动，即使不具备对中间杆部29的移动进行直接引导的结构，也能够使中间杆部29在宽度方向Dw上高精度地移动。由此，能够不受水垢的影响，高精度地确保中间杆部29的移动。
并且，活塞杆部413的一部分配置于缸体部411内。因此，活塞杆部413暴露于控制油。其结果是，在活塞杆部413的外周面附着控制油，滑动特性变得非常高。因此，即使在杆引导部415的内周面与活塞杆部413的外周面之间几乎没有间隙，也能够在杆引导部415与活塞杆部413之间确保高的滑动性。由此，能够使活塞杆部413在铅垂方向Dv上以高精度更稳定地移动。其结果是，能够在确保组装性的同时，确保稳定的中间杆部29、活塞杆部413的移动。
另外，在本实施方式中，杆引导部415的一部分配置于缸体部411内。因此，不仅活塞杆部413，杆引导部415本身也暴露于控制油。其结果是，在杆引导部415的内周面也附着控制油。因此，不仅活塞杆部413的外周面，杆引导部415的内周面的滑动特性也变高。由此，能够在杆引导部415与活塞杆部413之间确保非常高的滑动性。因此，能够使活塞杆部413在铅垂方向Dv上以高精度更稳定地移动。
另外，在以打开中间流路52的方式使中间杆部29向宽度方向Dw的外侧移动了时，从引导背面631b突出的突起部633与盖部内侧面216接触。其结果是，杆插通孔215的盖部内侧面216的开口被与盖部内侧面216密接的突起部633和引导背面631b包围。也就是说，突起部633成为侧盖部212与中间阀芯28之间的密封部。由此，即使中间流路52打开而在阀壳体主体211的内部流通蒸汽，也能够抑制蒸汽向杆插通孔215的流入。其结果是，能够抑制阀壳体主体211的内部的蒸汽经由杆插通孔215向阀壳体主体211的外部泄漏。因此，蒸汽向大气的泄漏减少，能够提高蒸汽轮机1的效率。
另外，如图3所示，在中间流路52被中间阀芯28闭塞的状态下，对于子阀芯部61，在第一阀芯贯通孔621侧(与出口流路53连通的一侧)与收容空间60侧(与入口流路51连通的一侧)之间产生压差。通过该压差，在子阀芯部61作用有朝向宽度方向Dw的内侧的推力，以使其按压于第一阀芯贯通孔621。因此，在为了打开中间流路52而使中间杆部29朝向宽度方向Dw的外侧移动时，首先，施加克服作用于子阀芯部61的推力的力而使中间杆部29移动。当中间杆部29移动且子阀芯部61移动时，闭塞的第一阀芯贯通孔621被打开。其结果是，收容空间60与出口流路53连通。收容空间60经由第二阀芯贯通孔622也与入口流路51连通。因此，通过打开第一阀芯贯通孔621，相对于包括主阀芯部62在内的中间阀芯28，不会产生与出口流路53连通的一侧和与入口流路51连通的一侧之间的压差的影响。其结果是，与假设由具有主阀芯部62的大小的单独的构件形成中间阀芯28的情况相比，能够以非常小的力使中间杆部29朝向宽度方向Dw的外侧移动。因此，由于移动中间杆部29所需的力被抑制，因此能够使驱动部41为小规模的结构。
另外，在宽度方向Dw上的主阀芯部62的重心X的位置比子阀芯引导部63的位置向第一阀芯贯通孔621侧偏移了的情况下，在子阀芯部61相对于子阀芯引导部63接近第一阀芯贯通孔621时，存在主阀芯部62相对于子阀芯部61稍微倾斜的情况。若主阀芯部62相对于与中间杆部29连接的子阀芯部61稍微倾斜，则相对于中间阀座也倾斜。其结果是，即使想要使主阀芯部62与中间阀座密接而闭塞中间流路52，在主阀芯部62与中间阀座之间也会产生间隙，有可能无法完全闭塞中间流路52。与此相对，在本实施方式中，主阀芯部62的重心X在宽度方向Dw上位于与子阀芯引导部63重叠的位置。因此，即使中间杆部29移动而子阀芯部61相对于子阀芯引导部63的位置偏移，主阀芯部62的重心X在宽度方向Dw上的位置也始终不偏离子阀芯引导部63的位置。也就是说，能够维持子阀芯部61被稳定地支承于子阀芯引导部63的状态。其结果是，能够防止主阀芯部62相对于子阀芯部61倾斜。由此，能够利用中间阀芯28稳定地闭塞中间流路52。
另外，在中间杆固定部421形成有第一固定孔421a和第二固定孔421b。第一固定孔421a的内周面与中间杆部29的外周面滑动接触。第二固定孔421b从第一固定孔421a的底部凹陷，以固定中间杆部29的基端部290。也就是说，中间杆部29在插通第一固定孔421a的状态下，被固定于形成在比第一固定孔421a靠里侧的位置的第二固定孔421b。因此，假设即使因中间杆部29的基端部290弯折等而中间杆部29的基端部290与第二固定孔421b的固定被解除，中间杆部29也会保持插通第一固定孔421a。因此，可抑制中间杆部29从中间杆固定部421脱落。其结果是，即使中间杆部29与中间杆固定部421的固定被解除，通过使中间杆固定部421向宽度方向Dw的内侧移动，也能够将中间杆部29推入宽度方向Dw的内侧。由此，能够使中间流路52闭塞，能够确保作为阀装置2的可靠性。
另外，与中间杆部29和活塞杆部413在连接的状态下沿宽度方向Dw延伸的情况相比，能够仅使沿宽度方向Dw延伸的构件为中间杆部29。其结果是，能够抑制沿宽度方向Dw延伸的构件的长度，抑制由重力引起的挠曲量。由此，中间阀芯28与中间阀座部27的接触的调整变得容易，能够以高精度进行主蒸汽的阻断。
另外，在阀壳体主体211中，在比中间流路52靠宽度方向Dw的外侧形成有外部开口部54。通过使该外部开口部54与中间流路52对置，从而在从宽度方向Dw的外侧观察阀壳体主体211内时，能够视觉确认形成有第一出口流路53a、第二出口流路53b的区域。也就是说，能够经由外部开口部54从外部容易地将出口阀座部22、出口阀芯23这样的部件放入形成有第一出口流路53a、第二出口流路53b的区域。其结果是，能够提高出口流路53周围的加工性。另外，外部开口部54也接近入口流路51、中间流路52，因此也能够容易地将部件放入形成有入口流路51、中间流路52的区域。其结果是，能够提高入口流路51及中间流路52周边的部件的组装性。因此，不需要将入口流路51、中间流路52、以及出口流路53分别形成于各自的壳体之后通过焊接等固定为一体。因此，不需要确保用于焊接的区域，能够缩小阀壳体21。其结果是，能够使阀装置2更加小型。
(实施方式的其他变形例)
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但各实施方式的各结构及它们的组合等是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换、以及其他变更。另外，本发明不限定于实施方式，仅由专利请求的范围限定。
需要说明的是，入口流路51、中间流路52、出口流路53、以及外部开口部54并不限定于如本实施方式那样相对于一个阀壳体主体211设置多个。例如，相对于一个阀壳体主体211，入口流路51、中间流路52、出口流路53、以及外部开口部54可以全部仅设置一个，也可以任一个设置多个。
另外，如本实施方式那样，突起部633并不限定于形成于子阀芯引导部63。突起部633只要形成于在以打开中间流路52的方式移动了中间杆部29时能够与盖部内侧面216接触的位置即可。突起部633例如也可以形成于主阀芯面623(主阀芯部62)。
产业上的可利用性
根据本发明，能够在确保组装性的同时，确保稳定的杆的移动。
