JPH0413600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低圧側に設けられた、操作用の軸を
支持する閉鎖部材と、この閉鎖部材と協働する弁
座と、少なくとも２個のバイメタル−要素を備え
た熱式制御ユニツトとを具備し、各バイメタル−
要素がその一端において定置されて支持され、各
バイメタル−要素の他端が操作用の軸に設けた支
持部材に直接作用しているかまたは中間部材を介
して支持部材に作用しており、スチームトラツプ
の全作動範囲の第１の部分範囲において、一つま
たは若干のバイメタル−要素が閉鎖部材に対して
閉鎖力を加え、全作動範囲の他の部分範囲におい
て他のバイメタル−要素が付加的な閉鎖力を閉鎖
部材に加えるスチームトラツプに関する。

スチームトラツプの場合には、閉鎖部材の浸食
を回避するため、および汚れにくくするために、
開放過程の開始後スチームトラツプをできるだけ
大きく開放し、凝縮水の排出後再び完全に閉鎖す
ることが望ましい。できるだけ少ない型式種類の
スチームトラツプで埋合せるには、広い圧力範囲
で機能を発揮することが望まれる。

バイメタル−スナツプ要素を用いたスチームト
ラツプは知られている（西独国特許公開第
2948686号）。このスチームトラツプの場合には、
所定の温度に達した後で閉鎖位置へスナツプ動作
を行い、そして所定の冷却の後で閉鎖位置からス
ナツプ動作を行う。このバイメタル−スナツプ要
素はそのすべてが同じ力線を一様に受けるように
設けられている。温度と圧力が低い場合には、弱
い要素がスナツプ動作を行い、圧力が高くなると
強い要素がスナツプ動作を行う。この強い要素は
同時に、弱い要素のスラツプ動作を妨げる。その
結果、温度と圧力が高くなると、弱いバイメタル
−スナツプ要素が極端に大きな応力を受けるの
で、理論的に利用可能な圧力範囲は制限される。

本発明の課題は、広い圧力範囲で使用可能であ
り、その際バイメタル−スナツプ要素が許容され
ない程大きな応力を受けない、冒頭に述べた種の
スチームトラツプを提供することである。

この課題はバイメタル−要素がバイメタル−ス
ナツプ要素として形成され、少なくとも２個のバ
イメタル−スナツプ要素が互いに異なるスナツプ
温度を有し、バイメタル−スナツプ要素の各々の
スナツプストローク内で、遅くともバイメタル−
スナツプ要素の等弾性力線の最大値で、閉鎖部材
が弁座に当接するように、支持部材が設けられて
いることによつて解決される。

個々のバイメタル−スナツプ要素の力は、それ
ぞれがスナツプ温度を超えるや否や、加算されて
閉鎖部材に作用する。しかし、バイメタル−スナ
ツプ要素がその定置された支持部材から閉鎖部材
の軸上の支持部材への力線に関して互に無関係で
あるので、弱いバイメタル−スナツプ要素は強い
バイメタル−スナツプ要素の大きな力の作用を受
けない。従つて、このスチームトラツプは広い圧
力範囲にわたつて使用可能であり、その際許容さ
れない程大きな応力がバイメタル−スナツプ要素
に発生することはない。

特許請求の範囲第２〜４項には本発明の好まし
い実施態様が記載されている。

特許請求の範囲第２項に従つて等弾性力線の最
大値と最小値が決定されると、力の加算時にスナ
ツプ過程にとつて必須である最大値と最小値の差
が明白に現われる。

特許請求の範囲第３項により、異なるバイメタ
ル−スナツプ要素の形状または幾何ができるだけ
一様にもしくは所望の構造的範囲内に保たれる。

特許請求の範囲第４項記載の構造により、個々
のバイメタル−スナツプ要素はそれに付設された
支持部材を介して個々に調節可能である。この構
造によつて、バイメタル−スナツプ要素の製作精
度をきびしくする必要がなくなる。というのは、
例えばスナツプストローク範囲が設計と幾らか異
なつても、支持部材を相対的に調節することによ
つてこれを保償することができるからである。

図には本発明によるスチームトラツプの実施例
が示されている。

図示していないスチームトラツプケーシングの
供給圧側と低圧側の隔壁１は排出すべき凝縮水の
ための通過口２を備え、かつ制御ユニツトを担持
している。この制御ユニツトは座体３と、供給圧
側に設けられ、中央が穿孔された３個の円板状バ
イメタル−スナツプ要素４，５，６と、低圧側に
設けられた、軸８を有する閉鎖部材７を含む。座
体３は中央の通路９と弁座１０を備えている。前
記閉鎖部材７がこの弁座と協働する。

第１〜３図において、座体３は固定された支持
部材１１を備えている。この支持部材にはバイメ
タル−スナツプ要素４，５，６の外側縁部が載つ
ている。一方、バイメタル−スナツプ要素の内側
縁部は軸８の支持部材１２に作用している。

低温状態では３個のすべてのバイメタル−スナ
ツプ要素４，５，６が弁座の方へ凸状に彎曲して
いる（第１図参照）。閉鎖部材７は通路９を開放
しており、凝縮水が流出可能である。温度が上昇
すると、バイメタル−スナツプ要素４，５，６
は、それぞれのスナツプ温度に達してスナツプ作
用を生じるまでは、閉鎖方向へゆつくり動く。

バイメタル−スナツプ要素４，５，６のスナツ
プ温度が互に異なる場合の開放および閉鎖過程が
第４図のグラフに示されている。このグラフの横
座標はバイメタル−スナツプ要素４，５，６と閉
鎖部材７のストロークＨを示している。座標の零
点は閉鎖状態に相当する。縦座標は力を示してい
る。この場合、温度t₁〜t₃のときにバイメタル−
スナツプ要素４によつて閉鎖部材７に加えられる
弾性力はＫ４で示されている。一方、Ｋ５はバイ
メタル−スナツプ要素５の同様な弾性力を示して
いる。グラフにおけるＫ４とＫ５の曲線は等弾性
力線である。弾性力Ｋ４，Ｋ５は等弾性曲線が正
の縦座標位置にあるときには閉鎖方向に作用す
る。そして弾性力はそれが負であるときには理論
的には開放方向に作用する。しかし、バイメタル
−スナツプ要素４，５，６が一方の側だけで支持
部材１１，１２に接しているので、この負の力は
閉鎖部材７に伝達不可能である。

Ｋは閉鎖部材７の圧力勾配によつて決定され
る、閉鎖部材の開放方向に作用する力を示してい
る。この力はストロークには比例しない。

閉鎖部材７の位置またはストロークは開放圧力
Ｋのつりあいとバイメタル−スナツプ要素４，
５，６の弾性力Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６またはその合計
によつて決定され、そして温度と圧力に関する力
線の交点にのみ存在する。

Ｋ１以下の開放力の場合に温度がｔ１からｔ
２に上昇すると、バイメタル−スナツプ要素４は
閉鎖部材７を、グラフの右側の開放位置からスト
ローク位置Ａまでゆつくり動かし、そしてこの位
置から閉鎖位置までスナツプ動作を行う。そのと
き、バイメタル−スナツプ要素５，６は弁座１０
の方へ向つて凸状に彎曲した形（第２図参照）の
ままである。異なる温度に関連する力Ｋ４は等弾
性力線の最小値を通る垂線Ａで表わされる。この
関係は第５図のグラフで第１の直線１３となる。

ｔ２よりも温度が高き場合、例えばｔ３の場合
には、バイメタル−スナツプ要素５は全ストロー
ク範囲にわたつて正の力、すなわち閉鎖方向に作
用する力を発生する。従つて、バイメタル−スナ
ツプ要素４，５の等弾性力線は加算されて合力
“K4＋５，ｔ３”を生じる。開放圧力がＫ１よ
りも大きいとき、例えばＫ２のときに温度がｔ
３まで上昇すると、バイメタル−スナツプ要素
４，５は閉鎖部材７と共に開放位置から位置Ａま
でゆつくり移動し、その後閉鎖部材は一緒にスナ
ツプ動作的に閉鎖位置に達する。この場合、バイ
メタル−スナツプ要素６は弁座１０の方へ凸状に
彎曲した形のままである。

従つて、バイメタル−スナツプ要素４，５の力
がＡを通る垂線上で加算されるので、ｔが一定の
力の差が増大する。第５図のグラフにおいて傾斜
が増大した第２の直線１４が生ずる。バイメタル
−スナツプ要素６が付加的に作用するときには
（第３図参照）、前記と同じことが繰返される。こ
のスナツプ要素６が働くと、傾斜が一層急であ
る。第５図に示した多角形の辺すなわち直線１５
が生ずる。

第４図のグラフから判るように、開放過程は閉
鎖過程の逆に行われる。等弾性力線の最大値が閉
鎖位置に相応してあるいは閉鎖位置を越えたとこ
ろで例えばＢを通る垂線上にあるときには、例え
ば力がＫ１の場合はバイメタル−スナツプ要素
４がｔ２からｔ１に下がるや否や、スチームトラ
ツプは閉鎖位置“ZU”から点Ｃまでスナツプ動
作的に開放する。従つて、第５図のグラフでは、
開放のために第２の多角形辺１３′，１４′，１
５′が発生する。この多角形辺は温度だけが幾分
低くなつている。第５図に記入した曲線SDは異
なる圧力のためのその都度の飽和蒸気温度を示
す。この場合、スチームトラツプがその都度最も
遅く閉鎖される。

第５図のグラフは、希望する作用が広い圧力範
囲にわたつて達成されることを示している。これ
は次の理由によつて可能となる。すなわち、個々
のバイメタル−スナツプ要素４，５，６が、固定
された支持部材１１から閉鎖部材−軸８に設けた
支持部材１２への力線に関して、互に影響しあわ
ないので、可能となる。それにより、弱いバイメ
タル−スナツプ要素４，５は強いバイメタル−ス
ナツプ要素５，６の大きなばね力の影響を受けな
い。よつて、許容されない程大きな応力にさらさ
れない。

第６，７図に示した実施例では、座体３が固定
された中央の２つの支持部材１６，１７を担持し
ている。この各支持部材にはバイメタル−スナツ
プ要素４，５の内側縁部が支持されている。両バ
イメタル−スナツプ要素の外側縁部には鍵形のウ
エブ１８，１９が作用している。このウエブの内
側縁部は閉鎖部材−軸８上に設けた２つの支持部
材２０，２１に作用している。この支持部材はス
チームトラツプを調整するために軸方向に調節可
能に形成されている。

温度が上昇すると、第１〜３図に関連して既に
説明したように、バイメタル−スナツプ要素４，
５は開放位置から最初はゆつくりと閉鎖方向へ動
く。付随または対応するスナツプ温度に達する
と、バイメタル−スナツプ要素４はスナツプ動作
し、そしてウエブ１９と支持部材２１と軸８を介
して閉鎖部材７を閉鎖位置まで持上げる。その
間、バイメタル−スナツプ要素５は弁座１０の方
へ凸状に彎曲したままである。従つて、閉鎖部材
７の閉鎖行程運動のときには支持部材２０はウエ
ブ１８から持上げられて離れる（第７図参照）。
閉鎖部材７の開放力が大きい場合、すなわち圧力
および温度が高い場合には、両バイメタル−スナ
ツプ要素４，５がスナツプ動作を行い、ウエブ１
８，１９が支持部材２０，２１に作用する。従つ
て、両スナツプ要素の閉鎖力が加算されて閉鎖部
材７に作用する。その結果、蒸気SDに対するバ
イメタル−スナツプ要素４，５の多角形スナツプ
動作直線の適合に関して前に延べたことと同じよ
うなことが該当する。

【図面の簡単な説明】

第１図はスチームトラツプ制御ユニツトの第１
実施例の開放状態を示す図、第２図は運転圧力が
低い場合の第１図の制御ユニツトの閉鎖状態を示
す図、第３図は運転圧力が高い場合の第１図の制
御ユニツトの閉鎖状態を示す図、第４図は閉鎖部
材ストロークとバイメタル−等弾性力線の関係を
示すグラフ、第５図は飽和蒸気曲線と閉鎖並びに
開放温度の関係を示す図、第６図はスチームトラ
ツプ制御ユニツトの第２の実施例の開放状態を示
す図、第７図は運転圧力が低い場合の第４図の制
御ユニツトの閉鎖状態を示す図である。 ４，５，６……バイメタル−スナツプ要素、７
……閉鎖部材、８……軸、１０……弁座、１１，
１２，１６，１７，２０，２１……支持部材、１
８，１９……ウエブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低圧側に設けられた、操作用の軸を支持する
   閉鎖部材と、 この閉鎖部材と協働する弁座と、 少なくとも２個のバイメタル−要素を備えた熱
   式制御ユニツトとを具備し、 各バイメタル−要素がその一端において定置さ
   れて支持され、 各バイメタル−要素の他端が操作用の軸に設け
   た支持部材に直接作用しているかまたは中間部材
   を介して支持部材に作用しており、スチームトラ
   ツプの全作動範囲の第１の部分範囲において、一
   つまたは若干のバイメタル−要素が閉鎖部材に対
   して閉鎖力を加え、全作動範囲の他の部分範囲に
   おいて他のバイメタル−要素が付加的な閉鎖力を
   閉鎖部材に加える スチームトラツプにおいて、 バイメタル−要素がバイメタル−スナツプ要素
   ４，５，６として形成され、 少なくとも２個のバイメタル−スナツプ要素
   ４，５，６が互いに異なるスナツプ温度を有し、 バイメタル−スナツプ要素４，５，６の各々の
   スナツプストローク内で、遅くともバイメタル−
   スナツプ要素４，５，６の等弾性力線の最大値Ｂ
   で、閉鎖部材７が弁座１９に当接するように、支
   持部材１１，１２，１６，１７，２０，２１が設
   けられていることを特徴とするスチームトラツ
   プ。 ２ 閉鎖部材７の閉鎖状態における個々のバイメ
   タル−スナツプ要素４，５，６の等弾性力線の最
   大値と最小値が、同一ストロークＡ，Ｂのときに
   存在することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のスチームトラツプ。 ３ バイメタル−スナツプ要素４，５，６が、熱
   による曲げ率が異なるバイメタルからなつている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のスチームトラツプ。 ４ 固定された複数の支持部材１６，１７と、軸
   ８に設けられた複数の支持部材２０，２１が、バ
   イメタル−スナツプ要素４，５に付設され、支持
   部材２０，２１が調節可能に形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項ま
   でのいずれか一つに記載のスチームトラツプ。