JPS60168992A - 熱的制御要素を有するスチームトラツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧側に配置されていてかつ膨張媒体を含む
熱的制御要素と、流れ方向に閉じる遮断部材とを有する
スチームトラップに関する。

周知のスチームトラップには、蒸気圧が水の蒸気圧と同
じかまたはそれよりほんのわずかに高い膨張媒体が用い
られている。従って、制御要素を囲む復水が沸騰温度以
下に冷却されると、制御要素の内圧がすぐ降下し、それ
によりスチームトラップが開く。そわ故に、スチームト
ラップは非常に迅速に反応する。他方では、このスチー
ムトラップは、周囲の圧力と同じがまだはこれよりほん
のわずかに高い制御要素の内圧に依り、相対的にわずか
な密封力を発生する。

スチームトラップは閉塞部材として一般に球体、円錐体
または板状体を用いるが、これらの閉塞部材は、乾燥蒸
気が生じた場合弁座要素の座面に対して密封しなければ
ならない。スチームトラップに蒸気が近接するか、また
はほんのわずかな復水量が生じ、その復水量が、最も小
さい温度降下に依り、およびそれによって制御要素によ
り発生した密封力の制限された減少に依り幾分洩れ損失
として導出されたときにも、閉塞部材がほとんど閉鎖位
置に止っている。従って、全圧力降下が座面で起こり圧
力が減少する。これにより、短時間の後に密封部分に摩
滅が生ずる。それで、暫くの作動時間後に蒸気損失が避
けられない。

遮断部材が他方の位置の弁座に対し付加的に閉鎖位置で
狭い絞り隙間を有し、この絞り隙間が閉塞部材−開放行
程と共に増加するスチームトラップが周知である。弁座
と絞り隙間の間に、復水が流れ通る室が形成されている
。

このスチームトラップ−とりわけバイメタル−制御要素
と低圧側の遮断部材を有する一構造（ドイツ特許明細書
１２８６２９２）では、遮断部材が最少行程を走行した
後広く開放されなけれげなら々い。それにより、そのた
めに必要な量範囲において弁座での圧力降下が、従って
摩滅が減少される。

剛性のある熱的制御要素（英国特許明細書１０７２４Ａ
、Ｄ、　１９０８）を備え、かつ付加的な絞り間隙を有
する遮断部材を備えた他の設計では、前述の作用が最少
行程の走行後に初めて生ずる。

制御要素のばね作用は、制限位置に到達した後にはもち
ろん起こらない。

サイホー制御要素（ドイツ−特許明細書１５５０２６８
）を有する新しい設計では、付加的な絞り個所の配置に
より遮断部材の開放後に圧力ヘッドを発生しなければガ
ら寿い。これにより、制御要素の振動を避け、かつその
寿命を高めなければならない。

前述した三つの設計に共通なことは、閉鎖位置でおよび
わずかな行程で、弁座間隙に全圧力降下が起こり圧力が
減少することである。第一に、いっそう大きい行程およ
びそれに相応したいっそう大きい復水量の場合、弁座間
隙に生ずる圧力降下が減少する。従って、前述した欠点
は、わずかな復水量の範囲で存在したままである。非常
に多くのスチームトラップがこの少旬および最少量の内
で作動するので、最少量を損失なく導き出すことに関し
ての改良は、実際に大きな意味がある。

本発明の課題は、特に蒸気の作用においておよび最も少
ない復水量の導出において弁座が大幅に摩耗なく存続す
るスチームトラップを創造することである。

との課題は、特許請求の範囲第１項に記載された特徴事
項により解決される。

スチームトラップの高圧側と低圧側の間の遮断は、前後
して接続されかつ互に独立した二つの密封部分で行なわ
れる。開放過程では、密封力の解除がまず上流に配置さ
れた密封部分でのみ行なわれ、一方下流に配置された密
封部分がその十分な密封力で閉じられたままである。開
放過程の動作中、第一の密封部分に漏洩流が生ずるや否
や、直ちに密封力、従って第二の密封部分の密封性が高
められるので、長く持続する漏洩流を形成できない。同
時に、それにより制御要素に付加的な開放力が生じ、こ
のためすでに最少の復水量でスチームトラップが間欠的
な作動の仕方になる。その結果、腐食がそのときにも大
幅に避けられる。

特許請求の範囲第２項と第８項による、軽く予め負荷さ
れたばねにより、第二の閉塞部Ｕの密封圧力を第一の閉
塞部材に関して左右することができる。それにより、運
動過程を制御要素の動的特性に特に良好に同調させるこ
とができる。

本発明の別の線層は、本発明によるスチームトラップを
、その閉塞部材が比較的小さい流通容量に対する設計に
おいても頑丈でかつ組立上有利であるように形成するこ
とにある。

この課題は、特許請求の範囲第４項に記載された本発明
の特徴を用いることにより解決される。

両方の閉塞部材のうちの第二のおよびいっそう小さい閉
塞部材は、開放連行部材としての頭部を有する棒からな
る。この単純に輪かくをつけられた部材は製造技術的に
決して問題を与えず、特に棒直径が弁座直径に調和され
、従ってできるだけ大きく構成される。乙のようにして
、ごく小さい寸法およびこれに伴々つで生ずる容易な変
形可能性が避けられる。その貫通孔が拡大されているこ
とにより、第一の閉塞部材自体が直接第二の閉塞部材の
ための連行部材−ストッパーとして働らく。別個のスト
ッパ一部材、例えばごく小さい寸法のスナップリングが
無用である。単純に形成された林状の閉塞部材担持体が
構造ユニットの部分を完成し、かつ制御要素の行程運動
する壁部に対する結合部材をなす。

さらに、閉塞部材相持体および第一の閉塞部材に二分割
すると、両方の上記の部材をそれらの工作制料に関して
種々の必要性に正確に調和させることができる。特に第
一の閉塞部材は特に耐摩耗性の材料からなることができ
ると共に、例えば閉塞部材相持体は、行程運動する制御
要素−壁部との結合（例えば溶接）に完全に適した工作
材料で作ることができる。

第一の閉塞部材を閉塞部材担持体に形状拘束的に保持す
るための特に簡単な技術が特許請求の範囲第５項に記載
されている。両方の部材の間の付加的々結合部材捷だけ
手段は必要でない。

この保持を実現する組立および固定方法を特許請求の範
囲第６項が対象に有する。その固定は、閉塞部材担持体
の縁部の塑性変形により行々われる。

本発明によるスチームトラップでは、熱的制御要素によ
り行なわれる作動行程は、流通容量を決める第二閉塞部
材の行程と、第一の閉塞部材が第二の閉塞部材に対して
行なう相対的行程とから合成される。相対行程の大きさ
は、万が−の製造高さ公差をならすために、閉塞保護に
必要な値ならびに割増分により決められる。

スチームトラップのだめの熱的制御要素として、他の平
らに構成される構造でもダイヤフラムで良いことが実証
された。平らな構造方式に相応して、ダイヤフラムの利
用しうる作動行程が制限される。

本発明の別の課題は、両方の閉塞部材の間の相対行程を
特に小さく保つことができるように本発明によるスチー
ムトラップを形成することにある。

この課ぽは、特許請求の範囲第７項に記載された特徴を
用いることにより解決される。

両方の弁座面を、それらの間に決して高さの公差が存在
しないようにそれらの本発明による配置により一断面に
作ることができる。それに相応ｌて、そのような公差を
補償するために用いらねている相対行程の部分を減少さ
せることができ、このことは例えば熱的制御要素におい
て小さい作動行程で流通容量に有利に影響する。

特許請求の範囲第８項は、両方の弁座を一つの平面部分
に加工することができる構造を述べている。

特許請求の範囲第９項によりテーパー面として形成され
た弁座を円錐形にまたは例えば球形に−凹状にまたは凸
状に一構成することができる。

特許請求の範囲第１０項の特徴により別の高さ公差がな
くなり、その際これに関連して特許請求の範囲第１１項
は制御要素のための特別簡単な固定可能性を与える。

以下、本発明のスチームトラップの五つの実施例につい
て図面により説明する。

第１図において、流入路２ならびに流出路８を有するス
チームトラツプハウジング１には高圧側に、熱膨張媒体
を含む熱制御要素４が配置されている。制御要素４の行
程運動する壁部５に−従って同様に高圧側に一管状の第
一の閉塞部材６が密封状態に固定されており、この閉塞
部材６はその閉鎖位置で弁座要素８の弁座７に緊密に載
っている。第一の閉塞部材６の下流に、弁座要素８の室
９に第二の閉塞部材１０が配置されており、この部材は
弁座要素８の第二の弁座１１と協働する。第二の閉塞部
材１０は開放連行部材１２を担持している。この部材に
は、制御要素４と反対側のその端面に、制御要素４の壁
部５に設けられたストッパー１８が付設されている。両
方の閉塞部材６．１０の閉鎖位置で、それぞれストッパ
ー１８と開放連行部材１２の間にならびにこれと壁部６
の間の他方の端面に軸方向空隙１４．１５があり、これ
らの空隙は制御要素４の作用行程の小部分になる。

流入路２を介して蒸気がスチームトラップハウジング１
に流入すると、制御要素４が、第１図に示した閉鎖位置
に達する。今存在する圧力は一つの密閉部分でだけでは
なく−このことは従来のスチームトラップで起るー、存
在する二つの密閉部分６．７　：　１０．１１でも作用
する。スチームトラップに沸騰温度で最少量の復水が流
入しても、制御要素４は差当り閉鎖位置に止まっている
。復水と制御要素４が次第に冷却され、それにより開放
方向の力がまず閉塞部材６にのみ及はされるので、弁座
７へのその緊密な圧力が減少する。その結果、密閉部分
６．７に漏れが発生する。この漏れが、流入する少ない
復水用のわずかな熱放出とほとんど釣合っているとき、
第二の密封部分１０．１１が存在しなければスチームト
ラップがこの漏れ位置に止まっているだろう。冒頭に述
べた損傷が生ずるだろう。しかしながら、その代りに、
室９において、圧力が、閉塞部材６がなお十分々密閉力
の下にあるときに生ずる値を越えて上昇する。閉塞部材
１ｏがそれによりいっそう高い密封圧力を維持シ２、従
って密封部分１０．１１がいっそう緊密になる。それに
従って、室９の中間圧力がなおさらに増大する。さらに
、この中間圧力が制御要素４に開放するように作用１２
、それにより制御要素４が閉塞部材６の密封圧力をなお
いっそう減少させる。従って、制御要素４の壁部５が一
空隙１４を十分に利用して一開放行程を行ない、ついに
は壁部５がストッパー１８と開放連行部材１２を介して
閉塞部材１０も開放させる。その間に、閉塞部月６がす
でにその弁座７から遠く遠ざけられるので、ここに生ず
る流速はもはや腐食作用をもたらさない。

腹水の排出後、制御要素４の温度が上昇する。

それに従ってスチームトラップが閉じ、その際最初に閉
塞部材１０がその弁座１１に’ｌ接し、その後始めて閉
塞部材６がその弁座７に当接する。

スチームトラップの本発明による構成により最少量の場
合でも弁座７，１１での圧力降下を減少させ、そして同
時に自発的な十分に開いた開放−！だｄ、間欠的な作用
の仕方を達成することが初めて成巧した。これにより、
との析範囲でも密封部分６，７　；　１０．１１の摩耗
が長期にわたって避けらｔする。

第２図と第３図による両方の設計において、第一の閉塞
部材６がその制御要素側端部に底部１６により閉鎖され
ている。さらに、第一の閉塞部拐６が第二の閉塞部材】
０のためのストッパー１８を担持している。それで両方
の閉塞部拐６，１０が、制御要素４の行程運動する壁部
５に完全に予め組立てられて固定される構造群を形成す
る。閉塞部材６の底部１６に依り、その固定ｄ緊密に行
なう必要がない。

第２図て゛に、子の他底部１６と開放連行部材１２の間
にげね１７が配置され、一方第８図でに、ばね１７が開
放連行部材Ｉ２とストッパー１８の間に存在している。

第２図と第８図による両方の設計は、第１図で述べた原
理的作用と同じ原理的作用を有する。

第２図による軽く付勢されたばね１７によって、第二の
閉塞部材１０の緊密な圧力が閉塞部材６の緊密な圧力に
対して閉鎖位置で高められ、一方第８図によるばね１７
は逆の作用を有する。

このようにして、両方の密封部分６．７　：　１０．１
１の圧力降下を特に密閉力解除の位相中あえて加減する
と七ができ、従って制御要素４の開放速度に対し影響を
与えることができる。その結果、運動過程を制御要素４
の動的な特性になおいっそう良く調和させることができ
る。第４図と第５図において、高圧側１８と低圧側１９
の間に設けられたスチームトラップハウジングの分離壁
２０が弁座要素８を担持している。高圧側１８には熱的
制御要素４が配置されている。制御要素８は平らに構成
されるように設計され、かつ二つの皿状の、堅い壁部２
１．２２を有し、これらの壁部の間に行程運動する壁部
として役立つダイヤフラム２３が存在している。上方の
壁部２１がダイヤフラム２８と共に膨張媒体のだめの収
容室２４を形成し、一方下方の壁部２２には制御要素４
を弁座要素８に固定するだめの保持手段２５が設けられ
ている。

弁座要素８に向けられたその側に、ダイヤフラム２３が
、底部２７と回転する側壁２８を有する閉塞部材担持体
２６を担持している。閉塞部材相持体２６に第一の閉塞
部材６が保持され、この閉塞部材６は弁座要素８の第一
の弁座７と協働する。第一の閉塞部材６は中心の貫通孔
２９を有し、この貫通孔が、底部２７に向けられたその
端部に半径方向の拡大部３ｏを有する。

第二の閉塞部材１０が棒８１として形成され、かつ第一
の閉塞部材６の貫通孔２９を貫通している。その一端に
、貫通孔２９の拡大部３ｏに、第ニーの閉塞部材１０が
半径方向に突出する頭部８２を有する。

第４図において、両方の閉塞部材６，１ｏには端面側に
それぞれ平らな密封面が設けられている。弁座要素８に
は、三つの同心のリング領域において、第二の閉塞部材
１０のための平らな弁座１１として、第一の閉塞部材６
のための平らな弁座７として、ならびにこれに加えて周
辺に制御要素４の保持手段２５の端面側位置決め面８４
のための支承面８Ｂとして働ら〈平担面を有する。保持
手段２５は四つの半径方向の弾力性アームからなり、こ
れらのアームは周囲で閉塞部材６，１０の周りを壁部２
２から弁座要素８まで延びていて、かつアームの長さの
一部が、アームが押しつけ当接している弁座要素８の回
転する壁部８５により囲まれている。それにより、制御
要素４が簡単な仕方で弁座要素８に保持されている。

第４図において、両方の弁座７，１１および支承面８８
が一平面に配置されているので、それらの間に高さの公
差が々くなる。従って、第二の閉塞部材１０に対する第
一の閉塞部材６の相対行程においてそのような高さの公
差を考慮に入れる必要がない。それ故に、ダイヤフラム
２８の起υうる作用行程の特に大部分が第二の閉塞部材
１０の行程に役立つことができ、従って流通容量を高め
ることになる。特に、制御要素４が平らに構成されてい
て、従って短かい行程の場合に、このことは利点である
。

第５図による設計は、弁座１１が円錐形にかつ第二の閉
塞部材１０の密封面８６が球形に形成されている点で第
４図の設計と異なる。従って、これらは両方共流れ方向
に先細になっている１、弁座７と支承面３８の平面に弁
座１１が流入するので、すべての三つの面７．１１．８
８を一断面で−例えばＮＣ−加工機で一製造することが
でき、その結果両方の弁座７，１】および支承面３Ｂの
間の高さの公差もなく々る。

第４図と第５図において、両方の閉塞部材６．１０が閉
塞部材相持体２６と共に一つの構造ユニットを形成し、
その組立は次のように行なわれる１、 壕ず、第二の閉塞部材１０をその棒３１で拡大部３０の
側から第一の閉塞部材６０貫通孔２９に差し込む。頭部
８２が拡大部８０に取置する。それから、閉塞部材担持
体２６をその側壁で第一の閉塞部材６を越えて差［７込
み、ついには底部２７がこの第一の閉塞部材６に当接す
る。第一の閉塞部材６の周面が部分的に円錐形に形成さ
れている１、その直径が弁座７に向かって先細に々って
いる。閉塞部材担持体２６の最初の、例えば円筒形側壁
２８を今や第一・の閉塞部材６の周面の直径の小さい部
分に塑性変形（例えばプレスまたは延転）により密着さ
せる。

ぞｔｌにより、この閉塞部祠６が閉塞部材相持体２６と
かたくかつ緊密に結合される。

組立てられた構造ユニノ）　６．０＋、　２６　Ｕ、適
当な仕方で−例えば溶接によリーダイヤフラム２８に固
定することができる。

わずか々流通容量のだめの構造においても、構造ユニツ
）　６．１０．２６の部分は、々お、慣用の製造装置で
製造でき、かつ問題なく組立てることができるような大
きさである。非常に小さいこと、およびこれと関連した
変形の恐れが避けられるが、このことはそれ自体三つの
構造部品のうちの最も小さい部品、すなわち第二の閉塞
部材１０に対して重要である。

その作用に関して第４図と第５図の設計は、第１図につ
いて述べた作用に対応する。

【図面の簡単な説明】

第１図は閉鎖されたスチームトラップの断面図、第２図
は第１図と異なるスチームトラップの遮断部材の他の実
施形態を閉鎖位置に示した図、第８図は第１図と異なる
スチームトラップの遮断部材の別の実施形態を閉鎖位置
に示した図、第４図は本発明によるスチームトラップの
制御ユニットの他の実施形態を閉鎖位置に示した図、第
５図は本発明によスチームトラップの制御ユニットの別
の実施形態を開放位置に示した図である。 ４・・・熱的制御要素　６・・・第一の閉塞部材７．１
１・・・座面　８・・・弁座要素１０・・・第二の閉塞
部材　１２・・・開放連行部月１３・・・ストッパー　
１４・・・空隙ＪＩ Ｌｉミニ− Ｃ乃 ヱ１ Ｕ） 「ｎ −ζＱｎ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）膨張媒体を含みかつ高圧側に配置された熱的制御
   要素と、流れ方向に閉鎖する遮断部材−とを有するスチ
   ームトラップにおいて、遮断部材が、−流れ方向に見て
   一前後して連結されていて互に独立した少なくとも二つ
   の密封部分（６，７：　１０．１１）を有し、各密封部
   分が弁座要素（８）の座面（７，１１）およびこれに付
   設された閉塞部Ｕ’　（６，１０）により形成され、流
   れ方向に見て第一の閉塞部材（６）が制御要素（４）と
   連結され、かつ第二の閉塞部材（１０）が開放連行部材
   （１２）を有し、この開放連行部材は、第一の密封部分
   （６，７）の下流に存在していて第一の閉塞部材（６）
   まだは制御要素（４）に付設されたストッパー（１８）
   により作用され、ストッパー（１３）と開放連行部材（
   １２）の間に両方の閉塞部材（６，１４）の閉鎖位置で
   わずかな軸方向の空隙（１４）が存在することを特徴と
   するスチームトラップ。 （２）一方の側で開放連行部材（１２）の１．制御要素
   に近い端面とならびに他方の側で制御要素（４）との間
   にまたは第一の閉塞部材（６）との間に存在する軸方内
   空（（１５）かばね（１７）により架橋されている、特
   許請求の範囲第１項に記載のスチームトラップ。 （８）開放連行部材（１２）とストッパー（１８）の間
   の軸方向空隙（１４）かばね（１７）により架橋されて
   いる、特許請求の範囲第１項に記載のスチームトラップ
   。 （４）制御要素（４）と、底部（２７）および周囲の側
   壁（２８）を有する閉塞部材担持体（２６）が連結され
   、第一の閉塞部材（６）が少々くともその座から遠い端
   部で閉塞部材担持体（２６）に密封状態に保持され、か
   つ中心の貫通孔（２９）を有し、この貫通孔は、閉塞部
   材担持体−底部（２７）に向けられたその端部に半径方
   向の拡大部（８ｏ）を有し、第二の閉塞部材（］０）が
   、実質的に第二の弁座（１１）の直径に対応する棒（８
   １）からなり、棒（３１）が第一の閉塞部材（６）の貫
   通孔（２９）を通り、かつその一端に、貫通孔（２９）
   の拡大部（８０）に、半径方向に突出していてかつ開放
   連行部材を形成する頭部（８２）を有し、一方棒（３１
   ）がその他端に、第二の弁座（１１）と協働する密封面
   （８６）を有することを特徴とするスチームトラップ。 （５）第一の閉塞部材（６）の周面は、閉塞部材担持体
   −側壁（２８）が隣接する異なる直径の少なくとも二つ
   の領域を有する、特許請求の範囲第４項に記載のスチー
   ムトラップ。 （６）第二の閉塞部材（１０）を拡大部（３ｏ）の側か
   ら第一の閉塞部材（６）の貫通孔（２９）に差し込み、
   閉塞部材相持体（２６）をその側！（２８）で第一の閉
   塞部材（６）の周面の上へ差し込み、そして閉塞部材相
   持体（２６）の側＠（２８）を第一の閉塞部材（６）の
   周面に塑性変形により密接に結合することを特徴とする
   特許請求の範囲第５項によるスチームトラップの閉塞部
   材担持体に第一の閉塞部材を固定する方法。 （７）膨張媒体を含みかつ高圧側に配置された熱的制御
   要素と、流れ方向に閉鎖する遮断部材とを有するスチー
   ムトラップであって、遮断部材が、−流れ方向に見て一
   前後して連結されていて互に独立した少なくとも二つの
   密封部分（６，７；　１０．　ｔｉ）を有し、各密封部
   分が弁座要素（８）の座面（７，１１）およびこれに付
   設された閉塞部材（６，１ｏ）により形成され、流れ方
   向に見て第一の閉塞部材（６）が制御要素（４）と連結
   され、かつ第二の閉塞部材（１ｏ）が開放連行部材（１
   ２）を有し、この開放連行部材は、第一の密封部分（６
   ，７）の下流に存在していて第一の閉塞部材（６）また
   は制御要素（４）に付設されたストッパー（１８）によ
   り作用され、ストッパー（１８）と開放連行部材（１２
   ）の間に両方の閉塞部材’　（６，１４’）の閉鎖位置
   でわずかな軸方向の空隙（１４）が存在するスチームト
   ラップにおいて、両方の弁座（７，１１）が一平面に配
   置されているか、または一平面に口をもっているスチー
   ムトラップ。 （８）両方の弁座（７，１１）が、一平面に存在する平
   らな座として形成されている、特許請求の範囲第７項に
   記載のスチームトラップ。 （９）−方の弁座（７）が平らな座として形成され、他
   方の弁座（１１）が、平らな座（７）の平面に口をもっ
   ている先細面として形成されている、特許請求の範囲第
   ７項に記載のスチームトラップ。 （１０）制御要素（４）には、弁座要素（８）に向かっ
   て延びていてかつ位置決め面（３４）を有する保持手段
   （２５）が設けられ、一方弁座要素（８）が弁座平面に
   位置決め面（８４）のための支承面（８３）を有する、
   特許請求の範囲第７項から第９項までのうちのいずれか
   一つに記載のスチームトラップ。 （１１）保持手段（２５）が半径方向に弾性的に形成さ
   れ、弁座要素（８）が、保持手段（２５）を半径方向に
   囲む壁部（８５）を有する、特許請求の範囲第】０項に
   記載のスチームトラップ。