CN110537050B - 冷凝液排出装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供防止节流孔堵塞并且对排水排出量的增减适应性高的冷凝液排出装置以及冷凝液排出方法。冷凝液排出装置串联多段地配置形成有具有节流部和设置于该节流部的后段的减压室的节流单元，各节流单元(10U)构成为包括：具有直径为1mm以上的节流孔(11h)且形成为薄板状的节流板(12P)、和具有与节流板(12P)相同壁厚并在其内部形成有减压室(14S)的减压板(14P)，沿着轴向相邻的各节流孔(11h)相互在径向上偏移地配置形成。

Description

冷凝液排出装置

技术领域

本发明涉及冷凝液排出装置，具体而言，涉及例如安装于蒸气配管等蒸气移送管、或者热交换器、干燥器、制冷制热装置等蒸气加热设备，用于将潜热释放后的蒸气冷凝后的冷凝液(蒸气凝结水)经由节流部排出去除的节流式的冷凝液排出装置。

背景技术

以往，公知有基于不需要作为可动部件的动作阀等、不产生由耐久性非常高的阀部的劣化导致的蒸气泄漏等优点，组装有被设定为以规定压力排出冷凝液(以下，也称为排水)的节流部的节流式的冷凝液排出装置。在这样的节流式的冷凝液排出装置中，需要根据预定的排水的排出流量，与阀式的冷凝液排出装置相比，将节流部孔径设定得较小(例如φ0.5mm)，因此在节流孔容易发生异物堵塞。另一方面，为了防止异物堵塞，需要将节流部孔径设定得较大(至少φ1mm以上)，但包含有潜热的新蒸气容易泄漏。因此需要根据排水的排出量来制造多种类的节流部。

因此，提出有将多个节流部串联多段地配置构成并阶段性地减压，实现了防止蒸气泄漏以及防止节流孔堵塞的冷凝液排出装置(例如参照专利文献1～3)

在此，在专利文献1中公开了在阀室内串联配置多个节流部，并且使该多个节流部的中心轴在排列方向前后偏心地配置的冷凝液排出装置。

另外，在专利文献2中公开了使在阀室内串联配置的多个节流部的中心轴在排列方向前后偏心，并且与各个节流部对置地配置有板状或者带状的温度响应元件的冷凝液排出装置。

另外，在专利文献3中公开了将在阀室内串联配置的多个节流部的中心轴在排列方向前后偏心，在各个节流部内，贯通节流部配置有利用通过节流部的流体而能够滚动的滚动部件的冷凝液排出装置。

专利文献1：日本特开2001-27389号公报

专利文献2：日本特开2001-27390号公报

专利文献3：日本特开2001-27391号公报

一般情况下，通过节流部的排水量(节流部排出能力)由压差和节流部孔径决定，但例如在专利文献1记载的现有技术中，发生无法灵活地应对排水排出流量的增减这样的问题。

例如在应用于排水排出量的变动大的蒸气加热设备(系统)的情况下，在同一直径的多段节流部中，无法追随从启动时到稳定时等的排水变动，若排水量低于节流部排出能力的大约一半，则无法完全密封节流孔而发生了蒸气泄漏这样的问题。与此相对，为了防止蒸气泄漏并确保稳定时排水的稳定的排出性能，需要减少启动时排水的排出能力，因此产生启动需要时间这样的问题。

另外，引用文献2以及3记载的现有技术失去原本不需要可动部件这样的节流式冷凝液排出装置的优点，除了上述问题以外，还产生了耐久性以及维护性降低这样的问题。

即上述引用文献1～3所公开的现有技术均能够适用(对应)于同一直径的节流孔且排水排出量的变动范围小(通常到最大排出量的50％为止)，因此节流排出能力无法充分地追随从启动时到稳定时排水的增减，其结果存在需要根据排水排出量来改变节流部孔径、或者到达稳定状态为止启动需要时间这样的问题。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述那样的现有技术的问题所做出的，目的在于以简易的方法廉价地提供一种防止节流孔堵塞、并且相对于排水排出量的增减适应性高的冷凝液排出装置。

为了实现上述目的，本发明的冷凝液排出装置，串联多段地配置形成有节流单元，该节流单元具有节流部和设置于该节流部的后段的减压室，所述冷凝液排出装置的特征在于，各节流单元构成为包括：节流板，其具有直径为1mm以上的节流孔且形成为薄板状；减压板，其具有与所述节流板相同的壁厚，在其内部形成有减压室，沿着轴向相邻的各节流孔相互在径向上偏移地配置形成。

在这样结构的情况下，能够将节流孔的堵塞防患于未然，并且能够从启动时到稳定时为止，总是将冷凝液稳定地排出去除。

另外，所述节流孔可以分别形成为相同直径，并且所述减压室分别形成为相同容积，最前段以及最后段的节流单元的节流孔配置形成于中心，而中间的节流单元的节流孔偏心地配置形成，并且相邻的中间的节流孔以配置相位相互相差180°的方式配置。

在这样结构的情况下，能够最大限度地确保外观的流路长度，能够多段化并且能够缩短轴向的长度。

另外，所述节流孔也可以分别形成为相同直径，并且所述减压室分别形成为相同容积，沿着轴向相邻的各节流孔的形成位置在中心、偏心、中心……交替地反复配置。

在这样结构的情况下，不需要调整节流孔的相位偏差，能够确保恒定的流路长度，从而有助于排水排出能力的稳定化。

此外，最下游侧的节流孔也可以配置形成于中心部。

在这样结构的情况下，能够将对下游侧配管等的侵蚀作用防患于未然。

另外，最上游侧的节流孔也可以配置形成于中心部、或者偏心地配置形成于比中心部靠下方的位置。

在这样结构的情况下，能够利用排水可靠地密封节流孔，能够稳定地防止蒸气泄漏。

在以上的基础上，也可以将所述减压室的体积与所述节流孔的开口部体积之比设定为30～200。

在这样结构的情况下，还能够使轴向缩短，能够有助于装置小型化、配管作业性的提高。

此外，所述节流板以及所述减压板也可以由厚度为1～2mm的不锈钢形成，并沿轴向加压而连接。

在这样结构的情况下，能够实现组装时、维护时作业性的大幅度提高，并且在现场也能够容易地应对节流单元的增减。

根据本发明，能够采用开口直径大的节流部，能够将节流孔的堵塞防患于未然，并且能够从启动时至稳定时为止将冷凝液稳定地排出去除。

附图说明

图1是表示本发明的冷凝液排出装置的一个实施方式的结构的示意图。

图2是表示本发明的节流板的结构的示意图，(a)是表示中心节流板的示意图，(b)是表示偏心节流板的示意图。

图3是表示本发明的一个实施方式的冷凝液排出装置中的稳定时的状态的示意图。

图4是表示本发明的一个实施方式的纸缩液排出装置中的启动时的状态的示意图。

图5是表示使用了与实施方式的冷凝液排出装置的比较验证的现有的结构的冷凝液排出装置的示意图。

图6是表示本发明的冷凝液排出装置的其他实施方式的结构的示意图。

具体实施方式

<实施方式1>

以下，参照附图对本发明的冷凝液排出装置的一个实施方式进行说明。在此，图1是表示本实施方式的冷凝液排出装置的结构的示意图，图2是表示节流板的结构的示意图，图3是表示冷凝液排出装置的稳定状态的示意图，图4是表示冷凝液排出装置的启动状态的示意图。

本实施方式的冷凝液排出装置，在热交换机、干燥机制冷制热装置等将蒸气作为热源利用的各种蒸气加热设备中，为了将蒸气的泄漏抑制到最小限度，并从该设备去除该冷凝液而被利用，安装于未图示的蒸气加热设备的后段(下游侧)，在其内部形成的冷凝液通路的中途设置有节流部。而且，排水即冷凝液因压差而通过节流部并向设备外排出。

具体而言，如图1示意地表示的那样，本实施方式的冷凝液排出装置1，以不使新蒸气泄漏地将导入到输入侧的冷凝液DR向装置外排出的方式，将多个节流单元10U_1～N在中空圆筒状的壳体HG内串联地配置。另外，在本实施方式中，在壳体HG的外周部形成有螺纹部SC，以便能够拧进已设的配管等进行安装。

各节流单元10U_1～N构成为包括：具有相同直径的节流孔11h_1～N的板状(本例中是圆板状)的节流板12P_1～N、和具有与该节流板12P_1～N相同的外径且在节流板12P_1～N的后段形成减压空间(减压室)14S_1～N的中空圆板状的减压板14P_1～N。而且在本实施方式中，上述节流单元10U_1～N沿着在壳体HG内形成的冷凝液排出通路而串联地配置有数段(多段)。

如图2示意地表示的那样，节流板12P由以下两种形成，即：节流孔(以下也称为中心节流孔11hc)在其中心开口形成的中心节流板12Pc(参照图2(a))、和节流孔(以下也称为偏心节流孔11hd)在其周边部(从中心间隔距离d的圆周上)开口形成的偏心节流板12Pd(参照图2(b))。另外，节流开口直径形成为其直径φ均为1～2.5mm的相同直径(在本实施方式中为φ1.5mm)。

另外，各减压板14P_1～N具有与上述节流板12P_1～N相同的外径，由环状的密封垫片(环状垫片)形成，并以相同的开口直径(在本例中为φ14.00mm)设定形成有相同容积的减压空间(减压室)14S_1～N。

另外，在本实施方式中，节流板12P_1～N和减压板14P_1～N均为不锈钢的薄板，并且形成为相同的厚度(在本例中为1mm)。这样用相同材质、相同薄厚的分体的板状部件形成节流板12P_1～N和减压板14P_1～N，由此即使在沿轴向施加有意外的载荷的情况下，也使节流板12P_1～N与减压板14P_1～N向同一方向一体地位移(变形)，与将减压空间与节流孔一体形成的以往的结构相比，不用另外设置垫片等密封部件，对于从启动时到稳定时为止的排水的排出流量的变化，能够长期稳定地维持密封性。

另外，上述节流板12P_1～N以及减压板14P_1～N的厚度优选为1～2mm。若为1mm以下，则强度不充分，若为2mm以上，则对于排水排出流量的变化的追随性(适应性)、伴随轴向长度增大的配管作业性降低。

另外，在本实施方式中，最后段的节流单元10U_N经由中空圆筒状的轴环15而被弹簧垫片SW沿轴向按压支承。

这样，用相同直径、相同壁厚的节流板12P_1～N和减压板14P_1～N形成各节流单元10U_1～N，且成为利用弹簧垫片SW沿轴向按压(加压)支承的简易的结构，由此能够实现组装时以及维护时作业性的大幅度提高。另外，也能够在现场容易地应对节流单元10U_1～N的增减、不同的节流直径的更换。另外，附图标记17是支承弹簧垫片SW的衬套。

而且，在本实施方式中，相邻的各节流单元10U_1～N的节流孔11h_1～N，以在冷凝液流路方向(以下称为轴向)前后，配置于同一直线上的方式，分别沿径向偏移(偏心)地配置形成。

具体而言，在最前段(最上游侧)的节流单元10U₁配置有中心节流板12Pc。另外，也可以配置偏心节流板12Pd，但在该情况下优选以使偏心节流孔11hd位于比中心靠下方的方式调整配置的相位。由此，能够利用所导入的排水DR更可靠地密封节流孔11h，能够将蒸气泄漏防患于未然。

另外，在最下游侧(排出侧)的节流单元10U_N配置有中心节流板12Pc。由此，能够抑制从中心部排出排水DR而对下游侧的配管等的浸蚀(侵蚀作用)。

另一方面，在中间的节流单元10U_2～(N-1)配置有偏心节流板12Pd，并且相邻的偏心节流板12Pd以偏心节流孔11hd的位置相差180°的方式来调整配置，由此能够最大限度地确保流路长度(能够增加外观的流路长度)。另外，相邻的偏心节流板12Pd的偏心孔11hd的相位差，优选至少为±90°以上。

这样，使沿着轴向相邻的各节流孔11h_1～N相互在径向上偏移(偏心)地配置形成，由此能够形成复杂的流路，能够增大要漏出的流体的压力损失，减少泄漏量，促进提高密封性的所谓的迷宫效应。此外，能够增加外观的流路长度，因此能够缩短多段化的节流单元10U_1～N的轴向的长度，能够提高向配管等连接的连接作业性。

另外，通过将减压板14P_1～N的厚度在规定的范围设定得较薄(缩短减压室14S_1～N的进深)，由此能够防止由启动时的单层流体SF引起的减压空间内的紊流(涡流、螺旋流)的产生，能够促进排水DR迅速的排出，并且能够缩小进深方向的长度，有助于提高配管作业性、装置小型化。

在如上述那样构成的本实施方式的冷凝液排出装置中，从蒸气加热设备SH导入的冷凝液在达到饱和温度的稳定状态下，如图3示意地表示的那样，两层混合流体(饱和蒸气与饱和冷凝水混合后的气液两层混合流体)MF被导入输入侧HG_IN，这两层混合流体MF每通过节流单元10U_1～N时，压力以等间隔下降，饱和温度降低，在相邻的节流单元10U_1～N之间产生闪蒸蒸气fV。由此，能够促进闪蒸蒸气fV的密封效果，将稳定状态下的排水稳定地排出。

另一方面，从蒸气加热设备SH导入的冷凝液在小于饱和温度的启动状态下，如图4示意地表示的那样，单层流体(小于饱和温度的冷凝液)SF被导入输入侧HG_IN。于是，本发明的发明人们通过研究而明确了在轴向的长度被缩短，与以往相比形成为多段的本发明的冷凝液排出装置中，各节流单元10U_1～N的各节流孔11h_1～N成为被非饱和排水(单层流体SF)水封的状态。由此在排水温度显著低于饱和温度启动状态等的情况下，即使通过各节流单元10U_1～N也不产生闪蒸蒸气fV，因此多段的节流单元10U_1～N实际上大致具有与节流单元10U₁相同的功能，可知即使相对于启动时(冷启动时)等突发的排水增大，也能够顺利地对应(自动地追随)而扩大对应范围。

接下来，使用本实施方式的冷凝液排出装置1和以往结构的冷凝液排出装置进行了用于规定节流孔与减压室的适当的关系的比较验证。对于验证结果以实施例、比较例(以往结构)进行以下说明。

在此，作为以往结构的冷凝液排出装置，为了稳定地确保稳定时的排水排出能力，使用了图5示意地表示的以往结构(是中心节流孔与减压室一体形成的节流单元100U_1～4，各单元的轴向长度为12mm)的冷凝液排出装置100。

<实施例1-1>

在设定了节流孔11h的直径：φ1.0mm，节流板12P的厚度：1.0mm，减压板14P的开口直径：φ14.0mm，减压板14P的厚度：1.0mm，节流部段数N：16段(轴向长度：32mm)时，在稳定时，得到了与以往结构的冷凝液排出装置的φ0.5mm×4段(轴向长度：48mm)相同的排水排出量。而且，能够确认在本实施方式的冷凝液排出装置中，对于从启动状态到稳定状态为止的排水DR的增减，能够不产生蒸气泄漏而稳定、顺利地排出该排水DR(特别是，即使对于启动时等突发的排水增大，也能够顺利地应对)。另一方面，在以往结构的冷凝液排出装置中，确认了伴随长年使用造成的堵塞以及启动时间的增长(比较例1-1)。

即、在本实施方式的冷凝液排出装置中，与以往结构相比，以节流开口面积4倍地扩大孔径来防止堵塞，并且即使将轴向长度缩小到大约66％，也能够得到从启动时到稳定时为止的稳定的排水排出能力。

另外，此时的减压空间体积与节流开口部体积之比R为R＝π/4×14²×1：π/4×1.0²×1＝196。

<实施例1-2>

在设定了节流孔11h的直径：φ1.5mm，节流板12P的厚度：1.0mm，减压板14P的开口直径：φ14.0mm，减压板14P的厚度：1.0mm，节流部段数N：20段(轴向长度：40mm)时，在稳定时得到了与以往结构的冷凝液排出装置的φ0.7mm×4段(轴向长度：48mm)相同的排水排出量。而且，能够确认在本实施方式的冷凝液排出装置中，对于从启动状态到达稳定状态的排水DR的增减，能够不产生蒸气泄漏而稳定、顺利地排出该排水DR(特别是，即使对于启动时等突发的排水增大，也能够顺利地应对)。另一方面，在以往结构的冷凝液排出装置中，确认了伴随长年使用造成的堵塞以及启动时间的增长(比较例1-2)。

即、在本实施方式的冷凝液排出装置中，与以往结构相比，以节流开口面积4.6倍地扩大孔径来防止堵塞，并且即使将轴向长度缩小到大约83％，也能够得到从启动时到稳定时为止的稳定的排水排出能力。

另外，此时的减压空间体积与节流开口部体积之比R为R＝π/4×14²×1：π/4×1.5²×1≈87。

<实施例1-3>

在设定了节流孔11h的直径：φ1.5mm，节流板12P的厚度：1.0mm，减压板14P的开口直径：φ14.0mm，减压板14P的厚度：1.0mm，节流部段数N：16段(轴向长度：32mm)时，在稳定时得到了与以往结构的冷凝液排出装置的φ0.8mm×4段(轴向长度：48mm)相同的排水排出量。而且，能够确认在本实施方式的冷凝液排出装置中，对于从启动状态到达稳定状态为止的排水DR的增减，能够不产生蒸气泄漏而稳定、顺利地排出该排水DR(特别是，即使对于启动时等突发的排水增大，也能够顺利地应对)。另一方面，在以往结构的冷凝液排出装置中，确认了伴随长年使用造成的堵塞以及启动时间的增长(比较例1-3)。

即、在本实施方式的冷凝液排出装置中，与以往结构相比，以节流开口面积约3.5倍地扩大孔径来防止堵塞，并且即使将轴向长度缩小到大约66％，也能够得到从启动时到稳定时为止的稳定的排水排出能力。

另外，此时的减压空间体积与节流开口部体积之比R为R≈87。

<实施例1-4>

在设定了节流孔11h的直径：φ3.0mm，节流板12P的厚度：1.0mm，减压板14P的开口直径：φ14.0mm，减压板14P的厚度：1.0mm，节流部段数N：20段(40mm)时(比较例1-4)，确认了蒸气泄漏(R＝π/4×14²×1：π/4×3.0²×1≈22)。另外，在将节流孔11h的直径设定为φ2.5mm时(实施例1-4)，没有确认到蒸气泄漏(R＝π/4×14²×1：πn/4×2.5²×1≈31)。

将上述验证结果集中示于表1。

[表1]

据此，将减压空间体积与节流开口部体积之比R设定为30～200，由此与以往相比，能够将节流开口面积扩大3倍以上(作为节流孔直径为1.0～2.5mm，更优选为1.0～1.5mm)来防止堵塞，并能够大幅度地多段化(16～20段)并且与以往相比能够使轴向的长度缩短(小型化)，能够实现配管作业性的提高，并且能够广泛地应对从启动时至稳定时的排水变动，并且能够确认能够得到稳定的排水排出的冷凝液排出装置。

<实施方式2>

接下来，参照图6对其他实施方式进行说明。另外，本实施方式的冷凝液排出装置1A与前面的实施方式的冷凝液排出装置1相比，改变节流孔的配置而不需要进行相邻的节流孔的相位调整，实现了组装作业性、流路的稳定性，对具有与前面的实施方式相同的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。

如图6示意地表示的那样，在本实施方式的冷凝液排出装置1A中，以交替地配置中心节流板12Pc和偏心节流板12Pd的方式构成各节流单元10U_1～N的节流板12P的配置。

具体而言，在最前段(最上游侧)的节流单元10U₁配置有中心节流板12Pc，之后，依次交替反复地配置形成偏心节流板12Pd、中心节流板12Pc····。另外，与前面的实施方式相同，在最终段(最下游侧)的节流单元10U_N配置有中心节流板12Pc。即在本实施方式的冷凝液排出装置1A中，在相邻的偏心节流板12Pd(偏心节流孔11hd)之间夹装中心节流板12Pc(中心节流孔11hc)。

通过这样配置形成节流孔11h，由此与前面的实施方式相比，不需要在配置节流孔11h时的繁琐的相位调整作业，并且总是能够确保恒定的流路长度，因此能够实现组装作业性的大幅度提高，并且能够长期确保更稳定的排水排出能力。

另外，将这样构成的本实施方式的冷凝液排出装置1A与以往结构的冷凝液排出装置进行比较验证的结果，能够确认能够更稳定地得到与前面的实施方式大致相同的性能。

如以上说明的那样，根据本发明的冷凝液排出装置，通过设为规定的多段结构，能够扩大防止堵塞的节流部孔径，并且对于从冷凝液是不饱和状态的启动时到冷凝液是饱和状态的稳定时的排水量的变动，能够稳定地进行冷凝液的排出去除。

另外，通过将减压室体积与节流开口部体积之比设为规定的范围内，能够进行多段化并且缩短轴向，能够扩大对排水变动的对应范围，并且有助于配管作业性的提高。

另外，本发明的技术范围并不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内能够进行各种改变或改进。例如，为了紧急时的应对等也可以另外设置旁通阀(控制阀)。

附图标记说明：1A…冷凝液排出装置；10U…节流单元；11h…节流孔；11hc…中心节流孔；11hd…偏心节流孔；12P…节流板；12Pc…中心节流板；12Pd…偏心节流板；14P…减压板；14S…减压室；17…衬套；DR…排水；HG…壳体；HG_1N…输入侧；MF…两层混合流体；SC…螺纹部；SF…单层流体；SH…蒸气加热设备；SW…弹簧垫片。

Claims (11)

1.一种冷凝液排出装置，串联多段地配置形成有节流单元，该节流单元具有节流部和设置于该节流部的后段的减压室，所述冷凝液排出装置的特征在于，

各节流单元构成为包括：节流板，其具有直径为1mm以上的节流孔且形成为薄板状；减压板，其具有与所述节流板相同的壁厚，在其内部形成有减压室，

所述节流孔分别形成为相同直径，并且所述减压室分别形成为相同容积，最前段以及最后段的节流单元的节流孔配置形成于中心，而中间的节流单元的节流孔偏心地配置形成，并且相邻的中间的节流孔以配置相位相互相差180°的方式配置。

2.根据权利要求1所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

最下游侧的节流孔配置形成于中心部。

3.根据权利要求1或2所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

在将所述减压室的体积设为B、将所述节流孔的开口部体积设为A时，体积比B/A设定为30～200。

4.根据权利要求1或2所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

所述节流板以及所述减压板由厚度为1～2mm的不锈钢形成，并沿轴向加压而连接。

5.根据权利要求3所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

所述节流板以及所述减压板由厚度为1～2mm的不锈钢形成，并沿轴向加压而连接。

6.一种冷凝液排出装置，串联多段地配置形成有节流单元，该节流单元具有节流部和设置于该节流部的后段的减压室，所述冷凝液排出装置的特征在于，

各节流单元构成为包括：节流板，其具有直径为1mm以上的节流孔且形成为薄板状；减压板，其具有与所述节流板相同的壁厚，在其内部形成有减压室，

所述节流孔分别形成为相同直径，并且所述减压室分别形成为相同容积，沿着轴向相邻的各节流孔的形成位置在中心、偏心、中心……交替地反复配置。

7.根据权利要求6所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

最下游侧的节流孔配置形成于中心部。

8.根据权利要求6所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

最上游侧的节流孔配置形成于中心部、或者偏心地配置形成于比中心部靠下方的位置。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

在将所述减压室的体积设为B、将所述节流孔的开口部体积设为A时，体积比B/A设定为30～200。

10.根据权利要求6至8中的任一项所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

所述节流板以及所述减压板由厚度为1～2mm的不锈钢形成，并沿轴向加压而连接。

11.根据权利要求9所述的冷凝液排出装置，其特征在于，

所述节流板以及所述减压板由厚度为1～2mm的不锈钢形成，并沿轴向加压而连接。

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