JP2020112240A - スチームトラップ - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも開度調節可能なバイパス流路を有するスチームトラップを提供する。【解決手段】スチームトラップ１は、本体１０、トラップ部３０及び弁部５０を備える。本体は、外部から流体が流入する流入口１１を有する第一共通路１４と、第一共通路から分岐した第一トラップ流路１５及び第一バイパス流路１７と、第一トラップ流路及び第一バイパス流路よりも下流側に位置する第二トラップ流路１６及び第二バイパス流路１８と、第二トラップ流路及び第二バイパス流路が合流する共通路であって流体を外部に排出させる排出口１２を有する第二共通路１９と、を内部に有する。トラップ部は、第一トラップ流路と第二トラップ流路とを連通し、ドレンを第二トラップ流路に排出する。弁部は、第一バイパス流路と第二バイパス流路とを連通し、第一バイパス流路から第二バイパス流路への流量を調節する弁体５２及び弁体の開度を調節する調節手段５４を有する。【選択図】図１

Description

この発明は、蒸気配管系統で発生するドレンを排出するスチームトラップに関する。

蒸気プラントなどのプラント（プロセスシステム）の蒸気配管系統では、蒸気が凝縮してドレン（復水）が発生する。発生したドレンは、スチームトラップ等を用いて外部等に排出される。

上述のスチームトラップには、弁ハウジング内にトラップ流路及びバイパス流路の２つの流路を有し、単一の弁体でトラップ流路及びバイパス流路を切り換える構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。

蒸気プラントでは、例えば、定期修理後の蒸気通気（送気）はじめとして高い圧力で通気させるバイパスブロー（ブローダウン）が行われる。このような場合、上述のスチームトラップでは、トラップ流路からバイパス流路に切り換えられる。ブローダウン終了後、スチームトラップは、トラップ流路に切り換えられる。

特開平０８−１２１６９２号公報

上述したスチームトラップの構成では、バイパス流路の流量を調節することが難しく、微小開度でのブローダウンを行うことが難しい。また、上述したスチームトラップの構成では、弁ハウジング内にトラップ流路及びバイパス流路が構成されているため、例えば、トラップの種類を変更するような場合には、スチームトラップ全体を交換する必要がある。

この発明は、少なくとも開度調節可能なバイパス流路を有するスチームトラップを提供することを目的とする。

本発明によって提供される蒸気配管系統で発生するドレンを排出するスチームトラップは、本体、トラップ部及び弁部を備える。本体は、外部から流体が流入する流入口を有する第一共通路と、第一共通路から分岐した第一トラップ流路及び第一バイパス流路と、第一トラップ流路及び第一バイパス流路よりも下流側に位置する第二トラップ流路及び第二バイパス流路と、第二トラップ流路及び第二バイパス流路が合流する共通路であって流体を外部に排出させる排出口を有する第二共通路と、を内部に有する。トラップ部は、第一トラップ流路と第二トラップ流路とを連通し、ドレンを第二トラップ流路に排出する。弁部は、第一バイパス流路と第二バイパス流路とを連通し、第一バイパス流路から第二バイパス流路への流量を調節する弁体及び弁体の開度を調節する調節手段を有する。

上記本体は、第一トラップ流路の下流側の端部開口と第二トラップ流路の上流側の端部開口とが形成された第一接合面を有し、上記トラップ部は、接合部材によって第一接合面に着脱自在に接合されるようにしてもよい。

上記弁部は、第一バイパス流路の下流側の端部に配置された弁座部材であって弁体が離着座することで開閉される弁孔が形成された弁座部材と、弁体及び調節手段が配置された弁部本体と、を有し、上記本体は、弁孔と第二バイパス流路の一部とが露出した第二接合面を有し、上記弁部本体は、弁体が前記弁孔に対向した状態で第二バイパス流路内に収納されるように、接合部材によって第二接合面に着脱自在に接合されるようにしてもよい。

上記トラップ部は、第一トラップ流路と連通する弁室と、オリフィスが形成された弁座部材と、弁室において昇降に応じて弁座部材に離着座してオリフィスを開閉するフロートと有し、弁孔を介して弁室と第二バイパス流路とが連通されるようにしてもよい。

この発明によれば、第一共通路から分岐したトラップ流路（第一トラップ流路、第二トラップ流路）及びバイパス流路（第一バイパス流路及び第二バイパス流路）が再び第二共通路で合流する流路が本体の内部に形成される。そして、ドレンを排出するトラップ部がトラップ流路上に配置され、弁開度を調節可能な弁部がバイパス流路上に配置される。これにより、バイパス流路の流量を調節することができ、微小開度でのブローダウンが可能となる。したがって、微小開度でのスケール等の除去も可能となる。

この発明の実施形態に係るスチームトラップの断面図である。

図面を参照してこの発明の実施形態に係るスチームトラップについて説明する。なお、この発明の構成は、実施形態に限定されるものではない。

図１は、この発明の実施形態に係るスチームトラップ（トラップ）１の断面図である。トラップ１は、例えば、蒸気プラント等の蒸気配管系統に配置され、配管内で発生するドレンを排出する（ドレン排出機能）。

また、本実施形態のトラップ１は、上述したドレン排出機能に加え、ブローダウン機能を有する。ブローダウン機能は、多量のドレンを短時間に排出したり、空気障害を解消したりする機能である。例えば、暖管時や定期修理後の蒸気通気（送気）はじめ等において実行される。ドレン排出機能及びブローダウン機能は、手動で切り替え可能である。詳細は後述する。

トラップ１は、本体１０、トラップ部３０、弁部５０等から構成される。本体１０は、ステンレス鋼等の金属で形成され、流入口１１から排出口１２に繋がる流路を内部に有する。流路は、第一共通路１４、第一トラップ流路１５、第二トラップ流路１６、第一バイパス流路１７、第二バイパス流路１８、第二共通路１９等から構成される。

第一共通路１４は、一端に流入口１１が形成された単一の流路である。外部の流体（蒸気、ドレン等）は、流入口１１から本体１０内部に流入する。第一トラップ流路１５及び第一バイパス流路１７は、第一共通路１４の他端から延出した分岐路である。第一トラップ流路１５は、トラップ部３０を介して、下流側に位置する第二トラップ流路１６と連通する。第一トラップ流路１５の下流側の端部開口１５１、及び、第二トラップ流路１６の上流側の端部開口１６１は、本体１０の第一接合面１１０に形成されている。

第一バイパス流路１７は、弁部５０を介して、下流側に位置する第二バイパス流路１８と連通する。また、第二トラップ流路１６及び第二バイパス流路１８は、第二共通路１９の一端に合流する。第二共通路１９は、他端に流体を外部に排出する排出口１２が形成されている。

トラップ部３０は、第一トラップ流路１５から流入するドレンを第二トラップ流路１６に排出する。本実施形態のトラップ部３０は、いわゆるボールフロート式のスチームトラップである。トラップ部３０は、接続継手３１及びトラップ部本体（ボディ）３２等から構成される。接続継手３１及びトラップ部本体３２は、ステンレス鋼等の金属で形成されている。接続継手３１及びトラップ部本体３２が溶接によって接合されてトラップ部３０の弁ハウジングを形成する。

接続継手３１は、フランジ部３３を有する。フランジ部３３をボルト（不図示）で本体１０に締結することで、トラップ部３０が本体１０の第一接合面１１０に接合される。本実施形態では、ボルトを外すことで、トラップ部３０を本体１０から外すことが可能である。すなわち、トラップ部３０は、本体１０の第一接合面１１０に着脱自在に接合されている。フランジ部３３及びボルトは、接合部材に該当する。

また、接続継手３１は、第一接続路３４及び第二接続路３５を内部に有する。第一接続路３４は、第一トラップ流路１５と弁室３６とを連通する。第二接続路３５は、排出路３７と第二トラップ流路１６とを連通する。

トラップ部本体３２は、弁室３６、排出路３７等を内部に有する。弁室３６は、開口３６１を有し、第一接続路３４からの流体が開口３６１から弁室３６に流入する。また、弁室３６は、フロート３８、弁座部材３９、ガイド４０、バイメタル４１等を内部に有する。フロート３８は、ステンレス鋼薄板等で形成された中空の球形であり、弁室３６に自由状態で配置される。フロート３８は、第一トラップ流路１５から流入して弁室３６に溜まるドレンの水位に応じて浮上降下することで弁座部材３９に離着座する。これにより、弁座部材３９が形成するオリフィス（弁口）３９１が開閉される。この開閉により、弁室３６に溜まったドレンの排出路３７への排出が制御される。

弁座部材３９は、ステンレス鋼等の金属で形成され、弁室３６の下部にねじ結合により固定配置される。弁座部材３９には、円形のオリフィス３９１が形成されている。オリフィス３９１は、弁室３６と排出路３７とを連通する。ガイド４０は、ビス等で弁室３６の下部に固定配置され、フロート３８の移動をガイドする。

バイメタル４１は、熱膨張係数の異なる２種類の金属または合金を強固に接着した板状の温度応動部材である。バイメタル４１は、断面形状がほぼＵ字状で一端側がビス等で弁室３６の下部に固定配置される。バイメタル４１は、高温時にはＵ字状が狭まるように変形してフロート３８には干渉せず、低温時にはＵ字状が拡がるように変形してフロート３８を持ち上げてオリフィス３９１を開放する。排出路３７は、オリフィス３９１からのドレンを第二接続路３５を経由して第二トラップ流路１６に排出する。

次に、弁部５０について説明する。弁部５０は、第一バイパス流路１７から第二バイパス流路１８への流量を調節するブローバルブである。本実施形態の弁部５０は、バルブシート５３に発生するスケール等を除去する機能（除去機能）を有するブローバルブである。なお、スケールは、カルシウム等の付着物である。

弁部５０は、弁部本体５１、弁体５２、バルブシート（弁座部材）５３、バルブ調節部５４等から構成される。弁部本体５１は、ステンレス鋼等の金属で形成され、フランジ部５５を有する。フランジ部５５をボルトで本体１０に締結することで、弁部本体５１が本体１０の第二接合面１２０に接合される。本実施形態では、ボルトを外すことで、弁部本体５１を本体１０から外すことが可能である。すなわち、弁部本体５１は、本体１０の第二接合面１２０に着脱自在に接合されている。本実施形態では、弁体５２及びバルブ調節部５４が弁部本体５１に支持されているので、弁部本体５１の着脱によって弁体５２及びバルブ調節部５４も本体１０から着脱される。なお、フランジ部５５及びボルトは、接合部材に該当する。

本体１０の第二接合面１２０には、バルブシート５３（弁孔５３１）、及び、前記第二バイパス流路１８の一部が露出している。そして、弁部本体５１が第二接合面１２０に接合された状態において、弁部本体５１が第二バイパス流路１８の内壁の一部を形成するとともに弁体５２が第二バイパス流路１８内に収納される。

また、弁部本体５１は、内部に支持通路５１０を有する。支持通路５１０は、内壁面の一部にねじ溝が形成されている。弁部本体５１は、支持通路５１０を貫通した状態の弁軸５６を支持する。具体的には、外周面の一部にねじ溝が形成された弁軸５６が、支持通路５１０の内壁面とねじ結合した状態で支持通路５１０を貫通する。弁軸５６は一端側で弁体５２を支持する。弁軸５６には、弁部本体５１と弁軸５６との隙間をシールするパッキン５８が押え部材５９によって装着されている。弁部本体５１には、弁軸５６の他端側および押え部材３７を覆うスパナキャップ５７が螺合により取り付けられている。

弁体５２は、ステンレス鋼等の金属で形成され、第一バイパス流路１７から第二バイパス流路１８への流量を調節する。弁体５２は、バルブシート５３（弁孔５３１）に対向し、弁軸５６の回転によってバルブシート５３に離着座する方向に移動する。これによって、バルブシート５３に形成された弁孔５３１を開閉する。

バルブシート５３は、ステンレス鋼等の金属で形成された円筒形であり、第一バイパス流路１７の端部に螺合されて取り付けられている。また、バルブシート５３は、円形の弁孔５３１を形成する。弁孔５３１は、第一バイパス流路１７と第二バイパス流路１８とを連通する。

バルブ調節部（バルブ調節手段）５４は、弁体５２の開度を調節する。具体的には、弁部本体５１からスパナキャップ５７を取り外し、弁軸５６を回転させることで弁体５２の開度を調節する。例えば、スパナキャップ５７は、弁部本体５１に螺合して取り付けられており、回転によって弁部本体５１から取り外すことができる。また、スパナキャップ５７に形成された凹状のスパナ部５７１を、弁軸５６の端部に形成された凸状の嵌合部５６１に嵌合させ、弁軸５６を回転させることができる。弁軸５６は、弁部本体５１の支持通路５１１の内壁面とねじ結合しているので、回転によって弁部本体５１に対して軸方向（離着座する方向）に移動する。この移動に伴って、弁体５２がバルブシート５３（弁孔５３１）に離着座する方向に移動する。

弁軸５６の回転数に応じて弁体５２の開度の調節が可能である。例えば、弁体５２が弁孔５３１を全閉している閉弁位置にある状態（開度０％）から、弁軸５６を５回転させることで開度が１００％となる。したがって、弁軸５６の回転により、細かな流量調節が可能である。なお、弁軸５６及びスパナキャップ５７は、ステンレス鋼等の金属で形成される。

また、バルブ調節部５４は、弁体５２及び弁孔５３１周辺のバルブシート５３に付着したスケール等を除去する除去機能を実行するためにも用いられる。除去機能は、クリーニング操作によって実行される。クリーニング操作は、作業者等がスパナキャップ５７を用いて弁軸５６を回転させて、弁体５２を閉弁位置と微小開度となる開弁位置との間で移動させる操作である。弁体５２は、弁軸５６の回転に伴って同一方向に回転しつつ離着座する方向に移動する。したがって、クリーニング操作によって、弁体５２は、回転しつつバルブシート５３に接触して閉弁位置に達し、閉弁位置から回転しつつバルブシート５３から離間する。このような弁体５２の動きによって、弁体５２及び弁孔５３１周辺のバルブシート５３に付着したスケール等が剥がれ易い状態となる。また、微小開度では、蒸気等の流体の流れは全開（開度１００％）の場合よりも速い。したがって、剥がれ易くなったスケール等は、微小開度での急速な蒸気等の流体の流れによって剥がされて排出口１２に向かって流れていく。すなわち、クリーニング操作による微小開度でのブローダウンによってスケール等が排出される。

次に、トラップ１の動作について説明する。トラップ１は、上述したように、ドレン排出機能及びブローダウン機能を有する。

ドレン排出機能を実行する場合は、弁体５２が閉弁位置となるようにスパナキャップ５７を用いて弁軸５６を回転させる。これにより、第一バイパス流路１７から第二バイパス流路１８への流路が遮断される。流入口１１から流入した蒸気等の流体は、第一共通路１４から第一トラップ流路１５を通過して弁室３６に流入する。そして、フロート３８の動作に応じて、弁室３６のドレンが、オリフィス３９１から排出路３７へ排出される。その後、ドレンは、第二トラップ流路１６を経由して排出口１２から外部に排出される。

また、ブローダウン機能を実行する場合は、弁体５２が開弁位置となるようにスパナキャップ５７を用いて弁軸５６を回転させる。この場合、弁体５２の開度は、任意に調節すればよい。上述したようにクリーニング操作を行って微小開度でブローダウンを実行してもよい。開弁により、第一バイパス流路１７から第二バイパス流路１８への流路が開放される。流入口１１から流入した蒸気等の流体の多くは、第一共通路１４から第一バイパス流路１７及び第二バイパス流路１８を通過して排出口１２から外部に排出される。なお、第一トラップ流路１５から第二トラップ流路１６への流路は遮断されない。

以上のように、本発明の実施形態では、第一共通路から分岐したトラップ流路（第一トラップ流路、第二トラップ流路）及びバイパス流路（第一バイパス流路及び第二バイパス流路）が再び第二共通路で合流する流路が本体の内部に形成される。そして、ドレンを排出するトラップ部がトラップ流路上に配置され、弁開度を調節可能な弁部がバイパス流路上に配置される。これにより、バイパス流路の流量を調節することができ、微小開度でのブローダウンが可能となる。したがって、微小開度でのスケール等の除去も可能となる。

また、トラップ流路及びバイパス流路がトラップ部（弁ハウジング）内に形成されておらず、トラップ部は本体から着脱自在であるので、トラップ部の交換の場合にスチームトラップ全体を交換する必要がない。したがって、トラップの種類等を容易に変更できる。なお、本実施形態のトラップ部は、ボールフロート式のスチームトラップとしたが、任意のタイプの構成を適用可能である。例えば、ディスク式またはバケット式のスチームトラップであってもよい。

さらに、弁部を構成する弁部本体も本体から着脱自在であるので、弁部本体の交換の場合にスチームトラップ全体を交換する必要がない。なお、本実施形態の弁部は、弁開度を調節可能な構成であれば、任意のタイプの構成を適用可能である。

なお、本実施形態のトラップ部及び弁部本体は、スチームトラップの本体から着脱自在な構成であるが、着脱できない構成であってもよい。

この発明は、蒸気プラントなどの蒸気配管系統で発生するドレンを排出するスチームトラップにおいて微小開度でのブローダウンを行うのに有用である。

１ スチームトラップ
１０ 本体
１１ 流入口
１２ 排出口
１４ 第一共通路
１５ 第一トラップ流路
１６ 第二トラップ流路
１７ 第一バイパス流路
１８ 第二バイパス流路
１９ 第二共通路
３０ トラップ部
３３ フランジ部（接合部材）
３６ 弁室
３８ フロート
３９ 弁座部材
５０ 弁部
５１ 弁部本体
５２ 弁体
５３ バルブシート（弁座部材）
５４ バルブ調節部（調節手段）
５５ フランジ部（接合部材）
１１０ 第一接合面
１２０ 第二接合面
３９１ オリフィス
５３１ 弁孔

Claims (4)

1. 蒸気配管系統で発生するドレンを排出するスチームトラップであって、
   外部から流体が流入する流入口を有する第一共通路と、該第一共通路から分岐した第一トラップ流路及び第一バイパス流路と、該第一トラップ流路及び第一バイパス流路よりも下流側に位置する第二トラップ流路及び第二バイパス流路と、該第二トラップ流路及び第二バイパス流路が合流する共通路であって流体を外部に排出させる排出口を有する第二共通路と、を内部に有する本体、
   前記第一トラップ流路と前記第二トラップ流路とを連通し、ドレンを該第二トラップ流路に排出するトラップ部、
   前記第一バイパス流路と前記第二バイパス流路とを連通し、該第一バイパス流路から該第二バイパス流路への流量を調節する弁体及び該弁体の開度を調節する調節手段を有する弁部、
   を備えたことを特徴とするスチームトラップ。
2. 前記本体は、前記第一トラップ流路の下流側の端部開口と前記第二トラップ流路の上流側の端部開口とが形成された第一接合面を有し、
   前記トラップ部は、接合部材によって前記第一接合面に着脱自在に接合されたことを特徴とする請求項１に記載のスチームトラップ。
3. 前記弁部は、前記第一バイパス流路の下流側の端部に配置された弁座部材であって前記弁体が離着座することで開閉される弁孔が形成された弁座部材と、前記弁体及び前記調節手段が配置された弁部本体と、を有し、
   前記本体は、前記弁孔と前記第二バイパス流路の一部とが露出した第二接合面を有し、
   前記弁部本体は、前記弁体が前記弁孔に対向した状態で前記第二バイパス流路内に収納されるように、接合部材によって前記第二接合面に着脱自在に接合されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスチームトラップ。
4. 前記トラップ部は、前記第一トラップ流路と連通する弁室と、オリフィスが形成された弁座部材と、該弁室において昇降に応じて該弁座部材に離着座して該オリフィスを開閉するフロートと有し、該弁孔を介して該弁室と前記第二バイパス流路とが連通されたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のスチームトラップ。

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