JP4054400B2 - トラップ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばスチームトラップなど流体の圧力に応じて開閉するトラップ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のトラップ装置として、次のような第1,第2形態のものがある。第1形態のものは、図6に示すように、ボディ1の内部に、弁室51をもち、その入口側にテーパ状の弁座面52を形成した弁座部材50と、弁室51に収容し、弁座面52に着座する当接部61をもつ弁体60とを備えている。また、弁座部材50における弁座面52の上流側には、弁室51をボディ1内に開口する通路53を設けるとともに、弁座面52の下流側の周壁には、弁室51を排出口1bに常時開口する複数の開口部54を形成している。
【0003】
前記通路53内の流体圧力で弁体60が下方に押され、当接部61が弁座面51から離間して開弁する。この開弁により、ボディ1内の流体は、矢印Aで示すように、弁座部材50の通路53、弁座面52と当接部61の間、弁体60の外周面と弁室51の内周面との間に形成した環状の隙間Sを経て排出口1bに排出され、また、流体の一部は開口部54を経て排出口1bに排出される。
【0004】
第2形態のものは、図7に示すように、前記弁座面52を角形状とし、前記弁体60の全体を半球形状としている。そして、弁体60が下方に押されて開弁したとき、ボディ1内の流体を、矢印Aのように、弁体60と弁室51間の隙間Sから弁室51の下方を経て排出口1bに排出する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の各形態では、前記弁体60の周囲の隙間Sが大きいので、流体が弁体60の周方向に不均一に流れると、弁体60が径方向に移動して、いわゆる弁体60のセンタリング機能が低下する。このため、特に閉弁時に、弁体60が弁座面に局部的当接して、完全な閉止が困難になるほど、弁体60の開閉動作が不安定となる。
【0006】
そこで、本発明の目的は、弁体の開閉動作を安定して行えるようにする点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1のトラップ装置は、弁室に、排出口に連通する内方空間を有する筒形の弁体を収納し、弁室の入口には、弁体の上部の当接部と当接する弁座面を形成して、この弁座面の下流における弁体と弁室の内面との間に流入空間を形成するとともに、弁体における当接部の下流側の周壁には、流入空間から流体を弁体の内方空間に導く導入孔を形成しており、前記弁体の周壁における前記導入孔の下流側に、下流に向かって径方向外方にテーパ筒状に膨出するスカート部が形成され、前記スカート部の下端部外周面と弁室の内面との隙間が、この隙間からの流体の流出を抑制するように、前記周壁における流入空間を形成する中間部と弁室の内面との間隔よりも小さく設定されている。
【0008】
この構成によれば、流体の圧力で弁体が押されて、その当接部が弁座部材の弁座面から離間したとき、弁室の入口側の流体は、当接部と弁座面の間を経て、この弁座面の下流側に形成した流入空間に流入する。そして、流入空間から導入孔を経て弁体の内方空間に導入され、この内方空間から排出口に排出される。このような経路で流体の排出を行うことにより、弁体の下流端部の外周面と弁室の内周面との隙間から排出される流体の量が抑制されるので、流体流量の周方向へのアンバランスに起因する弁体の径方向への振れが抑制されて、弁体の開閉動作が安定する。
【0009】
また、流入空間からの流体流出時に、弁体の周壁下部と弁室の内面との間の小さな隙間が絞り効果を発揮することになるので、この隙間からの流体の外部流出が一層抑制される結果、流入空間に流入した流体の大部分は、導入孔および弁体の内方空間を経て排出口へと排出される。従って、弁体の径方向への振れが一層効果的に抑制されて、弁体の開閉動作がより安定する。
【0010】
請求項2のトラップ装置は、弁体における当接部の下流側に円柱状の中間部を形成し、この中間部の下流側に下流に向かって径方向外方に膨出するスカート部を形成するとともに、弁室の出口を、この内面とスカート部との隙間が弁体の閉弁方向への移動とともに小さくなるような曲面状の流出調整面を形成している。
【0011】
この構成によれば、閉弁時、弁室の内面と弁体のスカート部との間の隙間が小さくなる。その結果、この隙間を流れる流体の速度が増大するので、弁体の軸心が弁室の軸心に対してわずかでもずれると、前記隙間を流れる流体の動圧が大きく変化し、弁体を元に戻す方向に作用する。こうして弁体がセンタリングされるので、弁体の閉弁時の動作が安定する。また、開弁時には、弁体の開弁方向への移動とともに前記隙間が大きくなるので、この隙間から流体を円滑に排出できる。このとき、弁室の内部には、その上流側の1次圧力よりも小さく、下流側の2次圧力よりも大きな3次圧力が発生する。この3次圧力でスカート部が開弁方向に押されるので、弁体の開弁が促進される。
【0012】
前記弁体のスカート部に、前記隙間を周方向の一部において広げる切欠部を設けるのが好ましい。これにより、スカート部の上流側の中間部に作用する流体の圧力が過度に上昇して閉弁動作の妨げとなるのを防止できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、トラップ装置として、例えば蒸気配管の下流側に取付けられるトラップ装置を示している。このトラップ装置は、左右両側に流入口1aと排出口1bをもつボディ1と、このボディ1の上方開口部に着脱可能にねじ連結されたカバー2を備えている。前記ボディ1の内部には、その底部にねじ結合された弁座部材3と、この弁座部材3を上下方向に貫挿し、下端側にほぼ円筒形の弁体41を設けた弁棒4を配置している。
【0014】
前記弁座部材3は、その内方下部側に弁体41を収納する弁室30を形成し、この弁室30の上方入口側には、下部側が径大で上部側が径小となるテーパ面からなる弁座面31を形成している。前記弁室30は、円筒面からなる内周面を有し、下端出口が開口している。また、弁座面31の上方側には、上流端がボディ1内に常時開口する縦孔および横孔からなる通路32を設けている。
【0015】
前記弁体41には、図2で明らかなように、その上部(上流部)に弁座面31に当接して着座するテーパ状の当接部42を形成し、内部には排出口1b(図1)に常時連通する内方空間43を設ける。また、弁体41の周壁44の外周面と弁室30の内面との間には、当接部42が弁座面31から離間したとき、通路32から流体が流入する流入空間45を形成するとともに、周壁44の上部に、当接部42の下流側で、その近接部位には、流入空間45に流入した流体を弁体41の内方空間43に導入する導入孔46を形成する。
【0016】
この導入孔46は、その4個を周方向に等間隔で形成することが好ましい。このようにすれば、流入空間45の流体を各導入孔46を介してバランス良く弁体41の内方空間43に案内できるので、開弁状態の弁体41がより安定する。
【0017】
前記弁体41の周壁44として、図の実施形態では、その上部側(上流側)に形成され、弁室30の径よりも小径で導入孔46が設けられる円筒状の第1壁部44aと、この第1壁部44aから下方(下流)に向かって径方向外方に膨出し、下端側を弁室30の径よりもやや小径としたテーパ筒状(末広がり状)の第2壁部44bと、その下部側に設けられた円筒状の第3壁部44cとを形成している。そして、弁体41の下動により当接部42が弁座面31から離間して開弁したとき、弁室30の内周面と第1壁部44aの外周面との間に形成される間隔T1に対し、弁室30の内周面と第2壁部44bの下端部(最大径部分)外周面との間に形成される隙間T2が十分小さくなるようにする。
【0018】
図1の実施形態では、弁座部材3の上部側に、弁棒4をガイドするスリーブ5を、圧入により固定している。また、弁棒4におけるスリーブ5の上方側には、ワッシャ状の2つのばね受け部材6,6を挿嵌させ、これら各部材6,6間で後述する圧縮ばね体8を受けるようにしている。
【0019】
さらに、前記スリーブ5の外周で弁座部材3と下部側のばね受け部材6の間には、複数のバイメタルを重合したバイメタルコラムのような感温駆動体7を上下移動可能に嵌め込んでいる。このバイメタルコラム7は、Cuのような高膨張部材71とNiのような低膨張部材72とを重合させ、高膨張部材71が外部側に、低膨張部材72が内部側に位置するように2枚一組として重ね合わせ、この2枚一組とされた複数組を前記スリーブ5に嵌め込んでいる。
【0020】
また、前記スリーブ5の外周で上,下ばね受け部材6,6の間には、圧縮ばね体8を介装している。この圧縮ばね体8は、互いにばね定数が異なり、直径が異なる2つのコイルばね81,82を並列に配置したものであり、このようにすれば、圧縮ばね体8の全体高さを低くし、トラップ装置の高さ寸法を小さくできる。前記コイルばね81,82の間には、バイメタルコラム7の熱膨張に伴い各コイルばね81,82が各ばね受け部材6,6の間で圧縮されるとき、これら両者間に当接して各コイルばね81,82の過度な圧縮を阻止する筒状のストッパスリーブ10を配置している。
【0021】
また、図1においては、ボディ1の内部に、バイメタルコラム7の熱膨張時における変形量を制御可能な調整部材9を設け、トラップ装置を蒸気配管に取り付ける前に、カバー2を開放した状態で調整部材9を操作して、バイメタルコラム7の熱膨張による閉弁温度を適宜設定(初期設定)することにより、排水する流体の温度を任意に調整できるようにしている。
【0022】
この調整部材9は、前記弁棒4の上部側に設けたねじ部40に螺合され、上部側のばね受け部材6が当接するナットからなるストッパ91と、ねじ部40のストッパ91の上部側に螺合させるロックナット92を備えている。そして、ねじ部40の上端に設けた操作溝40aにドライバなどを差し込んで螺回させながら、ねじ部40に対するストッパ91の取付位置を調整し、つまり、バイメタルコラム7の熱膨張に伴い各コイルばね81,82を介して上部側ばね受部材6が上動されるときの上限位置を調整することにより、弁体41の閉弁温度を任意に調整する。この後、ロックナット92を緊締して、ストッパ91の位置ずれを防止する。
【0023】
次に、以上の構成としたトラップ装置の作用について説明する。
蒸気または蒸気と復水の混入した流体が、流入口1aからボディ1内に流入する。流入した流体の温度が所定温度以上のときには、図1のように、バイメタルコラム7の各熱膨張要素(各バイメタル組)が熱膨張して上下方向(軸方向)に湾曲状に変形する。このバイメタルコラム7の変形により、ガイド部材10と各ばね受け部材6,6を伴いながら、各コイルばね81,82が上動する。そして、上部側のばね受け部材6がストッパ91に当接して、弁棒4を上方の閉弁方向へと移動させ、弁体41の当接部42が弁座部材3の弁座面31に着座し、閉弁状態となる(図2の仮想線状態)。
【0024】
以上の状態から、ボディ1内に流入する復水の量が増加して、ボディ1内の流体が所定温度以下に低下したときには、バイメタルコラム7の上下方向の変形量が小となり、これに伴い各コイルばね81,82が伸長することにより、弁棒4に対する開弁方向への押圧力が増加する。これらバイメタルコラム7により弁棒4を閉弁方向に移動させようとする力に対し、各コイルばね81,82の上面、弁棒4の頂面4aおよび弁体41の当接部42に作用する流体圧力や自重などで弁棒4を下方の開弁方向に移動させようとする力が打ち勝ったとき、弁棒4が開弁方向へと移動し、図2の実線で示すように、弁体41が弁座面31から離間して開弁する。
【0025】
この弁体41の開弁により、ボディ1内の主として復水からなる流体が、弁座部材3の通路32、弁体41の当接部42と弁座面31の間、流入空間45、各導入孔46、弁体31の内方空間43を経て排出口1bへと排出される。
【0026】
このとき、弁体41の周壁44に設けた第2壁部44bの下端部外周面と弁室30の内周面との間の隙間T2が、第1壁部44aの外周面と弁室30の内周面との間の間隔T1よりも小(T2<T1)となるように設定されているので、小さく設定された前記隙間T2が絞り効果を発揮する。従って、この隙間T2からの流体の外部流出が少なくなり、流入空間45に流入した流体の大部分は、各導入孔46および弁体41の内方空間43を経て排出口1bへと排出される。このため、弁体41の下端部外周面と弁室30の内周面との間から大量の流体が周方向に不均な分布で流出することはなくなるので、流体流量の周方向へのアンバランスに起因する弁体41の径方向への振れが効果的に抑制され、弁体41の開閉動作が安定化される。
【0027】
ここで、前記T2<T1の関係は必ずしも必要ではなく、隙間T2の大小に関わりなく、弁体41に導入孔45を設けたことによって、前記隙間T2からの流体の流出量が抑制される結果、弁体41の径方向への振れが抑制される。
【0028】
図3は、本発明の別の実施形態を示している。その特徴は、軸対称形の弁体41をその周壁に導入孔がない形状とし、その上部(上流部)に上記実施形態の場合と同様な当接部42を設け、この当接部42の下部側(下流側)に円柱状の中間部47を形成するとともに、その下部側に下方に向かって径方向外方に膨出する末広がりのスカート部48を形成している。また、スカート部48の下部は、円柱部48aとなっている。さらに、弁室30の出口の内面部には、円弧状の曲面からなる流出調整面33を形成する。この流出調整面33は、弁体41の閉弁方向(上方)への移動に伴い、弁室30の流出調整面33と弁体41のスカート部48との間の隙間(最小間隔)T3が徐々に小さくなるように形成する。また、閉弁状態での隙間T3は、前記弁室30の内周面と中間部47の外周面との間の隙間をT4としたとき、この隙間T4の1/3〜1/7程度となるように形成することが好ましい。隙間T3、T4は弁体41の周方向に沿ってそれぞれ一定である。
【0029】
弁体41が上動して閉弁するとき、前記隙間T3が徐々に小さくなり、これに伴い、隙間T3を流れる流体の速度が増大する。したがって、弁体41の軸心が弁室30の軸心に対してわずかでもずれると、この隙間T3を流れる流体の動圧が大きく変化し、弁体41を元に戻す方向に作用する。例えば、隙間T3が小さくなった場所では、流速の増大によりスカート部48に作用する動圧が増大し、隙間T3を元に戻す、つまり弁体41を弁室30と同心位置に戻す方向に押圧する。こうして弁体41がセンタリングされる結果、弁体41の開閉動作が安定する。
【0030】
弁体41が下動して開弁するとき、前記隙間T3が大となり、この隙間T3から弁室30に導入された流体が排出口1bに排出される。このとき、弁室30の上流側(通路32側)の1次圧力をP1、弁室30の下流側(排出口1b側)の2次圧力をP2としたとき、弁室30の内部には、P1よりも小さくP2よりも大きな3次圧力P3が発生する(P1>P3>P2)。この3次圧力P3がスカート部48を下方の開弁方向へと押圧し、弁体41の開弁を促進する。
【0031】
図4,図5の実施形態では、弁体41のスカート部48の下端部(下流端部)に、前記隙間T3より広い隙間T5を形成する切欠部51が設けられている。同各図では、弁体41の下端周壁部の互いに径方向に対向する4個所を弦の形に切欠いて、前記切欠部41aを形成し、この各切欠部41aにより合計4個の隙間T5を周方向に同一間隔をおいて形成している。その他の構成は図3の実施形態と同一である。
【0032】
このようにすれば、弁体41が閉弁方向に移動する際に、弁室30の内部圧力の低下により復水が再蒸気化し、これに伴いP3が過度に上昇しようとするとき、その圧力の一部を前記隙間T5から排出口1b側に逃がすことにより、上記再蒸気化が閉弁を阻害したりすることなく、閉弁をスムーズに行える。特に、以上のように、合計4個の隙間T5を同一間隔をおいて形成することにより、閉弁を一層スムーズに安定して行える。
【0033】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、弁体の開閉動作を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態であるトラップ装置の縦断面図である。
【図2】図1の要部を取出して示す拡大した縦断面図である。
【図3】本発明の別の実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図4】他の実施形態を示す縦断面図である。
【図5】弁体の下面図である。
【図6】従来例を示す縦断面図である。
【図7】別の従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1b…排出口、30…弁室、31…弁座面、33…流出調整面、41…弁体、41a…切欠部、42…当接部、43…内方空間、44…周壁、45…流入空間、46…導入孔、47…中間部、48…スカート部、T1…間隔、T2…隙間。
Claims (3)
- 流体の圧力を受けて開弁するトラップ装置であって、
弁室に、排出口に連通する内方空間を有する筒形の弁体が収納され、
前記弁室の入口に、前記弁体の上部の当接部と当接する弁座面が形成され、
この弁座面の下流における弁体と弁室の内面との間に流入空間が形成され、
前記弁体における前記当接部の下流側の周壁に、前記流入空間から流体を弁体の内方空間に導く導入孔が形成されており、
前記弁体の周壁における前記導入孔の下流側に、下流に向かって径方向外方にテーパ筒状に膨出するスカート部が形成され、
前記スカート部の下端部外周面と弁室の内面との隙間が、この隙間からの流体の流出を抑制するように、前記周壁における流入空間を形成する中間部と弁室の内面との間隔よりも小さく設定されているトラップ装置。 - 流体の圧力を受けて開弁するトラップ装置であって、
弁室に弁体が収納され、
前記弁室の入口に、前記弁体の上部の当接部と当接する弁座面が形成され、
弁体における前記当接部の下流側に円柱状の中間部が形成され、
この中間部の下流側に、下流に向かって径方向外方に膨出するスカート部が形成され、
弁室の出口に、スカート部との隙間が弁体の閉弁方向への移動とともに小さくなるような曲面状の流出調整面が形成されているトラップ装置。 - 請求項2において、前記弁体のスカート部に、前記隙間を周方向の一部において広げる切欠部が設けられているトラップ装置。
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JPH10281395A JPH10281395A (ja) | 1998-10-23 |
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