JP6949741B2 - 蒸気加減弁及び蒸気加減弁の組み付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気加減弁及び蒸気加減弁の組み付け方法に関する。

例えば、ボイラ給水ポンプタービンや発電用蒸気タービン等に用いられる高圧蒸気用の蒸気加減弁において、高温高圧の蒸気に満たされた弁室には、弁棒とその弁棒を摺動可能に保持する摺動部材であるブッシュがあり、弁棒が稼働可能なようにブッシュとの間には微小な隙間を設けている。この隙間を経由して、蒸気加減弁の弁室内部の高温高圧蒸気の一部が弁室の外部へ向かい漏出してしまうことがある。

この漏出した蒸気（ステムリーク蒸気）は、集約して回収するよう管理されている。ステムリーク蒸気が予定しない系外に漏出することを防止する方法として、特許文献１においては、弁揚棒周囲のブッシュと弁室頂部との隙間から漏洩するステムリーク蒸気を回収する漏洩蒸気管に関する技術が、従来例として開示されている。

特開２０１５−８６７５６号公報

また、ステムリーク蒸気の回収における他の例として、ステムリーク蒸気が系外に漏出しないように、弁棒の軸部分の周囲にステムリーク蒸気を一時的に滞留させる空間を形成し、この空間に負圧とされた低圧力系統を接続して、そこからステムリーク蒸気を回収することを考えることができる。

弁棒の軸部分とブッシュとの間の隙間状態によっては、高圧状態の弁室から流れ込むステムリーク蒸気の流速が大きくなる場合がある。高速のステムリーク蒸気が、蒸気を一時的に滞留させる空間に流入し、負圧とされた低圧力系統へ排出されるまでに、この空間の隙間につながる壁部に衝突した際、ステムリーク蒸気の動圧が静圧に変換されて、ステムリーク蒸気が衝突した箇所において部分的に圧力が上昇する虞がある。圧力が上昇した付近に、微小な隙間（例えば、弁棒が摺動される外部に通じる隙間や、ケーシングの嵌合部分の隙間等）があった場合、その隙間から蒸気が予定しない系外に漏出してしまう虞がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、予定した蒸気出口以外からブッシュの外部に蒸気が漏出することを防ぐことができる蒸気加減弁及び蒸気加減弁の組み付け方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の蒸気加減弁及び蒸気加減弁の組み付け方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係る蒸気加減弁は、軸部と弁部とを有する弁棒と、前記軸部を摺動可能に保持し、前記軸部が摺動する摺動面側に開口を有するとともに、前記軸部の半径方向に空間を形成するポケット部が設けられたブッシュと、前記ポケット部の前記半径方向の周壁部に形成され、前記ブッシュの外部に通じている蒸気出口とを備え、前記軸部と前記摺動面との隙間から前記ポケット部に流入した蒸気の少なくとも一部が、前記蒸気出口が形成された前記周壁部に向かうように偏向される偏向構造を備えることを特徴とする。

本態様に係る蒸気加減弁は、軸部と摺動面との隙間からポケット部に流入した蒸気の少なくとも一部が、蒸気出口が形成された周壁部に向かうように偏向される偏向構造を備えることとした。これによれば、軸部と摺動面との隙間を流れて軸部の径方向に空間を形成して蒸気を一時的に滞留させるポケット部に流入したステムリーク蒸気が、流れ方向を維持して隙間につながるポケット部の壁部に衝突するのではなく、少なくとも一部の蒸気はブッシュの外部に通じている蒸気出口が形成された周壁部に向かって流れ、蒸気出口を介して系外に排出される。これにより、高速であるステムリーク蒸気の流れが隙間につながるポケット部の壁部に衝突することを減少させて、衝突することによって生じる部分的な圧力上昇を抑制することができる。したがって、ポケット部内が部分的に圧力上昇する現象を抑制でき、蒸気出口以外からブッシュの外部に蒸気が漏出することを防ぐことができる。

また、本発明の一態様に係る蒸気加減弁において、前記偏向構造は、前記軸部の周囲に形成されたくびれ状の偏向溝を備え、該偏向溝は、前記蒸気の流れ方向における下流側の端部の延長線が、前記周壁部に向けられ、テーパ形状の溝テーパ部と、該溝テーパ部の前記蒸気の流れの下流側に設けられた湾曲形状の湾曲部とを備えていることを特徴とする。

本態様に係る蒸気加減弁において、偏向構造は、軸部の周囲に形成されたくびれ状の偏向溝を備え、偏向溝は、テーパ形状の溝テーパ部と、溝テーパ部の蒸気の流れの下流側に設けられた湾曲形状の湾曲部とを備えていることとした。これによれば、軸部と摺動面との隙間を流れてポケット部に流入したステムリーク蒸気の少なくとも一部は、偏向溝に沿った流れを形成する。偏向溝の蒸気の流れの下流側の端部、即ち、湾曲部の蒸気の流れの下流側の端部を、ポケット部の周壁部に向けて形成することで、偏向溝に沿って流れるステムリーク蒸気を、蒸気出口や周壁部へと導くことができる。結果として、軸部と摺動面との隙間を流れてポケット部に流入したステムリーク蒸気は、少なくとも一部が隙間につながるポケット部の壁部に衝突することなく、蒸気出口が形成された周壁部に向かって流れる。これにより、ステムリーク蒸気の流れが隙間につながるポケット部の壁部に衝突することを減少させて、衝突することによって生じる部分的な圧力上昇を抑制することができ、蒸気出口以外からブッシュの外部に蒸気が漏出することを防ぐことができる。

また、本発明の一態様に係る蒸気加減弁において、前記弁棒が閉状態の位置にあるとき、前記軸部の前記偏向溝は、前記蒸気の流れの上流側の端部の位置が、前記ポケット部の前記蒸気の流れの上流側の端部の位置に対応することを特徴とする。

本態様に係る蒸気加減弁において、前記弁棒が閉状態の位置にあるとき、前記軸部の前記偏向溝は、前記蒸気の流れの上流側の端部の位置が、前記ポケット部の前記蒸気の流れの上流側の端部の位置に対応することとした。これによれば、蒸気加減弁に高温蒸気が導入され、かつ、蒸気加減弁（弁棒）が閉状態の位置にあるときに、軸部と摺動面との隙間からポケット部に流入したステムリーク蒸気の少なくとも一部を、効率的に偏向溝に導くことができる。ここで、端部の位置が対応するとは、偏向溝の蒸気の流れの上流側の端部の位置が、ポケット部の蒸気の流れの上流側の端部の位置に対して、ポケット部の軸部の軸方向長さの±２０％以内にある、更に好ましくは±１０％以内にあることを示している。

また、本発明の一態様に係る蒸気加減弁において、前記弁棒が閉状態の位置にあるとき、前記軸部の前記偏向溝は、前記蒸気の流れの下流側の端部の延長線が、前記ポケット部に設けられている前記蒸気出口の中心位置に対応する位置の前記周壁部に向けられていることを特徴とする。

本態様に係る蒸気加減弁において、弁棒が閉状態の位置にあるとき、軸部の偏向溝は、蒸気の流れの下流側の端部の延長線が、ポケット部に設けられている蒸気出口の中心位置に対応する位置の周壁部に向けられていることとする。これによれば、蒸気加減弁に高温蒸気が導入され、かつ、蒸気加減弁（弁棒）が閉状態の位置にあるときに、偏向溝に沿って流れるステムリーク蒸気を、効率的に蒸気出口が形成された周壁部に導くことができる。ここで、延長線が中心位置に対応する位置の周壁部に向けられているとは、偏向溝の蒸気の流れの下流側の端部の延長線が、ポケット部の周壁部に形成された蒸気出口の中心位置に対して、ポケット部の軸部の軸方向長さの±２０％以内にある、更に好ましくは±１０％以内にあることを示している。

また、本発明の一態様に係る蒸気加減弁において、前記偏向構造は、前記ポケット部の前記蒸気の流れの上流側の端部から前記周壁部側へと向かうブッシュテーパ部を備えていることを特徴とする。

本態様に係る蒸気加減弁において、偏向構造は、ポケット部の蒸気の流れの上流側の端部から周壁部側へと向かうブッシュテーパ部を備えていることとする。これによれば、軸部と摺動面との隙間からポケット部に流入したステムリーク蒸気の少なくとも一部は、ブッシュテーパ部に沿った流れも形成する。これにより、ブッシュテーパ部によっても、蒸気をポケット部に形成された周壁部側へと導くことができる。ステムリーク蒸気の少なくとも一部の流れが、蒸気出口が形成された周壁部に向かって流れることで、隙間につながるポケット部の壁部に衝突する流れをより一層に減少させて、衝突することによって生じる部分的な圧力上昇をより一層に抑制することができ、蒸気出口以外からブッシュの外部に蒸気が漏出することをより確実に防ぐことができる。

また、本発明の一態様に係る蒸気加減弁の組み付け方法は、軸部と弁部とを有する弁棒と、前記軸部を摺動可能に保持し、前記軸部が摺動する摺動面側に開口を有するとともに、前記軸部の半径方向に空間を形成するポケット部が設けられているブッシュと、前記ポケット部の前記半径方向の周壁部に形成され、前記ブッシュの外部に通じている蒸気出口とを備え、前記軸部と前記摺動面との隙間から前記ポケット部に流入した蒸気の少なくとも一部が、前記蒸気出口が形成された前記周壁部に向かうように偏向される前記軸部に設けられた偏向溝を備えることを特徴とする蒸気加減弁の組み付け方法であって、前記蒸気による熱伸びを考慮して、前記弁部が閉状態の位置にあるときに、前記偏向溝の前記蒸気の流れの上流側の端部の位置が、前記ポケット部の前記蒸気の流れの上流側の端部の位置に対応し、前記偏向溝の前記蒸気の流れの下流側の端部の延長線が、前記蒸気出口の中心位置に対応する位置の前記周壁部に向くように組み付けることを特徴とする。

本態様に係る蒸気加減弁の組み付け方法は、高温の蒸気による蒸気加減弁の各部品の熱伸びを考慮して、前記弁部が閉状態の位置にあるときに、偏向溝の蒸気の流れの上流側の端部の位置が、ポケット部の蒸気の流れの上流側の端部の位置に対応し、偏向溝の前記蒸気の流れの下流側の端部の延長線が、蒸気出口の中心位置に対応する位置の周壁部に向くようにした。これによれば、蒸気加減弁に高温蒸気が導入され、かつ、蒸気加減弁（弁棒）が閉状態の位置にあるときに、高温蒸気によって弁棒、ブッシュ、ブッシュを保持するケーシング等の蒸気加減弁を構成する部品が各々の温度で熱伸び差を発生した場合でも、軸部とブッシュの摺動面との隙間からポケット部に流入したステムリーク蒸気の少なくとも一部を、効率的に蒸気出口が形成された周壁部に導くことができる。ステムリーク蒸気の少なくとも一部が、蒸気出口が形成された周壁部に向かって流れることで、隙間につながるポケット部の壁部に衝突する流れを減少させて、衝突することによって生じる部分的な圧力上昇を抑制することができ、蒸気出口以外からブッシュの外部に蒸気が漏出することを防ぐように、組み付けることができる。

本発明に係る蒸気加減弁及び蒸気加減弁の組み付け方法によれば、予定した蒸気出口以外からブッシュの外部に蒸気が漏出することを防ぐことができる蒸気加減弁及び蒸気加減弁の組み付け方法を提供することができる。

本発明に係る蒸気加減弁が採用されて好適な火力プラントの系統図の例を示した概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る蒸気加減弁を示した縦断面図である。 図２に示した図の部分拡大図である。 偏向構造が設けられていない蒸気加減弁の例を示した縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る蒸気加減弁を部分的に拡大した縦断面図である。

以下に、本発明に係る一実施形態について図１乃至５を用いて説明する。
なお上方、下方とは図の紙面に対するものであり、本発明に係る蒸気加減弁の長手軸方向の設置向きは、鉛直上下方向でも水平方向でも斜め方向でも良く、鉛直上方、鉛直下方を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態について図１乃至４を用いて説明する。
まず、図１を用いて、本発明に係る蒸気加減弁が採用されて好適な火力プラントの系統図の例について説明する。
図１に示す火力プラントは、例えば蒸気を生成するボイラ７０、蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変換する複数の発電用蒸気タービン７２，７４，７６、発電用蒸気タービン７２，７４，７６から排出された蒸気を冷却し復水させる復水器７８、復水器７８内の水をボイラ７０に供給する給水ポンプ８０、給水ポンプ８０を駆動するポンプ用蒸気タービン８２を備える。

高圧タービン（発電用蒸気タービン）７２は、ボイラ７０によって生成される主蒸気（高圧蒸気）によって駆動される。高圧タービン７２からの排気は、ボイラ７０に供給される。ボイラ７０に供給された高圧タービン７２からの排気は、ボイラ７０によって再熱されて再熱蒸気となり、中圧タービン７４に供給される。

中圧タービン７４は、再熱蒸気によって駆動される。中圧タービン７４からの排気は、低圧タービン（発電用蒸気タービン）７６とポンプ用蒸気タービン８２に供給される。

低圧タービン７６は、中圧タービン７４からの排気によって駆動される。低圧タービン７６から排出された蒸気は復水器７８に流入する。

復水器７８は、低圧タービン７６から排出された蒸気を冷却することで凝縮して復水させる。復水された水は復水器７８内の下部に貯留される。

給水ポンプ８０は、ポンプ用蒸気タービン８２によって駆動され、復水器７８内の水をボイラ７０に供給する。

ポンプ用蒸気タービン８２は、中圧タービン７４からの排気蒸気（低圧蒸気）と、ボイラ７０から高圧タービン７２へ向かう高圧蒸気を分岐したもの等が供給可能な構成となっており、これらの蒸気によって駆動可能とされている。ポンプ用蒸気タービン８２から排出された蒸気は復水器７８に流入する。

ポンプ用蒸気タービン８２と中圧タービン７４とは、低圧蒸気配管８６によって接続されている。また、低圧蒸気配管８６の途中には、ポンプ用蒸気タービン８２へ向かう低圧蒸気の流量を加減する低圧蒸気加減弁８４が設けられている。

ポンプ用蒸気タービン８２と主蒸気が流れる蒸気配管（ボイラ７０と高圧タービン７２とを接続する蒸気配管）とは、高圧蒸気配管８８によって接続されている。また、高圧蒸気配管８８の途中には、ポンプ用蒸気タービン８２へ向かう高圧蒸気の流量を加減する高圧蒸気加減弁１０が設けられている。

ボイラ７０の通常運転時、ポンプ用蒸気タービン８２は低圧蒸気配管８６により供給される低圧蒸気によって駆動され、高圧蒸気配管８８より供給される高圧蒸気はポンプ用蒸気タービン８２へ供給されていない。即ち、ボイラ７０の通常運転時においては、低圧蒸気加減弁８４は常時開状態とされ、高圧蒸気加減弁１０は常時閉状態とされる。

高圧蒸気加減弁１０は、過渡的に高温の蒸気が必要になった場合にのみ開状態とされる。高圧蒸気加減弁１０を開状態として、ポンプ用蒸気タービン８２に高圧蒸気を供給することで、ポンプ用蒸気タービン８２の出力を上げる。これによって、給水ポンプ８０の出力が上がってボイラ７０への給水量が増加するため、より多くの蒸気が生成可能になる、という構成である。

次に、本実施形態に係る蒸気加減弁の構成について説明する。
本実施形態に係る蒸気加減弁１０は、前述した高圧蒸気加減弁１０に採用されて好適な蒸気加減弁である。以下、各実施形態において、高圧蒸気加減弁１０を単に「蒸気加減弁１０」と言う。

図２に示すように、本実施形態の蒸気加減弁１０は、弁棒１２と、ブッシュ２０，２１と、弁ケーシング４０とを備えている。

弁棒１２は、軸部１２Ａと、軸部１２Ａの紙面下部に接続されている弁部１２Ｂとを備えている。軸部１２Ａは、図２で示す紙面上下方向に延在して、紙面上下方向を軸方向とする棒状の軸とされる。弁部１２Ｂは、軸部１２Ａよりも径が大きい円柱形状とされ、底面（図２で示す紙面下側の面）の角部には台形錐状に面取りが施されている。弁部１２Ｂの面取りは、後述する弁座４２に面着するように施されている。弁棒１２は、金属とされ、高温で耐食性に優れた金属がより好ましく、例えば、９クロム鋼や１２クロム鋼等とされる。

ブッシュ２０，２１は、弁棒１２を包囲するような形態で弁棒１２を軸方向（紙面上下方向）に摺動可能に保持している。ブッシュ２０，２１は、軸側ブッシュ２０および弁側ブッシュ２１とされ、軸側ブッシュ２０は弁棒１２の軸部１２Ａを摺動可能に保持して、弁側ブッシュ２１は弁棒１２の弁部１２Ｂと軸部１２Ａを摺動可能に保持している。ブッシュ２０，２１は、金属とされ、高温で耐食性に優れた金属がより好ましく、例えば、９クロム鋼や１２クロム鋼等とされる。

軸側ブッシュ２０には、軸部１２Ａが摺動する摺動面２２側に開口を有し、縦断面が椀状の空間とされるポケット部２４が、軸部１２Ａの全周方向に沿って、かつ、半径方向にその空間を拡げるように形成されている。

ポケット部２４の軸部１２Ａの半径方向の周壁（図２で示す縦断面で、椀状の底部分に相当する壁部）には、軸部１２Ａの軸方向に縦断面が平らな部分を有する周壁部２４Ａが形成されている。その周壁部２４Ａには、軸側ブッシュ２０の外部（後述の排出ポケット部４８）に通じている蒸気出口２６が設けられている。

蒸気出口２６は、ポケット部２４に形成された周壁部２４Ａにおいて、軸部１２Ａの半径方向に貫通された孔とされ、軸部１２Ａの周方向に対して等角度間隔に複数を穿設され、本実施形態では、例えば、４つの蒸気出口２６が穿設されている。図２に示す蒸気出口２６の場合、紙面左右方向にて対向した２つの蒸気出口２６が図示され、残りの２つ（紙面手前側と奥側）は図示されていない。また、図２では、ポケット部２４、周壁部２４Ａ、蒸気出口２６の中心位置（紙面上下方向の中心位置）が一致している。なお、各々の中心位置を蒸気加減弁１０の仕様に合わせて適宜変更できることは言うまでもない。

弁棒１２を保持しているブッシュ２０，２１は、蒸気加減弁１０のケーシング（弁ケーシング４０）に保持されている。弁ケーシング４０は、金属とされ、例えば、鋳造で製造されており、２クロム鋳造鋼等とされる。

弁ケーシング４０の紙面上方側には、軸側ブッシュ２０側に開口を有し、縦断面が椀状の空間とされる排出ポケット部４８が軸側ブッシュ２０の全周方向に沿って、かつ、その空間を拡げるように半径方向に形成されている。

排出ポケット部４８は、蒸気出口２６を介してポケット部２４と連通されている。更に、排出ポケット部４８には、排出流路５０の一端が接続されている。排出流路５０の他端側は、負圧（大気圧よりも低い圧力）の低圧力系統（図示せず）に接続されており、ポケット部２４内や排出ポケット部４８内のステムリーク蒸気を吸い込んで回収することができる。

弁ケーシング４０の紙面下方側には、高圧の蒸気が流通する上流側蒸気流路４４，下流側蒸気流路４６が形成されている。上流側蒸気流路４４は、図２で示す紙面左右方向に延在している。上流側蒸気流路４４の紙面左側は、高圧蒸気配管８８（図１参照）と接続されているため、上流側蒸気流路４４は、高圧の蒸気（例えば、４００〜５００℃，２０〜３０ＭＰａ）で満たされている。下流側蒸気流路４６は、図２で示す紙面上下方向に延在し、下流側蒸気流路４６の紙面上部にて上流側蒸気流路４４と連通している。上流側蒸気流路４４と下流側蒸気流路４６との連通部（弁座４２）には面取りが施されており、弁部１２Ｂの面取りされた部分が面着するように構成されている。即ち、弁部１２Ｂの面取り部分と弁座４２の面取り部分とは隙間なく当接可能とされ、上流側蒸気流路４４から下流側蒸気流路４６への蒸気の通過を遮断可能としている。

図３に示すように、本実施形態において、軸部１２Ａには、軸径が一部細くなるくびれ状の偏向溝（偏向構造）１４が軸部１２Ａの全周方向に沿って設けられている。偏向溝１４は、軸側ブッシュ２０のポケット部２４内に収まる位置に設けられている。また、偏向溝１４は、紙面下側に位置しているテーパ形状の溝テーパ部１４Ａと、溝テーパ部１４Ａの紙面上側に位置するとともに、軸部１２Ａの軸中心に向かって凸とされた湾曲形状の湾曲部１４Ｂとを備えている。溝テーパ部１４Ａと湾曲部１４Ｂとは滑らかに接続さている。

このとき、溝テーパ部１４Ａの紙面下端の位置は、ポケット部２４の紙面下端の位置に対応している。また、湾曲部１４Ｂの紙面上端の延長線（同図に示す矢印Ａ１参照）は、周壁部２４Ａ、好ましくは蒸気出口２６の中心位置（紙面上下方向の中心位置）に対応する位置の周壁部２４Ａ向いている。
なお、溝テーパ部１４Ａの紙面下端の位置とポケット部２４の紙面下端の位置とが対応しているとは、位置の厳密な一致を示すものではなく、溝テーパ部１４Ａの紙面下端の位置が、ポケット部２４の紙面下端の位置に対して、ポケット部２４の軸部１２Ａの軸方向長さの±２０％以内にある、更に好ましくは±１０％以内にあることを示している。これは、温度分布による熱伸び差等を考慮したものである。また、湾曲部１４Ｂの紙面上端の延長線と蒸気出口２６の中心位置との対応についても同様である。

次に、本実施形態に係る蒸気加減弁の蒸気の流れについて説明する。
図２に示す上流側蒸気流路４４は、高温高圧の蒸気で満たされている。弁棒１２は、油圧機構（図示せず）によって紙面上下方向に動作可能とされ、弁部１２Ｂと弁座４２との隙間を調整することで、上流側蒸気流路４４から下流側蒸気流路４６へと流れ込む蒸気の流量を調整している。図２に示すように、蒸気加減弁１０が閉状態となり、弁部１２Ｂと弁座４２とが隙間なく当接している場合、上流側蒸気流路４４内の蒸気は下流側蒸気流路４６に流入しない。このとき、上流側蒸気流路４４内の高圧の蒸気の一部が、ブッシュ２０，２１の摺動面２２と軸部１２Ａとの隙間（例えば、直径隙間にして０．１〜０．２ｍｍ程度）を流通して、上流側蒸気流路４４側からポケット部２４側に向かって漏出する。この漏出した蒸気を「ステムリーク蒸気」と言う。各図において、ステムリーク蒸気の流れを実線矢印で示す。なお、実線矢印で示したステムリーク蒸気の流れは、全てのステムリーク蒸気の流れを示しているものではない。実線矢印で示したステムリーク蒸気の流れ以外にも、ステムリーク蒸気の流れが形成されていることは言うまでもない。

ブッシュ２０，２１の摺動面２２と軸部１２Ａとの隙間を流れるステムリーク蒸気は、図３に示すように、ポケット部２４に流入する。ポケット部２４に流入したステムリーク蒸気の一部は、ポケット部２４に形成された周壁部２４Ａに対面する湾曲部１４Ｂの近傍にて、渦（図３に示す右回りの渦）を形成する。この渦がポケット部２４に流入するステムリーク蒸気を偏向溝１４側に押し付ける。押し付けられたステムリーク蒸気は、上流から、溝テーパ部１４Ａ，湾曲部１４Ｂという順で、偏向溝１４に沿って流れる。湾曲部１４Ｂの紙面上端（ステムリーク蒸気の下流側の端部）は、周壁部２４Ａ、好ましくは蒸気出口２６の中心位置（紙面上下方向の中心位置）に対応する位置の周壁部２４Ａに向けられて形成されている。そのため、偏向溝１４に沿って流れたステムリーク蒸気は、蒸気出口２６の中心位置に対応する位置の周壁部２４Ａに向かって流れを形成する。即ち、ブッシュ２０，２１の摺動面２２と弁棒１２との隙間を紙面下方から紙面上方へ流れるステムリーク蒸気の少なくとも一部は、偏向溝１４によって流れ方向を偏向され、蒸気出口２６が形成された周壁部２４Ａに向かって流れる。

蒸気出口２６が形成された周壁部２４Ａに向かって流れたステムリーク蒸気は、図２に示すように、蒸気出口２６を介して排出ポケット部４８に吸い込まれた後、一端が排出ポケット部４８に接続され、他端が大気圧よりも低い負圧とされた低圧力系統（図示せず）に接続されている排出流路５０に吸い込まれて、蒸気加減弁１０の系外に排出される。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
軸部１２Ａの周囲には、溝テーパ部１４Ａと湾曲部１４Ｂとを備えることで軸径が一部細くなるくびれ状の偏向溝１４を備えることとした。これによれば、ブッシュ２０，２１の摺動面２２と軸部１２Ａとの隙間を流れてポケット部２４に流入したステムリーク蒸気の少なくとも一部は、偏向溝１４に沿った流れを形成する。偏向溝１４の紙面上端（ステムリーク蒸気の流れ下流側の端部）、即ち、湾曲部１４Ｂの紙面上端を、ブッシュ２０に設けられたポケット部２４の周壁部２４Ａに向けて形成することで、偏向溝１４に沿って流れるステムリーク蒸気の少なくとも一部を、蒸気出口２６が形成された周壁部２４Ａへと導き、蒸気出口２６を介して系外に排出することができる。結果として、ブッシュ２０，２１の摺動面２２と軸部１２Ａとの隙間を流れてポケット部２４に流入したステムリーク蒸気の少なくとも一部は、蒸気出口２６が形成された周壁部２４Ａに向かって流れ、蒸気出口２６を介して系外に排出される。図４に示すように、軸部１２Ａに偏向溝１４等の偏向構造が設けられていない場合、ステムリーク蒸気の流れの少なくとも一部には、そのままポケット２４部の紙面上側の隙間につながるポケット部２４の壁部に衝突するものがある。これよって、ステムリーク蒸気が衝突した部分において、動圧が静圧に変換されて部分的な圧力上昇を生じる虞がある。部分的な圧力上昇が生じた場合、ステムリーク蒸気の一部が蒸気出口２６から十分に排出されず、予定した蒸気出口２６以外からブッシュ２０の外部や蒸気加減弁１０の系外に漏出する虞がある。図３に示すように、偏向溝１４によってステムリーク蒸気の少なくとも一部を、蒸気出口２６が形成された周壁部２４Ａに導くことができれば、ポケット２４部の紙面上側の隙間につながるポケット部２４の壁部への、ステムリーク蒸気の衝突を防止でき、結果として、部分的な圧力上昇を抑制することができる。したがって、予定した蒸気出口２６以外からブッシュ２０の外部や蒸気加減弁１０の系外にステムリーク蒸気が漏出することを防ぐことができる。

また、溝テーパ部１４Ａの紙面下端の位置が、ポケット部２４の紙面下端の位置に対応している場合、ステムリーク蒸気を、効率的に偏向溝１４に導くことができる。ここで、溝テーパ部１４Ａの紙面下端の位置とポケット部２４の紙面下端の位置とが対応しているとは、位置の厳密な一致を示すものではなく、溝テーパ部１４Ａの紙面下端の位置が、ポケット部２４の紙面下端の位置に対して、ポケット部２４の軸部１２Ａの軸方向長さの±２０％以内にある、更に好ましくは±１０％以内にあることを示している。
もし、溝テーパ部１４Ａの紙面下端の位置が、ポケット部２４の紙面下端の位置より過度に高い位置にある場合、ポケット部２４の紙面下側の壁面に沿った渦が形成され、ステムリーク蒸気の偏向溝１４に沿った流れの形成を妨げる。また、溝テーパ部１４Ａの紙面下端の位置が、ポケット部２４の紙面下端の位置より過度に低い位置にある場合、本来形成されるべき渦（図３に示す右回りの渦）が形成されにくくなり、ステムリーク蒸気の偏向溝１４に沿った流れの形成を妨げる。

また、湾曲部１４Ｂの紙面上端の延長線が、蒸気出口２６の中心位置（紙面上下方向の中心位置）に対応する位置の周壁部２４Ａに向けられている場合、ステムリーク蒸気の一部を、更に効率的に蒸気出口２６が形成された周壁部２４Ａに導くことができる。ここで、湾曲部１４Ｂの紙面上端の延長線が、蒸気出口２６の中心位置に対応する位置の周壁部２４Ａに向けられているとは、厳密な一致を示すものではなく、湾曲部１４Ｂの紙面上端の延長線が向く位置が、蒸気出口２６の中心位置に対応する周壁部２４Ａの位置に対して、ポケット部２４の軸部１２Ａの軸方向長さの±２０％以内にある、更に好ましくは±１０％以内にあることを示している。

〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る第２実施形態について図５を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第１実施形態に対して、軸側ブッシュ２０’の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。

本実施形態の軸側ブッシュ２０’には、図５に示すように、ポケット部２４’の紙面下端（ステムリーク蒸気の流れ上流側の端部）から周壁部２４Ａ’へ向かって、テーパ状に形成されたブッシュテーパ部（偏向構造）２８が設けられている。また、ポケット部２４’の紙面上端（ステムリーク蒸気の流れ下流側の端部）から蒸気出口２６側へ向かって、テーパ状に形成されたブッシュテーパ部２８’が、さらに設けられていてもよい。ブッシュテーパ部２８，２８’は、全周方向に形成された円錐面を有するように設けられている。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
ブッシュ２０，２１の摺動面２２と軸部１２Ａとの隙間を流れてポケット部２４’に流入したステムリーク蒸気の一部は、ブッシュテーパ部２８に沿った流れも形成する。これにより、ブッシュテーパ部２８によってもステムリーク蒸気の一部を蒸気出口２６が形成された周壁部２４Ａ’へと導くことができる。したがって、ステムリーク蒸気の一部が予定した蒸気出口２６以外からブッシュ２０の外部や蒸気加減弁１０の系外に漏出することを更に防ぐことができる。
また、ブッシュテーパ部２８’によって、ステムリーク蒸気の流れの一部が、そのままポケット部２４’の紙面上側の隙間につながるポケット部２４’の壁部に衝突する場合があっても、壁部がブッシュテーパ部２８’となっているので、テーパ状の傾斜により、ステムリーク蒸気の衝突が少なくなり動圧が静圧に変換されて部分的な圧力上昇も少なくなるので、ステムリーク蒸気の一部が予定した蒸気出口２６以外からブッシュ２０の外部や蒸気加減弁１０の系外に漏出することを更に防ぐことができる。

なお、上述した第１及び第２実施形態において、蒸気加減弁１０を組み付ける際、ステムリーク蒸気の流れ等による蒸気加減弁１０を構成する部品の各々の温度による熱伸び差を考慮して、弁棒１２が閉状態の位置にある場合のボイラ７０の運転時に、偏向溝１４（溝テーパ部１４Ａ）の下端（ステムリーク蒸気流れの上流側の端部）の位置がポケット部２４，２４’の下端の位置に対応し、偏向溝１４（湾曲部１４Ｂ）の上端（ステムリーク蒸気の流れの下流側の端部）の延長線が、蒸気出口２６の中心位置（紙面上下方向の中心位置）に対応する位置の周壁部２４Ａ，２４Ａ’に向くように、予めオフセットして組み付けても良い。これによれば、ボイラ７０の運転時に弁棒１２、ブッシュ２０，２１、弁ケーシング４０等の蒸気加減弁１０を構成する部品がステムリーク蒸気の流れ等により各々の温度で熱伸びした場合でも、ブッシュ２０，２１の摺動面２２と軸部１２Ａとの隙間を流れてポケット部２４，２４’に流入したステムリーク蒸気を効率的に蒸気出口２６が形成された周壁部２４Ａ，２４Ａ’に導くことができる。

１０ 蒸気加減弁（高圧蒸気加減弁）
１２ 弁棒
１２Ａ 軸部
１２Ｂ 弁部
１４ 偏向溝（偏向構造）
１４Ａ 溝テーパ部
１４Ｂ 湾曲部
２０，２０’ 軸側ブッシュ（ブッシュ）
２１ 弁側ブッシュ（ブッシュ）
２２ 摺動面
２４，２４’ ポケット部
２４Ａ，２４Ａ’ 周壁部
２６ 蒸気出口
２８，２８’ ブッシュテーパ部（偏向構造）
４０ 弁ケーシング
４２ 弁座
４４ 上流側蒸気流路
４６ 下流側蒸気流路
４８ 排出ポケット部
５０ 排出流路

Claims (6)

1. 軸部と弁部とを有する弁棒と、
   前記軸部を摺動可能に保持し、前記軸部が摺動する摺動面側に開口を有するとともに、前記軸部の半径方向に空間を形成するポケット部が設けられたブッシュと、
   前記ポケット部の前記半径方向の周壁部に形成され、前記ブッシュの外部に通じている蒸気出口と、
   前記軸部と前記摺動面との隙間から前記ポケット部に流入した蒸気の少なくとも一部が、前記蒸気出口が形成された前記周壁部に向かうように偏向される偏向構造と、
   を備え、
   前記偏向構造は、前記軸部の周囲に形成されたくびれ状の偏向溝を有し、
   該偏向溝は、前記蒸気の流れ方向における下流側の端部の延長線が、前記周壁部に向けられていることを特徴とする蒸気加減弁。
2. 前記偏向溝は、テーパ形状の溝テーパ部と、該溝テーパ部の前記蒸気の流れの下流側に設けられた湾曲形状の湾曲部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気加減弁。
3. 前記弁棒が閉状態の位置にあるとき、前記軸部の前記偏向溝は、前記蒸気の流れの上流側の端部の位置が、前記ポケット部の前記蒸気の流れの上流側の端部の位置に対応することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気加減弁。
4. 前記弁棒が閉状態の位置にあるとき、前記軸部の前記偏向溝は、前記蒸気の流れの下流側の端部の延長線が、前記ポケット部に設けられている前記蒸気出口の中心位置に対応する位置の前記周壁部に向けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気加減弁。
5. 前記偏向構造は、前記ポケット部の前記蒸気の流れの上流側の端部から前記周壁部側へと向かうブッシュテーパ部を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の蒸気加減弁。
6. 軸部と弁部とを有する弁棒と、
   前記軸部を摺動可能に保持し、前記軸部が摺動する摺動面側に開口を有するとともに、前記軸部の半径方向に空間を形成するポケット部が設けられているブッシュと、
   前記ポケット部の前記半径方向の周壁部に形成され、前記ブッシュの外部に通じている蒸気出口と、を備え、
   前記軸部と前記摺動面との隙間から前記ポケット部に流入した蒸気の少なくとも一部が、前記蒸気出口が形成された前記周壁部に向かうように偏向される前記軸部に設けられた偏向溝を備えることを特徴とする蒸気加減弁の組み付け方法であって、
   前記蒸気による熱伸びを考慮して、前記弁部が閉状態の位置にあるときに、前記偏向溝の前記蒸気の流れの上流側の端部の位置が、前記ポケット部の前記蒸気の流れの上流側の端部の位置に対応し、前記偏向溝の前記蒸気の流れの下流側の端部の延長線が、前記蒸気出口の中心位置に対応する位置の前記周壁部に向くように組み付けることを特徴とする蒸気加減弁の組み付け方法。

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