JP7269652B2 - 錘付きのレバーフロート式蒸気トラップ - Google Patents

Description

本発明は、レバーの一端部にフロートが設けられ、他端部に弁体が設けられ、フロートの浮力により弁体の開閉を行って復水を排水するレバーフロート式蒸気トラップに関するものである。

レバーフロート式蒸気トラップでは、復水排出時にフロートの浮力を利用することで、開弁方向の力として弁体の開閉を行う（例えば、特許文献１）。しかしながら、高温高圧環境下では、内部の復水の密度が小さくなるので、浮力が小さくなる。また、閉弁状態で弁体に作用する力は、内部圧力により弁体を弁孔に押し付ける力であり、開弁するためにはそれ以上の力が必要となる。そのため、高温高圧環境下では、開弁するために大きな力が必要となる。

特開２０１０－２４２９２３号公報

したがって、高温高圧環境下で開弁力を確保するためには、フロート自体を大形化するか、レバー長を大きくして大きなモーメントを確保する必要がある。この場合、製品サイズが大形化してしまう。

本発明は、装置の大形化を抑制しつつ、高温高圧環境下で使用可能なレバーフロート式蒸気トラップを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のレバーフロート式蒸気トラップは、フロート室を形成するケースと、前記フロート室内に収納されたフロートと、前端部に前記フロートが連結されたレバーと、前記レバーにおける支点よりも後方に設けられた錘と、前記錘の前記レバー上での移動を規制するストッパ部材とを備えている。錘は、耐食性材料が好ましく、例えば、ＳＵＳ３０４のようなオーステナイト系ステンレスである。

この構成によれば、フロートの浮力を補助する力として、フロートが連結されたレバー上に、開弁方向に作用する錘が取り付けられている。したがって、フロートのサイズや、支点からフロートまでのレバー長さが大きくなるのを抑制しつつ、高温高圧環境下での開弁力を確保できる。また、ストッパ部材により、錘の移動が規制されているので、錘が過度に移動して他の部品に干渉するのを防ぐことができる。

本発明において、前記錘は、左右一対の錘部品を有していてもよい。この構成によれば、錘が左右一対の錘部品を有しているので、錘部品一つの大きさが小さくなるから、錘の大きさ（重さ）を調整しやすい。

この場合、前記レバーは、左右一対のレバー片を有していてもよい。この構成によれば、左右一対のレバー片が設けられているので、左右の錘部品をバランスよく配置しやすい。

この場合、前記左右一対のレバー片の間に、追加の錘部品が設けられていてもよい。この構成によれば、追加の錘部品により、錘の重さの調整が一層容易になる。

本発明において、前記ストッパ部材が前記ケースに取り付けられ、前記ストッパ部材に、弁座を有するホルダが取り付けられていてもよい。この場合、前記ストッパ部材と前記ホルダとの間に、ガスケットが介在されていてもよい。この構成によれば、簡単な構成で、錘付きのレバーフロート式蒸気トラップを実現できる。

本発明のレバーフロート式蒸気トラップによれば、装置の大形化を抑制しつつ、高温高圧環境下での開弁力を確保できる。

本発明の第１実施形態に係るレバーフロート式蒸気トラップを示す縦断面図である。 同レバーフロート式蒸気トラップの要部を示す平面図である。 同レバーフロート式蒸気トラップの排水弁を拡大して示す縦断面図である。 同レバーフロート式蒸気トラップのスペーサを示す斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、「上流」「下流」とは、流体の流れ方向の「上流」「下流」をいう。

図１は本発明の第１実施形態に係るレバーフロート式蒸気トラップを示す構成図である。レバーフロート式蒸気トラップは、フロート１の浮力により排水弁２の開閉を行って復水（ドレン）Ｄを排水するもので、フロート１を収納するフロート室４を形成するケース６と、前端部（一端部）にフロート１が連結されたレバー８とを有している。レバー８は、前端部８ａでフロート１に連結され、支点Ｐ１の回りに揺動する。つまり、レバー８は、公知の構造により、支点Ｐ１の回りに揺動自在にケース６に支持されている。レバー８における前端部８ａと支点Ｐ１の間で、支点Ｐ１の近傍に排水弁２の弁体１０が取り付けられている。

図２に示すように、本実施形態では、レバー８は、左右一対のレバー片９，９を有している。詳細には、レバー８は、一対のレバー片９，９の前端部が連結片１１で連結された平面視でＵ字形状である。つまり、レバー８の連結片１１が、フロート１に連結される前端部８ａを構成している。

図１に示すフロート室４内のドレンＤの液位が上昇するとフロート１が上昇し、レバー８が矢印Ａ１方向に支点Ｐ１の回りに揺動する。これにより、排水弁２の弁体１０が上昇して開弁し、ドレンＤが排出される。フロート室４内のドレンＤの液位が下降するとフロート１が下降し、レバー８が矢印Ａ２方向に支点Ｐ１の回りに揺動する。これにより、排水弁２の弁体１０が下降して閉弁する。排水弁２の詳細は、後述する。

外装体を構成するケース６は、一端部（図の左端部）が開口したケース本体１２のフランジ部１４に、カバー体１６がボルトのような締結部材１８で結合されている。ケース本体１２とカバー体１６とで囲まれた領域により、前記フロート室４が形成されている。フロート室４内に、蒸気がトラップされる。ケース本体１２の上部に、フロート室４に蒸気およびドレンＤを含む１次側流体を導入する入口１００が形成されている。

カバー体１６は、ケース６の一端部（左端部）の開口部を塞ぐ形状の部材であり、カバー体１６の内部に、ドレンＤを排出するための横断面円形の流出路２０が形成されている。流出路２０の上側には、外部への排出口（図示せず）に連通する流出路下流部２０ａが接続されている。さらに、カバー体１６における流出路２０の下端部近傍に、フロート室４と流出路２０とを連通させる連通路２２が設けられている。

連通路２２は、排水弁２とカバー体１６との間に介在するスペーサ２４により形成されている。スペーサ２４は、図１の左右方向に延びる筒状の部材で、長手方向の一端側がフロート室４に開口し、他端側が流出路２０に開口している。スペーサ２４の円筒部２７における長手方向の一端部（フロート室４側）に鍔状の第１フランジ２６が形成され、長手方向の中間部に鍔状の第２フランジ２８が形成されている。第２フランジ２８に複数のボルト挿通孔２８ａが形成されており、ボルト挿通孔２８ａに挿通されたボルト３０により、スペーサ２４がカバー体１６に結合されている。

フロート室４におけるスペーサ２４の上流側（フロート室４側）には、前記排水弁２が配置されている。排水弁２は、フロート室４内に流入して溜まったドレンＤを排出する。スペーサ２４の第１フランジ２６には、排水弁２を連結するための複数の雌ねじ２６ａ（図４）が形成されている。

図３に示すように、排水弁２は、前記弁体１０と、弁体１０が着座する弁座３２を形成する弁座部材３４とを有している。弁座部材３４は、その内部に弁孔３６が形成され、弁孔３６の上端（上流端）が弁座３２に連通している。つまり、弁体１０が弁座３２に着座すると、弁孔３６が閉止されてドレンＤが流れなくなる（閉状態）。弁体１０が弁座３２から離間すると、弁孔３６が開放されてドレンＤが流れる（開状態）。

弁孔３６の下端（下流端）は、図１の連通路２２を介して流出路２０に連なっている。詳細には、排水弁２は、弁体１０を上下方向に移動自在に支持するとともに、弁座部材３４を相対移動不能に支持するホルダ３８を備えている。

ホルダ３８は、その内部の上側に上流側通路４０が形成され、内部の下側に下流側通路４２が形成されている。上流側通路４０はフロート室４に連通し、下流側通路４２は連通路２２に連通している。図３のホルダ３８の内部に、上流側通路４０と下流側通路４２を連通する弁座部材取付孔４４が形成されている。詳細には、弁座部材取付孔４４に弁座部材３４が装着されており、弁座部材３４の弁孔３６により上流側通路４０と下流側通路４２が連通している。

ホルダ３８の上部に、弁体挿通孔４６が形成されている。弁体挿通孔４６は、フロート室４と上流側通路４０とを上下方向に連通している。本実施形態では、弁体挿通孔４６は、ホルダ３８に装着されたブッシュ４５により形成されている。この筒状のブッシュ４５の中空孔（弁体挿通孔）４６を弁体１０が通過する。

図１のホルダ３８に、ねじ挿通孔（図示せず）が形成されている。スペーサ２４の第１フランジ２６の雌ねじ２６ａ（図４）に、ホルダ３８のねじ挿通孔を通してボルト２５を螺合することで、弁座３２を有するホルダ３８がスペーサ２４を介してカバー体６に取り付けられている。スペーサ２４とホルダ３８との間に、ガスケット４８が介在されている。

つぎに、弁体１０を説明する。図３に示すように、排水弁２は、さらに、バルブガード５０と、連結部材５２とを備えている。バルブガード５０は、弁体１０を保持し、弁体挿通孔４６内を上下方向に移動自在である。連結部材５２は、バルブガード５０とレバー８を連結し、レバー８の揺動によりバルブガード５０を上下方向に移動させて弁体１０による開閉動作を行わせる。つまり、弁体１０は、連結部材５２およびバルブガード５０を介してレバー８に接続されている。

連結部材５２は、第１連結ピン５４によりレバー８に連結されている。詳細には、図２に示すように、連結部材５２が左右のレバー片９，９の間に配置され、第１連結ピン５４が左右のレバー片９，９および連結部材５２を貫通している。

連結部材５２は、バルブガード５０に傾動自在に連結されている。詳細には、バルブガード５０と連結部材５２は、連結部材５２を貫通する第２連結ピン５６により連結されている。バルブガード５０の上部に、上方に開口する挿通孔５０ａが形成されており、この挿通孔５０ａに連結部材５２が上方から挿通されている。この状態で、第２連結ピン５６が、バルブガード５０と連結部材５２を貫通している。挿通孔５０ａの直径は連結部材５２の外径よりも大きく形成されており、連結部材５２が第２連結ピン５６回りを揺動自在に構成されている。一方、バルブガード５０は、弁体挿通孔４６内をほぼ上下方向に移動する。

バルブガード５０の下部に、上下方向に延びる弁体挿通孔５８が形成されている。本実施形態では、弁体挿通孔５８は段付きの貫通孔である。つまり、弁体挿通孔５８は、段部６０を挟んで上側の大径孔６２と、下側の小径孔６４とを有している。大径孔６２の周壁の上部に、環状の係止溝６２ａが形成されている。小径孔６４の下端部に、径方向内側に突出する環状の受部６６が形成されている。つまり、受部６６が、小径孔６４よりも小径に形成されている。

弁体１０は、上下方向に長い円柱形状で、その下端部１０ａが下方に向かって縮径するテーパ形状に形成されている。この下端部１０ａが、弁座３２に着座することで、弁孔３６が閉止される。弁体１０の上下方向中間部に、径方向外側に突出する鍔状のフランジ部６５が形成されている。

弁体１０の外径は、受部６６の内径よりも小さく形成されている。フランジ部６５の外径は、受部６６の内径よりも大きく、小径孔６４の直径よりも小さく形成されている。したがって、弁体１０が下降すると、フランジ部６５の下面が受部６６の上面に当接する。つまり、フランジ部６５が、バルブガード５０に対する弁体１０の下限位置を規制するストッパ６５を構成している。

弁体１０の上部の外周に、リング６８が嵌合されている。本実施形態では、リング６８は、ワッシャで構成されている。リング６８の外径は、大径孔６２の直径よりも若干小さく形成されている。リング６８の内径は、弁体１０の外径よりも若干大きく形成され、小径孔の直径よりも小さく形成されている。

大径孔６２の周壁の係止溝６２ａに、Ｃリング６９が係合されている。Ｃリング６９により、弁体１０およびリング６８が上方に抜け出るのを防いでいる。リング６８とストッパ（フランジ部）６５との間に、圧縮ばね７０が介挿されている。これにより、弁体１０に作用する力が吸収される。

フロート１が連結されたレバー８、弁座３２を形成する弁座部材３４、弁体１０を保持するバルブガード５０、レバー８とバルブガード５０を連結する連結部材５２、および圧縮ばね７０により、レバーフロート式蒸気トラップの開閉弁機構ＶＭが構成されている。ただし、圧縮ばね７０はなくてもよい。

つぎに、弁体１０の開動作を補助する錘７２について説明する。図１に示すように、錘７２は、レバー８における支点Ｐ１よりも後方に設けられている。錘７２は、耐食性材料が好ましく、例えば、ＳＵＳ３０４のようなオーステナイト系ステンレスである。ただし、錘７２の材質はこれに限定されない。錘７２の重さは、使用圧力、例えば弁構造、サイズ等によって大きく変化し、これらを考慮して適宜設定される。

図２に示すように、錘７２は、左右一対の錘部品７４，７４を有している。左右の錘部品７４，７４は、左右のレバー片９，９の外面にそれぞれ取り付けられている。左右の錘部品７４，７４は、同一形状で同じ重さであることが好ましい。本実施形態では、各錘部品７４は、段付きの円柱形状である。具体的には、各錘部品７４は、レバー片９に当接する第１の円柱部分７６と、第１の円柱部分７６よりも大径の第２の円柱部分７８とを有している。

第２の円柱部分７８は、第１の円柱部分７６におけるレバー片９と反対側に設けられている。第１の円柱部分７６と第２の円柱部分７８とが、円錐台部分８０により連結されている。円錐台部分８０の小径側端面が第１の円柱部分７６に連接され、円錐台部分８０の大径側端面が第２の円柱部分７８に連接されている。つまり、円錐台部分８０は、第１の円柱部分７６から第２の円柱部分７８に向かって徐々に拡径するテーパ形状である。本実施形態では、第１の円柱部分７６、第２の円柱部分７８および円錐台部分８０が、不可分一体に形成されている。ただし、錘部品７４の構造、形状はこれに限定されない。

さらに、左右一対のレバー片９，９の間に、追加の錘部品８２が設けられている。本実施形態では、追加の錘部品８２は円盤形状である。ただし、追加の錘部品８２の形状はこれに限定されない。

左右の錘部品７４，７４および追加の錘部品８２は、第３連結ピン８４によりレバー８に取り付けられている。詳細には、第３連結ピン８４が、左右の錘部品７４，７４、左右のレバー片９，９および追加の錘部品８２を貫通して延びている。ただし、錘７２の支持構造は、これに限定されない。

図１のレバーフロート式蒸気トラップは、さらに、レバー８上での錘７２の移動を規制するストッパ部材８５を備えている。本実施形態では、スペーサ２４の一部が、ストッパ部材８５を構成している。詳細には、スペーサ２４の第１フランジ２６および円筒部２７が、ストッパ部材８５を構成している。

図４に示すように、第１フランジ２６および第２フランジ２８は、軸方向から見て長円形状に形成されている。詳細には、第１フランジ２６は、軸方向から見て、上面２６ｕと下面２６ｄが直線状に延びており、左右の側面２６ｓ、２６ｓが外側方へ膨らんだ曲面で形成されている。同様に、第２フランジ２８は、軸方向から見て、上面２８ｕと下面２８ｄが直線状に延びており、左右の側面２８ｓ，２８ｓが外側方へ膨らんだ曲面で形成されている。第２フランジ２８は、支持剛性を確保するために、上面２８ｕの中間部から上方に突出する追加のフランジ部２９が形成されている。

図１に示すように、本実施形態では、第１フランジ２６の上面２６ｕ、２６ｕおよび円筒部２７の上面がストッパ部材８５を構成している。詳細には、錘部品７４の第１の円柱部分７６が第１フランジ２６の上面２６ｕ、２６ｕに当接し、追加の錘部品８２の下面が円筒部２７の上面に当接する。

図２に示すように、円錐台部分８０のテーパ形状と、第１および第２フランジ２６，２８の側面２６ｓ、２８ｓの曲面形状を調整することで、錘部品７４が第１および第２フランジ２６，２８に干渉するのを避けることができるうえに、錘７２の重量を確保しつつ、目標のレバー角度で錘７２をストッパ部材８５に当てることができる。また、スペーサ２４がストッパ部材８５を兼用しているので、部品点数の増加が抑制されるうえに、構造も簡単になる。

つぎに、本実施形態のレバーフロート式蒸気トラップの作用について説明する。図１のフロート室４に、高温の蒸気を含んだ１次側流体が流入し、この１次側流体に混入したドレンＤがフロート室４内に溜まる。このドレンＤが設定水位以下である場合には、フロート１が、図１に２点鎖線で示す下限位置に保持される。このとき、排水弁２は、図３の弁孔３６が弁体１０で閉塞された閉弁状態となり、１次側流体に含まれる高温の蒸気がフロート室４内にトラップされる。

フロート室４内に溜まったドレンＤが設定水位を越えると、図１に実線で示すように、このドレンＤから浮力を受けてレバー８が支点Ｐ１周りに矢印Ａ１の方向に回動し、フロート１と一体的に上方へ移動する図３の弁体１０が弁孔３６を開放する。これにより、排水弁２が開弁状態となって、ドレンＤを含んだ流体が弁孔３６、ホルダ３８内部の下流側通路４２、図１のスペーサ２４内部の連通路２２および流出路２０を通って流出路下流部２０ａから蒸気トラップの外部へ排出される。

このとき、錘７２の自重により、レバー８に矢印Ａ３方向の力、つまり、開弁方向の力が作用する。したがって、高温高圧環境下であっても、弁体１０の開動作がスムーズになる。

フロート室４内のドレンＤが排出によって減少すると、フロート１が自重で下降し、レバー８が支点Ｐ１周りに矢印Ａ２の方向に回動して全閉状態となる。このとき、図３の連結部材５２が第２連結ピン５６回りを揺動するので、連結部材５２の傾きが吸収され、弁体１０は鉛直方向（上下方向）に動作する。これにより、弁体１０が傾いた状態で弁座３２に着座することがなくなって、スムーズな閉弁動作が実現される。また、着座時および着座状態で弁体１０が受ける負荷が圧縮ばね７０により吸収されるので、弁体１０への負荷が軽減される。

高温高圧環境下では、内部のドレンＤの密度が小さくなるので、浮力が小さくなる。また、閉弁状態で弁体１０に作用する力は、内部圧力により弁体１０を弁孔３６に押し付ける力であり、開弁するためにはそれ以上の力が必要となる。そのため、高温高圧環境下では、開弁するために大きな力が必要となる。上記構成によれば、フロート１の浮力を補助する力として、フロート１に連結されたレバー８上に、開弁方向に作用する錘７２が取り付けられている。したがって、フロート１のサイズや、支点Ｐ１からフロート１までのレバー８長さが大きくなるのを抑制しつつ、高温高圧環境下での開弁力を確保できる。また、ストッパ部材８５により、錘７２の移動が規制されているので、錘７２が過度に移動して他の部品に干渉するのを防ぐことができる。

図２に示すように、錘７２は、左右一対の錘部品７４を有していているので、錘部品７４一つの大きさが小さくなるから、錘７２の大きさ（重さ）を調整しやすい。また、レバー８が左右一対のレバー片９，９を有していているので、左右の錘部品７４をバランスよく配置しやすい。さらに、左右一対のレバー片９，９の間に、追加の錘部品８２が設けられていているので、錘７２の重さの調整が一層容易になる。

ケース６にスペーサ２４が取り付けられ、スペーサ２４にガスケット４８を介してホルダ３８が取り付けられている。このスペーサ２４が、ストッパ部材８５を構成している。これにより、簡単な構成で、錘付きのレバーフロート式蒸気トラップを実現できる。

図３に示すように、弁軸を構成する連結部材５２と弁体１０が別体で構成され、連結部材５２が、弁体１０を保持するバルブガード５０に傾動自在に連結されている。つまり、連結部材５２の傾きが、バルブガード５０に対する傾動により吸収され、弁体１０自体は鉛直方向（上下方向）にしか動作しない。これにより、弁体１０が傾いた状態で弁座３２に着座することがなくなる。したがって、スムーズな閉弁動作が実現されて、閉弁不良の発生を防ぐことができる。

また、ホルダ３８が、バルブガード５０を上下方向に移動自在に支持するとともに、弁座部材３４を相対移動不能に支持している。これにより、簡単な構造で、閉弁動作がスムーズな開閉弁機構ＶＭを実現できる。

弁体１０に、バルブガード５０に係合してバルブガード５０に対する弁体１０の下限位置を規制するストッパ６５が設けられている。これにより、弁体１０が下方へ過度に移動するのを防ぐことができるので、弁体１０に作用する負荷が軽減される。

さらに、弁体１０の上部の外周にリング６８が嵌合され、リング６８とストッパ６５との間に圧縮ばね７０が介挿されている。したがって、着座時および着座状態で弁体１０が受ける負荷が圧縮ばね７０により吸収されるので、弁体１０および連結部材５２への負荷を軽減することができる。

バルブガード５０と連結部材５２は、連結部材５２を貫通する第２連結ピン５６により連結されている。これにより、連結部材５２の傾きが第２連結ピン５６の回転で吸収することができるので、簡単な構造で、スムーズな閉弁動作を実現できる。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、バルブガード５０、圧縮ばね７０はなくてもよい。この場合、連結部材５２に弁体１０が接続される。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ フロート
４ フロート室
６ ケース
８ レバー
８ａ レバーの前端部
９ レバー片
２４ スペーサ（ストッパ部材）
３２ 弁座
３８ ホルダ
４８ ガスケット
７２ 錘
７４ 錘部品
８２ 追加の錘部品
８５ ストッパ部材
Ｐ１ 支点

Claims (3)

1. フロート室を形成するケースと、
   前記フロート室内に収納されたフロートと、
   前端部に前記フロートが連結されたレバーと、
   前記レバーにおける支点よりも後方に設けられた錘と、
   前記錘の前記レバー上での移動を規制するストッパ部材と、を備え、
   前記錘は、左右一対の錘部品を有し、
   前記レバーは、左右一対のレバー片を有し、
   前記左右一対のレバー片の間に、追加の錘部品が設けられている錘付きのレバーフロート式蒸気トラップ。
2. 請求項１に記載の錘付きのレバーフロート式蒸気トラップにおいて、前記ストッパ部材が前記ケースに取り付けられ、
   前記ストッパ部材に、弁座を有するホルダが取り付けられている錘付きのレバーフロート式蒸気トラップ。
3. 請求項２に記載の錘付きのレバーフロート式蒸気トラップにおいて、前記ストッパ部材と前記ホルダとの間に、ガスケットが介在されている錘付きのレバーフロート式蒸気トラップ。

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