JPH04505497A - 状態調節弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 減圧及び状態調節弁 発明の分野 本発明は、蒸気圧と温度の同時低減のための改良減圧及び状態調節弁に向けられ る。具体的には、本発明は、１〜２インチのトリムサイズの一片蒸気減圧及び状 態調節弁に向けられる。

発明の背景 本発明は、改良減圧及び状態調節弁に向けられる。減圧及び状態調節弁は、蒸気 圧と熱を同時に低減するために開発された。一般に、減圧及び状態調節弁は、タ ービンバイパス、乾燥ロール、空気予熱コイル、ユニットタイ管路、プロセス反 応器、ファン駆動、圧縮器駆動、プラント加熱、燃料油加熱、蒸発器供給、及び 噴霧用蒸気において正確な温度及び圧力制御のために使用される。

減圧弁は、入り蒸気の圧力を低減させる。蒸気状態調節弁は、高圧下の過熱蒸気 を過熱戻し蒸気又は噴霧水と混合することで動作する。先行技術の減圧及び状態 調節弁に見られる問題は、状態調節が弁部材に近接して行われることであった。

そのような状態調節弁は、過熱戻し用蒸気又は水を弁部材に直接に導入するため に複雑な構造を必要とし、そしてしばしば噴霧水又は過熱戻し蒸気の一様な分布 を達成しなかった。先行技術の状態調節弁はまた、弁部材の下流で凝縮物を蓄積 し、水漏れがあった。約１．０〜２．０インチのトリム直径の状態調節及び減圧 弁の必要性があった。トリム直径の縮小により、プラグ、弁棒及び水出口管は、 単一片から製造され、これにより製造を容易にし、費用を縮小する。

上述により、弁棒とプラグを単一片から製造可能にするために、十分に小直径の トリムを有する減圧及び状態調節弁を設けることが、本発明の目的である。

弁の下流側を加熱し、凝縮物の除去に役立つために、制御された蒸気漏れを組み 込む減圧及び状態調節弁を設けることが、本発明のいっそうの目的である。

改良された水漏れ制御を具えた減圧及び状態調節弁を設けるもとか、本発明のさ らにいっそうの目的である。

本発明は、流れ特性を改良するとともに、熱応力と疲労を最小にするように特に 設計された角度付き弁ハウジングを有する減圧及び状態調節弁に向けられる。発 明の幾つかの実施態様は、過熱戻し水を供給し、プラグ位置に比例する一定の水 対蒸気流比率を設けるように設計され、弁行程の関数である一体形水配合システ ムを組み込む。本発明は、さらに、ピストンリングではなくラビリンス系を組み 込む。ラビリンスは、平衡プラグ版に対してトリムとふたの間の蒸気漏れを縮小 するために６−１０の溝を含む。さらに、トリムサイズの縮小のために、プラグ と弁棒は、単一片から製造される。

本発明は、蒸気状態調節の実施態様において、高乱流弁出口領域内で水を一様に 分布させ噴霧させる新噴射ノズルを組み込む。ノズルは、微細及び一貫性のある 噴霧パターンを生成するために役立つ渦巻及び加速室を組み込む。この特徴は、 完全な噴霧化を保証し、これにより、蒸発と温度制御を最適にする。

発明の要約 本発明により、入り蒸気の圧力と温度を同時に低減させるための減圧及び状態調 節弁が開示される。発明は、第１及び第２室に分割された弁体を具備し、第１室 は、高圧下の過熱蒸気を状態調節弁に導入するための入口を有し、第２室は、状 態調節弁から減圧蒸気（及び水）を排出するための出口を有する。環状弁座が、 入口と出口の間の弁体の内部に取り付けられる。円筒形弁手段は、環状弁産肉で 滑動可能にかん合され、第１及び第２室の間に延在し、円筒形弁手段が第１位置 にある時、該第１及び第２室の間に蒸気流を許容し、かつ円筒形弁手段が第２位 置にある時、該第１及び第２室の間に制御された蒸気漏れを許容するために弁体 の部分の上に複数の開口を有する。水弁棒は、円筒形弁手段と外側ケーシングの 中心を通って軸方向に延在して第２室において終端し、水弁棒は、過熱戻し用水 を第２室に輸送し、さらに、円筒形弁手段に結合されて第１及び第２位置の間で 円筒形弁手段を滑動させて調整する。最後に、水弁棒の終端部に位置するノズル 手段は、噴霧過熱戻し用水を第２室に注入し、第２室に侵入する蒸気と混合させ る。

図面の簡単な説明 前述の要約は、次の詳細な説明とともに、添付の図面に関連して読む時、最良に 理解される。発明を例示する目的のために、図面において好ましい実施態様が示 されるが、この発明は、示された正確な配置と装置に限定されないことが理解さ れる。

第１図は、閉モードにおける好ましい実施態様の状態調節弁の断面図である。

第１Ａ図は、開モードにおける第１図の状態調節弁の断面図である。

第２図は、保持リングにおいて溶接により位置に保持された、拡散板による好ま しい実施態様の状態調節弁の断面図である。

第３図は、好ましい実施態様のノズルと水ステムの断面図である。

第３Ａ図は、第３図のノズルの断面図である。

第３Ｂ図は、第３Ａ図のノズルの平面図である。

第３Ｃ図は、好ましい実施態様のノズルの正面斜視図である。

第４図は、本発明の平衡プラグ減圧弁の断面図である。

第５図は、本発明による非平衡減圧弁の断面図である。

第５Ａ図は、第５図の非平衡減圧弁の有孔ケージの孤立断面図である。

第６図は、本発明によるサイレンサーケージを具えた非平衡緊密プラグ減圧弁で ある。

第７図は、本発明の減圧弁のための低雑音サイレンサーケージブラグの拡大図で ある。

第８図は、金属泡を組み込む拡散板を具えた第２図の状態調節弁の断面図である 。

第８Ａ図は、第８図の状態調節弁のための代替的な構成の孤立図である。

第９図は、本発明の金属消音泡を使用する代替的な状態調節弁の断面図である。

好ましい実施態様の詳細な説明 本発明は、添付の図面を参照して記載される。この場合適用可能な場合に同一番 号が使用される。第１図と第１Ａ図を参照すると、好ましい実施態様の状態調節 弁の正面断面図が示される。弁１０は、過熱蒸気の注入のための入口１４と、過 熱戻し蒸気（及び水）又は減圧蒸気を排出する出口１６とを備えた外側ケーシン グ１２を具備する。ケーシングは、型鍛造されるが、鋳造でも良い。このため、 ケーシングは、入口室１８と出口室２０を具備する。室は、ハウジングの内側に 延在する壁に沿って形成した環状弁座２２によって分割しである。弁体は、角度 設計であり、直列形設計よりも安全、単純かつ安価なアプローチを表現している 。

図示されたプラグ組立品２６は、入口及び出口室を分割する環状弁座２２とかん 合するそれぞれの上方及び下方円筒形ケージ部分２７．２９を具備する。シール は、弁座を弁体に固定している。弁座は、硬化表面２２ｂであり、そして漏れを 除去するように構成されなければならない。

円筒形ケージ２６は、上方のほぼ固形のプラグ部分２７と、過熱蒸気が入口室１ ８から流れる有孔下方ケージ部分２９とに分割される。上方のほぼ固形のプラグ 部分は、出口室２０を加熱するために出口室２０への加圧蒸気の制御された漏れ を生成するためのアパーチャー２５を含み、これにより、蓄積された凝縮物を除 去し、熱衝撃を防止している。以下に非常に詳細に議論される如く、状態調節弁 は、制御された漏れを設けるためにラビリンスを使用するために、空洞３０ａに おける圧力は、プラグを平衡にするために軽減されなければならない。平衡化プ ラグは、移動するためのエネルギーが少なくてすみ、このため、小さな作動器で すむ。プラグと弁座組立品は、入口及び出口室の間の蒸気流を制御する弁として 機能する。

弁ハウジングは、ふた３０と水弁棒組立品３１を支持する別の開口３分は、水弁 棒５２を保持するポア３４を含む。ふた３０は、止めナツト４６によって圧力密 封セグメント化リング４２内に保持され、そしてさらに、距離リング４８によっ て支持しである。密封は、黒鉛パツキンリング５０によって設けである。弁は、 全開位置においてふたとの気密シールを設ける連座５１を含む。

はぼ固形の上方円筒形プラグ２７は、ふた３０における空洞３０ａを通って滑動 する。プラグ２７は、上方外周２７ａに沿ってラビリンス３６を含む。ラビリン ス３６は、空洞３０ａ内でプラグ２７の滑り移動を容易にし、そしてまた、入口 １９から空洞３０ａへの過熱蒸気漏れを低減させる。水弁棒５２は、ふた３０の ボア３４を通り、円筒形ケージ２６の内部を軸方向に通って出口室２０へと延在 している。水弁棒５２は、水導入管５６と滑り整列する計量穴５４を上方端にお いて含む。水弁欅５２は、弁ハウジングにおける開口３３を通って延在しており 、そしてパツキン４１を通って上方端において維持しである。水弁棒５２とプラ グ２７は、ふた空洞３０ａ内で滑りにより調整可能である。有孔スリーブ５８は 、上端部において水弁棒を囲繞している。スリーブせん孔５８ａは、水弁棒５２ の上端部に隣接しており、そして水導管５６から水弁棒５２における穴５４に水 を流入させる。弁座の直径は、１．０〜２゜０インチである。トリムの小直径の ために、弁棒とプラグ組立品は、単一片から製造しである。

第２図を参照すると、第１図の状態調節弁が示され、拡散板６０を含む。拡散板 ６０は、弁体に溶接された保持リング６２によって位置に保持しである。

水出口ノズルが、第３図を参照して記載される。第３Ａ〜３０図を参照すると、 水弁棒５２の最下方部分が示される。水弁棒は、弁棒５２ａの最下方部分に保持 したノズル６４を具える出口５３を有する。ノズル６４は、水弁棒に挿入され、 単一片を具備する。ノズル６４は、水弁棒５３の端部に取り付けた環状リップ６ ６と、渦巻器６８と加速室７２を含む上方部分とを具備する。渦巻器６８は、座 金７３によって覆われる。

渦巻器６８は、水禍を生成する傾向がある下方に延在している複数の接線水路７ ０を含む。水禍は、ノズルの端部に取り付けた中空加速シリンダー７２を出て、 出口室２０に侵入する。

状態調節弁の発明の動作が、第１図、第１Ａ図、第２図と第３〜３０図を参照し て記載される。第１Ａ図を参照すると、本発明の状態調節弁が、開位置において 示される。弁棒及びプラグ組立品が、上方に引き上げられる。上方移動は、相応 して、弁棒５２とプラグ２７をラビリンス３６を介してふた空洞３０ａに引き入 れる。蒸気は、弁座２２上の入口１４と減圧を設ける有孔ケージ２９のせん孔を 通って弁体１２に流入する。それから蒸気は、弁座２２を流下し、出口室に侵入 する。全開位置において、プラグ肩は、ふたの下方端部において連座に接触し、 そして空洞３０ａへの蒸気流を除去する。

同時に、弁棒組立品４０の上方部分におけろ水穴５４は、せん孔５８ａと水導入 管５６と整列している。冷却水は、弁棒に注入され、ノズル６４から排出される 。ラビリンス３６は、入口室からふた空洞３０ａへの過熱蒸気漏れを縮小するよ うに機能する。蒸気と水は、高度の乱流の領域において混合され、そして温度は 低減される。徐々に弁棒とプラグを上方に移動させることにより、正確な数のせ ん孔が、ケージ２９と上方弁棒５４において開となる。このため、注入された過 熱戻し用水量は、弁を通って流れる蒸気の量に正比例する。

上記の水ノズルのユニークな設計と弁の流体力学のために、水は、弁体の内壁に 突き当たることなしに、出口室２０において蒸気と完全に混合する。圧力と温度 が低下した蒸気は、十分に状態調節された下流の管に放出され、下流の装置機械 又は弁に害を与えない。全開位置において、プラグ肩は、ふたの下方端部におい て連座に当たり、そして空ｒＴｉＪ３０ａへの蒸気流を除去する。ラビリンス溝 は、蒸気流のごみと塩の小粒子を収集する。ラビリンスは、高蒸気圧を蓄積し、 そして制御された漏れを設ける。ラビリンスは、ピストンリング、固有リングの 費用と摩耗問題を除去する。

第１図は、閉位置において弁棒及びケージプラグ組立品を開示する。

図示の如（、水弁棒５２とプラグ２７は、下方に押され、そして環状弁座２２の 上に重ねである。プラグ２７は、出口室への制御された蒸気漏れを許容する限定 数の開口を含む。制御された漏れは、出口室２０を加熱し、蓄積された凝縮物を 除去し、かつ弁が第１Ａ図において開く時熱衝撃を防止するように動作する。上 方水弁棒における穴５４は、水導入管と有孔水スリーブ５８から下方につながる 。こうして、内側ケージにおける穴は、蒸気又は水流に露呈されない。

第４〜７図は、好ましい実施態様の付加的な実施態様を示す。第４〜７図の実施 態様は、減圧弁に向けられ、そしてサイレンサーケージのない平衡プラグと非平 衡気密プラグを組み込む。

第４図は、平衡減圧弁を示す。第４図の弁は、水流状態調節装置を含まないこと を除いて、第１図の弁に同一である。弁は、第１図と第１Ａ図の単−片弁及び弁 棒組立品を組み込む。プラグ２７は、さらに、ラビリンス３６を含み、ふた３０ を通った移動を容易にし、かつ蒸気漏れを低減している。ラビリンス溝は、蒸気 流に見られるごみと塩の小粒子を収集する。ラビリンスは、高蒸気圧を蓄積する 。ラビリンスは、ピストンリングと固有リングの費用と摩耗問題を除去する。動 作において、プラグは、弁棒によってふた空洞３０ａに引っ込められ、有孔ケー ジ部分２９を露呈させる。閉じられた時、プラグ２７は、出口室２０への一定蒸 気漏れを許容する。

第５図と第６図は、非平衡気密プラグ設計を示す。第５図のプラグは、単−円筒 形有孔引き込み式プラグ７６から成る。プラグは、気密シールを設けるために弁 座２２とかん合する固形頂部セクション７８を有する。

第５Ａ図にさらに詳細に示された如く、固形頂部セクション７８は、プラグとし て役立ち、モして有孔外側ケーシング７６を露呈するために弁棒８０によって引 っ込められる。有孔外側ケーシングにおける穴は重なり合う。重なり合いは、な めらかなりプルのない直線流特性を得るために必要である。さらに、穴の頂部列 は、小形である。弁の不動帯（典型値１／２５”）上の行程の後、流体は、プラ グにおける小形頂部穴を通って流れ始める。第６図は、第５図のプラグを示し、 弁座２２の一体部分を形成するサイレンサーケージ８２を具え、出口室２０へ延 在している。

サイレンサーケージ８２は、耐熱性低合金炭素鋼から作製される。第５図と第６ 図のふたは、引っ込められた弁組立品を収容するために空洞３０ａを含まない。

それぞれのプラグは、ふた内で保持された弁棒８０によって作動され、全開位置 において連座を設けるステライト案内ブツシュ８４によって案内される。

第７図は、低雑音サイレンサーケージ９０を備えた非平衡気密プラグを示す。第 ５図と第６図の実施態様と同様に、第７図のプラグは、弁座２２との気密シール を設ける固形頂部セクション７８を有する。

プラグは、マルテンサイト鋼から作製され、蒸気のための複数のアパーチャー８ ８を含む。サイレンサーセクションは、耐高温性マルテンサイトステンレス鋼か ら作製された有孔ケーシングを有し、そして出口室２０に延在している。プラグ 及びサイレンサーセクションは、電子ビームによって溶接８９しである。サイレ ンサー９０は、９０％の自由流空間を含むステンレス鋼金属泡９７で満たされる 。このため、泡における圧力損失は、非常に小さい。動作において、数千の小流 路により金属泡は、高エネルギー単一流を多数の低エネルギージェットに分裂さ せ、そして周波数範囲３０−１５．０ＯＯＨｚにおいて音圧力レベルを激烈に低 下させる。動作において、有孔プラグは、弁棒８０によって持ち上げられ、蒸気 をサイレンサー９０を通って入口及び出口室の間で移動させる。

サイレンサーは、ニッケルとニッケルクロム等の材料製の金属泡から作製される 。材料は、幾つかの利点を有する。特に、単一流ジェットを数百、数千の低エネ ルギージェットに分裂させることが挙げられる。第２に、低圧力降下を設ける。

第３に、材料は、高多孔性を有し、極めて軽量である。第４に、耐腐食性であり 、はとんど任意の構造に合うように圧密にされる。

第８図は、保持リングを具えた第１図と第２図の蒸気状態調節弁を示す。保持リ ングは、本発明の金属泡９２の層を支持している。第８Ａ図に示された代替的な 実施態様において、泡は、ねじ付きリング９４、拡散板９６と拡散リング９７の 間に挟まれる。

第９図は、代替的な状態調節及び減圧弁における金属泡９８の使用を示す。この 実施態様において、注入水は、出口室１００を通って侵入する。

広い発明の概念を逸脱することなしに、発明の上記の実施態様に変更が為される ことが技術における当業者には認識される。このため、この発明は、開示された 特定の実施態様に限定されず、添付の請求の範囲によって規定された発明の範囲 と精神内にあるすべての修正を包含することが意図される。

補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成４年２月１９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．蒸気の圧力を低減させるための弁において、第１及び第２室に分割された弁 体であり、該第１室は、高圧下の過熱蒸気を該状態調節弁に導入するための入口 を有し、該第２室は、該弁から減圧蒸気を排出するための出口を有する弁体と、 該第１及び第２室の間の該弁の内部に取り付けられた環状弁座と、該弁座に滑動 可能にかん合される中空円筒形ケージであり、該ケージは、第１位置にある時、 該第１及び第２室の間に蒸気流を許容するせん孔を有し、鼓せん孔は、該ケージ が第２位置にある時、該蒸気流を阻止するために閉鎖される中空円筒形ケージと 、該第１及び第２位置の間で該ケージを調整するために該ケージに結合された手 段とを具備する減圧弁。 ２．該環状弁座の直径が、１．０〜２．０インチである請求の範囲１に記載の蒸 気減圧弁。 ３．該ケージと該ケージを調整するための該手段が、単一ユニットから構成され る請求の範囲１に記載の蒸気減圧弁。 ４．該引っ込められた滑動可能なケージと調整手段を保持及び支持するための空 洞を有するふたをさらに具備し、該滑動可能なふたは、該ふた空洞内の該ケージ の滑り移動を容易にするためのラビリンスを有し、該ラビリンスは、該蒸気から 発するごみと塩を収集し、かつ漏れを最小にする請求の範囲１に記載の蒸気減圧 弁。 ５．該滑動可能なケージが、該ふたとの気密シールを設けるための逆座を含む請 求の範囲４に記載の蒸気減圧弁。 ６．該ケージが、該第２位置にある時、該第１室から該第２室への制御された蒸 気漏れを許容する付加的なせん孔を有し、該制御された漏れば、該第２室を加熱 する傾向があり、かつ蓄積された凝縮物を除去する請求の範囲１に記載の蒸気減 圧弁。 ７．該弁座に部分的に結合され、該出口室に延在しているサイレンサーケージを さらに具備する請求の範囲１に記載の蒸気減圧弁。 ８．該サイレンサーケージが、約９０％の自由流空間を有する吸音金属泡を含む 請求の範囲６に記載の蒸気減圧弁。 ９．該調整手段が水弁棒であり、該弁棒が、過熱戻し水を該第２室に注入するた めの出口を有し、これにより、該過熱戻し蒸気が状態調節される請求の範囲１に 記載の弁。 １０．該水弁棒手段への過熱戻し水流を制御するために該水弁棒手段へ機能的に 結合された水弁をさらに具備し、該水弁が、ケージが該第２位置にある時開き、 そして該ケージが該第１位置にある時閉じる請求の範囲９に記載の状態調節弁。 １０．水弁が、該ケージが該第１位置にある時、水導入管と整列し、該ケージが 該第２位置にある時該導入管から閉そくされる該弁棒の上方位置におけるせん孔 を具備する請求の範囲９に記載の状態調節弁。 １１．該水弁棒手段が水管を具備する請求の範囲８に記載の水弁棒。 １２．入り蒸気の圧力と温度を同時に低減させるための状態調節弁において、第 １及び第２室に分割された弁体であり、該第１室は、高圧下の過熱蒸気を該状態 調節弁に導入するための入口を有し、該第２室は、該状態調節弁から状態調節蒸 気を排出するための出口を有する弁体と、該第１及び第２室の間の該弁体の内部 に取り付けられた環状弁座と、該環状弁座に滑動可能にかん合され、該第１及び 第２室の間に延在している円筒形弁手段であり、第１位置にある時、該第１及び 第２室の間に蒸気流を許容するために弁体の部分の上に複数のせん孔を有し、該 せん孔は、該円筒形弁手段が第２位置にある時、該蒸気流から閉鎖され、かつ制 御された蒸気漏れを許容するために付加的なせん孔を有する円筒形弁手段と、 該円筒形弁手段を通って延在していて過熱戻し用水を該第２室に輸送するために 該第２室において終端する水弁棒であり、該円筒形弁手段に結合され、該第１及 び第２位置の間で該円筒形弁手段を滑り調整する水弁棒と、 該第２室に侵入する蒸気と混合される噴霧過熱戻し用水を該第２室に注入するた めに該水弁棒の終端部に位置する手段とを具備する状態調節弁。 １３．該水弁棒手段への過熱戻し用水流を制御するために該水弁棒手段に機能的 に結合された水弁をさらに具備し、該水弁は、該円筒形弁が該第２位置にある時 開き、そして該円筒形弁が該第１位置にある時閉じる請求の範囲１２に記載の状 態調節弁。 １４．水弁が、該弁棒の上方部分においてせん孔を具備し、せん孔は、該円筒形 弁が該第１位置にある時、水導入管と整列され、そして該円筒形弁が該第２位置 にある時該導入管から閉そくされる請求の範囲１２に記載の状態調節弁。 １５，放水弁棒が、水管を具備する請求の範囲１２に記載の水弁棒。 １６．水を注入するための手段が、該水弁棒の端部に挿入されたノズルを具備し 、該ノズルは、水渦を生成する複数の延在している接線導管と、該第２室への該 水渦を輸送し加速するために該第２室に延在している中空円筒形スリーブとを具 備する請求の範囲１５に記載の状態調節弁。 １７．入り蒸気の圧力と温度を同時に低減さ迂るための状態調節弁において、第 １及び第２室に分割された弁体であり、該第１室は、高圧下の過熱蒸気を該状態 調節弁に導入するための入口を有し、該第２室は、該状態調節弁から状態調節蒸 気を排出するための出口を有する弁体と、該第１及び第２室の間の該弁体の内部 に取り付けられた環状弁座と、該環状弁座に滑り可能にかん合される円筒形弁手 段であり、該第１及び第２室の間に延在していて、該弁手段が第１位置にある時 、該第１及び第２室の間に蒸気流を許容するために弁体の第１部分の上に第１セ ットの開口を有し、該円筒形弁手段が第２位置にある時、該第１及び第２室の間 の制御された蒸気漏れを許容するために弁体の第２部分上に第２セットの開口を 有する円筒形弁手段と、 該円筒形弁手段の中心と該外側ケーシングを通って軸方向に延在していて、該第 ２室において終端する水弁棒であり、該水弁棒は、過熱戻し用水を該第２室に輸 送し、さらに、該円筒形弁手段に結合されて、該第１及び第２位置の間で該円筒 形弁手段を滑り調整する水弁棒と、該水弁棒と該円筒形弁手段の間の水漏れを制 御する手段と、噴霧水を該第２室に注入し、該第２室に侵入する蒸気と混合させ るために、該永弁棒の終端部に位置する手段とを具備する状態調節弁。 １８．弁と弁座によって分離した入口と出口を有する形式の蒸気減圧弁において 、改良サイレンサーケージが、入口に侵入する蒸気圧を低減させるための有孔ス リーブと、該有孔スリーブに結合され、該出口に延在しているサイレンサーであ り、約９０％の自由流空間を有する金属泡パッケージを保持する有孔ケーシング を具えるサイレンサーとを具備する蒸気減圧弁。