JPS63501731A - ガス及び蒸気のためのばね負荷式の安全弁 - 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】 ガス及び蒸気のためのばね負荷式の安全弁本発明は、ガス及び蒸気のためのばね 負荷式の安全弁であって、揚程補助部材として働き、弁座の横断面を外側から取 シ囲んでいて、内周面が円錐形である変向７ランゾを弁座上に座着する弁体が保 持している形式のものに関する。

安全弁の揚程を補助する為には、１つには開放揚程と共に増加する弁ばねによる 負荷力を克服できるように、弁体の緑に圧力媒体を変向せしめる部材を設けるこ とによって、弁の開放方向に働く圧力を増大させるとよい。もう１つには、１行 程ごとの圧力の増加率をできるだけ一定に保つとよい。つまシ、開放圧差及び閉 鎖圧差ができる限シ小さくなるように、安全弁ができる限シ直線の圧力−揚程− 特性曲線を有しているとよい。

ドイツ連邦共和国実用新案第１９６５０２０号明細書から、弁体の、拡張された 縁に設けられた変向フランジの内周面が１円錐形状に形成されているよう々ばね 負荷された安全弁が公知である。この公知の安全弁では開放時に変向フランジの 下側部分が弁座からずっと下方へ位置するので、流出する媒体が変向フランジの 、媒体を導びく内周面で流出方向に反して比較的強く下方へ導びかれる。揚程が 進むと、変向フランジは弁体と共に弁の開放方向へ移動するので、変向フランジ の、傾斜状に延びる内周面が流出媒体へ与える影響が弱くなる。従って、この公 知の安全弁では１揚程ご斜が小さい。さらに、変向フランジの内周面が１円錐形 から成る場合には圧力−揚程−特性曲線が、揚程のほぼｌ／３のところで圧力が 減少する下降区分を有している。圧力−揚程−特性曲線の傾斜が小さく、又この 特性曲線が下降区分を有していることが原因となって、作業圧差、つまシ開放圧 差と閉鎖圧差との和が大きくなってしまう。

さらに、米国特許第２５９７０５７号明細書から、弁体を、固定した変向シリン ダに導びき弁座にねじ調節リングを配置する形式の安全弁が公知である。変向シ リンダの、固定下側縁によって流出する媒体を変向する割合が完全な弁の開放位 置までほぼ保持されるが、変向シリンダ内の弁体−すベシガイドは比較的高価で ある上、ガイド間隙内にごみ片がはさまって、安全機能が不確かになる危険があ る。弁座に設けられたねじ調節、リングによって媒体が流出する縁の高さを変化 でき、媒体の流出を運転状態に適合できるが、開放圧差を改良すると閉鎖圧差が 望ましくなくなシ、閉鎖圧差を改良すると開放圧差が望ましくなくなる。しかも 、ねじ調節リングは保護しようとする装置が非稼働状態にある時にしか調節及び 固定ができない。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式のばね負荷された安全弁のだめの揚程補助部 材を、流通係数を減少せしめることなく、極めて簡単な手段で開放圧差及び閉鎖 圧差を小さく保持できるように、構成することにある。

課題を解決するだめの手段が特許請求の範囲の特徴部分に記載されている。

特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載されているように、肉寄シ円錐形区分と 、これと比較して媒体の流通路へ突出している外宮シ円錐形区分とから変向フラ ンジ内周面が形成されていることによって、各揚程位置から生じる、すなわち、 変向フランジの、媒体を導び〈内周面と弁座の外縁とが形成する狭い間隔から生 じる開放流通横断面が１円錐形の内周面を有している変向フランジを備えている 場合のように累進的に増加するのではなく、肉寄シ円錐形区分と外宮シ円錐形区 分との間の移行箇所範囲において流通横断面の面積の増加率が減少する。流通横 断面の面積の増加率を減少せしめることによって、垂直成分の積分が付加的な弁 開放力を生ぜしめるような、変向フランジの内周面に沿った圧力分配が影響を受 けて、圧力−揚程−特性曲線に圧力下降区分が現われなくなり、１ユニツトごと にほぼ一定の圧力増加率が得られる。外宮シ円錐形区分が流通路に突出している ことによって又、揚程が大きい場合にも圧力−揚程−特性曲線の傾斜が小さくな らず、このために作業圧偏差が小さく保たれる。

変向フランジの突出部で流通横断面が減少することによって流通係数が不都合に 影響を受けることがないように、両日錐形区分は移行箇所でスムーズな移行をに は、圧力−揚程−特性曲線において圧力の減少が生じている行程部分に相当する 変向フランジの円錐形内周面範囲に、前記中間区分が設けられている。

特許請求の範囲第２項に記載されているように、中間区分は弁入口軸線に対して 鋭角を成す幅の狭い中間区分として形成されているので、突出部の範囲で流れが 分離してしまうことが回避される。移行箇所でさらに媒体の流れを変向せしめる ために、特許請求の範囲第３項に記載されているように、中間区分は一方で曲線 部分を介して肉寄シ円錐形区分と、他方で曲線部分を介して外宮シ円錐形区分と 接続されている。

特許請求の範囲第４項記載のように、最大揚程のほぼ”／ｓの行程時に流通横断 面積の増加率が減少するような揚程に相当する高さで、突出部を形成する中間区 分が変向フランジに設けられている。つまシ、変向フランジが１円錐形の内周面 を有している構成において圧力−揚程−特性曲線で検出される圧力減少箇所に中 間区分が設けられている。

弁開放揚程の開始時にはカを減少せしめる方向で圧力−揚程−特性曲線に下降区 分が生じるので、第１の開放位相での弁開放経過を遅延させる。特性曲線におけ るこの下降部分を補償するために、特許請求の範囲第５項に記載のように弁座の 外径を弁体のシール面の外径よシも大きく形成し、変向フランジを、シール面の 上側でしかも後方切込部上で弁体に接続する。この構成では変向フランジの、媒 体を導び〈内周面が、弁の開放揚程開始時に弁座の外側縁と共に狭窄箇所を形成 する。変向７ランゾの内周面と弁座の外縁との間に狭窄箇所が形成されているこ とＫよって、開放運動の開始位相において、絞シ作用によって圧力低下を補償す るための付加的な開放圧が得られる。行程が進むにつれて、この間隙は大きくな るので、絞シ作用が働かついて詳述する。

第１図は、本発明の変向フランジを備えていてばね負荷された安全弁の縦断面図 、第２図は、弁体と変向向フランジを備えていて、ばね負荷式の安全弁の典型的 な圧力−揚程−特性曲線を示す図、第４図は、第２図の、弁体を備えた弁座の閉 鎖状態を示す図である。

第１図に示されている安全弁は主として、入口接続管片２及び出口接続管片３を 備えた弁ケーシング１と、キャップ５を備えたばねケーシングイと、弁体７及び 弁座８を備えた弁棒６とから成っている。弁体７は弁ばね９によって弁棒６を介 して常時弁閉鎖方向へ押圧されている。リフトアッゾレバー１０とリフトアップ 軸１１とを介して弁を外部から機械的に持ち上げることができる。開放圧力を増 加させるために、弁座８の横断面を外方から取シ囲んでいて、内周面が円錐形に 成形されている変向フランジ１２を弁体７は保持している。

弁体７の変向７ランゾ１２は第２図に示すように、肉寄シ円錐形区分１３と外宮 シ円錐形区分１４とから厄っている。両日錐形区分１３，１４は同一の円錐角度 と有しているが、外宮シ円錐形区分１４は内寄少円錐形区分１３と比較して流通 路へ突出している。両日錐形区分１３．１４は移行箇所で中間区分１５を経て互 いに続いておシ、シかも肉寄シ円錐形区分１３は外宮シ円錐形区分へスムーズに 移行している。安全弁の閉鎖時には、入口接続管片２の内側端面によって形成さ れている弁座８に弁体７のシール面１６が座着している。中間区分１５は２つの 円錐形区分の間の狭い区分として形成されておシ、弁入口軸線１７と所定の角度 を成している。この角度は両日錐形区分１３．１４の円錐角度よシも小さいが０ よシも大きい。中間区分１５は一方で曲線部分１８を介して肉寄シ円錐形区分１ ３とスムーズに連続しておシ他方で曲線部分１９を介して外宮夛円錐形区分１４ とスムーズに連続している。

本発明の変向フランジ１２の作用を詳しく説明するために第２図には弁体７の種 々異なる揚、程位置Ａ−Ｆが示されている。第２図では図の簡略化のために弁体 γではなく弁座８が移動せしめられているように示されている。種々異なる揚程 位置Ａ−Ｆでは弁座８とシール面１６との間を蒸気が半径方向で外方へ流出する が、次いで蒸気は変向フランジ１２によって下方へ導びかれる。種々異なる揚程 位置Ａ　−Ｆでは開放した環状流通横断面ａ−ｆを介して蒸気が流出する。環状 流通横断面ａ　＝　ｆは変向フランジ１２の、流体を導く内周面と弁座８の外側 縁２０との最短距離である。肉寄シ円錐形区分１３と比較して流通路へ突出して いる外寄り円錐形区分１４によって内寄り円錐形区分と外宮シ円錐形区分との間 の中間区分１５の範囲で開放環状流通横断面ｂ　−ｄの、累進的に増加している 面積の増加率が減少する。中間区分１５範囲で環状流通横断面変向フランジが１ 円錐形から成る場合に生じるような、圧力−揚程−特性曲線の圧力の低下が回避 される。

第６図は、１円錐形から成る変向フランジにおける圧力−揚程−特性曲線２１の 典型的な経過を示している。揚程力が最大行程のほぼ１／３に達すると圧力Ｆが 下降するということが圧力−揚程−特性曲線２１に明示されている。変向フラン ジの内周面が流通路に突出している形状区分を有していることによって、本発明 の安全弁の圧力−揚程−特性曲線ではへこみ区分２２が生じず、１行程ごとに始 終はぼ一定した圧力増加率が得られる。

第３図の圧力−揚程−特性曲線ではまた、開放揚程の開始時にもやはシ、程度は 小さいけれども圧力下降区分２３が現われている。開放揚程開始時の圧力下降を 回避するために、第４図に示されているように、開放揚程開始時に挟挿箇所２４ が生じるように弁座８と、変向フランジ１２の肉寄シ円錐形区分１３とが形成さ れている。つまシ、弁座８の外径が弁体７のシール面１６の外径よりも大きくな るように形成されておシ、又、変向フランジ１２はシール面１６の上側で後方切 込部２５を介して弁体７に接続されている。弁の開放揚程開始時には挟挿箇所２ ４で絞シが生じるので室２６が過圧になシ、付加的な開放力が生じる。つまシ、 室２６内で生じだ過圧のために圧力の低下が起こらない。又、開放揚程がさらに 進むと、挟挿箇所２４の影響が減少するので、圧力ー楊程−特性曲線ｌ′ｉ楊程 開始範囲においても直線に延びる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＦｏｒ　ｍｏｒｅ　ｄｅｔａｉｌｓ　ａｂｏｕセｔｈｉｓ　ａｎｎ ｅｘ　＋ｓｅｅ　０ｆｆｉｃｉａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｕｒｏ ｐｅａｎ　Ｐａｔｅｎｔ　０ｆｆｉｃｅ、Ｎｏ、１２７８２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガス及び蒸気のためのばね負荷式の安全弁であつて、揚程補助部材として働 き、弁座（８）の横断面を外側から取り囲んでいて、内周面が円錐形状である変 向フランジ（１２）を、弁座上に座着する弁体が保持している形式のものにおい て内寄り円錐形区分（１３）と、円錐角度が前記内寄り円錐形区分（１３）と等 しいか又はほぼ等しいが内寄り円錐形区分（１３）と比較して媒体の流通路ヘ突 出している外寄り円錐形区分（１４）とから変向フランジ（１２）の内周面が形 成されており、前記両円錐形区分（１３，１４）が移行箇所でスムーズな移行を 保証する中間区分（１５）によつて互いに接続されており、内周面が１円錐形の 形状を有する変向フランジが設けられている安全弁の圧力−揚程−特性曲線にお いて圧力低下が生じている揚程区分に相当する円錐形内周面範囲に前記中間区分 （１５）が配置されていることを特徴とする、ガス及び蒸気のためのばね負荷式 の安全弁。 ２．前記中間区分（１５）が細い円錐間区分（１５）として形成されており、該 円錐間区分（１５）が弁入口軸線（１７）と所定の角度を成しており、該角度が 両円錐形区分（１３，１４）の円錐角度よりも小さいが０よりも大きい、請求の 範囲第１項記載の安全弁。 ３．前記中間区分（１５）が一方で曲線部分（１８）を介して内寄り円錐形区分 （１３）と、他方で曲線部分（１９）を介して外寄り円錐形区分（１４）とスム ーズに連続している、請求の範囲第１項又は第２項記載の安全弁。 ４．内周面が１円錐形の形状を有する変向フランジを備えた安全弁にかいて最大 弁揚程のほぼ１／３の時に、流通横断面の面積の増加率が減少するような位置で 、変向フランジ（１２）に突出部を形成する中間区分（１５）が設けられている 、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載の安全弁。 ５．弁座（８）の外径が弁体（７）のシール面（１６）の外径よりも大きく、変 向フランジ（１２）はシール面（１６）の上部で、しかも後方切込部（２５）よ り上で弁体（７）に接続されており、開放揚程開始時には内寄り円錐形区分（１ ３）が弁座（８）の外側縁（２０）と狭窄箇所（２４）を形成している請求の範 囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の安全弁。