トレー・コラム用トレー・バルブ

【課題】挿入作業がより簡単に、より支障なく実行できるトレー・バルブを提供すること。
【解決手段】トレー・コラム用のトレー・バルブは、蒸気通過用のトレーの開口、及びトレー開口のリムに適合するように作られた弁体を備える。弁体は、上板及びこの板の縁部に配置された垂直下方に向けられた案内脚からなる。案内脚は、開口のリムのところで弁体を定着させるためのかかりを有する。弁体用の材料及び形状は、トレー開口への弁体の挿入に関して、弁体の弾性変形、及び任意で、部分的な塑性変形が挿入時に起こり、それが上向きのアーチの形で主に上板に限られるように選択される。挿入された弁体のいかなる変形も上板に力を加えることによってわずかな残留変形を除いて戻すことができる。弱められた部分が上板に配設可能であり、上向きのアーチの形成を促進する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段によるトレー・コラム用トレー・バルブに関する。気相（蒸気）は、トレー・コラムのトレー上の液相と接触させられる。このタイプのトレー・コラムのトレー・バルブは、移動可能な弁体を使用して、可変に蒸気がトレー開口を通過できるようにする。本発明は、弁体をトレー開口に挿入する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円形のトレー開口用のトレー・バルブが英国特許公開公報第１０１８９２４号から公知である。このトレー・バルブの弁体は、円形の上部プレートの縁部に取り付けられ、プレートに垂直である複数の案内脚を含む。弁体を定着させるためのかかりが案内脚に配置されている。弁体は、案内脚及び／又はかかりを弾性変形させて、トレー開口に手で挿入することができる。材料によっては、塑性変形が起こる可能性があり、その塑性変形は弁体の挿入後にさらに作業を行うことによって戻す必要がある。このバルブの設計の欠点は、案内脚が変形しやすいことにある。案内脚は、コラムの作業の際に機械的に変形され、それにより案内脚の変形によってトレー・バルブがその弁体を失う可能性がある。
【０００３】
２つの案内脚を備えるトレー・バルブが米国特許第３７７０２５５号から公知である。案内脚は、互いに正反対に台形の上板の２つの平行な側面に取り付けられている。台形は、おおよそ細長い四角形であり、その短辺に案内脚が配置されている。案内脚は、その下端部のところで、角度を付けられた、外側に向けられた表面に合流し、その表面は上板に平行であり、かかりとしての働きをする。弁体の挿入により、かかりがトレー開口に導入できるように、器具を使用して案内脚を内方に曲げる作業が必要になる。この作業において、塑性変形が案内脚及び／又はかかりにおいて起こり、その変形は、挿入後のさらなる作業によって少なくとも部分的にもう一度戻す必要がある。
【０００４】
挿入作業は、３つの案内脚を有する範囲の広い丸い弁を用いて同様に行われる。別のトレー・バルブの実施例が、例えば、Ｈ．Ｚ．Ｋｉｓｔｅｒの「ＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎ」、１９９２年マグローヒル社（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，Ｉｎｃ）の２５３ページ以下に示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、挿入作業がより簡単に、より支障なく実行できるトレー・バルブを提供することである。この目的は、請求項１に定義されるトレー・バルブによって完遂される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
トレー・コラム用のトレー・バルブは、蒸気通過用のトレーの開口、及びトレー開口のリムに適合するように作られた弁体を備える。弁体は、上板及びこの板の縁部に配置され垂直下方に向けられた案内脚からなる。案内脚は、開口のリムのところで弁体を定着させるためのかかりを有する。任意で窪み形状の下方に向けられた立上がり部分を除き、板の縁部は１つの平面上、すなわち板面上にある。案内脚の外表面は、それぞれ板面に垂直なストローク領域（ｓｔｒｏｋｅｒｅｇｉｏｎ）を備える。弁体用の材料及び形状は、トレー開口への弁体の挿入に関して、弁体の弾性変形及び任意で部分的な塑性変形が挿入時に起こり、それが上向きのアーチの形で主に上板に限られるように、選択される。挿入された弁体のいかなる変形も上板の上に力を加えることにより、わずかな残留変形を除いて、挿入された弁体のところで戻すことができる。例えば、溝、スリット、又は穴の形の弱められた部分が上板に配設可能であり、上向きのアーチの形成を促進する。
【０００７】
従属請求項２から６は、本発明によるトレー・バルブの有利な実施例に関係する。請求項７は、本発明によるトレー・バルブを備えるトレー・コラムに関係する。トレー・コラム内にこうしたトレー・バルブの弁体を挿入する方法は、請求項８から１０の主題を形成する。
【実施例】
【０００８】
図面を参照して本発明を以下に説明する。
【０００９】
トレー１０のトレー開口２、及び弁体３を備える、本発明によるトレー・バルブ１の第１の実施例を図１及び図２に示す。可変に蒸気がトレー開口２を通過できるようにする弁体３は、トレー開口から離して示されている。図２は、挿入された弁体３を有するトレー・バルブ２を通る長手方向断面を示す。開口のリム２０に適合するように作られた弁体３は、上板４、及びこの板３の縁部に配置され、垂直下方に向けられた２つの案内脚５を有している。開口のリム２０は、２つの短辺２１と２つの長辺２２を有する長方形である。それに対応して、上板４は、長方形に配置された直線状の４つの側部４１及び４２を有し、側部４１が曲げられた縁部であり、側部４２がトレー１０の上で開口のリム２０の外側に位置するようになる。案内脚５は、かかり６を有し、それを使用して、ストロークの限界が定められ、最大に蒸気が通過する場合でも、弁体３がトレー開口２から持ち上がるのが不可能なように開口のリム２０に定着可能である。上板４は、長い側部４２に、窪み形状の下方に向けられたエレベーション（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）部４０（「窪み」）を有し、それによってトレー・バルブ１が常に最小限の蒸気の通過を可能にすることを確実にする。窪みを除き、板の縁部は以下に板面と名付ける平面上にある。（上板４にある窪み４０の代わりに、相当する上方に向けられた窪みをトレー１０の開口のリム２０のところに設けることも可能である。）案内脚５の外面はそれぞれ、板面に垂直なストローク領域５０を有している。かかり６は、互いに正反対に立てられた２つの案内脚５のところに配置されている。
【００１０】
本発明によれば、弁体３の弾性変形、及び任意で、部分的な塑性変形が主に上板４に限られることになるような弁体３の挿入に関して、弁体３用に材料が使用され、形状が選択される。上向きのアーチとして認識できる変形は、弁体３の挿入に必要な力の効果の結果としての曲げモーメントと抵抗モーメントの協働により、最大曲げ応力が生じる場合に起こる。この位置は、本発明によるトレー・バルブ１の弁体３の上板４のところにある。
【００１１】
挿入後に塑性変形があったならば、上板４に力の効果を与えることにより、挿入された弁体３の塑性変形を、小さな残留変形を除いて、戻すことができる。偏心して配置された窪み４０により、本来与えられた形状が実際に残留変形の跡なしに得られるように反対の方向の範囲に一時的な曲げも可能になる。例えば、溝、スリット、又は穴の形の弱められた部分が上板４に配設可能であり、それによって抵抗モーメントが局所的に低減され、上向きのアーチの形成を促進する（図７参照）。
【００１２】
原則として、案内脚５の間隔は、弁体３の前記変形がほぼ上板４に限られるようにその垂直方向の長さに比べて比較的大きい。案内脚５及びかかり６は、挿入時に実質的に変形を受けないままになる。
【００１３】
各かかり６は、タブの様式で作製される。それは、板面に平行に配置される、平らな上側面６１（又は直線状の上縁６１０のみ、図６参照）を有する。かかり６は、突出する傾斜部分を有する外側面６２も有する。板面（図示せず）に垂直方向の中心軸線に対する間隔は、上縁６１０から始まり、下方に続くこの側面６２に関して減少する。上側面６１（又は、上縁６１０）のおかげで、トレー・バルブ１を最大の蒸気通過が通過する時に弁体３の可変傾斜位置が全くなく、したがってストローク領域５０は明確に上方に限界を定められる。したがって、蒸気通過の最大値は、かかり６の特別な設計により再現可能にされている。かかりを備えるトレー・バルブは、従来技術から公知であり、このトレー・バルブでは、ストロークの限界を定めるための湾曲した表面は、このような再現性が可能でない。
【００１４】
弁体３は、成形により金属薄板から作製可能である。図３は、金属薄板３１の成形片を示し、そこから図１の弁体３がさらなる成形により製造可能である。上板４、案内脚５、及びかかり６は、金属薄板３１の連続片の部分を形成する（案内脚５及び／又はかかり６は、個別の部分として製造することもでき、その部分は互いに結合されて弁体３になる。）。金属薄板の成形は、打ち抜き又は切断によって行われ、また、塑性加工、特に金属薄板の曲げ又は押し抜きも含む。
【００１５】
開口のリム２０は四角形、又は例えば円でもある。上板４は対応するリムを有し、リムは四角形又は円上にあり、開口のリム２０の上に突出する。この四角形は、好ましくは長方形であり（図１参照）、又はほぼ四角形の台形（図４参照）である。図４は、弁体３とトレー開口２の間の幾何学的な関係を説明するための表示である。台形は、長方形から比較的顕著に逸脱して、いくらか誇張されて描かれている。案内脚５を断面にしたトレー開口２の平面図が、図４の上の図に示されている。図４の下の図は、縁部５１を備えるストローク領域によって形成された領域５０での弁体３の幾何学的な状態の斜視図である。
【００１６】
案内脚５は、互いに平行に、四角形の短辺２１に合わせされている。案内脚５と開口の短いリム２１の間に隙間７１’、７１”が設けられている。これらの隙間７１’、７１”のため、弁体が楔の傾斜により開口のリム２０で動かなくなるおそれがない。一方の案内脚５が隙間７１”のところで開口のリム２１に接触するならば、他方の隙間７１’がその最大の開口、すなわち隙間７１を有する。図４を参照して示されたものは、最大の隙間７１に対して適用される。案内脚５の垂直縁部５１は、ストローク領域５０の高さｈ上にあり、かつそれに垂直な２つの長方形を間に置いて存在し、その最大の対角線Ｄは、縁側部２２の対応する長さＳよりも短い。（図４では、全ての対角線は、Ｄに等しい、同じ長さである。）長さＳと直径Ｄの間の差は、０．３ｍｍより大きな値を有する。この差は、好ましくは、約１ｍｍになる。隙間７２’、７２”は、同様に開口の長いリム２２のところに配置され、それぞれ約０．２５ｍｍから１．５ｍｍの大きさであり、好ましくは０．５ｍｍである。
【００１７】
上板４又は金属薄板３１の厚さは、０．５ｍｍから３ｍｍの範囲である。蒸気通過用の開口２の領域は、５００ｍｍ^２から２０００ｍｍ^２の範囲である。かかり６の長さは、２ｍｍから１０ｍｍの範囲の値を有する。ストローク範囲の高さｈは、５ｍｍより大きく２０ｍｍより小さく、好ましくは７ｍｍから１５ｍｍの範囲の値を有する。
【００１８】
図５は、第２の実施例に対する金属薄板３２の成形片を示し、図６は、対応するトレー・バルブ１を通過する長手方向断面を示す。案内脚５はそれぞれ、垂直縁部５１のところに各１つのかかり６を有し、かかりは、板面に平行な上縁６１０、及び突出する傾斜を伴う外側面６２を有する。
【００１９】
案内脚５はそれぞれ、１つだけのかかり６を有することもできる。このタイプのかかりは、有利には縁部５１の間の中央に配置され、比較的広く作られる（図示なし）。
【００２０】
様々な材種の材料が弁体３を生産するのに使用可能であり、それは、すなわち以下の材種である。非合金鋼（炭素鋼）、低合金鋼及び合金鋼、特にステンレス鋼（フェライト及びオーステナイト）又は特殊鋼（例えば、二相、超）、軽金属（例えばチタン、アルミニウム）、高抵抗の金属及び合金（例えば、ジルコニウム、タンタル、銅、亜鉛を伴う特にニッケルベースの合金モネル）、プラスチック（例えば、ポリプロピレンＰＰ、ＰＶＤＦ）、セラミック材料、並びに炭素及び繊維強化複合材料、特に炭素繊維強化複合材料。上板４が弾性的に変形するか又はむしろ塑性的に変形するかは、材料の選択によって決まる。
【００２１】
トレー・コラムは、そのトレー１０に本発明による、それぞれの複数のトレー・バルブ１を備える。トレー・バルブ１は、このコラムに比較的簡単に挿入可能であり、それぞれの第１の案内脚５は、蒸気通過用に設けられた開口２内に有利に差し込まれる。第２の案内脚５は、かかり６の傾斜した外側面６２を備えて、開口２のリム２０に配置される。第２の案内脚５及びその２つのかかり６がスナップ・イン動作を実行しながら開口２に貫入するように、例えば第２の案内脚５の上を打つことによる衝撃力によって、かかり６は開口２の内側領域内に枢動され、上板４はその上に力を与えることによって上向きのアーチを形成するようにされる。同様に、案内脚５が１つのかかり６のみ有する場合、同じことが当てはまる。弁体３は、両方の案内脚５のかかり６を両側で（図８参照）セットし、続いて押圧力を与えることによって挿入することもできる。このプロセスでは、片側でセットする場合よりも大きな力が必要である。
【００２２】
適切に作製されたプレス装置を使用して、隣接するトレー・バルブ１の群におけるいずれの場合にも、弁体３は同時に挿入でき、これによって衝撃力を与えることなく、すなわち例えば均一のストローク動作によって行うことも可能である。
【００２３】
上向き凸のアーチの形での上板４の上向きのアーチに起こる塑性変形は、弁体３にトレーの下側から作用できる特別なツールを使用する必要なしに、少なくとも部分的に戻すことができる。それを使用して上板の中間領域に作用する力をトレーの上に働かせることができる単純な工具があれば十分である。上向きのアーチは、蒸気流れの通過開口が拡大することを意味するので、わずかな上向きのアーチが好ましい効果を有し、したがってそのままにすることも可能である。
【００２４】
図７は、第３の実施例に対する上板４を示し、その上板は円形であり、その表面に溝４５が設けられている。これらの溝４５は、上板４の変形を促進し、それはトレー開口２に挿入するときに必要である。これは、図８に示され、そこでは上向きのアーチが溝４５での湾曲部分によって示されている。溝４５の代わりに、スリット又は小径の穴の列も配設可能である。溝４５の代わりに１つのスリット又は複数のスリットが使用できる。
【００２５】
かかり６は、打ち抜き及び成形によって（１つの作業ステップで）形成することもできる。図９に示されるかかり６は、打ち抜きによって形成された上縁６１０、及び突出する傾斜を有する中間部６２を備える、押し抜きによって成形された外側面を有する。図５及び図６のかかり６の代わりに、図９によるかかり６が使用できる。そのようなかかり６が案内脚５の中間に１つだけ配設することも可能であり、それによって案内脚の幅の広い領域にわたって有利に延在する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるトレー・バルブの弁体及び関連するトレーを通過する蒸気通過用のトレー開口の図である。
【図２】挿入された弁体を備える図１のトレー・バルブを通る長手方向断面の図である。
【図３】図１の弁体が成形によりそこから製造できる金属薄板の成形片の図である。
【図４】弁体とトレー開口の間の幾何学的な関係を説明する図である。
【図５】第２の実施例を形成するための金属薄板の成形片の図である。
【図６】第２の実施例によるトレー・バルブを通る長手方向断面の図である。
【図７】第３の実施例に対する円形の上板の図である。
【図８】第３の実施例の弁体がどのようにトレー開口に挿入されるかを示した図である。
【図９】打ち抜き及び成形により形成されるかかりを備える案内脚の断面図である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレー（１０）のリム（２０）を有する蒸気通過用の開口（２）と、前記開口の前記リムに適合するように作られ、上板（４）及び該上板の縁部に垂直下方に向けられた案内脚（５）を備える弁体（３）とを有し、前記案内脚が前記弁体を前記開口の前記リムに定着させるためのかかり（６）を有し、板縁部が任意で窪みの形状の下方に向けられた立上がり部分（４０）を除いて１つの平面、すなわち板面上にあり、前記案内脚の外表面が前記板面に垂直なストローク領域（５０）をそれぞれ含む、トレー・コラム用のトレー・バルブ（１）において、
弁体の前記トレー開口（２）内への挿入に関して、弾性変形及び任意で部分的な塑性変形が挿入時に起こり、その変形が上向きのアーチの形で主に上板に限られるように、弁体の材料及び形状が選択されており、
前記上板に力を加えることにより、わずかな残留変形を除いて挿入された弁体でのいかなる変形も戻すことができ、前記弁体の挿入時に前記上向きのアーチの形成を促進する、例えば、溝、スリット、又はボアの形の弱められた部分が前記上板に配設されていることを特徴とする、トレー・コラム用のトレー・バルブ（１）。
【請求項２】
前記かかり（６）が２つの案内脚（５）のところに互いに正反対に配置され、
各かかりがａ）前記ストローク領域（５０）が、明確に上方に限界を定められるように前記板面に平行に配置される前記直線状の上端部（６１０）又は平らな上側面（６１）を備え、またｂ）突出する傾斜を有する外側面（６２）とを備えるタブ又は舌片の様式で作製され、前記案内脚（５）がそれぞれ垂直縁部（５１）のところ又は間に少なくとも１つのかかり（６）を有することを特徴とする、請求項１に記載のトレー・バルブ。
【請求項３】
前記開口の前記リム（２０）が四角形であり、前記上板（４）が対応して四角形に配置された直線状の４つの縁側面（４１，４２）を有し、前記四角形が好ましくは長方形、又はほぼ長方形の形状を有する台形であり、前記案内脚（５）が互いに平行に四角形の短辺（２１）に平行に整列され、隙間（７１’７１”、７２’、７２”）が前記案内脚と前記開口の前記リム（２１、２２）の間に設けられ、前記案内脚の前記垂直縁部（５１）が、これらの隙間に対して、前記ストローク領域（５０）の高さ（ｈ）上にあり、かつそれに垂直な２つの長方形を間に置いて存在し、前記２つの長方形の最大対角線（Ｄ）が対応するリム側（２２）の長さよりも短く、前記リム側の長さと前記対角線間の差が０．３ｍｍより大きな値を有し、好ましくは１ｍｍ前後の値を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のトレー・バルブ。
【請求項４】
前記弁体（３）が、前記上板（４）、前記案内脚（５）を成形することによって金属薄板から作製され、好ましくは全ての前記かかり（６）が金属薄板（３１、３２）の連続した片の一部分であり、前記成形が前記金属薄板の打ち抜き又は前記金属薄板の切断、及び塑性加工、特に金属薄板の前記片を曲げ又は押し抜きを含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載のトレー・バルブ。
【請求項５】
前記弁体（３）の生産のために複数の材種、すなわち、非合金鋼、低合金鋼及び合金鋼、特にステンレス鋼又は特殊鋼、軽金属、高抵抗の金属及び合金、プラスチック、セラミック材料、並びに炭素及び繊維強化複合材料、特に炭素繊維強化複合材料の、材料のタイプから材料が使用できることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載のトレー・バルブ。
【請求項６】
前記上板（４）の厚さが、０．５ｍｍから３ｍｍの範囲の値を有し、蒸気通過の前記開口（２）の領域が５００ｍｍ^２から２０００ｍｍ^２の範囲の値を有し、前記かかり（６）の長さが２ｍｍから１０ｍｍの範囲の値を有し、前記ストローク領域（５０）の前記高さ（ｈ）が５ｍｍより大きく、２０ｍｍより小さく、好ましくは７ｍｍから１５ｍｍの範囲の値を有することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載のトレー・バルブ。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の複数のトレー・バルブ（１）を備えたトレー（１０）を有するトレー・コラム。
【請求項８】
前記かかりが前記開口の内側領域内に枢動され、前記案内脚及びそれらのかかりがスナップ・イン動作を実行しながら前記開口に貫入するように、例えば打つことによる衝撃力を加えることにより前記上板（４）に力を加えることによって、前記上板が上向きにアーチを形成するようになされ、第１の案内脚（５）が、前記力の効果の前に蒸気が通過するために提供された前記開口（２）に有利に差し込まれ、前記第２の案内脚が、前記開口の前記リム（２０）の上にそのかかり（６）のところでセットされ、前記第２の案内脚への力によって作用されることを特徴とする、請求項７に記載のトレー・コラムに弁体（３）を挿入するための方法。
【請求項９】
前記弁体（３）が、隣接するトレー・バルブ（１）のそれぞれの群にプレス装置を使用して、同時に、衝撃力を与えずに挿入されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上方に凸のアーチの形で前記上板（４）の前記上向きのアーチに生じた塑性変形が、少なくとも部分的に戻され、前記上板の中間領域に作用する力が工具を使用して与えられることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の方法。

【図１】