(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気導入孔と、蒸気排出孔と、その間を連通する蒸気通路とを有する回転体を備えた回転体装置において、同回転体は前記蒸気通路と同回転体外部との間に、停止から所定回転速度までは開き、同所定回転速度より高回転速度においては閉じる遠心バルブを備えてなることを特徴とする回転体装置。
【請求項２】
回転体の内部の蒸気通路に蒸気を導入して加熱を行う回転体装置の暖機方法において、同蒸気通路と同回転体外部との間に、停止から所定回転速度までは開き、同所定回転速度より高回転速度においては閉じる遠心バルブを備え、同回転体が前記導入する蒸気の飽和温度になるまでは同回転体を前記所定回転速度以下で運転し、同飽和温度を越えれば前記所定回転速度以上で運転することを特徴とする回転体装置の暖機方法。
【請求項３】
回転体の半径方向で外部と通ずる小径孔と回転体内部の蒸気通路に通ずる大径孔と、それらを接続する円錐台面を成すシート面と、大径孔内に装着され同大径孔内外を連通する開口を有する磁石取付け部材と、同磁石取付け部材で塞がれた大径孔内に移動可能に置かれた磁性体の球弁体と、前記磁石取付け部材の上記シート面側に取り付けられた磁石とを有してなることを特徴とする回転体用遠心バルブ。
【請求項４】
回転体の半径方向で外部と通ずる小径孔と回転体内部の蒸気通路に通ずる大径孔と、それらを接続するシート面と、同大径孔内に装着され同大径孔内外を連通する開口を有するバネ取付け部材と、同バネ取付け部材で塞がれた大径孔内に軸方向に摺動自在に挿入され前記シート面に当接して閉塞される位置に開口を有する弁体と、前記バネ取付け部材に向けて弁体を付勢するバネとを有してなることを特徴とする回転体用遠心バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気により加熱や暖機運転を行い、あるいは冷却を行うために蒸気を内部に通ずる乾燥ロールや蒸気タービンロータ等の回転体装置とその暖機方法及び回転体用遠心バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
製紙機械における乾燥ロールやロータ等の回転体装置においてはそのロールやロータの内部に蒸気を通して加熱や暖機運転、あるいは冷却を行うものがある。
【０００３】
上記のような回転体装置の従来装置として、図３、図４に製紙機械における乾燥ロールを例として示し以下説明するが、図３は同乾燥ロールの使用状況概要説明図であり、図４は乾燥ロールの一部断面を示す構造説明図である。図３において１は乾燥ロールであり、製紙工程を経て製造された紙２は乾燥ロール１により加圧加熱され乾燥されてシート巻取りロール３に巻き取られる。
【０００４】
このような乾燥ロール１は一般に加熱用蒸気を中に通してその加熱を行うものであり、その構造例は図４に示すとおりである。乾燥ロール１は両端に軸部４を備え、図示しない回転支持装置で回転支持されている。一方の軸部４には蒸気導入孔５が設けられ、他方の軸部４には蒸気排出孔６が設けられており、乾燥ロール１内にはその間を連通して蒸気通路７が形成されている。
【０００５】
蒸気導入孔５は回転中において常時蒸気供給装置８に接続し、蒸気排出孔６は同様に蒸気回収装置９に接続しており、蒸気供給装置８から蒸気導入孔５に送り込まれた加熱用蒸気は蒸気通路７を通過しつつ乾燥ロール１を加熱して蒸気排出孔６から蒸気回収装置９へ排出される。
【０００６】
ところが、装置を停止しているときや装置を起動するときに蒸気を導入すると、乾燥ロール１の温度が低いために通した蒸気の温度が低下して蒸気通路７内で水に凝縮する現象が生じる。また運転中の高温の乾燥ロール１内の蒸気は運転停止後温度が低下すると水に凝縮する。凝縮した水は乾燥ロール１の中に溜まり不釣り合い振動の原因となるため、これを防止するために乾燥ロール１に蒸気通路７から外部へ通ずる小穴状のドレン孔１０を設け、凝縮した水がドレン孔１０を通して乾燥ロール１から抜け出るような構造を取っていた。
【０００７】
しかしながら、乾燥ロール１が十分加熱され定常運転状態で高速回転中には、加熱用蒸気がドレン孔１０を通して絶えず漏出するため、蒸気の損失等の問題を生じていた。
【０００８】
以上のことは、蒸気タービンやガスタービンのロータ等においても同様であり、蒸気を内部に通して加熱や暖機運転あるいは冷却を行う場合の起動時や、運転停止時において、回転体装置一般において問題とされるところであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のごとく蒸気を内部に通す回転体装置における蒸気凝縮や蒸発による振動問題を解消し、低温状態の停止時、起動時においては内部に生じた凝縮水は排出されるが、所定の加熱状態で定常運転で回転して使用している時には蒸気の漏出を生ぜしめないようにした回転体装置と、その暖機方法と、回転体用遠心バルブを提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、蒸気導入孔と、蒸気排出孔と、その間を連通する蒸気通路とを有する回転体を備えた回転体装置において、同回転体は前記蒸気通路と同回転体外部との間に、停止から所定回転速度までは開き、同所定回転速度より高回転速度においては閉じる遠心バルブを備えてなることを特徴とする回転体装置を提供するものである。
【００１１】
すなわちこの発明の回転体装置によれば、回転体が所定回転速度以下の時、すなわち停止時や、起動時、暖機運転時の停止状態や低速回転状態で蒸気を通した時には遠心バルブが開き、蒸気通路で凝縮した水を排出でき、回転体を所定回転速度以上で使用時には蒸気通路から回転体の外部への蒸気の漏洩が防止されると共に、回転体内に凝縮水が溜まっていないので、回転に伴う回転体の不釣り合い振動を防止することができる。
【００１２】
（２）また、本発明は、回転体の内部の蒸気通路に蒸気を導入して加熱を行う回転体装置の暖機方法において、同蒸気通路と同回転体外部との間に、停止から所定回転速度までは開き、同所定回転速度より高回転速度においては閉じる遠心バルブを備え、同回転体が前記導入する蒸気の飽和温度になるまでは同回転体を前記所定回転速度以下で運転し、同飽和温度を越えれば前記所定回転速度以上で運転することを特徴とする回転体装置の暖機方法を提供するものである。
【００１３】
すなわち、この発明の回転体装置の暖機方法によれば、起動時等の暖機運転時には、停止状態や所定回転速度以下の低速回転状態で蒸気を通して、開いている遠心バルブから蒸気通路で凝縮した水を排出でき、回転体が蒸気の飽和温度以上になってから所定回転速度以上として使用する時は遠心バルブが閉じており、蒸気通路から回転体の外部への蒸気の漏洩が防止されると共に、回転体内に凝縮水が溜まっていないので、回転に伴う回転体の不釣り合い振動を防止することができる。
【００１４】
（３）また、さらに本発明は、回転体の半径方向で外部と通ずる小径孔と回転体内部の蒸気通路に通ずる大径孔と、それらを接続する円錐台面を成すシート面と、大径孔内に装着され同大径孔内外を連通する開口を有する磁石取付け部材と、同磁石取付け部材で塞がれた大径孔内に移動可能に置かれた磁性体の球弁体と、前記磁石取付け部材のシート面側に取り付けられた磁石とを有してなることを特徴とする回転体用遠心バルブを提供するものである。
【００１５】
すなわち、この発明の回転体用遠心バルブによれば、球弁体は通常は磁石に吸着されており大径孔と小径孔が連通し、蒸気通路から回転体の外部への通路が形成されているが、回転体が所定回転速度以上の場合は球弁体に加わる遠心力が磁力より強くなり、球弁体は磁石から外れてシート面に押し付けられ大径孔と小径孔の間を塞ぐので、上記通路を絶つことができる。
【００１６】
（４）また、さらに本発明は、回転体の半径方向で外部と通ずる小径孔と回転体内部の蒸気通路に通ずる大径孔と、それらを接続するシート面と、同大径孔内に装着され同大径孔内外を連通する開口を有するバネ取付け部材と、同バネ取付け部材で塞がれた大径孔内に軸方向に摺動自在に挿入され前記シート面に当接して閉塞される位置に開口を有する弁体と、前記バネ取付け部材に向けて弁体を付勢するバネとを有してなることを特徴とする回転体用遠心バルブを提供するものである。
【００１７】
すなわち、この発明の回転体用遠心バルブによれば、球弁体は通常はバネ取付け部材側に引き寄せられており大径孔と小径孔が連通し、蒸気通路から回転体の外部への通路が形成されているが、回転体が所定回転速度以上の場合は弁体に加わる遠心力によりバネが伸びて、弁体がシート面と密着し大径孔と小径孔の間を塞ぐので、上記通路を絶つことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について製紙機械の乾燥ロール１を例にして、図１及び図４に基づいて説明する。その構成は図４中Ａ部のドレン孔１０を除き、図４に示し前述した従来の例と同じであり、説明を省略する。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）は、図４中Ａ部における本実施の第１形態の要部を拡大し、断面を図示するものであり、従来の例のドレン孔１０に代えて、遠心バルブ１１が乾燥ロール１に設けられている。遠心バルブ１１においては、乾燥ロール１の半径方向で乾燥ロール１外部に通ずる小径孔１２と蒸気通路８に通ずる大径孔１３が円錐台面を成すシート面１４を介して接続している。
【００２０】
大径孔１３には磁石取付け部材１５が螺合され、磁石取付け部材１５で塞がれた大径孔１３内には磁性体の球弁体１６が取り込まれて置かれている。なお、磁石取付け部材１５の装着の方法は螺合に限らず適宜な方法でよい。
【００２１】
磁石取付け部材１５のシート面１４側には永久磁石１７が取りつけられており、球弁体１６は通常は永久磁石１７の面上に吸着されている。また、磁石取付け部材１５には少なくとも一つの開口１８が設けられており、大径孔１３の内外を連通している。
【００２２】
したがって、球弁体１６が永久磁石１７の面上に吸着された状態では、図１（ａ）に示されるように、球弁体１５とシート面１４の間に間隙があるように設定されているので、開口１８を通じ蒸気通路８から乾燥ロール１外部へのドレン通路が形成されている。
【００２３】
以上のような乾燥ロール１の起動ないし暖機運転に際しては、遠心バルブ１１は図１（ａ）に示す状態にあり、静止状態または低速回転状態で加熱用蒸気を通して徐々に暖めてゆくと、乾燥ロール１が冷えているため蒸気は蒸気通路８内部で凝縮して水となる。
【００２４】
この水は静止状態では遠心バルブ１１を下側に位置させた状態で、また低速回転時には回転につれ、蒸気通路８から開口１８、大径孔１３、シート面１４上、小径孔１２を経由し乾燥ロール１の外部へと形成される前記ドレン通路を介して乾燥ロール１外部に排出され、乾燥ロール１の内部には水が溜まらない。
【００２５】
さらに蒸気による暖機を続けて、乾燥ロール１の温度が蒸気の飽和温度より高くなったところで回転を上昇させると、球弁体１６に加わる遠心力が磁力より強くなり、高速回転時の遠心バルブ１１を示す図１（ｂ）のように，球弁体１６は永久磁石１７から外れてシート面１４に押し付けられ小径孔１２の入口を塞ぐので、前記ドレン通路が絶たれる。
【００２６】
したがって、乾燥ロール１を定常状態の高速回転で使用時には、蒸気通路８から乾燥ロール１外部への蒸気の漏洩が防止されると共に、起動時、暖機運転時の停止状態や低速回転状態では凝縮した水を排出でき乾燥ロール１内に凝縮水が溜まっていないので、回転に伴う乾燥ロール１の不釣り合い振動を防止することができる。
【００２７】
なお、上記の実施の形態において永久磁石１７は、電磁石であってもよい。
【００２８】
図２（ａ）、（ｂ）は、図１と同様に図４中Ａ部における本発明の実施の第２形態の要部を拡大し、断面を図示するものであって、従来の例のドレン孔１０に代えて、遠心バルブ２１が乾燥ロール１に設けられている。
【００２９】
遠心バルブ２１においては、乾燥ロール１の半径方向で乾燥ロール１の外部に通ずる小径孔２２と蒸気通路８に通ずる大径孔２３が平面を成すシート面２４を介して接続している。
【００３０】
大径孔２３にはバネ取付け部材２５が螺合され、バネ取付け部材２５で塞がれた大径孔２３内には円柱状の弁体２６が摺動自在に挿入されている。なお、バネ取付け部材２５の装着方法は、螺合に限らず適宜な方法でよい。
【００３１】
また、シート面２４は、平面に限られるものではなく、弁体２６がシート面２４に最も近づいたとき両者の面が密着するように形成されていればよい。
【００３２】
バネ取付け部材２５と弁体２６との間はバネ２７が取りつけられており、弁体２６は通常はバネ２７によりバネ取付け部材２５側に引き寄せられるように付勢されている。バネ取付け部材２５には少なくとも一つの開口２８が設けられ大径孔２３の内外を連通している。
【００３３】
また、弁体２６には図２中Ｂ−Ｂ矢視で示すように、大径孔２３と摺動する外周面に少なくとも一つの溝２９が刻設され、溝２９により弁体２６前後を連通する開口３０が形成されている。なお、開口３０は弁体２６に穿孔して設けてもよく、開口３０は、弁体２６がシート面２４に密着したときシート面２４で塞がれる部分にあればよい。
【００３４】
乾燥ロール１が停止時または低速回転時には、図２（ａ）に示されるように、弁体２６がバネ取付け部材２５側に引き寄せられた状態にあり、弁体２６とシート面２４の間に間隙があるように設定されているので、開口２８、開口３０を通じ蒸気通路８から乾燥ロール１外部へのドレン通路が形成されている。
【００３５】
以上のような本実施の第２形態の遠心バルブ２１を設けた乾燥ロール１は、図１に基づき前述した本発明の実施の第１形態の遠心バルブ１１を設けた乾燥ロール１と同様に、その起動ないし暖機運転あるいは運転停止に際して生じた凝縮水を、静止状態では遠心バルブを下側に位置させた状態で、また低速回転時には回転につれ蒸気通路８から開口２８、大径孔２３、開口３０、シート面２４上、小径孔２２を経由し乾燥ロール１の外部へと形成される前記ドレン通路を介して乾燥ロール１の外部に排出するので、乾燥ロール１内部には水が溜まらない。
【００３６】
さらに蒸気による暖機を続けて、乾燥ロール１の温度が蒸気の飽和温度より高くなったところで回転を上昇させると、弁体２６に加わる遠心力によりバネ２７が伸びて、高速回転時の遠心バルブ２１を示す図２（ｂ）のように弁体２６がシート面２４と密着し、弁体２６の開口３０を塞ぐので、前記ドレン通路が絶たれる。
【００３７】
したがって、本実施の第２形態の乾燥ロール１においても、乾燥ロール１を定常運転の高速回転で使用時には、蒸気通路８から乾燥ロール１外部への蒸気の漏洩が防止されると共に、起動時、暖機運転時の停止状態や低速回転状態では凝縮した水を排出でき乾燥ロール１内に凝縮水が溜まっていないので、回転に伴う乾燥ロール１の不釣り合い振動を防止することができるものである。
【００３８】
なお、前述の本発明の実施の第１、第２形態としては、遠心バルブ１１および遠心バルブ１２を、乾燥ロール１のロール面部に造り付けたものを示したが、これに限られるものではなく、遠心バルブを独立した部分として製作し、例えば、図１中に２点鎖線１１’、図２中に２点鎖線１２’で示すような位置で螺合、嵌合等の適宜な方法で取りつける構造としてもよい。
【００３９】
またさらに、遠心バルブ１１および遠心バルブ１２の取付け位置は、前述の実施の形態のような乾燥ロール１のロール面部に限るものではなく、回転体装置の回転体の内部に形成される蒸気通路の凝縮水が遠心力によって集合する位置に外部と回転半径方向で通じるように設ければよい。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態として、製紙機械の乾燥ロール１を例として説明したが、本発明の回転体装置としては、蒸気を内部に通じて、加熱または暖機運転あるいは冷却等を行うものは等しく該当するものであって、同じく本発明を適用し同じ効果を奏することができるものである。
【００４１】
例えば、蒸気タービンのロータにおいても起動時、暖機運転時の加熱蒸気の凝縮水、あるいは運転停止時の冷却用蒸気の凝縮水等を、ロータの停止時、低速回転時には排出できることにより、高速回転を行う定常運転時には凝縮水による不釣り合い振動の問題が防止され、また、蒸気の漏洩も防止される。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態につき説明したが、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
（１）以上本発明の回転体装置によれば、蒸気導入孔と、蒸気排出孔と、その間を連通する蒸気通路とを有する回転体を備えた回転体装置において、同回転体は前記蒸気通路と同回転体外部との間に、停止から所定回転速度までは開き、同所定回転速度より高回転速度においては閉じる遠心バルブを備えてなるように構成したので、回転体が所定回転速度以下の時、すなわち停止時や、起動時、暖機運転時の停止状態や低速回転状態で蒸気を通した時には遠心バルブが開き、蒸気通路で凝縮した水を排出でき、回転体を所定回転速度以上で使用時には蒸気通路から回転体の外部への蒸気の漏洩が防止されると共に、回転体内に凝縮水が溜まっていないので、回転に伴う回転体の不釣り合い振動を防止することができ、従来装置において生じた凝縮水による高速回転時の振動問題や、定常運転時の蒸気漏出問題等を解決できるものである。
【００４４】
（２）また、本発明の回転体装置の暖機方法は、回転体の内部の蒸気通路に蒸気を導入して加熱を行う回転体装置の暖機方法において、同蒸気通路と同回転体外部との間に、停止から所定回転速度までは開き、同所定回転速度より高回転速度においては閉じる遠心バルブを備え、同回転体が前記導入する蒸気の飽和温度になるまでは同回転体を前記所定回転速度以下で運転し、同飽和温度を越えれば前記所定回転速度以上で運転するように構成したので、起動時等の暖機運転時には、停止状態や回転体を所定回転速度以下の低速回転状態で蒸気を通して、開いている遠心バルブから蒸気通路で凝縮した水を排出でき、回転体が蒸気の飽和温度以上になってから所定回転速度以上として使用する時は遠心バルブが閉じており、蒸気通路から回転体の外部への蒸気の漏洩が防止されると共に、回転体内に凝縮水が溜まっていないので、回転に伴う回転体の不釣り合い振動を防止することができ、従来方法において生じた凝縮水による高速回転時の振動問題や、定常運転時の蒸気漏出問題等を解決できるものである。
【００４５】
（３）また、本発明の回転体用遠心バルブは、回転体の半径方向で外部と通ずる小径孔と回転体内部の蒸気通路に通ずる大径孔と、それらを接続する円錐台面を成すシート面と、大径孔内に装着され同大径孔内外を連通する開口を有する磁石取付け部材と、同磁石取付け部材で塞がれた大径孔内に移動可能に置かれた磁性体の球弁体と、前記磁石取付け部材のシート面側に取り付けられた磁石とを有してなるように構成したので、球弁体は通常は磁石に吸着されており大径孔と小径孔が連通し、蒸気通路から回転体の外部への通路が形成されているが、回転体が所定回転速度以上の場合は球弁体に加わる遠心力が磁力より強くなり、球弁体は磁石から外れてシート面に押し付けられ大径孔と小径孔の間を塞ぐので、上記通路を絶つことができるもので、回転体に備えることにより、従来の回転体装置において生じた凝縮水による高速回転時の振動問題や、定常運転時の蒸気漏出問題等を解決できるものである。
【００４６】
（４）また、さらに本発明の別の回転体用遠心バルブは、回転体の半径方向で外部と通ずる小径孔と回転体内部の蒸気通路に通ずる大径孔と、それらを接続するシート面と、同大径孔内に装着され同大径孔内外を連通する開口を有するバネ取付け部材と、同バネ取付け部材で塞がれた大径孔内に軸方向に摺動自在に挿入され前記シート面に当接して閉塞される位置に開口を有する弁体と、前記バネ取付け部材に向けて弁体を付勢するバネとを有してなるように構成したので、球弁体は通常はバネ取付け部材側に引き寄せられており大径孔と小径孔が連通し、蒸気通路から回転体の外部への通路が形成されているが、回転体が所定回転速度以上の場合は弁体に加わる遠心力によりバネが伸びて、弁体がシート面と密着し大径孔と小径孔の間を塞ぐので、上記通路を絶つことができるもので、回転体に備えることにより、従来の回転体装置において生じた凝縮水による高速回転時の振動問題や、定常運転時の蒸気漏出問題等を解決できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転体装置の実施の第１形態の要部である遠心バルブの説明図であり、同図（ａ）は回転体の停止時あるいは所定回転速度以下における状態の断面図であり、同図（ｂ）は回転体の所定回転速度以上における状態の断面図である。
【図２】本発明の回転体装置の実施の第２形態の要部である遠心バルブの説明図であり、同図（ａ）は回転体の停止時あるいは所定回転速度以下における状態の断面図であり、同図（ｂ）は回転体の所定回転速度以上における状態の断面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）中、Ｂ−Ｂ矢視で示す弁体の説明図である。
【図３】本発明に係る従来装置の一例としての製紙機械の乾燥ロールの使用状況概要説明図である。
【図４】本発明に係る従来装置の一例としての製紙機械の乾燥ロールの一部を断面とした構造説明図である。
【符号の説明】
１            乾燥ロール
４            軸部
５            蒸気導入孔
６            蒸気排出孔
７            蒸気通路
１０          ドレン孔
１１          遠心バルブ
１２          小径孔
１３          大径孔
１４          シート面
１５          磁石取り付け部材
１６          球弁体
１７          永久磁石
１８          開口
２１          遠心バルブ
２２          小径孔
２３          大径孔
２４          シート面
２５          バネ取り付け部材
２６          弁体
２７          バネ
２８          開口
２９          溝
３０          開口
【図１】
0003605301.tif 000002
【図２】
0003605301.tif 000003
【図３】
0003605301.tif 000004
【図４】
0003605301.tif 000005