機械式スチームトラップは、蒸気と凝縮水の密度差を利用して作動します。大量の凝縮水を連続的に通過させることができ、幅広いプロセス用途に適しています。種類としては、フロート式と逆さバケット式があります。
フロート式トラップは、蒸気と凝縮水の密度差を感知することで作動します。右図に示すトラップ（エアバルブ付きフロート式トラップ）の場合、凝縮水がトラップに到達するとフロートが上昇し、バルブが弁座から持ち上がり、凝縮水が排出されます。
現代のトラップは、右の写真（レギュレーターベント付きフロートトラップ）に示すように、レギュレーターベントを使用しています。これにより、トラップが凝縮水を処理すると同時に、初期の空気も通過させることができます。
自動排気装置は、凝縮水面より上の蒸気領域に設置された、レギュレーター式スチームトラップと同様のバランス圧力ブラダーアセンブリを使用しています。
最初に空気が放出されると、通常の運転中に空気やその他の非凝縮性ガスが蓄積されるまで閉じられたままになり、空気／蒸気混合物の温度を下げることによって開かれる。
レギュレーターベントは、冷間始動時の結露能力を大幅に向上させるという付加的な利点も提供します。
従来、システム内でウォーターハンマーが発生すると、レギュレーターのベント部分に弱点がありました。ウォーターハンマーが激しい場合は、ボールが破損することさえありました。しかし、最新のフロートトラップでは、ベントはコンパクトで非常に丈夫なオールステンレス製のカプセルになっており、ボール部分には最新の溶接技術が用いられているため、フロート全体がウォーターハンマー発生時にも非常に丈夫で信頼性の高いものとなっています。
ある意味では、フロート式サーモスタットトラップは、理想的なスチームトラップに最も近いと言えるでしょう。蒸気圧がどのように変化しても、凝縮水が生成されるとすぐに排出されます。
フロート式サーモスタット式スチームトラップの利点
このトラップは、蒸気温度で凝縮水を連続的に排出します。そのため、加熱表面積の熱伝達率が高い用途に最適です。
大量の凝縮水負荷にも少量の凝縮水負荷にも同様に適切に対応し、圧力や流量の広範囲かつ予期せぬ変動にも影響を受けません。
自動通気装置が設置されている限り、トラップは自由に空気を排出できる。
そのサイズにしては、並外れた能力だ。
蒸気ロック解除弁付きのバージョンは、ウォーターハンマーに耐性のあるあらゆる蒸気ロックに完全に適した唯一のトラップです。
フロート式サーモスタット式スチームトラップの欠点
フロート式トラップは、逆さバケット式トラップほど脆弱ではないものの、激しい位相変化によって損傷を受ける可能性があり、露出した場所に設置する場合は、本体を断熱するか、小型の二次調整式排水トラップを追加する必要があります。
すべての機械式トラップと同様に、可変圧力範囲で動作させるには、全く異なる内部構造が必要です。より高い差圧で動作するように設計されたトラップは、フロートの浮力とのバランスを取るために、オリフィスが小さくなっています。トラップが想定よりも高い差圧にさらされると、トラップは閉じて凝縮水が通過しなくなります。
（i）樽が垂れ下がり、バルブが弁座から外れます。凝縮水がバケツの底の下に流れ込み、バケツを満たし、出口から排出されます。
（ii）蒸気の到来により樽が浮き上がり、樽が上昇して出口が閉じる。
（iii）バケツ内の蒸気が凝縮するか、通気孔を通ってトラップ本体の上部まで泡立つまで、トラップは閉じたままです。その後、バケツが沈み、バルブの大部分がシートから外れます。溜まった凝縮水が排出され、サイクルが継続します。
（ii）では、起動時にトラップに到達した空気がバケットの浮力となり、バルブを閉じます。バケットベントは、空気をトラップ上部に逃がし、最終的にバルブシートの大部分から排出するために重要です。小さな穴と小さな圧力差のため、トラップからの空気排出は比較的遅くなります。同時に、空気が排出された後、トラップが機能するためには、一定量の蒸気を通過させる（つまり無駄にする）必要があります。トラップの外側に並列ベントを設置すると、起動時間が短縮されます。
逆さバケット型蒸気トラップは、高圧に耐えるように設計されている。
まるで浮遊式のサーモスタット式蒸気餌のようなもので、ウォーターハンマー現象に非常に強い耐性があります。
過熱蒸気配管に使用でき、溝に逆止弁を追加することで取り付け可能です。
故障モードによっては開放状態になる場合もあるため、タービン排水など、この機能が必要な用途ではより安全です。
逆さバケット式スチームトラップの欠点
バケツ上部の開口部が小さいため、このトラップは空気を非常にゆっくりとしか排出できません。開口部を大きくすると、通常の運転時に蒸気が急速に通過してしまうため、開口部を拡大することはできません。
トラップ本体には、バケツの縁を密閉するのに十分な量の水が入っている必要があります。トラップの水封が失われると、蒸気が出口バルブから無駄に漏れてしまいます。これは、蒸気圧が急激に低下し、トラップ本体内の凝縮水の一部が「フラッシュ」して蒸気になるような状況でよく発生します。バレルは浮力を失って沈み、新鮮な蒸気が排水孔から漏れ出します。十分な量の凝縮水がスチームトラップに到達して初めて、再び水封が確立され、蒸気の無駄を防ぐことができます。
プラント内の圧力変動が予想される用途で逆さバケットトラップを使用する場合は、トラップの手前の入口ラインに逆止弁を設置する必要があります。蒸気と水は指示された方向に自由に流れますが、逆止弁が弁座に押し付けられているため、逆流は不可能です。
過熱蒸気の高温により、逆さバケットトラップの水封が失われることがあります。このような場合、トラップの手前に逆止弁を設置することが不可欠です。逆止弁が標準装備されている逆さバケットトラップはごくわずかです。
逆さバケットトラップを氷点下に近い温度に放置すると、相変化によって損傷を受ける可能性があります。様々な種類の機械式トラップと同様に、過酷な環境条件でなければ、適切な断熱材を使用すればこの欠点を克服できます。想定される環境条件が氷点下を大きく下回る場合は、その役割を果たすために慎重に検討すべき強力なトラップが数多く存在します。主排水管の場合は、熱力学的トラップが第一の選択肢となります。
フロート式トラップと同様に、逆さバケット式トラップの開口部は最大圧力差に対応するように設計されています。トラップに想定以上の圧力差がかかると、トラップは閉じて凝縮水が通過しなくなります。幅広い圧力範囲に対応できるよう、様々な開口部サイズをご用意しています。
投稿日時：2023年9月1日
