(57)【要約】【課題】  閉止時、高温流体を確実に遮断することが可能であり、高温流体に適した高温用弁を提供する。【解決手段】  開閉時、弁体１４が弁棒１３の軸心２２の方向に移動して弁座１２に当接離間する高温用弁であって、弁座１２は円錐状に傾斜して形成され、弁体１４は、半球面状に形成され、閉止時に弁座１２の傾斜面に全周にわたり線接触し、弁体１４を開閉するエアシリンダが備えられ、弁体１４の半球面と弁座１２の傾斜面とに耐熱耐摩耗材料からなるシール部１２ａ，１４ａが形成され、閉止時の熱膨張による弁体１４の軸心２２の方向Ｃへの変動がエアシリンダによって吸収される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉時、弁体が弁棒軸心方向に移動して弁座に当接離間する高温用弁であって、
上記弁座は円錐状に傾斜して形成され、
上記弁体は、球面状に形成され、閉止時に弁座の傾斜面に全周にわたり線接触し、
弁体を弁棒軸心方向に移動させて開閉する弁開閉手段と、閉止時に熱膨張による弁体の弁棒軸心方向への変動を吸収する変動吸収手段とが備えられていることを特徴とする高温用弁。
【請求項２】
弁体の球面と弁座の傾斜面とにそれぞれ、耐熱耐摩耗材料からなるシール部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の高温用弁。
【請求項３】
開閉時、弁体が弁棒軸心方向に移動して弁座に当接離間する高温用弁であって、
上記弁座は開口部の径が弁体の閉方向ほど次第に縮小する形状に形成され、
上記弁体は、球面状に形成され、閉止時に弁座に全周にわたり線接触し、
弁体と弁座とが接触する部分にそれぞれ、耐熱耐摩耗材料からなるシール部が形成され、
上記弁体のシール部は、弁座に当接しない球面状の先端部を除いた部分に形成されていることを特徴とする高温用弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高温ガス等の高温流体を遮断する場合などに用いられる高温用弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁の形式の一例として、例えば、図７に示すように、弁箱５１内に形成された円形の弁座５２に円板状の弁体５３を垂直に押し付ける構造を有するグローブ弁５４がある（例えば、特許文献１参照）。このようなグローブ弁５４を高温流体用に用いた場合、閉止時、熱膨張の差などによって弁体５３と弁座５２との間に隙間が発生し、高温流体を確実に遮断することができないといった問題があった。
【０００３】
また、弁座と弁体の形状として、例えば、図８に示すように、弁座５７をテーパ状に形成し、弁体５８に半球状の締切部５９を形成したバルブ６０がある。
これによると、弁体５８の締切部５９の半球状の面が弁座５７の内周縁に密接し、良好なシール性を発揮する。
【０００４】
しかしながら図８に示したバルブ６０では、閉止時、弁体５８の締切部５９は弁座５７の内周縁のエッジ５７ａに当接しているため、高温流体の熱によって弁座５７が径方向へ膨張Ａ又は収縮Ｂした際、上記エッジ５７ａが上記締切部５９の表面に対して径方向で摺動し、上記締切部５９の表面に傷をつけるといった問題があり、このような傷から高温流体が漏れてシール性が低下する恐れがある。
【特許文献１】実開平６−３２８６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、閉止時、高温流体を確実に遮断することが可能であり、高温流体に適した高温用弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本第１発明は、開閉時、弁体が弁棒軸心方向に移動して弁座に当接離間する高温用弁であって、
上記弁座は円錐状に傾斜して形成され、
上記弁体は、球面状に形成され、閉止時に弁座の傾斜面に全周にわたり線接触し、
弁体を弁棒軸心方向に移動させて開閉する弁開閉手段と、閉止時に熱膨張による弁体の弁棒軸心方向への変動を吸収する変動吸収手段とが備えられているものである。
【０００７】
これによると、閉止時、弁体の球面部分が弁座の傾斜面に全周にわたり線接触する。この際、弁体の軸心が弁座の軸心（中心）に対して径方向にずれていても、弁体は、弁座の傾斜面に案内されるため、ずれか吸収されて、確実に弁座に線接触する。この状態で、高温流体の熱によって弁座が径方向へ膨張収縮した際、弁座の内外周縁のエッジではなくて傾斜面の部分が弁体の球面部分に対して径方向で摺動するため、弁体の表面が弁座によって傷付けられるのを防止することができる。
【０００８】
また、上記のように、閉止時、熱によって弁座が径方向へ膨張収縮した際、弁体が弁棒軸心方向へ変動するが、この時の弁体の変動は変動吸収手段によって吸収され、これにより、弁体の弁座に対する面圧がほぼ一定に保たれる。このようなことから、閉止時において、高温流体が弁体と弁座との間から漏れるのを防止することができ、高温流体を確実に遮断することができる。
【０００９】
また、本第２発明は、弁体の球面と弁座の傾斜面とにそれぞれ、耐熱耐摩耗材料からなるシール部が形成されているものである。
これによると、シール部を耐熱耐摩耗材料で形成しているため、閉止時、熱によって弁座が径方向へ膨張収縮し、弁座が弁体に対して径方向で摺動しても、弁座と弁体との表面に傷が付くことは防止され、高温流体をより一層確実に遮断することができる。
【００１０】
また、本第３発明は、開閉時、弁体が弁棒軸心方向に移動して弁座に当接離間する高温用弁であって、
上記弁座は開口部の径が弁体の閉方向ほど次第に縮小する形状に形成され、
上記弁体は、球面状に形成され、閉止時に弁座に全周にわたり線接触し、
弁体と弁座とが接触する部分にそれぞれ、耐熱耐摩耗材料からなるシール部が形成され、
上記弁体のシール部は、弁座に当接しない球面状の先端部を除いた部分に形成されているものである。
【００１１】
これによると、高温流体により弁体が高温になった場合、弁体とシール部との熱膨張率が違っていても、シール部に割れが生じることを防止することができる。これにより、閉止時において、高温流体が弁体と弁座との間から漏れるのを防止することができ、高温流体を確実に遮断することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によると、閉止時において、高温流体が弁体と弁座との間から漏れるのを防止することができ、高温流体を確実に遮断することが可能であり、高温流体に適した高温用弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明における実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、１は高温流体（例えば１０００℃以下のガス等）に用いられる高温用弁であり、下記のように構成されている。
【００１４】
弁箱５は、弁箱本体６と、この弁箱本体６の上部に溶接された蓋体７とで構成されている。蓋体７上には、円筒状のボンネット８が溶接され立設されている。上記弁箱５内には、入口部９から出口部１０へ到る流路１１と、弁座１２とが形成されている。尚、入口部９と出口部１０とにはそれぞれ、継手２３を介して、配管２４が接続されている。また、ボンネット８から蓋体７を貫通して弁箱５内に弁棒１３が挿通され、弁棒１３の下端に弁体１４が設けられている。上記弁棒１３の軸心２２は鉛直方向に設定され、開閉時、弁体１４が弁棒１３の軸心２２の方向に上下動して弁座１２に当接離間する。
【００１５】
ボンネット８の上部には、弁棒１３の外周面とボンネット８の内周面との間をシールする複数のグランドパッキン１５が内蔵されている。尚、グランドパッキン１５として、黒鉛系のパッキンを使用している。また、ボンネット８の上端には、グランドパッキン１５を押えるパッキン押え１６がボルト１７，ナット１８を介して取付けられている。上記ボンネット８の外周部には、放熱用のフィン２６が上下複数枚取付けられている。尚、これらフィン２６はグランドパッキン１５と弁箱５との間に配置されている。
【００１６】
また、ボンネット８の上方には、弁体１４を開閉する複動型のエアシリンダ２０（弁開閉手段および変動吸収手段の一例）が複数の支持部材１９を介して設けられている。エアシリンダ２０のピストンロッド２０ａの下端は接続部材２１を介して弁棒１３の上端に接続されている。また、エアシリンダ２０には、作動用空気を給排気する給排気口２９，３０が設けられ、これら給排気口２９，３０に配管３１，３２が接続されている。
【００１７】
上記弁箱５とボンネット８と弁棒１３と弁体１４の材質はそれぞれ、ニッケル−モリブデン系の時効性耐塩酸合金（例えば、アメリカのハイネス・ステライト社のハステロイＸなど）が用いられている。
【００１８】
図４，図５に示すように、上記弁座１２は、開口部２７の径が弁体１４の閉方向（すなわち下方）ほど次第に縮小する円錐状に傾斜して形成されている。また、上記弁体１４は、下部が半球面状に形成されている。弁座１２の傾斜面と弁体１４の半球面状の表面とにはそれぞれ、盛金（すなわち肉盛溶接）によってシール部１２ａ，１４ａが形成されている。尚、これらのシール部１２ａ，１４ａには、耐熱耐摩耗材料の一例であるコバルト−モリブデン−クロム系の材質（例えば、ニッコーシ株式会社のトリバロイＴ−８００など）が用いられている。すなわち、上記弁体１４は、下端部が円錐状に尖った弁体本体部１４ｂと、弁体本体部１４ｂの円錐面１４ｃに施された上記シール部１４ａとによって構成されている。弁体１４のシール部１４ａは、軸心２２を中心として、弁体本体部１４ｂの下端部１４ｄ（球面状の先端部）を除いた円環状に形成されている。図６に示すように、弁体１４を下降して弁座１２の開口部２７を閉止した時、弁体１４のシール部１４ａは、弁座１２の外周縁のエッジと内周縁のエッジとの中間部分で、シール部１２ａに全周にわたり線接触する。尚、弁体本体部１４ｂの下端部１４ｄは、弁体１４を閉じた際、弁座１２に当接しない。
【００１９】
以下、上記構成における作用を説明する。
閉止時、作動用空気を一方の給排気口２９からエアシリンダ２０内へ給気するとともに、他方の給排気口３０から排気することによって、エアシリンダ２０内のピストン（図示せず）が押し下げられ、ピストンロッド２０ａが下向きに突出する。これにより、図６に示すように、弁棒１３を介して弁体１４が下降し、弁体１４の半球面部分が弁座１２の傾斜面に全周にわたり線接触する。この際、弁体１４の軸心２２が弁座１２の軸心３４（中心）に対して径方向にずれていても、弁体１４は、弁座１２の傾斜面に案内されるため、ずれが吸収され、確実に弁座１２に線接触する。
【００２０】
この状態で、高温流体の熱によって弁座１２が径方向へ膨張Ａ又は収縮Ｂした際、弁座１２の内周縁のエッジと外周縁のエッジとの中間部分の傾斜面が弁体１４の半球面部分に対して径方向で摺動するため、弁体１４の表面が弁座１２のエッジによって傷付けられるのを防止することができる。これにより、閉止時において、高温流体が弁体１４と弁座１２との間から漏れるのを防止することができ、高温流体を確実に遮断することができる。
【００２１】
また、コバルト−モリブデン−クロム系の材質からなるシール部１２ａ，１４ａは高温での硬さが高く、耐熱性や耐摩耗性も優れており、これによって、上記のように、閉止時において熱により弁座１２が径方向へ膨張Ａ又は収縮Ｂした際、弁座１２が弁体１４に対して径方向で摺動しても、上記両シール部１２ａ，１４ａ同士が互いに摺動することになるため、弁座１２と弁体１４との表面に傷が付くことは防止され、高温流体をより一層確実に遮断することができる。
【００２２】
また、閉止時、上記のように熱によって弁座１２が径方向へ膨張Ａ又は収縮Ｂした際、弁体１４が弁棒１３と共に軸心２２の方向Ｃ（上下方向）へ変動しても、この変動に応じてエアシリンダ２０のピストンロッド２０ａとエアシリンダ２０内のピストン（図示省略）とが移動し、エアシリンダ２０内の作動用空気が圧縮又は膨張する。これにより、上記弁体１４の変動はエアシリンダ２０によって吸収され、弁体１４の弁座１２に対する面圧がほぼ一定に保たれる。このように、エアシリンダ２０は、弁体１４を開閉する弁開閉手段の機能に加えて、閉止時における弁体１４の軸心２２の方向Ｃへの変動を吸収する変動吸収手段としての機能も兼ね備えているため、高温用弁１の小型化やコストダウンを図ることができる。
【００２３】
また、弁体１４のシール部１４ａは弁体本体部１４ｂの下端部１４ｄを除いた円環状に形成されているため、弁体１４が高温になった場合、弁体１４とシール部１４ａとの熱膨張率が違っていても、上記シール部１４ａに割れが生じるのを防止することができる。
【００２４】
また、弁箱５とボンネット８と弁棒１３と弁体１４の材質にニッケル−モリブデン系の時効性耐塩酸合金を用いたため、高温での強度と耐酸化性に優れる。
また、図１に示すように、高温流体による熱は、弁箱５からボンネット８に伝達され、グランドパッキン１５の手前でフィン２６によって放散されるため、グランドパッキン１５が高温になるのを防止することができ、グランドパッキン１５によるシール性が維持される。
【００２５】
上記実施の形態では、耐熱耐摩耗材料の一例としてコバルト−モリブデン−クロム（Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ）系の金属を用いたが、これに限定されることはなく、例えば、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＳＵＳ６３０（Ｃｒ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｎｂ系）、ＳＵＨ６６０等を用いてもよい。さらに、上記の材料以外に、下記の表１に示した材料を用いてもよい。また、シール部１２ａ，１４ａを盛金（肉盛溶接）によって形成しているが、シール部１２ａ，１４ａを形成する際の施工方法は上記盛金に限定されることはなく、例えば、耐熱耐摩耗材料の種類に応じて、溶射或いは焼結及び接合によって形成してもよい。
【００２６】
【表１】
2005321060.tif 000003
上記各実施の形態では、弁体１４の下部を半球面状に形成しているが、半球面に限定されることはなく、半球面以外の球面の一部であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態における高温用弁の縦断面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】同、高温用弁の弁体と弁棒の図である。
【図４】同、高温用弁の弁体と弁座の図である。
【図５】同、高温用弁の弁体と弁座の図であり、（ａ）は図４におけるＸ−Ｘ矢視図、（ｂ）は図４におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図６】同、高温用弁の弁体と弁座の図であり、閉止状態を示す。
【図７】従来のグローブ弁の図である。
【図８】従来の円錐状の弁座と半球面状の弁体とを有するバルブの図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      高温用弁
１２    弁座
１２ａ  シール部
１４    弁体
１４ａ  シール部
２０    エアシリンダ（弁開閉手段，変動吸収手段）
２２    軸心
２７    開口部
【図１】
2005321060.tif 000004
【図２】
2005321060.tif 000005
【図３】
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【図４】
2005321060.tif 000007
【図５】
2005321060.tif 000008
【図６】
2005321060.tif 000009
【図７】
2005321060.tif 000010
【図８】
2005321060.tif 000011