JPH0117729Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、セラミツクス製弁体を有する高温用
バタフライ弁に関する。

製鉄用高炉の羽口からは例えば温度1200℃、圧
力3.5Kg／cm²（ゲージ圧）の高温高圧の圧縮空気
が例えば120ｍ／秒という高い流速で吹込まれ、
かつ、こうした羽口が高炉に約20個もとりつけら
れている。そして、かかる高温高圧高流速の空気
の流量を羽口毎にそれぞれ独立に制御する弁が望
まれている。

従来、このような目的のために金属製弁体を有
する弁の採用が試みられたが、弁体の耐熱性が不
足して実用に耐えず、一方金属製弁体を水冷する
ことも試みられたが熱損失が大きくてこれも実用
に耐えなかつた。そこで、本考案者らは、弁体の
弁板と回転軸とをセラミツクスで一体に形成し、
この弁体を耐熱性のケーシング内に収容するよう
にしたバタフライ弁を提案した。このバタフライ
弁は、高温高圧高流速の空気等の流量制御に用い
ても充分な耐熱性および強度が得られる。

ところで、かかるバタフライ弁に用いられる耐
熱性のケーシングとしては、金属ケースの内側に
耐火物からなる断熱層が内張りされたものが一般
的である。そして、断熱層はキヤスタブル耐火物
などからなり、通常は金属ケースの内側に円筒状
に形成された一層のものからなつている。

しかしながら、かかる従来のバタフライ弁のケ
ーシングにおいては、高温ガスが流通し内部が高
温になると熱膨張によつて、断熱層の内周部分に
圧縮応力がかかり、断熱層の外周部分に引張り応
力がかかるため、断熱層に割れ目などが生じやす
い欠点があつた。これを避けるため、断熱層を断
面円弧状の複数の部材を円筒状に組合わせて形成
したものが知られているが、各部材の接合部分い
わゆる目地が流体流路から金属ケースの内周にま
で直線的に連通するため、この部分から熱が金属
ケースに伝わつて金属ケースを損傷したり、高温
ガスが漏れたりする不都合があつた。さらに、一
般に耐火物は、強度が優れたものは断熱性に劣
り、断熱性に優れたものは強度に劣るという傾向
があるが、高温用バタフライ弁のケーシングに適
用される断熱層としては、高温高圧のガス流中に
置かれる弁体をしつかりと支持できる強度と断熱
性の両方が要求される。

したがつて、本考案の目的は、高温高圧の圧縮
ガスの流量制御ができ、ガスのシール性および断
熱性に優れ、かつ、弁体をしつかりと支持できる
強度を有するようにしたバタフライ弁を提供する
ことにある。

本考案の高温用バタフライ弁は、セラミツクス
製弁体がケーシングの流体流路内に回転自在に支
持されており、前記ケーシングは、金属ケース
と、この金属ケースの内側に形成された断熱層と
からなり、さらにこの断熱層は、断熱性に優れた
耐火物からなる外層と、高強度の耐火物からなる
内層とからなつており、前記内層は圧縮強さが３
Kgｆ／mm²以上である分割してある耐火物を組合わ
せたものであり、前記外層は、前記内層を前記金
属ケース内に配置した状態で不定形耐火物を流し
込み施工して形成されたものからなつている。

したがつて、高強度の内層によつて高温高圧の
ガス流中に置かれる弁体にかかる応力をしつかり
と受けることができ、断熱性に優れた外層によつ
て熱を効果的に遮断することができる。また、断
熱層を内層と外層の二層構造にしたので、目地が
流体流路から金属ケース内周に一直線に通ること
を避けることができ、したがつて高温ガスや熱の
シール性にも優れている。

また、外層は内層を金属ケース内に配置し不定
形耐火物を流し込み施工して形成されたものであ
り、内層はあらかじめ分割されているので、熱膨
張による応力や弁体にかかる応力によつて割れ目
を生じたりすることを防止でき、また、外層は円
筒状に一体に形成されるので、高温ガスや熱のシ
ール性をより良好にすることができる。さらに、
内層と外層との密着性を高めることもできる。本
考案の実施に際し、前記外層の不定形耐火物の熱
伝導率を0.5Kcal／ｍ／hr／℃以下とした不定形
耐火物とすることが好ましい。これによつて、ケ
ーシングの外側の温度を水冷を必要としない温度
にまで低下せしめることができる。

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図および第２図に示すように、本考案を実
施したバタフライ弁１は弁体２とこの弁体２を収
容したケーシング３とを有する。弁体２はセラミ
ツクスで一体に形成された弁板２ａと弁軸２ｂと
からなつている。また、ケーシング３は開口端縁
にフランジ４，４を有する金属ケース５と、この
金属ケース５の内側に張られた耐火材からなる断
熱層６とからなつており、内部に流体の流路７が
形成されている。ケーシング３の外周壁から流体
流路７に向けて弁体挿入口８が形成され、この弁
体挿入口８にプラグ９が挿入されている。プラグ
９は軸孔１０を有し、この軸孔１０に弁軸２ｂが
挿通されている。軸孔１０の流体流路７における
開口縁内周にはブツシユ１１が装着されている。
プラグ９は耐火断熱材とからなり、ブツシユ１１
は高強度セラミツクス、例えば炭化珪素、窒化珪
素などからなつている。プラグ９は、外周がやや
先細になつたテーパー状をなし、全体として円錐
台形状をなしている。弁体挿入口８は弁体２の弁
板２ａが挿入できる幅を有し、プラグ９と弁体挿
入口８の内周との間にはセラミツクスフアイバー
等のシール材１２が介在している。プラグ９は図
示せぬアンカーボルトによつて金属製フランジ１
４に取付けられ、さらに金属製フランジ１４はそ
の外周を円筒１５およびリング１７に図示せぬボ
ルトにより締結されている。円筒１５は一端を金
属ケース５に溶接されており、したがつてプラグ
９は金属製フランジ１４および円筒１５を介して
ケーシング３に固定されている。円筒１５の外周
には水冷ジヤケツト１６が形成されている。リン
グ１７には軸筒１８の下端フランジ部が同じく図
示せぬボルトによつて固着されている。弁軸２ｂ
は軸孔１０を通つて金属製フランジ１４の外側に
突出し、継手１９によつて軸２０に連結されてい
る。さらに、軸２０は軸筒１８内に設けられたユ
ニバーサルジヨイント２１を介して軸２２に連結
されている。また、軸筒１８の外周には水冷ジヤ
ケツト２３が形成され、軸筒１８の外側端部には
フレーム２４が設置されている。そして、軸２２
はフレーム２４内に設けられた継手２５を介して
電動モータ２６の駆動軸に連結されている。

そして、本考案においては、ケーシング３の断
熱層６は高強度の耐火物からなる内層６ａと、断
熱性に優れた耐火物からなる外層６ｂとからなつ
ている。内層６ａの材質としては圧縮強さが３Kg
ｆ／mm²以上、特には６Kgｆ／mm²以上のものが好ま
しく、例えば高級シヤモツト質不定形耐火物、高
アルミナ質不定形耐火物が挙げられる。内層６ａ
はこの実施例の場合４個の断面弧状に形成された
プレキヤスト耐火物を円筒状に組合わせて形成さ
れている。また外層６ｂの材質としては熱伝導率
が0.5kcal／ｍ／ｈ／℃以下、特には0.3kcal／
ｍ／ｈ／℃以下のものが好ましく、例えばバーミ
キユライト質不定形耐火物、シヤモツト質不定形
耐火物が挙げられる。外層６ｂは内層６ａを金属
ケース５内に配置し、内層６ａと金属ケース５の
間隔に不定形耐火物を流し込み施工して形成され
ている。

上記の構成において、電動モータ２６を作動さ
せて駆動軸を回転させると、継手２５、軸２２、
ユニバーサルジヨイント２１、軸２０および継手
１９を介して弁軸２ｂが回転し、これによつて流
体流路７内で弁板２ａの角度を変え、流量制御を
行なうことができる。弁体２はセラミツクスで一
体に形成されており、かつ、ケーシング３は内側
に断熱層６が設けられているので、流体流路７内
に高温のガスが流通しても充分に耐熱、断熱性が
保持される。この場合、弁体２には高温ガス流の
圧力がかかり、この圧力は弁軸２ｂを支持するプ
ラグ９を介して断熱層６の内層６ａにかかるが、
本考案においては、内層６ａが高強度の耐火物か
らなるので、弁軸２ｂをしつかりと支持すること
ができる。また、内層６ａは４個に分割されてい
るので、高温下において熱膨張による応力が生じ
ても割れ目などの発生を防ぐことができる。さら
に、内層６ａの外周は円筒状に一体に形成された
外層６ｂによつて囲まれているので、内層６ａの
目地は外層６ｂによつて閉ざされており、したが
つて内層６ａの目地を通つて高温ガスが漏れた
り、熱が外部に流出したりすることも防止され
る。そして、外層６ｂは断熱性に優れた部材から
なるので、充分な断熱性も付与される。因みに、
外径0.52ｍ、内径0.5ｍ、幅射伝熱に関する射出
率0.79の鉄鋼製の金属ケース５の内側に、外径
0.5ｍ、内径0.4ｍ、熱伝導率0.2kcal／ｍ／ｈ／℃
の外層６ｂを設け、その内側に外径0.4ｍ、内径
0.2ｍ、圧縮強さ9.5Kgｆ／mm²、熱伝導率1.0kcal／
ｍ／ｈ／℃の内層６ａを設けてケーシング３を形
成し、流体流路７内に温度1200℃の高温ガスを流
した場合、ケーシング３外表面の温度は理論上
190℃前後になる。このように比較的小型で、し
かも特別な材料を用いず、かつ、水冷等の冷却を
必要とせずに充分な耐熱性、断熱性を保持するこ
とができる。なお、組立に際し、弁体２をケーシ
ング３内に収容するには、弁体２の弁軸２ｂをプ
ラグ９の軸孔１０に挿通し、プラグ９を弁体２と
共に弁体挿入口８内に挿入し、弁板２ａを流体流
路７内に配置する。その場合、プラグ９と弁体挿
入口８との間にはシール材１２を介在させる。次
に、金属製フランジ１４をプラグ９の外側端面に
装着し、アンカーボルトで締付け固定する。そし
て、弁軸２ｂに継手１９を介して軸２０を連結
し、軸２０にユニバーサルジヨイント２１を介し
て軸２２を連結する。次に、リング１７を金属製
フランジ１４とともに円筒１５にボルト締めし、
さらに軸筒１８をリング１７にボルト締めする。
最後に、軸２２を継手２５によつて電動モータ２
６の駆動軸に連結する。また、弁体２をケーシン
グ３内から取出す場合には、継手２５を緩めて軸
筒１８をリング１７から取外し、電動モータ２
６、フレーム２４、軸筒１８を一体に引き抜く。
さらに、取付けボルトを緩めてリング１７を取外
す。この状態で、弁体２、プラグ９、金属製フラ
ンジ１４、継手１９、軸２０、ユニバーサルジヨ
イント２１および軸２２を一体に引き抜くことに
よつて弁体２を取出すことができる。

なお、断熱層６の内層６ａと外層６ｂとはいず
れも分割されて形成されていてもよく、その場合
には内層６ａと外層６ｂとの目地が一致しないよ
うに両者を配置することによつて、高温ガスおよ
び熱のシール性を高めることができる。

以上説明したように、本考案によれば、ケーシ
ングの断熱層が高強度の耐火物からなる内層と断
熱性に優れた耐火物からなる外層とから構成され
ているので、内層によつて弁体にかかる高温ガス
流の圧力をしつかりと受けることができ、かつ、
高温下における熱膨張にも充分耐えられる強度が
付与される。また、外層によつて高温ガスのシー
ル性、熱の遮断性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すバタフライ弁
の正面断面図、第２図は同実施例の側面断面図で
ある。 図中、１はバタフライ弁、２は弁体、２ａは弁
板、２ｂは弁軸、３はケーシング、５は金属ケー
ス、６は断熱層、６ａは内層、６ｂは外層、７は
流体流路である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) セラミツクス製弁体がケーシングの流体流路
   内に回転自在に支持されてなる高温用バタフラ
   イ弁において、前記ケーシングは、金属ケース
   と、この金属ケースの内側に形成された断熱層
   とからなり、更にこの断熱層は、断熱性に優れ
   た耐火物からなる外層と、高強度の耐火物から
   なる内層とからなつており、前記内層は圧縮強
   さが３Kgｆ／mm²以上である分割してある耐火物
   を組合わせたものであり、前記外層は前記内層
   を前記金属ケース内に配置した状態で不定形耐
   火物を流し込み施工して形成されたものである
   高温用バタフライ弁。 (2) 外層の不定形耐火物の熱伝導率が0.5Kcal／
   ｍ／hr／℃以下である請求項１の高温用バタフ
   ライ弁。