JPH04213710A - 変位補償シールを有する調節弁 - Google Patents

変位補償シールを有する調節弁

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JPH04213710A
JPH04213710A JP3014196A JP1419691A JPH04213710A JP H04213710 A JPH04213710 A JP H04213710A JP 3014196 A JP3014196 A JP 3014196A JP 1419691 A JP1419691 A JP 1419691A JP H04213710 A JPH04213710 A JP H04213710A
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valve
outlet
valve body
plate
control valve
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JP3014196A
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Kent T Depuydt
ケント・ティー・デプイット
Joseph S Tikalsky
ジョセフ・エス・ティカルスキー
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US Filter Zimpro Inc
Original Assignee
Zimpro Passavant Inc
Zimpro Passavant Environmental Systems Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は摩耗性流体を取り扱うの
に有用な変位補償シール装置を有する調節弁に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】加圧反応炉は、炭素再生
又は廃水スラッジの熱調整等の材料の調整のために、バ
イオマス粉状活性炭スラリの酸化において高温で用いら
れている。反応炉の下部に集積する不活性固体は、適正
なシステム操作のために除去する必要がある。システム
が稼働している間に固体を除去するためには、加熱され
た圧力容器から周囲温度及び周囲圧力状態へと摩耗性の
スラリを制御しかつ間欠的に搬送しなければならない。 反応炉から排出物受槽へのこのスラリの制御された間欠
的な搬送のために圧力調節弁を設けた導管が用いられる
。上述のプロセスは湿式酸化圧力反応炉からの固体除去
のためのブローダウンサイクルとしばしば呼称される。 圧力調節弁を介する湿式酸化反応炉からの固体の除去は
Ｂａｕｅｒによって米国特許第４，１３９，４６１号及
び第４，２１７，２１８号明細書に開示されている。反
応炉からの高温スラリは圧力調節弁を通過する前に低温
の水と混合され、これにより該弁における摩耗を低下さ
せる。
【０００３】Ｂｅｒｒｉｇａｎ他は米国特許第４，７４
９，４９２号明細書において、粗粒、灰分および再生さ
れた粉体状の活性炭からなるブローダウンスラリを湿式
酸化反応炉から弁を介して除去し、次いでその後に粉体
状の活性炭を回収するためにスラリを水で希釈すること
を開示している。
【０００４】湿式酸化反応炉からのスラリを集めるため
の受槽すなわちブローダウンポットはＭｅｉｄｌ他によ
り米国特許第４，６２０，５６３号に開示されている。 スラリは反応炉から圧力調節弁を介してブローダウンポ
ットに入る。
【０００５】反応炉から受槽へ加圧された高温スラリを
通すと、圧力調節弁を通る高い流速の摩耗性の流体が生
じると共に、スラリが大気温度および圧力に達すると大
量の水蒸気すなわちスチームが生ずる。圧力調節弁は、
この圧力調節弁および受槽を接続するパイプの摩耗を最
少限にするために、受槽に接近して設けるのが最善であ
る。受槽は液体状態の水を保有してスラリの移送および
これと並行して起こる水の蒸発を緩和する。スラリが大
気状態に達した時に水蒸気、スチーム及び固形物を受槽
の中に保有するために、圧力調節弁を受槽に堅固に取り
付けるのが最善である。この搬送システムの稼働が間欠
的であるために、圧力容器と受槽との間のパイピング及
び弁が熱により膨張および収縮する。圧力調節弁と受槽
との間の接続部の完全性を維持するため、またパイピン
グおよび機器接続部に過度の応力を与えないために、い
わゆるパイピングの伸縮ループを圧力容器と圧力調節弁
との間に設けシステムの熱膨張を補償および吸収する。 伸縮ループはパイピングの中に幾つかのベンドを設ける
設計となっており、これによりスラリからの固形物が沈
積してループを通る流れを阻害する領域が生ずる。パイ
ピングを直線的に敷設するとこの閉塞の問題を解決する
のに役立つが、パイピングの柔軟性を低下させると共に
、熱膨張によりパイピングおよび機器接続部の応力を許
容値を越えた値まで増加させてしまう。
【０００６】また、圧力調節弁は７，５８４ＫＰａ（１
１００ｐｓｉｇ）までの内部圧力及び２６０°Ｃ（５０
０°Ｆ）までの温度に耐える必要があると共に弁座に衝
突する高速のスラリ粒子にも耐える必要がある。通常の
圧力調節弁の中の減圧したスラリはその摩耗性のために
深刻な摩食の問題を引き起こし、この問題は弁座および
プラグをセラミック等の耐摩食性の材料で形成しても生
ずる。圧力調節弁の中で生じた減圧した高速のスラリは
圧力調節弁の弁体の他の非セラミック部分を摩耗し、こ
れにより弁ユニット全体を頻繁に交換する必要がある。
【０００７】伸縮ループの使用に伴う閉塞の問題及び減
圧した高速の摩耗性のスラリによる摩食の問題を解消す
るために、変位補償外部シールを有する新規な減圧調節
弁を提供するのが本発明の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は変位補償シール
を有する制御弁を構成する。この制御弁はユニークな延
長する弁座を有しており、該弁座は弁座のオリフィスか
らでる摩耗性のスラリの排出物を弁体の外側の適所に再
配置する。制御弁を受槽への開口に取り付けることによ
り、加圧ガスの急速な膨張および液体の気化が弁体自身
の中ではなく受槽の中で起こり、圧力反応炉から来る摩
耗性のスラリによる弁体の内部摩耗を大きく減少する。 制御弁を受槽に設けると、制御弁と反応炉との間のパイ
ピングの直線的な配列により固形物の閉塞の問題を最少
限にするが、必要とされる熱膨張を補償するパイピング
の柔軟性がもたらされない。
【０００９】従って、制御弁と排出物受槽との間の変位
補償シールが提供され、このシールは、反応炉と受槽と
の間のパイピングおよび弁の熱伸縮により生ずる制御弁
の受槽に対する移動を許容すると同時にシールの完全性
を維持する。移動すなわち変位を生ずる短い直線的なパ
イピングの配列は、ブローダウンサイクルの間に固形物
が反応炉と受槽との間の流路を閉塞するのを防止する。
【００１０】本発明の弁及びシール装置は、入口、出口
及びこれらの間の流体通路を有する弁体であって、該弁
体が上記出口と反対側に開口を有する上記弁体と；上記
反対側の開口の中に設けられ且つその中に孔を有するシ
ール手段と；上記弁体の出口に連結されると共にその中
に設けられた孔を介して排出物受槽の中に延在する出口
ノズル部材と；長手方向の孔を有すると共に上記入口と
出口との間の上記流体通路の中に設けられる弁座及び支
持体アセンブリであって、該支持体アセンブリは上記流
体通路から上記出口を通り上記出口ノズル部材の端部を
越えて上記排出物受槽の中へ延在する上記弁座及び支持
体アセンブリと；上記入口と出口との間の上記流体通路
の中に設けられると共に上記弁座に着座して流体通路を
貫流する流体の流れに抗して該流体通路を封止するよう
に上記弁体の出口の方向に可動になされる弁部材であっ
て、該弁部材は上記出口と反対側の上記開口の中の上記
シール手段の上記孔を通り上記弁体を越えて延在する上
記弁体と；上記出口ノズルと上記排出物受槽との間に設
けられ、上記弁体及び上記ノズルの上記受槽に対する相
対的な移動を許容すると共に上記調節弁から上記受槽に
入る流体の漏れを防止するようになされたシール手段と
；から構成される。
【００１１】変位補償シールは、上記出口ノズル部材に
同心円状態でシール（溶接）された中央プレートと；該
中央プレートの上方に設けられた上方プレートおよび該
中央プレートの下方に設けられた下方プレートであって
、該上方プレート及び下方プレートは各々孔を有してお
り、該孔は上記出口ノズル部材よりも大きくかつ該出口
ノズル部材と同心円状になされていて上記ノズル部材及
び上記連結された中央プレートが上記孔の中で運動する
のを許容するようになされ、また上記下方プレートは上
記排出物受槽に封止的に連結（溶接）されている、上記
上方プレート及び下方プレートと；上記上方プレートと
上記中央プレートとの間に設けられた第１のガスケット
及び上記下方プレートと上記中央プレートとの間に設け
られた第２のガスケットから成るシールガスケットであ
って、上記ノズル部材及び連結された中央プレートが上
記上方及び下方のプレートに対して相対的に運動できる
ようになされた上記シールガスケットと；上記下方プレ
ートと上記上方プレートとの間の固定手段であって、上
記上方プレート、第１のガスケット、中央プレート、第
２のガスケット及び上記下方プレートを流体シールかつ
変位補償関係に保持する上記固定手段と；から構成され
る。
【００１２】
【実施例】図１を参照すると、本発明の変位補償外部シ
ールを備えた減圧弁が示されている。この圧力調節弁１
０は反応炉から導管を介して高温の加圧されたブローダ
ウンスラリを受容する。制御弁は、入口開口１６および
出口開口１８と、これら開口の間の流体通路２０とを有
する弁体１４を備えている。弁体は弁出口１８の反対側
の開口２２も備えている。
【００１３】開口２２は、パッキングリング２４及びパ
ッキングリテーナ２６から成るシール手段を有している
。このシール手段は孔２８を有し該孔を通って弁部材が
伸びている。この弁部材は、円錐形状のセラミックチッ
プ３２を有するプラグ３０と、シール手段を通って伸び
るステム３４とを備えており、該ステムは外部制御手段
（図示せず）により提供される流体通路２０内での弁部
材の運動を許容する。
【００１４】弁体の出口１８に連結されているのは出口
ノズル部材３６であって、このノズル部材は出口１８か
ら排出物受槽３８の中へ該受槽の開口４０を通って伸び
ている。受槽には通気口４２も設けられており、該通気
口は大気に開放されていて反応炉のブローダウンの間に
発生したガスを解放する。
【００１５】通路２０の中に設けられているのは、セラ
ミック等の耐摩食性材料で形成される弁座４４と、貫通
する長手方向の孔４８を有する弁座支持アセンブリ４６
である。弁座支持アセンブリは図示のように弁体１４の
中に捩込まれることにより適所に保持されている。同様
に耐摩食性材料から形成される弁座支持アセンブリは更
に弁体から出口１８を通り出口ノズル部材３６の端部を
越えて上記排出物受槽の中に伸びている。減圧した摩耗
性のスラリは、導管１２から通路２０の中へ移動し更に
弁座及び支持アセンブリの長手方向の孔４８を下降して
受槽の中へ伸びている排出オリフィスを介して受槽３８
に入る。
【００１６】弁座支持アセンブリは、高速のスラリを受
槽の中へスプレすることにより、弁体あるいはノズルが
スラリーによって摩食するのを防止する。弁座あるいは
支持アセンブリに対するいかなる摩耗も、その摩耗した
ユニットを取り外して新しいユニットと交換することに
より、容易に修理することができる。制御弁は、この制
御弁と反応炉との間の導管に設けられるブロック弁を閉
じることにより反応炉から遮断することができる。上記
修理は、パッキング及び弁部材を開口２２を通して弁体
から取り外し弁座および支持アセンブリを同じく開口２
２を通して交換することにより行われる。これにより経
費のかかる圧力調節弁全体の交換を行わなくても済む。 弁座支持アセンブリは通路２０の所定部分及び弁座の下
流側の出口ノズル３６の中にぴったりと嵌着している。
【００１７】作用中、圧力制御弁は、弁部材を弁座４４
に閉止接触させてスラリーが弁を通過するのを阻止する
ことにより大部分の時間は閉じた状態に維持される。ブ
ローダウンサイクルの間は、同様に大部分の時間は閉じ
ている上流側のブロック弁が開いてスラリが反応炉から
導管１２へ流れるのを許容する。次ぎに調節弁１０が開
いて図１に示すように弁部材を弁座から離し、これによ
り高温の加圧スラリが受槽３８へ流れるのを許容する。 圧力調節弁は、１乃至２時間のシステム稼働時間毎に１
回起こるブローダウンサイクルの間に、略３０乃至６０
秒開放する。この３０乃至６０秒のブローダウンの最後
に圧力調節弁が閉じて弁部材を弁座４４に着座させ、こ
れにより圧力調節弁を通る流れを停止する。その後程な
くして、上流側のブロック弁も閉じて圧力調節弁を反応
炉から遮断する。通常のいかなる弁作動手段を用いても
圧力調節弁及びブロック弁を開閉することができる。
【００１８】スラリー粒子による閉塞を防止するために
反応炉と圧力調節弁１０との間に直線的な導管を用いる
ことにより、導管および弁が熱膨張して弁及び導管が受
槽と相対的に移動すなわち変位する。この際に変位補償
シールが弁及び受槽の間の確実なシールを維持する。シ
ールは中央プレート５２を備えており、このプレートは
溶接等によって出口ノズル部材３６に対して同心状にシ
ールされる。中央プレートにはまた複数の穴５４が形成
される。中央プレート５２の上方および下方には上方プ
レート５６および下方プレート５８がそれぞれ設けられ
ている。下方プレートは受槽３８に連結されている。こ
れらのプレート５６、５８は各々孔６０を有しており、
これら孔は出口ノズル部材３６と同心円状になされると
共に該出口ノズル部材よりも大きな寸法を有しており、
これによりノズル３６およびこれに連結された中央プレ
ート５２が該孔の中で移動可能になされている。
【００１９】また、第１のシールガスケット６２が上方
プレート５６と中央プレート５２との間に設けられ、更
に第２のシールガスケット６４が中央プレートと下方プ
レート５８との間に設けられている。ねじ付きボルト６
６の形態の固定手段が設けられ、この固定手段は下方プ
レート５８から中央プレート５２の穴５４を通り更に上
方プレートを貫通している。ねじ付きナット６８がプレ
ートおよびガスケットを流体密で変位補償の関係に保持
している。
【００２０】中央プレートの穴５４は十分に大きくてプ
レート５２のボルト６６に対する運動を許容しシールを
適所に保持する。更にロックウエル９２１番等の焼付き
防止かつ高温潤滑型の弁潤滑剤をガスケットに付与して
中央プレート５２をシールアセンブリの中で容易に運動
可能にすると共に、反応炉からのブローダウンサイクル
の間にガス、スチーム、水蒸気およびスラリ粒子が受槽
から散逸するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御弁及び変位補償シールの垂直断面
図である。
【符号の説明】
１０　　調節弁、　　　　１４　　弁体、　　　　１６
　　入口、　　　　１８　　出口、２０　　流体通路、
　　　　２２　　開口、　　　　２４　　パッキンリン
グ、２６　　パッキンリテーナ、２８　　孔、　　　　
３０　　プラグ、３２　　チップ、　　　　３６　　出
口ノズル部材、　　　　３８　　受槽、４４　　弁座、
　　　　４６　　弁座支持アセンブリ、　　　　４８　
　孔、５０オリフィス、　　　　５２　　中央プレート
、　　　　５６　　上方プレート、５８　　下方プレー
ト

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　変位補償外部シールを有する減圧調節
    弁であって、該調節弁及びシール装置が、入口、出口及
    びこれらの間の流体通路を有する弁体であって、該弁体
    が前記出口と反対側に開口を有する前記弁体と；前記反
    対側の開口の中に設けられ且つその中に孔を有するシー
    ル手段と；前記弁体の出口に連結されると共にその中に
    設けられた孔を介して排出物受槽の中に延在する出口ノ
    ズル部材と；長手方向の孔を有すると共に前記入口と出
    口との間の前記流体通路の中に設けられる弁座及び支持
    体アセンブリであって、該支持体アセンブリは前記流体
    通路から前記出口を通り前記出口ノズル部材の端部を越
    えて前記排出物受槽の中へ延在する前記弁座及び支持体
    アセンブリと；前記入口と出口との間の前記流体通路の
    中に設けられると共に前記弁座に着座して流体通路を貫
    流する流体の流れに抗して該流体通路を封止するように
    前記弁体の出口の方向に可動になされる弁部材であって
    、該弁部材は前記出口と反対側の前記開口の中の前記シ
    ール手段の前記孔を通り前記弁体を越えて延在する前記
    弁体と；前記出口ノズルと前記排出物受槽との間に設け
    られ、前記弁体及び前記ノズルの前記受槽に対する相対
    的な移動を許容すると共に前記調節弁から前記受槽に入
    る流体の漏れを防止するようになされたシール手段と；
    を備えて成る減圧調節弁。
  2. 【請求項２】　　請求項１の減圧調節弁において、前記
    出口ノズルと前記排出物受槽との間の前記シール手段が
    、前記出口ノズル部材に同心円状態でシールされた中央
    プレートと；前記中央プレートの上方に設けられた上方
    プレートおよび前記中央プレートの下方に設けられた下
    方プレートであって、該上方プレート及び下方プレート
    は各々孔を有しており、該孔は前記出口ノズル部材より
    も大きくかつ該出口ノズル部材と同心円状になされてい
    て前記ノズル部材及び前記連結された中央プレートが前
    記孔の中で運動するのを許容するようになされ、また前
    記下方プレートは前記排出物受槽に封止的に連結されて
    いる、前記上方プレート及び下方プレートと；前記上方
    プレートと前記中央プレートとの間に設けられた第１の
    ガスケット及び前記下方プレートと前記中央プレートと
    の間に設けられた第２のガスケットから成るシールガス
    ケットであって、前記ノズル部材及び連結された中央プ
    レートが前記上方及び下方のプレートに対して相対的に
    運動できるようになされた前記シールガスケットと；前
    記下方プレートと前記上方プレートとの間の固定手段で
    あって、前記上方プレート、第１のガスケット、中央プ
    レート、第２のガスケット及び前記下方プレートを流体
    シールかつ変位補償関係に保持する前記固定手段と；を
    備えることを特徴とする減圧調節弁。
  3. 【請求項３】　　請求項２の減圧調節弁において、前記
    同心円状態でシールされた中央プレートは複数の孔を有
    しており；前記固定手段も同様の複数のねじ付きボルト
    を有しており、これらボルトは前記下方プレートから前
    記中央プレートの前記孔を通って伸びて前記上方プレー
    トに連結されて、前記中央プレート、前記出口ノズル及
    び前記排出物受槽の間のシールを維持するようになされ
    た；ことを特徴とする減圧調節弁。
  4. 【請求項４】　　請求項１の減圧調節弁において、前記
    弁座及び支持アセンブリは耐摩耗性の材料から形成され
    ることを特徴とする減圧調節弁。
  5. 【請求項５】　　請求項１の減圧調節弁において、前記
    弁部材は前記弁座に圧接してシールするようになされた
    プラグと、該プラグに連結されたステムとを備えており
    、該ステムは、前記弁体の出口と反対側の開口の中のシ
    ール手段の前記孔を通って伸びることを特徴とする減圧
    調節弁。
  6. 【請求項６】　　請求項５の減圧調節弁において、前記
    プラグは前記弁座に圧接してシールするようになされた
    耐摩耗材料製の円錐形のチップを有することを特徴とす
    る減圧調節弁。
  7. 【請求項７】　　請求項１の減圧調節弁において、前記
    反対側の開口の中の前記シール手段が、複数のパッキン
    リングと、貫流する流体の流れに抗して前記反対側の開
    口をシールするためのパッキンリテーナとを備えること
    を特徴とする減圧調節弁。
JP3014196A 1990-02-05 1991-02-05 変位補償シールを有する調節弁 Withdrawn JPH04213710A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/475,586 US5011114A (en) 1990-02-05 1990-02-05 Control valve with displacement-compensating seal
US475586 1990-02-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04213710A true JPH04213710A (ja) 1992-08-04

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ID=23888248

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3014196A Withdrawn JPH04213710A (ja) 1990-02-05 1991-02-05 変位補償シールを有する調節弁

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