JPH0743555Y2 - 高温用スライド弁の弁体構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は流動式化学触媒などの流量を制御するために用
いられる高温用スライド弁の弁体構造に関する。

従来の技術 従来、石油精製施設などにおいては流動式化学触媒など
のように粉粒体を含んだ高温流体を流通させる流路の途
中に高温用スライド弁が用いられている。従来の高温用
スライド弁は高温流体の流通方向に対して直交する方向
に出退する弁体を有しており、流体に対する耐摩耗性を
確保するために、弁箱の内周面および弁体の外周面に耐
摩耗ライニングを施していた。

考案が解決しようとする課題 しかし、弁体の先端部においては流体が弁体の表面に沿
った方向に流れるので、弁体の先端部における上流側の
平面および先端面の摩耗が甚だしいものとなり、流体に
対する制御精度が短期間のうちに損なわれる問題があっ
た。特に流体として流動式化学触媒のような高温の流体
を扱う場合には摩耗が激しいものとなる一方で厳しい制
御精度を要求されるので、メンテナンスを頻繁に行わな
ければならない問題があった。このため、高温において
も耐摩耗性に優れたセラミック板を弁体に取り付けるこ
とが考えられるが、セラミック板はその特性により脆く
て熱膨張係数が小さく、一方強度部材となる金属材は熱
膨張係数が大きいので両者の熱膨張差によってセラミッ
ク板が破損する問題があった。つまり、熱間状態におい
てはセラミック板間に間隙が生じ、この間隙に流入した
粉粒体が冷間状態における金属材の収縮を阻害すること
によってセラミック板に応力が作用し、セラミック板が
破損する問題があった。

本考案は上記課題を解決するもので、熱伸縮によるセラ
ミック板の破損を防止することができる高温用スライド
弁の弁体構造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 上記課題を解決するために本考案は、粉粒体を含む高温
の被制御流体を制御する高温用スライド弁の弁体におい
て、弁体の金属製基板上に複数のセラミック板を相互に
隣接して、かつ裏面に形成した突起部を金属製基板に設
けた孔部に挿入して配置し、突起部の先端に形成した鍔
部に係合してセラミック板を抜け止する金属製保持部材
を孔部の内周面に固定して設け、隣接するセラミック板
の相対向する側面を平行な傾斜面に形成するとともに、
双方の側面の間に適当間隙を形成し、隣接するセラミッ
ク板のうちで側面が他方のセラミック板の側面より上方
に位置する一方のセラミック板の突起部における鍔部と
金属製基板の表面との距離を、他方のセラミック板の突
起部における鍔部と金属製基板の表面との距離より長く
形成した構成としたものである。

作用 上記した構成により、弁体の表面はセラミック板によっ
て被制御流体に対する耐摩耗性が確保される。そして、
被制御流体が流通する熱間状態において、隣接するセラ
ミック板は金属製基板が厚さ方向へ熱膨張することによ
って上下方向に相対的に接近し、間隙を縮小する。つま
り、金属製基板が厚さ方向に熱膨張することにより、セ
ラミック板の鍔部と金属製基板の表面との間に相当する
金属製基板の熱膨張量に応じて、セラミック板の突起部
の鍔部が金属製基板の表面から遠ざけられる。このと
き、隣接するセラミック板のうちで側面が他方のセラミ
ック板の側面より上方に位置する一方のセラミック板の
突起部における鍔部と金属製基板の表面との距離が、他
方のセラミック板の突起部における鍔部と金属製基板の
表面との距離より長く形成されているので、双方の距離
差に応じた金属製基板の熱膨張差によって、上方に位置
する一方のセラミック板の鍔部が他方のセラミック板の
鍔部に較べて金属製基板の表面からより遠くに離間し、
双方のセラミック板が上下方向において相対的に接近し
て間隙が縮小する。

一方、金属製基板が表面に沿う方向にも熱膨張すること
により、隣接する孔部間の距離とセラミックス−金属の
熱膨張率の差とに応じて隣接するセラミック板の間の距
離が拡大する。したがって、熱膨張差に応じて各部の寸
法が設定することにより縮小量と拡大量を同量に制御す
ることが可能である。

このため、熱間状態において各セラミック板の間の間隙
に被制御流体中の粉粒体が流入しても、冷間状態におい
ても各セラミック板の間の間隙が変わらないので、金属
製基板の熱収縮によるセラミック板の損傷が防止され
る。

実施例 以下本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。第１
図において、被制御流体１は粉粒体を含んだ高温流体で
あり、弁箱２は被制御流体１の流路を形成している。ま
た、弁箱２の内部には弁座３が形成されており、弁座３
にて形成される流路（ポート）を開閉する弁体４が弁座
３の下流側に位置して配置されている。この弁体４は弁
体４の両側に位置して弁箱２に設けたガイド５に両側部
を摺動自在に支持されており、弁体４はガイド５に案内
されて弁座３の流路を横断する方向に出退して被制御流
体１の流量を制御する。そして、弁座３と弁体４の間を
シールするシートリング６が弁座３にボルトで固定され
ており、シートリング６は弁体４に対して摺接してい
る。また、弁箱２には弁体４を挿入するための開口部が
形成されており、この開口部を閉塞する弁箱蓋７が弁箱
２にボルトで固定して設けられている。さらに、弁箱蓋
７と弁箱２の間にはシールバンド８が介装されており、
シールバンド８は弁箱蓋７と弁箱２の間隙をシールして
いる。そして、弁箱蓋７を貫通して弁箱２の内部に挿入
された弁棒９が弁体４の基端部に連結されており、弁棒
９は弁箱蓋７に摺動自在に支持されている。また、弁棒
９と弁箱蓋７の間隙はブッシュ10およびグランドパッキ
ン11でシールされている。さらに、弁箱２の内面にはス
テンレス材で形成されて六角形の網目状をなすヘクスチ
ール12が溶接固定されており、ヘクスチール12の網目に
は耐摩耗性のライニング材13が充填されている。

そして、第２図〜第３図に示すように、弁体４の先端部
は耐摩耗性を有する複数のセラミック板14で覆われてお
り、セラミック板14はチッ化ケイ素などで形成されてい
る。また、弁体４のセラミック板14に覆われていない上
流側の平面と先端面と下流側の平面の先端側の一部には
ヘクスチール12が溶接固定されており、ヘクスチール12
の網目には耐摩耗性のライニング材13が充填されてい
る。そして、各セラミック板14は弁体４に溶接固定され
た耐熱金属製のベースプレート15に対して固定されてお
り、以下にその取り付け構造の詳細を説明する。

セラミック板14は相互に隣接してベースプレート15の表
面にＬの距離をおいて配置されており、セラミック板14
の裏面に形成した突起部16がベースプレート15に設けた
孔部17に挿入されている。そして、突起部16の先端には
鍔部18が形成されており、鍔部18に係合してセラミック
板14を抜け止する二つ割りの筒状をなす金属製保持部材
19が孔部17の内周面に溶接固定されている。尚、金属製
保持部材19はベースプレート15に対して螺着しても良
い。

そして、隣接するセラミック板14a,14bは相対向する側
面20a,20bを平行な傾斜面に形成されており、双方の側
面20a,20bの間には適当間隙Ｄが形成されている。ま
た、隣接するセラミック板14a,14bのうちで側面20aが他
方のセラミック板14bの側面20bより上方に位置する一方
のセラミック板14aの突起部16における鍔部18とベース
プレート15の表面との距離Ａは、他方のセラミック板14
bの突起部16における鍔部18とベースプレート15の表面
との距離Ｂより長く形成されている。尚、距離A,B,D,L
および側面20a,20bの傾斜角度Θはセラミック板14およ
びベースプレート15の熱膨張率を考慮して決定される。

以下、上記構成における作用について説明する。弁棒９
の操作によって弁体４は出退し、弁座３における流路が
拡縮されて被制御流体１の流量が制御される。このと
き、弁箱２の内部における被制御流体１の流れは、弁体
４の近傍において弁体４の表面に沿った流れとなる。こ
のため、被制御流体１に含まれる粉粒体が弁体４の表面
に擦り付けられて弁体４の表面が摩耗し、特に弁体４の
先端部において摩耗作用が強く働く。しかし、弁体４の
先端部はセラミック板14によって被制御流体１に対する
耐摩耗性が確保されるので、弁体４の先端部における摩
耗の抑制によって弁体４の延命化が図られ、被制御流体
１に対する制御精度が長期間にわたって維持される。

そして、高温での使用時にセラミック板14a,14bとベー
スプレート15の間に熱膨張差が生じても、セラミック板
14a,14bどうしの間の間隙Ｄはほとんど変化せず、被制
御流体１が流通しない不使用時におけるセラミック板14
a,14bの間の間隙Ｄに等しい。つまり、ベースプレート1
5が厚さ方向に熱膨張することにより、セラミック板14
a,14bの鍔部18とベースプレート15の表面Ｃとの間に相
当するベースプレート15の熱膨張量に応じて、セラミッ
ク板14a,14bの突起部16の鍔部18がベースプレート15の
表面Ｃから遠ざかる。

このとき、ベースプレート15の表面Ｃを基準位置とする
と、一方のセラミック板14aの突起部16における鍔部18
とベースプレート15の表面Ｃとの距離Ａが、他方のセラ
ミック板14bの突起部16における鍔部18とベースプレー
ト15の表面Ｃとの距離Ｂより長く形成されているので、
双方の距離差Ａ−Ｂに応じたベースプレート15の熱膨張
差によって、上方に位置する一方のセラミック板14aの
鍔部18が他方のセラミック板14bの鍔部18に較べてベー
スプレート15の表面Ｃからより遠くに離間し、双方のセ
ラミック板14a,14bが上下方向において相対的に接近し
て間隙Ｄが縮小する。一方、一方、ベースプレート15が
表面に沿う方向にも熱膨張することにより、隣接する孔
部17の軸間距離とセラミックス−金属の熱膨張率の差と
に応じて隣接するセラミック板14a,14bの間の距離Ｌが
拡大する。この縮小量と拡大量は熱膨張差に応じて各部
の寸法を決定することによりコントローールできるの
で、縮小量と拡大量が同量となるように各部の寸法を決
定する。

このため、熱間状態において各セラミック板14a,14bの
間の間隙Ｄに被制御流体中の粉粒体が流入しても、冷間
状態においても各セラミック板14a,14bの間の間隙Ｄが
熱間状態における値とほぼ等しくなるので、ベースプレ
ート15の熱収縮によるセラミック板14a,14bの損傷が防
止できる。

考案の効果 以上述べたように本考案によれば、隣接するセラミック
板の側面を傾斜面に形成するとともに、隣接するセラミ
ック板のうちで側面が他方のセラミック板の側面より上
方に位置する一方のセラミック板の突起部における鍔部
と金属製基板の表面との距離を、他方のセラミック板の
突起部における鍔部と金属製基板の表面との距離より長
く形成することにより、上方に位置する一方のセラミッ
ク板の鍔部を他方のセラミック板の鍔部に較べて金属製
基板の表面からより遠くに離間させ、双方のセラミック
板を上下方向において相対的に接近させて熱膨張差によ
る間隙の変化を補償することができ、熱間状態において
各セラミック板の間の間隙に被制御流体中の粉粒体が流
入しても、冷間状態においても各セラミック板の間の間
隙を等しく維持して金属製基板の熱収縮によるセラミッ
ク板の損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体斜視図、第２図は
同実施例の弁体の全体斜視図、第３図はベースプレート
に対するセラミック板の取り付け構造を示す概念図であ
る。 １…被制御流体、２…弁箱、３…弁座、４…弁体、12…
ヘクスチール、13…ライニング材、14…セラミック板、
15…ベースプレート、16…突起部、18…鍔部、20a,20b
…傾斜面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】粉粒体を含む高温の被制御流体を制御する
   高温用スライド弁の弁体において、弁体の金属製基板上
   に複数のセラミック板を相互に隣接して、かつ裏面に形
   成した突起部を金属製基板に設けた孔部に挿入して配置
   し、突起部の先端に形成した鍔部に係合してセラミック
   板を抜け止する金属製保持部材を孔部の内周面に固定し
   て設け、隣接するセラミック板の相対向する側面を平行
   な傾斜面に形成するとともに、双方の側面の間に適当間
   隙を形成し、隣接するセラミック板のうちで側面が他方
   のセラミック板の側面より上方に位置する一方のセラミ
   ック板の突起部における鍔部と金属製基板の表面との距
   離を、他方のセラミック板の突起部における鍔部と金属
   製基板の表面との距離より長く形成した高温用スライド
   弁の弁体構造。