JPH1038095A

JPH1038095A - 高温用仕切弁

Info

Publication number: JPH1038095A
Application number: JP19682996A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Babe; 朋樹馬部
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】外筒内に内筒を遊嵌して弁箱を構成し、外筒
と内筒との間に、外筒に対して内筒を保持するリング状
の弾性体を、外筒の内周部と内筒の外周部とに連結して
設けた高温用仕切弁において、バネ部材の熱応力を低減
できるようにする。【解決手段】バネ１０を、外筒２と内筒４との熱膨張
差または収縮差により内筒４が外筒２に対して相対的に
変位する方向に沿って伸縮する形状に構成する。この構
成によれば、バネ１０の伸縮方向が内筒４の変位方向と
同じ方向なので、バネ１０に生じる熱応力が小さくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温の流体に対し
て使用される仕切弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３に示すように、一般的な仕切
弁41は、流体温度および流体の熱伝達率の変化に伴う弁
箱42等の寸法変化を吸収する構造になっておらず、この
ため閉状態で弁座43と弁体44とが噛り付いて作動不良を
起こすことがある。

【０００３】このため、たとえば図４に示したような、
弁体44を上流側と下流側とに二分割し、一方の分割弁体
44ａと他方の分割弁体44ｂとの間にコイルスプリング45
を挿入したものが考えられた。このような構造によれ
ば、流体温度および流体の熱伝達率の変化に伴って弁箱
42等の寸法が変化した場合には、コイルスプリング45が
たわんで両分割弁体44ａ，44ｂ間の間隔が拡縮するた
め、弁箱42等の寸法変化に対応できる。その他種々提案
されている高温用仕切弁も、弁箱の内部の流路付近と外
周部との熱膨張差または収縮差あるいは弁箱の上流側と
下流側との熱膨張差などにより生じる弁箱の歪みを弁体
で吸収する構造になっていた。しかし、図４に示した仕
切弁では、高温におけるコイルスプリング45の最適な材
料が無く、またその他の仕切弁では、弁体がたわんだ状
態での開操作に大きな力を要したり、高温で弁体が塑性
変形してしまうといった問題があった。

【０００４】一方、本発明者らは特願平7-152093号にお
いて、図５に示したような、弁箱42を外筒49と内筒50と
により構成し、外筒49と内筒50との間に、外筒49の内周
部と内筒50の外周部とに連結されるリング状のバネ51を
嵌入し、外筒49と内筒50との間をシールするシール材5
2，53を設けた高温用仕切弁41を提案した。この構成に
よると、流体温度および流体の熱伝達率の変化に伴っ
て、弁箱42の外筒49と内筒50とに熱膨張差または収縮差
が生じたりあるいは弁箱42の上流側と下流側に熱膨張差
または収縮差を生じた場合は、バネ51がたわんで熱膨張
差または収縮差を吸収するため、弁箱42に無理な歪みが
生じることを防止でき、安定した操作性ならびにシール
性を実現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような、外筒49と内筒50との熱膨張差または収縮差を
バネ51で吸収する構造では、内筒50は半径方向および管
路方向に膨張または収縮するため、リング状のバネ51が
吸収すべき変位方向は２方向に及び、バネ部材51の熱応
力が大きくなり、塑性変形などが生じる恐れがある。

【０００６】本発明は上記問題を解決するもので、バネ
部材の熱応力を低減できる高温用仕切弁を提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の高温用仕切弁は、弁箱を、外筒と、この外
筒内に遊嵌されて弁箱流路を有する内筒とにより構成
し、外筒と内筒との間に、外筒に対して内筒を保持する
リング状の弾性体を、外筒の内周部と内筒の外周部とに
連結して設けた高温用仕切弁において、前記弾性体は、
外筒と内筒との熱膨張差または収縮差により内筒が外筒
に対して相対的に変位する方向に沿って伸縮する形状を
なすように構成したものである。

【０００８】具体的には、外筒の内周部と内筒の外周部
とに凸状の弾性体取付部をそれぞれ形成し、各弾性体取
付部に、弾性体の変位方向と平行な座面を形成し、座面
に弾性体端部を接合したものである。

【０００９】あるいは、外筒の内周部と内筒の外周部と
に凸状の弾性体取付部をそれぞれ形成し、各弾性体取付
部に、弾性体の変位方向と交わる方向に沿った座面を形
成し、座面に弾性体端部を接合したものである。

【００１０】上記した構成によれば、熱膨張差または収
縮差により内筒が外筒に対して相対的に変位した時に
は、弾性体が伸縮して熱膨張差または収縮差を吸収す
る。このとき、弾性体の伸縮方向が内筒の変位方向と同
じ方向なので、弾性体に生じる熱応力は従来より低減さ
れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１において、１は弁箱であり、外
筒２と、この外筒２の内部に遊嵌されて弁箱流路３を有
する内筒４とにより構成されている。外筒２の両端取合
部はフランジ５が設けられている。また、外筒２の中央
部には、内部に弁体収納空間６を有する円筒状の弁体収
納部７が設けられている。

【００１２】外筒２の両端面には、外筒２の内周面から
内筒４の両端外周面へ中心に向かって張り出した円板状
の端部壁８が形成されている。また、内筒４の中央部外
周面には、外筒２の内周面へ外側に向かって張り出した
円板状の中間部壁９が一対形成されている。これら両中
間部壁９の間隔は弁体収納空間６の流路方向幅とほぼ同
一に形成されている。

【００１３】外筒２と内筒４との間には、矢印Ａで示し
た方向に沿って伸縮するリング状のバネ10（弾性体の一
例）が一対嵌入されている。矢印Ａで示した方向は、内
筒４と外筒２との間に熱膨張差が生じたり、または内筒
４あるいは外筒２の上流側と下流側に熱膨張差を生じた
場合に、内筒４が外筒２に対して相対的に変位する方向
であり、内筒４上の定点の半径方向の移動と管路方向の
移動との合成により求められる方向である。

【００１４】内筒４の外周面には、矢印Ａの方向と平行
な座面11a を有する外周方へ張り出した第１取付部11が
全周にわたり形成され、外筒２の内周面には、矢印Ａの
方向と平行な座面12a を有する内周方へ張り出した第２
取付部12が全周にわたり形成されていて、各バネ10の内
周部は座面11a に接合した状態で第１取付部11に複数の
皿小ねじ13により連結され、各バネ10の外周部は座面12
a に接合した状態で第２取付部12に複数の皿小ねじ13に
より連結されている。

【００１５】各バネ10と第１取付部11との間、各バネ10
と第２取付部12との間はそれぞれ、第１パッキン14，第
２パッキン15により全周にわたりシールされている。第
１パッキン14と第２パッキン15とは、外筒２と内筒４と
の間をシールするシール材の一例であり、第１パッキン
14は熱伝導率の低い黒鉛系（グラファイト等）のパッキ
ンが使用され、第２パッキン15は熱伝導率の高い金属系
等のパッキンが使用されている。

【００１６】また、外筒２と内筒４との間には、外筒２
の端部内周面と、内筒４の端部外周面と、相対向する端
部壁８とバネ10とに囲まれた第１断熱材収納空間17が全
周にわたり形成されており、さらに、外筒２の中央部内
周面と、内筒４の中央部外周面と、相対向する中間部壁
９とバネ10とに囲まれた第２断熱材収納空間18が全周に
わたり形成されている。これら第１断熱材収納空間17と
第２断熱材収納空間18とにはそれぞれ、第１断熱材19
（グラスウール）と第２断熱材20（グラスウール）とが
収納されている。

【００１７】また、弁箱１の内部には、弁体収納空間６
に挿通された弁棒21を介して、弁体22が設けられてい
る。この弁体22は、内筒４の中央部かつ両中間部壁９間
に設けられた弁座23と弁体収納空間６との間を開閉移動
自在である。また、弁体収納部７の端部には、弁棒21を
弁体22の開閉方向に移動させる駆動装置24が設けられ、
弁棒21は駆動軸25を介して駆動装置24に連動連結されて
いる。

【００１８】以下、上記構成における作用を説明する。
弁箱流路３に高温の流体が流れた際、流体温度および流
体の熱伝達率の変化に伴って、内筒４と外筒２との間に
熱膨張差が生じたり、または内筒４あるいは外筒２の上
流側と下流側に熱膨張差を生じた場合、外筒２に対して
内筒４が相対的に変位するが、その変位はほぼ矢印Ａで
示した方向に起こり、この内筒４の変位はバネ10の収縮
（伸び）によって吸収される。これにより、弁箱１に無
理な歪みが生じることを防止することができ、安定した
シール性と操作性を保つことができる。このときのバネ
10の収縮方向はほぼ所定の方向なので、バネ10に生じる
熱応力を図５に示した従来のバネに生じる熱応力より低
減することができ、バネ10の塑性変形などは生じにく
い。

【００１９】また、第１パッキン14は熱伝導率が低いた
め、内筒４の熱がバネ10に伝わりにくく、さらに、第２
パッキン15は熱伝導率が高いため、バネ10の熱が第２パ
ッキン15を通って外筒２に逃がされる。このことから、
高温の流体が流れても、バネ10の温度は比較的低下し、
さらに、バネ10の周辺には第１断熱材19と第２断熱材20
とが設けられているため、バネ10が直接に高温流体に曝
されることはなく、したがってバネ10の温度を一層低下
させることができる。これにより、バネ10の設計温度を
低くし得るため、材料の選定が容易となり、設計が簡単
になる。

【００２０】また、外筒２と内筒４との間に第１断熱材
19と第２断熱材20とを封入しているため、内筒４に比べ
て外筒２の温度を低下することができる。これにより外
筒２の設計温度も低くし得るため、設計が簡単になる。

【００２１】なお、図２に示したように、内筒４の外周
面に、上記した矢印Ａで示した方向と交わる方向に沿っ
た座面11a を有する外周方へ張り出した第１取付部11を
全周にわたり形成し、外筒２の内周面に、矢印Ａで示し
た方向と交わる方向に沿った座面12a を有する内周方へ
張り出した第２取付部12を全周にわたり形成して、各バ
ネ10の内周部を座面11a に接合した状態で第１取付部11
に連結し、各バネ10の外周部を座面12a に接合した状態
で第２取付部12に連結しても、上記と同じ効果を得るこ
とができる。この場合、バネ10に生じる熱応力は上記し
たものよりさらに小さくなり、バネ10の塑性変形はさら
に生じにくい。

【００２２】また、上記実施形態では駆動装置24（電動
式や油圧駆動式あるいはエア駆動式）を用いて弁体22を
開閉する仕切弁を挙げたが、手動開閉式の仕切弁であっ
てもよい。

【００２３】上記実施形態では第１断熱材19と第２断熱
材20としてグラスウールを挙げたが、これは空気層やキ
ャスタブル耐火材を用いてもよい。上記実施形態では弁
箱１の取合部はフランジ５の形式であるが、突合わせ溶
接形式や差込み溶接形式であってもよい。

【００２４】上記実施形態では２本のバネ10が弁体22を
中心にして前後両側に振り分けられているが、１本のバ
ネ10を前後いずれか片側のみに設けた構成であってもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、流体温度
および流体の熱伝達率の変化に伴って、弁箱の内筒と外
筒とに熱膨張差または収縮差が生じたりあるいは弁箱の
上流側と下流側に熱膨張差を生じた場合でも、弾性体が
収縮して熱膨張差または収縮差を吸収するので、弁箱に
無理な歪みが生じることは防止され、安定したシール性
と操作性を保つことができる。その際、弾性体は収縮す
べく設けた所定の方向に収縮するので、弾性体に生じる
熱応力は従来のものより低減され、弾性体の塑性変形な
どは生じにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における高温用仕切弁の断
面図である。

【図２】本発明の他の実施形態における高温用仕切弁の
断面図である。

【図３】従来の仕切弁の一部断面図である。

【図４】従来の仕切弁であって、弁体を分割したタイプ
の仕切弁の断面図である。

【図５】従来の仕切弁であって、バネにより熱膨張差ま
たは収縮差を吸収するようにしたタイプの仕切弁の断面
図である。

【符号の説明】

１弁箱２外筒３弁箱流路４内筒 10 バネ（弾性体） 11 第１取付部 11a 座面 12 第２取付部 12a 座面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁箱を、外筒と、この外筒内に遊嵌され
て弁箱流路を有する内筒とにより構成し、外筒と内筒と
の間に、外筒に対して内筒を保持するリング状の弾性体
を、外筒の内周部と内筒の外周部とに連結して設けた高
温用仕切弁において、前記弾性体は、外筒と内筒との熱
膨張差または収縮差により内筒が外筒に対して相対的に
変位する方向に沿って伸縮する形状をなすことを特徴と
する高温用仕切弁。
【請求項２】外筒の内周部と内筒の外周部とに凸状の
弾性体取付部をそれぞれ形成し、各弾性体取付部に、弾
性体の変位方向と平行な座面を形成し、座面に弾性体端
部を接合したことを特徴とする請求項１記載の高温用仕
切弁。
【請求項３】外筒の内周部と内筒の外周部とに凸状の
弾性体取付部をそれぞれ形成し、各弾性体取付部に、弾
性体の変位方向と交わる方向に沿った座面を形成し、座
面に弾性体端部を接合したことを特徴とする請求項１記
載の高温用仕切弁。