JPS6346771Y2 - - 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
の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
板と弁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、このバタフライ弁においては、弁を
全閉にした状態すなわち弁板をガス流に対して直
角に支持した状態で、弁板には最大の応力が作用
する。ここで弁体がセラミツクスでできているの
で、高温高圧のガス流に耐えられる強度を有する
ようにするためには、弁板の厚さを金属製の弁体
に比べてかなり厚くする必要がある。しかし、弁
板が厚くなると、弁を全開にした状態すなわち弁
板をガス流に対して平行に支持した状態で、ガス
流の圧力損失が無視できないほど大きくなる。し
かも、従来一般的な弁体においては、弁板の外周
の対称な二箇所から弁軸が外方に突出し、この弁
軸に由来するガス流の圧力損失もかなり大きいも
のであつた。

したがつて、本考案の目的は、弁を全閉にした
際にもセラミツクス製弁体はガス流の圧力に耐え
られる強度を有し、かつ、弁を全開にした際、ガ
ス流の圧力損失ができるだけ少なくなるようにし
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なるバタフラ
イ弁において、前記弁体は弁板と弁軸から成り、
弁軸は弁板の外周の一箇所から外方に突出し、弁
軸の軸線に沿つた弁板の厚さは弁軸の取付け部か
ら遠ざかるにしたがつて薄くなるように形成され
ていることを特徴とする高温用のバタフライ弁で
ある。

したがつて、ガス流の圧力によつて弁板にかか
る応力が最も大きい弁軸の取付け部において弁板
が厚く形成され、弁板にかかる応力が最も小さい
弁板の先端部において弁板が薄く形成されている
ので、弁の全開時には、ガス流の圧力損失をでき
るだけ少なくすると共に、弁の全閉時にも、必要
とされる強度が保持されることになる。さらに弁
軸は弁板の一箇所に取付ければよいので、弁軸に
起因するガス流の圧力損失も大幅に低減される。

また従来の弁板は弁軸方向のみならず、弁軸に
直交する方向においてもほぼ等厚の円盤形状をな
しているため、弁の全開時に、ガス流のはがれ現
象が生じ、予想以上に大きな圧力損失が生じてい
る。そこ本考案においては、弁板の弁軸に直交す
る断面形状は、一端が丸められた紡錘形となるよ
うに形成されていることが好ましい。このように
すれば、弁板の断面形状は全体としていわゆる流
線形をなすので、弁を全開にする状態、すなわち
弁板をガス流と平行にする際に、ガス流の上流側
に紡錘形断面形状の丸められた端部を位置せしめ
ることにより、弁板のまわりを通過するガス流に
渦や淀みができにくく、ガス流の圧力損失をさら
に低減できることとなる。

なお、弁板の断面形状は必ずしも厳密な流線形
をなす必要はなく、流線形に近い形状であれば充
分な効果が発揮される。

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。したがつてこの弁体２は両者を
接着やビス止めなどにより接続されている場合に
比べて製作が容易であり、かつ、接続部位への応
力集中も少ない。

また、ケーシング３は開口端縁にフランジ４，
４を有する金属カバー５と、この金属カバー５の
内側に二層に張られた耐火材６ａ，６ｂからなる
断熱層６とからなつており、内部に流体流路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８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。このブツシユ１１は
弁軸２ｂを軸孔１０内の所定位置に保持するとと
もに、高温のガス流からの輻射熱が継手１９の方
に放出されることをも遮断している。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１４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は一端を金属カバー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。さらにリング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の側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、本考案において弁体２の弁板２ａは、
第３図に示すように、正面から見てほぼ円盤状を
なし、外周の一箇所から弁軸２ｂが突設されてい
る。そして、第４図に示すように、弁板２ａは側
方から見ると弁軸２ｂの軸線に沿つて弁軸２ｂの
取付け部から遠ざかるにしたがつて薄くなるよう
に形成されている。さらに、第５図ないし第７図
に示すように、弁板２ａの弁軸２ｂに直交する断
面形状は、一端２ｃが丸められた紡錘形となるよ
うに形成されている。すなわち、弁板２ａの断面
形状は、いわゆる流線形またはそれに近い形状を
なしている。

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。

そして、本考案においては、第４図に示すよう
に、弁軸２ｂの軸線に沿つた弁板２ａの厚さが弁
軸２ｂの取付け部から遠ざかるにしたがつて薄く
形成されているので、弁の全閉時においてもガス
流の圧力に充分耐えられる強度が保持されると共
に、弁の全開時にはガス流の圧力損失は少なくな
るようにされている。さらに、弁軸２ｂが弁板２
ａの外周の一箇所に取付けられ、弁板２ａを片持
ち的に支持するようにしているので、弁軸２ｂに
よるガス流の圧力損失も少なくなつている。その
うえ、弁を全開にして弁軸２ａをガス流に対して
平行にした際、その丸められた一端２ｃがガス流
の上流側を向くように位置せしめることにより、
弁板２ａのガス流に沿つた断面形状がほぼ流線形
をなしているので、ガス流の圧力損失はさらに少
なくなつている。

これらの結果として、ガス流の圧力損失は、ほ
ぼ等厚の円盤形状をなす弁板の場合に比べて数分
の１に減少させることができる。

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１
４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２６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２６、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２
２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。

以上説明したように、本考案によれば、弁軸は
弁板の外周の一箇所から外方に突出し、弁軸の軸
線に沿つた弁板の厚さは弁軸の取付け部から遠ざ
かるにしたがつて薄くなるように形成されている
ので、弁の全閉時にもガス流の圧力に耐えること
ができ、弁の全開時にもガス流の圧力損失をでき
るだけ少なくすることができ、もつてセラミツク
ス製弁体を有するバタフライ弁の性能をさらに向
上させることができる。

【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、
第３図は同実施例で用いられる弁体を取出して示
す正面図、第４図は同弁体の側面図、第５図は第
３図における−線に沿つた断面図、第６図は
第３図における−線に沿つた断面図、第７図
は第３図における−線に沿つた断面図であ
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、７は流体流路
である。

Claims (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バタフライ弁におい
   て、前記弁体は弁板と弁軸から成り、弁軸は弁板
   の外周の一箇所から外方に突出し、弁軸の軸線に
   沿つた弁板の厚さは弁軸の取付け部から遠ざかる
   にしたがつて薄くなるように形成されていること
   を特徴とする高温用のバタフライ弁。