CN107110379B - 蝶阀 - Google Patents

Abstract

即使在被暴露于高温的流体，而且被置于高辐射环境下的情况下，也能够确保蝶阀的密封性能。蝶阀具有：形成于芯的外周部的阀体侧阀座部；形成于阀箱的阀箱侧阀座部；以及阀体移动机构，其随着阀杆的转动，使阀体沿着流路的延伸方向在阀体侧阀座部和阀箱侧阀座部接触而将流路关闭的阻断位置与阀体侧阀座部和阀箱侧阀座部分离而将流路开放的开放位置之间移动，阀体侧阀座部由不锈钢板与膨胀石墨制的板状体的层叠件形成。

Description

蝶阀

技术领域

本发明涉及对流体的流路进行开闭的蝶阀。

背景技术

在包含核电站的各种工厂中设置有用于流动流体例如空气、氮气或者蒸汽等气体、水等液体的配管。另外，有时在配管中设置对流体的流路进行开闭，对在流路流动的流体的流量进行调整的阀装置。另外，作为阀装置，已知一种蝶阀，具备：具备供流体流动的流路的阀箱；开闭流路的板状的阀体；以及与阀体卡合并使阀体转动的能够转动的阀杆。

另外，作为如上述的蝶阀，已知构成为在阀体转动时阀体的外周部和阀箱不滑动的所谓的无滑动蝶阀。

例如，在专利文献1中记载了以下蝶阀：为了使与阀箱的阀座面卡合的阀体脱离阀座面以及为了使脱离阀箱的阀座面的阀体与阀箱的阀座面卡合，具备运动转换机构，响应作为阀杆的转动轴的预定角度位置的旋转，将转动轴的旋转运动转换成阀体的大致直线的运动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－50401号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1所记载的蝶阀中，在阀体的外周部所形成的与阀箱的阀座面卡合的阀体的阀座面由金属制成。因此，即使为了阻断流体流而使阀箱的阀座面和阀体的阀座面卡合，在高温流体的情况下，存在以下问题，即，产生歪斜，会在两个阀座面之间产生间隙，蝶阀的密封性能会降低。

在此，为了提高蝶阀的密封性能。考虑将阀体的阀座面由橡胶件形成。但是，考虑到在阀体被暴露于高温的流体而且在被置于高辐射环境下的情况下，由橡胶件形成的阀体的阀座面变劣化变形，密封性能会降低。

本发明鉴于上述现有技术的问题点而完成，其目的在于提供一种即使在被暴露于高温的流体而且被置于高辐射环境下的情况下，也能够充分确保密封性能的蝶阀。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的蝶阀具备：具备流路的阀箱；对流路进行开闭的板状的阀体；以及与阀体卡合且使阀体转动的能够转动的阀杆，而且蝶阀具有阀体侧阀座部、阀箱侧阀座部以及阀体移动机构。阀体侧阀座部形成于阀体的外周部。阀箱侧阀座部形成于阀箱。阀体移动机构随着阀杆的转动，使阀体沿着流路的延伸方向在阻断位置与开放位置之间移动，阻断位置为阀体侧阀座部和阀箱侧阀座部接触而将流路关闭的位置，开放位置为阀体侧阀座部和阀箱侧阀座部分离而将流路开放的位置。另外，阀体侧阀座部和阀箱侧阀座部的一方由金属制的板材和膨胀石墨制的板材的层叠件形成。

发明效果

根据本发明，即使在被暴露于高温的流体而且被置于高辐射环境下的情况下，也能够充分确保密封性能。

附图说明

图1是具备本发明的实施方式的蝶阀的核电站的概要图。

图2是表示本发明的实施方式的蝶阀的图。

图3是图2的A－A线剖视图。

图4是说明本发明的实施方式的蝶阀的动作的图，是表示阀体处于开放位置的状态的图。

图5是说明本发明的实施方式的蝶阀的动作的图，是表示阀体转动中的状态的图。

图6是说明本发明的实施方式的蝶阀的动作的图，是表示阀体处于最大开放位置的状态的图。

图7是表示第一变形例的蝶阀的图。

图8是表示第二变形例的蝶阀的图。

图9是表示第三变形例的蝶阀的图。

具体实施方式

参照图1～图6，对本发明的实施方式的蝶阀10进行说明。此外，在各图中，对共通的部件标注相同的符号。

(具备蝶阀的核电站的概要)

首先，参照图1，对作为具备本实施方式的蝶阀10的工厂的一例的核电站1的概要进行说明。图1是具备本实施方式的蝶阀10的核电站1的概要图。

核电站1具有：配置于核反应堆建筑9内的核反应堆收纳容器6；配置于核反应堆建筑9外的紧急用气体处理设备8；以及连接核反应堆收纳容器6和紧急用气体处理设备8的配管7。此外，也可以取代紧急用气体处理设备8，而经由配管7来连接过滤器排气设备和核反应堆收纳容器6。

核反应堆收纳容器6具有核反应堆压力容器5。核反应堆收纳容器6内的流体、例如空气、氮气或蒸汽等气体经由配管7而流入紧急用气体处理设备8内。流入到紧急用气体处理设备8内的流体在被实施了使放射性衰减的各种处理后排放到大气中。

在配管7设有蝶阀10。蝶阀10配置于核反应堆建筑9内。另外，在严重事故时等，在需要对核反应堆收纳容器6内的压力进行减压的情况下，蝶阀10以对流体的流路进行开闭的方式动作，以调整在配管7流动的流体的流量。此外，在此，严重事故时是指脱离了在设计核电站的设备时所考虑到的设计基准事故状态的状态。这是类似于核反应堆收纳容器内(的流体)的温度、核反应堆建筑内的累计辐射量超过设计基准的状态(例如，流体的温度超过300℃、或者累计辐射量超过1MGy的状态持续的状态)。

在蝶阀10连结有使后述的阀体12驱动的驱动部2。驱动部2具有减速器(省略图示)和对该减速器施加操作力的电机(省略图示)，当该电机进行驱动而对减速器施加操作力时，蝶阀10的阀体12进行驱动。

另外，在驱动部2的减速器经由遥控手动操作连结部3而连结有遥控手动操作部4。遥控手动操作部4配置于核反应堆建筑9外。遥控手动操作连结部3由离合器、挠性轴等构成，其将输入到遥控手动操作部4的操作力传递至驱动部2的减速器。因此，当操作员向遥控手动操作部4输入操作力时，所输入的操作力经由遥控手动操作连结部3而传递至驱动部2的减速器，蝶阀10的阀体12驱动。

(蝶阀)

接下来，参照图2及图3，对蝶阀10的详细的结构进行说明。图2是表示本发明的实施方式的蝶阀10的图。另外，图3是图2的A－A线剖视图。

如图2及图3所示，蝶阀10具备阀箱11、阀体12以及阀杆13。

阀箱11是金属制的大致圆筒状的部件，在内部形成有使流体流动的流路14。阀箱11形成为与配管7大致同径。流路14与配管7内的流路(省略图示)连通。在此，在以下的说明中，将流路14的延伸方向称为X方向，将在水平的平面上与X方向正交的方向称为Y方向，将与X方向及Y方向正交的方向称为Z方向。

如图3所示，在阀箱11的内周面形成有朝向阀箱11的轴心突出且形成为大致圆环状的金属制的阀箱侧阀座部15。阀箱侧阀座部15配置于阀箱11的X方向的一端部侧。另外，阀箱侧阀座部15形成为，内径随着从X方向的一端部朝向另一端部而变大。

另外，在阀箱11设有阀体限位件(未图示)，限制阀体12的转动范围，而且限制阀杆13的转动范围。

阀体12对阀箱11内的流路14进行阻断或开放，即进行开闭，调整在配管7内流动的流体的流量。阀体12具有阀体主体16和凸起部17。另外，阀体12被未图示的施力部件向X方向的一方向即图3的箭头B所示的方向(以下，有时称为“B方向”)施力。此外，在本实施方式中，流体的流动的方向为与箭头B所示的方向相反的方向。

阀体主体16形成为大致圆盘状。另外，阀体主体16具有在处于阻断流路14的位置(以下有时称为“阻断位置”)时与X方向正交的一个平面16a和另一个平面16b。

另外，在阀体主体16的外周部呈大致圆环状地形成有阀体侧阀座部18。理念，如图3所示，阀体侧阀座部18形成为，外径随着从X方向的一端部朝向另一端部而变大。阀体侧阀座部18的外径设定为使阀体侧阀座部18与阀箱侧阀座部15无间隙地接触。

阀体侧阀座部18由使膨胀石墨材料的板状体19和不锈钢板20层叠而成的复合构造形成。本实施方式的阀体侧阀座部18通过在金属模具内使准备了多个的膨胀石墨材料的板状体19和不锈钢板20交替层叠并进行压接而形成。此外，阀体侧阀座部18的形成方法不限于此，例如，也可以省略压接工序，只是通过粘接剂将两个板状体19、20粘接。

凸起部17是在Z方向上延伸的大致圆筒状的部件，其形成于阀体主体16的另一个平面16b。凸起部17具有供阀杆13插入的轴孔21。在凸起部17的内周面形成有向外侧下凹而与后述的阀杆13的前进键22卡合的凸轮槽23。另外，在凸起部17的内周面的与凸轮槽23大致对置的位置形成有向内侧突出而与后述的阀杆13的倒退键24卡合的凸轮凸部25。

阀杆13为沿着Z方向延伸，而且能够转动地支撑阀箱11的杆状的部件。阀杆13与驱动部2的减速器连结。阀杆13受从驱动部2的电机对减速器所施加的操作力、向遥控手动操作部4输入而传递至驱动部2的减速器的操作力而进行转动。阀杆13向图3中箭头C所示的方向(以下，有时称为“方向C”)及其相反方向、即图3中箭头D所示的方向(以下，有时称为“方向D”)转动。此外，通过上述的阀体限位件，将阀杆13的转动范围限制在120度～90度以上，阀体12的转动范围限制在约90度。

在阀杆13的外周面，沿着Z方向形成有从轴心向外侧突出的前进键22及倒退键24。另外，前进键22及倒退键24相对于轴心形成为大致轴对称。阀杆13插入凸起部17的轴孔21，从而阀杆13与阀体12卡合，阀体12经由阀杆13而支撑于阀箱11。

(蝶阀的动作)

接下来，参照图3～图6，对本实施方式的蝶阀10的动作进行说明。图4～图6是说明本实施方式的蝶阀10的动作的图。另外，图4是表示阀体12处于开放位置的状态的图。另外，图5是表示阀体12转动中的状态的图。另外，图6是表示阀体12处于最大开放位置的状态的图。此外，在图4～图6中，示出了在阀体12的中央且用与X方向及Y方向水平的面进行截面的蝶阀10。

首先，对驱动将流路14阻断中的阀体12使流路14开放时的蝶阀10的动作进行说明。

如图3所示，在阀体侧阀座部18和阀箱侧阀座部15接触而阻断流路14时，即阀体12处于阻断位置时，凸起部17的内周面和阀杆13的前进键22接触。因此，通过来自施力部件的作用力限制阀体12向B方向移动。

从图3所示的状态开始，当阀杆13向C方向转动时，前进键22和凸起部17的凸轮槽23在X方向上对置，阀体12受来自施力部件的作用力而向B方向移动。然后，如图4所示，前进键22与凸轮槽23卡合。另外，倒退键24与凸轮凸部25卡合。此外，在以下的说明中，有时将此时的阀体12的位置称为“开放位置”。当阀体12从阻断位置(参照图3)向开放位置移动时，在阀体侧阀座部18与阀箱侧阀座部15之间产生间隙，被阻断的流路14开放。

当阀杆13从图4所示的状态向C方向转动时，倒退键24和凸轮凸部25卡合，因此，随着阀杆13的转动，阀体12向C方向转动。然后，通过阀体12从开放位置(参照图4)向C方向转动，从而如图5所示地，阀体侧阀座部18与阀箱侧阀座部15的距离进一步分离，相比图4所示的状态，流路14的开放量增大。此外，该开放位置设定为，在阀体12从开放位置转动时，及阀体12如后述地向开放位置转动时，阀体侧阀座部18与阀箱侧阀座部15不接触。

阀杆13从图5所示的状态向C方向转动，当转动至转动被未图示的阀体限位件限制的位置时，如图6所示，阀体12从开放位置(参照图4)转动到转动了约90度的位置。有时将此时的阀体12的位置称为“最大开放位置”。在阀体12处于最大开放位置时，流路14的开放量成为最大。

然后，对驱动处于最大开放位置(参照图6)的阀体12来阻断开放中的流路14时的蝶阀10的动作进行说明。

在阀杆13从图6所示的状态向D方向转动时，前进键22和凸轮槽23卡合，因此，随着阀杆13的转动，阀体12向D方向转动。然后，阀体12从最大开放位置(参照图6)向D方向转动，从而如图5所示，相比图6所示的状态，流路14的开放量减小。

阀杆13从图5所示的状态向D方向转动，当随着阀杆13的转动，阀体12达到开放位置(参照图4)时，阀体12的转动被上述的阀体限位件限制。

当阀杆13从图4所示的状态向D方向转动时，阀体12的转动被限制，因此，如图3所示，凸轮槽23与前进键22的卡合释放。然后，前进键22在凸起部17的内周面滑动。由此，阀体12抵抗施力部件的作用力而向与B方向相反的方向移动。然后，如图3所示，阀体12移动到阻断位置，即阀体侧阀座部18和阀箱侧阀座部15接触，阻断流路14。

如上所述，阀杆13的前进键22、倒退键24、凸起部17的凸轮槽23、凸轮凸部25以及对阀体12向B方向(参照图3)施力的施力部件形成为凸轮构造，并且构成随着阀杆13的转动，使阀体12沿着流路14的延伸方向在阀体侧阀座部18与阀箱侧阀座部15分离的开放位置和阻断位置之间移动的阀体移动机构。此外，作为该阀体移动机构，也可以采用其他目前公知的技术，例如日本特开2001－50401号记载的技术。

(作用)

在本实施方式的蝶阀10中，阀体侧阀座部18由使膨胀石墨材料的板状体19和不锈钢板20层叠而成的复合构造形成。另外，阀箱侧阀座部15为金属制。因此，阀体侧阀座部18及阀箱侧阀座部15的任一个均具有高温、且高辐射环境下的高的耐性，即使被暴露于高温的流体且被置于高辐射环境下，也不发生劣化变化。另外，相比用金属形成阀体侧阀座部的情况，能够使阀体侧阀座部18及阀箱侧阀座部15紧密接触。因此，能够得到高的密封性能。

因此，即使在被暴露于高温的流体，而且被置于高辐射环境下的情况下，也能够充分确保蝶阀10的密封性能(第一作用)。

另外，蝶阀10具有使阀体12在开放位置与阻断位置之间移动的阀体移动机构，且为在阀体12从开放位置转动时，以及阀体12向开放位置转动时，阀体侧阀座部18和阀箱侧阀座部15不接触的所谓的无滑动蝶阀。因此，能够抑制因在阀体12转动时阀体侧阀座部18和阀箱侧阀座部15接触而产生的、阀体侧阀座部18和阀箱侧阀座部15的劣化。已知在使用了膨胀石墨材料的板状体19的阀座中，随着阀体12旋转滑动而产生的劣化显著，通过采用本构造，能够大幅降低密封件的劣化。

因此，能够长期确保蝶阀10的密封性能(第二作用)。

另外，与阀体12卡合来驱动阀体12的阀杆13与驱动部2的减速器连结。另外，阀杆13受从驱动部2的电机向减速器所施加的操作力、向配置于核反应堆建筑9外的遥控手动操作部4输入而传递至驱动部2的减速器的操作力而转动。因此，在上述的严重事故时，即使在驱动部2的电机不能驱动，而且操作员不靠近蝶阀10的附近的状态下，操作员也能够通过对配置于核反应堆建筑9外的遥控手动操作部4进行操作来输入操作力，从而驱动阀体12。

因此，即使在严重事故时，也能够操作蝶阀10，能够确保蝶阀10的功能(第三作用)。

在此，相比由金属形成的阀座部，以使膨胀石墨材料的板状体19和不锈钢板20层叠而成的复合构造所形成的阀座部被认为受历时劣化的影响大。本实施方式的蝶阀10以使膨胀石墨材料的板状体19和不锈钢板20层叠层而的复合构造形成阀体侧阀座部18，由金属形成阀箱侧阀座部15。为了更换阀体侧阀座部18，只要重新一体更换阀体、或者将阀体返回至工厂进行修理即可。另一方面，为了更换阀箱侧阀座部15，需要将阀箱返回至工厂，相比而言，更换阀体侧阀座部18比较容易。

因此，能够比较容易地进行用于确保蝶阀10地密封性能的维护作业(第四作用)。

(变形例)

此外，本发明不限于上述的实施方式，包含如下述的各种变形例。上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地进行说明的例子，并非限定于必须具备所说明的所有的结构。

(第一变形例)

如图2所示，在上述的实施方式中说明了在驱动部2经由遥控手动操作连结部3而连结遥控手动操作部4的方式。但是，也可以如图7所示，取而代之，省略设置遥控手动操作连结部3，将遥控手动操作部4与驱动部2直接连结。该情况下，也能够起到上述的第一作用、第二作用以及第四作用。

(第二变形例)

另外，也可以如图8所示地，使蝶阀10与通过气压的调整使阀体12驱动的气动驱动部40连结。气动驱动部40具有减速器(未图示)、与减速器连结的缸部41、与缸部41连结的三通电磁阀42以及与三通电磁阀42连结的泵(省略图示)。

三通电磁阀42连接泵和缸部41，能够选择性地设定使空气流入缸部41内的状态、对缸部41内的空气进行排气的状态以及维持缸部41内的内压的状态。

缸部41在内部具有活塞(省略图示)。当三通电磁阀42设定为使空气流入缸部41内的状态而空气流入缸部41内，内压提高时，活塞向一方向移动。通过该活塞的移动，向减速器输入操作力，从而阀杆13(参照图3)向C方向转动。另外，当三通电磁阀42设定为对缸部41内的空气进行排气的状态而缸部41内的空气排出，内压降低时，活塞向另一方向移动。通过该活塞的移动，向减速器输入操作力，从而阀杆13(参照图3)向D方向转动。另外，当三通电磁阀42设定为维持缸部41内的内压的状态时，阀杆13(参照图3)不转动，固定在当前的位置。

另外，在气动驱动部40的减速器经由遥控手动操作连结部3而连结有配置于核反应堆建筑9外的遥控手动操作部4。

该情况下，也能够起到上述的第一作用至第四作用。

(第三变形例)

另外，也可以如图9所示地，省略设置遥控手动操作连结部3，将遥控手动操作部4与气动驱动部40直接连结。该情况下，也能够起到上述的第一作用、第二作用以及第四作用。

(第四变形例)

另外，也可以取代阀体侧阀座部18而使用金属制的阀体侧阀座部，而且取代阀箱侧阀座部15而使用由使膨胀石墨材料的板状体和不锈钢板层叠而成的复合构造所形成的阀箱侧阀座部。

此外，能够将上述的某变形例的结构的一部分置换成其它变形例的结构，另外，也能够向某变形例的结构添加其它变形例的结构。另外，对于各变形例的结构的一部分，能够进行其它变形例的追加、删除、置换。

符号说明

1—核电站，2—驱动部，3—遥控手动操作连结部，4—遥控手动操作部，5—核反应堆压力容器，6—核反应堆收纳容器，7—配管，8—紧急用气体处理设备，9—核反应堆建筑，10—蝶阀，11—阀箱，12—阀体，13—阀杆，14—流路，15—阀箱侧阀座部，16—阀体主体，17—凸起部，18—阀体侧阀座部，19—板状体，20—不锈钢板，21—轴孔，22—前进键，23—凸轮槽，24—倒退键，25—凸轮凸部。

Claims (1)

1.一种蝶阀，其配置于核反应堆建筑内，并具备：具备流路的阀箱；对上述流路进行开闭的板状的具备阀体主体和凸起部的阀体；以及能够转动的阀杆，其插入上述凸起部，并经由上述凸起部与上述阀体卡合来使上述阀体转动，

上述蝶阀的特征在于，具有：

阀体侧阀座部；

形成于上述阀箱的阀箱侧阀座部；以及

阀体移动机构，其随着上述阀杆的转动，使上述阀体沿着上述流路的延伸方向在阻断位置与开放位置之间移动，上述阻断位置为上述阀体侧阀座部与上述阀箱侧阀座部接触而使上述流路关闭的位置，上述开放位置为上述阀体侧阀座部与上述阀箱侧阀座部分离而使上述流路开放的位置，

夹在上述阀体主体的处于上述阻断位置时与流体的流动方向正交的一个平面和另一平面之间且形成于上述阀体主体的外周部的上述阀体侧阀座部和上述阀箱侧阀座部的一方由金属制的板材与膨胀石墨制的板材的层叠件形成，

上述阀体移动机构具有：从上述阀杆的轴心朝向外侧突出且相对于轴心形成为轴对称的两个突出部；以及设于上述凸起部且在规定的旋转位置与上述阀杆的一个上述突出部卡合的凸轮槽和与另一个突出部卡合的凸轮凸部，

上述蝶阀与气动驱动部连结，上述气动驱动部具有与上述阀杆连结的减速器、与上述减速器连结的缸部、以及经由三通电磁阀与上述缸部连结的泵，

上述三通电磁阀能够设定为使空气从上述泵流入上述缸部的状态、对上述缸部内的空气进行排气的状态或者维持上述缸部内的内压的状态，

按照上述缸部的内压的变化，向上述减速器输入操作力，从而阀杆进行转动。

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