JP2001221365A - 高温用開閉弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 かなりの高温条件下で使用される開閉弁であ
っても温度の影響をなくし、安定して使用可能とするこ
とを課題としてなされたものである。 【解決手段】 高温ガスの出入口２，３を備えた弁箱１
と、該弁箱１内の前記高温ガスの出入口の間に設けられ
た弁座６と、該弁座６に対して隔離接近し前記弁座６に
接して前記高温ガスの流通を閉じる弁体７と、該弁体７
に取り付けられた弁棒１０に前記弁箱１外で連結された
駆動装置１４を備えた開閉弁であって、前記弁箱１内面
と前記弁体７外面および弁箱１内の弁棒１０外面が断熱
材１ｂ、８、１０ａで被覆されていると共に、前記弁体
７および弁棒１０内には互いに連通する中空部が形成さ
れ、弁棒１０の弁箱１外部側に前記中空部に連通する冷
却水の流出入口１２、１３が設けられてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は高温用開閉弁に関
する。

【０００２】

【従来の技術】高温燃焼炉では廃熱利用の如何が熱効率
に大きく影響する。従って従来の高温燃焼炉では、表面
式熱交換器で排気熱の一部を予熱空気として利用してい
たが、最近高温排気を蓄熱式熱交換器で熱交換し、この
熱を燃焼空気の予熱用として用いることによって廃熱の
有効利用を図ることが行なわれるようになってきた（例
えば特開平１０−５４６７６号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の廃熱
利用装置に用いられる各構成部材の成形材料として、処
理温度が７００〜７５０℃前後の廃熱利用装置のような
場合は特に問題ないが、９００℃を超え１３００℃まで
にも達する高温燃焼炉の場合になると、炉や蓄熱装置の
構成部材、特に高温ガスに直接さらされる開閉弁は、高
度な耐熱性が要求される。

【０００４】しかし、このような高温に長時間耐え得る
材料は非常に高価で、汎用的に使用するのは経済的に困
難となる問題があった。この発明は上記問題を解消し、
かなりの高温条件下で使用される開閉弁であっても温度
の影響をなくし、安定して使用可能とすることを課題と
してなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の高温用開閉弁は、高温ガスの出入口を備
えた弁箱と、該弁箱内の前記高温ガスの出入口の間に設
けられた弁座と、該弁座に対して隔離接近し前記弁座に
接して前記高温ガスの流通を閉じる弁体と、該弁体に取
り付けられた弁棒に前記弁箱外で連結された駆動装置を
備えた開閉弁であって、前記弁箱内面と前記弁体外面お
よび弁箱内の弁棒外面が断熱材で被覆されていると共
に、前記弁体および弁棒内には互いに連通する中空部が
形成され、弁棒の弁箱外部側に前記中空部に連通する冷
却水の流出入口が設けられてなるものである。

【０００６】従って、この請求項１の高温用開閉弁によ
れば、弁箱内面および弁体は断熱材で保護されると共
に、弁体と弁棒は内部に冷却水が流通するので弁の高温
化が避けられ、この結果汎用的な材料であっても長時間
の使用に耐えることができるのである。

【０００７】なお、弁棒、弁体は外周に断熱材が設けら
れているので、この断熱材により冷却水による熱風に対
する熱影響が軽減され、また、逆に熱風から冷却水が受
ける熱の影響も軽減される。

【０００８】請求項２の高温用開閉弁は、弁棒が内管と
外管とからなる二重管とされ、前記弁棒の一端から弁体
内部の中空部に至る冷却水の流路が、前記弁体内部の中
空部に対し前記外管内部と内管内部の空間を直列的に連
結した経路とされているものである。

【０００９】従って、弁棒断面の温度分布状態が軸方向
で一様に同心円状となるので熱応力による軸方向曲げ変
形を起こし難くなる。請求項３の高温用開閉弁は、上記
各高温用開閉弁において弁箱の弁棒貫通部の周囲に冷却
水ジャケットが設けられてなるものである。

【００１０】従って、この請求項３の高温用開閉弁によ
れば、弁箱の弁棒貫通部も高温化されるのが防止される
ので、弁棒と弁箱との間の熱応力による変形が防止さ
れ、その結果両者間のシール性が確保される。

【００１１】

【実施の形態】次に、この発明の実施の形態である高温
用開閉弁を説明する。図１は、この発明の実施の形態で
ある高温用開閉弁の断面図である。

【００１２】図１において、１は方形箱状又は円筒状を
なす弁箱を示し、外面が金属製ケーシング１ａとされ、
その内面に断熱用キャスタブルによる断熱層１ｂが設け
られている。

【００１３】また、弁箱１の下端面と側面には、それぞ
れ高温ガスの流出入口２および３が開設され、上端面に
は弁棒貫通部４が設けられている。弁箱１の下端面側の
ガス流出入口２は、弁箱１の下端面を構成する下端面部
材５に設けられている。この下端面部材５は、図示例の
場合は、金属製枠５ａと耐火キャスタブルよりなる耐火
板５ｂとから形成され、耐火板５ｂにガス流出入口２が
開設されているとともに弁座６は、この流出入口２の弁
箱１の内側開口周縁とされている。

【００１４】そして、下端面部材５は、金属製枠５ａに
形成したフランジ部５ｃと弁箱１の金属製ケーシング１
ａ端面に形成したフランジ部１ｃとを、ボルトナットな
どの締結具５ｄで締結することにより弁箱１と一体化さ
れている。

【００１５】弁箱１の側面側の流出入口３は弁箱１側面
に設けられ、流出入口３の周縁に形成したフランジ３ｂ
を介して、図示は省略されているが排気筒や給気管など
の流通部材が接続されるようにされている。

【００１６】弁体７は、金属製の中空板状体７ａとさ
れ、中空板状体７ａ周縁の前記弁座６に当接する面以外
の外面に図２に示すように耐火断熱ボード８がピン９に
よって貼り付けられている。

【００１７】この弁体７には、中空の弁棒１０が一体に
取り付けられており、この弁棒１０の外面には、弁箱１
を貫通する部分であって弁体７の開閉ストロークＬに相
当する長さ分を除いて筒状の断熱材１０ａが外嵌されて
いる。

【００１８】なお、上記筒状の断熱材１０ａは、図示の
ようにリング状の短尺断熱材を多数外嵌し、それらをキ
ャスタブルセメントにより接着する他、長尺のチューブ
状成形体を弁棒１０に外嵌する構成のいずれであっても
良い。

【００１９】そして、上記弁棒１０の中空部は弁体７の
中空部板状体７ａに連通されている。さらにこの弁棒１
０の中空部内には中空筒体１１が挿通され、この中空筒
体１１はスペーサ１１ａにより同心状に支持されて弁棒
１０全体が二重筒とされている。

【００２０】この弁棒１０内部の二重筒部は、図３に拡
大して示すように、それぞれ弁体７の中空部７ａに矢印
で示すように直列通路を形成するように連接され、外筒
をなす弁棒１０には図１に示すように冷却水流入ポート
１２が、また内筒の中空筒体１１には弁体中空部７ａを
経由した冷却水流出ポート１３が設けられている。

【００２１】弁棒１０の弁箱１外側端１０ｂには、エア
シリンダなどからなる弁棒駆動装置１４が連結部材１４
ａを介して連結されており、エアシリンダの作動によっ
て弁体７が弁座６に対し隔離接近可能に支持されてい
る。

【００２２】また、弁箱１上端面の弁棒貫通部４は、弁
棒１０を貫通させる貫通孔４ａを穿設した金属製基板４
ｂとその内面に形成した断熱材層４ｃとからなり、断熱
材層４ｃには弁棒１０外周の断熱材１０ａ…が自由に挿
通できる内径の孔４ｅが設けられている。

【００２３】この弁棒貫通部４は、弁箱１の金属製ケー
シング１ａに設けた開口周囲のフランジ１ｄに、ボルト
ナットで締結されるようにされている。なお、図中１５
は冷却水ジャケットを示し、弁棒貫通部４を構成する金
属製基板４ｂに、弁棒１０貫通部を囲むようリング状に
設けられている。

【００２４】この冷却水ジャケット１５の冷却水流入ポ
ート１５ａには図４に示すように前記した弁棒１０の冷
却水流出ポート１３と連通接続され、冷却水流出ポート
１５ｂが前記流入ポート１５ａの反対側に設けられてい
る。

【００２５】また、金属製基板４ｂの弁箱外側には弁棒
１０のガスシール部１６が設けられ、弁棒１０外面と弁
棒貫通孔４ａとの隙間をシールしている。なお、このガ
スシール部１６は図４に拡大して示すように、弁棒１０
外周に嵌合した外部ケーシング１６ａ内にオイルシール
部１６ｂ、１６ｂを設け内部にオイルを封入した構造と
され、このガスシール部１６に隣接して弁棒１０の軸受
け部２０が設けられている。

【００２６】以上のように高温用開閉弁は、断熱層１ｂ
により内面が１３００℃に達するような高温ガスに接し
ても金属製ケーシング１ａが直接熱の影響を受けないよ
うにされていると共に、断熱材１ｂは前記金属製ケーシ
ング１ａにより支持され、弁箱１としての形状および強
度を保つようにされている。

【００２７】また、炉の高温ガスに直接接する弁箱１の
下端面部材５は耐火キャスタブルよりなる耐火板５ｂと
されているので、高温にさらされても耐久性を発揮す
る。弁体７および弁棒１０には外面に耐火断熱材８、断
熱材１０ａが設けられ、内部には冷却水通路が設けられ
ているため弁開放時、高温ガスが弁箱内を流通しても弁
体７並びに弁棒１０が熱により損傷を受けることはな
い。

【００２８】なお、弁体７を図１に二点鎖線で示すよう
に全開位置に後退させた場合、孔４ｅには弁棒１０外周
に設けた断熱材１０ａが僅かの隙間を保って入り込むの
で、ガスシール部１６は、弁箱１内を流れる高温ガスに
直接さらされることはない。

【００２９】また、弁体７を全閉位置にした場合は、弁
箱内に高温ガスが流入しないことと、下端面部材５の耐
火キャスタブル５ｂ、弁体７の耐火断熱材８、および弁
体７内の冷却水と冷却ジャケット１５によって高温が遮
断されるので、孔４ｅが開放されてもガスシール部１６
は高温ガスから保護される。

【００３０】高温用開閉弁は、使用時は冷却水流入ポー
ト１３から冷却水が供給される。従って、高温燃焼炉か
ら１３００℃にも達する高温ガスが流通しても、弁箱１
および弁体７、弁棒１０はいずれも断熱材により高温か
ら保護されると共に冷却水で冷却されているので、高温
ガスに接しているにもかかわらず弁構成部材の高温化は
防止され、高価な材料を使用しなくても高温用開閉弁を
製造することが可能となる。

【００３１】さらに、弁棒１０の冷却水経路を外管と内
管とからなる二重管とした場合、冷却水によって急激な
温度下降が生じても、その温度分布状態は弁棒１０の断
面において同心円状になるので、温度分布の不均一によ
って軸が曲がってしまうことも無い。

【００３２】また、弁箱１の弁棒貫通部にも冷却水ジャ
ケット１５を設けてあるので、弁棒１０と弁棒貫通部４
との間のシールを行なうガスシール部１６は、十分冷却
されるので長期間の耐久性を発揮する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の高温用開
閉弁によれば、高温ガスが流入しても弁箱内部や弁体、
弁棒は断熱材で保護され、同時に冷却水により弁体並び
に弁棒は積極的に冷却されるので、高価な材料を用いな
くても弁箱、弁体、弁棒、などの耐熱性が非常に向上す
る。特に、ガスシール部は弁棒内部から冷却されるので
汎用金属材料によっても高度の耐熱性を発揮させること
ができる。

【００３４】また、弁体並びに弁棒の冷却水通路の構造
も単純なので、小型の弁であっても容易に実施する事が
できる。請求項２の高温用開閉弁によれば、弁棒の冷却
による温度分布が同心状となるので熱応力による弁棒の
曲がりが発生し難く、長期間にわたる耐熱性を維持させ
る事ができる。

【００３５】請求項３の発明によれば、弁箱の弁棒貫通
部が、弁箱側からも冷却されるのでガスシール部が保護
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態である高温用開閉弁の断
面図である。

【図２】弁体と弁棒の拡大断面図である。

【図３】図２に円で囲んだ部分の部分拡大図である。

【図４】ガスシール部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 弁箱 １ａ 金属製ケーシング １ｂ 断熱用キャスタブルによる断熱層 ２ 高温ガスの流出入口 ３ 高温ガスの流出入口 ３ｂ フランジ ４ 弁棒貫通部 ４ｃ 断熱材層 ４ｅ 孔 ５ 下端面部材 ５ａ 金属製枠 ５ｂ 耐火キャスタブルよりなる耐火板 ５ｃ フランジ部 ５ｄ 締結具 ６ 弁座 ７ 弁体 ７ａ 金属製の中空板状体 ８ 耐火断熱ボード ９ ピン １０ 中空の弁棒 １０ａ 筒状の断熱材 １１ 中空筒体 １１ａ スペーサ １２ 冷却水流入ポート １３ 冷却水流出ポート １４ 弁棒駆動装置 １５ 冷却水ジャケット １６ ガスシール部 ２０ 弁棒の軸受け部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温ガスの出入口を備えた弁箱と、該弁
   箱内の前記高温ガスの出入口の間に設けられた弁座と、
   該弁座に対して隔離接近し前記弁座に接して前記高温ガ
   スの流通を閉じる弁体と、該弁体に取り付けられた弁棒
   に前記弁箱外で連結された駆動装置を備えた開閉弁であ
   って、前記弁箱内面と前記弁体外面および弁箱内の弁棒
   外面が断熱材で被覆されていると共に、前記弁体および
   弁棒内には互いに連通する中空部が形成され、前記弁棒
   の弁箱外部側に前記中空部に連通する冷却水の流出入口
   が設けられてなる高温用開閉弁。
2. 【請求項２】 弁棒が内管と外管とからなる二重管とさ
   れ、前記弁棒の一端から弁体内部の中空部に至る冷却水
   の流路が、前記弁体内部の中空部に対し前記外管内部と
   内管内部の空間を直列的に連結した経路とされている請
   求項１の高温用開閉弁。
3. 【請求項３】 弁箱の弁棒貫通部に冷却ジャケットが設
   けられている請求項１又は２に記載の高温用開閉弁。